多级孔SAPO-5分子筛的合成摘要：在磷铝分子筛家族中，磷酸铝硅分子筛（SAPOs）由于其特殊的拓扑结构和酸性，在工业中如催化裂解、异构
化、烷基化反应中有着巨大的应用和发展潜力。具有微孔-介孔结构的多级孔磷铝分子筛的合成和应用受到了研究人员的广泛关注。具有良好的传质
性能和大量的活性中心，表现出了优越的催化性能。关键词：磷铝分子筛催化应用前言分子筛是在1756年由瑞典科学家Cronst
edt发现的。它是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，以Si04四面体和Al04四面体为基本结构单元，通过桥氧连接组成的中空骨架结构
。在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积较大的空穴。此外，还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。这种晶体骨
架结构相对稳定，不同的硅铝氧骨架排列方式可形成不同结构的分子筛[1]。分子筛在石油化工和精细化工中的广泛应用与其独特的结构以及物理
化学性质密切相关:①稳定性与水热稳定性良好，主要体现在石油化工领域的应用;②比表面积较大，多数分子筛比表面积可超过400ml/g
;③酸性可控，针对不同的反应可精确调整分子筛材料的酸性酸量;④孔道结构丰富，分子筛多变的孔道结构可针对不同反应提供反应的择形性;⑤
孔径范围可调变，孔径可根据反应物和产物的分子大小进行选择和调变;⑥骨架组成可调变，可以是全硅、硅铝、磷铝，也可将其他杂原子引入骨架
;⑦亲水/疏水性能可调变，分子筛的亲水/疏水性能可通过调变骨架元素组成和化学修饰等方法来调节。分子筛所具有的这些独特的结构致其具有
良好的离子交换性能和催化性能，基于每种构型的分子筛在加氢裂化、聚合重整、异构烷基化以及水合等反应中所具有的独特性能，使其被广泛地应
用于石油化工，煤化工与精细化工，工业与环境的吸附、分离与净化等诸多工业领域中。目前，Ryoo[2]、Ahn[3]、bokhoven
[4]和Bao[5]分别以邮寄硅烷表面活性剂和长链的烷基磷酸为软模板合成了一系列的AlPO4-5和AlPO4-11多级孔分子筛，此
外，借助一些特殊的小分子的模板或者铝前躯体结合微波辐射在无介孔模板剂的条件下合成多级孔的磷铝分子筛。并对其催化性能做了相应的应用。
多级孔磷铝分子筛催化剂的结构及其性能：根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔纳米材料可分为三类:孔径在2nm
以下的物质称为微孔材料;介于2-50nm之间的物质称为介孔材料;大于50nm的物质称为大孔材料。因此，根据孔道体系的不同，分
子筛通常被划分为:微孔分子筛、介孔分子筛和大孔分子筛三种。在以上三类分子筛材料中，微孔分子筛具有较高的水热稳定性和强酸性，但其孔
道尺寸一般都在2nm以下，使得它们只能应用于小分子的有机反应中，而在有机大分子的催化与吸附作用领域则应用很少[6]。介孔分子筛虽
然具有规则的介孔孔道和良好的分子传递性能，但其较低的水热稳定性和弱酸性同样限制了其在工业过程中的应用。三维规则的大孔分子筛具有孔径
大、分布均匀而且排列周期性较强等优点，但是大孔分子筛的孔径过大，在催化反应中己经不具备筛分小分子的性能。鉴于分子筛材料的这些结构特
点，提醒人们开始探索合成同时具备上述三种分子筛材料优点的复合孔道分子筛一多级孔分子筛，以改善有机分子的传质扩散能力。对于多级孔
分子筛，孔道对催化性能的影响主要起到以下作用:①比表面积增加效应。孔道的存在可使催化剂的比表面积大大增加，则单位体积或质量的催化剂
可负载的活性中心的数量就会大大增加:②孔道扩散效应。孔道的存在有利于反应过程中物质的传递，包括反应物分子从催化剂表面扩散到活性中心
以及产物分子从活性中心扩散出来从而离开催化剂表面;③孔择形限域效应。尤其针对的是纳米级的微孔，一定孔道大小的微孔若与反应物分子或者
产物分子大小相当，会起到良好的择形筛分的作用，从而提高催化剂的催化选择性;④孔道对催化剂积碳的影响。适当的孔道结构可抑制积碳的生成
，或提高对积碳的容碳能力，进而提高催化剂的使用寿命。此外，晶体内各级孔道之间的相互贯通性是最大化地发挥多级孔的优异性能的主要影响因
素。相互贯通的多级孔道体系可分为两类:①将微孔晶体破碎成纳米级晶体在晶内空间产生尺寸不一且相互贯通的孔道网络;②介孔存在于微孔晶体
上形成多级孔网络，通过减小晶粒尺寸或者向晶体内引入纹理间孔洞，以达到缩短微孔扩散路径的目的，进而提高催化效率。因此，在向分子筛中引
入介孔时，将其引入到晶体内合适的位置显得尤为重要，而提高分子筛材料孔道的相互贯通性也成为提高催化效率的充分必要条件。烷基化反应应用
：分子筛参与的气-固相催化反应或液-固相催化反应过程，主要经历以下三个阶段:①反应物分子由气流主体向催化剂颗粒的外表面扩散，再由催
化剂外表面向微孔内表面扩散;②反应物分子吸附于催化剂内表面上并在活性中心的作用下发生化学反应，转化生成目标产物;③反应后的产物分子
从催化剂内表面上脱附下来从微孔内向催化剂外表面扩散，再由催化剂外表面向气流主体扩散。整个过程涉及催化剂孔内表面上的分子吸附与化学反
应、孔道内的分子扩散和颗粒由内向外部气流主体的传输过程。主反应副反应反应流程图研究进展和发展方向：多级孔分子筛的出现丰富了分子
筛的种类，为分子筛的实际应用领域提供了更多的选择，这种材料能够优化多孔催化剂的孔结构和活性位的合理配置，在大分子的吸附和催化方面有
潜在的应用前景，在理论研究和工业应用方面都有重大的意义!但多级孔分子筛的合成、结构及表征尚需大量研究，新结构和新形式的多级孔分子筛
材料的研究将继续发展下去!科学家和工业界一直在努力研究合成一种孔壁完全由微孔沸石构成的多级孔复合分子筛，且这种复合分子筛具有较高的
热稳定性和水热稳定性，用于工业催化反应。分子筛的发展已经有半个多世纪了，而多级孔分子筛的发展正处于高速发展期。目前制备多级孔材料大
多采用重结晶法，用来制备材料的所有合成策略分为四个主要部分[7,8,9,10,11,12,13,14,15]：（1）使用不同的模板
策略直接合成（2）合成后处理，在单晶沸石中产生介孔（3）介孔材料沸石化（4）沸石重结晶。这些广泛的研究说明，各种不同的多级孔沸石通
过沸石的溶解和重组的简易程序获得。溶解步骤导致部分沸石的结构损毁和一些沸石碎片，结果贯穿于介孔沸石结晶或形成解聚沸石。下一步涉及到
了分散部分在介孔相中的自组装，依据沸石的溶解程度，也可以判断沸石表面的覆盖，或是形成沸石/介孔相复合材料，或完全浸在残余的沸石中。
各种溶解程度对重结晶材料的微调结构和组织结构是重要的参数。依据沸石的重结晶的程度，制备不同类型的微孔-介孔材料：介孔或介孔结构沸石
结晶，介孔沸石细小的膜的包在表面；复合材料包含两种复合结晶相，沸石和介孔；介孔材料包含沸石表面的沸石碎片。在合成领域，研究工作应该
进一步研究解聚/自组装方法的发展，允许我们使用重结晶法获得低的硅铝比材料，扩大这种方法在沸石结构领域的广泛应用。这一领域的另一个挑
战就是扩大介孔有机结构导向表面活性剂在自组装和他们回收中的使用，减少材料的成本花费和健康/安全/环境问题最小化，焙烧移除必要的模板
。除此之外，重结晶材料支持选择性金属粒子加载到微孔或介孔中，这主要依赖粒子的大小和加载的方法。介孔墙可以用来嫁接特别的催化活性点。
这些机遇为多功能催化剂的设计打开了新的前景。规划重结晶材料的催化应用是一个重要的问题。可以考虑按照配比制备沸石或支持沸石或粘合剂减
少沸石。因此，看来最近几年重结晶沸石将会继续吸引注意力，新的努力来解释这些材料，大力发展技术，实现工业生产。参考文献：[1]张瑞
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