微孔磷酸铝AlPO4-HDA模板剂热分解机制研究

"微孔磷酸铝AlPO4-HDA的热分解过程研究 (2003年)" 这篇2003年的研究论文详细探讨了微孔磷酸铝AlPO4-HDA中模板剂1,6-己二胺（HDA）的热分解过程。微孔磷酸铝是一种具有中性骨架的微孔材料，由美国联合碳化公司在1982年开发，因其在催化、离子交换、吸附和主-客体组装等领域的广泛应用前景而备受关注。AlPO4-HDA是吉林大学徐如人研究团队开发的一种Al/P摩尔比小于1的阴离子骨架微孔磷酸铝晶体，它扩展了分子筛的合成和结构化学。 在合成微孔磷酸铝时，1,6-己二胺作为模板剂，起到构建孔道结构的作用。然而，在实际应用前，必须通过热处理去除这些有机胺模板剂，以获得具有规则孔道结构的材料。研究发现，模板剂的热分解过程分为三个阶段： 1. 部分氢键断裂：首先，模板剂与无机骨架间的氢键发生部分断裂，这是脱模板过程的初始阶段。 2. Hofmann降解反应和β-消除反应：随后，模板剂经历化学反应，包括Hofmann降解，这是一种氮杂环化合物分解为胺和硝基化合物的过程，以及β-消除反应，即分子中一个取代基从β位置离去，形成不饱和化合物。 3. 残留积碳的氧化分解反应：最后，未完全分解的残留物，主要是碳沉积，进一步被氧化分解。 通过使用多种分析技术，如差热-热重-质谱（TG-DTA-MS）、粉末X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）和固体核磁共振（Solid-State-MAS-NMR），研究人员能够深入理解这一过程。固体MAS NMR的结果揭示了随着模板剂的脱除，无机骨架中的铝和磷的配位环境发生了变化，这表明了热分解对晶体结构的影响。 这项工作强调了模板剂脱除机理研究的重要性，因为它是微孔材料实际应用的关键步骤。尽管很多研究集中在新材料的合成，但对热脱模板过程的理解相对不足。该研究为此领域提供了宝贵的信息，有助于优化微孔磷酸铝的后处理工艺，提高其性能和适用性。