Введение к работе
Актуальность темы. Микропористые кристаллические материалы являются перспективними адсорбентами и катализаторами или носителями катализаторов. Они имеют развитую систему геометрически правильных пор и полостей, являющихся элементами кристаллической структуры. Размеры пор сопоставимы с размерами молекул, благодаря чему эти материалы называются молекулярными ситами.
Традиционными материалами этого типа являются цеолиты - кристаллические алюмосиликаты. В 1982 году впервые появились сообщения о синтезе нового класса микропористых кристаллов на основе ортофосфатов алюминия, названного алюмофосфатныш молекулярными ситами (АФМС). Этот класс веществ позволяет существенно расширить диапазон адсорбционных и каталитических свойств микропористых кристаллов, что уже нашло отражеіша в патентах. В то жэ время эти материалы слабо изучены как с точки зрения свойств, так и с точки зрения физико-химических основ синтеза.
Цель работы состояла в изучении физико-химических закономерностей процессов, протекающих при синтезе микропористых кристаллических фосфатов алюминия, получении данных о механизме формирования этих фаз.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование всех этапов синтеза АФМС на примере одного из них, АІР0.-5, с определением состава и свойств различных фаз реакционной системы, изучением кинетики процессов, определением энергий активации.
Показано, что лимитирующей стадией взаимодействия фосфорной кислоты с псевдобемитом (гелеобразным гидроксидом алюминия) является конденсация растворимых форм фосфата и алюминия с образованием алюмофосфатяых полимеров.
Установлено, что органические основания, применяемые в синтезе АФМС как структурнонаправляющие компоненты (темплаты) способны замедлять гидролиз алюмофосфатов и алшофосфатных полимеров. Предложено объяснение этого эффекта. Углеводородные радикалы органических оснований, связанных с алкмпфосфатами, старичаски и за счет гидрофобного эффекта затрудняют подход молекул воды и 0Н~-ионов к алюмофосфату.
Определены условия кристаллизации АІР04-5 в системах, содержащих тризтиламин и пиперидин в качестве темплатов. Показано,
что кристаллизация происходит только при наличии алюшфосфагкых полимеров в маточном раствора. Исследована кинетика кристаллизации в присутствия триэтиламина.
Предложена модель, объясняющая роль органического основания в образовании зародышей и формировании фазы АІЮ4-5. В основе модели лежат: способность темплатов стабилизировать тэтраэдри-ческую координацию алюминия, встраиваться в структуру зародыша,Это существенно повышает энергию активации его образования, гидрофо-бизирует поверхность зародшей, способствуя их объединению в агрегаты.
Практическая ценность. Установленные закономерности синтеза А1Р04-5 и модель формирования этой фазы могут быть использованы для разработки технологии алшофосфатных молекулярных сит и материалов на их основе.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены на УІ Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по физической химии (г.Москва, 1990 г., НИШ! им. Л.Я.Карпова).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 тезиса докладов и 1 депонированная статья.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части (четыре главы), выводов, приложений к списка литературы. Она содержит І74 страниц основного текста, в том числе SS рисунков, і і таблиц. Приложение содержит і і рисунков. Список литературы насчитывает /&? наименований.