Morphology Control of SAPO Molecular Sieves under the Assistance of Organosilane

doi:10.7503/cjcu20200668

Abstract

Abstract:

SAPO-5 and SAPO-34 molecular sieves with special morphology were synthesized by employing isopropylamine（IPA） as the organic-structure directing agent and 3-piperazinylpropylmethyldimethoxysilane（PZPMS） as a mesoporogen. The effects of the amounts of organosilane and silica source were systematically investigated which may change both crystalline phase and the crystal morphology. The products were SAPO-14， SAPO-5 and SAPO-5/SAPO-34 in turn as the addition and increase of PZPMS. SAPO-5 will transfer to SAPO-34 with the increased dosage of TEOS. The synthesized samples were well characterized， and the pre-sence of PZPMS in the product was confirmed. Hierachical channels formed after removal of the organics， and the MTO catalytic performance of SAPO-34 molecular sieve was significantly improved. Furthermore， it exhi-bited 86.95% selectivity for ethylene and propylene. The hydrogen bond interaction between PZPMS and IPA is the key to synthesize SAPO with special morphology. This work provides an effective strategy to control the morphology of SAPO molecular sieves.

Key words: SAPO molecular sieve, Morphology control, Organosilane, Hydrothermal synthesis

CLC Number:

O611

TrendMD:

WANG Ye, ZHANG Xiaosi, SUN Lijing, LI Bing, LIU Lin, YANG Miao, TIAN Peng, LIU Zhongyi, LIU Zhongmin. Morphology Control of SAPO Molecular Sieves under the Assistance of Organosilane[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(3): 683.

Figures/Tables 12

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Sample	n	m	Product composition	Product	Morphology
S?P?1	0.04	0	Al_0.521Si_0.008P_0.469O₂	SAPO?14	Flat
S?P?2	0.04	0.15	Al_0.495Si_0.021P_0.484O₂	SAPO?5	Nest
S?P?3	0.04	0.25	Al_0.483Si_0.057P_0.460O₂	SAPO?5+ amorphous	—
S?P?4	0.08	0	Al_0.490Si_0.021P_0.488O₂	SAPO?14	Flat
S?P?5	0.08	0.06	Al_0.495Si_0.026P_0.478O₂	SAPO?5	Nest
S?P?6	0.08	0.12	Al_0.493Si_0.027P_0.478O₂	SAPO?5	Nest
S?P?7	0.08	0.25	Al_0.490Si_0.062P_0.447O₂	SAPO?5+ SAPO?34	—

Sample	n	m	Product composition	Product	Morphology
S?P?1	0.04	0	Al_0.521Si_0.008P_0.469O₂	SAPO?14	Flat
S?P?2	0.04	0.15	Al_0.495Si_0.021P_0.484O₂	SAPO?5	Nest
S?P?3	0.04	0.25	Al_0.483Si_0.057P_0.460O₂	SAPO?5+ amorphous	—
S?P?4	0.08	0	Al_0.490Si_0.021P_0.488O₂	SAPO?14	Flat
S?P?5	0.08	0.06	Al_0.495Si_0.026P_0.478O₂	SAPO?5	Nest
S?P?6	0.08	0.12	Al_0.493Si_0.027P_0.478O₂	SAPO?5	Nest
S?P?7	0.08	0.25	Al_0.490Si_0.062P_0.447O₂	SAPO?5+ SAPO?34	—

Sample^a	x	Product composition	Product	Morphology
S?T?1	0	Al_0.498Si_0.017P_0.484O₂	SAPO?5	Nest
S?T?2	0.08	Al_0.503Si_0.031P_0.465O₂	SAPO?5	Nest
S?T?3	0.15	Al_0.513Si_0.073P_0.412O₂	SAPO?5+SAPO?34	—
S?T?4	0.35	Al_0.501Si_0.110P_0.388O₂	SAPO?5+SAPO?34	—
S?T?5	0.45	Al_0.500Si_0.125P_0.375O₂	SAPO?34	Pyramid
S?T?6^b	0.45	Al_0.500Si_0.127P_0.373O₂	SAPO?34	Pyramid
S?T?C	—	Al_0.483Si_0.136P_0.381O₂	SAPO?34	Cube

Sample^a	x	Product composition	Product	Morphology
S?T?1	0	Al_0.498Si_0.017P_0.484O₂	SAPO?5	Nest
S?T?2	0.08	Al_0.503Si_0.031P_0.465O₂	SAPO?5	Nest
S?T?3	0.15	Al_0.513Si_0.073P_0.412O₂	SAPO?5+SAPO?34	—
S?T?4	0.35	Al_0.501Si_0.110P_0.388O₂	SAPO?5+SAPO?34	—
S?T?5	0.45	Al_0.500Si_0.125P_0.375O₂	SAPO?34	Pyramid
S?T?6^b	0.45	Al_0.500Si_0.127P_0.373O₂	SAPO?34	Pyramid
S?T?C	—	Al_0.483Si_0.136P_0.381O₂	SAPO?34	Cube

Sample	Lifetime^a/min	Product distribution(%)
Sample	Lifetime^a/min	Ethylene	Propylene	Ethene+propylene^b
S?T?6	327	53.25	33.70	86.95
S?T?C	242	48.11	34.05	82.16