以铝磷酸盐为铝载体实现富铝Beta沸石的快速无杂质结晶

《Microporous and Mesoporous Materials》：Accelerated, impurity-free crystallization of aluminum-rich beta zeolite with aluminophosphate as the aluminum carrier

本工作创新性地采用结晶性铝磷酸盐（AlPO）作为部分铝源，通过调控结晶动力学路径，成功实现了富铝Beta沸石（*BEA拓扑结构）的快速、无杂质结晶。该方法在无钠和有钠体系中均能有效抑制杂质相（如GIS）的形成，显著缩短结晶时间，并可将硅铝比（SAR）降至6.58，为开发高性能沸石催化材料提供了新策略。

　　

Highlight

本工作成功展示了一种新颖的、由铝磷酸盐介导的策略，用于快速、无杂质地合成富铝Beta沸石。通过部分使用结晶性铝磷酸盐（如AlPO-5、SSZ-51或AlPO-18）替代传统铝源，我们从根本上改变了结晶动力学。这种方法有利于富硅核的形成，显著加速了结晶过程，并有效抑制了竞争性杂质相（如GIS）的形成，即使在具有挑战性的含钠体系中也是如此。

Chemicals

所使用的化学品均为市售品，接收后未经进一步纯化直接使用。包括：Cab-O-Sil M5 (100% SiO₂)、氢氧化铝 (95%)、异丙醇铝 (99%)、拟薄水铝石 (80% Al₂O₃)、氢氧化钠 (98%)、磷酸 (85%)、盐酸 (36%–38%)。

Characterization methods

粉末X射线衍射（XRD）数据使用配备Cu Kα辐射源（λ = 1.5418 ?, 40 kV, 40 mA）的Rigaku SmartLab X射线衍射仪收集。固体样品的无机元素（Si、Al和P）组成通过使用Thermo Scientific iCAP PRO X的电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES）测定。合成后沸石中的元素含量（C、H和N）使用Perkin-Elmer Ⅱ 2400元素分析仪（CHN分析仪）测定。

Synthesis of Beta zeolite with AlPO under Na⁺-free condition

基于我们先前关于控制铝掺入NaY沸石动力学的研究工作，本研究采用预合成的铝磷酸盐（AlPOs）——具体为AlPO-5（AFI拓扑结构）、SSZ-51（SFO拓扑结构）和AlPO-18（AEI拓扑结构）——作为合成富铝Beta沸石的替代铝源。如图1的XRD图谱所证实，所有三种AlPO材料均成功合成并表现出高结晶度。电感耦合等离子体（ICP）分析表明，所合成的Beta沸石样品的硅铝比（SAR）在7.5至8.0之间，证实了铝的成功掺入。

Conclusion

本工作成功展示了一种新颖的铝磷酸盐介导策略，用于快速、无杂质地合成富铝Beta沸石。通过部分使用结晶性铝磷酸盐（如AlPO-5、SSZ-51或AlPO-18）替代传统铝源，我们从根本上改变了结晶动力学。这种方法有利于富硅核的形成，显著加速了结晶过程，并有效抑制了竞争性杂质相的形成。