Aluminophosphate type molecular sieves including ALPO-5, SAPO-5 and VAPO-5 were synthesized by hydrothermal crystallization technique and characterization of SAPO-5 and VAPO-5 catalysts was carried out.
The crystallization rate of ALPO-5 showed sigmoid form and the length/width ratio of ALPO-5 crystals increased as the water content of initial gel increased.
SAPO-5 showed much higher cation exchange capacity and catalytic activity for the acid catalyzed reactions such as isomerization, alkylation and disproportionation than the ALPO-5. Although the cation exchange capacity of SAPO-5 increased with the silicon content of SAPO-5(up to about 1 Si/U.C.), the SAPO-5 having about 1 to 3 Si/U.C. showed nearly constant cation exchange capacity.
The EPR spectrum of cupric ion in Cu-SAPO-5 indicated that all cation sites could be equivalent. The EPR spectrum of sulfur dioxide anion radical formed on H-SAPO-5 suggested that the adsorption sites for the radical were also equivalent. These equivalences of cation or adsorption sites are probably due to the simple framework structure of SAPO-5.
Most of vanadium in as-synthesized VAPO-5 was V(IV) state and was oxidized to V(V) by calcination in air. The vanadium in VAPO-5 seemed to be distributed in highly dispersed state and showed reversible redox properties changing it's oxidation state easily between V(IV) and V(V).
As the vanadium content of VAPO-5 increased, the weight loss in TGA due to the template molecules (tri-n-propylamine) shifted to higher temperature, suggesting some interaction between VAPO-5 and template molecules. This interaction, probably due to the acidity of VAPO-5 favors the interpretation that V(IV) was incorporated into the hypothetical P(V) site rather than Al (III) site in VAPO-5.
TGA results and the facts that the unit cell dimensions were changed by incorporating vanadium into ALPO-5 and the vanadium in VAPO-5 had tetrahedral coordination suggested that the vanadium was probably sited in the tetrahedral position of framework structure of as-synthesized VAPO-5.
AlPO-5, SAPO-5, VAPO-5등의 알루미노포스페이트 계열 분자체의 합성이 수열 결정화로 이루어졌으며 이 분자체들의 특성이 연구되었다.
AlPO-5의 결정화 속도는 S자 형을 보였으며 반응물의 물의 농도가 증가함에 따라 AlPO-5 결정의 길이/너비의 비가 증가하였다.
SAPO-5는 AlPO-5에 비해 양이온교환능, 산 반응의 활성이 높았다. SAPO-5의 양이온교환능은 실리콘 함량이 대략 lSi/U.C. 까지만 실리콘 함량에 따라 증가하였고 그 이후에는 거의 일정하였다.
CuSAPO-5의 Cu(II) 이온의 EPR spectrum은 모든 양이온 자리가 동등함을 보여주었으며 HSAPO-5에 형성된 이산화황 음이온 라디칼의 EPR spectrum은 라디칼의 흡착 자리도 동등함을 보여주었다. 양이온 및 흡착 자리의 동등성은 SAPO-5의 단순한 골격구조에 기인하는 것으로 생각되었다.
합성된 VAPO-5에 존재하는 대부분의 바나디움은 V(IV) 상태였으며 공기중에서 태우면 V(V)로 산화되었다. VAPO-5의 바나디움은 잘 분산된 상태로 분포하였으며 V(IV)와 V(V) 사이의 가역적인 산화-환원 특성을 보였다.
VAPO-5의 바나디움 함량이 증가함에따라 TGA에서 템플레이트(트리-n-프로필아민)에 의한 질량결손의 온도가 높은 쪽으로 이동하였으며 이는 VAPO-5와 템플레이트 간의 상호작용을 보여주는 것이다. VAPO-5의 산성에의한 이 상호작용은 V(IV)이 VAPO-5의 가상적인 Al(III) 자리보다는 P(V) 자리에 들어감을 보여주는 것이다.
TGA 결과, AlPO-5와 VAPO-5의 격자상수의 차이 및 VAPO-5의 바나디움은 사면체 배위를 갖는다는 것은 바나디움이 합성된 VAPO-5의 골격에 사면체 배위로 자리함을 제안하였다.
