Abstract
摘 要 本論文的研究目的是在合成AFI型沸石和鑑定其結構，並探討金屬嵌入以及高溫煆燒處理對結構的影響。合成的方法包括烘箱水熱法和微波加熱法;結構鑑定主要用X光單晶繞射、同步輻射高解析度粉末繞射及單晶顯微紅外光譜法。 首先以烘箱水熱法和微波加熱法合成AFI型沸石的粉末、單晶和具有方向性排列的沸石複合膜。藉由適當的控制反應條件與加熱方式，可以合成大小不同的粉末。適當的拉高水與磷酸的比值，可以獲得大小均一的六角柱狀的CoAPO-5、SAPO-5和AlPO4-5單晶。AFI-型沸石膜的合成採二階段微波加熱法和氧化鋁基材漂浮法，控制反應條件可以製備不同排列方向與膜厚的AlPO4-5、SAPO-5和CoAPO-5等AFI-型沸石複合膜。 Bennett等人在1983年提出TPAOH□AlPO4-5結構為P6cc的對稱性。1992年本實驗室許雪萍博士將鈷嵌入，獲得TEA□CoAPO-5 並由其單晶X光繞射結構解析發現基本上也是P6cc的對稱，但是沿著晶體c-軸的O(2)發生失序。之後，有許多實驗及理論計算在討論AFI-型沸石的對稱性及O(2)失序的問題。我們利用單晶X光繞射來探討低溫和室溫的TEA□CoAPO-5與低溫的TEA□SAPO-5的結構，結果發現CoAPO-5的O(2)在室溫下存在兩個位置而低溫變為三個。降低對稱性並不會改變失序的現象，TEA□SAPO-5的O(2)在低溫下也是三個位置。所以AFI晶體仍然以P6cc加上O(2)失序為最適當的模型。 合成態的AlPO4-5和鈷嵌入的CoAPO-5與其含水煆燒態的高解析度同步輻射X光粉末繞射圖譜，發現有部份的繞射波峰的相對強度與繞射峰數目發生變化，這些變化是因為鈷的嵌入和高溫煆燒處理改變了晶胞邊長，而造成相鄰兩繞射波峰重疊，並非相變。此外進一步將我們煆燒態的樣品進行除水，發現除了P6cc的主峰外，多了很多小波峰，再曝露於大氣後，這些小波峰即消失，只剩下原來屬於P6cc的主峰。顯示煆燒態去水的樣品中沸石的結構確實發生相變，並且這種相變是可逆的。 以顯微紅外光譜分析AFI-型單晶骨架與有機模板，發現沸石孔道中的有機模板，其C□H 擺動模組與骨架的T-O-T的不對稱伸縮模組(□as)，並不受金屬嵌入的影響。由具有優選排列的SAPO-5 沸石膜和不同晶面的CoAPO-5之反射式顯微紅外光譜，發現AFI-型沸石的晶體其T-O-T的□as振動頻率在ab晶面大於ac晶面，推測與c-軸平行的T-O(2)-T有異於其它三組T-O-T。