FR2725192A1 - Phosphate de gallium microporeux cristallise et ses derives substitues, et leur procede de preparation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués caractérisés par: a) la formule générale approchée suivante:g + p + x1 + x2 = 1, et où: g est un nombre compris entre 0,4 et 0,5, p est un nombre compris entre 0,3 et 0,5, xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 0,4, x1 + x2 étant compris entre 0 et 0,4, f est un nombre compris entre 0,01 et 0,2, r1 est un nombre compris entre 0,01 et 0,3, ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris entre 0,01 et 0,3, r1 + r2 + r3 étant compris entre 0,01 et 0,3, h varie selon le degré d'hydratation du solide entre 0 et 0,5, - R**1, 1 = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe formé par les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par la pyridine et le N-méthylimidazole, et Xj, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les éléments: Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, AI, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, b) le diagramme de diffraction des rayons X représenté dans le tableau 1 de la description, ainsi que le procédé desdits composés.
Description
La présente invention concerne un nouveau phosphate de gallium et ses dérivés substitués, et leur procédé de préparation.
Les tamis moléculaires (solides microporeux cristallisés) sont connus depuis de nombreuses années. En général on distingue deux familles: d'une part les zéolithes (aluminosilicates) et d'autre part les autres tamis moléculaires qui ne sont pas des aluminosilicates. Dans la seconde catégorie on trouve des composés aluminophosphates cristallisés (voir US-A-4310440 par exemple) et les phosphates de gallium microporeux (voir EP-A-226219 et EP-A-507657 par exemple).
Le brevet EP-A-226219 décrit deux types de phosphates de gallium microporeux cristallisés, présentant des propriétés de tamis moléculaires. Ces produits correspondent à la formule générale suivante
mR : Ga203 : (110,2) P205 : nH2O où R représente un agent structurant organique, amine ou ammonium quaternaire, situé dans les canaux du solide cristallisé, m et n représentent respectivement le nombre de moles de R et de H20 par mole de Ga203. Le rapport molaire Ga/P de ces solides est pratiquement égal à 1. La charge positive P02+ associée au phosphore dans les tétraèdres est compensée par la charge négative Ga02- associée au gallium en coordinence tétraédrique dans la charpente cristallisée.
mR : Ga203 : (110,2) P205 : nH2O où R représente un agent structurant organique, amine ou ammonium quaternaire, situé dans les canaux du solide cristallisé, m et n représentent respectivement le nombre de moles de R et de H20 par mole de Ga203. Le rapport molaire Ga/P de ces solides est pratiquement égal à 1. La charge positive P02+ associée au phosphore dans les tétraèdres est compensée par la charge négative Ga02- associée au gallium en coordinence tétraédrique dans la charpente cristallisée.
Après une étape de calcination, pour éliminer les espèces organiques, les deux phosphates de gallium décrits dans le brevet EP-A-226219 peuvent être utilisés comme adsorbants et comme catalyseurs.
La demande de brevet EP-A-507607 décrit un phosphate de gallium microporeux cristallisé (cloverite) de type CLO, éventuellement substitué, dont la dimension de ses ouvertures (6.10-10 m x 14.10-10 m) et la dimension de ses cages (30.10-10 m) sont très remarquables, ainsi que le procédé de synthèse dudit phosphate de gallium et de ses dérivés substitués.
La structure du phosphate de gallium microporeux cristallisé, cloverite, de type CLO, a aussi été décrite dans l'article de M. Estermann, L.B. McCusker,
C. Baerlocher, A. Merrouche et H. Kessler, Nature, 352, pages 320-322, (1991).
C. Baerlocher, A. Merrouche et H. Kessler, Nature, 352, pages 320-322, (1991).
Dans la demande de brevet EP-A-507607 la synthèse est réalisée en milieu fluorure en présence d'un agent structurant qui est de préférence la quinuclidine.
D'autres phosphates de gallium cristallisés microporeux ont été décrits dans les articles "Some gallium phosphates framework related to the aluminum phosphate molecular sieves X-ray structural characterization of (i-PrN H3)Ga4(P04)40H .H20" par J.P. Parise, J. Chem. Soc., Chem. Comm., 1985, pages 606-607, et "Studies on the synthesis of microporous gallophosphates" par Feng Shouhua et Xu Ruren, Chemical Journal of
Chinese Universities, 1987, vol.8, pages 867-868.
Chinese Universities, 1987, vol.8, pages 867-868.
Par ailleurs, d'autres phosphates de gallium microporeux cristallisés ont été décrits, récemment, dans les demandes de brevets FR-A-2.701.254,
FR-A-2.701.255, FR-A-2.702.758 et FR-A-2.702.759. En particulier, le phosphate de gallium microporeux cristallisé décrit dans la demande de brevet FR-A-2.702.758 est synthétisé en présence d'au moins un agent structurant qui est un composé organique choisi dans le groupe formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par la pyridine et le
N-méthylimidazole.
FR-A-2.701.255, FR-A-2.702.758 et FR-A-2.702.759. En particulier, le phosphate de gallium microporeux cristallisé décrit dans la demande de brevet FR-A-2.702.758 est synthétisé en présence d'au moins un agent structurant qui est un composé organique choisi dans le groupe formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par la pyridine et le
N-méthylimidazole.
La présente invention concerne un nouveau phosphate de gallium microporeux et ses dérivés substitués ainsi qu'un procédé de synthèse dudit phosphate de gallium et de ses dérivés substitués.
Le phosphate de gallium microporeux cristallisé selon la présente invention est choisi dans le groupe constitué par les composés de la formule générale approchée suivante
- Rr11 Rr22 Rr33 Gag Pp Xx11 Xx22 O2 Ff, hH2O
- oùg+p+xl+x2=1,etoù:
- g est un nombre compris entre 0,4 et 0,5,
- p est un nombre compris entre 0,3 et 0,5,
- xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 0,4,
xl + x2 étant compris entre 0 et 0,4,
- r1 est un nombre compris entre 0,01 et 0,3,
- ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris entre
0,01 et 0,3, rl + r2 + r3 étant compris entre 0,01 et 0,3,
- f est un nombre compris entre 0,01 et 0,2,
- h varie selon le degré d'hydratation du solide entre 0 et 0,5,
- Ri, i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe
formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par la
pyridine et le N-méthylimidazole, et
- Xj, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les
éléments : Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, de
préférence Si.
- Rr11 Rr22 Rr33 Gag Pp Xx11 Xx22 O2 Ff, hH2O
- oùg+p+xl+x2=1,etoù:
- g est un nombre compris entre 0,4 et 0,5,
- p est un nombre compris entre 0,3 et 0,5,
- xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 0,4,
xl + x2 étant compris entre 0 et 0,4,
- r1 est un nombre compris entre 0,01 et 0,3,
- ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris entre
0,01 et 0,3, rl + r2 + r3 étant compris entre 0,01 et 0,3,
- f est un nombre compris entre 0,01 et 0,2,
- h varie selon le degré d'hydratation du solide entre 0 et 0,5,
- Ri, i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe
formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par la
pyridine et le N-méthylimidazole, et
- Xj, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les
éléments : Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, de
préférence Si.
Les dérivés substitués selon la présente invention sont choisis dans ledit groupe.
Le phosphate de gallium et ses dérivés substitués selon l'invention ont été synthétisés en milieu fluorure selon le procédé de préparation selon l'invention. Ils vérifient le diagramme de diffraction des rayons X représenté dans le tableau 1 et possèdent donc la même structure.
La formule générale précédente correspond au cas de la présence d'au moins un structurant organique R1, et de la présence éventuelle des structurants organiques R2 et R3. Le cas où un seul structurant organique est utilisé pour la synthèse, qui est un cas préféré selon la présente invention, correspond au cas où r2 = O et où r3 = 0.
La formule générale précédente correspond au cas de la présence éventuelle d'un ou de deux hétéroatome(s). Les dérivés substitués par l'hétéroatome Xi j = 1 ou 2, sont les composés ayant ladite formule générale et ledit diagramme de diffraction, et pour lesquels xj, j = 1 ou 2, est non nul.
Le cas où le phosphate de gallium selon l'invention est substitué par un seul élément, l'hétéroatome X1, correspond au cas où x2 = 0. C'est un cas préféré selon la présente invention.
L'invention concerne aussi un procédé de préparation dudit phosphate de gallium et de ses dérivés substitués qui consiste en ce que a) on forme un mélange réactionnel qui renferme au moins les composés
suivants : de l'eau, au moins une source de gallium, au moins une
source de phosphore, éventuellement au moins une source d'au moins
un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les éléments :Li, Be,
Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, de préférence Si, au
moins une source d'au moins un composé organique choisi dans le
groupe formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par
la pyridine et le N-méthylimidazole, au moins une source d'anions
fluorures et éventuellement au moins une source d'au moins un
composé acide ou basique pour ajuster le pH du milieu réactionnel à la
valeur désirée, le pH du milieu réactionnel étant compris entre 4 et 5 et
ledit mélange ayant la composition, en termes de rapport molaire,
suivante
r1@R1:r2@R2:r3@R3:Ga2O3:p@ P2O5:x1@X1O(n1@/2):x2@X2O(n2@/2):f@ YFy: :h@H2O
- où r1 est un nombre compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10,
- ou r, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris
entre 0,5 et 6, de préférence entre 0,5 et 4, r1@+r2@+r3@ étant compris
entre 0,5 et 6, de préférence entre 0,5 et 3,5,
- où p' est un nombre compris entre 0,3 et 1, de préférence entre 0,7 et
1, - où xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 1,5, de préférence
entre 0 et 1, x1 +x2 étant compris entre 0 et 1 1,5, de préférence entre 0
et 1,
- où f est un nombre compris entre 0,1 et 4, de préférence entre 0,7 et
1,5,
- où h' est un nombre compris entre 1 et 300, de préférence entre 40 et
100,
- où Ri, i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe
formé par les amines, de préférence dans le groupe formé par la
pyridine et le N-méthylimidazole,
- où nX, j = 1 ou 2, est le degré d'oxydation de l'hétéroatome Xi,
- où W+ est le cation, minéral ou organique, de compensation de
l'anion fluorure, et de charge y,
- où xi, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par
les éléments : Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V
de préférence Si.
suivants : de l'eau, au moins une source de gallium, au moins une
source de phosphore, éventuellement au moins une source d'au moins
un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les éléments :Li, Be,
Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, de préférence Si, au
moins une source d'au moins un composé organique choisi dans le
groupe formé les amines, de préférence choisi dans le groupe formé par
la pyridine et le N-méthylimidazole, au moins une source d'anions
fluorures et éventuellement au moins une source d'au moins un
composé acide ou basique pour ajuster le pH du milieu réactionnel à la
valeur désirée, le pH du milieu réactionnel étant compris entre 4 et 5 et
ledit mélange ayant la composition, en termes de rapport molaire,
suivante
r1@R1:r2@R2:r3@R3:Ga2O3:p@ P2O5:x1@X1O(n1@/2):x2@X2O(n2@/2):f@ YFy: :h@H2O
- où r1 est un nombre compris entre 1 et 15, de préférence entre 1 et 10,
- ou r, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris
entre 0,5 et 6, de préférence entre 0,5 et 4, r1@+r2@+r3@ étant compris
entre 0,5 et 6, de préférence entre 0,5 et 3,5,
- où p' est un nombre compris entre 0,3 et 1, de préférence entre 0,7 et
1, - où xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 1,5, de préférence
entre 0 et 1, x1 +x2 étant compris entre 0 et 1 1,5, de préférence entre 0
et 1,
- où f est un nombre compris entre 0,1 et 4, de préférence entre 0,7 et
1,5,
- où h' est un nombre compris entre 1 et 300, de préférence entre 40 et
100,
- où Ri, i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe
formé par les amines, de préférence dans le groupe formé par la
pyridine et le N-méthylimidazole,
- où nX, j = 1 ou 2, est le degré d'oxydation de l'hétéroatome Xi,
- où W+ est le cation, minéral ou organique, de compensation de
l'anion fluorure, et de charge y,
- où xi, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par
les éléments : Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V
de préférence Si.
ledit mélange pouvant éventuellement comprendre au moins une source
de cations complémentaire pour la compensation des charges de la charpente b) on maintient ledit mélange à une température de chauffage
généralement comprise entre 60 et 250 "C, de préférence entre 70 et
200 OC, jusqu'à ce que l'on obtienne un composé cristallin.
de cations complémentaire pour la compensation des charges de la charpente b) on maintient ledit mélange à une température de chauffage
généralement comprise entre 60 et 250 "C, de préférence entre 70 et
200 OC, jusqu'à ce que l'on obtienne un composé cristallin.
Le procédé de préparation des composés selon l'invention est donc très proche du procédé de préparation décrit dans la demande de brevet
FR-A-2.702.758. Le phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués décrits dans la demande de brevet FR-A-2.702.758 et le phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués selon la présente invention sont des composés de structures différentes qui se forment de façon compétitive lors des synthèses.
FR-A-2.702.758. Le phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués décrits dans la demande de brevet FR-A-2.702.758 et le phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués selon la présente invention sont des composés de structures différentes qui se forment de façon compétitive lors des synthèses.
Le procédé de préparation selon l'invention correspond donc à une synthèse en milieu fluorure. Les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux alcalins, L'ammonium ou avec le(s) composé(s) organique(s) utilisé(s). Dans le cas de l'utilisation de pyridine et/ou de N-méthylimidazole, le sel est avantageusement formé dans le mélange réactionnel par réaction entre le(s) composé(s) organique(s) et l'acide fluorhydrique. II est également possible d'utiliser des composés hydrolysables pouvant libérer des anions fluorures dans l'eau, comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6.
Le(s) composé(s) organique(s) utilisé(s) est (sont) généralement choisi(s) dans le groupe formé par les amines, et de préférence dans le groupe formé par la pyridine et/ou le N-méthylimidazole.
Parmi les sources de gallium, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes de gallium, comme GaOOH, les alkoxydes de gallium de formule Ga(OR1)3 où R1 est un radical alkyle, les sels de gallium comme le fluorure de gallium, le phosphate de gallium ou le sulfate de gallium. On utilise de préférence l'oxyde de gallium amorphe.
De nombreuses sources d'hétéroatomes peuvent être employées. Ainsi, dans le cas du silicium, on peut utiliser un hydrogel, un aérogel ou une suspension colloïdale, les oxydes de précipitation, des oxydes provenant de l'hydrolyse d'esters tels que l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4 ou des oxydes provenant de l'hydrolyse de complexes comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6.
La source de phosphore préférée est l'acide phosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates alcalins, les phosphates de gallium ou les phosphates d'alkyles conviennent également.
Les acides ou sels d'acides, les bases ou sels basiques servant éventuellement à ajuster le pH du milieu réactionnel à la valeur souhaitée peuvent être choisis parmi les acides usuels, tels que par exemple l'acide chlorhydrique, L'acide sulfurique, L'acide nitrique ou l'acide acétique, les sels acides comme l'hydrogénofluorure d'ammonium ou l'hydrogénosulfate de sodium, les bases courantes usuelles comme l'ammoniaque ou l'hydroxyde de sodium et les bases azotées comme la méthylamine. Des mélanges tampons tels que le tampon acétate (acide acétique-acétate de sodium) ou le tampon ammoniacal (ammoniaque-chlorure d'ammonium) conviennent également.
La première étape du procédé de synthèse selon l'invention consiste à réaliser le mélange réactionnel comprenant l'eau, la source de gallium, la source de phosphore, éventuellement au moins une source d'au moins un hétéroatome, la source d'anions fluorures, au moins une source d'au moins un composé organique, éventuellement au moins une source de cations complémentaire pour la compensation des charges de la charpente et éventuellement au moins un composé acide ou basique. Le(s) composé(s) organique(s) et le(s) composé(s) acide(s) ou basique(s) sont généralement ajoutés en dernier pour permettre l'ajustement du pH à la valeur désirée.
La seconde étape consiste en la cristallisation du mélange réactionnel formé dans la première étape. Elle s'effectue en chauffant le mélange réactionnel à une température généralement comprise entre 60 et 250 "C, de préférence entre 70 et 200 "C sous pression autogène. On utilise de préférence un récipient bouché en polypropylène ou un autoclave intérieurement revêtu d'un matériau polymère, en général du polytétrafluoroéthylène, pour les températures inférieures à 100 "C et supérieures à 100 "C respectivement.
La durée du chauffage du mélange réactionnel nécessaire à la cristallisation dépend de la composition du mélange réactionnel et de la température de réaction. Elle est généralement comprise entre 4 et 150 heures et de préférence entre 8 et 72 heures.
La taille et la cinétique de formation des cristaux peuvent être modifiées par introduction dans le milieu réactionnel de germes constitués par des cristaux, éventuellement broyés, du phosphate de gallium et de ses dérivés substitués et par l'agitation en cours de cristallisation.
Après cristallisation, le phosphate de gallium cristallisé microporeux est généralement séparé des eaux mères par filtration ou centrifugation, lavé à l'eau distillée et séché à l'air à 60 "C par exemple. Le solide ainsi obtenu contient occlus dans sa microporosité le composé organique introduit dans le milieu réactionnel. Ce dernier est associé d'une part au fluorure et d'autre part joue le rôle de cation de compensation de la charge négative de la charpente résultant de l'incorporation d'au moins un hétéroatome dans la charpente cristallisée. En plus du (ou des) composé(s) organique(s), le phosphate de gallium peut contenir au sein de ses cavités de l'eau d'hydratation et des cations de compensation si les cations organiques ne sont pas en nombre suffisant.La déshydratation du solide selon l'invention peut être effectuée par chauffage à 150 "C par exemple.
Le phosphate de gallium et ses dérivés substitués ainsi préparés peuvent être pratiquement débarrassés de tout composé organique présent au sein de la microporosité après l'étape de synthèse par traitement de calcination à une température généralement supérieure à 200 OC et de préférence comprise entre 350 et 450 "C.
L'identification du phosphate de gallium cristallisé microporeux et de ses dérivés substitués se fait de manière commode à partir de son diagramme de diffraction des rayons X. Ce diagramme est obtenu à l'aide d'un diffractiomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Ka du cuivre. A partir de la position des pics de diffraction représentée par l'angle 20, on calcule, par la relation de Bragg, les équidistances réticulaires dhkl caractéristiques de l'échantillon.
L'estimation de l'erreur de mesure A(dhkl) sur dhkl se calcule en fonction de l'erreur absolue (2O) affectée à la mesure de 20, par la relation de Bragg.
Une erreur absolue A(20) égale à + 0,05 est communément admise.
L'intensité irez. affectée à chaque valeur de dhkl est mesurée d'après la hauteur du pic de diffraction correspondant.
Le dépouillement du diagramme de diffraction des rayons X, tableau 1, de la présente invention est représentatif du diagramme de diffraction du phosphate de gallium et de ses dérivés substitués selon la présente invention
Tableau 1.
Tableau 1.
<tb>
<SEP> 2 <SEP> #( ) <SEP> <SEP> dhkl <SEP> (10-1 m) <SEP> I <SEP> rel.
<tb>
<tb>
<SEP> 6,6-6,8 <SEP> 12,8-12,5 <SEP> F <SEP> à <SEP> TF
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<tb> 37,03-37,23 <SEP> 2,413-2,351 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 38,19-38,39 <SEP> 2,342-2,323 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 38,67-38,87 <SEP> 2,315-2,271 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 39,68-39,78 <SEP> 2,264-2,245 <SEP> fàff
<tb> 40,06-40,26 <SEP> 2,238-2,198 <SEP> fàtf <SEP>
<tb> 41,01-41,21 <SEP> 2,188-2,129 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 42.46-42,66 <SEP> 2,117-2,081 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 43,48-43,68 <SEP> 2,070-2,050 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 44,13-44,33 <SEP> 2,041-2,014 <SEP> fàtf <SEP>
<tb> 44,89-45,09 <SEP> 2,009-1,975 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 45,86-46,06 <SEP> 1,968-1,945 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 46,61-46,81 <SEP> 1,938-1,929 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 46,96-47,16 <SEP> 1,925-1,871 <SEP> fàff
<tb> 48,53-48,73 <SEP> 1,866-1,859 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> <SEP> 48,9-49,1 <SEP> 1,854-1,846 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 49,27-49,47 <SEP> 1,841-1,832 <SEP> tàmf <SEP>
<tb>
TF: très fort, F : fort, mF : moyen fort, m : moyen, mf : moyen faible, f : faible, tf : très faible.
<tb> <SEP> 29,0-29,1 <SEP> 3,06-3,05 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 29,27-29,37 <SEP> 3,04-3,01 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 29,53-29,73 <SEP> 3,00-2,945 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 30,35-30,41 <SEP> 2,937-2,891 <SEP> f <SEP> à <SEP> mf
<tb> 30,79-30,99 <SEP> 2,883-2,856 <SEP> f <SEP> à <SEP> mf <SEP>
<tb> 31,23-31,43 <SEP> 2,843-2,819 <SEP> fàtf <SEP>
<tb> 31,66-31,86 <SEP> 2,806-2,785 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> <SEP> 32,1-32,2 <SEP> 2,777-2,715 <SEP> fàff
<tb> 33,18-33,28 <SEP> 2,699-2,612 <SEP> fàff
<tb> 34,48-34,58 <SEP> 2,592-2,586 <SEP> fàff
<tb> 34,62-34,72 <SEP> 2,581-2,572 <SEP> fàmf <SEP>
<tb> 34,89-34,99 <SEP> 2,562-2,536 <SEP> f <SEP> à <SEP> mf
<tb> 35,42-35,52 <SEP> 2,525-2,498 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 35,81-36,01 <SEP> 2,492-2,448 <SEP> fàff
<tb> 36,76-36,96 <SEP> 2,430-2,421 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 37,03-37,23 <SEP> 2,413-2,351 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 38,19-38,39 <SEP> 2,342-2,323 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 38,67-38,87 <SEP> 2,315-2,271 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 39,68-39,78 <SEP> 2,264-2,245 <SEP> fàff
<tb> 40,06-40,26 <SEP> 2,238-2,198 <SEP> fàtf <SEP>
<tb> 41,01-41,21 <SEP> 2,188-2,129 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 42.46-42,66 <SEP> 2,117-2,081 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 43,48-43,68 <SEP> 2,070-2,050 <SEP> fàff <SEP>
<tb> 44,13-44,33 <SEP> 2,041-2,014 <SEP> fàtf <SEP>
<tb> 44,89-45,09 <SEP> 2,009-1,975 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 45,86-46,06 <SEP> 1,968-1,945 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 46,61-46,81 <SEP> 1,938-1,929 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 46,96-47,16 <SEP> 1,925-1,871 <SEP> fàff
<tb> 48,53-48,73 <SEP> 1,866-1,859 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> <SEP> 48,9-49,1 <SEP> 1,854-1,846 <SEP> f <SEP> à <SEP> tf
<tb> 49,27-49,47 <SEP> 1,841-1,832 <SEP> tàmf <SEP>
<tb>
TF: très fort, F : fort, mF : moyen fort, m : moyen, mf : moyen faible, f : faible, tf : très faible.
Le phosphate de gallium et ses dérivés substitués selon l'invention peuvent être utilisés comme adsorbants et catalyseurs.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
Exemple 1: Synthèse en présence de pyridine comme structurant organique
On dissout dans 7,9 g d'eau distillée 1,02 g d'oxyde amorphe de gallium. Cet oxyde amorphe de gallium est obtenu par évaporation à sec d'une solution de nitrate de gallium (solution à 90,45g/l de Rhône-Poulenc) sur un banc de sable, puis calcination à 200"C pendant une durée supérieure à 4 heures. On ajoute alors sous agitation 1,16g d'acide phosphorique 85% (Fluka) puis 0,259 d'acide fluorhydrique 40% (Fluka) et enfin 0,9g de pyridine. Le pH de début de synthèse est de 4,5. Le mélange réactionnel à la composition suivante
1Ga203 : 1P205 : îHF : 80H2O :2,3 pyridine
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 60"C.
On dissout dans 7,9 g d'eau distillée 1,02 g d'oxyde amorphe de gallium. Cet oxyde amorphe de gallium est obtenu par évaporation à sec d'une solution de nitrate de gallium (solution à 90,45g/l de Rhône-Poulenc) sur un banc de sable, puis calcination à 200"C pendant une durée supérieure à 4 heures. On ajoute alors sous agitation 1,16g d'acide phosphorique 85% (Fluka) puis 0,259 d'acide fluorhydrique 40% (Fluka) et enfin 0,9g de pyridine. Le pH de début de synthèse est de 4,5. Le mélange réactionnel à la composition suivante
1Ga203 : 1P205 : îHF : 80H2O :2,3 pyridine
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 60"C.
L'analyse par diffraction des rayons X de ce solide montre qu'il s'agit d'une structure dont le diagramme de diffraction des rayons X est identique à celui du tableau 1 et qui correspond donc à la structure revendiquée dans le présent brevet.
L'analyse chimique du solide donne la composition pondérale (en %) suivante
C:7,3; N:1,6; F:3,1; Ga:37,8; P: 14,6
La formule chimique correspondante pour la forme anhydre est la suivante (Pyridine)0,125 Gao.s P05 2 F0,15
Par thermogravimétrie on mesure une perte de masse de 1% à 100 C puis de 12% jusqu'à 900"C.
C:7,3; N:1,6; F:3,1; Ga:37,8; P: 14,6
La formule chimique correspondante pour la forme anhydre est la suivante (Pyridine)0,125 Gao.s P05 2 F0,15
Par thermogravimétrie on mesure une perte de masse de 1% à 100 C puis de 12% jusqu'à 900"C.
Exemple 2 : Synthèse en présence de N-méthylimidazole comme structurant organique
On dissout dans 6,3 g d'eau distillée 1,02 g d'oxyde amorphe de gallium. Cet oxyde amorphe de gallium est obtenu par évaporation à sec d'une solution de nitrate de gallium (solution à 90,45 g/l de Rhône-Poulenc) sur un ban de sable, puis calcination à 200"C pendant une durée supérieure à 4 heures. On ajoute ensuite sous agitation 1,16 g d'acide phosphorique 85% (Fluka) puis 0,25g d'acide fluorhydrique 40% (Fluka) et enfin 0,7 g de N-méthylimidazole.
On dissout dans 6,3 g d'eau distillée 1,02 g d'oxyde amorphe de gallium. Cet oxyde amorphe de gallium est obtenu par évaporation à sec d'une solution de nitrate de gallium (solution à 90,45 g/l de Rhône-Poulenc) sur un ban de sable, puis calcination à 200"C pendant une durée supérieure à 4 heures. On ajoute ensuite sous agitation 1,16 g d'acide phosphorique 85% (Fluka) puis 0,25g d'acide fluorhydrique 40% (Fluka) et enfin 0,7 g de N-méthylimidazole.
Le pH de début de synthèse est de 4,5. Le mélange réactionnel à la composition suivante 1Ga203 : 1P205 : îHF : 70H2O 1,7 (N-méthylimidazole)
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 600C.
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 600C.
L'analyse par diffraction des rayons X de ce solide montre qu'il s'agit d'une structure dont le diagramme de diffraction des rayons X est identique à celui du tableau 1 et qui correspond donc à la structure revendiquée dans le présent brevet.
Par thermogravimétrie on mesure une perte de masse de 1,5% à 100"C puis de 10% jusqu'à 900"C.
Exemple 3 : Synthèse en présence de pyridine comme structurant organique
Dans cette préparation, on utilise une source de silice de combustion commercialisée sous le nom d'Aerosil par Degussa.
Dans cette préparation, on utilise une source de silice de combustion commercialisée sous le nom d'Aerosil par Degussa.
Les sources de gallium, de phosphore de fluorure et de composé organique sont par ailleurs les mêmes que celles utilisées dans l'exemple 1.
On dissout dans 7,9 g d'eau distillée 1,02 g d'oxyde amorphe de gallium. Cet oxyde amorphe de gallium est obtenu par évaporation à sec d'une solution de nitrate de gallium (solution à 90,45gel de Rhône-Poulenc) sur un banc de sable, puis calcination à 200"C pendant une durée supérieure à 4 heures. On ajoute alors sous agitation 1,539 de silice Aérosil, 1,169 d'acide phosphorique 85% (Fluka) puis 0,259 d'acide fluorhydrique 40% (Fluka) et enfin 0,9g de pyridine. Le pH de début de synthèse est de 4,5. Le mélange réactionnel à la composition suivante 1Ga203 : 1P2O5 0,45 SiO2 : îHF : 80H2O 2,3 Pyridine
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 600C.Le diffractogramme des rayons X correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Le mélange est placé en autoclave à 1700C pendant 24 heures. Après refroidissement, il est filtré, lavé puis séché à 600C.Le diffractogramme des rayons X correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Après calcination, la formule chimique du solide, sous forme anhydre et pratiquement débarrassée du structurant organique, est la suivante
Gaz,5 P0,43 Si0,07 02F0,003
Exemple 4:: Synthèse en présence de pyridine comme structurant organique
Le même mélange réactionnel que celui utilisé dans l'exemple 1 est placé dans un autoclave à 1500C pendant 24h. Le produit obtenu présente un diffractogramme des rayons X qui correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Gaz,5 P0,43 Si0,07 02F0,003
Exemple 4:: Synthèse en présence de pyridine comme structurant organique
Le même mélange réactionnel que celui utilisé dans l'exemple 1 est placé dans un autoclave à 1500C pendant 24h. Le produit obtenu présente un diffractogramme des rayons X qui correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Exemple 5 : Synthèse en présence de pyridine comme structurant organique
Le même mélange réactionnel que celui utilisé dans les exemples 1 et 3 est placé dans un autoclave à 110"C pendant 24h. Le produit obtenu présente un diffractogramme des rayons X qui correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Le même mélange réactionnel que celui utilisé dans les exemples 1 et 3 est placé dans un autoclave à 110"C pendant 24h. Le produit obtenu présente un diffractogramme des rayons X qui correspond à celui du tableau 1 de la présente invention et donc à la même structure.
Claims (10)
1- Phosphate de gallium microporeux cristallisé choisi dans le groupe
constitué par les composés de formule générale approchée suivante:
Rr11 Rr22 Rr33 Gag Pp Xx11 Xx22 O2 Ff, hH2O
et les dérivés substitués de ladite formule générale, où
- g + p + xl + x2 = 1, et:
- g est un nombre compris entre 0,4 et 0,5,
- p est un nombre compris entre 0,3 et 0,5,
- xj, j = 1 ou 2, est un nombre compris entre 0 et 0,4,
xl + x2 étant compris entre 0 et 0,4,
- f est un nombre compris entre 0,01 et 0,2,
- rl est un nombre compris entre 0,01 et 0,3,
- ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou un nombre compris entre 0,01
et 0,3, r1 + r2 + r3 étant compris entre 0,01 et 0,3,
- h varie selon le degré d'hydratation du solide entre 0 et 0,5,
- Ri, i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe
formé par les amines,
- Xi, j = 1 ou 2, est un hétéroatome choisi dans le groupe formé par les
éléments : Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si ,Ti , As et V, chaque élément dudit groupe étant également caractérisé par le diagramme de diffraction des rayons X représenté dans le tableau 1.
2- Dérivés substitués selon la revendication 1 tels que l'hétéroatome
XJ,j=1 ou2, est Si.
3- Composés selon l'une des revendications 1 ou 2 tel que le composé
organique Ri, i = 1, 2 ou 3, est choisi dans le groupe formé par la pyridine
et le N-méthylimidazole.
4- Procédé de préparation de composés selon l'une des revendications 1 à
3 qui consiste en ce que a) on forme un mélange réactionnel qui renferme au moins les composés
suivants : de l'eau, au moins une source de gallium, au moins une
source de phosphore, au moins une source d'au moins un composé
organique choisi dans le groupe formé par les amines, au moins une
source d'anions fluorures, ledit mélange ayant la composition, en
termes de rapport molaire, suivante
r1@R1:r2@R2:r3@R3:Ga2O3:p@P2O5: f@YFy : h@H2O, où
r1@ est un nombre compris entre 1 et 15,
ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris entre 0,5
et 6, r1 +r2 +r3 étant compris entre 0,5 et 6,
p' est un nombre compris entre 0,3 et 1,
f' est un nombre compris entre 0,1 et 4,
h' est un nombre compris entre 1 et 300,
Ri. i = 1, 2 ou 3, est un composé organique choisi dans le groupe formé
par les amines,
YY+ est le cation de charge y, minéral ou organique, de compensation de
l'anion fluorure, b) on maintient ledit mélange à une température de chauffage
généralement comprise entre 60 et 250 OC jusqu'à ce que l'on obtienne
un composé cristallin.
5- Procédé de préparation selon la revendication 4 tel que le composé
organique Ri, i = 1, 2 ou 3, est choisi dans le groupe formé par la
pyridine et le N-méthylimidazole.
6 - Procédé de préparation selon l'une des revendications 4 ou 5 tel que le
mélange réactionnel comprend en outre au moins une source d'un
hétéroatome Xi, j = 1 ou 2, choisi dans le groupe formé par les éléments
Li, Be, Co, Mg, Mn, Zn, Al, B, Cr, Fe, Ge, Si, Ti, As et V, et tel que le
rapport molaire Xio(nll/2) : Ga203, où nj@, j = 1 ou 2, est le degré
d'oxydation de l'hétéroatome Xi, est un nombre compris entre 0 et 1,5.
7- Procédé de préparation selon la revendication 6 tel que 'hétéroatome Xi,j = 1 ou 2, est Si.
8- Procédé de préparation selon l'une des revendications 4 à 7 tel que le
mélange réactionnel comprend en outre au moins un des composés
suivants : une source de composé acide ou basique, une source de
cations complémentaire.
9- Procédé de préparation selon l'une des revendications 4 à 8 dans
lequel, après l'étape b), on procède à une calcination du composé
cristallin obtenu, à une température comprise entre 70 et 200 C.
10 - Procédé de préparation selon l'une des revendications 4 à 9 tel que
- r1 est un nombre compris entre 1 et 10,
- ri, i = 2 ou 3, est un nombre égal à 0 ou est un nombre compris entre
0,5 et 4, r1+r2+r étant compris entre 0,5 et 3,5,
- p' est un nombre compris entre 0,7 et 1,
- f est un nombre compris entre 0,7 et 1,5,
- h' est un nombre compris entre 40 et 100.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9411818A FR2725192B1 (fr) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Phosphate de gallium microporeux cristallise et ses derives substitues, et leur procede de preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9411818A FR2725192B1 (fr) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Phosphate de gallium microporeux cristallise et ses derives substitues, et leur procede de preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2725192A1 true FR2725192A1 (fr) | 1996-04-05 |
| FR2725192B1 FR2725192B1 (fr) | 1996-12-13 |
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ID=9467532
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9411818A Expired - Fee Related FR2725192B1 (fr) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Phosphate de gallium microporeux cristallise et ses derives substitues, et leur procede de preparation |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR2725192B1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702758A1 (fr) * | 1993-03-17 | 1994-09-23 | Inst Francais Du Petrole | Phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués, et leur procédé de préparation . |
-
1994
- 1994-09-30 FR FR9411818A patent/FR2725192B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702758A1 (fr) * | 1993-03-17 | 1994-09-23 | Inst Francais Du Petrole | Phosphate de gallium microporeux cristallisé et ses dérivés substitués, et leur procédé de préparation . |
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|---|---|
| FR2725192B1 (fr) | 1996-12-13 |
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