Silicoalluminofosfati

I silicoalluminofosfati, SAPO, sono materiali cristallini microporosi acidi, con pori di dimensione massimo dei 15 ångström Å (m-10).
Hanno strutture altamente cristalline e porosità controllate, regolari ed elevata area superficiale, vengono utilizzate come setacci molecolari e catalizzatori, ad esempio la SAPO-34 è utilizzata per produrre etene dal metanolo. Alcune loro strutture sono analoghe alle zeoliti, come ad esempio:

• la SAPO-34 strutturalmente uguale alla Cabasite
• la SAPO-37 strutturalmente uguale alla Fajasite
• la SAPO-42 strutturalmente uguale alla Zeolite A.

Le SAPO oltre al silicio ed l'alluminio come le zeoliti hanno anche il fosforo.
Il Si, il P e l'Al sono presenti in unità tetraedriche connesse fra loro dall'ossigeno.
Sono composti acidi; ciò è dovuto alla sostituzione del Si⁺⁴ con Al⁺³ questo fa sì che nella struttura della SAPO, formalmente rappresentabile come -Si-O-Al-O-P- si produca una carica negativa sull'ossigeno tra il silicio e il fosforo bilanciata da un protone H⁺, generando un sito accettore di elettroni, quindi acido localizzato.
Possono anche essere bilanciate da ioni metallici.

SAPO metallo sostituite

L'acronimo è Me-APSO; i metalli possono essere Cu, nella SAPO ha carica^+2,+3 creando un sito redox, come il Ti con carica⁺⁴, il V con carica⁺⁵ , il Cr con carica ⁺³ il Mn con carica ⁺² e il Co con carica ⁺². I metalli sostituiscono prevalente l'alluminio nella struttura; queste SAPO sono usate per lo più nella calalisi riduttiva selettiva SCR, come ad esempio la degradazione del N₂O a N₂ e O₂.

Sintesi

Le SAPO vengono sintetizzate tramite due miscele: la prima con Al(OH)₃, H₂PO₄ e H₂O; dopodiché viene unita alla seconda miscela contenente SiO₂, H₂O e templante. Il tutto viene agitato vigorosamente.
Questo gel viene immesso in una camicia di teflon dentro un'autoclave e scaldato dai 150 ai 165 °C sotto pressione autogena per 7-8 giorni. Il prodotto viene filtrato, lavato con acqua distillata e seccato.
Ora il templante organico, intrappolato nei micropori viene rimosso per liberarli e rendere attive le SAPO, tramite calcinazione in flusso d'aria a 800-850 °C per 12-16 ore.
Per preparare delle Me-APSO bisogna aggiungere il sale del metallo nella seconda soluzione prima di aggiungere il templante.
Queste sono le linee guida; poi per ogni SAPO ci saranno condizioni operative diverse che permetteranno di avere SAPO con un'unica fase cristallografica ben definita e una maggiore cristallinità.

Caratterizzazione

Le SAPO sono studiate tramite la diffrazione dei raggi X, per poterne capire le fasi cristalline, la cristallinità e dimensione dei grani, l'analisi termogravimetrica per studiare la stabilità termica alle varie temperature.