[发明专利]金属磷酸盐分子筛，制备方法和用途

说明书

优先权声明

本申请要求2012年6月29日提交的美国申请No.13/537,305和2012年6月29日提交的美国申请No.13/537,337的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。

发明领域

本发明涉及指定为AlPO-57的新一族带电微孔金属磷酸盐(metallophosphate)分子筛。它们由以下经验式表示：

R⁺_rM_mⁿ⁺EP_xSi_yO_z

其中M为二价骨架金属如镁或锌，R为有机铵阳离子如二乙基二甲基铵，且E为三价骨架元素如铝或镓。

发明背景

沸石为微孔且由分享AlO₂^-和SiO₂四面体的角形成的结晶铝硅酸盐组合物。天然存在和合成制备的大量沸石用于各种工业方法中。合成沸石使用合适Si、Al来源和结构导向剂如碱金属、碱土金属、胺或有机铵阳离子借助水热合成而制备。结构导向剂居于沸石的孔中且对最终形成的具体结构负主要责任。这些物种平衡了与铝有关的骨架电荷并还可用作空间填料。沸石的特征在于具有均匀尺寸的开孔、具有显著的离子交换能力且能可逆地解吸分散于整个晶体内部空隙中的吸附相而不置换任何原子，这构成永久沸石晶体结构。沸石可用作烃转化反应的催化剂，所述反应可在沸石的外表面上以及在沸石孔内的内表面上进行。

可使用基本相同的技术制备具有其它组成，例如非沸石组成的微孔材料。在1982年，Wilson等人首先报告了铝磷酸盐分子筛，所谓的AlPO，其为具有沸石的许多这些相同性能的微孔材料，但它们是不含二氧化硅的，由AlO₂^-和PO₂⁺四面体组成(参见US 4,310,440)。随后，电荷借助SiO₂四面体取代PO₂⁺四面体引入中性铝磷酸盐骨架中以产生SAPO分子筛(参见US 4440871)。将骨架电荷引入中性铝磷酸盐中的另一方法是[M²⁺O₂]^2-四面体取代AlO₂^-四面体，这得到MeAPO分子筛(参见US 4567029)。此外可借助将SiO₂和[M²⁺O₂]^2-四面体同时引入骨架中而将骨架电荷引入AlPO基分子筛上，得到MeAPSO分子筛(参见US 4973785)。

申请人合成了具有SAPO、MeAPO和MeAPSO组成且指定为AlPO-57的一族新带电微孔金属磷酸盐骨架材料。AlPO-57材料具有属于称为ABC-6网的结构类别的独特拓扑(参见American Mineralogist，66，777-788(1981))。微孔AlPO-57材料可用二乙基二甲基铵(DEDMA⁺)或甲基三乙基铵(MTEA⁺)结构导向剂制备。

发明概述

如所述，本发明涉及指定为AlPO-57的一族新微孔金属磷酸盐分子筛。因此，本发明一个实施方案为微孔结晶材料，所述材料具有至少EO₂^-和PO₂⁺四面体单元以及此外[M²⁺O₂]^2-和SiO₂四面体单元中的至少一种的三维骨架，和基于所合成且无水由以下经验式表示的经验组成：

R⁺_rM_m²⁺EP_xSi_yO_z