[发明专利]具有改进形态的ZSM-58晶体的合成

说明书

发明领域

描述了具有改进形态的沸石，及其制备方法。

发明背景

发现沸石晶体结构广泛用于精炼方法以及用于操作石油料流的其它方法中。一些沸石应用在性质上是催化，而其它应用聚焦于沸石选择性吸附气流内的分子的能力。

潜在适于分子的选择性吸附的沸石的一个实例为ZSM-58。ZSM-58为具有8-元环结构的DDR型沸石。美国专利No.4,698,217描述了使用甲基托品(methyltropinium)盐作为导向剂合成ZSM-58的方法。

发明概述

一方面，提供包含具有圆盘形态的ZSM-58晶体的组合物，所述晶体具有1.1或更小的轴比，轴比为顶点-顶点距离与边-边距离的比，深度尺寸小于顶点-顶点距离和边-边距离，ZSM-58晶体具有单峰体积相对于晶体尺寸分布，其中小于10体积％的ZSM-58晶体具有约5μm或更小的特征尺寸，ZSM-58晶体具有至少约90％的纯度。

另一方面，提供合成DDR骨架型沸石的方法。该方法包括形成能够形成结晶DDR骨架型材料如ZSM-58晶体的反应混合物，所述混合物包含水、氧化硅、碱或碱土氢氧化物和甲基托品盐结构导向剂，混合物具有约12至约25的水:氧化硅摩尔比、约0.01至约1.0的氢氧化物:氧化硅摩尔比、约0.01至约1.0的碱或碱土金属:二氧化硅摩尔比、约0.01至约1.0的结构导向剂:二氧化硅摩尔比和相对于混合物中二氧化硅的重量至少约0.05重量％的晶种；和回收具有1.1或更小的轴比的DDR骨架型晶体(例如ZSM-58晶体)，轴比为顶点-顶点距离与边-边距离的比，深度尺寸小于顶点-顶点距离和边-边距离。

又一方面，提供合成DDR骨架型沸石的方法。该方法包括形成能够形成结晶DDR骨架型材料如ZSM-58晶体的反应混合物，所述混合物包含水、二氧化硅、碱或碱土氢氧化物和甲基托品盐结构导向剂，混合物具有约0.01至约1.0的氢氧化物:二氧化硅摩尔比、约0.01至约1.0的碱或碱土金属:二氧化硅摩尔比、约0.01至约1.0的结构导向剂:二氧化硅摩尔比和相对于混合物中二氧化硅的重量为至少约0.05重量％的晶种；和回收具有单峰体积相对于晶体尺寸分布的DDR骨架型晶体(例如ZSM-58晶体)，其中小于10体积％的DDR骨架型晶体(例如ZSM-58晶体)具有约5μm或更小的特征尺寸，体积相对于晶体尺寸分布中峰的晶体尺寸为约15μm至约40μm，且具有1μm组宽(bin width)的体积相对于晶体尺寸图中的峰高为至少约10体积百分比。

附图简述

图1A示意性地显示SEM显微照片中用于测定晶体的轴比的距离的一个实例。

图1B和1C显示具有六角形形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片。

图1D显示ZSM-58晶体的尺寸分布。

图2A和2B显示具有六角形形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片和尺寸分布。

图3A和3B显示具有圆盘形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片和尺寸分布。

图4A和4B显示具有圆盘形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片和尺寸分布。

图5显示具有六角形形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片。

图6显示具有圆盘形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片。

图7a和7b显示具有圆盘形态的ZSM-58晶体的SEM显微照片。

实施方案详述

综述

ZSM-58为具有DDR晶体结构的8-元环晶体，并认为其中涉及ZSM-58结晶材料的形成的方法容易转化成其它DDR骨架型结晶材料的形成。DDR/ZSM-58的可能用途包括在气体分离中的用途。例如，由于DDR/ZSM-58的孔径尺寸，该晶体可适于将分子如N₂和CO₂与低分子量烃如CH₄分离。ZSM-58惯例地被认为形成昂贵的晶体结构。这可能部分地由于典型结构导向剂甲基托品盐如碘化物形式的高成本，以及高H₂O:SiO₂比和/或常规合成技术的低产量。