[发明专利]使用胶体硅铝酸盐制备CHA 型分子筛的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使用含一或多种适用于合成CHA型分子筛的结构导向剂的胶体硅铝酸盐组合物制备CHA型分子筛的方法。

发明背景

分子筛是商业上重要的一类结晶材料。通过不同的X-射线衍射图案显示它们有不同的具有有序孔结构的晶体结构。晶体结构界定了具有不同种类特征的穴和孔。

由国际沸石协会(IZA)标识的结构代码CHA的分子筛是众所周知的。例如，熟知的SSZ-13分子筛是一种已知的晶体CHA材料，其公开于1985年10月1日授权Zones的美国专利4544538中。在该专利中，SSZ-13分子筛是在N-烷基-3-奎核醇阳离子、N,N,N--三烷基-1-金刚烷铵阳离子和/或N,N,N-三烷基-2-外氨基降崁烷作为导向剂(SDA)存在下制备的。

2007年12月13日公布的Cao等人的美国专利公布号2007-0286798中公开了使用各种SDA制备CHA型分子筛的方法，所述SDA包括N,N,N-三甲基-2-金刚烷铵阳离子。

然而，用于制备CHA材料的SDA很复杂，且商业规模上生产CHA材料的产量需求达不到。另外，一直有将反应混合物中SDA的浓度减少到绝对最小值的需求。这样的话，反应废料流中过量SDA物料可以消除或减少到不再需要焚烧废料流的低浓度。因此，希望找到一种在CHA型分子筛合成过程中减少这些SDA量的方法。

现已发现，若CHA材料是使用含至少一种环状含氮阳离子结构导向剂的胶体硅铝酸盐来制备的话，则可用较已知制备方法更少量的SDA来制备CHA型分子筛。

发明概述

按照本发明，提供一种通过在结晶条件下将(1)含至少一种环状含氮阳离子的胶体硅铝酸盐组合物、(2)选自元素周期表第1和2族的元素的至少一个来源和(3)氢氧离子进行接触来制备CHA型分子筛的方法。

本发明还包括通过下述步骤制备CHA型分子筛的方法：

(a)制备包含(1)含至少一种环状含氮阳离子的胶体硅铝酸盐组合物、(2)选自元素周期表第1和2族的元素的至少一个来源、(3)氢氧离子和(4)水的反应混合物；和

(b)将反应混合物置于足以形成CHA型分子筛晶体的结晶条件下。

当所形成的分子筛为中间体材料时，本发明方法包括进一步结晶后工艺以获得目标分子筛(例如通过合成后杂原子晶格取代法或酸浸法)。

本发明还提供一种CHA型分子筛，其在合成后原样和无水状态下的摩尔比组成如下：

其中：

(1)M选自元素周期表的1和2族；

(2)Q为至少一种环状含氮阳离子。

附图简介

图1示出按本发明实施例4制备的合成原样的硅铝酸盐SSZ-13分子筛的粉末x射线衍射(XRD)图。

图2示出按本发明实施例4制备的焙烧的硅铝酸盐SSZ-13分子筛的粉末XRD图。

图3示出按本发明实施例4制备的焙烧的硅铝酸盐SSZ-13分子筛的扫描电镜(SEM)图。

发明详述

引言

术语“周期表”是指2007年6月22日发布的IUPAC版本元素周期表，且所述周期表的编号方案如Chemical and Engineering News，63(5)，27(1985)中所述。

术语“分子筛”包括(a)中间体和(b)最终或目标分子筛和沸石，是通过(1)直接合成或(2)结晶后处理(二次合成)制备的。二次合成技术允许通过杂原子晶格取代或其它技术从中间体材料合成目标材料。例如硅铝酸盐的合成可由中间体硅硼酸盐通过Al的结晶后杂原子晶格取代B来实现。这种技术是已知的，例如在2004年9月14日授权C.Y.Chen和Stacey Zones的美国专利6790433中所描述的。

如果允许，本申请中引用的所有出版物、专利和专利申请的全部内容并入本发明，并入程度是其所公开内容没有与本发明不一致。

除非另有规定，各组分或组分混合物可从中所选择的元素、物质或其它组分的上位列举往往包括所列出组分及其混合物的所有可能的次级组合。此外，包括及其变体往往是非限制性的，因而列表中各项的陈述不排除其他类似项也可用于本发明的材料、组合物和方法。