[发明专利]高电荷密度金属磷酸盐分子筛

说明书

合成了一族新的高电荷结晶微孔金属磷酸盐分子筛，称为MeAPO‑81。这些金属磷酸盐由以下经验式表示：R^p+_rA⁺_mM²⁺_xE_yPO_z其中A是碱金属如钾，R是至少一种季铵阳离子，其中一种必须是环状二季有机铵阳离子如N,N,N’,N’‑四甲基‑N,N’‑丁烷‑1,6‑己二铵，M是二价金属如锌，E是三价骨架元素如铝或镓。MeAPO‑81族材料具有BPH拓扑结构。MeAPO‑81族材料是首批通过碱和有机铵阳离子的组合稳定化的MeAPO型分子筛，能够实现独特的高电荷密度组合物。MeAPO‑81族分子筛具有用于进行各种烃转化方法的催化性能和分离至少一种组分的分离性能。

优先权声明

本申请要求2016年5月25日提交的美国申请No.62/341193的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明涉及称为MeAPO-81的一族带电荷的金属磷酸盐-基分子筛。它们由以下经验式表示：

R p+rA+mM2+xEyPOz

其中A是碱金属如钾，R是至少一种季铵阳离子，其中一种必须是环状二季有机铵阳离子如N,N,N',N'-四甲基-N,N'-丁烷-1,6-己二铵，M是二价金属如锌，E是三价骨架元素如铝或镓。MeAPO-81族材料具有BPH拓扑结构。

背景技术

沸石是结晶硅铝酸盐组合物，其是微孔的并且由共角[AlO_4/2]^-和SiO_4/2四面体形成。许多天然存在的和合成制备的沸石用于各种工业方法。使用合适的Si、Al源和结构导向剂(SDA)如碱金属，碱土金属，胺或有机铵阳离子通过水热合成制备合成沸石。结构导向剂居于沸石的孔中，并且主要负责最终形成的特定结构。这些物质平衡了与铝相关的骨架电荷，也可以作为空间填料。沸石的特征在于具有均匀尺寸的孔开口，具有显著的离子交换能力，并且能够可逆地解吸分散在晶体的整个内部空隙中的吸附相而不显著置换构成永久沸石晶体结构的任何原子。沸石可用作烃转化反应的催化剂，其可发生在沸石的外表面上以及沸石孔内的内表面上。

1982年，Wilson等人开发的铝磷酸盐分子筛，即所谓的AlPO，它是微孔材料，具有许多相同的沸石性质，但不含二氧化硅，由[AlO_4/2]^-和[PO_4/2]⁺四面体组成(见US 4,319,440)。随后，通过用SiO_4/2四面体取代[PO_4/2]⁺四面体将电荷引入中性铝磷酸盐骨架中以产生SAPO分子筛(参见US 4,440,871)。将骨架电荷引入中性铝磷酸盐的另一种方法是用[M²⁺O_4/2]^2-四面体取代[AlO_4/2]^-四面体，得到MeAPO分子筛(参见US4,567,029)。在该工作中，MeAPO材料的实例限于相对低的Me²⁺对Al³⁺的取代，因为具有最高Me²⁺并入的材料表现出Me/Al比率为0.4。还可以通过将SiO_4/2和[M²⁺O_4/2]^2-四面体引入骨架中而在基于AlPO的分子筛上引入骨架电荷，得到MeAPSO分子筛(参见US 4,973,785)。