[发明专利]多孔结晶合成材料，其合成和应用

说明书

本发明是关于多孔结晶合成材料，其制备方法和其在有机化合物的催化转化中的应用。

无论是天然还是合成的沸石，在此之前都已显示出对各种烃的转化具有催化的性质。某些沸石是一些有序的多孔结晶的铝硅酸盐，具有由X射线衍射法所测定的确定的结晶结构，结晶体内有大量的较小的空穴，空穴可能被许多更小的槽或细孔彼此连系起来。就专门的沸石来说，这些空穴和细孔在大小上是一致的。由于这些细孔的大小能容纳某些大小的被吸附的分子而同时拒绝了大尺寸的分子，故这些物质已习惯于被称作“分子筛”，以各种方式应用在能发挥其长处的地方。

无论是天然还是合成的分子筛都包含各种正离子的结晶硅酸盐。这些硅酸盐可以表述为SiO₄和周期表ⅢA族元素氧化物，例如AlO₄的三维刚性骨架，在这种骨架结构中，四面体由于氧原子的共享而交联起来，其中ⅢA族元素，例如铝原子和硅原子的总和与氧原子的比为1∶2。含ⅢA族元素，例如铝的四面体的电子价被其中所夹杂的阳离子-例如碱金属或碱土金属阳离子-的结晶所平衡。这种四面体可以表达如下，即其中，ⅢA族元素，例如铝，对各种阳离子数，例如Ca/2，Sr/2，Na，K或Li的比例等于1。利用离子交换技术，以通用的方式可以使一种阳离子部分或全部被另一种阳离子所取代。通过这种阳离子交换法以及选择适当的阳离子已经能够改变给定的硅酸盐的一些性质。

已有技术已经导致形成了各种各样的合成沸石。这些沸石的许多种已经习惯于用字母或其它传统符号来表示。例如沸石A（美国专利2，882，243），沸石X（美国专利2，882，244），沸石Y（美国专利3，130，007），沸石ZK-5（美国专利3，247，195），沸石ZK-4（美国专利3，314，752），沸石Z  SM-5（美国专利3702，886），沸石Z  SM-11（美国专利3，709，979），沸石Z  SM-12（美国专利3，832，449），沸石Z  SM-20（美国专利3，972，983），Z  SM-35（美国专利4，016，245）和沸石Z  SM-23（美国专利4，076，842）。

给定的沸石的Si O₂/Al₂O₃比常常是可变的。例如，沸石X可以2至3的Si O₂/Al₂O₃比来合成;沸石Y可以3至6合成。在某些沸石中，Si O₂/Al₂O₃比的上限是不限定的。Z SM-5是其例之一，其中的Si O₂/Al₂O₃比至少为5，高可以高至现有分析测定技术的上限。美国专利3，941，871（Re，29，948）披露了一个多孔结晶的硅酸盐，其由含不精确加入的氧化铝和显示Z SM-5特征X射线衍射谱的反应混合物所制备。美国专利4，061，724，4，073，865和4，104，294都阐述了各种氧化铝和金属含量的结晶硅酸盐。

首先，本发明是关于多孔结晶的合成材料，其特征是利用X射线衍射，其谱线包含了基本上是本发明专利说明书中表Ⅰ列出的各个值，并具有大于10重量%水蒸汽、大于4.5重量%环己烷蒸气和大于10重量%正己烷蒸气的平衡吸附力。

本发明的多孔结晶材料看起来与美国专利4，439，409中阐述的名为“P  SH-3”的构成物有关。但本结晶物质看来并不含有所有在P  SH-3构成物中明显存在的成分。尤其是，本发明的构成物没有受到其它结晶-例如Z  SM-12或Z  SM-5-结晶的玷污，与按美国专利4，439，409合成出来的P  SH-3构成物相比较，显示出不寻常的吸附力和独特的催化应用性。

本发明的结晶物可以利用含所需氧化物的原料与六甲撑亚胺定向剂一起的反应混合物的结晶作用而合成。但已发现，尤其是当本发明的结晶物是硅酸盐时，采用固体含量相对较高的氧化硅原料是很重要的。

其次，本发明的第二个方面是关于按本发明的一个方面来制备合成结晶物的方法，本发明由制备反应混合物（反应混合物能在结晶后形成所述的物质，所述的反应混合物含足够量的碱金属或碱土金属阳离子，含至少约30重量%固体YO₂的四价氧化物YO₂的原料，三价氧化物X₂O₃的原料，水和六甲撑亚胺）以及将所述的反应混合物保持在足够结晶化的条件中直至所述物质的结晶形成为止。