[发明专利]用于合成中孔沸石的有机硅烷模板和方法

说明书

提供了形成具有可调孔隙宽度的中孔沸石的方法。在一些实施方案中，所述方法包括将含硅材料、含铝材料和至少一种季胺混合以产生沸石前体溶液。在高于125℃的预结晶温度和自生压力下使所述沸石前体溶液预结晶以形成预结晶沸石前体溶液并且与有机硅烷中孔模板组合以产生沸石前体凝胶。在先前没有离散功能化步骤的情况下使所述沸石前体凝胶结晶以产生结晶沸石中间体，并且煅烧所述结晶沸石中间体以产生所述中孔沸石。还提供了根据的有机硅烷中孔模板，其中R是脂肪族、芳香族或含杂原子基团。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月13日提交的美国专利申请序列号16/102,027的权益。

技术领域

本公开总体上涉及中孔沸石和制造中孔沸石的方法。具体来说，本公开涉及中孔沸石和制造具有可调物理性质的中孔沸石的方法。

背景技术

沸石是可用于多种应用的铝硅酸盐矿物，所述应用包括炼油、吸附和分离工艺、作为尺寸选择性非均相催化剂、作为形状选择性非均相催化剂、作为包封剂、作为缓释剂以及用于离子交换。然而，沸石的物理性质，包括大多数沸石的中孔尺寸、孔隙体积和表面积，可能限制沸石在许多应用中的用途。

在石油工艺中，对烃进行提质或“裂化”常常用于将原油和其它高分子量烃精炼成价值高得多的更小“轻”烃，例如汽油和烯烃气体。最常用的提质技术之一是催化裂化，其中使用催化剂(最常用的是常规沸石催化剂)对烃进行提质。然而，对于不同的烃进料或所需产物来说，用于催化裂化的沸石的最有效或理想的孔隙宽度分布中心可能是不同的。具体来说，据信沸石催化的机理受孔隙形状和尺寸所影响。因此，考虑到中孔尺寸、孔隙体积和表面积来选择沸石催化剂，以对烃进行最佳提质。

先前已经尝试通过使用单个有机硅烷模板使生长中的晶种功能化来提供具有不同孔隙宽度分布中心的中孔隙度的沸石。中孔尺寸由模板结构决定，并且因此每个有机硅烷模板产生单个孔隙宽度分布中心。然而，特定的孔隙宽度分布中心限于与每个有机硅烷模板相对应的那些中心，由于缺乏当前可用的相应有机硅烷模板而无法获得许多孔隙宽度分布中心。

发明内容

因此，需要新的有机硅烷中孔模板和方法来产生具有可调物理性质的中孔沸石催化剂。这样的话，本公开扩大了中孔尺寸的范围，这可以通过引入根据本公开的专门合成的有机硅烷中孔模板来达成。另外，根据本公开的方法在中孔沸石形成期间不包括离散功能化步骤，从而提供流线型沸石合成工艺。

根据本公开的实施方案，提供了一种形成具有可调孔隙宽度的中孔沸石的方法。所述方法包括混合含硅材料、含铝材料和至少一种季胺以产生沸石前体溶液。所述方法还包括在高于125℃的预结晶温度和自生压力下使沸石前体溶液预结晶以形成预结晶沸石前体溶液，所述预结晶沸石前体溶液表现为形成处于拟稳态的非晶相，在所述拟稳态中固相和溶液相接近平衡并且建立了硅酸盐和铝硅酸盐阴离子分布。此外，所述方法包括将有机硅烷中孔模板与预结晶沸石前体溶液组合以产生沸石前体凝胶，以及使沸石前体凝胶结晶以产生结晶沸石中间体。最后，所述方法包括煅烧结晶沸石中间体以产生中孔沸石。此外，所述方法在使沸石前体凝胶结晶之前不包括沸石前体凝胶的离散功能化步骤。

根据本公开的实施方案，提供了一种有机硅烷中孔模板。有机硅烷中孔模板包括根据的结构，其中R是脂肪族、芳香族或含杂原子基团。

根据本公开的实施方案，提供了一种形成有机硅烷中孔模板的方法，所述模板包括根据的结构，其中R是脂肪族、芳香族或含杂原子基团。所述方法包括在乙醇存在下将1当量的苯胺衍生物与1至1.5当量的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷组合以形成反应混合物，以及搅拌并加热所述反应混合物。此外，苯胺衍生物包括根据的结构。

本公开中所公开的技术的额外特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且一部分将由本领域技术人员从描述中显而易见或通过实施如本公开中所描述的技术而了解，本公开包括下面的详细描述、权利要求书以及附图。

附图说明