[发明专利]制造分子筛的方法

说明书

提供了制备用作催化剂的分子筛的方法。所述方法涉及制备用于分子筛的合成混合物，其中所述合成混合物包括形态改性剂，其可选自具有单个季铵基团的阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、糖及其组合，所述单个季铵基团包含至少一个具有至少12个碳原子的烃基。

领域

本发明涉及用于制造分子筛的晶体的新型方法、通过该方法制成的分子筛及其作为吸附剂和/或烃转化催化剂的用途。

背景

天然和合成的分子筛材料过去都已被显示可用作吸附剂并对各种类型的烃转化反应具有催化性质。某些分子筛是具有如通过X-射线衍射(XRD)测定的明确结晶结构的有序多孔结晶材料。某些分子筛如MCM-41是有序的并产生特定的可识别X-射线衍射图样，但不是严格结晶的。在分子筛材料内，存在大量空腔，它们可通过许多通道或孔隙互连。这些空腔和孔隙在特定分子筛材料内的尺寸一致。由于这些孔隙的尺寸适合接收特定尺寸的吸附分子，同时排斥更大尺寸的分子，这些材料已被称为“分子筛”并用于各种工业方法。

天然和合成的此类分子筛包括多种多样的含正离子的结晶硅酸盐。这些硅酸盐可被描述为SiO₄和周期表第13族元素的氧化物(例如AlO₄)的三维骨架。这些四面体通常通过氧原子共角(corner-share)，通过包含阳离子，例如质子、碱金属或碱土金属阳离子而电荷平衡含第13族元素(例如铝、镓或硼)的四面体的电价。

可用于催化的分子筛包括任何天然存在或合成的结晶分子筛。这些分子筛的实例包括大孔沸石、中间孔径沸石和小孔沸石。这些沸石和它们的同种型描述在Atlas ofZeolite Framework Types,eds.Ch.Baerlocher,L.B.McCusker,D.H.Olson,Elsevier,第六修订版,2007中，和在线沸石结构数据库http://www.iza-structure.org/databases/中，其经此引用并入本文。大孔沸石通常具有至少大约6.5至7埃的孔径并包括LTL、MAZ、FAU、OFF、＊BEA和MOR骨架型沸石(IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature)。大孔沸石的实例包括针沸石(offretite)、钾沸石(offretite)、沸石L、沸石Y、沸石X、ω和β。中间孔径沸石通常具有大约4.5埃至小于大约7埃的孔径并包括例如MFI、MEL、EUO、MTT、MFS、AEL、AFO、HEU、FER、MWW和TON骨架型沸石(IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature)。中间孔径沸石的实例包括ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、MCM-22、silicalite 1和silicalite 2。小孔径沸石具有大约3埃至小于大约5.0埃的孔径并包括例如CHA、ERI、KFI、LEV、SOD和LTA骨架型沸石(IUPAC Commission of Zeolite Nomenclature)。小孔沸石的实例包括ZK-4、SAPO-34、SAPO-35、ZK-14、SAPO-42、ZK-21、ZK-22、ZK-5、ZK-20、沸石A、菱沸石、沸石T和ALPO-17。

尽管许多分子筛，特别是沸石在商业上已被确立为吸附剂和催化剂，但仍然需要改进的分子筛，例如作为具有改进的活性和/或选择性的催化剂。最近已受到大量关注的一个方面是分子筛的晶体大小。在其它条件相同的情况下，晶体大小降低的分子筛通常具有提高的外表面积，这可能通过提高吸附到分子筛晶体表面上的速率和/或通过降低扩散到晶体内部孔隙中的扩散路径的长度带来提高的催化活性。降低分子筛催化剂的晶体大小还可能促进主要在沸石的外表面上发生的反应，例如涉及由于其尺寸而缓慢地向内部孔隙扩散的较大反应物分子的反应。

概述

本发明提供了一种制备分子筛的晶体的方法，所述方法包含以下步骤：

合并至少四价元素X源、形态改性剂L和水以形成合成混合物；