CHA型沸石材料及其使用环烷基铵化合物的制备制造技术

技术编号:11305550 阅读:77 留言:0更新日期:2015-04-16 00:16
本发明专利技术涉及制备具有包含YO2和X2O3的CHA型骨架结构的沸石材料的方法,其中所述方法包括步骤:(1)提供包含一种或多种YO2料源、一种或多种X2O3料源和一种或多种含四烷基铵阳离子R1R2R3R4N+化合物作为结构导向剂的混合物;(2)使步骤(1)中所得混合物结晶以得到具有CHA型骨架结构的沸石材料;其中Y为四价元素且X为三价元素,其中R1、R2和R3相互独立地表示烷基,其中R4表示环烷基,且其中步骤(1)中提供的混合物不包含任何实质量的Z2O5料源,其中Z为P,以及可根据本发明专利技术方法得到的沸石材料及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及制备具有包含YO2和X2O3的CHA型骨架结构的沸石材料的方法,其中所述方法包括步骤:(1)提供包含一种或多种YO2料源、一种或多种X2O3料源和一种或多种含四烷基铵阳离子R1R2R3R4N+化合物作为结构导向剂的混合物;(2)使步骤(1)中所得混合物结晶以得到具有CHA型骨架结构的沸石材料;其中Y为四价元素且X为三价元素,其中R1、R2和R3相互独立地表示烷基,其中R4表示环烷基,且其中步骤(1)中提供的混合物不包含任何实质量的Z2O5料源,其中Z为P,以及可根据本专利技术方法得到的沸石材料及其用途。【专利说明】CHA型沸石材料及其使用环烷基铵化合物的制备
本专利技术涉及制备沸石材料的方法以及本身和如由本专利技术方法可得到的具有CHA 型骨架结构的沸石材料。此外,本专利技术涉及本专利技术沸石材料在具体应用中的用途。 引言 分子筛由StructureCommissionoftheInternationalZeoliteAssociation 根据IUPACCommissiononZeoliteNomenclature规则分类。根据该分类,就其建立的 结果而言,骨架型沸石和其它结晶微孔分子筛被指定三个字母编号,且描述于Atlasof ZeoliteFrameworkTypes,第 5 版,Elsevier,London,英格兰(2001)中。 在所述沸石材料中,其是良好研宄的实例,其中它是具有CHA骨架结构的沸石材 料类的经典代表。除铝硅酸盐如菱沸石(Chabazite)外,已知具有CHA骨架结构的沸石材 料类包含大量骨架结构中进一步包含磷的化合物,其因此称为硅铝磷酸盐(SAPO)。除所述 化合物外,已知具有CHA结构类型的其它分子筛,其在骨架中包含铝和磷,又包含很少或不 包含二氧化硅,因此成为铝磷酸盐(APO)。属于具有CHA型骨架结构的分子筛类的沸石材 料用于多种应用中,特别是用作多种反应如甲醇制烯烃催化和氮氧化物NOx选择性催化还 原中的非均相催化剂直至指定最重要应用中的两种。CHA骨架型沸石材料通过包含双6环 (D6R)和笼的三维8元环(8MR)孔/通道体系表征。 具有CHA型骨架结构的沸石材料,特别是具有并入的铜离子的菱沸石(Cu-CHA)作 为非均相催化剂广泛用于汽车排放中的N0x选择性催化还原(SCR)。基于小孔开口和CHA笼 中铜离子的排列,这些催化剂体系具有独特的热稳定性,其在H2O的存在下耐受高于700°C 的温度。 对于CHA的工业制备,在其它昂贵的有机模板中,成本密集型1-金刚烷基三甲 基氢氧化铵通常作为结构导向剂用于其制备的合成程序中。US4, 544, 538例如涉及使用 IN-烷基-3-喹核醇、N,N,N-四烷基-1-金刚烷基铵或N,N,N-三烷基-外-氨基降莰烷作 为结构导向剂制备SSZ-13,其中SSZ-13沸石材料具有CHA型骨架结构。 另一方面,W0-A-2008/083048涉及使用特殊N,N,N-三甲基苄基季铵阳离子在晶 种的存在下制备SSZ-13的方法。类似地,W0-A-2008/039742涉及制备SSZ-13的方法,其 中N,N,N-三烷基苄基季铵阳离子和N,N,N-四甲基-1-金刚烷基铵的混合物在通过尝试降 低常用于合成SSZ-13的成本密集型N,N,N-四甲基-1-金刚烷基铵的量而提高成本效率的 努力中用作有机模板。 W0-A-2008/033229涉及使用二环烷基铵化合物作为有机模板试剂制备微孔材料 的方法。 旧4,610,854公开了三甲基环己基铵在制备552-15中的用途,所述552-15为具 有不同于CHA型的骨架结构的沸石材料。另一方面,US-A-2007/0043249涉及包括三甲基环 己基铵在内的一组四烷基铵化合物在制备具有CHA骨架结构的沸石材料中作为有机模板 的用途,然而,其中所述材料限于其各自的骨架中必然包含P2O5的铝磷酸盐或硅铝磷酸盐。 因此,仍需要用于制备具有CHA型骨架结构的沸石材料的具有成本效率的方法。 此外,仍需要具有CHA型骨架结构的改进的沸石材料,特别是在用于多种应用中,特别是在 作为催化剂和/或催化剂载体处理汽车废气中的催化性能方面。鉴于要求提高环境 催化剂如Cu-菱沸石和相关沸石材料的效力的国家立法和环境政策,这特别适用。 详述 因此,本专利技术的目的是提供改进的CHA型沸石材料,以及提供制备这类催化剂的 改进方法,特别是鉴于成本效率。因此,惊讶地发现改进的CHA型沸石可通过在沸石化学典 型的自有机合成程序中使用特殊环烷基铵化合物作为有机模板而得到。此外,非常出乎意 料地发现除提供本专利技术改进沸石材料外,环烷基铵化合物的使用提供制备所述沸石材料的 高度改进方法,特别是在成本效率方面相当地提高,这可鉴于起始于便宜的前体化合物容 易合成本专利技术有机模板材料实现。这与本领域中已知的使用昂贵的有机模板制备具有CHA 型骨架结构的沸石材料的方法相反,后者迫使精心合成程序。 因此,本专利技术涉及制备具有包含¥02和XA的CHA型骨架结构的沸石材料的方法, 其中所述方法包括步骤: (1)提供包含一种或多种YO2料源、一种或多种X2O3料源和一种或多种含四烷基铵 阳离子R1R2R3R4N+化合物作为结构导向剂的混合物; (2)将步骤(1)中所得混合物结晶以得到具有CHA型骨架结构的沸石材料;其中Y 为四价元素且X为三价元素, 其中R1、R2和R3相互独立地表示烷基, 其中R4表示环烷基,且 其中步骤(1)中提供的混合物不包含任何实质量的Z2O5料源,其中Z为P,优选P 和As,其中更优选Z为在步骤(2)中结晶的CHA型骨架结构中的Z2O5料源的任何五价元素。 因此,令人惊讶地发现通过使用根据本专利技术方法的环烷基铵阳离子作为结构导向 剂,提供非常具有成本效率的方法,其中甚至更出乎意料地,所述改进方法实际上导致与通 过在其各自的合成程序中使用其它有机模板得到的材料相比具有CHA型骨架结构的改进 沸石材料。因此,与现有技术中所用成本密集型有机模板材料相比,环烷基铵有机模板化合 物可从便宜的材料出发,根据容易的合成程序得到。例如,考虑其中三甲基环己基氢氧化铵 用作有机模板化合物的特别优选实施方案,所述结构导向剂可例如根据涉及苯胺烷基化的 容易程序得到,其产生比例如现有技术合成方法中所用1-金刚烷基三甲基氢氧化铵的有 机合成相比低得多的原料和生产成本。 此外,如前文所提到的,非常出乎意料地发现由本专利技术方法得到的具有CHA型骨 架结构的沸石材料显示出明显与关于现有技术CHA型沸石材料观察到的那些相反的改进 特征。这从关于所得原料得到的使它们明显区别于由现有技术已知的那些的不同物理和化 学性能看是特别明显,因此,可在例如催化中,特别是在环境催化中得到改进的性能,这构 成使用CHA型沸石材料的非常重要的
。 在本专利技术含义内,根据本专利技术方法的特定和优选实施方案,关于包含在步骤(1) 中提供并在步骤(2)中结晶的混合物中的Z2O5料源的量的术语"实质",这优选表示包含在 Z2O5料源中且基于一种或多种YO2料源中包含的100重量%YO2S5本文档来自技高网
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【技术保护点】
制备具有包含YO2和X2O3的CHA型骨架结构的沸石材料的方法,其中所述方法包括步骤:(1)提供包含一种或多种YO2料源、一种或多种X2O3料源以及一种或多种含四烷基铵阳离子R1R2R3R4N+化合物作为结构导向剂的混合物;(2)使步骤(1)中所得混合物结晶以得到具有CHA型骨架结构的沸石材料;其中Y为四价元素且X为三价元素,其中R1、R2和R3相互独立地表示烷基,其中R4表示环烷基,且其中步骤(1)中提供的混合物不包含任何实质量的Z2O5料源,其中Z为P。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·费延U·穆勒R·鲁兹T·拜恩K·穆勒
申请(专利权)人:巴斯夫欧洲公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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