JP6267225B2 - アルミノシリケートモレキュラーシーブの種結晶形成による合成 - Google Patents
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Description
本発明は、種結晶を使用する結晶質アルミノシリケートモレキュラーシーブの合成に関する。
モレキュラーシーブ材料は、天然のものであっても、合成されたものであっても、これまで、吸着剤として有用であること、および様々な炭化水素変換反応のための触媒特性を有することが実証されている。ゼオライト、シリコアルミノホスフェート(SAPO)、アルミノホスフェート(AlPO)およびメソ細孔材料などのある種のモレキュラーシーブは、X線回折(XRD)によって決定されるように、秩序のある明確な結晶構造を有する多孔性結晶質材料である。結晶質モレキュラーシーブ材料内では、チャネルまたは細孔によって相互連結し得る空孔がある。これらの空孔および細孔は、特定のモレキュラーシーブ材料内で径において均一である。これらの細孔の寸法が、より大きい寸法の分子は受け入れないが、ある種の寸法の吸着分子を受け入れるようなものであるため、これらの材料は「モレキュラーシーブ」として知られるようになり、様々な産業プロセスで利用されている。
一態様において、本発明は、アルミノシリケートモレキュラーシーブの製造方法であって、
(a)水と、シリカの供給源と、シリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブの種結晶(シードまたは種)とを含む反応混合物を結晶化させること、および
(b)フレームワーク(framework)のリンを実質的に含まないアルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物を回収すること
を含む方法に関する。
本明細書には、シリコアルミノホスフェート(SAPO)および/またはアルミノホスフェート(AlPO)モレキュラーシーブの種結晶を使用する結晶質アルミノシリケートモレキュラーシーブの合成方法が記載される。この方法の機構は完全には理解され得ないが、種結晶からのリンは本質的になく、任意選択で、しかし好ましくはアルミニウムの少なくとも一部が、結晶質アルミノシリケート生成物のフレームワークに組み込まれることができることが予想外に見出された。一般に、結晶質生成物は、フレームワークのリンを実質的に含まないことが可能である(例えば、0.5重量%未満のフレームワークリン、0.2重量%未満のフレームワークリン、0.1重量%未満のフレームワークリン、500wppm未満のフレームワークリン、200wppm未満のフレームワークリン、100wppm未満のフレームワークリンまたは測定不可能なフレームワークリンを含有することができる)。
アルミノシリケートモレキュラーシーブの製造方法であって、
(a)水と、シリカの供給源と、シリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブの種結晶とを含む反応混合物を結晶化させること、および
(b)フレームワークのリンを実質的に含まないアルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物を回収すること
を含む方法。
上記反応混合物が、少なくとも500wppm、例えば、約1000wppm〜約50000wppm、または約2000wppm〜約25000wppmの上記種結晶を含む、実施形態1の方法。
上記反応混合物が、リンを実質的に含まない(ただし、上記種結晶によって含有されるリンは除く)、実施形態1または実施形態2の方法。
上記反応混合物が、フッ化物イオンの供給源をも含む、上記の先行する実施形態のいずれか1つの方法。
上記反応混合物が、9以下、例えば約5〜約9のpHを有する、上記の先行する実施形態のいずれか1つの方法。
上記反応混合物が、上記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物の合成を導くために有効な有機指向剤をさらに含む、上記の先行する実施形態のいずれか1つの方法。
上記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、CHAフレームワークを有し、上記種結晶が、構造単位として、2つの6員環を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブを含む、上記の先行する実施形態のいずれか1つの方法。
上記種結晶が、ERI、LEV、AFX、CHA、AEIならびにそれらの混合物および連晶からなる群から選択されるフレームワーク型を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブを含む、実施形態7の方法。
CHAフレームワーク型を有し、かつ有機構造指向剤として水酸化ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウム(DMECHA+OH−)を使用する高シリカアルミノシリケートゼオライトの合成のために適切な反応混合物を、約58.6グラムのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)および約214グラムのDMECHA+OH−の水溶液(約11.4重量%)を混合することによって調製した。この混合物を3日間、室温(約20〜25℃)でシェーカーに配置し、TEOSの完全な加水分解を確実にした。得られた溶液に約6.75グラムのHF溶液(約50重量%)を添加したところ、すぐに沈殿が生じるように見えた。混合物は、約6のpHを有することが確認された。この混合物を、わずかに加熱されたホットプレートに配置し、その重量が約70gに低下するまでエタノールおよび過剰な水を蒸発させて、以下のモル組成が達成された(約1.0シリカ含有量に正規化される):約0.6のHF:約0.5のDMECHA+OH−:約0.002のAl2O3:SiO2:約5のH2O。
実施例1の反応混合物の残り9個の約7グラム部分のうちの1つに、アルミニウム供給源としてAl(NO3)3水性溶液を添加し、過剰量の水を結晶化の前のパーオートクレーブでの密封の前に蒸発させた。混合物は約83のSi/Al比を有した。再び、生成物は主に非晶質のように見え、非常に少量のチャバサイトがX線回折パターンから識別することができる(図1を参照のこと)。本実施例は、単に非SAPO種結晶供給源からアルミニウムを提供することのみが、実質的なチャバサイト生成物相の形成にもたらすわけではないことを示すために含まれた。
実施例1の反応混合物の残り8個の約7グラム部分のうちの5個に、それぞれ、下記の表1に記載される約0.5重量%のSAPO種結晶を添加し、個々の混合物を、結晶化の前に完全に混合した。
実施例1の反応混合物の残り3個の約7グラム部分に、それぞれ、下記の表2に記載される約0.5重量%のSAPO種結晶を添加し、個々の混合物を、結晶化の前に完全に混合した。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
アルミノシリケートモレキュラーシーブの製造方法であって、
(a)水と、シリカの供給源と、シリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブの種結晶とを含む反応混合物を結晶化させること、および
(b)フレームワークのリンを実質的に含まないアルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物を回収すること
を含む方法。
(態様2)
前記反応混合物が、少なくとも500wppm、例えば、約1000wppm〜約50000wppm、または約2000wppm〜約25000wppmの前記種結晶を含む、態様1に記載の方法。
(態様3)
前記反応混合物が、前記種結晶によって含有されるリンを除いて、リンを実質的に含まない、態様1または2に記載の方法。
(態様4)
前記反応混合物が、フッ化物イオンの供給源をも含む、態様1〜3のいずれか1項に記載の方法。
(態様5)
前記反応混合物が、9以下、例えば約5〜約9のpHを有する、態様1〜4のいずれか1項に記載の方法。
(態様6)
前記反応混合物が、前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物の合成を導くために有効な有機指向剤をさらに含む、態様1〜5のいずれか1項に記載の方法。
(態様7)
前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、CHAフレームワークを有し、前記種結晶が、構造単位として、2つの6員環を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブを含む、態様1〜6のいずれか1項に記載の方法。
(態様8)
前記種結晶が、ERI、LEV、AFX、CHA、AEIならびにそれらの混合物および連晶からなる群から選択されるフレームワーク型を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブを含む、態様7に記載の方法。
Claims (14)
- アルミノシリケートモレキュラーシーブの製造方法であって、
(a)水と、シリカの供給源と、ERI、LEV、AFX、CHA、AEIならびにそれらの混合物および連晶からなる群から選択されるフレームワーク型を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブの種結晶とを含む反応混合物を結晶化させること、および
(b)0.5重量%未満のフレームワークのリンを含むアルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物を回収すること
を含む方法。 - 前記反応混合物が、少なくとも500wppmの前記種結晶を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記反応混合物が、前記種結晶によって含有されるリンを除いて、リンを含まない、請求項1または2に記載の方法。
- 前記反応混合物が、フッ化物イオンの供給源をも含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、9以下のpHを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物の合成を導くために有効な有機指向剤をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、CHAフレームワークを有し、前記種結晶が、構造単位として、2つの6員環を有するシリコアルミノホスフェートおよび/またはアルミノホスフェートモレキュラーシーブを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、1000wppm〜50000wppmの前記種結晶を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記反応混合物が、2000wppm〜25000wppmの前記種結晶を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記反応混合物が、5〜9のpHを有する、請求項5に記載の方法。
- 前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、0.2重量%未満のフレームワークのリンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、0.1重量%未満のフレームワークのリンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、500wppm未満のフレームワークのリンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アルミノシリケートモレキュラーシーブ生成物が、測定可能なフレームワークのリンを含まない、請求項1に記載の方法。
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