CN107074566A - 沸石材料的固热合成以及由此得到的沸石 - Google Patents

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Abstract

提供了一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法,其中Y表示四价元素。该方法包括如下步骤:(1)提供一种包含一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂的混合物;(2)使在步骤(1)中得到的混合物结晶而得到该沸石材料;其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%YO2为35重量%或更少的H2O。还提供了一种根据该方法得到的沸石材料以及一种本身在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料,其中在初合成沸石材料的29Si MAS NMR光谱中,与Q3信号有关的峰的总积分值/与Q4信号有关的峰的总积分值之比为0:100‑20:80。进一步提供了上述沸石材料的用途。

Description

沸石材料的固热合成以及由此得到的沸石
技术领域
本发明涉及一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法,其中Y表示四价元素,其中所述方法包括使一种基于100重量%其中所含YO2含有35重量%或更少的H2O的混合物固热(solidothermal)结晶,以及根据所述方法得到和/或可根据所述方法得到的沸石材料。此外,本发明涉及一种在其骨架结构中包含SiO2的初合成沸石材料,其特征在于含于其29Si MAS NMR光谱中的Q3和Q4信号的比相对强度,这里如可以由根据本发明的上述固热合成实现。最后,本发明涉及本发明材料在特定应用中的用途。
引言
沸石—一组结晶硅铝酸盐—由于其高表面积、大的孔体积、均匀微孔状通道以及优异的热稳定性和水热稳定性而在炼油和精细化学品生产的工业方法中广泛用作催化剂。沸石如具有LTA、FAU、BEA和MFI骨架结构的那些最初在碱性介质中合成。后来发现可以使用氟化物合成各种类型的沸石,尤其是高硅沸石和全硅沸石如具有MFI、FER、BEA、LTA、TON和EUO骨架结构的那些。这些合成要求存在溶剂如水、醇和/或离子液体且因此在水热、溶剂热或离子热条件下进行。近来Ren等,J.Am.Chem.Soc.2012,134,15173-15176和Jin等,Angew.Chern.Int.Ed.2013,52,9172-9175报道了硅铝酸盐和磷铝酸盐基沸石的无溶剂合成,强调与此关联的优点如提高沸石产率、降低水污染和消除常规合成方法中遇到的高压条件。无溶剂合成方法的重要性也已经由Morris等,Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,2163-2165强调。
Wu等,J.Am.Chem.Soc.2014,136,4019-4025涉及在没有有机模板存在下沸石,尤其是ZSM-5和β沸石的无溶剂合成。
与常规合成相比,固热合成不仅具有与无溶剂合成相关的所有优点,而且使用最少的有机模板。考虑到所有这些优点,可以相信的是固热合成方法为合成沸石打开了新的一扇门且在不久的将来对于工业生产大为重要。
尽管针对开发在没有溶剂存在下且尤其是在没有水存在下合成沸石的方法取得了进展,但这些方法基于反应混合物中存在的固体材料的量仍使用显著量的溶剂以及尤其是含于原料中的结晶水形式的水。因此,仍然需要开发用于制备沸石材料的合成程序,它们可以在更低量的溶剂以及尤其是水下进行,若不能在其完全不存在下进行的话。此外,仍然需要提供对于作为分子筛、作为吸附剂以及用于离子交换的用途显示出崭新物理和化学性能的新型沸石材料,更不必说对于基于该类沸石材料的新催化剂和/或催化剂载体的恒定需求。
详细描述
因此,本发明的目的是要提供一种制备沸石材料的方法,其可以在仅非常少量的水存在下或者甚至在完全不存在任何溶剂下进行。此外,本发明的目的是要提供鉴于可以在没有溶剂以及尤其是水存在下进行的其制备的新型合成程序而显示出独特物理和化学性能的新型沸石材料。因此,惊人地发现通过在一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂的存在下进行沸石材料的合成,可以经由固热合成在反应混合物中存在非常少量水以及甚至在完全不存在水或任何其他溶剂下结晶沸石材料。此外,完全出人意料地发现可以根据上述固热合成得到尤其由于在其骨架结构中特别低量的结构缺陷和/或不均匀性而显示出崭新物理和化学性能的沸石材料。更具体而言,非常惊人地发现通过在没有水存在下生产沸石材料,形成该沸石材料的基本骨架结构的YO4四面体以该四面体的几乎所有角与另一四面体连接,从而使晶体结构中的缺陷最小化的方式相互结合。
因此,本发明涉及一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法,其中Y表示四价元素,其中所述方法包括如下步骤:
(1)提供一种包含一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂的混合物;
(2)使在步骤(1)中得到的混合物结晶而得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料;
其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为35重量%或更少的H2O。
根据本发明,在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%YO2为35重量%或更少的H2O。因此,关于在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含H2O的量没有特殊限制,条件是它不超过基于100重量%YO2为35重量%或更少的H2O量。因此,例如在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物可以含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为30重量%或更少的H2O,其中优选该混合物含有25重量%或更少的H2O,更优选20重量%或更少,更优选25重量%或更少,更优选10重量%或更少,更优选5重量%或更少,更优选3重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少。然而,根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为0.01重量%或更少的H2O。
对于在步骤(2)中结晶的沸石材料,关于它可以显示的骨架结构没有特殊限制,条件是该沸石材料在其骨架结构中包含YO2。因此,例如在步骤(2)中结晶的沸石材料的骨架结构可以选自BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、ITW、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构。然而,根据本发明方法,优选的是在步骤(2)中结晶的沸石材料具有选自如下的骨架结构:BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、ITW、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、BEC、EUO、ITH、ITW、MFI、MTN和TON,包括其中两种或更多种的混合结构。然而,根据本发明方法,特别优选的是在步骤(2)中结晶的沸石材料具有选自BEA、EUO、MFI、MTN和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构。然而,根据本发明方法另外特别优选的是在步骤(2)中结晶的沸石材料具有选自BEC、ITH和ITW的骨架结构,包括其两种或更多种的混合结构。
对于含与根据本发明方法制备的沸石材料的骨架结构中的四价元素Y,没有特殊限制,因而原则上可以在本发明方法中使用任何合适的四价元素Y,条件是在其骨架结构中含有以YO2包含所述四价元素Y的沸石材料。然而,根据本发明方法优选的是Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge及其中两种或更多种的混合物,其中优选的是Y包含Si。然而,根据本发明方法特别优选的是该四价元素Y为Si,因而根据本发明方法制备在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料。
关于在本发明方法的步骤(1)中提供的一种或多种YO2源,没有特殊限制,因而可以使用任何合适源或任何合适源的混合物。根据本发明方法的优选实施方案以及尤其是其中四价元素包含Si的本发明实施方案,尤其是根据其中四价元素Y为Si的特别优选实施方案,相应地在步骤(1)中提供一种或多种SiO2源。对于根据所述优选实施方案可以在步骤(1)中提供的该一种或多种SiO2源,没有特殊限制,因而原则上可以在其中提供任何合适的一种或多种SiO2源,条件是可以得到在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料。因此,例如在本发明方法的步骤(1)中提供的该一种或多种YO2源以及尤其是SiO2源可以选自硅石、硅酸盐、硅酸以及其中两种或更多种的组合。然而,根据本发明方法优选的是在步骤(1)中提供的该一种或多种YO2源以及尤其是SiO2源选自硅石、碱金属硅酸盐、硅酸以及其中两种或更多种的组合,其中更优选该一种或多种YO2源以及尤其是SiO2源选自气相法二氧化硅、胶态二氧化硅、反应性无定形固体二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅、硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸以及其中两种或更多种的组合,更优选选自气相法二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅、硅酸钠、硅酸以及其中两种或更多种的组合,其中更优选该一种或多种YO2源以及尤其是SiO2源选自气相法二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅以及其中两种或更多种的组合。根据本发明方法,特别优选的是在步骤(1)中提供的该一种或多种YO2源以及尤其是SiO2源包括气相法和/或热解法二氧化硅,优选气相法二氧化硅,其中特别优选的是一种或多种YO2源为气相法和/或热解法二氧化硅,优选气相法二氧化硅。
对于在本发明方法的步骤(1)中提供的一种或多种含氟化物的化合物,就可以使用的该一种或多种含氟化物的化合物的类型而言以及就可以使用的不同含氟化物的化合物的数目均没有特殊限制,条件是可以在本发明方法的步骤(2)中结晶在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如该一种或多种含氟化物的化合物可以包括一种或多种氟化物盐和/或氟化氢,其中优选该一种或多种含氟化物的化合物包括氟化氢和/或一种或多种选自如下的氟化物盐:氟化铵、金属氟化物、有机氟化物盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、金属氟化物、有机氟化物盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、碱金属氟化物、单-C1-C4烷基氟化铵、二-C1-C4烷基氟化铵、三-C1-C4烷基氟化铵、四-C1-C4烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铷、氟化铯、单-C1-C3烷基氟化铵、二-C1-C3烷基氟化铵、三-C1-C3烷基氟化铵、四-C1-C3烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、氟化锂、氟化钠、氟化钾、单-C1-C2烷基氟化铵、二-C1-C2烷基氟化铵、三-C1-C2烷基氟化铵、四-C1-C2烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物。根据本发明方法,进一步优选的是该一种或多种含氟化物的化合物包括选自氟化铵、氟化氢、氟化钠、氟化钾及其中两种或更多种的混合物中的一种或多种,其中更优选该一种或多种含氟化物的化合物包括氟化铵和/或氟化氢,优选包括氟化铵。然而,根据本发明特别优选的是将氟化铵用作在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中的该一种或多种含氟化物的化合物。然而,根据本发明方法另外优选的是一种或多种含氟化物的化合物包括二氟氢铵,其中更优选在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中将二氟氢铵用作该一种或多种含氟化物的化合物。
对于在本发明方法的步骤(1)中提供的一种或多种结构导向剂,没有特殊限制,条件是可以在步骤(2)中结晶在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。然而,根据本发明优选的是在步骤(1)中提供的该一种或多种结构导向剂包括一种或多种有机化合物,优选一种或多种选自链烷烃及其衍生物、胺、铵盐、咪唑啉盐的有机化合物及其中两种或更多种的混合物。因此,对于该一种或多种结构导向剂原则上没有特殊限制,因而在结构导向剂中可以使用任何合适的一种或多种结构导向剂,尤其是本领域用于生产沸石材料的有机化合物,条件是它们在本发明方法中的使用允许制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如一种或多种有机化合物以及尤其是一种或多种选自链烷烃及其衍生物、胺、铵盐的有机化合物及其中两种或更多种的混合物可以包括在用于本发明方法中的一种或多种结构导向剂中,但不将可以用于其中的该一种或多种结构导向剂限于上述化合物及其混合物。因此,作为进一步的举例,优选包括在步骤(1)中所提供的一种或多种结构导向剂中的该一种或多种有机化合物可以进一步选自四烷基铵盐、链烯基三烷基铵盐、芳基三烷基铵盐、二烷基二芳基铵盐、杂环胺、杂环铵盐、金刚烷基铵盐、亚烷基二铵盐、N-烷基-三亚烷基铵盐、N,N’-二芳基-三亚烷基铵盐、烷基胺、环烷基铵盐、二烷基铵盐、奎宁环及其衍生物、奎宁环盐、降莰烷及其衍生物、三亚烷基二胺、三烷基咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四甲基铵盐、三甲基乙基铵盐、二甲基二乙基铵盐、甲基三乙基铵盐、四乙基铵盐、三乙基丙基铵盐、二乙基二丙基铵盐、乙基三丙基铵盐、四丙基铵盐、三甲基丙基铵盐、二甲基二丙基铵盐、甲基三丙基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N-(1-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N-(1-丙烯-2-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三(C1-C3烷基)苄基铵盐、N,N,N-二(C1-C3烷基)二苄基铵盐、C4-C6杂环胺、C4-C6杂环铵盐、N,N,N-三(C1-C3烷基)金刚烷基铵盐、N,N,N,N’,N’,N’-六(C1-C3烷基)-C3-C7亚烷基二铵盐、N,N’-二-C1-C3烷基-三(C1-C3亚烷基)铵盐、N,N’-二芳基-三(C1-C3亚烷基)二铵盐、三-C1-C3烷基胺、二-C1-C3烷基C5-C7环烷基胺、C1-C3烷基二-C5-C7环烷基胺、C3-C7亚烷基二胺、N,N,N’,N’-四(C1-C2烷基)C3-C7亚烷基二胺、N,N,N-三(C1-C2烷基)C5-C7环烷基铵盐、氮(azonio)-双环-C6-C10链烷烃、奎宁醇及其衍生物、N-C1-C3烷基奎宁环盐、氨基降莰烷及其衍生物、三-C1-C3亚烷基二胺、三(C1-C3烷基)咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四甲基铵盐、二甲基二乙基铵盐、四乙基铵盐、二乙基二丙基铵盐、四丙基铵盐、二甲基二丙基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵、N-(1-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三乙基苄基铵盐、N,N,N-乙基二甲基苄基铵盐、N,N,N-二乙基甲基苄基铵盐、N,N,N-二乙基二苄基铵盐、N,N,N-三甲基苄基铵盐、N,N,N-二甲基二苄基铵盐、N,N,N-二甲基二苄基铵盐、N,N,N-乙基甲基二苄基铵盐、N,N,N-二乙基二苄基铵盐、N,N,N-乙基丙基二苄基铵盐、N,N,N-甲基丙基二苄基铵盐、N,N,N-二丙基二苄基铵盐、C5-C6杂环胺、N,N-二(C1-C3烷基)咪唑啉盐、N,N-二(C1-C3烷基)哌啶盐、N,N,N-三(C1-C2烷基)金刚烷基铵盐、N,N,N,N’,N’,N’-六(C1-C2烷基)-C5-C7亚烷基二铵盐、N,N’-二(C1-C2烷基)三(C1-C2亚烷基)铵盐、N,N’-二苄基三(C1-C2亚烷基)二铵盐、C5-C6环烷基胺、三-C1-C2烷基胺、二-C1-C2烷基C5-C6环烷基胺、C1-C2烷基二-C5-C6环烷基胺、C4-C6亚烷基二胺、N,N,N’,N’-四(C1-C2烷基)C4-C6亚烷基二胺、N,N,N-三(C1-C2烷基)C5-C6环烷基铵盐、氮-双环-C7-C9链烷烃、3-奎宁醇及其衍生物、N-C1-C2烷基奎宁环盐、氨基降莰烷及其衍生物、三(C1-C2亚烷基)二胺、1,2,3-三(C1-C2烷基)咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四丙基铵盐、四乙基铵盐、二乙基二甲基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三甲基苄基铵盐、N,N,N-二苄基二甲基铵盐、六亚甲基亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑盐、N,N-二甲基-3,3-二甲基哌啶盐、N,N-甲基乙基-3,3-二甲基哌啶盐、N,N-二甲基-2-甲基哌啶盐、N,N,N-三甲基-1-金刚烷基铵盐、N,N,N-三甲基-2-金刚烷基铵盐、六甲双铵盐、1-甲基-1-氮(azonia)-4-氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,4-二苄基-1,4-二氮双环[2.2.2]辛烷、环己胺、N,N-二甲基环己胺、N,N,N-三甲基环己基铵盐、1,3,3,6,6-五甲基-6-氮-双环[3.2.1]辛烷、N-烷基-3-奎宁醇,N-甲基奎宁环盐、N,N,N-三烷基外氨基降莰烷、三亚乙基二胺及其中两种或更多种的混合物。根据本发明方法进一步优选在步骤(1)中提供的一种或多种结构导向剂包括一种或多种选自四丙基铵盐、四乙基铵盐、六甲双铵盐、1-乙基-3-甲基咪唑盐、三亚乙基二胺的有机化合物及其中两种或更多种的混合物。然而,根据本发明方法特别优选的是在本发明方法的步骤(1)中将一种或多种选自四丙基铵盐、四乙基铵盐、六甲双铵盐、1-乙基-3-甲基咪唑盐、三亚乙基二胺,1,2,3-三甲基咪唑啉盐的有机化合物及其中两种或更多种的混合物提供作为一种或多种结构导向剂。
根据本申请所定义的任一特殊和优选实施方案,对于优选包括在步骤(1)中所提供的一种或多种结构导向剂中的有机盐以及尤其是铵盐,针对所述盐的一种或多种阴离子没有特殊限制,条件是在本发明方法的步骤(1)中得到的混合物在步骤(2)中的结晶时可以得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如有机盐以及尤其是铵盐的阴离子根据本发明方法的任一特殊和优选实施方案可以选自氢氧根、卤化物、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、亚磷酸根、氰根以及其中两种或更多种的组合。然而,根据本发明方法优选的是优选包括在本发明方法的步骤(1)中提供的该一种或多种结构导向剂中的有机盐以及尤其是铵盐的阴离子选自氢氧根、氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根、硫酸根、硫酸氢根、硫酸二氢根、氰根以及其中两种或更多种的组合,更优选选自氢氧根、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根以及其中两种或更多种的组合,更优选选自氯化物、溴化物、碘化物以及其中两种或三种的组合。根据本发明特别优选的是优选包括在步骤(1)中提供的该一种或多种结构导向剂中的该一种或多种有机盐以及尤其是该一种或多种铵盐的阴离子根据本申请所定义的任一特殊和优选实施方案为碘化物和/或溴化物,优选溴化物。
根据本发明,针对该一种或多种结构导向剂可以在本发明方法中使用的量没有特殊限制,条件是在其骨架结构中包含YO2的沸石材料可以在步骤(2)中由在步骤(1)中得到的混合物结晶。因此,例如在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中该一种或多种结构导向剂:YO2的摩尔比可以为0.01-2,其中优选该一种或多种结构导向剂:YO2的摩尔比在0.03-1,更优选0.05-0.5,更优选0.07-0.3,更优选0.1-0.25范围内。根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中该一种或多种结构导向剂:YO2的摩尔比在0.15-0.2范围内。
关于该一种或多种含氟化物的化合物可以在本发明方法中使用的量,与该一种或多种结构导向剂相同的情形相应地适用,因而原则上可以使用任何可能的量,条件是可以根据本发明方法制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中氟化物:YO2的摩尔比可以在0.01-5范围内,其中优选氟化物:YO2摩尔比在0.05-3,更优选0.1-2,更优选0.15-1.5,更优选0.25-1.25范围内。根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中氟化物:YO2的摩尔比在0.5-1.0范围内。
根据本发明,除了该一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂外,可以对步骤(1)中的混合物提供一种或多种其他组分。就此而言,对于可以对步骤(1)中的混合物提供的其他组分的类型和/或数目以及对于它们各自的量均没有特殊限制,条件是在其步骤(2)中再次可以结晶在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。然而,根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中进一步提供种晶。关于可以在步骤(1)中进一步提供的种晶的量,再次没有特殊限制,条件是可以在步骤(2)中结晶在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如可以在步骤(1)中以基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为0.1-20重量%的量进一步提供种晶,其中优选可以提供的种晶的量在0.3-15重量%,更优选0.5-12重量%,更优选1-10重量%,更优选2-8重量%范围内。根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中以基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5-7重量%的量进一步提供种晶。
对于可以用于本发明方法中的种晶类型,没有特殊限制,因而可以将任何可能的材料用作种晶,条件是可以在本发明方法的步骤(2)中结晶在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。然而,根据本发明优选的是种晶包含一种或多种沸石材料,优选包含一种或多种具有根据本申请所定义的本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到的包含在YO2中的沸石材料的骨架结构的沸石材料。因此,如上所述对于可以根据本发明方法得到的沸石材料的骨架结构没有特殊限制,因而相应地对可以包括在优选用于本发明方法中的种晶中的沸石材料的骨架类型没有特殊限制。然而,根据本发明优选的是种晶包含一种或多种具有选自如下骨架结构的沸石材料:BEA、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,其中更优选种晶包含一种或多种具有选自如下骨架结构的沸石材料:BEA、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、EUO、ITH,包括其中两种或三种的混合结构。然而,根据本发明方法特别优选的是包括在种晶中的一种或多种沸石材料具有BEA和/或EUO骨架结构,其中甚至更优选将该一种或多种具有BEA和/或EUO骨架结构的沸石材料作为种晶提供于本发明方法的步骤(1)中。然而,根据本发明方法另外特别的是包含在种晶中的该一种或多种沸石材料具有ITH骨架结构,其中甚至更优选该一种或多种具有ITH骨架结构的沸石材料作为种晶提供于本发明方法的步骤(1)中。
然而,根据本发明方法优选的是根据本申请所定义的本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到的沸石材料包括在优选提供于本发明方法的步骤(1)中的种晶,其中优选将根据本申请所定义的本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到和/或可以根据其得到的沸石材料提供于步骤(1)中作为制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的种晶。
进一步关于除了该一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物、一种或多种结构导向剂外以及除了该任选的种晶外可以在本发明方法的步骤(1)中提供的额外组分,可以进一步在步骤(1)中提供一种或多种X2O3源,其中X表示三价元素。根据本发明的所述优选实施方案,进一步优选的是在步骤(2)中由在步骤(1)中得到的混合物的结晶得到在其骨架结构中包含YO2和X2O3的沸石材料。对于可以用于本发明方法中的三价元素X没有特殊限制,因而原则上可以使用任何合适的三价元素X,条件是在其骨架结构中包含YO2的沸石材料可以由步骤(2)中的结晶得到并且优选条件是在其骨架结构包含YO2和X2O3的沸石材料可以由步骤(2)中的结晶得到。因此,例如X可以选自Al、B、In、Ga、Fe以及其中两种或更多种的组合,其中优选X选自Al、B、Fe以及其中两种或更多种的组合。根据本发明方法特别优选的是X为Fe和/或B,其中更优选X为B。
此外,除了可以在步骤(1)中进一步提供的该一种或多种X2O3源外或者作为其替换,可以在步骤(1)中除了该一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物、一种或多种结构导向剂、任选的种晶和任选的X2O3外进一步提供一种或多种Z2O5源,其中Z表示五价元素。对于Y和X,任何合适的五价元素Z可以用于本发明方法中,条件是可以由本发明方法的步骤(2)中的结晶得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料,其中优选的是选择五价元素Z以使得可以由在步骤(1)中得到的混合物在步骤(2)中的结晶得到在其骨架结构中包含YO2和Z2O5的沸石材料。因此,例如Z可以选自P、As、Sb、Bi、V、Nb、Ta以及其中两种或更多种的组合,其中Z优选选自P、As、V以及其中两种或更多种的组合。根据本发明方法特别优选的是Z为P和/或As,其中甚至优选Z为P。
尽管除了该一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物、一种或多种结构导向剂、任选的种晶、任选的一种或多种X2O3源和任选的一种或多种Z2O5源外对可以提供给步骤(1)中的混合物的组分原则上没有限制,但优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物不含超过特定量的特定元素。因此,例如优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有不含超过特定量的碱金属以及尤其是钠和/或钾。更具体而言,根据本发明方法优选的是在步骤(1)中提供的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的Na和/或K,优选5重量%或更少的Na,其中更优选在步骤(1)中提供的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供的混合物中所含YO2为3重量%或更少的Na和/或K,优选Na,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少的Na和/或K,优选Na。然而,根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为0.001重量%或更少的Na和/或K,优选Na。
根据本发明,进一步优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物不含超过特定量的碱金属和/或碱土金属。尤其进一步优选在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,其中更优选所述混合物含有3重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少。根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为0.001重量%或更少的碱金属和/或碱土金属。
除了有关碱金属和/或碱土金属以及尤其是钠和/或钾在步骤(1)中提供的混合物中的量的优选限制外或者作为其替换,优选的是所述混合物含有不超过特定量的磷和/或铝。尤其进一步优选在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的P和/或Al。根据本发明方法进一步优选的是在步骤(1)中提供的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供的混合物中所含YO2为3重量%或更少的P和/或Al,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少的P和/或Al。根据本发明方法特别优选的是在步骤(1)中提供的混合物含有基于100重量%其中所含YO2为0.001重量%或更少的P和/或Al。
关于可以在步骤(2)中进行以得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的结晶的条件,尤其对于该结晶过程的温度和压力没有特殊限制,条件是可以相应地得到所需产物。然而,根据本发明方法可能需要加热在步骤(2)中提供的混合物以允许在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的结晶。对于优选在步骤(2)中进行结晶的温度,没有特殊限制,条件是在其骨架结构中包含YO2的沸石材料可以结晶,因而例如步骤(2)中的结晶可能包括在80-220℃范围内的温度下加热该混合物。然而,根据本发明方法优选的是步骤(2)中的结晶包括在100-200℃,更优选110-190℃的温度下加热该混合物。根据本发明特别优选的是步骤(2)中的结晶包括在120-180℃范围内的温度下加热该混合物。
关于步骤(2)中的结晶可以在其下进行的压力,再次没有特殊限制,条件是可以在步骤(2)中得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。因此,例如步骤(2)中的结晶可以在环境压力下如在敞开体系中进行或者可以在相对于环境压力升高的压力下进行,尤其是在其中步骤(2)中的结晶包括加热该混合物的情况下。因此,步骤(2)中的结晶可以在敞开体系中进行以得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料如Y沸石,或者可以通过人工提高在其下发生结晶的压力和/或通过借助化学反应和/或该混合物的物理加热在步骤(2)中结晶的混合物中产生压力而在相对于环境压力升高的压力下结晶。因此,根据本发明方法优选的是在步骤(2)中该混合物在自生压力下结晶。为此,步骤(2)中的结晶优选在气密容器中进行,更优选在高压釜中进行。
对于本发明方法的步骤(2)中的结晶持续时间,再次没有特殊限制,条件是可以得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。在其中步骤(2)中的结晶包括加热该混合物的情况下,所述加热可以进行0.1-50天的时间期间,其中优选将该混合物加热0.3-30天,更优选0.6-13天,更优选0.8-10天,更优选1-7天,更优选1.5-5天,更优选2-4.5天范围内的时间期间。根据本发明方法特别优选的是步骤(2)中的加热进行2.5-3.5天范围内的持续时间。
对于其中将在步骤(1)中提供的混合物提供用于步骤(2)中的结晶的状态,没有特殊限制,条件是可以得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料,因而原则上可以为此使用任何等级的混合物。然而,根据本发明方法优选的是除了混合该一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物、一种或多种结构导向剂、任选的种晶、任选的一种或多种X2O3源和任选的Z2O5源外,在步骤(2)中的结晶之前进一步均化该混合物。根据本发明方法,所述优选均化可以通过在步骤(2)中的结晶之前的进一步混合步骤实现,其中优选所述额外混合包括研磨和/或碾磨在步骤(1)中提供的混合物,其中更优选在步骤(2)中的结晶之前通过其碾磨而均化在步骤(1)中提供的混合物。
此外,对于可以进一步在本发明方法的步骤(1)中的混合物中提供的组分,所述方法不限于根据步骤(1)提供混合物和根据步骤(2)结晶在步骤(1)中得到的混合物的步骤,而是可以进一步包括在步骤(1)中提供混合物之前和/或在步骤(1)中提供混合物及其在步骤(2)中的结晶之间进行的额外步骤,因而作为在步骤(1)中得到的混合物在其步骤(2)中的结晶之前的上述均化,以及一个或多个在其骨架结构中包含YO2的沸石材料在步骤(2)中结晶之后进行的步骤。因此,根据本发明方法优选的是在步骤(2)中得到的在其骨架结构中包含YO2的沸石材料进一步进行煅烧在步骤(2)中得到的包含YO2的沸石材料的步骤(3)。
因此,根据本申请所定义的任一特殊和优选实施方案的本发明方法优选进一步包括:
(3)煅烧在步骤(2)中得到的包含YO2的沸石材料。
对于可以进行优选煅烧的温度,没有特殊限制,因而煅烧例如可以在300-900℃的温度下进行。然而,根据本发明方法优选的是在步骤(3)中煅烧在步骤(2)中得到的包含YO2的沸石材料在400-700℃,更优选450-650℃,更优选500-600℃的温度下进行。
除了涉及一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法外,本发明进一步涉及在其骨架结构中包含YO2的沸石材料,所述材料根据本申请所述本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到。此外,本发明还涉及在其骨架结构中包含YO2的沸石材料,其可以根据本文所述本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到。本发明尤其涉及在其骨架结构中包含YO2的沸石材料,所述材料可以根据本发明方法得到,但与实际制备或得到它的方法无关,因而可以根据本发明方法得到的在其骨架结构中包含YO2的沸石材料不限于直接由所述方法得到的材料。
除了上述沸石材料外,本发明进一步涉及在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料,其中在初合成沸石材料的29Si MAS NMR中,与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值/与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比为0:100-20:80。
根据本发明,对于可以得到具有特定29Si MAS NMR光谱的本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料的方法没有特殊限制,条件是该初合成沸石材料的与Q3和Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比满足前面的定义。然而,根据本发明优选的是在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料可以根据本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到和/或根据其得到,其中四价元素Y包括Si,进一步优选其中四价元素代表Si。
对于在其骨架结构中包含SiO2的初合成沸石材料的29Si MAS NMR,对于与Q3和Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比没有特殊限制,条件是Q3信号的总积分值与Q4信号的总积分值之比在0:100-20:80范围内。然而,根据本发明优选的是与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值/与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比在2:98-18:82,更优选4:96-17:83,更优选6:94-16:84,更优选8:92-15:85,更优选10:90-14:86范围内。然而,根据本发明特别优选的是在初合成沸石材料的29Si MAS NMR光谱中,与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值/与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比为11:89-13:87。
对于本申请中所用术语“初合成的”,所述术语表示根据本申请所定义的任一特殊和优选实施方案的沸石材料在其合成之后尚未进行任何类型的后处理程序。所述术语尤其表示该沸石材料直接在其合成后的状态,其中它至多仅进行了与反应混合物分离的程序,例如通过滤出沸石材料以将其从反应溶液分离,若对实际用于其合成的方法可行的话,以及任选进行进一步的洗涤步骤,优选用蒸馏水洗涤。根据本发明优选的是术语“初合成的”表示在其合成之后该沸石材料既尚未进行在相对于标准环境温度和压力(SATP)升高的温度和压力,即大于25℃和大于100kPa的绝对压力下的处理,该沸石材料也尚未与一种或多种导致其骨架发生化学和/或物理变化的物质或物质混合物接触,更优选在其完全制备之后尚未与一种或多种蒸馏水以外的物质接触。根据本发明特别优选的是术语“初合成的”表示直接在其合成之后的沸石材料,其中在其任选的分离和任选的提纯之后,其尚未进行导致其29Si MAS NMR光谱,尤其是根据本发明的任一特殊和优选实施方案所定义的与Q3和Q4信号相关的峰,尤其就其ppm值和相对强度而言改变的处理程序。
对于29Si MAS NMR的具体测量及其光谱的解卷积,没有特殊限制,条件是29Si MASNMR允许检测与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰和或有峰,以及优选与Q3信号相关的解卷积峰。根据本发明优选的是解卷积使用PeakFit软件(4.11版本,Systat Software Inc.,SanJose,CA)进行。然而,根据本发明优选的是29Si MAS NMR及其解卷积的测量根据本申请试验部分中所述程序进行。
对于来自29Si MAS NMR光谱中所确认的Q4和或有Q3信号的解卷积峰的强度,针对由其计算相应Q3和Q4信号的总积分值的解卷积峰的最小强度没有特殊限制。然而,根据本发明优选的是在解卷积之后峰的积分值涉及来自Q4和或有Q3信号的显示出的相对强度基于来自Q4和Q3信号的显示出至少1%相对强度的解卷积峰的总强度为1%或更大的解卷积峰,其中更优选在解卷积之后峰的积分值涉及来自Q4和或有Q3信号的显示出的相对强度基于来自Q4和Q3信号的显示出至少2%相对强度的解卷积峰的总强度为2%或更大,更优选显示出的相对强度基于来自Q4和Q3信号的显示出至少3%相对强度的解卷积峰的总强度为3%或更大,更优选显示出的相对强度基于来自Q4和Q3信号的显示出至少4%相对强度的解卷积峰的总强度为4%或更大的解卷积峰。然而,根据本发明特别优选的是在解卷积之后峰的积分值涉及来自Q4和或有Q3信号的显示出的相对强度基于来自Q4和Q3信号的显示出至少5%相对强度的解卷积峰的总强度为5%或更大的解卷积峰。
关于在骨架结构中包含SiO2的初合成沸石材料的29Si MAS NMR中Q4和或有Q3信号的最大峰的ppm值,没有特殊限制,条件是相应信号可以归属于Q4和或有Q3信号,即归属于来自具有4个直接经由相应氧桥与它们相邻的硅原子的硅原子(Q4二氧化硅品种[Si(SiO)4])和仅具有3个直接经由相应氧桥与它们相邻的硅原子的硅原子(Q3二氧化硅品种[Si(SiO)3(OR)],其中R不为Si,并且其中R优选为H)的信号。然而,根据本发明优选的是与Q3信号相关的29Si MAS NMR光谱中的峰,优选其中的解卷积峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-95ppm至-108.75ppm范围内的峰,以及与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰涉及在29SiMAS NMR光谱中位于-108.76ppm至-125ppm范围内的峰。根据本发明进一步优选的是与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-98ppm至-108.7ppm范围内的峰,优选与Q4信号相关的解卷积峰涉及位于-108.8ppm至-122ppm范围内的峰,更优选其中与Q3信号有关的峰涉及位于-100ppm至-108.5ppm范围内的峰,以及与Q4信号有关的峰涉及位于-109ppm至-120ppm范围内的峰,以及其中更优选与Q3信号相关的峰位于-101ppm至-108ppm的范围内且与Q4信号相关的峰位于-109.5ppm至-119ppm的范围内。根据本发明特别优选的是与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-101.5ppm至-107.5ppm范围内的峰以及与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰涉及涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-110ppm至-118ppm范围内的峰。
根据本发明对于可以含于在其骨架结构中包含SiO2的初合成沸石材料中的其他组分以及尤其对于除Si以外可以含于骨架结构中的其他元素没有特殊限制。因此,根据本发明优选的是该初合成沸石材料的骨架结构进一步包含X2O3,其中X表示三价元素。根据所述优选实施方案,想对于可以进一步包含在骨架结构中的三价元素没有特殊限制,因而除了Si外其中可以存在任何合适的三价元素或三价元素组合。然而,优选三价元素X选自Al、B、In、Ga、Fe以及其中两种或更多种的组合。根据本发明特别优选的是在其中该初合成沸石材料中的骨架结构进一步包含X2O3的实施方案中,X包括Fe和/或B,优选包括B,其中更优选X为Fe和/或B,优选B。
对于在其中包含SiO2的初合成沸石材料可以具有的具体骨架结构,根据本发明没有特殊限制,因而该沸石材料原则上可以具有任何可能的骨架结构。因此,例如本发明的初合成沸石材料可以具有选自BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、ITW、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构,其中优选该沸石材料具有选自BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、ITW、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、BEC、EUO、ITH、ITW、MFI、MTN和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构。根据本发明特别优选的是该初合成沸石材料具有选自BEA、EUO、MFI、MTN和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构。然而,根据本发明另外特别优选的是该初合成沸石材料具有选自BEC、ITH和ITW的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构。
尽管原则上对于可以含于本发明沸石材料中的其他组分没有限制,但优选的是根据本说明书中所定义的本发明任一特殊和优选实施方案的在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料不含超过特定量的特定元素。因此,例如优选的是本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有不超过特定量的贱金属以及尤其是钠和/或钾。更具体而言,根据本发明优选的实本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为5重量%或更少的Na和/或K,优选5重量%或更少的Na,其中更优选在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为3重量%或更少的Na和/或K,优选Na,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少的Na和/或K,优选Na。然而,根据本发明特别优选的是本发明沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为0.001重量%或更少的Na和/或K,优选Na。
根据本发明进一步优选的是本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料不含超过特定量的碱金属和/或碱土金属。尤其进一步优选的是在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为5重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,其中更优选所述沸石材料含有3重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少。根据本发明特别优选的是本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为0.001重量%或更少的碱金属和/或碱土金属。
除了有关碱金属和/或碱土金属以及尤其是钠和/或钾在本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料中的量的优选限制外或作为其替换,优选所述沸石材料含有不超过特定量的磷和/或铝。尤其进一步优选的是该在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料中所含SiO2为5重量%或更少的P和/或Al。根据本发明进一步优选的是该沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为3重量%或更少的P和/或Al,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少的P和/或Al。根据本发明特别优选的是在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为0.001重量%或更少的P和/或Al。
根据本发明,对于该沸石材料可能显示的表面积没有特殊限制。因此,例如本发明沸石材料可以显示的BET表面积为150-800m2/g,其中优选本发明沸石材料的BET表面积根据本申请所定义的任一特殊和优选实施方案为175-700m2/g,更优选200-650m2/g,更优选225-625m2/g,更优选250-600m2/g,更优选275-575m2/g。然而,根据本发明特别优选的是该沸石材料显示出300-550m2/g的BET表面积。
然而,根据本发明另外优选的是该沸石材料具有150-600m2/g,优选175-500m2/g,更优选200-450m2/g,更优选225-425m2/g,更优选250-400m2/g,更优选275-375m2/g,更优选300-350m2/g的BET表面积。
根据本发明另外优选的是该沸石材料具有300-800m2/g,优选350-750m2/g,更优选400-700m2/g,更优选425-650m2/g,更优选450-625m2/g,更优选475-600m2/g,更优选500-575m2/g,更优选525-550m2/g的BET表面积。
根据本发明,对于测定本发明沸石材料的BET表面积值的方法没有特殊限制,因此原则上可以为此使用任何合适的方法。然而,根据本发明优选的是本申请中所示BET表面积的值按照ISO 9277:2010测量标准得到。
最后,本发明还涉及根据本申请所述本发明方法的任一特殊和优选实施方案得到和/或可以根据其得到的沸石材料的用途以及根据本申请中所述的任一特殊和优选实施方案的本发明在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料的用途。就此而言,尽管对于其中上述本发明材料可以使用的可能应用原则上没有特殊限制,但本发明特别涉及它们作为分子筛、作为吸附剂、用于离子交换、作为催化剂和/或催化剂载体的用途。
本发明包括下列实施方案,其中这些包括由其中所定义的相应相关性所示实施方案的具体组合:
1.一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法,其中Y表示四价元素,其中所述方法包括如下步骤:
(1)提供一种包含一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂的混合物;
(2)使在步骤(1)中得到的混合物结晶而得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料;
其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为35重量%或更少的H2O,优选基于100重量%YO2为30重量%或更少,更优选25重量%或更少,更优选20重量%或更少,更优选25重量%或更少,更优选10重量%或更少,更优选5重量%或更少,更优选3重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少。
2.实施方案1的方法,其中在步骤(2)中结晶的沸石材料具有选自如下的骨架结构:BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、ITW、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,优选选自BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、ITW、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、BEC、EUO、ITH、ITW、MFI、MTN和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEC、ITH和ITW,包括其中两种或更多种的混合结构,或选自BEA、EUO、MFI、MTN和TON,包括其中两种或更多种的混合结构。
3.实施方案1或2的方法,其中Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge及其中两种或更多种的混合物,其中Y优选为Si。
4.实施方案1-3中任一项的方法,其中该一种或多种YO2源包括一种或多种选自如下的化合物:硅石、硅酸盐、硅酸以及其中两种或更多种的组合,优选选自硅石、碱金属硅酸盐、硅酸以及其中两种或更多种的组合,更优选选自气相法二氧化硅、胶态二氧化硅、反应性无定形固体二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅、硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸以及其中两种或更多种的组合,更优选选自气相法二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅、硅酸钠、硅酸以及其中两种或更多种的组合,更优选选自气相法二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅以及其中两种或更多种的组合,其中更优选该一种或多种YO2源为气相法和/或热解法二氧化硅,优选气相法二氧化硅。
5.实施方案1-4中任一项的方法,其中该一种或多种含氟化物的化合物包括一种或多种氟化物盐和/或氟化氢,优选氟化氢和/或一种或多种选自氟化铵、金属氟化物、有机氟化物盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、碱金属氟化物、单-C1-C4烷基氟化铵、二-C1-C4烷基氟化铵、三-C1-C4烷基氟化铵、四-C1-C4烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氟化铵、氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铷、氟化铯、单-C1-C3烷基氟化铵、二-C1-C3烷基氟化铵、三-C1-C3烷基氟化铵、四-C1-C3烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物,更优选氟化铵、氟化锂、氟化钠、氟化钾、单-C1-C2烷基氟化铵、二-C1-C2烷基氟化铵、三-C1-C2烷基氟化铵、四-C1-C2烷基氟化铵及其中两种或更多种的混合物的氟化物盐,其中更优选该一种或多种含氟化物的化合物包括选自氟化铵、氟化氢、氟化钠、氟化钾及其中两种或更多种的混合物中的一种或多种,其中更优选该一种或多种含氟化物的化合物包括氟化铵和/或氟化氢,优选氟化铵,其中更优选将该氟化铵在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中用作该一种或多种含氟化物的化合物。
6.实施方案1-5中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供的一种或多种结构导向剂包括一种或多种有机化合物,其中该一种或多种有机化合物优选选自链烷烃及其衍生物、胺、铵盐、咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四烷基铵盐、链烯基三烷基铵盐、芳基三烷基铵盐、二烷基二芳基铵盐、杂环胺、杂环铵盐、金刚烷基铵盐、亚烷基二铵盐、N-烷基-三亚烷基铵盐、N,N’-二芳基-三亚烷基铵盐、烷基胺、环烷基铵盐、二烷基铵盐、奎宁环及其衍生物、奎宁环盐、降莰烷及其衍生物、三亚烷基二胺、三烷基咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选四甲基铵盐、三甲基乙基铵盐、二甲基二乙基铵盐、甲基三乙基铵盐、四乙基铵盐、三乙基丙基铵盐、二乙基二丙基铵盐、乙基三丙基铵盐、四丙基铵盐、三甲基丙基铵盐、二甲基二丙基铵盐、甲基三丙基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N-(1-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N-(1-丙烯-2-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三(C1-C3烷基)苄基铵盐、N,N,N-二(C1-C3烷基)二苄基铵盐、C4-C6杂环胺、C4-C6杂环铵盐、N,N,N-三(C1-C3烷基)金刚烷基铵盐、N,N,N,N’,N’,N’-六(C1-C3烷基)-C3-C7亚烷基二铵盐、N,N’-二(C1-C3烷基)三-C1-C3亚烷基铵盐、N,N’-二芳基三-C1-C3亚烷基二铵盐、三-C1-C3烷基胺、二(C1-C3烷基)C5-C7环烷基胺、(C1-C3烷基)二(C5-C7环烷基)胺、C3-C7亚烷基二胺、N,N,N’,N’-四(C1-C2烷基)C3-C7亚烷基二胺、N,N,N-三(C1-C2烷基)C5-C7环烷基铵盐、氮-双环-C6-C10链烷烃、奎宁醇及其衍生物、N-(C1-C3烷基)奎宁环盐、氨基降莰烷及其衍生物、三(C1-C3亚烷基)二胺、三(C1-C3烷基)咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四甲基铵盐、二甲基二乙基铵盐、四乙基铵盐、二乙基二丙基铵盐、四丙基铵盐、二甲基二丙基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵、N-(1-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三乙基苄基铵盐、N,N,N-乙基二甲基苄基铵盐、N,N,N-二乙基甲基苄基铵盐、N,N,N-二乙基二苄基铵盐、N,N,N-三甲基苄基铵盐、N,N,N-二甲基二苄基铵盐、N,N,N-二甲基二苄基铵盐、N,N,N-乙基甲基二苄基铵盐、N,N,N-二乙基二苄基铵盐、N,N,N-乙基丙基二苄基铵盐、N,N,N-甲基丙基二苄基铵盐、N,N,N-二丙基二苄基铵盐、C5-C6杂环胺、N,N-二(C1-C3烷基)咪唑啉盐、N,N-二(C1-C3烷基)哌啶盐、N,N,N-三(C1-C2烷基)金刚烷基铵盐、N,N,N,N’,N’,N’-六(C1-C2烷基)-C5-C7亚烷基二铵盐、N,N’-二(C1-C2烷基)-三(C1-C2)亚烷基铵盐、N,N’-二苄基-三-C1-C2亚烷基二铵盐、C5-C6环烷基胺、三-C1-C2烷基胺、二-C1-C2烷基C5-C6环烷基胺、C1-C2烷基二-C5-C6环烷基胺、C4-C6亚烷基二胺、N,N,N’,N’-四(C1-C2烷基)-C4-C6亚烷基二胺、N,N,N-三(C1-C2烷基)-C5-C6环烷基铵盐、氮-双环-C7-C9链烷烃、3-奎宁醇及其衍生物、N-C1-C2烷基奎宁环盐、氨基降莰烷及其衍生物、三(C1-C2亚烷基)二胺、1,2,3-三(C1-C2烷基)咪唑啉盐及其中两种或更多种的混合物,更优选选自四丙基铵盐、四乙基铵盐、二乙基二甲基铵盐、N-(2-丙烯-1-基)-三正丙基铵盐、N,N,N-三甲基苄基铵盐、N,N,N-二苄基二甲基铵盐、六亚甲基亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑盐、N,N-二甲基-3,3-二甲基哌啶盐、N,N-甲基乙基-3,3-二甲基哌啶盐、N,N-二甲基-2-甲基哌啶盐、N,N,N-三甲基-1-金刚烷基铵盐、N,N,N-三甲基-2-金刚烷基铵盐、六甲双铵盐、1-甲基-1-氮-4-氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,4-二苄基-1,4-二氮双环[2.2.2]辛烷、环己基胺、N,N-二甲基环己基胺、N,N,N-三甲基环己基铵盐、1,3,3,6,6-五甲基-6-氮-双环[3.2.1]辛烷、N-烷基-3-奎宁醇,N-甲基奎宁环盐、N,N,N-三烷基-外氨基降莰烷、三亚乙基二胺及其中两种或更多种的混合物,其中更优选在步骤(1)中提供的该一种或多种结构导向剂包括一种或多种选自四丙基铵盐、四乙基铵盐、六甲双铵盐、1-乙基-3-甲基咪唑盐、三亚乙基二胺、1,2,3-三甲基咪唑啉盐的有机化合物及其中两种或更多种的混合物。
7.实施方案6的方法,其中该铵盐的阴离子相互独立地选自氢氧根、卤化物、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、亚磷酸根、氰根以及其中两种或更多种的组合,优选氢氧根、氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根、硫酸根、硫酸氢根、硫酸二氢根、氰根以及其中两种或更多种的组合,更优选氢氧根、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根以及其中两种或更多种的组合,更优选氯化物、溴化物、碘化物以及其中两种或三种的组合,其中更优选该铵盐的阴离子为碘化物和/或溴化物,优选溴化物。
8.实施方案1-7中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中该一种或多种结构导向剂:YO2的摩尔比为0.01-2,优选0.03-1,更优选0.05-0.5,更优选0.07-0.3,更优选0.1-0.25,甚至更优选0.15-0.2。
9.实施方案1-8中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中氟化物:YO2的摩尔比为0.01-5,优选0.05-3,更优选0.1-2,更优选0.15-1.5,更优选0.25-1.25,更优选0.5-1.0。
10.实施方案1-9中任一项的方法,其中在步骤(1)中进一步提供种晶,优选基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2以0.1-20重量%的量提供,优选基于100重量%YO2为0.3-15重量%,更优选0.5-12重量%,更优选1-10重量%,更优选2-8重量%,甚至更优选5-7重量%。
11.实施方案10的方法,其中所述种晶包括一种或多种沸石材料,其中该一种或多种沸石材料优选具有选自BEA、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选选自BEA、EUO、ITH,包括其中两种或三种的混合结构,其中更优选包含在种晶中的该一种或多种沸石材料具有ITH或BEA和/或EUO骨架结构.
12.实施方案10的方法,其中种晶包括一种或多种具有根据实施方案1-12和14-23中任一项得到的包含YO2的沸石材料的骨架结构的沸石材料,其中优选种晶的沸石材料可以根据实施方案1-12和14-23中的任一项得到和/或根据其得到。
13.实施方案1-12中任一项的方法,其中在步骤(1)中进一步提供一种或多种X2O3源,其中X表示三价元素,其中X优选选自Al、B、In、Ga、Fe以及其中两种或更多种的组合,更优选Al、B、Fe以及其中两种或更多种的组合,其中X优选为Fe和/或B,更优选为B。
14.实施方案1-13中任一项的方法,其中在步骤(1)中进一步提供一种或多种Z2O5源,其中Z表示五价元素,其中Z优选选自P、As、Sb、Bi、V、Nb、Ta以及其中两种或更多种的组合,优选P、As、V以及其中两种或更多种的组合,其中更优选Z为P和/或As,优选P。
15.实施方案1-14中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的Na和/或K,优选Na,优选基于100重量%YO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的Na和/或K,优选Na。
16.实施方案15的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,优选基于100重量%YO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的碱金属和/或碱土金属。
17.实施方案1-16中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为5重量%或更少的P和/或Al,优选基于100重量%YO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的P和/或Al。
18.实施方案1-17中任一项的方法,其中在步骤(2)中的结晶包括加热该混合物,优选在80-220℃,优选100-200℃,更优选110-190℃,甚至更优选120-180℃的温度下。
19.实施方案18的方法,其中在步骤(2)中使该混合物在自生压力下结晶,其中优选在步骤(2)中的结晶在气密容器中,优选在高压釜中进行。
20.实施方案18或19的方法,其中在步骤(2)中的结晶包括将该混合物加热0.1-50天,优选0.3-30天,更优选0.6-13天,更优选0.8-10天,更优选1-7天,更优选1.5-5天,更优选2-4.5天,甚至更优选2.5-3.5天的时间期间。
21.实施方案1-20中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供该混合物之后并且在步骤(2)中的结晶之前,将该混合物均化,优选通过混合,更优选通过研磨和/或碾磨,更优选通过碾磨在步骤(1)中提供的混合物而均化。
22.实施方案1-21中任一项的方法,其中(3)煅烧在步骤(2)中得到的包含YO2的沸石材料。
23.实施方案22的方法,其中煅烧在300-900℃,优选400-700℃,更优选450-650℃,更优选500-600℃的温度下进行。
24.可以根据实施方案1-23中任一项的方法得到和/或根据其得到的在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。
25.一种在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料,优选可以根据实施方案1-23中任一项的方法得到和/或根据其得到,其中在该初合成沸石材料的29Si MAS NMR光谱中,与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值/与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰的总积分值之比为0:100-20:80,优选2:98-18:82,更优选4:96-17:83,更优选6:94-16:84,更优选8:92-15:85,更优选10:90-14:86,更优选11:89-13:87。
26.实施方案25的沸石材料,其中与Q3信号相关的峰,优选解卷积峰涉及在29SiMAS NMR光谱中位于-95ppm至-108.75ppm,优选-98ppm至-108.7ppm,更优选-100ppm至-108.5ppm,更优选-101ppm至-108ppm,更优选-101.5ppm至-107.5ppm范围内的峰,以及其中与Q4信号相关的峰,优选解卷积峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-108.76ppm至-125ppm,优选-108.8ppm至-122ppm,更优选-109ppm至-120ppm,更优选-109.5ppm至-119ppm,更优选-110ppm至-118ppm范围内的峰。
27.实施方案25的沸石材料,其中该沸石材料的骨架结构进一步包含X2O3,其中X表示三价元素,并且其中X优选选自Al、B、In、Ga、Fe以及其中两种或更多种的组合,X优选为Fe和/或B,更优选为B。
28.实施方案25或26的沸石材料,其中该沸石材料具有选自BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、HEU、ITH、ITW、LEV、MEL、MFI、MOR、MTN、MWW和TON的骨架结构,包括其中两种或更多种的混合结构,优选BEA、BEC、CHA、EUO、FAU、FER、ITH、ITW、LEV、MFI、MOR、MTN、MWW和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选BEA、BEC、EUO、ITH、ITW、MFI、MTN和TON,包括其中两种或更多种的混合结构,更优选BEC、ITH和ITW,包括其中两种或更多种的混合结构,或者BEA、EUO、MFI、MTN和TON,包括其中两种或更多种的混合结构。
29.实施方案25-27中任一项的沸石材料,其中该沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为5重量%或更少的Na和/或K,优选Na,优选基于100重量%SiO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的Na和/或K,优选Na。
30.实施方案28的沸石材料,其中该沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为5重量%或更少的碱金属和/或碱土金属,优选基于100重量%SiO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的碱金属和/或碱土金属。
31.实施方案25-30中任一项的沸石材料,其中该沸石材料含有基于100重量%在其骨架结构中所含SiO2为5重量%或更少的P和/或Al,优选基于100重量%SiO2为3重量%或更少,更优选2重量%或更少,更优选1重量%或更少,更优选0.5重量%或更少,更优选0.1重量%或更少,更优选0.05重量%或更少,更优选0.01重量%或更少,更优选0.005重量%或更少,更优选0.001重量%或更少的P和/或Al。
32.实施方案25-31中任一项的沸石材料,其中该沸石材料具有的BET表面积根据ISO 9277:2010测定为150-800m2/g,优选175-700m2/g,更优选200-650m2/g,更优选225-625m2/g,更优选250-600m2/g,更优选275-575m2/g,更优选300-550m2/g。
33.根据实施方案24-32中任一项的沸石材料作为分子筛、作为吸附剂、用于离子交换、作为催化剂和/或作为催化剂载体的用途。
附图说明
图1示出了根据实施例1得到的结晶材料的X射线衍射图案(使用Cu Kα-1射线测量)。在该图中,以°计的2θ角沿横坐标示出且强度沿纵坐标描绘。
图2示出了由实施例1的样品得到的(解卷积)29Si CP-MAS NMR,在该图的下部作为光谱“A”。为了对比的目的,将在结晶水存在下由Silicalite-1的合成得到的样品的(解卷积)29Si CP MAS NMR作为对比光谱“B”示于该图的上部。在该图中,以ppm计的值沿横坐标描绘。
图3-7和12示出了分别根据实施例2-5、8和10得到的结晶材料的X射线衍射图案(使用Cu Kα-1射线测量)。在各图中,以°计的2θ角沿横坐标示出且呈任意单位的强度沿纵坐标描绘。
图8和11示出了分别由实施例8和9的样品得到的29Si MAS NMR,其中以ppm计的值沿横坐标描绘。
图9示出了由实施例8的样品得到的(解卷积)29Si CP-MAS NMR,其中以ppm计的值沿横坐标描绘。
图10示出了根据实施例9得到的结晶材料的X射线衍射图案(使用Cu Kα-1射线测量)。以实黑线示出的衍射图案由初合成的结晶材料得到,而以实灰线示出的衍射图案由煅烧产物得到。在图中,以°计的2θ角沿横坐标示出且呈任意单位的强度沿纵坐标描绘。
实施例
对粉末材料的X射线衍射试验使用Rigaku Ultimate VI X射线衍射仪以Cu Kα-1射线进行。
具有(1H-29Si)交叉极化的29Si MAS固态NMR试验使用Bruker AVANCE 500分光仪以500MHz 1H Larmor频率进行。将样品包装在4mm ZrO2转子中并在室温下于10kHz魔角自旋下测量。29Si光谱使用具有4μs脉冲宽度、在光谱中对应于-95.6ppm的29Si载频和循环扫描延迟为10s的29Si(π/2)脉冲激发得到。在27.78kHz大功率质子去耦下获取信号10ms并累积至多17小时。光谱使用具有30Hz指数谱线展宽、手动相位和在完整光谱宽度上的手动基线校正的Bruker Topspin处理。光谱的解卷积使用PeakFit软件(4.11版本,Systat SoftwareInc.,San Jose,CA)实现,其中以3.0%的公差(“Tol%”)使用基线设置“线性,D2”,将滤波(“Sm%”)设定为1.00%的值,使用峰型设置“光谱学”和“Lorentz面积”并使用“改变宽度”选项将自动扫描设定为1.50%的振幅(“Amp%”)。光谱以高岭石作为外部次级标准通过将二氧化硅的共振设定为-91.5ppm而引用。实施例1:Silicalite-1的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、0.15g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)和0.25g四丙基溴化铵(98%,Aladdin ChemistryCo.,Ltd.)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热15小时后样品完全结晶。
在实施例1中得到的显示出MFI类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图1中。
此外,该结晶产物的解卷积29Si CP-MAS NMR光谱显示在图2的光谱“A”中。更具体而言,解卷积得到在-117.3ppm(16%),-115.4ppm(19%),-113.3ppm(20%),-112.5ppm(10%)和-110.4ppm(23%)下归属于Q4信号的峰,其中各峰的积分值示于括号中,以及在-107.1ppm(12%)下的单一Q3信号。
为了对比的目的,对于在反应混合物中所含结晶水存在下制备的Silicalite-1得到的解卷积29Si CP-MAS NMR光谱显示在图2的对比光谱“B”中,其中解卷积得到在-116.1ppm(23%)和-112.8ppm(56%)下归属于Q4信号的峰以及在-106.0ppm(9%)和-101.7ppm(12%)下的两个Q3信号。
因此,正如由图2中的29Si NMR光谱对比可见,在显示出与Q3信号有关的峰的总积分值/与Q4信号有关的峰的总积分值之比为21:79的对比光谱“B”中观察到显著更大量的Q3信号。与此相反的是,本发明材料的29Si NMR光谱仅显示出与Q3信号有关的峰的总积分值/与Q4信号有关的峰的总积分值之比为12:88。因此,根据本发明方法在反应混合物中没有水存在下得到的Silicatlite-1在骨架结构中显示出明显更少的由于一部分SiO4四面体没有连接于四个相邻SiO4四面体而存在的结构缺陷,这相应地可以作为Q3信号在29Si NMR光谱中检测。
实施例2:β沸石的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、1.25g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)、1.75g四乙基溴化铵(98%,Aladdin ChemistryCo.,Ltd.)和0.16gβ沸石晶种(Si/Al摩尔比=12.5)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在140℃下加热5天后样品完全结晶。
在实施例2中得到的显示出BEA类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图3中。
实施例3:EU-1的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、1.0g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)、1.0g溴化六甲双铵(J&K Scientific Co.,Ltd.)和0.1g EU-1晶种(Si/Al摩尔比=25)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热3天后样品完全结晶。
在实施例3中得到的显示出EUO类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图4中。
实施例4:ZSM-22的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、1.0g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)和0.51g 1-乙基-3-甲基咪唑(98%,ShanghaiCheng Jie Chemical Co.,Ltd.)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热3天后样品完全结晶。
在实施例4中得到的显示出TON类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图5中。
实施例5:ZSM-39的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、1.0g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)和0.8g三亚乙基二胺(98%,Aladdin ChemistryCo.,Ltd.)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热3天后样品完全结晶。
在实施例5中得到的显示出MTN类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图6中。
实施例6:B-ZSM-5的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、0.15g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)、0.03g B2O3和0.25g四丙基溴化铵(98%,AladdinChemistry Co.,Ltd.)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热15小时后样品完全结晶。样品经由电感耦合等离子体(ICP)的分析得到产物的硅/硼摩尔比为31。
实施例7:Fe-ZSM-5的固热合成
将1.6g固体硅胶(Qingdao Haiyang Chemical Reagent Co.,Ltd.)、0.3g NH4F(98%,Aladdin Chemistry Co.,Ltd.)、0.07g FeCl3和0.3g四丙基溴化铵(98%,AladdinChemistry Co.,Ltd.)逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热15小时后样品完全结晶。样品经由电感耦合等离子体(ICP)分析得到产物的硅/铁摩尔比为80。
实施例8:ITQ-13的固热合成
将1.6g SiO2、1.0g NH4F、0.3g溴化六甲双铵和0.05g ITQ-13种子逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热18小时后样品完全结晶。根据ISO 9277:2010测定产物的BET表面积得到325m2/g的值,其中微孔面积的t曲线图得到319m2/g的值且微孔体积的t曲线图得到0.15cm3/g的值。
在实施例8中得到的显示出ITH类型骨架结构的沸石材料的XRD图案示于图7中。
此外,结晶产物的29Si MAS NMR光谱以及解卷积29Si CP-MAS NMR光谱分别示于图8和9中。在图8中,在29Si MAS NMR光谱中分别于-107.3,-112.5和-116.3ppm发现峰。在图9中,29Si CP-MAS NMR光谱在-108.8ppm(34.6%)、-113.6ppm(58.5%),-117.9ppm(5.7%)和-103.5ppm(1.2%)处解卷积得到峰,其中各峰的积分值示于括号中。
实施例9:ITQ-17的固热合成
将1.6g SiO2、0.5g NH4F和1.1g三亚乙基二胺逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在140℃下加热9天后样品完全结晶。根据ISO 9277:2010测定产物的BET表面积得到541m2/g的值,其中微孔面积的t曲线图得到508m2/g的值且微孔体积的t曲线图得到0.24cm3/g的值。
在实施例8中得到的显示出BEC类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图10中,其中由初合成的产物得到的衍射图以实黑线示出且由煅烧产物得到的衍射图以实灰线示出。
此外,结晶产物的29Si MAS NMR光谱示于图11中。
实施例10:ITQ-12的固热合成
将1.6g SiO2、1.5g NH4F和1.5g 1,2,3-三甲基咪唑碘化物逐一加入研钵中并一起混合。在研磨5分钟后将该粉末混合物转移到高压釜中并密封。在180℃下加热3天后样品完全结晶。
在实施例10中得到的显示出ITW类型骨架结构的沸石产物的XRD图案示于图12中。

Claims (14)

1.一种制备在其骨架结构中包含YO2的沸石材料的方法,其中Y表示四价元素,其中所述方法包括如下步骤:
(1)提供一种包含一种或多种YO2源、一种或多种含氟化物的化合物和一种或多种结构导向剂的混合物;
(2)使在步骤(1)中得到的混合物结晶而得到在其骨架结构中包含YO2的沸石材料;
其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物含有基于100重量%在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中所含YO2为35重量%或更少的H2O。
2.权利要求1的方法,其中Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge及其中两种或更多种的混合物。
3.权利要求1或2的方法,其中所述一种或多种含氟化物的化合物包括一种或多种氟化物盐和/或氟化氢。
4.权利要求1-3中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供的所述一种或多种结构导向剂包括一种或多种有机化合物。
5.权利要求1-4中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中的所述一种或多种结构导向剂:YO2的摩尔比为0.01-2。
6.权利要求1-5中任一项的方法,其中在步骤(1)中提供且在步骤(2)中结晶的混合物中的氟化物:YO2的摩尔比为0.01-5。
7.权利要求1-6中任一项的方法,其中进一步在步骤(1)中提供种晶。
8.权利要求1-7中任一项的方法,其中进一步在步骤(1)中提供一种或多种X2O3源,其中X表示三价元素。
9.权利要求1-8中任一项的方法,其中步骤(2)中的结晶包括加热所述混合物。
10.权利要求9的方法,其中在步骤(2)中所述混合物在自生压力下结晶。
11.可以根据权利要求1-10中任一项的方法得到和/或根据其得到的在其骨架结构中包含YO2的沸石材料。
12.一种在其骨架结构中包含SiO2的沸石材料,其中在所述初合成沸石材料的29Si MASNMR光谱中,与Q3信号有关的峰的总积分值/与Q4信号有关的峰的总积分值之比为0:100-20:80。
13.根据权利要求12的沸石材料,其中与Q3信号有关的峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-95ppm至-108.75ppm范围内的峰并且其中与Q4信号有关的峰涉及在29Si MAS NMR光谱中位于-108.76ppm至-125ppm范围内的峰。
14.根据权利要求12或13的沸石材料作为分子筛、作为吸附剂、用于离子交换、作为催化剂和/或作为催化剂载体的用途。
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