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Diese
Erfindung betrifft eine Familie von kristallinen Molekularsieben,
insbesondere Zeolithen, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren
Verwendung bei der Trennung und Umwandlung von organischen Verbindungen.
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Der
Begriff "Zeolith" wird im Allgemeinen
für kristalline
Molekularsiebe auf Basis von Silicium und Aluminium verwendet, aber
es ist in der Technik bekannt, dass Silicium ganz oder teilweise
ersetzt werden kann, insbesondere durch Germanium, und dass Aluminium
in ähnlicher
Weise ganz oder teilweise ersetzt werden kann, insbesondere durch
Bor, Gallium, Chrom und Eisen, wobei Materialien, die solche Ersatzgitterelemente enthalten,
auch als Zeolithe bezeichnet werden, und der Begriff in dieser Beschreibung
in dem weiteren Sinne verwendet wird.
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Sowohl
natürliche
als auch synthetische kristalline Molekularsiebe weisen eine Vielzahl
von Einsatzgebieten bei der Trennung von Komponenten von Mischungen
von organischen Verbindungen und dem Katalysieren von Umwandlungen
eines Typs einer organischen Verbindung in einen anderen auf.
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Zeolithe
sind entweder kristallographisch reine Phasen oder gestörte Strukturen,
wie z. B. polytypische Verwachsungen von zwei oder mehreren Phasen.
Zeolith beta (*BEA-Topologie) und die polytypischen FAU/EMT-Verwachsungen
sind Beispiele für
die Letzteren. Ein derartiges polytypisches Verwachsen von ähnlichen
Strukturen wird als eine "Familie" bezeichnet.
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Erfindungsgemäß wird eine
kristalline Molekularsiebfamilie zur Verfügung gestellt, bei der jedes
Mitglied der Familie ein charakteristisches Röntgenbeugungsspektrum (XRD)
aufweist, das als einzige scharfe Signale in der 2θ (CuKα)-Region
von 5 bis 23,5 drei scharfe Signale bei 2θ (CuKα) von
8,82 ± 0,1,
12,44 ± 0,5 und
23,01 ± 0,1
aufweist. Während
alle Mitglieder der Familie durch diese gleichen drei scharfen Peaks
in ihrem XRD-Spektrum gekennzeichnet sind, weisen einige Mitglieder
auch ein viertes scharfes Signal bei 2θ (CuKα) von
25,02 ± 0,1
auf. Dies sind die einzigen scharfen Signale in der 2θ (CuKα)-Region von 5 bis
25,5.
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Das
scharfe Signal bei 23,01 wird üblicherweise
durch eine Überlagerung
von nicht aufgelösten
Signalen begleitet, ebenso das bei 25,02. Andere Merkmale des XRD-Spektrums
für diese
Molekularsiebfamilie sind unten in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
2θ (CuKα) | Intensität |
6
bis 8,7 | w/m |
8,82 ± 0,1 | s |
12,44 ± 0,5 | m |
14
bis 16 | m |
20,4
bis 21,2 | w |
23,01 ± 0,1 | sehr
s |
22,5
bis 24,5 | m/s |
25,02 ± 0,1 | variierend – kann oder
kann nicht anwesend sein |
25,5
bis 27 | m |
- w = wenig intensiv m = mittel s = stark
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1 zeigt
das XRD-Spektrum eines repräsentativen
erfindungsgemäßen Zeolithfamilienmitglieds,
in dem Zustand wie synthetisiert. Dieses Familienmitglied hat das
vierte scharfe Signal bei 25,02 ± 0,1. Die Beschaffenheit
der Signale von
1 ist in Tabelle 2 beschrieben. Tabelle 2
2θ | Intensität | Beschaffenheit |
6
bis 8,7 | w/m | nicht aufgelöste Folge
von breiten Signalen |
8,82 ± 0,1 | s | scharf |
12,44 ± 0,5 | m | scharf |
14
bis 16 | m | nicht aufgelöste Folge
von breiten Signalen |
20,4
bis 21,2 | w | breites
Signal |
23,01 ± 0,1 | sehr
s | scharf |
22,5
bis 24,5 | m/s | nicht aufgelöste Folge
von breiten Signalen |
25,02 ± 0,1 | s | scharf |
25,5
bis 27 | m | nicht aufgelöste Folge
von breiten Signalen |
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In
dieser Beschreibung, einschließlich
den Ansprüchen,
werden die XRD-Daten unter Verwendung der Kα-Strahlung von Kupfer und unter
Verwendung eines Pulverdiffraktometers mit Bragg-Brentano-Geometrie erhalten.
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Zum
Vergleich sei erwähnt,
dass das XRD von ZSM-48, wie in
US-A-4 448 675 beschrieben, große Signale
in der 5 bis 25,5 2θ-Region
bei 7,48, 8,67, 21,06 und 22,83 aufweist, während ZSM-57, wie in
EP-A-174 121 beschrieben,
und IM-5, wie in
US-A-6
136 290 beschrieben, zahlreiche große Signale in dieser Region
aufweisen.
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Ohne
sich auf irgendeine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen,
dass das Gerüst
des erfindungsgemäßen Molekularsiebs
in einem molekularen Maßstab
als eine Reihe von im Wesentlichen parallelen ebenen Schichten wiedergegeben
werden kann, wobei die Schichten im Wesentlichen identisch sind
und jede Schicht die Gerüstatome
für die
obere Hälfte
eines Kanals des Siebes, der darunter liegt, und für die untere Hälfte eines
Kanals, der darüber
liegt, liefert. Die Atome der Schicht können in einer Reihe von verschiedenen Weisen
mit den Atomen einer benachbarten Schicht verbunden sein. In einem
etwas größeren Maßstab bilden eine
Reihe von solchen Schichten eine Lamelle von wenigen Nanometern
Dicke, und benachbarte Lamellen können verschiedene Kristallstrukturen
oder -orientierungen haben, wobei die Strukturen ähnlich sind,
so dass Verwachsungen möglich
sind, und mehrere Lamellen ein plättchenenartiges („flake-like") Teilchen bilden.
Die Struktur eines gegebenen Produkts eines Familienmitglieds wird
demgemäß gestört sein,
aber auf relativ systematische Art und Weise. Dies spiegelt sich
im XRD des Produkts wieder, das eine begrenzte Anzahl von scharfen
Signalen, die den Teil der Kristallstruktur darstellen, der allen
Familienmitgliedern gemein ist, und eine Anzahl von nicht aufgelösten Folgen
von breiten Signalen aufweist, wobei jedes Signal den Teil der Kristallstruktur
darstellt, der in Übereinstimmung
mit der Art und Weise variiert, in der benachbarte Schichten und
Lamellen miteinander verbunden sind.
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Transmissionselektronenmikroskopie
(TEM) der wie synthetisierten und calcinierten Proben der erfindungsgemäßen Molekularsiebe
bestätigt
das Vorhandensein von dünnen
Plättchen
(„flakes") und zeigt verschiedene
interne gestapelte Unregelmäßigkeiten
der Kristallschichten in den Plättchen.
TEM-Aufnahmen wurden
erhalten, indem die Proben unter Verwendung von Vakuumimprägnierung
in Acrylharz (LR White Hard Grade von der London Resin Company)
eingebettet werden, gefolgt von thermischer Härtung bei 80°C. Das eingebettete
Material wird unter Verwendung eines Ultramikrotoms in dünne Scheiben
geschnitten. TEM-Analyse wird unter Verwendung eines Philips CM-12T
TEM und Betrieb bei 120 kV durchgeführt.
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2 ist
eine TEM-Aufnahme einer calcinierten Probe, die ein plättchenförmiges („flake-shaped") Teilchen zeigt.
Die Gitterrandgebiete zeigen, dass das Plättchen kristallin ist. Die
Kristallebenen, die die Gitterrandgebiete bilden, sind mitunter
aufgespalten oder gebogen.
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3 ist
eine weitere TEM-Aufnahme der calcinierten Probe, die ein plättchenförmiges Teilchen
zeigt. Diese Aufnahme zeigt zwei verschiedene Gitterrandgebietsstrukturen,
wie durch die schematischen Darstellungen (b) und (c) angezeigt
wird. Dies zeigt, dass dieses Plättchen
aus zwei Schichten mit verschiedenen Kristallstrukturen oder verschiedenen
Kristallorientierungen besteht.
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4 ist
eine TEM-Aufnahme der calcinierten Probe, die ein plättchenförmiges Teilchen
zeigt. Diese Aufnahme zeigt drei verschiedene Gittergebildestrukturen,
wie durch die schematischen Darstellungen (b), (c) und (d) angezeigt.
Dies zeigt, dass dieses Plättchen
aus drei Schichten mit verschiedenen Kristallstrukturen oder verschiedenen
Kristallorientierungen besteht.
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Sowohl
die Röntgenbeugungbeobachtungen
als auch die TEM-Beobachtungen
zeigen, dass die plättchenförmigen Teilchen
des Materials aus Schichten von wenigen Nanometern Dicke aufgebaut
sind.
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Die
Struktur innerhalb einer Schicht ist hoch geordnet und kristallin.
Dies führt
zu den scharfen Signalen, die in den Röntgenbeugungsspektren beobachtet
werden, und den geordneten Strukturgebilden in den Schichten, die
in TEM-Aufnahmen beobachtet werden.
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Die
Schichten von verschiedenen Orientierungen oder verschiedenen Strukturen
können
gestapelt werden, um ein Plätt chen
zu bilden. Dies führt
zu den in den Röntgenbeugungsspektren
beobachteten breiten Signalen und zu den in TEM-Aufnahme beobachteten
Variationen der Gebildestruktur.
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Die
individuellen Schichten können
verschiedene interne Kristallstrukturen aufweisen, jedoch sind die Strukturen
so ähnlich,
dass Verwachsungen von verschiedenen Schichten möglich sind. Verschieden gestapelte
Sequenzen von derartigen ähnlichen
Schichten führen
zu verschiedenen, wenngleich ähnlichen
Materialien. Das Material wird somit richtig als eine Familie von
Kristallstrukturen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Molekularsiebfamilie
wird als COK-5 bezeichnet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das kristalline Molekularsieb auch einen Feinrestriktionsindex
(„refined
constraint index"),
CI°, im
Bereich von 2,5 bis 3 und ein EC8-Kriterium
im Bereich von 2 bis 3 auf. Die Messung des Feinrestriktionsindex
wird von P.A. Jacobs und J.A. Martens, Pure & Applied Chemistry, 1986, 58, 1329
beschrieben, und die Messung von EC8 wird
von J.A. Martens, M. Tielen, P.A. Jacobs und J. Weitkamp, Zeolites
1984, 4, 98 beschrieben. Das kristalline Molekularsieb weist vorteilhaft
auch einen Dimensionalitätsindex
("dimensionality
index") von mehr
als 5 auf. Einige Familienmitglieder weisen einen Dimensionalitätsindex
im Bereich von 17 bis 19 auf. Der Dimensionalitätsindex wird von M.M. Olken
und J.M. Garces, Proc. 9th Intern. Zeolite
Conference, Montreal, 1992, Hrsg. R. von Ballmos et al., Band II,
559 definiert.
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Wenn
es in der Form eines Aluminiumsilikats vorliegt, weist das erfindungsgemäße kristalline
Molekularsieb vorteilhaft ein molares Verhältnis von SiO2:Al2O3 im Bereich von
20 bis 70:1 und vorzugsweise im Bereich von 30 bis 60:1 auf.
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Wie
oben angegeben, kann Silicium ganz oder teilweise durch Germanium
ersetzt werden, und Aluminium kann gleichermaßen ersetzt werden, vorzugsweise
durch Gallium.
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Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen kristallinen
Molekularsiebs zur Verfügung,
bei dem eine Synthesemischung mit einer Zusammensetzung in den molaren
Bereichen von
15
bis 90 | SiO2:Al2O3 |
20
bis 60 | H2O:SiO2 |
0,1
bis 0,4 | M+:SiO2 |
zusammen mit einem organischen Struktursteuerungsmittel
(Templat), vorteilhaft in den molaren Bereichen von
40
bis 70 | SiO2:Al2O3 |
35
bis 40 | H2O:SiO2 |
0,27
bis 0,34 | M+:SiO2 |
zusammen mit einem organischen Struktursteuerungsmittel
und vorzugsweise in den molaren Bereichen von
57
bis 66 | SiO2:Al2O3 |
38
bis 40 | H2O:SiO2 |
0,29
bis 0,32 | M+:SiO2 |
zusammen mit einem organischen Struktursteuerungsmittel
einer Hydrothermalbehandlung unterworfen wird.
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Die
Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines kristallinen
Molekularsiebs zur Verfügung,
bei dem eine Synthesemischung mit einer Zusammensetzung in den molaren
Bereichen von
40
bis 70 | SiO2:Al2O3 |
35
bis 39,5 | H2O:SiO2 |
0,27
bis 0,34 | M+:SiO2 |
vorteilhaft in den molaren Bereichen von
57
bis 66 | SiO2:Al2O3 |
38
bis 39,5 | H2O:SiO2 |
0,29
bis 0,32 | M+:SiO2 |
zusammen mit einem organischen Struktursteuerungsmittel
einer Hydrothermalbehandlung unterworfen wird.
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M
bedeutet ein Alkalimetall, vorteilhaft Natrium. Auf jeden Fall liegt
das Struktursteuerungsmittel vorteilhaft in einem molaren Verhältnis von
0,07 bis 0,20:1, bezogen auf SiO2, vorzugsweise
0,08 bis 0,12:1, am meisten bevorzugt 0,09 bis 0,10:1 und typischerweise
etwa 0,094:1 vor. Das Struktursteuerungsmittel ist vorteilhaft eine
Verbindung mit einem Kation der allgemeinen Formel R2R3R4N+R1N+R5R6R7 und einem Anion
der Formel R8–R9–,
wobei R1 vorzugsweise einen linearen Alkenrest
mit 4 bis 6, vorteilhaft 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, R2, R3, R4,
R5, R6 und R7 unabhängig
einen Alkylrest mit 1 bis 4, vorzugsweise 2 Kohlenstoffatomen bedeuten
und R8 und R9 ein
ausgleichendes Gegenanion bedeuten. Das Anion kann beispielsweise
Carboxylat, z. B. Acetat, Hydroxid oder vorteilhaft ein Halogenid,
vorzugsweise Bromid sein.
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Bevorzugt
ist ein N,N,N,N1,N1,N1-Hexaethylpentandiammoniumhalogenid, auch
bekannt als Diquat-5, vorzugsweise das Bromid.
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Die
Hydrothermalbehandlung kann unter den üblichen Zeolithsynthesebindungen
durchgeführt
werden. Vorteilhaft werden Temperaturen im Bereich von 100°C bis 200°C, vorzugsweise 125°C bis 175°C und zweckmäßig etwa
150°C verwendet.
Die Temperatur kann während
der Behandlung allmählich
oder schrittweise erhöht
werden. Eine Zeit im Bereich von 100 bis 300 Stunden, vorzugsweise
im Bereich von 150 bis 250 Stunden und zweckmäßig von 7 bis 10 Tagen wird
vorteilhaft angewandt, wobei geringere Temperaturen längeren Zeiten
entsprechen.
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Die
Behandlung kann mit oder ohne Bewegung, beispielsweise Rühren oder
Trommeln (Rotation des Gefäßes um eine
horizontale Achse) durchgeführt
werden, aber wird vorteilhaft mit Bewegung durchgeführt.
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Das
Verfahren kann eine Alterungsperiode, entweder bei Raumtemperatur
oder vorzugsweise bei einer mäßig erhöhten Temperatur,
die geringer als die für
die Hydrothermalbehandlung verwendete Temperatur ist, einschließen.
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Die
Quellen für
die verschiedenen in dem Endprodukt erforderlichen Elemente können sich
in kommerzieller Nutzung befinden oder in der Literatur beschrieben
sein, ebenso das Verfahren zur Herstellung der Synthesemischung.
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Die
Quelle für
Silicium kann beispielsweise ein Silikat sein, z. B. ein Alkalimetallsilikat,
ein Tetraalkylorthosilikat oder eine wässrige kolloidale Suspension
von Siliciumdioxid, z. B. einem das von E.I. du Pont de Nemours
unter dem Handelsnamen Ludox verkauft wird.
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Ludox
HS-40 ist ein Natrium-enthaltendes Produkt, während Ludox AS-40, das vorliegend
bevorzugt wird, wenig Natrium enthält.
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Die
Quelle für
Aluminium ist vorzugsweise hydratisiertes Aluminiumoxid oder Natriumaluminat.
Andere Aluminiumquellen sind beispielsweise ein wasserlösliches
Aluminiumsalz, z. B.
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Aluminiumsulfat,
oder ein Alkoxid, z. B. Aluminiumisopropoxid, oder Aluminiummetall,
z. B. in Form von Spänen.
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Die
Alkalimetallquelle ist vorteilhaft Natriumhydroxid oder Natriumaluminat.
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Das
Struktursteuerungsmittel wird vorteilhaft in Form einer wässrigen
Lösung
bereitgestellt.
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Die
Synthese kann durch Impfmaterialien aus einer vorhergehenden Synthese
unterstützt
werden, wobei die Impfmaterialien vorteilhaft kolloidal oder nahezu
kolloidal sind und vorteilhaft in einem Verhältnis von 0,001% bis 1 Gew.-%
vorliegen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Synthesemischung.
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Das
direkte Produkt der oben beschriebenen Synthese kann calciniert,
kationenausgetauscht und anderweitig behandelt werden, wie in der
Technik bekannt ist. Alkalimetallkationen in der wie hergestellten
oder calcinierten Form können
entfernt werden, beispielsweise durch Behandlung mit konzentrierten
Säuren,
z. B. HCl, oder einer flüchtigen
Base, z. B. einer Ammoniumverbindung, um das Material in seiner
Wasserstoffform zu liefern. Das XRD-Spektrum von COK-5 bleibt bei
Innenaustausch und Thermalbehandlung erhalten, möglicherweise mit einigen geringen
Verschiebungen und Intensitätsänderungen.
Andere geringe Veränderungen können aus Änderungen
der Stöchiometrie
resultieren.
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Das
erfindungsgemäße kristalline
Molekularsieb, COK-5, bildet plättchenartige
Teilchen.
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Die
erfindungsgemäßen Produkte,
falls erforderlich nach Kationenaustausch und/oder Calcinierung, sind
als Katalysatorvorläufer,
Katalysatoren und Trenn- und Adsorptionsmedien nützlich. Sie sind insbesondere
bei zahlreichen Kohlenwasserstoffumwandlungen, -trennungen und -adsorptionen
nützlich.
Sie können
allein oder als Gemisch mit anderen Molekularsieben in partikulärer Form
auf einen Träger
aufgebracht oder nicht auf einen Träger aufgebracht oder in der
Form einer auf einen Träger
aufgebrachten Schicht verwendet werden. Zu Kohlenwasserstoffumwandlungen
gehören
beispielsweise Cracken, Reformieren, Hydrofining, Aromatisierung,
Oligomerisierung (z. B. Di- und Trimerisierung, insbesondere von
Olefinen mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesonder Butentrimerisierng),
Isomerisierung, Entparaffinierung und Hydrocracken (z. B. Naphtha
in leichte Olefine, Kohlenwasserstoffe mit höherem Molekulargewicht zu Kohlenwasserstoffen
mit niedrigerem Molekulargewicht, Alkylierung, Transalkylierung,
Disproportionierung oder Isomerisierung von Aromaten). Zu anderen
Umwandlungen gehören
die Reaktion von Alkohol mit Olefinen und die Umwandlung von sauerstoffhaltigen
Materialien (Oxygenaten) in Kohlenwasserstoffe.
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Beispiele
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Die
folgenden nummerierten Beispiele, in denen alle Teile und Prozentanteile,
wenn nicht anders angegeben, bezogen auf das Gewicht angegeben sind,
veranschaulichen die Erfindung.
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Beispiel A – Synthese
von Struktursteuerungsmittel
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1
mol 1,5-Dibrompentan und 2 mol Triethylamin werden in Ethanol gelöst und über Nacht
unter Rückfluss
gehalten. Die resultierende Lösung
wurde konzentriert und schließlich
unter Vakuum bei 35°C
zur Trockene verdampft. Das weiße
Produkt wurde aus Ether umkristallisiert und als N,N,N,N1,N1,N1-Hexaethylpentandiammoniumdibromid
(HEPDD) identifiziert.
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Beispiel 1
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22
Teile kolloidales Siliciumdioxid (Ludox AS-40), 1,5 Teile Natriumhydroxid
(99%) und 26 Teile Wasser wurden durch 15 Minuten Rühren zu
einer anfänglichen
Mischung verarbeitet. Eine Lösung
von 0,42 Teilen Natriumaluminat (Riedel-De Haen: 54% Al2O3; 41% Na2O; 4,98%
H2O) in 26 Teilen Wasser wurde zu der anfänglichen
Mischung gegeben, und 10 Minuten gerührt. Eine Lösung von 5,9 Teilen HEPDD in
36 Teilen Wasser wurde langsam zu der Mischung gegeben und die endgültig resultierende
Mischung wurde 15 Minuten gerührt,
um eine molare Zusammensetzung von:
66 SiO2:1
Al2O3:9,8 Na2O:6,17 HEPDD:2541 H2O
zu
ergeben.
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Die
Synthesemischung wurde in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl
gegeben und 10 Tage in einem Ofen bei 150°C erwärmt. Das feste Produkt wurde
aus der Reaktionsmischung gewonnen, gewaschen und 3 Stunden in einem
Ofen bei 60°C
getrocknet.
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Ein
XRD des Materials, wie synthetisiert, wird in 1 gezeigt.
Dieses Spektrum wurde auf einem SCINTAG X2 XRD-Diffraktometer mit Bragg-Brentano-Geometrie
unter Verwendung von Kα-Strahlung
von Kupfer, einem 2 mm/4 mm Divergenzblende-Bauteil, einem 0,5/0,2 mm Eintrittsschlitz-Bauteil
und einem Diffraktometerradius von 25 cm aufgenommen. Das Spektrum
wurde mit einer Schrittgröße von 0,010°, einer Zählzeit von
0,300 s, einem Bereich von 2,00 bis 46,00° und einer kontinuierlichen
Abtastgeschwindigkeit von 2,00°/min
aufgenommen.
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Fachleute
erkennen bei der Untersuchung des XRD von 1, dass
die einzigen scharfen Signale in der 2θ (CuKα)- Region von 5 bis 23,5 die bei ~8,82,
~12,44 und ~23,01 sind, wobei ein weiteres scharfes Signal bei ~25,02
vorliegt. Die scharfen Signale von 1 sind derartig,
dass der Teil ihrer Höhe,
der jenseits eines 2θ-Bereichs
von 0,2° liegt,
wesentlich größer als
das vorherrschende Rauschniveau ist. Das XRD von 1 enthält eine
Reihe von zusätzlichen
breiten Signalen, entweder einzeln oder in der Form einer nicht
aufgelösten
Reihe.
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Ein
Teil der Probe wurde einer thermogravimetrischen Analyse (TGA) unterzogen
und zeigte zwischen 270 und 650°C
einen Gewichtsverlust von 8,3%. Ein weiterer Teil wurde bei 550°C calciniert,
anfänglich
2 Stunden unter Stickstoff, dann weitere 8 Stunden unter Sauerstoff.
Die chemische Analyse der calcinierten Probe ergab als molare Verhältnisse:
48,4
SiO2:1 Al2O3:0,9 Na2O.
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Die
spezifische Oberfläche
eines Teils des calcinierten Materials wurde durch Stickstoffadsorption
bei 77 K gemessen. Die BET-Oberfläche betrug 345 m2/g,
und das Mikroporenvolumen betrug 0,11 ml/g.
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Ein
Teil der so synthetisierten Probe wurde mit KBr gemischt, zu einer
Scheibe verarbeitet, und das FTIR-Spektrum wurde analysiert. Banden
bei 569 cm–1 und
545 cm–1,
charakteristisch für
Pentasil-Schwingungen, und bei 3734 cm–1,
charakteristisch für
SiOH-Oberflächengruppen,
wurden beobachtet.
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Rasterelektronenmikroskopie
(REM) von sowohl Proben, wie synthetisiert, als auch calcinierten
Proben zeigten, dass die Proben Plättchen mit einer Dicke von
etwa 0,1 μm
waren.
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Beispiel 2
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Die
Wasserstoffform des neuen Zeoliths, COK-5, wurde folgendermaßen erhalten.
Ein Teil der calcinierten Probe wurde 8 Stunden mit einer molaren
Ammoniumacetatlösung
unter Rückfluss
gehalten, filtriert, mit destilliertem Wasser gewaschen und 2 Stunden
bei 60°C
getrocknet. Dieser Verfahrensschritt wurde dreimal wiederholt. Das
endgültig
getrocknete Material wurde bei 450°C calciniert, zunächst 2 Stunden
unter Stickstoff und schließlich
6 Stunden unter Sauerstoff.
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Verschiedene
Eigenschaften der Wasserstoffform des neuen Zeoliths wurden durch
die Erprobung der katalytischen n-Decan-Umwandlung untersucht, nachdem eine
Probe mit Pt(NH3)4Cl2 imprägniert
wurde, um eine Pt-Beladung von 0,5% zu erhalten, wobei der Pt-beladene
Zeolith zunächst
auf 400°C
unter Stickstoff, dann 1 Stunde unter Wasserstoff erwärmt wird.
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Der
Decan-Test wurde wie in J.A. Martens und P.A. Jacobs, Zeolites 1986,
6, 334; J.A. Martens, M. Tielen, P.A. Jacobs und J. Weitkamp, Zeolites
1984, 4, 98 und W. Souverijns, W. Verrelst, G. Vanbutsele, J.A. Martens
und P.A. Jacobs, J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1994, 1671 beschrieben
durchgeführt.
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Die
wie oben beschrieben hergestellte Probe von COK-5 wurde mit anderen
Zeolithen verglichen, und es wurde gefunden, dass sie eine einzigartige
Kombination von Feinrestriktionsindex (CI° = 2,7) mit einem EC
8-Kriterium von 2,5 und einem Dimensionalitätsindex
von 17,9 zeigt, wie unten in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle
5 |
Zeolith | Strukturtyp | CI° | EC8 | DI |
ZSM-35 | FER | 10,3 | 0 | 13 |
ZSM-22 | TON | 14,5 | 0 | 19 |
MCM-22 | MWW | 4,6 | 0,7 | 12 |
Beta | *BEA | 1,4 | 7,1 | 1,0 |
ZSM-57 | MFS | 3,0 | 1,7 | 15,2 |
ZSM-12 | MTW | 2,4 | 6 | 13 |
USY | FAU | 1,5 | 12,6 | 0 |
Mordenit | MOR | 1,8 | 6,5 | 33 |
COK-5 | - | 2,7 | 2,5 | 17,9 |
- CI°:
Feinrestriktionsindex
- DI: Dimensionalitätsindex
EC8: Ethyloctanindex
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Beispiel 3
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Dieses
Beispiel beschreibt eine weitere Synthese von COK-5.
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Eine
Lösung
von 2,53 Teilen NaOH (ALCOA, 98,5%) und 0,51 Teilen Al(OH)3 in 40,06 Teilen Wasser wurde hergestellt.
Eine Struktursteuerungsmittellösung,
die 8,16 Teile HEPDD in 30,20 Teilen Wasser enthielt, wurde ebenfalls
hergestellt. Die Struktursteuerungsmittellösung wurde zusammen mit 11,53
Teilen Spülwasser zu
einer Mischung von 30,05 Teilen kolloidalem Siliciumdioxid (Ludox
AS-40) und 32,14 Teilen Wasser gegeben und bis zur Homogenität gerührt. Die
Natrium/Aluminium-Lösung
wurde dann mit 9,83 Teilen Spülwasser zugegeben
und gerührt.
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Die
resultierende homogene Mischung hatte die molare Zusammensetzung:
62,5
SiO2:1 Al2O3:9,75 Na2O:5,88
HEPDD:2467 H2O.
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Die
Zusammensetzung wurde in einem Autoklaven für 2 Stunden auf 150°C erwärmt und
168 Stunden unter Trommeln bei 60 UpM bei dieser Temperatur gehalten.
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Das
resultierende feste Produkt wurde gewaschen und getrocknet, und
es wurde durch XRD bestätigt, dass
es mit dem Produkt von Beispiel 1 identisch ist.