FR3081346A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF A ZEOLITHIC COMPOSITE MATERIAL CONTAINING COPPER AND A MIXTURE OF STRUCTURAL TYPE ZEOLITHS AFX AND BEA STRUCTURAL TYPE - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de préparation d'un matériau composite zéolithique composé d'un mélange de zéolithes AFX et BEA et contenant du cuivre, comprenant au moins les étapes suivantes : i) le mélange en milieu aqueux, dans des proportions particulières, d'au moins une zéolithe de type structural FAU, d'un composé organique azoté R choisi parmi le dihydroxyde de 1,5-bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane et le dihydroxyde de 1,7-bis(méthylpiperidinium)heptane , d'au moins une source d'au moins un métal alcalin et/ou alcalino-terreux M de valence n, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, d'au moins un agent complexant organique et d'au moins une source de cuivre, pour obtenir un gel, ii) le traitement hydrothermal dudit gel obtenu à l'issue de l'étape i) à une température comprise entre 120°C et 220°C, pendantune durée comprise entre 12 heures et 15 jours.The present invention relates to a process for the preparation of a zeolite composite material composed of a mixture of zeolites AFX and BEA and containing copper, comprising at least the following stages: i) the mixing in aqueous medium, in particular proportions, of at least one zeolite of structural type FAU, a nitrogenous organic compound R selected from 1,5-bis (methylpiperidinium) pentane dihydroxide, 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane dihydroxide and dihydroxide of 1, 7-bis (methylpiperidinium) heptane, of at least one source of at least one alkali metal and / or alkaline earth metal M of valence n, n being an integer greater than or equal to 1, of at least one complexing agent and at least one source of copper, to obtain a gel, ii) the hydrothermal treatment of said gel obtained at the end of step i) at a temperature between 120 ° C and 220 ° C, for a period of time between 12 hours and 15 days.
Description
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention se rapporte à un procédé de préparation directe d’un matériau composite contenant du cuivre et un mélange intime d’une zéolithe de type structural AFX et d’une zéolithe de type structural BEA. Ce procédé permet de réaliser la synthèse directe d’un matériau composite zéolithique AFX-BEA contenant du cuivre, par conversion/transformation sous conditions hydrothermales d’une zéolithe de type structural FAU, utilisée comme source de silicium et d’aluminium, en présence d'une molécule organique spécifique comportant deux fonctions ammonium quaternaire, également appelée structurant, choisi parmi 1,5-bis(méthylpiperidinium)pentane, 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane et 1,7-bis(méthylpiperidinium)heptane, sous leur forme dihydroxyde, et d’un complexe organique de cuivre, ledit complexe organique de cuivre étant formé in situ en présence d’un agent complexant organique (OCPLX) et d’une source de cuivre. La présente invention se rapporte également au matériau composite zéolithique lui-même. Ledit matériau composite zéolithique, contenant un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA, et du cuivre, obtenu selon le procédé de l'invention trouve avantageusement son application en tant que catalyseur, adsorbant ou agent de séparation.The present invention relates to a process for the direct preparation of a composite material containing copper and an intimate mixture of a zeolite of structural type AFX and a zeolite of structural type BEA. This process allows direct synthesis of an AFX-BEA zeolitic composite material containing copper, by conversion / transformation under hydrothermal conditions of a zeolite of structural type FAU, used as a source of silicon and aluminum, in the presence of '' a specific organic molecule comprising two quaternary ammonium functions, also called structuring, chosen from 1,5-bis (methylpiperidinium) pentane, 1,6bis (methylpiperidinium) hexane and 1,7-bis (methylpiperidinium) heptane, in their dihydroxide form, and an organic copper complex, said organic copper complex being formed in situ in the presence of an organic complexing agent (OCPLX) and a source of copper. The present invention also relates to the zeolitic composite material itself. Said zeolitic composite material, containing a mixture of zeolites of AFX structural type and BEA structural type, and copper, obtained according to the process of the invention advantageously finds its application as a catalyst, adsorbent or separation agent.
Art antérieurPrior art
Les matériaux microporeux cristallisés, tels que les zéolithes ou les silicoaluminophosphates, sont des solides très utilisés dans l'industrie pétrolière en tant que catalyseur, support de catalyseur, adsorbant ou agent de séparation. Bien que de nombreuses structures cristallines microporeuses aient été découvertes, l'industrie du raffinage et de la pétrochimie est toujours à la recherche de nouvelles structures zéolitiques qui présentent des propriétés particulières pour des applications comme la purification ou la séparation des gaz, la conversion d'espèces carbonées ou autres.Microporous crystallized materials, such as zeolites or silicoaluminophosphates, are solids widely used in the petroleum industry as a catalyst, catalyst support, adsorbent or separation agent. Although many microporous crystal structures have been discovered, the refining and petrochemical industry is always looking for new zeolitic structures which have particular properties for applications such as purification or separation of gases, conversion of carbonaceous or other species.
Les zéolithes de type structural AFX comprennent en particulier la zéolithe SSZ-16, et les solides apparentés, dits zéotypes, SAPO-56 et MEAPSO-56. Une zéolithe de type structural AFX présente un système tridimensionnel de pores délimités par huit tétraèdres et est formé par deux types de cages: gmelinite (cage GME) et une grande cage AFT (~8,3 x 13,0 A).AFX structural type zeolites include in particular the SSZ-16 zeolite, and related solids, called zeotypes, SAPO-56 and MEAPSO-56. An AFX structural type zeolite has a three-dimensional pore system bounded by eight tetrahedra and is formed by two types of cages: gmelinite (GME cage) and a large AFT cage (~ 8.3 x 13.0 A).
De nombreuses méthodes de synthèse de zéolithes de type structural AFX, en particulier de la zéolithe SSZ-16, sont connues. La zéolithe SSZ-16 a été synthétisée, par exemple, en utilisant des espèces organiques azotées dérivées de composés 1,4-di (1-azoniabicyclo [2.2.2] octane) alcanes inférieurs (US. Patent No. 4,508,837). Chevron Research and Technology Company a préparé la zéolithe SSZ-16 en présence de cations DABCO-Cn-diquat, où DABCO représente le 1,4diazabicyclo [2.2.2] octane et n est 3, 4 ou 5 (U.S. Patent No.5,194,235). S.B. Hong et al. ont utilisés l’ion alkylammonium diquaternaire Et6-diquat-n, où Et6-diquat représente Ν’,Ν’-bis-triethylpentanediammonium et n est 5, comme agent de la structure pour la synthèse de la zéolithe SSZ-16 (Micropor. Mesopor. Mat., 60 (2003) 237-249). On peut citer également l'utilisation des cations 1,3bis(adamantyl)imidazolium comme agent structurant pour la préparation de zéolithe de type structural AFX (R.H.Archer et al. dans Microp. Mesopor. Mat., 130 (2010) 255-2265 ; Johnson Matthey Company W02016077667A1). Inagaki Satoshi et al., dans la demande JP 2016169139 ont utilisé des cations divalents Ν,Ν,Ν',Ν'-tétraarquirubicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3:05,6-dipyrrolidium substitués avec des groupes alkyle pour préparer la zéolithe SSZ-16. Chevron U.S.A. (WO2017/200607 A1) propose de réaliser la synthèse d’une zéolithe SSZ-16 en utilisant les dications :1,1 ’(1,4-cyclohexylenedimethylene)bis[1 -methylpiperidinium], 1,1 ’-(1,4cyclohexylenedimethylene)bis[1 -methylpyrrolidinium], 1,1 ’-(1,4-cyclohexylene dimethylene)bis[1-ethylpyrrolidinium]. H.-Y. Chen étal. (Johnson Matthey Company, US 2018/0093897) ont utilisé un mélange de cations contenant au moins le 1,3bis(adamantyl)imidazolium et une amine neutre pour préparer la zéolithe JMZ-10 de type structural AFX en absence de cations alcalins. H.-Y. Chen et al. (Johnson Matthey Company, US2018/0093259) ont utilisé un mélange de cations contenant une molécule organique choisie parmi le 1,3-bis(adamantyl)imidazolium, le N,Ndimethyl-3,5-dimethylpiperidinium, le N,N-diethyl-cis-2,6-dimethylpiperidinium, le N,N,N-1 -trimethyladamantylammonium, le Ν,Ν,Ν-diméthyléthylcyclohexylammonium et au moins un cation de métal alcalino-terreux pour obtenir la zéolithe JMZ-7 de type structural AFX qui présente des sites Al proches par rapport à une synthèse contenant des cations alcalins.Many methods for synthesizing zeolites of the AFX structural type, in particular the SSZ-16 zeolite, are known. The SSZ-16 zeolite has been synthesized, for example, using nitrogenous organic species derived from 1,4-di (1-azoniabicyclo [2.2.2] octane) lower alkane compounds (US Patent 4,508,837). Chevron Research and Technology Company prepared the zeolite SSZ-16 in the presence of DABCO-C n -diquat cations, where DABCO represents 1,4diazabicyclo [2.2.2] octane and n is 3, 4 or 5 (US Patent No 5,194,235 ). SB Hong et al. used the d6-diquaternary alkylammonium ion Et6-diquat-n, where Et6-diquat represents Ν ', Ν'-bis-triethylpentanediammonium and n is 5, as a structural agent for the synthesis of the zeolite SSZ-16 (Micropor. Mesopor Mat., 60 (2003) 237-249). Mention may also be made of the use of the cations 1,3bis (adamantyl) imidazolium as structuring agent for the preparation of zeolite of AFX structural type (RHArcher et al. In Microp. Mesopor. Mat., 130 (2010) 255-2265; Johnson Matthey Company W02016077667A1). Inagaki Satoshi et al., In application JP 2016169139 used divalent cations Ν, Ν, Ν ', Ν'-tétraarquirubicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 05,6-dipyrrolidium substituted with alkyl groups to prepare the SSZ-16 zeolite. Chevron USA (WO2017 / 200607 A1) proposes to carry out the synthesis of an SSZ-16 zeolite using the dications: 1.1 '(1,4-cyclohexylenedimethylene) bis [1 -methylpiperidinium], 1.1' - (1 , 4cyclohexylenedimethylene) bis [1 -methylpyrrolidinium], 1,1 '- (1,4-cyclohexylene dimethylene) bis [1-ethylpyrrolidinium]. H.-Y. Chen et al. (Johnson Matthey Company, US 2018/0093897) used a mixture of cations containing at least 1,3bis (adamantyl) imidazolium and a neutral amine to prepare the JMZ-10 zeolite of structural type AFX in the absence of alkaline cations. H.-Y. Chen et al. (Johnson Matthey Company, US2018 / 0093259) used a mixture of cations containing an organic molecule chosen from 1,3-bis (adamantyl) imidazolium, N, Ndimethyl-3,5-dimethylpiperidinium, N, N-diethyl- cis-2,6-dimethylpiperidinium, N, N, N-1 -trimethyladamantylammonium, Ν, Ν, Ν-dimethylethylcyclohexylammonium and at least one alkaline earth metal cation to obtain the zeolite JMZ-7 of AFX structural type which has Al sites close to a synthesis containing alkaline cations.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA, et contenant du cuivre. L’intérêt de l’invention réside dans la nature même du matériau composite obtenu, composé de deux zéolithes différentes, de type structural AFX et de type structural BEA, intimement mélangées, et contenant l’élément cuivre. L’intérêt de la présente invention réside également dans la forte proportion (avantageusement supérieure ou égale à 90% massique) du mélange AFX-BEA dans ledit matériau composite obtenu. L’utilisation d’un tel matériau peut être alors envisagée dans différentes applications, par exemple comme catalyseur, adsorbant ou agent de séparation.The present invention relates to a process for the preparation of a zeolitic composite material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA, and containing copper. The interest of the invention lies in the very nature of the composite material obtained, composed of two different zeolites, of the AFX structural type and of the BEA structural type, intimately mixed, and containing the copper element. The advantage of the present invention also lies in the high proportion (advantageously greater than or equal to 90% by mass) of the AFX-BEA mixture in said composite material obtained. The use of such a material can then be envisaged in different applications, for example as a catalyst, adsorbent or separation agent.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
La présente invention concerne un procédé de préparation d'un matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA et contenant du cuivre, comprenant au moins les étapes suivantes :The present invention relates to a process for the preparation of a zeolitic composite material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA and containing copper, comprising at least the following steps:
i) le mélange en milieu aqueux, d’au moins une zéolithe de type structural FAU ayant un ratio molaire S1O2 (fau)/AI2O3 (fau) compris entre 2 et 200, d’au moins un composé organique azoté R choisi parmi le dihydroxyde de 1,5bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane, le dihydroxyde de 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane et leurs mélanges, d’au moins une source d'au moins un métal alcalin et/ou alcalino-terreux M de valence η, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, d’au moins un agent complexant organique et d’au moins une source de cuivre, pour obtenir un gel précurseur, le mélange réactionnel présentant la composition molaire suivante :i) the mixture in aqueous medium, of at least one zeolite of structural type FAU having a molar ratio S1O2 (fau) / AI2O 3 (fau) of between 2 and 200, of at least one organic nitrogen compound R chosen from 1.5bis dihydroxide (methylpiperidinium) pentane, 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane, 1.7bis dihydroxide (methylpiperidinium) heptane and mixtures thereof, of at least one source of at least one alkali metal and / or alkaline earth M of valence η, n being an integer greater than or equal to 1, of at least one organic complexing agent and at least one source of copper, to obtain a precursor gel, the reaction mixture having the composition following molar:
(SiO2 (fau))/(AI2O3 (fau)) compris entre 2 et 200 ;(SiO 2 (fau)) / (AI2O 3 (fau)) between 2 and 200;
H2O/(SlO2 (FAU)) compris entre 1 et 100 ;H2O / (SlO2 (FAU)) between 1 and 100;
R/(SiO2 (FAU)) compris entre 0,01 et 0,6 ;R / (SiO2 (FAU)) between 0.01 and 0.6;
M2/nO/(SiO2 (FAU)) compris entre 0,005 et 0,7 ;M 2 / n O / (SiO 2 (FAU)) between 0.005 and 0.7;
CuO/(SlO2 (FAU)) compris entre 0,005 et 0,06 ;CuO / (SlO2 (FAU)) between 0.005 and 0.06;
OCPLX/CuO compris entre 0,8 et 2;OCPLX / CuO between 0.8 and 2;
dans laquelle S1O2 (fau) désigne la quantité molaire de S1O2 apportée par la zéolithe FAU, et AI2O3 (fau) désigne la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO étant la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalinoterreux, OCPLX est la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO est la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre ;in which S1O2 (fau) denotes the molar quantity of S1O2 supplied by the FAU zeolite, and AI2O3 (fau) denotes the molar quantity of AI2O3 supplied by the FAU zeolite, H 2 O the molar quantity of water present in the reaction mixture, R the molar quantity of said nitrogenous organic compound, M 2 / n O being the molar quantity of M 2 / n O supplied by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX is the molar quantity of organic complexing agent and CuO is the molar amount of CuO provided by the copper source;
ii) le traitement hydrothermal dudit mélange réactionnel obtenu à l’issue de l’étape i) à une température comprise entre 120°C et 220°C, pæidant une durée comprise entre 12 heures et 15 jours.ii) the hydrothermal treatment of said reaction mixture obtained at the end of step i) at a temperature between 120 ° C. and 220 ° C., lasting between 12 hours and 15 days.
La présente invention concerne également un matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA et contenant du cuivre, ledit matériau composite présentant une structure zéolithique comprenant :The present invention also relates to a zeolitic composite material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA and containing copper, said composite material having a zeolitic structure comprising:
- entre 30 et 90% massique de zéolithe de type structural AFX, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre ;- between 30 and 90% by mass of zeolite of AFX structural type, relative to the total mass of said composite material in its anhydrous form;
- entre 10 et 70% massique de zéolithe de type structural BEA, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre ;- between 10 and 70% by mass of zeolite of structural type BEA, relative to the total mass of said composite material in its anhydrous form;
ledit matériau composite comprenant entre 0,05 et 6% massique d’élément cuivre, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre.said composite material comprising between 0.05 and 6% by mass of copper element, relative to the total mass of said composite material in its anhydrous form.
Un avantage de la présente invention réside dans le matériau particulier préparé, ce matériau consistant en un matériau composite contenant un mélange intime d'une zéolithe de type structural AFX et d’une zéolithe de type structural BEA, et contenant du cuivre.An advantage of the present invention lies in the particular material prepared, this material consisting of a composite material containing an intimate mixture of a zeolite of structural type AFX and a zeolite of structural type BEA, and containing copper.
Un autre avantage de l’invention consiste à réaliser la synthèse directe dudit matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre. Le procédé selon l’invention consiste en effet à préparer ledit matériau composite zéolithique particulier par conversion/transformation directe (c’est-à-dire en une seule étape réactionnelle) sous conditions hydrothermales d’au moins une zéolithe de type structural FAU, de rapport SiO2/AI2O3 compris entre 2 et 200, en présence d’un composé organique azoté spécifique, appelé encore structurant organique, choisi parmi le 1,5bis(méthylpiperidinium)pentane, 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane et 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane, sous leur forme dihydroxyde, et d’un complexant organique du cuivre.Another advantage of the invention consists in carrying out the direct synthesis of said AFX-BEA composite material containing copper. The process according to the invention consists in fact in preparing said particular zeolitic composite material by direct conversion / transformation (that is to say in a single reaction step) under hydrothermal conditions of at least one zeolite of structural type FAU, of SiO 2 / AI 2 O 3 ratio between 2 and 200, in the presence of a specific nitrogenous organic compound, also called organic structuring agent, chosen from 1.5bis (methylpiperidinium) pentane, 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane and 1,7bis (methylpiperidinium) heptane, in their dihydroxide form, and of an organic complexing agent of copper.
Avantageusement, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un matériau composite zéolithique présentant une forte proportion, avantageusement supérieure ou égale à 90% massique, de zéolithes AFX et BEA, voire dépourvu d’impuretés et/ou de phases cristallines ou amorphes autres que celles des zéolithes AFX et BEA.Advantageously, the method according to the invention makes it possible to obtain a zeolitic composite material having a high proportion, advantageously greater than or equal to 90% by mass, of AFX and BEA zeolites, or even devoid of impurities and / or other crystalline or amorphous phases. than those of AFX and BEA zeolites.
En particulier, la demanderesse a découvert que le composé organique azoté spécifique, utilisé comme structurant et choisi parmi le dihydroxyde de 1,5bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane et le dihydroxyde de 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane, lorsqu’il est mis en mélange avec au moins une zéolithe de type structural FAU ayant un ratio molaire SîO2(fau)/AI2O3(fau) compris entre 2 et 200, avec éventuellement un apport supplémentaire d’au moins une source additionnelle d'au moins un élément tétravalent X, et/ou d’au moins une source additionnelle d’au moins un élément trivalent Y, en présence d’un complexe organique de cuivre formé in situ en présence d’un agent complexant organique (OCPLX) et d’une source de cuivre, conduit à la production d’un mélange réactionnel précurseur d’un matériau composite zéolithique contenant du cuivre et un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA, ledit mélange réactionnel présentant un ratio molaire de l’ensemble des éléments tétravalents, exprimés en oxydes (c’est-à-dire S1O2 + XO2), par rapport à l’ensemble des éléments trivalents, exprimés en oxydes (c’est-à-dire AI2O3 + Y2O3), introduits au sein du mélange réactionnel, compris entre 2 et 200, puis à la production d’un matériau composite zéolithique comprenant du cuivre et un mélange intime de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA, en forte proportion (avantageusement ayant une proportion en mélange AFX-BEA supérieure ou égale à 90% massique). Toute autre phase cristalline ou amorphe et/ou toute impureté est préférentiellement absente du solide obtenu à l'issue du procédé de préparation selon l’invention, c’està-dire du matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA et contenant du cuivre.In particular, the Applicant has discovered that the specific nitrogenous organic compound, used as a structuring agent and chosen from 1.5bis dihydroxide (methylpiperidinium) pentane, 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane and 1.7bis dihydroxide (methylpiperidinium ) heptane, when it is mixed with at least one zeolite of structural type FAU having a molar ratio SîO 2 (fau) / AI 2 O 3 (fau) of between 2 and 200, with possibly an additional contribution of at least one additional source of at least one tetravalent element X, and / or at least one additional source of at least one trivalent element Y, in the presence of an organic copper complex formed in situ in the presence of an agent organic complexing agent (OCPLX) and a copper source, leads to the production of a precursor reaction mixture of a zeolitic composite material containing copper and a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA, the said reaction mixture having a molar ratio of all the tetravalent elements, expressed in oxides (that is to say S1O2 + XO2), relative to all the trivalent elements, expressed in oxides (that is to say say AI 2 O 3 + Y 2 O 3 ), introduced into the reaction mixture, between 2 and 200, then in the production of a zeolitic composite material comprising copper and an intimate mixture of zeolites of structural type AFX and of BEA structural type, in high proportion (advantageously having a proportion in AFX-BEA mixture greater than or equal to 90% by mass). Any other crystalline or amorphous phase and / or any impurity is preferably absent from the solid obtained at the end of the preparation process according to the invention, that is to say from the zeolitic composite material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA and containing copper.
Un autre avantage de la présente invention est de permettre la préparation d’un mélange réactionnel précurseur d’un matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre, présentant un ratio molaire SiO2/AI2O3 identique, supérieur ou inférieur au ratio molaire SiO2 (fau/AI2O3 <Fau) de la zéolithe de type structural FAU de départ. Le procédé de préparation selon l’invention permet en effet d’ajuster le ratio SiO2/AI2O3 du mélange réactionnel précurseur contenant une zéolithe de type structural FAU en fonction de l’apport supplémentaire éventuel au sein du mélange réactionnel d’au moins une source additionnelle d’atomes de silicium et/ou d’au moins une source additionnelle d’atomes d’aluminium.Another advantage of the present invention is to allow the preparation of a precursor reaction mixture of an AFX-BEA composite material containing copper, having an identical SiO2 / AI 2 O 3 molar ratio, greater or less than the SiO 2 molar ratio (fau / AI2O 3 <F au) of the starting FAU structural type zeolite. The preparation process according to the invention in fact makes it possible to adjust the SiO 2 / AI 2 O 3 ratio of the precursor reaction mixture containing a zeolite of structural type FAU as a function of the possible additional supply within the reaction mixture of at least at least one additional source of silicon atoms and / or at least one additional source of aluminum atoms.
Le procédé selon l’invention permet également d’introduire des éléments tétravalents, exprimés sous leur forme oxyde XO2, autres que le silicium, et/ou des éléments trivalents, exprimés sous leur forme oxyde Y2O3, autres que l’aluminium, dans le mélange réactionnel, et d’ajuster le ratio molaire de l’ensemble des éléments tétravalents (SîO2(fau)+XO2) par rapport à l’ensemble des éléments tétravalents (AI2O3(fau)+Y2O3), dans le mélange réactionnel.The method according to the invention also makes it possible to introduce tetravalent elements, expressed in their oxide form XO2, other than silicon, and / or trivalent elements, expressed in their oxide form Y 2 O 3 , other than aluminum, in the reaction mixture, and to adjust the molar ratio of all the tetravalent elements (SîO2 (fau) + XO2) compared to all the tetravalent elements (AI 2 O 3 (fau) + Y2O 3 ), in the reaction mixture.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Selon l’invention, les termes « matériau composite », « matériau composite zéolithique » et « matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre » sont synonymes et employés indifféremment pour désigner un matériau solide composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA et contenant du cuivre, ledit matériau composite présentant une structure zéolithique comprenant :According to the invention, the terms “composite material”, “zeolitic composite material” and “AFX-BEA composite material containing copper” are synonymous and used interchangeably to designate a solid material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of BEA structural type and containing copper, said composite material having a zeolitic structure comprising:
- entre 30 et 90% massique, de préférence entre 40 et 80% massique, de zéolithe de type structural AFX, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre ;- Between 30 and 90% by mass, preferably between 40 and 80% by mass, of zeolite of AFX structural type, relative to the total mass of said composite material in its anhydrous form;
- entre 10 et 70% massique, de préférence entre 20 et 60% massique, de zéolithe de type structural BEA, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre ;- between 10 and 70% by mass, preferably between 20 and 60% by mass, of zeolite of structural type BEA, relative to the total mass of said composite material in its anhydrous form;
ledit matériau composite comprenant entre 0,05 et 6% massique, de préférence entre 0,5 et 5% massique et plus préférentiellement entre 1 et 4% massique, d’élément cuivre, par rapport à la masse totale dudit matériau composite sous sa forme anhydre.said composite material comprising between 0.05 and 6% by mass, preferably between 0.5 and 5% by mass and more preferably between 1 and 4% by mass, of copper element, relative to the total mass of said composite material in its form anhydrous.
Le matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre selon l’invention présente de préférence un rapport massique (AFX/BEA) de la zéolithe AFX par rapport à la zéolithe BEA, présentes dans ledit matériau composite, compris entre 0,4 et 9, préférentiellement entre 0,5 et 7,5 et plus préférentiellement encore entre 1 et 4.The AFX-BEA composite material containing copper according to the invention preferably has a mass ratio (AFX / BEA) of the AFX zeolite with respect to the BEA zeolite, present in said composite material, of between 0.4 and 9, preferably between 0.5 and 7.5 and more preferably still between 1 and 4.
Avantageusement, le matériau composite selon l’invention présente un rapport molaire SiO2/AI2O3 compris entre 2 et 100, de préférence compris entre 4 et 90 et plus préférentiellement entre 6 et 80.Advantageously, the composite material according to the invention has a SiO 2 / AI 2 O 3 molar ratio of between 2 and 100, preferably between 4 and 90 and more preferably between 6 and 80.
Avantageusement, la zéolithe de type structural BEA du matériau composite selon l’invention est de préférence une zéolithe beta contenant un mélange contenant entre 35 et 45% massique, de préférence 40% massique, de polymorphe A et entre 55 et 65% massique, de préférence 60% massique, de polymorphe B.Advantageously, the BEA structural type zeolite of the composite material according to the invention is preferably a beta zeolite containing a mixture containing between 35 and 45% by mass, preferably 40% by mass, of polymorph A and between 55 and 65% by mass, preferably 60% by mass, of polymorph B.
Selon l’invention, l’élément cuivre est intégré aux structures des zéolithes AFX et BEA du matériau composite zéolithique.According to the invention, the copper element is integrated into the structures of the AFX and BEA zeolites of the zeolitic composite material.
Avantageusement, ledit matériau composite défini précédemment est susceptible d’être obtenu par le procédé de préparation selon l’invention.Advantageously, said composite material defined above is capable of being obtained by the preparation process according to the invention.
Selon l’invention, les termes «gel», «gel précurseur» sont synonymes et correspondent au mélange réactionnel homogène obtenu en fin d’étape i) du procédé selon l’invention.According to the invention, the terms “gel”, “precursor gel” are synonymous and correspond to the homogeneous reaction mixture obtained at the end of step i) of the process according to the invention.
Selon la présente invention, l’expression « compris entre ... et ... » signifie que les valeurs aux bornes de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’était pas le cas et que les valeurs aux bornes n’étaient pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente description de l’invention.According to the present invention, the expression "comprised between ... and ..." means that the values at the limits of the interval are included in the range of values described. If this was not the case and the boundary values were not included in the range described, such precision will be provided by the present description of the invention.
La présente invention a plus précisément pour objet un procédé de préparation d'un matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA et contenant du cuivre, comprenant au moins, en particulier consistant en, les étapes suivantes :The present invention more specifically relates to a process for the preparation of a zeolitic composite material composed of a mixture of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA and containing copper, comprising at least, in particular consisting of, the steps following:
i) le mélange en milieu aqueux, d’au moins une zéolithe de type structural FAU ayant un ratio molaire SiO2 (fau)/AI2O3 (fau) compris entre 2 et 200, d’au moins un composé organique azoté R, choisi bis(méthylpiperidinium)pentane, bis(méthylpiperidinium)hexane, bis(méthylpiperidinium)heptane et moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux M de valence η, n étant un parmi le le le dihydroxyde de dihydroxyde dihydroxyde leurs mélanges, d’au moins de de une sourcei) the mixture in aqueous medium, of at least one zeolite of structural type FAU having a molar ratio SiO 2 (fau) / AI 2 O 3 (fau) of between 2 and 200, of at least one organic nitrogen compound R , selected bis (methylpiperidinium) pentane, bis (methylpiperidinium) hexane, bis (methylpiperidinium) heptane and at least one alkali metal and / or one alkaline earth metal M of valence η, n being one of the dihydroxide dihydroxide dihydroxide mixtures thereof , from at least one source
1.5-1.5-
1.6-1.6-
1.7- d’au nombre entier supérieur ou égal à 1, d’au moins un agent complexant organique et d’au moins une source de cuivre, pour obtenir un gel précurseur, le mélange réactionnel présentant la composition molaire suivante :1.7- of a whole number greater than or equal to 1, of at least one organic complexing agent and at least one source of copper, to obtain a precursor gel, the reaction mixture having the following molar composition:
M2/nO/(SiO2 (fau)) compris entre 0,005 et 0,7 ;M 2 / n O / (SiO 2 (fau)) between 0.005 and 0.7;
CuO/(SiO2 (fau)) compris entre 0,005 et 0,06 ;CuO / (SiO2 (fau)) between 0.005 and 0.06;
OCPLX/CuO compris entre 0,8 et 2;OCPLX / CuO between 0.8 and 2;
dans laquelle SiO2 (fau) est la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU, AI2O3 (fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO étant la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, OCPLX est la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO est la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre ;in which SiO 2 (fau) is the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite, AI2O3 (fau) is the molar amount of AI 2 O 3 provided by the FAU zeolite, H 2 O the molar amount of water present in the reaction mixture, R the molar quantity of said organic nitrogen compound, M 2 / n O being the molar quantity of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX is the molar quantity of organic complexing agent and CuO is the molar quantity of CuO supplied by the copper source;
ii) le traitement hydrothermal dudit gel obtenu à l’issue de l’étape i) à une température comprise entre 120°C et 220°C pendant une durée comprise entre 12 heures et 15 jours.ii) hydrothermal treatment of said gel obtained at the end of step i) at a temperature between 120 ° C and 220 ° C for a period of between 12 hours and 15 days.
Avantageusement, le matériau composite zéolithique visé, composé d’un mélange de zéolithes AFX et BEA et contenant du cuivre, cristallise lors du traitement hydrothermal de l’étape ii) du procédé selon l’invention.Advantageously, the targeted zeolitic composite material, composed of a mixture of AFX and BEA zeolites and containing copper, crystallizes during the hydrothermal treatment of step ii) of the process according to the invention.
L’étape i) de mélangeStep i) mixing
Le procédé de préparation selon l’invention comprend une étape i) de mélange en milieu aqueux, d'au moins une zéolithe de type structural FAU ayant un ratio molaire SiO2 (fau)/AI2O3 (fau) compris entre 2 et 200, d’au moins un composé organique azoté R, R étant le dihydroxyde de 1,5-bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane et/ou le dihydroxyde de 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane, d’au moins une source d’au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux M de valence η, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, d’au moins un agent complexant organique et d’au moins une source de cuivre, le mélange réactionnel présentant la composition molaire suivante:The preparation process according to the invention comprises a step i) of mixing, in an aqueous medium, at least one zeolite of structural type FAU having a molar ratio SiO 2 (fau) / AI2O 3 (fau) of between 2 and 200, at least one nitrogenous organic compound R, R being 1,5-bis (methylpiperidinium) pentane dihydroxide, 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane dihydroxide and / or 1,7bis (methylpiperidinium) dihydroxide heptane , at least one source of at least one alkali metal and / or one alkaline earth metal M of valence η, n being an integer greater than or equal to 1, of at least one organic complexing agent and of minus a source of copper, the reaction mixture having the following molar composition:
(S1O2 (fau))/(AI2O3 (fau)) compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100 ;(S1O2 (fau)) / (AI2O 3 (fau)) between 2 and 200, preferably between 4 and 100;
H2O/(SlO2 (FAU))H 2 O / (SlO 2 (FAU))
R/(SiO2 (fau))R / (SiO 2 (fau))
M2/nO/(SiO2 (fau))M 2 / n O / (SiO 2 (fau))
CuO/(SiO2 (fau))CuO / (SiO 2 (fau))
OCPLX/CuO compris entre 1 et 100, de préférence entre 5 et 60 ;OCPLX / CuO between 1 and 100, preferably between 5 and 60;
compris entre 0,01 et 0,6, de préférence entre 0,05 et 0,5 ;between 0.01 and 0.6, preferably between 0.05 and 0.5;
compris entre 0,005 et 0,7, de préférence entre 0,01 et 0,5 ;between 0.005 and 0.7, preferably between 0.01 and 0.5;
compris entre 0,005 et 0,06, de préférence entre 0,006 et 0,05 ;between 0.005 and 0.06, preferably between 0.006 and 0.05;
compris entre 0,8 et 2, de préférence entre 0,8 et 1,5 et préférentiellement entre 0,9 et 1,2 ;between 0.8 and 2, preferably between 0.8 and 1.5 and preferably between 0.9 and 1.2;
dans laquelle SiO2 (fau) est la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU, AI2O3(fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, OCPLX la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre.in which SiO 2 (fau) is the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite, AI 2 O 3 (fau) the molar amount of AI 2 O 3 provided by the FAU zeolite, H 2 O the molar amount of water present in the reaction mixture, R the molar amount of said organic nitrogen compound, M 2 / n O the molar amount of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX the molar amount of organic complexing agent and CuO the molar amount of CuO provided by the copper source.
Conformément à l’invention, au moins une, de préférence une, zéolithe de type structural FAU ayant un rapport SiO2/AI2O3 compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100, est incorporée dans le mélange réactionnel comme source de silicium et d’aluminium.According to the invention, at least one, preferably one, zeolite of structural type FAU having a SiO 2 / AI 2 O 3 ratio of between 2 and 200, preferably between 4 and 100, is incorporated into the reaction mixture as a source. silicon and aluminum.
La zéolithe de type structural FAU de départ peut être obtenue par n’importe quelle méthode connue par l’homme du métier, comme par exemple par synthèse directe dans le cas d’une zéolithe FAU ayant un ratio molaire SiO2/AI2O3 inférieur à 6 ou par traitement à la vapeur (steaming) et/ou lavages acides d’une zéolithe de type structural FAU ayant un ratio molaire SiO2/AI2O3 inférieur à 6 dans le cas d’une zéolithe FAU ayant un ratio molaire SiO2/AI2O3 supérieur ou égal à 6. Ladite zéolithe de type structural FAU de départ peut être utilisée dans sa forme sodique ou tout autre forme. Elle peut par exemple, avant d’être mise en œuvre dans le procédé selon l’invention, subir un échange d’une partie ou de la totalité de ses cations sodium avec des cations ammonium, suivi ou non d’une étape de calcination. Parmi les sources de FAU de ratio molaire SiO2/AI2O3 compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100, peuvent être citées les zéolithes commerciales de type Y produites par Zeolyst et par TOSOH, par exemple les zéolithes commerciales CBV100, CBV600, CBV712, CBV720, CBV760 et CBV780, et les zéolithes commerciales HSZ-320HOA, HSZ-350HUA, HSZ-360HUA et HSZ-385HUA.The starting FAU structural type zeolite can be obtained by any method known to those skilled in the art, such as by direct synthesis in the case of a FAU zeolite having a SiO 2 / AI 2 O 3 molar ratio. less than 6 or by treatment with steam (steaming) and / or acid washings of a zeolite of structural type FAU having a molar ratio SiO 2 / AI 2 O 3 less than 6 in the case of a FAU zeolite having a ratio SiO 2 / AI 2 O 3 molar greater than or equal to 6. Said starting FAU structural type zeolite can be used in its sodium form or any other form. It can for example, before being implemented in the process according to the invention, undergo an exchange of part or all of its sodium cations with ammonium cations, followed or not by a calcination step. Among the sources of FAU with a SiO 2 / AI 2 O 3 molar ratio of between 2 and 200, preferably between 4 and 100, may be mentioned the commercial Y type zeolites produced by Zeolyst and by TOSOH, for example the commercial zeolites CBV100 , CBV600, CBV712, CBV720, CBV760 and CBV780, and the commercial zeolites HSZ-320HOA, HSZ-350HUA, HSZ-360HUA and HSZ-385HUA.
Conformément à l’invention, l’étape i) de mélange est réalisé en milieu aqueux, c’està-dire dans l’eau, de préférence de l’eau déionisée. La quantité d’eau dans le mélange réactionnel de l’étape i) du procédé de l’invention est avantageusement telle que le ratio molaire H2O/(SiO2 (Fau)) est compris entre 1 et 100, de préférence entre 5 et 60, SiO2 (Fau) étant la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU de départ, H2O étant la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel.According to the invention, step i) of mixing is carried out in an aqueous medium, that is to say in water, preferably deionized water. The amount of water in the reaction mixture of step i) of the process of the invention is advantageously such that the H 2 O / (SiO 2 (F au)) molar ratio is between 1 and 100, preferably between 5 and 60, SiO 2 (F au) being the molar amount of SiO 2 provided by the starting FAU zeolite, H 2 O being the molar amount of water present in the reaction mixture.
Conformément à l'invention, le mélange réactionnel comprend au moins un, de préférence un, composé organique azoté R, choisi parmi le dihydroxyde de 1,5bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane, le dihydroxyde de 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane et leurs mélanges, ledit composé étant incorporé dans le mélange réactionnel comme structurant. De préférence, le structurant R incorporé dans le mélange réactionnel est le dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane. L’anion associé aux cations ammoniums quaternaires présents dans l'espèce organique azotée structurante est l’anion hydroxyde.According to the invention, the reaction mixture comprises at least one, preferably one, nitrogenous organic compound R, chosen from 1.5bis dihydroxide (methylpiperidinium) pentane, 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane, dihydroxide 1,7bis (methylpiperidinium) heptane and their mixtures, said compound being incorporated in the reaction mixture as a structuring agent. Preferably, the structuring agent R incorporated in the reaction mixture is 1,6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane. The anion associated with the quaternary ammonium cations present in the structuring nitrogenous organic species is the hydroxide anion.
Avantageusement, le structurant R est incorporé dans le mélange réactionnel de telle façon que le ratio molaire (R/(SiO2 (fau))) entre la quantité molaire dudit composé organique azoté R et la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU incorporée dans le mélange réactionnel est compris entre 0,01 et 0,6, de préférence entre 0,05 et 0,5.Advantageously, the structuring agent R is incorporated into the reaction mixture in such a way that the molar ratio (R / (SiO 2 (fau))) between the molar amount of said organic nitrogen compound R and the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite incorporated into the reaction mixture is between 0.01 and 0.6, preferably between 0.05 and 0.5.
Conformément à l'invention, au moins une, de préférence une, source d'au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux M de valence η, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, est mise en œuvre dans le mélange réactionnel de l’étape i). Avantageusement, le métal alcalin et/ou alcalino-terreux M est choisi parmi le lithium, le potassium, le sodium, le magnésium, le calcium et le mélange d'au moins deux de ces métaux. De manière très préférée, M est le sodium. De préférence, la source d'au moins un métal alcalin et/ou alcalino-terreux M est l’hydroxyde de sodium.According to the invention, at least one, preferably one, source of at least one alkali metal and / or an alkaline earth metal M of valence η, n being an integer greater than or equal to 1, is used in the reaction mixture of step i). Advantageously, the alkali and / or alkaline-earth metal M is chosen from lithium, potassium, sodium, magnesium, calcium and the mixture of at least two of these metals. Most preferably, M is sodium. Preferably, the source of at least one alkali and / or alkaline earth metal M is sodium hydroxide.
Avantageusement, la quantité de métal alcalin et/ou alcalino-terreux M de valence n, incorporée dans le mélange réactionnel est telle que le ratio molaire M2/nO/(SiO2 (fau)) est compris entre 0,005 et 0,7, de préférence entre 0,01 et 0,5, M2/nO étant la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la(les) source(s) de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, SiO2 (fau) la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU incorporée dans le mélange réactionnel.Advantageously, the quantity of alkali and / or alkaline-earth metal M of valence n, incorporated into the reaction mixture is such that the molar ratio M 2 / n O / (SiO2 (fau)) is between 0.005 and 0.7, preferably between 0.01 and 0.5, M 2 / n O being the molar amount of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source (s) of alkali metal and / or of alkali metal - earthy, SiO 2 (fau) the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite incorporated into the reaction mixture.
Conformément à l'invention, au moins une, de préférence une, source de cuivre est incorporé au mélange réactionnel de l’étape i). Selon l’invention, une source de cuivre est une espèce apte à libérer le cuivre en solution, avantageusement sous forme réactive, comme par exemple les sulfates, les nitrates, les chlorures, les oxalates, les complexes organométalliques de cuivre ou leurs mélanges. De préférence, la source de cuivre est choisie parmi les sulfates de cuivre et les nitrates de cuivre. Avantageusement, la source de cuivre est incorporée dans le mélange réactionnel de telle façon que le ratio molaire (CuO/(SiO2 (fau))) entre la quantité molaire de cuivre apportée par ladite(lesdites) source(s) de cuivre et exprimé en oxyde CuO, et SiO2 (fau) la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU est compris entre 0,005 et 0,06, de préférence entre 0,006 et 0,05.According to the invention, at least one, preferably one, source of copper is incorporated into the reaction mixture of step i). According to the invention, a source of copper is a species capable of releasing copper in solution, advantageously in reactive form, such as for example sulfates, nitrates, chlorides, oxalates, organometallic copper complexes or their mixtures. Preferably, the source of copper is chosen from copper sulphates and copper nitrates. Advantageously, the copper source is incorporated into the reaction mixture in such a way that the molar ratio (CuO / (SiO2 (fau))) between the molar quantity of copper provided by said copper source (s) and expressed in CuO oxide, and SiO 2 (fau) the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite is between 0.005 and 0.06, preferably between 0.006 and 0.05.
Conformément à l'invention, au moins un, de préférence un, agent complexant organique (OCPLX) est incorporé dans le milieu réactionnel, lors de l’étape i) du procédé selon l’invention. Cet agent complexant organique va pouvoir réagir avec le cuivre en solution, libéré par la source de cuivre, pour créer in situ un complexe organique de cuivre. L’agent complexant organique (OCPLX) selon l’invention est avantageusement le triéthylènetétramine (TETA) ou le tetraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ). Avantageusement, l’agent complexant organique est incorporé dans le mélange réactionnel de telle façon que le ratio molaire (OCPLX/CuO) entre la quantité molaire d’agent complexant (OCPLX) et la quantité molaire de cuivre apportée par ladite source de cuivre, exprimée en oxyde CuO, est compris entre 0,8 et 2, de préférence entre 0,8 et 1,5 et préférentiellement entre 0,9 et 1,2.According to the invention, at least one, preferably one, organic complexing agent (OCPLX) is incorporated into the reaction medium, during step i) of the process according to the invention. This organic complexing agent will be able to react with the copper in solution, released by the copper source, to create an organic copper complex in situ. The organic complexing agent (OCPLX) according to the invention is advantageously triethylenetetramine (TETA) or tetraethylenepentamine (ΤΕΡΑ). Advantageously, the organic complexing agent is incorporated into the reaction mixture in such a way that the molar ratio (OCPLX / CuO) between the molar amount of complexing agent (OCPLX) and the molar amount of copper provided by said copper source, expressed in CuO oxide, is between 0.8 and 2, preferably between 0.8 and 1.5 and preferably between 0.9 and 1.2.
L’étape i) permet l’obtention d’un gel précurseur homogène.Step i) makes it possible to obtain a homogeneous precursor gel.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, le mélange réactionnel de l’étape i) comprend également au moins une source additionnelle d’un oxyde XO2, X étant un élément tétravalent choisi dans le groupe formé par le silicium, le germanium, le titane, de préférence le silicium, de sorte que, dans le mélange réactionnel, le ratio molaire XO2/SiO2 (fau) soit compris entre 0,001 et 1, de préférence entre 0,001 et 0,9 et plus préférentiellement entre 0,001 et 0,01, et que le ratio molaire (XO2 + SiO2 (fau))/(AI2O3 (fau)) soit avantageusement compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100, XO2 étant la quantité molaire de XO2 apportée par la source additionnelle dudit oxyde XO2, SîO2(fau) la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU et AI2O3(fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la composition molaire du mélange réactionnel est :In a particular embodiment of the invention, the reaction mixture of step i) also comprises at least one additional source of an oxide XO2, X being a tetravalent element chosen from the group formed by silicon, germanium, titanium, preferably silicon, so that, in the reaction mixture, the molar ratio XO 2 / SiO 2 (fau) is between 0.001 and 1, preferably between 0.001 and 0.9 and more preferably between 0.001 and 0 , 01, and that the molar ratio (XO 2 + SiO 2 (fau)) / (AI 2 O 3 (fau)) is advantageously between 2 and 200, preferably between 4 and 100, XO 2 being the molar amount of XO 2 provided by the additional source of said oxide XO 2 , SiO 2 (fau) the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite and AI 2 O3 (fau) the molar amount of AI 2 O 3 provided by the FAU zeolite. Advantageously, in this embodiment, the molar composition of the reaction mixture is:
OCPLX/CuO compris entre 0,8 et 2, de préférence entre 0,8 et 1,5 et préférentiellement entre 0,9 et 1,2.OCPLX / CuO between 0.8 and 2, preferably between 0.8 and 1.5 and preferably between 0.9 and 1.2.
dans laquelle XO2 est la quantité molaire de XO2 apportée par la source additionnelle dudit oxyde XO2, SiO2 (Fau) est la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU, AI2O3 (fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, OCPLX la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre.in which XO 2 is the molar quantity of XO 2 supplied by the additional source of said oxide XO 2 , SiO 2 (F au) is the molar quantity of SiO 2 supplied by the zeolite FAU, AI 2 O 3 (fau) the molar quantity of AI 2 O 3 provided by the FAU zeolite, H 2 O the molar amount of water present in the reaction mixture, R the molar amount of said organic nitrogen compound, M 2 / n O the molar amount of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX the molar amount of organic complexing agent and CuO the molar amount of CuO provided by the copper source.
Dans un autre mode de réalisation particulier de l’invention, le mélange réactionnel de l’étape i) comprend également au moins une source additionnelle d’un oxyde Y2O3, Y étant un élément trivalent choisi dans le groupe formé par l’aluminium, le bore et le gallium, de préférence l’aluminium, de sorte que, dans le mélange réactionnel, le ratio molaire Y2O3/AI2O3 (Fau) soit compris entre 0,001 et 10, de préférence entre 0,001 et 5, préférentiellement entre 0,001 et 4, et que le ratio molaire SiO2 (fau)/(AI2O3 (Fau) + ΥζΟ3) soit avantageusement compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100, SiO2 (Fau) étant la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU, AI2O3 (Fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU et Y2O3 la quantité molaire de Y2O3 apportée par la source additionnelle dudit oxyde Y2O3. Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la composition molaire du mélange réactionnel est :In another particular embodiment of the invention, the reaction mixture of step i) also comprises at least one additional source of an oxide Y 2 O 3 , Y being a trivalent element chosen from the group formed by aluminum, boron and gallium, preferably aluminum, so that, in the reaction mixture, the molar ratio Y 2 O 3 / AI 2 O 3 (F au) is between 0.001 and 10, preferably between 0.001 and 5, preferably between 0.001 and 4, and that the SiO 2 (fau) / (AI 2 O 3 ( F au) + ΥζΟ 3 ) molar ratio is advantageously between 2 and 200, preferably between 4 and 100, SiO 2 ( F au) being the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite, AI 2 O 3 (F au) being the molar amount of AI 2 O 3 provided by the FAU zeolite and Y 2 O 3 the molar amount of Y 2 O 3 provided by the additional source of said oxide Y 2 O 3 . Advantageously, in this embodiment, the molar composition of the reaction mixture is:
SiO2 (fau)/(AI2O3 (fau) + ΥζΟ3) compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100 ;SiO 2 (fau) / (AI 2 O 3 (fau) + ΥζΟ 3 ) between 2 and 200, preferably between 4 and 100;
H2O/(SiO2 (fau)) compris entre 1 et 100, de préférence entre 5 et 60 ;H 2 O / (SiO 2 (fau)) between 1 and 100, preferably between 5 and 60;
R/(SiO2 (fau)) compris entre 0,01 et 0,6, de préférence entre 0,05 et 0,5 ;R / (SiO 2 (fau)) between 0.01 and 0.6, preferably between 0.05 and 0.5;
M2/nO/(SiO2 (FAU))M 2 / nO / (SiO 2 (FAU))
CuO/(SiO2 (fau))CuO / (SiO 2 (fau))
OCPLX/CuO compris entre 0,005 et 0,7, de préférence entre 0,01 et 0,5 ;OCPLX / CuO between 0.005 and 0.7, preferably between 0.01 and 0.5;
compris entre 0,005 et 0,06, de préférence entre 0,006 et 0,05 ;between 0.005 and 0.06, preferably between 0.006 and 0.05;
compris entre 0,8 et 2, de préférence entre 0,8 et 1,5 et préférentiellement entre 0,9 et 1,2 ;between 0.8 and 2, preferably between 0.8 and 1.5 and preferably between 0.9 and 1.2;
dans laquelle SiO2 (fau) est la quantité molaire de SiO2 apportée par la zéolithe FAU, Y2O3 est la quantité molaire de Y2O3 apportée par la source additionnelle dudit oxyde Y2O3, AI2O3 (fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, OCPLX la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre.in which SiO 2 (fau) is the molar amount of SiO 2 provided by the FAU zeolite, Y 2 O 3 is the molar amount of Y 2 O 3 provided by the additional source of said oxide Y 2 O 3 , AI 2 O 3 ( fau) the molar quantity of AI 2 O 3 provided by the zeolite FAU, H 2 O the molar quantity of water present in the reaction mixture, R the molar quantity of said nitrogenous organic compound, M 2 / n O the molar quantity of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX the molar amount of organic complexing agent and CuO the molar amount of CuO provided by the copper source.
Dans un troisième mode de réalisation particulier, le mélange réactionnel de l’étape i) comprend également au moins une source additionnelle d’un oxyde XO2, X étant un élément tétravalent choisi dans le groupe formé par le silicium, le germanium, le titane, de préférence le silicium, et au moins une source additionnelle d’un oxyde Y2O3, Y étant un élément trivalent choisi dans le groupe formé par l’aluminium, le bore et le gallium, de préférence l‘aluminium, de telle façon que :In a third particular embodiment, the reaction mixture of step i) also comprises at least one additional source of an oxide XO 2 , X being a tetravalent element chosen from the group formed by silicon, germanium, titanium , preferably silicon, and at least one additional source of an oxide Y 2 O 3 , Y being a trivalent element chosen from the group formed by aluminum, boron and gallium, preferably aluminum, such so that:
le mélange réactionnel de l’étape i) contient avantageusement entre 20 et 95% massique, de préférence entre 50 et 95% massique, préférentiellement entre 60 et 90% massique et de façon encore plus préférée entre 65 et 85% massique, de zéolithe de type structural FAU par rapport à la masse totale des éléments trivalents et tétravalents du mélange, sous leur forme oxyde ;the reaction mixture of step i) advantageously contains between 20 and 95% by mass, preferably between 50 and 95% by mass, preferably between 60 and 90% by mass and even more preferably between 65 and 85% by mass, of zeolite structural type FAU with respect to the total mass of the trivalent and tetravalent elements of the mixture, in their oxide form;
le ratio molaire XO2/SiO2 (fau) dans le mélange réactionnel est compris entre 0,001 et 1, de préférence entre 0,001 et 0,9 et plus préférentiellement entre 0,001 et 0,01;the molar ratio XO 2 / SiO 2 (fau) in the reaction mixture is between 0.001 and 1, preferably between 0.001 and 0.9 and more preferably between 0.001 and 0.01;
le ratio molaire Y2O3/AI2O3 (fau) dans le melange réactionnel est compris entre 0,001 et 10, de préférence entre 0,001 et, 5, préférentiellement entre 0,001 et 4 ; et le ratio molaire (XO2 + SîO2(fau))/(AI2O3(fau) + Y2Û3) dans le mélange réactionnel est compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100,the Y2O3 / AI2O3 molar ratio (fau) in the reaction mixture is between 0.001 and 10, preferably between 0.001 and, 5, preferably between 0.001 and 4; and the molar ratio (XO 2 + SîO 2 (fau)) / (AI 2 O 3 (fau) + Y2Û 3 ) in the reaction mixture is between 2 and 200, preferably between 4 and 100,
XO2 étant la quantité molaire de XO2 apportée par la source additionnelle dudit oxyde XO2, SiO2 (Fau) étant la quantité molaire de SiO2 apportée par ladite zéolithe FAU, AI2O3(fau) étant la quantité molaire de AI2O3 apportée par ladite zéolithe FAU et Y2O3 étant la quantité molaire de Y2O3 apportée par la source additionnelle dudit oxyde Y2O3.XO 2 being the molar amount of XO 2 provided by the additional source of said oxide XO 2 , SiO 2 (F au) being the molar amount of SiO 2 provided by said zeolite FAU, AI 2 O 3 (fau) being the molar amount of AI 2 O 3 provided by said FAU zeolite and Y 2 O 3 being the molar amount of Y 2 O 3 provided by the additional source of said oxide Y 2 O 3 .
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la composition molaire du mélange réactionnel est :Advantageously, in this embodiment, the molar composition of the reaction mixture is:
(XO2 + SiO2 (fau))/(AI2O3 (fau) + Y2Û3)(XO 2 + SiO 2 (fau)) / (AI 2 O 3 (fau) + Y2Û 3 )
H2O/(XO2 + SîO2(fau))H 2 O / (XO 2 + SîO 2 (fau))
R/(XO2 + SiO2 (fau))R / (XO 2 + SiO 2 (fau))
M2/nO/(XO2 + SiO2 (fau))M 2 / n O / (XO 2 + SiO 2 (fau))
CuO/(XO2 + SiO2 (fau)) compris entre 2 et 200, de préférence entre 4 et 100 ;CuO / (XO 2 + SiO 2 (fau)) between 2 and 200, preferably between 4 and 100;
compris entre 1 et 100, de préférence entre 5 et 60 ;between 1 and 100, preferably between 5 and 60;
compris entre 0,01 et 0,6, de préférence entre 0,05 et 0,5 ;between 0.01 and 0.6, preferably between 0.05 and 0.5;
compris entre 0,005 et 0,7, de préférence entre 0,01 et 0,5 ;between 0.005 and 0.7, preferably between 0.01 and 0.5;
compris entre 0,005 et 0,06, de préférence entre 0,006 et 0,05 ;between 0.005 and 0.06, preferably between 0.006 and 0.05;
OCPLX/CuO compris entre 0,8 et 2, de préférence entre 0,8 et 1,5, préférentiellement entre 0,9 et 1,2 ;OCPLX / CuO between 0.8 and 2, preferably between 0.8 and 1.5, preferably between 0.9 and 1.2;
dans laquelle XO2 est la quantité molaire de X02 apportée par la source additionnelle dudit oxyde XO2, SIO2 (fau) est la quantité molaire de SIO2 apportée par la zéolithe FAU, Y2O3 est la quantité molaire de Y2O3 apportée par la source additionnelle dudit oxyde Y2O3, AI2O3 (Fau) la quantité molaire de AI2O3 apportée par la zéolithe FAU, H2O la quantité molaire d’eau présente dans le mélange réactionnel, R la quantité molaire dudit composé organique azoté, M2/nO la quantité molaire de M2/nO apportée par la zéolithe FAU et par la source de métal alcalin et/ou de métal alcalino-terreux, OCPLX la quantité molaire d’agent complexant organique et CuO la quantité molaire de CuO apportée par la source de cuivre.in which XO 2 is the molar quantity of X0 2 supplied by the additional source of said oxide XO 2 , SIO 2 (fau) is the molar quantity of SIO 2 supplied by the zeolite FAU, Y 2 O 3 is the molar quantity of Y 2 O 3 provided by the additional source of said oxide Y 2 O 3 , AI 2 O 3 (F au) the molar amount of AI 2 O 3 provided by the zeolite FAU, H 2 O the molar amount of water present in the reaction mixture , R the molar quantity of said nitrogenous organic compound, M 2 / n O the molar quantity of M 2 / n O provided by the FAU zeolite and by the source of alkali metal and / or alkaline earth metal, OCPLX the molar quantity d 'organic complexing agent and CuO the molar amount of CuO provided by the copper source.
L’ajout éventuel d’au moins une source additionnelle d’un oxyde XO2 et/ou d’au moins une source additionnelle d’un oxyde Y2O3 permet notamment d’ajuster le ratio molaire de l’ensemble des éléments tétravalents, exprimé sous leur forme oxyde, par rapport à l’ensemble des éléments trivalents, exprimé sous leur forme oxyde, c’est-àdire le ratio molaire (XO2 + SIO2 (fau))/(AI2O3 (fau) + Y2O3), du gel précurseur du matériau composite zéolithique contenant du cuivre et un mélange de zéolithes AFX et BEA, obtenu à l’issue de l’étape i) du procédé selon l’invention.The possible addition of at least one additional source of an oxide XO 2 and / or of at least one additional source of an oxide Y 2 O 3 makes it possible in particular to adjust the molar ratio of all of the tetravalent elements , expressed in their oxide form, relative to all the trivalent elements, expressed in their oxide form, i.e. the molar ratio (XO 2 + SIO 2 (fau)) / (AI 2 O 3 (fau) + Y2O 3 ), of the precursor gel of the zeolitic composite material containing copper and a mixture of AFX and BEA zeolites, obtained at the end of step i) of the process according to the invention.
La ou les source(s) additionnelle(s) d’oxyde XO2 peu(ven)t être tout composé comprenant l'élément tétravalent X, X étant choisi dans le groupe formé par le silicium, le germanium et le titane, de préférence le silicium, et pouvant libérer cet élément en solution aqueuse sous forme réactive.The additional source (s) of oxide XO 2 can be any compound comprising the tetravalent element X, X being chosen from the group formed by silicon, germanium and titanium, preferably silicon, and being able to release this element in aqueous solution in reactive form.
Lorsque X est le titane, on utilise avantageusement Ti(EtO)4 comme source de titane.When X is titanium, Ti (EtO) 4 is advantageously used as the source of titanium.
Dans le cas préféré où X est le silicium, la source de silicium peut être l'une quelconque desdites sources couramment utilisée pour la synthèse de zéolithes, par exemple de la silice en poudre, de l'acide silicique, de la silice colloïdale, de la silice dissoute ou du tétraéthoxysilane (TEOS). Parmi les silices en poudre, on peut utiliser les silices précipitées, notamment celles obtenues par précipitation à partir d'une solution de silicate de métal alcalin, des silices pyrogénées, par exemple du CAB-OSIL ou du Aerosil et des gels de silice. On peut utiliser des silices colloïdales présentant différentes tailles de particules, par exemple de diamètre équivalent moyen compris entre 10 et 15 nm ou entre 40 et 50 nm, telles que celles commercialisées sous les marques déposées telle que LUDOX. De manière préférée, la source de silicium est le Aerosil.In the preferred case where X is silicon, the source of silicon can be any one of said sources commonly used for the synthesis of zeolites, for example powdered silica, silicic acid, colloidal silica, dissolved silica or tetraethoxysilane (TEOS). Among the powdered silicas, it is possible to use precipitated silicas, in particular those obtained by precipitation from an alkali metal silicate solution, fumed silicas, for example CAB-OSIL or Aerosil and silica gels. It is possible to use colloidal silicas having different particle sizes, for example of average equivalent diameter between 10 and 15 nm or between 40 and 50 nm, such as those sold under the registered trademarks such as LUDOX. Preferably, the source of silicon is Aerosil.
La ou les source(s) additionnelle(s) d’oxyde Y2O3 peu(ven)t être tout composé comprenant l'élément trivalent Y, Y étant choisi dans le groupe formé par l’aluminium, le bore et le gallium, de préférence l’aluminium, et pouvant libérer cet élément en solution aqueuse sous forme réactive. L'élément Y peut être incorporé dans le mélange sous une forme oxydée YOb avec 1 < b < 3 (b étant un nombre entier ou un nombre rationnel) ou sous toute autre forme.The additional source (s) of oxide Y 2 O 3 may (may) be any compound comprising the trivalent element Y, Y being chosen from the group formed by aluminum, boron and gallium , preferably aluminum, and capable of releasing this element in aqueous solution in reactive form. Element Y can be incorporated into the mixture in an oxidized form YOb with 1 <b <3 (b being an integer or a rational number) or in any other form.
Dans le cas préféré où Y est l'aluminium, la source d'aluminium est de préférence de l’hydroxyde d'aluminium amorphe ou un sel d'aluminium, par exemple du chlorure, du nitrate, ou du sulfate, un aluminate de sodium, un alkoxyde d'aluminium, ou de l'alumine proprement dite, de préférence sous forme hydratée ou hydratable, comme par exemple de l'alumine colloïdale, de la pseudoboehmite, de l'alumine gamma ou du trihydrate alpha ou bêta. Des mélanges des sources citées ci-dessus peuvent également être utilisées.In the preferred case where Y is aluminum, the aluminum source is preferably amorphous aluminum hydroxide or an aluminum salt, for example chloride, nitrate, or sulfate, sodium aluminate , an aluminum alkoxide, or alumina proper, preferably in hydrated or hydratable form, such as, for example, colloidal alumina, pseudoboehmite, gamma alumina or alpha or beta trihydrate. Mixtures of the sources cited above can also be used.
L’étape i) de mélange du procédé selon l’invention est mise en œuvre jusqu’à obtention d’un mélange réactionnel homogène, appelé gel ou gel précurseur. De préférence, l’étape i) de mélange est mise en œuvre pendant une durée supérieure ou égale à 10 minutes et avantageusement pendant moins de 2 heures, en particulier moins de 1,5 heures, de préférence à température ambiante et de préférence sous agitation, à faible ou fort taux de cisaillement, le système d’agitation étant tout système connu de l’homme du métier, par exemple un agitateur mécanique à pâles ou une turbine.Step i) of mixing the process according to the invention is carried out until a homogeneous reaction mixture, called gel or precursor gel, is obtained. Preferably, step i) of mixing is carried out for a duration greater than or equal to 10 minutes and advantageously for less than 2 hours, in particular less than 1.5 hours, preferably at room temperature and preferably with stirring. , at low or high shear rate, the stirring system being any system known to those skilled in the art, for example a mechanical paddle stirrer or a turbine.
Lors de cet étape i) de mélange, le solvant aqueux introduit peut éventuellement en partie s’évaporer.During this mixing step i), the aqueous solvent introduced can optionally partly evaporate.
L'étape (i) du procédé selon l'invention consiste à préparer un mélange réactionnel aqueux comprenant au moins une zéolithe de type structural FAU, éventuellement une source additionnelle d’un oxyde XO2 et/ou une source additionnelle d’un oxydeStep (i) of the process according to the invention consists in preparing an aqueous reaction mixture comprising at least one zeolite of structural type FAU, optionally an additional source of an oxide XO 2 and / or an additional source of an oxide
Y2O3, au moins un composé organique azoté R choisi parmi le dihydroxyde de 1,5bis(méthylpiperidinium)pentane, le dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane et le dihydroxyde de 1,7bis(méthylpiperidinium)heptane, au moins un agent complexant organique (OCPLX) choisi parmi le triéthylènetétramine (TETA) et le tetraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ), au moins une source de cuivre et au moins une source de métal alcalin et/ou alcalinoterreux, pour obtenir le gel précurseur d’un matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre. Les quantités desdits réactifs sont ajustées comme indiqué précédemment de manière à conférer à ce gel une composition permettant la cristallisation dudit matériau composite zéolithique lors de l’étape ii) du procédé selon l’invention.Y2O3, at least one nitrogenous organic compound R chosen from 1.5bis dihydroxide (methylpiperidinium) pentane, 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane and 1.7bis dihydroxide (methylpiperidinium) heptane, at least one organic complexing agent (OCPLX) chosen from triethylenetetramine (TETA) and tetraethylenepentamine (ΤΕΡΑ), at least one source of copper and at least one source of alkali and / or alkaline earth metal, to obtain the precursor gel of an AFX-BEA composite material containing copper. The amounts of said reagents are adjusted as indicated above so as to give this gel a composition allowing the crystallization of said zeolitic composite material during step ii) of the process according to the invention.
Il peut être avantageux d'ajouter des germes cristallins d’une zéolithe de type structural AFX, d’une zéolithe de type structural BEA et/ou d’un matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre, au mélange réactionnel au cours de ladite étape i) du procédé de l'invention, afin de réduire le temps nécessaire à la formation des cristaux du matériau composite visé et/ou la durée totale de cristallisation. Lesdits germes cristallins favorisent également la formation dudit matériau composite zéolithique AFX-BEA contenant du cuivre au détriment d'impuretés autres que ledit matériau composite zéolithique. Les germes cristallins sont généralement ajoutés dans une proportion comprise entre 0,01 et 10% poids par rapport au poids total des sources desdits élément(s) tétravalent(s) et trivalent(s) sous forme anhydre utilisées dans le mélange réactionnel, lesdits germes cristallins n’étant pas pris en compte dans le poids total des sources des éléments tétravalents et trivalents. Lesdits germes ne sont pas non plus pris en compte pour déterminer la composition molaire du mélange réactionnel et/ou du gel, définie plus avant, c’est-à-dire dans la détermination des différents rapports molaires de la composition du mélange réactionnel.It may be advantageous to add crystalline seeds of a zeolite of structural type AFX, of a zeolite of structural type BEA and / or of a composite material AFX-BEA containing copper, to the reaction mixture during the said step. i) of the process of the invention, in order to reduce the time necessary for the formation of the crystals of the target composite material and / or the total duration of crystallization. Said crystal seeds also promote the formation of said zeolitic AFX-BEA composite material containing copper to the detriment of impurities other than said zeolitic composite material. The crystalline seeds are generally added in a proportion of between 0.01 and 10% by weight relative to the total weight of the sources of said element (s) tetravalent (s) and trivalent (s) in anhydrous form used in the reaction mixture, said seeds lenses not taken into account in the total weight of the sources of the tetravalent and trivalent elements. Said seeds are also not taken into account to determine the molar composition of the reaction mixture and / or the gel, defined further, that is to say in the determination of the different molar ratios of the composition of the reaction mixture.
Avantageusement, l’étape i) du procédé selon l’invention comprend une étape de mûrissement du mélange réactionnel, mise en oeuvre avant la cristallisation hydrothermale. Cette étape de mûrissement permet de contrôler la taille des cristaux du matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre. Ledit mûrissement favorise également la formation dudit matériau composite zéolithique au détriment d'impuretés. Le mûrissement du mélange réactionnel au cours de ladite étape i) du procédé de l'invention peut être réalisé à température ambiante ou à une température comprise entre 20 et 100°C, avec ou sans agitation, pendant une durée avantageusement comprise entre 30 minutes et 48 heures.Advantageously, step i) of the process according to the invention comprises a step of maturing the reaction mixture, implemented before the hydrothermal crystallization. This ripening stage makes it possible to control the size of the crystals of the AFX-BEA composite material containing copper. Said ripening also promotes the formation of said zeolitic composite material to the detriment of impurities. The reaction mixture matures during said step i) of the process of the invention can be carried out at room temperature or at a temperature between 20 and 100 ° C., with or without stirring, for a period advantageously between 30 minutes and 48 hours.
L’étape ii) de traitement hydrothermalStage ii) hydrothermal treatment
Le procédé de préparation selon l’invention comprend une étape ii) de traitement hydrothermal dudit gel précurseur obtenu à l’issue de l’étape i), éventuellement mûri, à une température comprise entre 120°C et 220°C, pæidant une durée comprise entre 12 heures et 15 jours, jusqu'à ce que ledit matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre se forme, c’est-à-dire jusqu’à cristallisation, de préférence complète, dudit matériau composite. Selon l’invention, cette étape ii) de traitement hydrothermal peut également être appelée étape de cristallisation, étape de réaction ou encore étape de synthèse.The preparation process according to the invention comprises a step ii) of hydrothermal treatment of said precursor gel obtained at the end of step i), optionally matured, at a temperature between 120 ° C and 220 ° C, lasting a period between 12 hours and 15 days, until said AFX-BEA composite material containing copper is formed, that is to say until crystallization, preferably complete, of said composite material. According to the invention, this step ii) of hydrothermal treatment can also be called crystallization step, reaction step or even synthesis step.
La cristallisation est considérée comme complète dès que plus aucune présence de produit amorphe ou de zéolithe FAU n’est détectée par analyse DRX d’un échantillon du milieu réactionnel extrait lors de la synthèse.Crystallization is considered complete as soon as no more presence of amorphous product or FAU zeolite is detected by X-ray analysis of a sample of the reaction medium extracted during the synthesis.
Conformément à l'étape (ii) du procédé selon l'invention, la température à laquelle le gel précurseur obtenu à l’issue de l’étape i), éventuellement mûri, est soumis, est comprise entre 120°C et 220°C, de préférence entrel50°C et 195°C, pendant une durée comprise entre 12 heures et 15 jours, de préférence entre 12 heures et 12 jours, et de manière plus préférée entre 12 heures et 8 jours. Ces conditions opératoires permettent d’obtenir la cristallisation, de préférence complète, du matériau composite visé.In accordance with step (ii) of the process according to the invention, the temperature to which the precursor gel obtained at the end of step i), optionally matured, is between 120 ° C and 220 ° C , preferably between 50 ° C and 195 ° C, for a period of between 12 hours and 15 days, preferably between 12 hours and 12 days, and more preferably between 12 hours and 8 days. These operating conditions make it possible to obtain crystallization, preferably complete, of the targeted composite material.
Avantageusement, le traitement hydrothermale est mis en œuvre à la pression autogène de réaction.Advantageously, the hydrothermal treatment is implemented at the autogenous reaction pressure.
Le traitement hydrothermale s'effectue généralement sous agitation ou en absence d'agitation, de préférence sous agitation. Tout système d’agitation connu par l’homme de métier peut être utilisé, par exemple des pales inclinées avec des contrepales, des turbines d’agitation, des vis d’Archimède.The hydrothermal treatment is generally carried out with stirring or in the absence of stirring, preferably with stirring. Any stirring system known to a person skilled in the art can be used, for example inclined blades with counter blades, stirring turbines, Archimedes screws.
A la fin de la réaction, la phase solide formée est avantageusement filtrée, lavée, de préférence à l’eau de préférence déionisée, puis séchée. Le séchage est généralement réalisé à une température comprise entre 20 et 150°C, de préférence entre 60 et 100°C, pendant une durée comprise entres et 24 heures.At the end of the reaction, the solid phase formed is advantageously filtered, washed, preferably with preferably deionized water, and then dried. Drying is generally carried out at a temperature between 20 and 150 ° C, preferably between 60 and 100 ° C, for a period of between 24 hours.
La perte au feu (PAF) dudit solide obtenu après séchage (et avant l’éventuelle étape de calcination) est généralement comprise entre 5 et 15% poids.The loss on ignition (PAF) of said solid obtained after drying (and before the possible calcination step) is generally between 5 and 15% by weight.
Selon l’invention, on entend par perte au feu (PAF) le pourcentage de perte de masse subie par un composé solide, un mélange de composés solides ou une pâte, en particulier par le matériau composite préparé selon l’invention, lors d’un traitement thermique à 1000°C pendant 2 heures, dans un four statique (type four à moufle), par rapport à la masse du composé solide, du mélange de composés solides ou de la pâte initial(e), en particulier par rapport à la masse du matériau composite séché testé. La perte au feu correspond en général à la perte de solvant (tel que l’eau) contenu dans les solides mais aussi à l’élimination de composés organiques contenus dans les constituants solides minéraux.According to the invention, loss of ignition (PAF) is understood to mean the percentage of loss of mass undergone by a solid compound, a mixture of solid compounds or a paste, in particular by the composite material prepared according to the invention, during a heat treatment at 1000 ° C. for 2 hours, in a static oven (muffle type), relative to the mass of the solid compound, of the mixture of solid compounds or of the initial paste, in particular with respect to the mass of the dried composite material tested. The loss on ignition generally corresponds to the loss of solvent (such as water) contained in the solids but also to the elimination of organic compounds contained in the solid mineral constituents.
Avantageusement, le solide obtenu à l’issue de l’étape ii) du procédé selon l’invention, de préférence lavé et séché, peut ensuite être calciné. L’étape de calcination est préférentiellement réalisée à une température comprise entre 450 et 700°C pendant une durée comprise entre 2 et 20 heures. La calcination peut être précédée d’une montée en température progressive.Advantageously, the solid obtained at the end of step ii) of the process according to the invention, preferably washed and dried, can then be calcined. The calcination step is preferably carried out at a temperature between 450 and 700 ° C for a period between 2 and 20 hours. Calcination may be preceded by a gradual rise in temperature.
Le solide obtenu à l'issue de l'étape de calcination est dépourvu de toute espèce organique et en particulier du structurant organique R et du complexant organique OCPLX.The solid obtained at the end of the calcination step is devoid of any organic species and in particular of the organic structuring agent R and the organic complexing agent OCPLX.
Le solide obtenu en fin d’étape ii) du procédé selon l’invention, de préférence lavé et séché et éventuellement calciné, est généralement analysé par diffraction des rayons X. La diffraction des rayons X permet de vérifier que le solide obtenu est bien le matériau composite zéolithique attendu, composé d’un mélange des zéolithes AFX et BEA et contenant du cuivre. Cette technique permet également de déterminer la proportion massique du mélange des zéolithes AFX et BEA dans ledit matériau composite et les proportions relatives de chaque zéolithe, AFX et BEA, contenue dans ledit matériau composite obtenu par le procédé de l'invention. Avantageusement, la proportion massique des zéolithes AFX et BEA dans le matériau composite obtenu est supérieure ou égale à 90%, de préférence supérieure ou égale à 95%, préférentiellement supérieure ou égale à 99% et de manière encore plus préférée supérieure ou égale à 99,8%, par rapport à la masse totale dudit matériau composite, sous sa forme anhydre. En d’autres termes, le matériau composite zéolithique obtenu comprend moins de 10% massique, de préférence moins de 5% massique, préférentiellement moins de 1% massique et de manière encore plus préférée moins de 0,2% massique d’impuretés et/ou de phase cristalline ou amorphe autre que AFX et BEA (les bornes n’étant pas incluses). De manière très avantageuse, le procédé de l'invention conduit à la formation d’un matériau composite contenant du cuivre et un mélange de zéolithes AFX et BEA, exempt de toute autre phase cristalline ou amorphe et/ou toute impureté.The solid obtained at the end of step ii) of the process according to the invention, preferably washed and dried and optionally calcined, is generally analyzed by X-ray diffraction. The X-ray diffraction makes it possible to verify that the solid obtained is indeed the expected zeolitic composite material, composed of a mixture of AFX and BEA zeolites and containing copper. This technique also makes it possible to determine the mass proportion of the mixture of AFX and BEA zeolites in said composite material and the relative proportions of each zeolite, AFX and BEA, contained in said composite material obtained by the process of the invention. Advantageously, the mass proportion of the AFX and BEA zeolites in the composite material obtained is greater than or equal to 90%, preferably greater than or equal to 95%, preferably greater than or equal to 99% and even more preferably greater than or equal to 99 , 8%, relative to the total mass of said composite material, in its anhydrous form. In other words, the zeolitic composite material obtained comprises less than 10% by mass, preferably less than 5% by mass, preferably less than 1% by mass and even more preferably less than 0.2% by mass of impurities and / or of crystalline or amorphous phase other than AFX and BEA (the terminals are not included). Very advantageously, the method of the invention leads to the formation of a composite material containing copper and a mixture of AFX and BEA zeolites, free from any other crystalline or amorphous phase and / or any impurity.
Avantageusement, le solide obtenu à l’issue de l’étape ii) du procédé selon l’invention est un matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre et présente un diagramme de diffraction de rayons X comprenant au moins les raies inscrites dans le Tableau 1.Advantageously, the solid obtained at the end of step ii) of the method according to the invention is an AFX-BEA composite material containing copper and has an X-ray diffraction diagram comprising at least the lines listed in Table 1 .
Le diagramme de diffraction X du matériau composite préparé selon le procédé de l’invention est obtenu par analyse radiocristallographique au moyen d’un diffractomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Koci du cuivre (λ = 1,5406Â). A partir de la position des pics de diffraction représentée par l’angle 2Θ, on calcule, par la relation de Bragg, les équidistances réticulaires dhki caractéristiques de l’échantillon. L’erreur de mesure A(dhki) sur dhki est calculée grâce à la relation de Bragg en fonction de l’erreur absolue Δ(2Θ) affectée à la mesure de 2Θ. Une erreur absolue Δ(2Θ) égale à ± 0,02° est communément admise. L’intensité relative lrei affectée à chaque valeur de dhki est mesurée d’après la hauteur du pic de diffraction correspondant. Le diagramme de diffraction des rayons X du matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre préparé selon l'invention comporte au moins les raies aux valeurs de dhki données dans le Tableau 1. Dans la colonne des dhki, les valeurs moyennes des distances inter-réticulaires en Angstroms 5 (Â) sont indiquées. Chacune de ces valeurs doit être affectée de l’erreur de mesureThe X-ray diffraction diagram of the composite material prepared according to the method of the invention is obtained by radiocrystallographic analysis using a diffractometer using the conventional method of powders with the Koci radiation of copper (λ = 1.5406A). From the position of the diffraction peaks represented by the angle 2Θ, we calculate, by the Bragg relation, the reticular equidistances dhki characteristic of the sample. The measurement error A (dhki) on dhki is calculated using the Bragg relation as a function of the absolute error Δ (2Θ) assigned to the measurement of 2Θ. An absolute error Δ (2Θ) equal to ± 0.02 ° is commonly accepted. The relative intensity l re i assigned to each value of dhki is measured according to the height of the corresponding diffraction peak. The X-ray diffraction diagram of the AFX-BEA composite material containing copper prepared according to the invention comprises at least the lines with the dhki values given in Table 1. In the dhki column, the average values of the inter-reticular distances in Angstroms 5 (Â) are indicated. Each of these values must be assigned the measurement error
A(dhki) comprise entre ± 0,6Â et ± 0,01 Â.A (dhki) between ± 0.6Â and ± 0.01 Â.
Tableau 1 : Valeurs moyennes des dhki et intensités relatives mesurées sur un diagramme de diffraction de rayons X du matériau composite zéolithique préparé selon l'inventionTable 1: Average values of the dhki and relative intensities measured on an X-ray diffraction diagram of the zeolitic composite material prepared according to the invention
ίο où FF = très fort ; F = fort ; m = moyen ; mf = moyen faible ; f = faible ; ff = très faible.ίο where FF = very strong; F = strong; m = medium; mf = medium weak; f = weak; ff = very weak.
L'intensité relative lrei est donnée en rapport à une échelle d'intensité relative où il est attribué une valeur de 100 à la raie la plus intense du diagramme de diffraction des rayons X : ff < 15 ; 15 < f < 30 ; 30 < mf < 50 ; 50 < m < 65 ; 65 < F < 85 ; FF > 85 ; 1 < ff-f < 30 ; 30 < mf-m < 65 ; 15 < f-mf < 50 ; 65 < F-FF < 100 ; 15 < f-m < 65 ; 15 < fFF< 100.The relative intensity l re i is given in relation to a relative intensity scale where a value of 100 is assigned to the most intense line of the X-ray diffraction diagram: ff <15; 15 <f <30; 30 <mf <50; 50 <m <65; 65 <F <85;FF>85; 1 <ff-f <30; 30 <mf-m <65; 15 <f-mf <50; 65 <F-FF <100; 15 <fm <65; 15 <fFF <100.
Selon l’invention, la composition massique du matériau composite préparé, en particulier les fractions massiques relatives des zéolithes de type structural AFX et de type structural BEA présentes dans ledit matériau composite, est avantageusement déterminée à l’aide d’une méthode semblable à la norme ASTM D3906 03, par comparaison des surfaces des pics aux angles (2Θ) 20,38 ± 0,1 (hkl : 211) ; 23,67 ± 0,1 (hkl : 105) ; 26,1 ± 0,1 (hkl : 303) et 28,02 ± 0,1 (hkl : 106) des diagrammes des rayons X obtenus pour le matériau composite selon l’invention et une zéolithe de type structural AFX de référence, de préférence de haute pureté, c’est-à-dire ayant une pureté supérieure ou égale à 99,8%. Le rapport massique des deux zéolithes AFX et BEA dans le matériau composite selon l’invention est ainsi évalué en comparant la somme des surface des pics aux angles (2Θ) cités ci-avant obtenue pour le matériau composite préparé selon l’invention avec celle obtenue pour un échantillon de référence de zéolithe AFX et en utilisant la formule de calcul suivante :According to the invention, the mass composition of the composite material prepared, in particular the relative mass fractions of zeolites of structural type AFX and of structural type BEA present in said composite material, is advantageously determined using a method similar to the standard ASTM D3906 03, by comparison of the surfaces of the peaks at the angles (2Θ) 20.38 ± 0.1 (hkl: 211); 23.67 ± 0.1 (hkl: 105); 26.1 ± 0.1 (hkl: 303) and 28.02 ± 0.1 (hkl: 106) of the X-ray diagrams obtained for the composite material according to the invention and a zeolite of AFX structural type of reference, of preferably of high purity, that is to say having a purity greater than or equal to 99.8%. The mass ratio of the two zeolites AFX and BEA in the composite material according to the invention is thus evaluated by comparing the sum of the surface of the peaks at the angles (2Θ) mentioned above obtained for the composite material prepared according to the invention with that obtained for a reference sample of AFX zeolite and using the following calculation formula:
AFX/BEA = SAFXc/(SAFXr - SaFXc) où Safxc est la somme des surfaces des pics présents aux angles (2Θ) 20,38 ± 0,1 (hkl : 211 ) ; 23,67 ± 0,1 (hkl : 105) ; 26,1 ± 0,1 (hkl : 303) et 28,02 ± 0,1 (hkl : 106) du diffractogramme du matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre préparé selon l’invention et SAFxr est la somme des surfaces des pics présents aux angles (2Θ) : 20,38 (hkl: 211); 23,67 (hkl: 105); 26,1 (hkl: 303) et 28,02 (hkl: 106) du diffractogramme de la zéolithe de type structural AFX pure, utilisée comme référence. La zéolithe de type structural AFX pure, utilisée comme référence, peut, par exemple, être préparée selon le procédé illustré dans l’exemple 5 de la présente divulgation.AFX / BEA = SAFXc / (SAFXr - SaFXc) where Safxc is the sum of the areas of the peaks present at the angles (2Θ) 20.38 ± 0.1 (hkl: 211); 23.67 ± 0.1 (hkl: 105); 26.1 ± 0.1 (hkl: 303) and 28.02 ± 0.1 (hkl: 106) of the diffractogram of the AFX-BEA composite material containing copper prepared according to the invention and S AF x r is the sum of surfaces of the peaks present at the angles (2Θ): 20.38 (hkl: 211); 23.67 (hkl: 105); 26.1 (hkl: 303) and 28.02 (hkl: 106) of the diffractogram of the zeolite of pure AFX structural type, used as a reference. The pure AFX structural type zeolite, used as a reference, can, for example, be prepared according to the process illustrated in Example 5 of the present disclosure.
La présence et la quantification de l’élément cuivre dans le matériau composite selon l’invention sont avantageusement déterminées en utilisant la méthode d’analyse par spectrométrie de fluorescence X.The presence and the quantification of the copper element in the composite material according to the invention are advantageously determined using the analysis method by X-ray fluorescence spectrometry.
La spectrométrie de fluorescence des rayons X (FX) est une technique d'analyse chimique utilisant une propriété physique de la matière, la fluorescence de rayons X. Elle permet l’analyse de la majorité des éléments chimiques à partir du Béryllium (Be) dans des gammes de concentration allant de quelques ppm à 100%, avec des résultats précis et reproductibles. On utilise les rayons X pour exciter les atomes de l'échantillon testé. Les atomes alors excités émettent des rayons X à une énergie caractéristique de chaque élément présent. L'intensité et l'énergie de ces rayons X émis sont ensuite mesurées pour déterminer la concentration des éléments, en particulier le Cu et/ou Si Al, dans le matériau composite.X-ray fluorescence spectrometry (FX) is a chemical analysis technique using a physical property of matter, X-ray fluorescence. It allows the analysis of the majority of chemical elements from Beryllium (Be) in concentration ranges from a few ppm to 100%, with precise and reproducible results. X-rays are used to excite the atoms of the test sample. The atoms then excited emit X-rays at an energy characteristic of each element present. The intensity and energy of these X-rays emitted are then measured to determine the concentration of the elements, in particular Cu and / or Si Al, in the composite material.
Le matériau composite zéolithique, obtenu par le procédé selon l'invention, est avantageusement sous sa forme protonnée ou sous sa forme hydrogène. Ladite forme hydrogène peut être obtenue en effectuant un échange d'ions avec un acide, en particulier un acide minéral fort comme l'acide chlorhydrique, sulfurique ou nitrique, ou avec un composé tel que le chlorure, le sulfate ou le nitrate d'ammonium. L’échange d’ions peut être effectué par mise en suspension du matériau composite AFX-BEA contenant du cuivre en une ou plusieurs fois avec la solution d'échange d'ions. Ledit matériau composite peut être calciné avant ou après l'échange d'ions, ou entre deux étapes d’échange d’ions. Le matériau composite est de préférence calciné avant l’échange d’ions, afin d’éliminer toute substance organique incluse dans la porosité du matériau zéolithique, et dans la mesure où l’échange d’ions s’en trouve facilité.The zeolitic composite material obtained by the process according to the invention is advantageously in its protonated form or in its hydrogen form. Said hydrogen form can be obtained by carrying out an ion exchange with an acid, in particular a strong mineral acid such as hydrochloric, sulfuric or nitric acid, or with a compound such as chloride, sulphate or ammonium nitrate . Ion exchange can be accomplished by suspending the AFX-BEA copper-containing composite material one or more times with the ion exchange solution. Said composite material can be calcined before or after ion exchange, or between two ion exchange stages. The composite material is preferably calcined before the ion exchange, in order to remove any organic substance included in the porosity of the zeolitic material, and insofar as the ion exchange is thereby facilitated.
Le matériau composite zéolithique composé d’un mélange de zéolithes AFX et BEA et contenant du cuivre obtenu par le procédé de l'invention peut être utilisé après échange ionique comme solide acide pour la catalyse dans les domaines du raffinage et de la pétrochimie. Il peut également être utilisé comme adsorbant ou comme tamis moléculaire.The zeolitic composite material composed of a mixture of AFX and BEA zeolites and containing copper obtained by the process of the invention can be used after ion exchange as an acid solid for catalysis in the fields of refining and petrochemistry. It can also be used as an adsorbent or as a molecular sieve.
FIGURESFIGURES
La Figure 1 représente les formules chimiques des composés organiques azotés spécifiques qui peuvent être choisis comme structurant dans le procédé de synthèse selon l’invention.FIG. 1 represents the chemical formulas of the specific nitrogenous organic compounds which can be chosen as a structuring agent in the synthesis process according to the invention.
La Figure 2 représente le diagramme de diffraction de rayons X du matériau composite selon l’invention, composé d'une zéolithe de type structural AFX et d’une zéolithe de type structural BEA et contenant du cuivre, obtenu selon l’exemple 3.FIG. 2 represents the X-ray diffraction diagram of the composite material according to the invention, composed of a zeolite of structural type AFX and a zeolite of structural type BEA and containing copper, obtained according to Example 3.
La Figure 3 représente un cliché au Microscope Electronique à Balayage (MEB) du matériau composite obtenu selon l’exemple 3.FIG. 3 represents a scan with a scanning electron microscope (SEM) of the composite material obtained according to example 3.
ίο La Figure 4 représente le diagramme de diffraction de rayons X de la zéolithe de type structural AFX pure, obtenue selon l’exemple 5.ίο FIG. 4 represents the X-ray diffraction diagram of the zeolite of the pure AFX structural type, obtained according to example 5.
L’invention est illustrée par les exemples suivants qui ne présentent, en aucun cas, un caractère limitatif.The invention is illustrated by the following examples which are in no way limiting in nature.
EXEMPLESEXAMPLES
Exemple 1: préparation du dihydroxyde de 1,6-bis(méthvlpiperidinium)hexane (structurant R).Example 1: preparation of 1,6-bis (methvlpiperidinium) hexane dihydroxide (structuring R).
g de 1,6-dibromohexane (0,20 mole, 99%, Alfa Aesar) sont ajoutés dans un ballon de 1 L contenant 50 g de N-méthylpipéridine (0,51 mole, 99%, Alfa Aesar) et 200 mL d'éthanol. Le milieu réactionnel est agité et porté à reflux pendant 5 heures. Le mélange est ensuite refroidi à température ambiante puis filtré. Le mélange est versé dans 300 mL de diéthyléther froid puis le précipité formé est filtré et lavé avec 100 mL de diéthyléther. Le solide obtenu est recristallisé dans un mélange éthanol/éther. Le solide obtenu est séché sous vide pendant 12 heures. On obtient 71 g d'un solide blanc (soit un rendement de 80%).g of 1,6-dibromohexane (0.20 mole, 99%, Alfa Aesar) are added to a 1 L flask containing 50 g of N-methylpiperidine (0.51 mole, 99%, Alfa Aesar) and 200 mL d ethanol. The reaction medium is stirred and brought to reflux for 5 hours. The mixture is then cooled to room temperature and then filtered. The mixture is poured into 300 ml of cold diethyl ether then the precipitate formed is filtered and washed with 100 ml of diethyl ether. The solid obtained is recrystallized from an ethanol / ether mixture. The solid obtained is dried under vacuum for 12 hours. 71 g of a white solid are obtained (ie a yield of 80%).
Le produit possède le spectre RMN 1H attendu et correspond au dibromure de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane. RMN 1H (D2O, ppm/TMS) : 1,27 (4H,m) ; 1,48 (4H,m); 1,61 (4H,m) ; 1,70 (8H,m) ; 2,85 (6H,s) ; 3,16 (12H,m).The product has the expected 1 H NMR spectrum and corresponds to the dibromide of 1.6bis (methylpiperidinium) hexane. 1 H NMR (D 2 O, ppm / TMS): 1.27 (4H, m); 1.48 (4H, m); 1.61 (4H, m); 1.70 (8H, m); 2.85 (6H, s); 3.16 (12H, m).
18,9 g d'Ag2O (0,08 mole, 99%, Aldrich) sont ajoutés dans un bêcher en téflon de 250 mL contenant 30 g du dibromure de 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane (0,07 mole) préparé et 100 mL d'eau déionisée. Le milieu réactionnel est agité à l'abri de la lumière pendant 12 heures. Le mélange est ensuite filtré. Le filtrat obtenu est composé d'une solution aqueuse de dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane. Le dosage de cette espèce est réalisé par RMN du proton en utilisant l'acide formique en tant qu'étalon. La valeur obtenue est de 21,56% en poids de dihydroxyde de 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane.18.9 g of Ag 2 O (0.08 mole, 99%, Aldrich) are added to a 250 mL teflon beaker containing 30 g of 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane dibromide (0.07 mole ) prepared and 100 mL deionized water. The reaction medium is stirred protected from light for 12 hours. The mixture is then filtered. The filtrate obtained is composed of an aqueous solution of 1.6 bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane. The assay of this species is carried out by proton NMR using formic acid as a standard. The value obtained is 21.56% by weight of 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane dihydroxide.
Exemple 2: préparation d’un matériau contenant du cuivre et un mélange de zéolithes de type structural AFX et BEA selon l'invention.Example 2: preparation of a material containing copper and a mixture of zeolites of structural type AFX and BEA according to the invention.
0,94 g d’hydroxyde de sodium (98% poids, Aldrich) sont dissous dans 37,42 g d’eau déionisée, sous agitation (300 tr/min) et à température ambiante. 43,04 g d'une solution aqueuse à 21,56% poids de dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane préparé selon l’exemple 1 sont ajoutés. La solution est alors homogénéisée sous agitation à 300 tr/min pendant 10 minutes. 8,47 g de zéolithe HY CBV780 (de ratio molaire S1O2/AI2O3 = 98,24 ; PAF = 8,52%, de Zeolyst) sont ensuite ajoutés dans la solution sous agitation pendant 5 minutes. 0,88 g de gel amorphe d’hydroxyde d’aluminium (AI(OH)3 gel amorphe, 58,55% AI2O3, Merck), soit un rapport molaire AI2O3(gei amorphe)/Al2O3(FAU) = 3,9, sont introduits dans la solution obtenue, toujours sous agitation. Le mélange est alors homogénéisé pendant 10 minutes à température ambiante. Dans cette solution, est ajoutée sous agitation une autre solution obtenue par dissolution de 0,52 g de sulfate de cuivre et de 0,40 g de tetraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ) dans 10,94 g d’eau déionisée. L’ensemble est maintenu sous agitation encore pendant 10 minutes à température ambiante. Le mélange réactionnel présente la composition molaire suivante : 100 SiO2 : 5 AI2O3 : 9,3 Na2O: 16,7 R : 1,65 CuO : 1,65 ΤΕΡΑ : 3673 H2O, soit un ratio molaire SiO2/AI2O3 de 20.0.94 g of sodium hydroxide (98% by weight, Aldrich) is dissolved in 37.42 g of deionized water, with stirring (300 rpm) and at room temperature. 43.04 g of an aqueous solution at 21.56% by weight of 1.6 bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane prepared according to Example 1 are added. The solution is then homogenized with stirring at 300 rpm for 10 minutes. 8.47 g of HY CBV780 zeolite (of molar ratio S1O2 / AI2O3 = 98.24; PAF = 8.52%, from Zeolyst) are then added to the solution with stirring for 5 minutes. 0.88 g of amorphous aluminum hydroxide gel (AI (OH) 3 amorphous gel, 58.55% AI 2 O 3 , Merck), i.e. a molar ratio AI 2 O 3 (g e i amorphous) / Al2O 3 (FAU) = 3.9, are introduced into the solution obtained, still with stirring. The mixture is then homogenized for 10 minutes at room temperature. To this solution is added with stirring another solution obtained by dissolving 0.52 g of copper sulphate and 0.40 g of tetraethylene pentamine (ΤΕΡΑ) in 10.94 g of deionized water. The whole is kept under stirring for another 10 minutes at room temperature. The reaction mixture has the following molar composition: 100 SiO 2 : 5 AI 2 O 3 : 9.3 Na 2 O: 16.7 R: 1.65 CuO: 1.65 ΤΕΡΑ: 3673 H 2 O, i.e. a molar ratio SiO 2 / AI 2 O 3 of 20.
Le gel précurseur homogène alors obtenu est introduit dans un réacteur en inox de 160 mL, équipé d’un système d’agitation comprenant quatre pales inclinées et des contre-pales. Le réacteur est fermé et chauffé à une température de 170°C pendant 48 heures sous agitation à 200 tr/min. Les cristaux obtenus sont séparés par filtration et lavés avec de l’eau déionisée jusqu’à obtention d’un pH des eaux de lavage inférieur à 8. Le matériau lavé est ensuite séché pendant une nuit à 100°C. La perte au feu (PAF) du solide séché, évaluée à 1000°C pencànt 2 heures, est de 12,4%.The homogeneous precursor gel then obtained is introduced into a 160 mL stainless steel reactor, equipped with a stirring system comprising four inclined blades and counter blades. The reactor is closed and heated at a temperature of 170 ° C for 48 hours with stirring at 200 rpm. The crystals obtained are separated by filtration and washed with deionized water until a pH of the washing water is lower than 8. The washed material is then dried overnight at 100 ° C. The loss on ignition (PAF) of the dried solid, evaluated at 1000 ° C. for 2 hours, is 12.4%.
Le solide séché est ensuite introduit dans un four à moufle où est réalisée une étape de calcination: le cycle de calcination comprend une montée en température de1,5°C/min jusqu'à 200°C, un palier à 200°C mairetnu durant 2 heures, une montée en température de 1 °C/min jusqu'à 550°C suivd'un palier à 550°C maintenu durant 8 heures puis un retour à la température ambiante.The dried solid is then introduced into a muffle furnace where a calcination step is carried out: the calcination cycle includes a rise in temperature from 1.5 ° C / min to 200 ° C, a plateau at 200 ° C may last 2 hours, a temperature rise of 1 ° C / min to 550 ° C followed by a plateau at 550 ° C maintained for 8 hours then a return to room temperature.
Le produit solide calciné est analysé par diffraction des rayons X et identifié comme étant constitué d’au moins 99% massique d’un mélange de zéolithe AFX (55% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) et de zéolithe BEA (45% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) avec un rapport massique de AFX/BEA = 1,22. Le matériau est aussi analysé par fluorescence X (FX) : il contient 1,8% massique de Cu.The calcined solid product is analyzed by X-ray diffraction and identified as consisting of at least 99% by mass of a mixture of AFX zeolite (55% by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) and BEA zeolite (45 % by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) with a mass ratio of AFX / BEA = 1.22. The material is also analyzed by X-ray fluorescence (FX): it contains 1.8% by mass of Cu.
Exemple 3: préparation d’un matériau contenant du cuivre et un mélange de zéolithes de type structural AFX et BEA selon l'inventionExample 3: Preparation of a material containing copper and a mixture of zeolites of structural type AFX and BEA according to the invention
0,95 g d’hydroxyde de sodium (98% poids, Aldrich) sont dissous dans 38,6 g d’eau déionisée, sous agitation (300 tr/min) et à température ambiante. 43,2 g d'une solution aqueuse à 21,56% poids de dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane préparé selon l’exemple 1 sont ajoutés. La solution est ensuite homogénéisée sous agitation à 300 tr/min pendant 10 minutes. 8,50 g de zéolithe HY CBV780 (de ratio molaire SiO2/AI2O3 = 98,24 ; PAF = 8,52%, de Zeolyst) sont ajoutés dans la solution qui est laissée ensuite sous agitation pendant 10 minutes. Puis 0,88 g de gel amorphe d’hydroxyde d’aluminium (AI(OH)3 gel amorphe, 58,55% AI2O3, Merck), soit un rapport molaire AI2O3(gei amorphe)/AI2O3(FAU) = 3,9, sont introduits dans la solution ainsi obtenue, toujours sous agitation. Le mélange est alors homogénéisé pendant 10 minutes à température ambiante. Dans cette solution, est ajoutée sous agitation une autre solution obtenue par dissolution de 0,26 g de sulfate de cuivre et de 0,20 g de tetraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ) dans 10 g d’eau déisonisée. L’ensemble est maintenu sous agitation encore pendant 10 minutes à température ambiante. Le mélange réactionnel présente la composition molaire suivante : 100 SIO2 : 5 AI2O3 : 9,3 Na2O: 16,7 R : 0,83 CuO : 0,83 ΤΕΡΑ : 3673 H2O, soit un ratio molaire SiO2/AI2O3 de 20.0.95 g of sodium hydroxide (98% by weight, Aldrich) are dissolved in 38.6 g of deionized water, with stirring (300 rpm) and at room temperature. 43.2 g of a 21.56% by weight aqueous solution of 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane prepared according to Example 1 are added. The solution is then homogenized with stirring at 300 rpm for 10 minutes. 8.50 g of HY CBV780 zeolite (SiO 2 / AI 2 O 3 molar ratio = 98.24; PAF = 8.52%, from Zeolyst) are added to the solution which is then left to stir for 10 minutes. Then 0.88 g of amorphous gel of aluminum hydroxide (AI (OH) 3 amorphous gel, 58.55% AI 2 O 3 , Merck), that is to say a molar ratio AI 2 O 3 (g e i amorphous) / AI 2 O 3 (FAU) = 3.9, are introduced into the solution thus obtained, still with stirring. The mixture is then homogenized for 10 minutes at room temperature. Another solution is added to this solution, with stirring, obtained by dissolving 0.26 g of copper sulphate and 0.20 g of tetraethylene pentamine (ΤΕΡΑ) in 10 g of deionized water. The whole is kept under stirring for another 10 minutes at room temperature. The reaction mixture has the following molar composition: 100 SIO 2 : 5 AI 2 O 3 : 9.3 Na 2 O: 16.7 R: 0.83 CuO: 0.83 ΤΕΡΑ: 3673 H 2 O, i.e. a molar ratio SiO 2 / AI 2 O 3 of 20.
Le gel précurseur homogène alors obtenu est introduit dans un réacteur en inox de 160 mL, équipé d’un système d’agitation comprenant quatre pales inclinées et des contre-pales. Le réacteur est fermé et chauffé à une température de 170°C pendant 48 heures sous agitation à 200 tr/min. Les cristaux obtenus sont séparés par filtration et lavés avec de l’eau déionisée jusqu’à obtention d’un pH des eaux de lavage inférieur à 8. Le matériau lavé est ensuite séché pendant une nuit à 100°C. La perte au feu (PAF) du solide séché, évaluée à 1000°C pendant 2 heures, est de 11,5%.The homogeneous precursor gel then obtained is introduced into a 160 mL stainless steel reactor, equipped with a stirring system comprising four inclined blades and counter blades. The reactor is closed and heated at a temperature of 170 ° C for 48 hours with stirring at 200 rpm. The crystals obtained are separated by filtration and washed with deionized water until a pH of the washing water is lower than 8. The washed material is then dried overnight at 100 ° C. The loss on ignition (PAF) of the dried solid, evaluated at 1000 ° C. for 2 hours, is 11.5%.
Le solide est ensuite introduit dans un four à moufle où est réalisée une étape de calcination: le cycle de calcination comprend une montée en température de1,5°C/min jusqu'à 200°C, un palier à 200°C mairetnu durant 2 heures, une montée en température de 1 °C/min jusqu'à 550°C suivd'un palier à 550°C maintenu durant 8 heures puis un retour à la température ambiante.The solid is then introduced into a muffle furnace where a calcination step is carried out: the calcination cycle includes a rise in temperature from 1.5 ° C./min to 200 ° C., a plateau at 200 ° C. may last for 2 hours, a temperature rise of 1 ° C / min to 550 ° C followed by a plateau at 550 ° C maintained for 8 hours and then a return to room temperature.
Le produit solide calciné est analysé par diffraction des rayons X. Le diagramme des rayons X obtenus est présenté sur la Figure 2. Le produit solide calciné est identifié comme étant constitué d’au moins 95% massique d’un mélange de zéolithe AFX (60% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) et de zéolithe BEA (40% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) avec un rapport massique de AFX/BEA = 1,5. Le matériau est aussi analysé par fluorescence X (FX) : il contient 1,0% massique de Cu.The calcined solid product is analyzed by X-ray diffraction. The X-ray diagram obtained is presented in FIG. 2. The calcined solid product is identified as consisting of at least 95% by mass of a mixture of AFX zeolite (60 % by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) and of BEA zeolite (40% by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) with a mass ratio of AFX / BEA = 1.5. The material is also analyzed by X-ray fluorescence (FX): it contains 1.0% by mass of Cu.
Le matériau composite obtenu est analysé par microscopie électronique à balayage (MEB). La Figure 3 présente l’image MEB du matériau composite obtenu.The composite material obtained is analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Figure 3 shows the SEM image of the composite material obtained.
Exemple 4: préparation d’un matériau contenant du cuivre et un mélange de zéolithes de type structural AFX et BEA selon l'inventionExample 4: Preparation of a material containing copper and a mixture of zeolites of structural type AFX and BEA according to the invention
0,95 g d’hydroxyde de sodium (98% poids, Aldrich) sont dissous dans 38,41 g d’eau déionisée, sous agitation (300 tr/min) et à température ambiante. 43,08 g d'une solution aqueuse à 21,56% en poids de dihydroxyde de 1,6bis(méthylpiperidinium)hexane préparé selon l’exemple 1 sont ajoutés. La solution est alors homogénéisée sous agitation à 300 tr/min pendant 10 minutes. 8,48 g de zéolithe HY CBV780 (de ratio molaire S1O2/AI2O3 = 98,24 ; PAF = 8,52%, de Zeolyst) sont ensuite ajoutés dans la solution sous agitation pendant 5 minutes. 0,88 g de gel amorphe d’hydroxyde d’aluminium (AI(OH)3 gel amorphe, 58,55% AI2O3, Merck), soit un rapport molaire AI2O3(gei amorphe)/Al2O3(FAU) = 3,9, sont introduits dans la solution obtenue, toujours sous agitation. Le mélange est alors homogénéisé pendant 10 minutes à température ambiante. Dans cette solution, est ajoutée sous agitation une autre solution obtenue par dissolution de 0,52 g de sulfate de cuivre et de 0,31 g de tetraéthylènetetramine (TETA) dans 10 g d’eau déionisée. L’ensemble est maintenu sous agitation encore pendant 10 minutes à température ambiante. Le mélange réactionnel présente la composition molaire suivante : 100 S1O2 : 5 AI2O3 : 9,3 Na3O: 16,7 R : 1,65 CuO : 1,65 TETA : 3673 H2O, soit un ratio molaire SiO2/AI2O3 de 20.0.95 g of sodium hydroxide (98% by weight, Aldrich) are dissolved in 38.41 g of deionized water, with stirring (300 rpm) and at room temperature. 43.08 g of a 21.56% by weight aqueous solution of 1.6bis dihydroxide (methylpiperidinium) hexane prepared according to Example 1 are added. The solution is then homogenized with stirring at 300 rpm for 10 minutes. 8.48 g of HY CBV780 zeolite (of molar ratio S1O2 / AI2O3 = 98.24; PAF = 8.52%, from Zeolyst) are then added to the solution with stirring for 5 minutes. 0.88 g of amorphous gel of aluminum hydroxide (AI (OH) 3 amorphous gel, 58.55% AI 2 O 3 , Merck), i.e. a molar ratio of AI 2 O 3 ( ge i amorphous) / Al2O 3 (FAU) = 3.9, are introduced into the solution obtained, still with stirring. The mixture is then homogenized for 10 minutes at room temperature. Another solution is added to this solution, with stirring, obtained by dissolving 0.52 g of copper sulphate and 0.31 g of tetraethylenetetramine (TETA) in 10 g of deionized water. The whole is kept under stirring for another 10 minutes at room temperature. The reaction mixture has the following molar composition: 100 S1O2: 5 AI2O3: 9.3 Na 3 O: 16.7 R: 1.65 CuO: 1.65 TETA: 3673 H 2 O, i.e. a molar ratio SiO 2 / AI 2 O 3 of 20.
Le gel précurseur homogène alors obtenu est introduit dans un réacteur en inox de 160 mL, équipé d’un système d’agitation comprenant quatre pales inclinées et des contre-pales. Le réacteur est fermé et chauffé à une température de 170°C pendant 36 heures sous agitation à 200 tr/min. Les cristaux obtenus sont séparés par filtration et lavés avec de l’eau déionisée jusqu’à obtention d’un pH des eaux de lavage inférieur à 8. Le matériau lavé est ensuite séché pendant une nuit à 100°C. La perte au feu (PAF) du solide séché, évaluée à 1000°C pendant 2 heures, est de 11,6%.The homogeneous precursor gel then obtained is introduced into a 160 mL stainless steel reactor, equipped with a stirring system comprising four inclined blades and counter blades. The reactor is closed and heated to a temperature of 170 ° C for 36 hours with stirring at 200 rpm. The crystals obtained are separated by filtration and washed with deionized water until a pH of the washing water is lower than 8. The washed material is then dried overnight at 100 ° C. The loss on ignition (PAF) of the dried solid, evaluated at 1000 ° C. for 2 hours, is 11.6%.
Le solide séché est ensuite introduit dans un four à moufle où est réalisée une étape de calcination: le cycle de calcination comprend une montée en température de1,5°C/min jusqu'à 200°C, un palier à 200°C mairetnu durant 2 heures, une montée en température de 1 °C/min jusqu'à 550°C suivd'un palier à 550°C maintenu durant 8 heures puis un retour à la température ambiante.The dried solid is then introduced into a muffle furnace where a calcination step is carried out: the calcination cycle includes a rise in temperature from 1.5 ° C / min to 200 ° C, a plateau at 200 ° C may last 2 hours, a temperature rise of 1 ° C / min to 550 ° C followed by a plateau at 550 ° C maintained for 8 hours then a return to room temperature.
Le produit solide calciné est analysé par diffraction des rayons X et identifié comme étant constitué d’au moins 99% massique d’un mélange de zéolithe AFX (69% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) et de zéolithe BEA (31% massique par rapport au matériau obtenu sous sa forme anhydre) avec un rapport massique de AFX/BEA = 2,2. L’analyse du mélange par fluorescence X (FX) indique une valeur de 2,0% de Cu.The calcined solid product is analyzed by X-ray diffraction and identified as consisting of at least 99% by mass of a mixture of AFX zeolite (69% by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) and BEA zeolite (31 % by mass relative to the material obtained in its anhydrous form) with a mass ratio of AFX / BEA = 2.2. Analysis of the mixture by X-ray fluorescence (FX) indicates a value of 2.0% Cu.
Exemple 5: préparation d’une zéolithe de type structural AFX pureExample 5: Preparation of a pure AFX structural type zeolite
0,179 g d’une zéolithe de type structural FAU (CBV600 Zeolyst, SiO2/AI2O3= 5,46, PAF = 12,65%, % dans le mélange de zéolithes FAU sous forme anhydre = 20,64) ont été mélangés avec 4,86 g d'eau déionisée. 0,643 g d’une zéolithe de type structural FAU (CBV720 Zeolyst, SiO2/AI2O3= 33,52, PAF = 6,63%, % dans le mélange de zéolithes FAU = 79,36) sont ajoutés au mélange précédent, la préparation obtenue est maintenue sous agitation pendant 10 minutes. 2,891 g d'une solution aqueuse de dihydroxyde de 1,6-bis(méthylpiperidinium)hexane (20,91% en poids) préparé selon l’exemple 1, sont additionnés au mélange précédent, et la préparation est maintenue sous agitation pendant 10 minutes. Par la suite, 0,428 g d’une solution aqueuse à 20% en poids d’hydroxyde de sodium solide de pureté 98% en poids (Aldrich) ont été incorporés dans le mélange de synthèse qui est maintenu sous agitation pendant une demi-heure. La composition molaire du mélange est la suivante: 60 SiO2: 3,3 AI2O3: 10 R: 5,6 Na2O: 2204 H2O, soit un ratio SiO2/AI2O3 de 18. Le gel précurseur est ensuite transféré, après homogénéisation dans un autoclave. L’autoclave est fermé puis chauffé pendant 6 jours à 180°C sous agitation à 35 tr/min avec un système tourne-broche. Le produit cristallisé obtenu est filtré, lavé à l'eau déionisée puis séché une nuit à 100°C. Le solide est ensuite introduit dans un four à moufle où est réalisée une étape de calcination: le cycle de calcination comprend une montée de 1,5°C/min en température jusqu'à 200°C, un palier à 200°C maintenu durant 2 heures, une montée de 1°C/min en température jusqu'à 550°C suivi d'un palier à 550°C maintenu dînant 8 heures puis un retour à la température ambiante.0.179 g of a FAU structural type zeolite (CBV600 Zeolyst, SiO 2 / AI 2 O 3 = 5.46, PAF = 12.65%,% in the mixture of FAU zeolites in anhydrous form = 20.64) were mixed with 4.86 g of deionized water. 0.643 g of a FAU structural type zeolite (CBV720 Zeolyst, SiO 2 / AI 2 O 3 = 33.52, PAF = 6.63%,% in the mixture of FAU zeolites = 79.36) are added to the preceding mixture , the preparation obtained is kept under stirring for 10 minutes. 2.891 g of an aqueous solution of 1,6-bis (methylpiperidinium) hexane dihydroxide (20.91% by weight) prepared according to example 1, are added to the preceding mixture, and the preparation is kept under stirring for 10 minutes . Subsequently, 0.428 g of a 20% by weight aqueous solution of solid sodium hydroxide of 98% by weight purity (Aldrich) was incorporated into the synthesis mixture which is stirred for half an hour. The molar composition of the mixture is as follows: 60 SiO 2 : 3.3 AI 2 O 3 : 10 R: 5.6 Na 2 O: 2204 H 2 O, i.e. an SiO 2 / AI 2 O 3 ratio of 18. The precursor gel is then transferred, after homogenization in an autoclave. The autoclave is closed and then heated for 6 days at 180 ° C. with stirring at 35 rpm with a spit system. The crystallized product obtained is filtered, washed with deionized water and then dried overnight at 100 ° C. The solid is then introduced into a muffle furnace where a calcination step is carried out: the calcination cycle includes a rise in temperature of 1.5 ° C / min to 200 ° C, a plateau at 200 ° C maintained for 2 hours, a temperature rise of 1 ° C / min to 550 ° C followed by a plateau at 550 ° C maintained for 8 hours, then a return to room temperature.
Le produit solide calciné a été analysé par diffraction des rayons X et identifié comme étant constitué d’une zéolithe de type structural AFX pure, c’est-à-dire de pureté supérieure à 99,8% poids. Le diagramme de diffraction effectué sur le solide de type structural AFX calciné est donné sur la Figure 4. Le produit a un rapport molaire SiO2/AI2O3 de 12,7 tel que déterminé par fluorescence X.The calcined solid product was analyzed by X-ray diffraction and identified as consisting of a zeolite of pure AFX structural type, that is to say of purity greater than 99.8% by weight. The diffraction diagram performed on the solid of calcined AFX structural type is given in FIG. 4. The product has a SiO 2 / AI 2 O 3 molar ratio of 12.7 as determined by X-ray fluorescence.
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