JP6591740B2 - 完全Si分子篩、および、その合成方法 - Google Patents

完全Si分子篩、および、その合成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6591740B2
JP6591740B2 JP2014220735A JP2014220735A JP6591740B2 JP 6591740 B2 JP6591740 B2 JP 6591740B2 JP 2014220735 A JP2014220735 A JP 2014220735A JP 2014220735 A JP2014220735 A JP 2014220735A JP 6591740 B2 JP6591740 B2 JP 6591740B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molecular sieve
raw material
organic
quaternary ammonium
silicon raw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014220735A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015110510A (ja
Inventor
舒興田
夏長久
林民
朱斌
彭欣欣
鄭愛国
忻睦迪
向彦娟
史春風
Original Assignee
中国石油化工股▲ふん▼有限公司
中国石油化工股▲ふん▼有限公司石油化工科学研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201310522051.6A external-priority patent/CN104556085B/zh
Priority claimed from CN201310522818.5A external-priority patent/CN104556086B/zh
Priority claimed from CN201310523015.1A external-priority patent/CN104556087B/zh
Application filed by 中国石油化工股▲ふん▼有限公司, 中国石油化工股▲ふん▼有限公司石油化工科学研究院 filed Critical 中国石油化工股▲ふん▼有限公司
Publication of JP2015110510A publication Critical patent/JP2015110510A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6591740B2 publication Critical patent/JP6591740B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/03Catalysts comprising molecular sieves not having base-exchange properties
    • B01J29/0308Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7007Zeolite Beta
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B37/00Compounds having molecular sieve properties but not having base-exchange properties
    • C01B37/02Crystalline silica-polymorphs, e.g. silicalites dealuminated aluminosilicate zeolites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/04Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof using at least one organic template directing agent, e.g. an ionic quaternary ammonium compound or an aminated compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/36Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • C01B39/365Type ZSM-8; Type ZSM-11; ZSM 5/11 intermediate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/36Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • C01B39/38Type ZSM-5
    • C01B39/40Type ZSM-5 using at least one organic template directing agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

発明の詳細な説明
〔技術分野〕
本発明は、完全(full)Si分子篩、および、その合成に関する。
〔背景〕
完全Si分子篩(例えば、S−1、S−2、およびベータ分子篩)は、フレームワークに、交換可能なカチオンを有していない。それら分子篩の、水分子に対する吸着容量は、有機分子に対する吸着容量よりもかなり小さい。したがって、該分子篩は高度に疎水性である。完全Siレキュラーシーブは、分離膜材料および触媒材料として用いることができる。また、他の触媒材料を生成するためのマトリックスとして用いることもできる。例えば、MFI構造を有する完全Si分子篩(S−1あるいはシリカライト−1として知られる)は、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタム生成における触媒として用いられてきた。完全Si分子篩S−1およびベータ分子篩へのヘテロ原子の組み込み(例えば、TS−1分子篩およびSn−ベータ分子篩の合成)の研究は、非常に関心を持たれている。
現在知られている、完全Si分子篩の直接熱水合成では、有機シリコン原料および/または無機シリコン原料が通常用いられる。有機シリコン原料(例えば、有機シリケートTEOS)は高価であり、該原料から合成した分子篩は、有効成分の含有率が低い。分子篩の合成において、結晶化物中の固形分を増大させることは難しい。加えて、分子篩の製造においては、多量のエタノールが蒸発する。蒸発したエタノールを回収し、再利用することは難しい。コストを減らすために、無機シリコン原料が一部または完全に、有機シリコン原料を代替して用いられる。しかしながら、無機シリコン原料から合成した完全Si分子篩は、活性が低い。完全Si分子篩の合成において、テンプレート剤として有機第四級アンモニウム塩基または塩が通常用いられる。有機第四級アンモニウム塩基に比べて、有機第四級アンモニウム塩は安価であるが、当該塩をテンプレート剤に用いて得た完全Si分子篩は、活性が低い。
先行技術文献1:中国特許公開102120589A号
先行技術文献2:中国特許1057976C号
先行技術文献3:米国特許公開4061724A号
先行技術文献4:米国特許公開4073865号。
〔発明の概要〕
従来技術における完全Si分子篩の上記課題を目的として、本発明は、新規な完全Si分子篩、および、その合成方法を提供する。
本発明は、完全Si分子篩の合成方法を提供し、その方法は以下の工程を含む。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージング(寝かし)する。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比は(0.04〜0.5):1:(0.01〜0.1):(3〜100)である;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO換算)と、上記固体シリコン原料(SiO換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、上記有機シリコン原料および上記固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない。
本発明は、また、以下の工程を含む完全Si分子篩の合成方法を提供する。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、有機シリコン原料を加水分解するため、および該加水分解により形成するアルコールの生成物中の含有量を低減するために、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間行う;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比は(0.08〜0.6):1:(0.01〜0.1):(3〜100)である;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO換算)と、上記固体シリコン原料(SiO換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、上記有機シリコン原料および上記固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない;
上記テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム塩および有機アミンの混合物であり、該有機第四級アンモニウム塩と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.55):1であり、該有機アミンと上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である。
本発明は、また、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩である完全Si分子篩の合成方法を提供し、その方法は以下の工程を含む。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、0℃〜150℃、例えば0℃〜100℃で少なくとも10分間、例えば10分間〜50時間攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする。該エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温(例えば、15℃〜40℃)で1時間〜60時間、例えば、2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間静置することによって保持することである;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
ここで、上記テンプレート剤と、全シリコン原料と、上記無機アミン原料と、上記水とのモル比はである;
ここで、工程(2)で得られたエージング後の生成物(SiO換算)と、上記固体シリコン原料(SiO換算)の重量比は1:(0.10〜10)である;
ここで、上記全シリコン原料は、有機シリコン原料および固体シリコン原料から成る;
ここで、上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない;
ここで、上記テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン、および長鎖アルキルアンモニウム化合物の混合物であっても構わない。上記有機アミンと上記全シリコン原料とのモル比は(0.0〜0.40):1であり、上記有機第四級アンモニウム化合物と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、上記長鎖アルキルアンモニウム化合物と上記全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である;
好ましくは、テンプレート剤において、有機塩基(有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンから選択される)と上記全シリコン原料とのモル比は0.04:1以上である。
本発明は、さらに、Q/Qが(10〜90):1であることを特徴とする、完全Si分子篩を提供する。ここで、Qは完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−112±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表される;
は完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表される。
本発明はさらに、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩を提供する。上記完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩は、ミクロ細孔構造だけでなく、メソ細孔構造を有している。上記ミクロ細孔の孔径は1nm未満であり、上記メソ細孔の孔径は2〜8nmである。上記完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩のXRDスペクトルにおいて、2θ角が0〜3°および5〜35°に回折ピークが存在する。分子篩のXRDスペクトルにおける、2θ角が5〜35°の回折ピークは分子篩中のミクロ細孔構造の存在を示している。分子篩のXRDスペクトルにおける、2θ角が0〜3°の回折ピークは、分子篩中のメソ細孔構造の存在を示している。本発明の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩によれば、上記ミクロ細孔の体積は0.12〜0.19mL/gであり、上記メソ細孔の体積は0.3〜0.8mL/gである。本発明によれば、上記ミクロ細孔の体積は孔径が1nm未満の細孔の体積を意味し、上記メソ細孔の体積は孔径が2〜8nmの細孔の体積を意味する。
本発明は、さらに、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタムの製造方法を提供し、シクロヘキサノンオキシムと完全Si分子篩を接触させる工程を含む。ここで、上記完全Si分子篩は本発明に基づく完全Si分子篩である。
具体的には、本発明は、以下の技術的解決方法を提供する。
1.Q/Qが(10〜90):1である完全Si分子篩であって、Qは完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−112±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表され;
は完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表される。
2.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、Q/Qが(10〜70):1、または(15〜50):1、または(16〜36):1である、完全Si分子篩。
3.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、該完全Si分子篩は結晶粒のサイズが200nm〜2μmであり、分子篩粒子は単結晶粒、または複数の結晶粒から形成される凝集体である。
4.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、該完全Si分子篩はS−1分子篩(MFI)、S−2分子篩(MEL)、またはβ分子篩(BEA)である。
5.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、該完全Si分子篩の結晶粒は中空構造を有しており、中空の粒の空洞部分の半径は5〜300nmである。25℃、P/P0=0.10、および吸着時間1時間の条件で分子篩試料について測定したベンゼンの吸着容量は、少なくとも70mg/gであり、低温での分子篩による窒素吸着の吸着等温線と脱着等温線との間にはヒステリシスループがある。
6.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、該完全Si分子篩は孔径が1nm未満のミクロ細孔構造と、孔径が2〜8nmのメソ細孔構造とを有し、孔径が2〜8nmの細孔の体積は0.3〜0.8mL/gであり、孔径が1nm未満の細孔の体積は0.12〜0.19mL/gである。
7.この項を除く、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩であって、(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積)/(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積+孔径が1nm未満のミクロ細孔の体積)は0.6より大きいまたは0.7より大きい、および0.8より小さいまたは0.75より小さい。
8.以下の工程を含む、完全Si分子篩の合成方法:
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、水、および無機アミン原料を混合し、加水分解しアルコールを除去する;
(2)工程(1)で得られた生成物を、15〜50℃でエージングする;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物および固体シリコン原料を均一に混合し、密閉反応器中で結晶化し、完全Si分子篩を回収する。
9.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基、有機アミン、有機第四級アンモニウム塩、および長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つであっても構わない。上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は0または(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.55):1であり、上記長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は0または(0.04〜0.45):1である。好ましくは、および随意的に、上記有機第四級アンモニウム塩基の含有量が0の時、上記有機アミンの含有量は0ではなく上記有機第四級アンモニウム塩の含有量も0ではない;
上記有機シリコン原料は、Si(ORとの一般式を有する有機シリケートであり、Rは直鎖状または分岐鎖状のC−Cアルキルである;
上記固体シリコン原料は、高純度シリカの粒子または粉末である。乾燥状態の重量として、上記固体シリコン原料は99.99重量%を超えるSiO含有率を有し、Fe、Al、およびNa原子の全含有率は10ppm未満である;
上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水である。
10.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(0.04〜0.60):1であり;
水と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(3〜100):1であり;
無機アミン原料(NH 換算)と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(0.01〜0.1):1であり;
エージング後の生成物(SiO換算)と全シリコン原料(SiO換算)の重量比が1:(0.1〜10)である。
11.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(2)のエージングは、15〜50℃で1〜60時間、生成物を静置することによって保持することによって行う。
12.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃、結晶化圧力は自生圧力、結晶化時間は2時間〜20日間である。
13.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンおよび随意的に、有機第四級アンモニウム塩である。
14.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および随意的に有機アミンおよび/または有機第四級アンモニウム塩を含む。上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1である。
15.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は、
有機第四級アンモニウム塩基;
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンとの混合物;
有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩との混合物;または
有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンと有機第四級アンモニウム塩との混合物である。
16.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.55):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である。
17.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.35):1である。
18.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および随意的な有機アミンであり、(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1である。
19.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および随意的な有機アミンであり、(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1である。
20.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、(該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.20):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1である。
21.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、完全Si分子篩はS−1分子篩であり、テンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、および随意的に有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つである;または、
完全Si分子篩はS−2分子篩であり、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、および随意的に有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つである;または、
完全Si分子篩はβ分子篩であり、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および随意的に有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つである。
22.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、上記方法は、さらに工程(4)を含む:工程(3)で得られた完全Si分子篩を、有機塩基溶液中で結晶化し、完全Si分子篩を回収する。
結晶化温度は100℃〜200℃、または100℃〜150℃、または120℃〜200℃、または150℃〜200℃であり、
結晶化時間は0.1日〜10日、または0.5日〜10日、または0.5日〜8日、または0.5日〜6日、または1日〜6日である。
工程(4)において、完全Si分子篩と有機塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)、または1:(0.02〜0.2)であり、完全Si分子篩と水とのモル比は1:(2〜50)、1:(2〜30)、1:(2〜20)、または1:(5〜10)である。
23.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、固体シリコン原料は、50〜400m/gの比表面積を有するカーボンホワイトである。
24.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.05〜0.36):1、(0.05〜0.25):1、(0.05〜0.20):1、(0.10〜0.55):1、(0.10〜0.36):1、(0.10〜0.25):1、(0.08〜0.60):1、または(0.10〜0.5):1である。
25.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、無機アミン原料(NH 換算)と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.01〜0.1):1、(0.01〜0.07):1、(0.01〜0.05):1、(0.02〜0.05):1である。
26.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、水と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(5〜80):1、(6〜50):1、(6〜30):1、(6〜20):1、(5〜100):1、(5〜50):1、または(3〜100):1である。
27.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、エージング後の生成物(SiO換算)と固体シリコン原料(SiO換算)の重量比は1:(1〜9)、または1:(2〜8)である。
28.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであっても構わない;
有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記脂肪族アミンはR(NHの一般式を有することができ、RはC−CアルキルまたはC−Cアルキレンであり、nは1または2である。上記脂肪族アミンは、例えばエチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つである;
上記アルコールアミンは(HORNH(3−m)の一般式を有することができ、RはC−Cアルキルであり、mは1、2、または3である。上記アルコールアミンは、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つである;
上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであっても構わない;
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、RNHXまたはRN(RXの一般式を有することができ、RはC12−C18アルキルであり、RはC−C(例えばC−C)アルキルである。RN(RX中の三つのRは同じまたは異なっていてもよい。Xは一価のアニオン(例えば、OH、Cl、Br)である。上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、塩化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、臭化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、水酸化長鎖アルキルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMAB)、塩化セチルトリメチルアンモニウム、水酸化セチルトリメチルアンモニウム(MSDS)である;
上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、臭化ミリスチルトリメチルアンモニウム(TTAB)、塩化ミリスチルトリメチルアンモニウム、水酸化ミリスチルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。
29.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の時間は少なくとも10分間であり、例えば2時間〜30時間である。
30.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の温度は0℃〜150℃であり、例えば50〜95℃または50〜90℃である。
31.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(1)で得られた混合物において、有機シリコン原料の加水分解により生成したアルコールの重量含有率は、10ppm以下である。
32.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(2)において、エージング時間は2時間〜50時間、または3時間〜30時間、または3時間〜15時間、または1時間〜60時間である。
33.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(2)において、エージング温度は室温〜50℃、または15℃〜30℃、または15℃〜26℃、または26℃〜30℃である。
34.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃、140℃〜180℃、または160℃〜180℃である。
35.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(3)において、結晶化時間は2時間〜20日間、0.5日間〜20日間、0.5日間〜10日間、または1日間〜6日間、または0.5日間〜6日間、または0.5日間〜3日間、または1日間〜3日間である。
36.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(3)において、結晶化圧力は自生圧力である。
37.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、工程(3)において、結晶化は以下の条件で行われる:結晶化は、100℃〜130℃、例えば110℃〜130℃で0.5日間〜1.5日間行われ、その後160℃〜180℃で1日間〜3日間行われ、結晶化圧力は自生圧力である。
38.この項を除く、技術的解決方法8〜39のいずれか一項に記載の方法であって、有機シリケートはオルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸ジメチルジエチル、または他のシリケートである。
39.シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタムの製造方法は、シクロヘキサノンオキシムと、技術的解決方法1〜7のいずれか一項に記載の完全Si分子篩とを接触させる工程を含む。
〔図面の説明〕
図1は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のXRDスペクトルである。
図2は、本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のXRDスペクトルである。
図3は、本発明に記載の方法、および従来技術の方法によりそれぞれ合成したS−1分子篩の29Si NMRスペクトルである。
図4は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のSEM写真である。
図5は、本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のSEM写真である。
図6は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のTEM写真である。
図7は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のSEM写真である。
図8は、本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のSEM写真である。
図9は、本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のTEM写真である。
図10は、本発明に記載の方法により合成した、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩のXRDスペクトル(2θ角:5°〜35°)である。
図11は、本発明に記載の方法により合成された、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩の小角XRDスペクトル(2θ角:0°〜3°)である。
〔詳細な説明〕
本発明によれば、
比が、全シリコン原料、有機シリコン原料、固体シリコン原料(無機シリコン原料とも呼ばれる)、およびエージング後の生成物を含むとき、特に記載のない限り、該比はSiO換算で計算され;
比が、無機アミン原料、無機アンモニウム塩、およびアンモニア水を含むとき、特に記載のない限り、該比はNH 換算で計算され;
比が水を含むとき、特に記載のない限り、該比はHOで計算される。
完全Si分子篩では、一つのシリコン原子が酸素を介して他の四つのシリコン原子と結合しており、Si(OSi)と表され、29Si NMRにおいて−112±2ppmの化学シフトピークを示し、そのピーク強度はベースラインに対するピーク高さで表され、Qと称される。完全Si分子篩では、一つのシリコン原子が酵素を介して他の三つのシリコン原子と結合しており、SiOH(OSi)と表され、29Si NMRスペクトルにおいて、−103±2ppmの化学シフトピークを示し、そのピーク強度はベースラインに対するピーク高さで表され、Qと称される。Q/Qは欠陥サイトの量を反映する。Q/Qが大きいほど、欠陥サイトの量は少なくなる。従来の完全Si分子篩はQ/Q>95である。
本発明に記載の完全Si分子篩は、格子中の三つのシリコン原子と結合したシリコン欠陥サイトをより多く含み、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位において、より高い触媒活性を有する。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法は、本発明の完全Si分子篩を製造することができる。製造した分子篩は、より多くの欠陥サイトを有する。
さらに、本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法では、安価で容易に入手可能な固体シリコン原料(例えば高純度シリカゲルおよび/またはカーボンホワイト)を、高価な有機シリコン原料の一部またはすべての代替として用いることができ、および/または有機第四級アンモニウム塩を有機第四級アンモニウム塩基の代替として用いることができ、分子篩の製造における汚染排出を低減することができ、原料コストを削減することができる。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法において、製造した完全Si分子篩結晶粒サイズは合成条件(例えば固体シリコン原料と有機シリコン原料との比)を変えることにより便宜的に調節できる。かつ、有機シリコン材料を唯一のシリコン原料として用いる従来技術に基づいて製造したものに匹敵する、またはそれよりも小さい結晶粒サイズの完全Si分子篩を得ることができる。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法において、有機第四級アンモニウム塩基よりも有機第四級アンモニウム塩が完全Si分子篩を生成するテンプレート剤として用いられても構わない。得られた分子篩は、有機第四級アンモニウム塩を用いる従来技術に基づいて製造したものよりも、小さい結晶粒サイズと、高い活性を有している。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法において、完全Si分子篩は、用いるテンプレート剤の量をより少なくして製造でき、全シリコン原料に対する水の比をより小さくして製造できる。完全Si分子篩を合成するコストを大幅に削減でき、分子篩の合成における結晶化物中の固形分を増大できる。単一容器における分子篩生産量を増加させることができる。
本発明は更に、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタムの合成方法を提供し、シクロヘキサノンオキシムを完全Si分子篩と接触させる工程を含み、該完全Si分子篩は、本発明に記載の完全Si分子篩である。シクロヘキサノンオキシムを完全Si分子篩に接触させる条件は、シクロヘキサノンオキシムを完全Si分子篩に接触させてカプロラクタムに変換する合成で通常用いられる条件であっても構わない。例えば、中国特許公開101429149A号および中国特許公開1269360A号に開示されている、または従来技術における完全Si分子篩を用いてカプロラクタムを合成する他の方法で開示されている条件であっても構わない。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法において、完全Si分子篩は、より少ないテンプレート剤の量で合成できる。例えば、テンプレート剤と有機シリコン原料の比は(0.05〜0.36):1、または(0.05〜0.25):1、例えば(0.05〜0.2):1、または(0.10〜0.36):1、または(0.10〜0.25):1、または(0.10〜0.2):1であっても構わない。
本発明に記載の完全Si分子篩の合成方法において、完全Si分子篩はより高い固形分含有量で合成することができ、すなわち水の使用量が減少でき、単一容器における生産量を増大することができる(すなわち、同じリアクター体積下で、一つの合成においてより多くの分子篩を製造することができる)。したがって、水と全シリコン原料とのモル比を減少することができ、例えば(5〜80):1、または(5〜50):1、または(6〜30):1、または(6〜20):1である。
〔材料〕
完全Si分子篩の合成方法において、用いる材料は、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水を含む。全シリコン原料は有機シリコン原料と無機シリコン原料の合計を表す。無機シリコン原料は、固体シリコン原料とも呼ばれる。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.05〜0.36):1:(0.01〜0.1):(5〜80)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.05〜0.25):1:(0.01〜0.07):(6〜50)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.05〜0.25):1:(0.01〜0.07):(6〜30)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.05〜0.25):1:(0.01〜0.05):(6〜20)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.55):1:(0.01〜0.1):(5〜100)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.36):1:(0.01〜0.1):(5〜80)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.36):1:(0.01〜0.1):(5〜50)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.25):1:(0.01〜0.07):(6〜30)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.08〜0.6):1:(0.01〜0.1):(3〜100)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.5):1:(0.01〜0.1):(5〜80)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.36):1:(0.01〜0.07):(6〜50)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤、全シリコン原料、無機アミン原料、および水のモル比は、(0.10〜0.25):1:(0.02〜0.05):(6〜30)であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.2):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤と全シリコン原料とのモル比は、(0.10〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤と全シリコン原料とのモル比は、(0.10〜0.20):1であっても構わない。
一実施形態では、水と全シリコン原料とのモル比は、(6〜20):1であっても構わない。
一実施形態では、無機アミン原料と全シリコン原料とのモル比は、(0.01〜0.07):1であっても構わない。
一実施形態では、無機アミン原料と全シリコン原料とのモル比は、(0.01〜0.05):1であっても構わない。
〔テンプレート剤〕
テンプレート剤は、有機塩基であっても良く、または、有機塩基および有機第四級アンモニウム塩であっても構わない。例えば、テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム塩基であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンの混合物であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基および有機第四級アンモニウム塩の混合物であっても良く、または、有機アミンおよび有機第四級アンモニウム塩の混合物であっても良く、または、有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であっても構わない。
テンプレート剤は更に、長鎖アルキルアンモニウム化合物を含んでいても構わない。例えば、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム化合物、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および随意的に有機アミン化合物から構成されていても良い。上記有機塩基は、有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンのうち少なくとも一つであっても構わない。上記有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであっても構わない。脂肪族アミンは、R(NHの一般式を有することができ、RはC−CアルキルまたはC−Cアルキレンであり、nは1または2である。脂肪族アミンは、エチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つであっても構わない。アルコールアミンは、(HORNH(3−m)の一般式を有することができ、RはC−Cアルキルであり、mは1、2、または3である。アルコールアミンは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つであっても構わない。芳香族アミンは、芳香族置換基を持つアミンに属し、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであっても構わない。
有機第四級アンモニウム化合物は、R NXの一般式を有することができ、ここでR7はC,C、C、C、CまたはCアルキルであり、Xは一価のアニオン(例えばOH−、Cl−、Br−)である。有機第四級アンモニウム化合物は、有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩である。
本発明によれば、有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであっても構わない。
本発明によれば、有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであっても構わない。
長鎖アルキルアンモニウム化合物は、RNHXまたはRN(RXの一般式を有することができ、RはC12−C18アルキルであり、RはC−Cアルキル(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、またはヘキシル)である。ここで、RN(R)3X中の三つのRは同じまたは異なっていてもよく、Xは一価のアニオン(例えばOH、Cl、Br)である。
本発明によれば、長鎖アルキルはC12−C18アルキルに属する。
長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、塩化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、臭化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム、水酸化長鎖アルキルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。長鎖アルキルアンモニウム化合物は、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMAB)、塩化セチルトリメチルアンモニウム、水酸化セチルトリメチルアンモニウム(MSDS)、臭化ミリスチルトリメチルアンモニウム(TTAB)、塩化ミリスチルトリメチルアンモニウム、水酸化ミリスチルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、および水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。
一実施形態では、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基を含んでいても構わない。例えば、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基であっても良く、または有機第四級アンモニウム塩基を含む混合物であっても構わない。例えば、テンプレート剤は、有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンとの混合物であっても良く、または有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩との混合物であっても良く、または有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.36):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.2):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0〜0.35):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.3):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機塩基を含んでいても良く、該有機塩基は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンである。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は、0.04:1以上であっても構わない。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は、0.05:1以上であっても構わない。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機塩基を含んでいても良く、該有機塩基は、有機第四級アンモニウム塩基、水酸化長鎖アルキルアンモニウム、および有機アミンのうち少なくとも一つである。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は0.04:1以上であっても構わない。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は0.05:1以上であっても構わない。
一実施形態では、有機塩基と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム化合物を含んでいても良く、該有機第四級アンモニウム化合物は、有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩である。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は0.05:1以上であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.20):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩および有機アミンである。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.3):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.2):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.40):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.35):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.30):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.10〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0〜0.40):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩および有機アミンを含んでいても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.3):1であっても構わない。
一実施形態では、有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.2):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.45):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.40):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.35):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.05〜0.30):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0.10〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、有機アミンと全シリコン原料とのモル比は、(0〜0.40):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は長鎖アルキルアンモニウム化合物を含んでいても構わない。
一実施形態では、長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.40):1であっても構わない。
一実施形態では、長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.35):1であっても構わない。
一実施形態では、長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1であっても構わない。
一実施形態では、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム化合物、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および随意的に有機アミン化合物を含んでいても良く、該有機第四級アンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であっても良く、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であっても良く、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.4):1であっても構わない。
〔全シリコン原料〕
本発明によれば、全シリコン原料は有機シリコン原料と無機シリコン原料(固体シリコン原料とも呼ばれる)の組み合わせである。
本発明によれば、有機シリコン原料は有機シリケートであっても構わない。
上記有機シリケートはSi(ORの一般式を持つことができ。RはC−Cアルキルであっても良く、例えばRはC−Cアルキルであっても良く、該アルキルは直鎖状または分岐鎖状である。
上記有機シリケートは、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸ジメチルジエチルのうち少なくとも一つであっても構わない。
中でも、好ましくは、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸ジメチルジエチルのうち少なくとも一つである。
本発明によれば、固体シリコン原料は固体または粉末の高純度シリカであっても構わない。
一実施形態では、乾燥重量で、固体シリコン原料のSiO含有率は99.99重量%より大きく、Fe、Al、およびNa原子の合計重量含有率は10ppm未満である。
一実施形態では、乾燥重量で、固体シリコン原料のSiO含有率は99.99〜100重量%であり、通常99.99重量%より大きく100重量%未満である。
一実施形態では、固体シリコン原料はカーボンホワイトおよび/または高純度シリカゲルである。
一実施形態では、乾燥重量で、上記高純度シリカゲルは99.99重量%以上のSiO含有率であっても良く、例えば99.99%重量以上であり、100重量%未満である。かつ、Fe、Al、およびNa原子の全重量含有率は、10ppm未満である。
一実施形態では、乾燥重量で、上記カーボンホワイトは99.99重量%以上のSiO含有率であっても良く、例えば99.99重量%〜100重量%、または99.99重量%より大きく100重量%未満である。Fe、Al、およびNa原子の重量含有率は10ppm未満である。
一実施形態では、上記カーボンホワイトは比表面積(50〜400)m/gを有することができる。
カーボンホワイトは商業的に入手可能であり、または従来の方法に基づいて用意することができる。例えば、カーボンホワイトを調製する方法は、中国特許101798088B号に開示されている。例えば、カーボンホワイトはSiCl,H,およびOの燃焼反応で得ることができる。
〔無機アミン原料〕
本発明によれば、無機アミン原料は無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であっても構わない。上記無機アンモニウム塩は、塩化アンモニウム、窒化アンモニウム、および硫化アンモニウムのうち少なくとも一つであっても構わない。上記無機アミン原料は、好ましくはアンモニア水である。
〔完全Si分子篩〕
本発明は完全Si分子篩を提供し、該完全Si分子篩はQ/Qが(10〜90):1である。
は、完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−112±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピークの高さで表される。
は、完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピークの高さで表される。
上記Q/Qは好ましくは(10〜70):1であり、例えば(15〜50):1である。
完全Si分子篩は結晶粒サイズ(短軸方向)140nm〜2μm、例えば200nm〜2μm、または200nm〜700nmであっても構わない。
完全Si分子篩粒子は、単結晶粒、または複数の結晶粒から形成された凝集体である。
完全Si分子篩は、S−1分子篩、S−2分子篩、またはベータ分子篩であっても構わない。
完全Si分子篩は、MFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩、MEL構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩、またはBEA構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−1分子篩であって、用いられるテンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウムであっても良く、または水酸化テトラプロピルアンモニウムと、有機アミン、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウムのうち少なくとも一つとの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−2分子篩であって、用いられるテンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウムであっても良く、または水酸化テトラブチルアンモニウムと、有機アミン、塩化テトラブチルアンモニウム、および臭化テトラブチルアンモニウムのうち少なくとも一つとの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はベータ分子篩であって、用いられるテンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウムであっても良く、または水酸化テトラエチルアンモニウムと、有機アミン、塩化テトラエチルアンモニウム、および臭化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つとの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−1分子篩であって、用いられるテンプレート剤は塩化テトラプロピルアンモニウムおよび/または臭化テトラプロピルアンモニウムおよび有機アミンの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−2分子篩であって、用いられるテンプレート剤は塩化テトラブチルアンモニウムおよび/または臭化テトラブチルアンモニウムおよび有機アミンの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はベータ分子篩であって、用いられるテンプレート剤は塩化テトラエチルアンモニウムおよび/または臭化テトラエチルアンモニウムおよび有機アミンの混合物であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はMFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩であって、用いられる有機第四級アンモニウム化合物は、水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウムのうち少なくとも一つを含んでいても良く、または少なくとも一つであっても構わない。一実施形態では、水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウムのうち少なくとも一つと、全シリコン原料とのモル比は0.01:1以上、例えば(0.02〜0.2):1または(0.04〜0.15):1であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はMEL構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩であって、用いられる有機第四級アンモニウム化合物は、水酸化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラブチルアンモニウムのうち少なくとも一つを含んでいても良く、または少なくとも一つであっても構わない。一実施形態では、水酸化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウムのうち少なくとも一つと、全シリコン原料とのモル比は0.01:1以上、例えば(0.02〜0.2):1または(0.04〜0.15):1であっても構わない。
一実施形態では、完全Si分子篩はBEA構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩であって、用いられる有機第四級アンモニウム化合物は、水酸化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つを含んでいても良く、または少なくとも一つであっても構わない。一実施形態では、水酸化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つと、全シリコン原料とのモル比は0.01:1以上、例えば(0.02〜0.2):1または(0.04〜0.15):1であっても構わない。
〔合成方法〕
一実施形態では、本発明における完全Si分子篩の合成方法は、以下の工程を含む。
(1)テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、攪拌する;
(2)工程(1)で得られた生成物をエージングする;
(3)工程(2)で得られたエージング後の生成物と、固体シリコン原料とを均一に混合し、その後、密閉反応器内で結晶化し、完全Si分子篩を回収する;
(4)随意的に、上記分子篩を再結晶する。
工程(1)において、無機アミン原料は好ましくはアンモニア水である。
一実施形態では、アンモニア水と全シリコン原料とのモル比は(0.01〜0.1):1であっても構わない。
一実施形態では、アンモニア水と全シリコン原料とのモル比は(0.01〜0.07):1であっても構わない。
一実施形態では、アンモニア水と全シリコン原料とのモル比は(0.01〜0.05):1であっても構わない。
工程(1)において、テンプレート剤、有機シリコン原料、無機アミン原料、および水を混合し、混合物を0℃〜150℃(例えば0℃〜100℃、例えば10℃〜100℃、例えば20℃〜100℃、例えば50℃〜95℃、例えば50℃〜90℃)で少なくとも10分間攪拌する。これにより、有機シリコン原料は加水分解し、混合物中の一価アルコールの含有量が減少する。すなわち、加水分解およびアルコール除去を行う。通常、攪拌時間は10分間〜3000分間であり、例えば2時間〜30時間である。
加水分解およびアルコール除去によって、有機シリコン原料の透明な加水分解溶液が得られる。通常、工程(1)で得られる混合物中の、有機シリコン原料の加水分解によって生成したアルコールの重量含有率は、10ppm以下である。好ましくは、工程(1)で得られる混合物中の一価アルコールの重量含有率は、10ppm以下である。
工程(2)において、工程(1)で得られた生成物はエージングされる。上記エージングは、工程(1)で得られた生成物を室温で1時間〜60時間静置することによって保持することをいう。上記室温は、15℃〜40℃であり、エージング時間は1時間〜60時間(例えば2時間〜50時間、例えば3時間〜50時間、例えば3時間〜30時間、例えば3時間〜15時間)である。上記エージングの間、攪拌は行わず、工程(1)で得られた生成物は、静置することによって保持される。
工程(3)において、工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを混合する。ここで、SiO換算における、工程(2)で得られた生成物と固体シリコン原料とのモル比(すなわち有機シリコン原料と固体シリコン原料とのモル比であって、重量比と等しい)は、1:(0.10〜10)であり、例えば1:(0.2〜9)、または1:(1〜9)、または1:(2〜8)、または1:(1〜7)、または1:(3〜7)、または1:(3〜6)である。工程(2)で得られたエージング後の生成物と固体シリコン原料とを混合し、均一に攪拌する。通常、攪拌時間は少なくとも15分間であり、例えば0.5時間〜5時間である。
本発明における完全Si分子篩の合成方法では、固体シリコン原料はより高い割合で用いられても良く、結晶化物の固形分を増大することができ、従って、合成リアクターを変えることなしに、一つの合成の生産量を増大することができる。得られた生成物の結晶粒は、固体シリコン原料を用いる従来法により得られたものよりも小さく、有機シリコン原料のみを用いて得られたものに匹敵しうる。または、有機シリコン原料のみを用いたものよりも小さい。さらに、結晶粒サイズは、固体シリコン原料と有機シリコン原料との比を変えることで調節できる。
工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃であり、例えば140℃〜180℃または160℃〜180℃である。
工程(3)において、結晶化圧力は自生圧力である。
工程(3)において、結晶化時間は2時間〜20日間、0.5日間〜20日間、0.5日間〜10日間、または0.5日間〜6日間、または0.5日間〜3日間、または1日間〜3日間である。
結晶化はステンレス鋼攪拌容器内で行われても構わない。
結晶化中の温度上昇は、一段階温度上昇、または多段階温度上昇であっても構わない。結晶化中の温度上昇は、慣習的方法で行われても構わない。温度上昇の速度は、(0.5〜1)℃/minであっても構わない。
一実施形態では、結晶化は以下の条件下で行われる:結晶化温度は160℃〜180℃、結晶化時間は0.5日間〜6日間、または0.5日間〜3日間、または1日間〜3日間、結晶化圧力は自生圧力である。
一実施形態では、結晶化は以下の条件下で行われる:結晶化は100℃〜130℃、例えば110℃〜130℃で0.5日間〜1.5日間、その後160℃〜180℃で1日間〜3日間行われ、結晶化圧力は自生圧力である。
工程(3)において、完全Si分子篩を得る方法は、慣習的な方法であり、結晶化物の濾過、洗浄、およびか焼を含んでいても良く、または結晶化物の濾過、洗浄、乾燥、およびか焼を含んでいても構わない。
濾過の目的は、結晶化によって得られた完全Si分子篩を、結晶化母液から分離することである。
洗浄の目的は、分子篩粒子表面に吸着した、シリコンを含有するテンプレート剤溶液(例えば、TPAOH溶液)を洗い流すことである。
乾燥の目的は、か焼中の水分蒸発量を減少させるために、分子篩中のほとんどの水を除去することである。
か焼の目的は、分子篩中のテンプレート剤を除去することである。
工程(3)において、洗浄は水で行われ得る。分子篩と水との重量比は、1:(1〜20)または1:(1〜15)であっても構わない。洗浄温度は、室温〜50℃であっても構わない。
乾燥温度は、100℃〜200℃であっても構わない。
か焼温度は、350℃〜650℃であっても構わない。か焼時間は2時間〜10時間であっても構わない。
本発明に記載の完全Si分子篩生成物は、回収を通じて得られる。
本発明の完全Si分子篩の合成方法によれば、工程(3)における収集で得られた完全Si分子篩はまた、分子篩の再結晶を行っても構わない。すなわち、工程(3)で得られた完全Si分子篩を有機塩基溶液中で結晶化させ、完全Si分子篩を回収する。この手順によって、得られる完全Si分子篩は中空構造を有するようになる。
具体的に言うと、工程(3)で得られた完全Si分子篩と、有機塩基と、水とを混合する。混合物を密閉反応器内で結晶化し、生成物を回収する。結晶化圧力は自生圧力であっても良く、結晶化温度は100℃〜200℃、または100℃〜150℃、または120℃〜200℃、または150℃〜200℃であっても良く、結晶化時間は0.1日間〜10日間、または0.5日間〜10日間、または0.5日間〜8日間、または0.5日間〜6日間であっても構わない。
一実施形態では、工程(4)において、完全Si分子篩:有機塩基:水のモル比は1:(0.02〜0.5):(2〜50)、例えば1:(0.05〜0.2):(2〜20)であっても構わない。
一実施形態では、工程(4)において、完全Si分子篩と有機塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)、または1:(0.02〜0.2)であっても良く、完全Si分子篩と水とのモル比は1:(2〜50)、1:(2〜20)、または1:(5〜10)であっても構わない。
工程(4)において、有機塩基は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンである。上記有機第四級アンモニウム塩基は、例えば水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、および水酸化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つである。上記有機アミンは脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つである。上記脂肪族アミンはR(NHの一般式を有することができ、RはC−CアルキルまたはC−Cアルキレンであり、nは1または2である。上記アルコールアミンは(HORNH(3−m)の一般式を有することができ、R4はC−Cアルキルであり、mは1、2、または3である。上記脂肪族アミンは、例えばエチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つである。上記芳香族アミンは、芳香族置換基を有するアミンに属し、例えばアニリン、アミノトルエン、p−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つである。上記アルコールアミンは、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つである。
工程(4)において、有機塩基は好ましくは有機第四級アンモニウム塩基であり、分子篩(SiO換算)と、該有機第四級アンモニウム塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)、例えば1:(0.05〜0.2)である。分子篩(SiO換算)と水とのモル比は1:(2〜50)、例えば1:(2〜20)、または1:(5〜10)である。結晶化温度は120℃〜200℃である。結晶化時間は0.5日間〜8日間である。結晶化圧力は、自生圧力である。好ましくは、工程(4)において、結晶化温度は150℃〜200℃であり、結晶化時間は0.5日間〜6日間である。
工程(4)において、回収処理は従来法であり、工程(3)における回収処理を参照できる。通常、この処理は結晶化物の濾過、洗浄、乾燥(随意的)、およびか焼を含む。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−1分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウムである。
一実施形態では、完全Si分子篩はS−2分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラブチルアンモニウムである。
一実施形態では、完全Si分子篩はベータ分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は水酸化テトラエチルアンモニウムである。
一実施形態では、完全Si分子篩はMFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は水酸化テトラプロピルアンモニウムである。
一実施形態では、完全Si分子篩はMEL構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は水酸化テトラブチルアンモニウムである。
一実施形態では、完全Si分子篩はBEA構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔分子篩であり、工程(4)で用いられる有機第四級アンモニウム塩基は水酸化テトラエチルアンモニウムである。
工程(4)における、分子篩の再結晶は、一回のみ行われても良いし、または複数回繰り返し行われても良い。該繰り返しは、工程(3)で得られた完全Si分子篩を工程(4)で処理された分子篩に置き換えることを除けば、工程(4)の処理を行うことである。
再結晶処理を通じて、二次細孔構造を有する完全Si分子篩を得ることができる。得られた完全Si分子篩の結晶粒は中空構造を有し、中空粒子の空洞部の半径は5nm〜300nmである。25℃、P/P0=0.10、および吸着時間1時間の条件で上記分子篩試料について測定したベンゼンの吸着容量は、少なくとも70mg/gである。低温での上記分子篩による窒素吸着の吸着等温線と脱着等温線との間にはヒステリシスループがある。上記分子篩はより高い細孔体積および比表面積を有している。
〔測定〕
本発明によれば、Q/Q29Si MAS NMRによって測定した。
本発明によれば、結晶粒の大きさはSEMによって測定した。
〔装置〕
29Si MAS NMR結果は、固体二重共鳴検出器およびΦ6mmのZrO2回転子を有するVarian INOVA 300型核磁気共鳴分光器を用いて得られた。
29Si検出コア共鳴周波数:59.588MHz
マジック角回転速度:3kHz
サンプリング時間:0.02s
パルス幅:1.5μs
サイクル・ディレイ時間:3s
スキャン数:3000。
SEM結果は、Quanta 200F型走査型電子顕微鏡(FEI製)を用いて得られた。電気伝導性およびコントラスト効果を良くするために、試料を乾燥し真空蒸着によって金でコーティングした。分析電子顕微鏡加速電圧は20.0kV、倍率は1000〜30000倍である。
TEM結果は、エネルギーフィルタシステムGIF2001(Gatan)を備えた、Tecnai F20 G2S-TWIN型透過型電子顕微鏡(FEI製)を用いて得られた。アクセサリは、X線エネルギー分光器を備える。電子顕微鏡試料は、直径3mmのマイクログリッド上の懸濁液によって分散された。
XRD結果は、Siemens D5005型X線回折装置を用いて得た。
線源:CuKα(λ=1.5418Å)、管電圧:40kV、管電流:40mA、スキャンスピード:0.5°/分、スキャン範囲:2θ=4°〜40°。
BETの比表面積および細孔体積は、標準的方法RIPP151-90に基づく、BJHか焼法と組み合わせた窒素吸着容量測定から決定した。Analytical Methods in Petrochemical Industry (RIPP Experiment Techniques)(Yang Cuidingら、Science Press、1990)が参照できる。
XRF結果は、3271E型X線蛍光分光装置(Rigaku Industrial Corporation)を用いて得られる。試料は粉末錠剤化により得られる。ターゲット:ロジウム、励起電圧:50kV、励起電流:50mA。各成分のスペクトル線の強度は、シンチレーションカウンタおよび比例カウンタによって検出される。
XPS結果は、ESCALAB 250型X線光電子分光装置(Thermo Fischer-VG製)を用いて得られる。AlKαモノクロメータ、Mg/Alバイノード、MgKαX線、出力:200Wであり、結合エネルギーは、アルキルカーボンまたは不純物を含んだC1sのピークで補正される(284.8eV)。
エッチング分析は、Arスパッタリングを用いた。励起源:バイノードMgKαX、基準真空度は約6.5×10−7Pa(分析過程において)。
〔原料〕
臭化テトラプロピルアンモニウム(Guang Dong Dayou Chemical plant、濃度20.05重量%)。
塩化テトラプロピルアンモニウム(Guang Dong Dayou Chemical plant、濃度20.05重量%)。
水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)(Guang Dong Dayou Chemical plant、濃度25.05重量%)。
オルトケイ酸テトラエチル(分析的純度、Sinopharm Chemical Reagent limited corporation)。
臭化テトラプロピルアンモニウム固体(分析的純度、Sinopharm Chemical Reagent limited corporation)。
臭化長鎖アルキルトリメチルアンモニウム(分析的純度、Sinopharm Chemical Reagent limited corporation)。
アンモニア水(分析的純度、濃度20重量%)。
カーボンホワイト(JuHua (ZheJiang)から入手可能、モデルAS-150、固形分>95重量%、SiO(乾燥)含有率>99.99重量%、Fe、Na、およびAlの全含有率<10ppm、比表面積195m/g)
その他の原料は、商業的に入手可能であり、分析的純度である。
〔実施例1〕
(1)500mLのベイカーに、水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液12.47g(濃度25.05重量%)、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水33.85gを順次加えた。加熱および攪拌機能を持つマグネチック攪拌棒をベイカー内に置いた。混合物を80℃で4時間攪拌した。必要に応じて、混合物に水を追加した。有機塩基の、Si含有加水分解溶液が得られ、一価のアルコールの含有率は10ppm未満であった。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12g(乾燥時)を加えた。得られた混合物を1時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Si S−1分子篩結晶化物を製造した。S−1分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1試料S−1−Y1Aを製造した。
S−1−Y1AのXRDスペクトルを図1に示した。
S−1−Y1Aの29Si NMRスペクトルを図3に示した。
S−1−Y1AのSEM写真を図4に示した。
S−1−Y1AのBETの比表面積は425m/g、ミクロ細孔体積は0.170mL/g、およびメソ細孔体積は0.085mL/gであった。
(4)S−1−Y1A試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は22gであった。得られた混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1−Y1AP試料を得た。
S−1−Y1APのBETの比表面積は450m/g、ミクロ細孔体積は0.152mL/g、およびメソ細孔体積は0.165mL/gであった。
透過型電子顕微鏡(TEM)写真(図6に示す)によれば、S−1−Y1APは中空構造を有していた。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例2〜6〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例7〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤はTPAOH(水酸化テトラプロピルアンモニウム)およびエチルアミンであり、TPAOH:エチルアミンのモル比は0.1:0.15であった。
〔実施例8〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si S−2分子篩を製造するために変更した。
〔実施例9〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si β分子篩を製造するために変更した。
XRDスペクトルを図2に示し、SEM写真を図5に示した。
〔比較例1〕
中国特許公開1338427A号に開示された方法に基づいた、完全Si分子篩S−1の製造。
オルトケイ酸テトラエチル208gと水酸化テトラプロピルアンモニウム溶液180g(濃度22.05%)とを混合した。混合物に、脱イオン水64.5gを加えた。混合物を均一に混合し、加水分解およびアルコール除去を60℃〜80℃で5〜9時間行い、オルトケイ酸テトラエチルを含む加水分解溶液を生成した。激しく攪拌しながら、上記加水分解溶液を75℃で7時間攪拌し続け、コロイドを生成した。上記コロイドを密閉ステンレス鋼反応器に移し、170℃の一定温度で2日間結晶化し、粗製分子篩を製造した。
上記粗製分子篩を濾過し、洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼した。か焼後の分子篩6gとTPAOH水溶液22g(濃度22.05%)とを均一に混合した。混合物を密閉反応器中で、150℃で1日間結晶化した。混合物を濾過し、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、従来のS−1分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例2〕
比較例1におけるオルトケイ酸テトラエチル(SiO換算)を代替して、同じ重量のカーボンホワイト(SiO換算)を用いたことを除けば、比較例1と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例3〕
アンモニア水を添加しないことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例4〕
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例5〕
エージングを行わなかったことを除けば、実施例1と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例10〕
(1)500mLのベイカーに、臭化テトラプロピルアンモニウム(TPABr)水溶液17.9g(濃度20.05重量%)、エチレンジアミン1.62g、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水13.5gを順次加えた。加熱および攪拌機能を持つマグネチック攪拌棒をベイカー内に置いた。混合物を80℃で4時間攪拌した。必要に応じて、混合物に水を追加した。有機塩基の、Si含有加水分解溶液が得られ、一価のアルコールの含有率は10ppm未満であった。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12g(乾燥時)を加えた。混合物を2時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Si S−1分子篩結晶化物を製造した。S−1分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1試料S−1−Y1Bを製造した。
S−1−Y1BのSEM写真を図7に示した。
S−1−Y1BのBETの比表面積は420m/g、ミクロ細孔体積は0.171mL/g、およびメソ細孔体積は0.082mL/gであった。
(4)S−1−Y1B試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は25.2gであった。得られた混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−1−Y1BP試料を得た。
S−1−Y1BPのBETの比表面積は437m/g、ミクロ細孔体積は0.155mL/g、およびメソ細孔体積は0.158mL/gであった。
透過型電子顕微鏡(TEM)写真(図9に示す)によれば、S−1−Y1BPは中空構造を有していた。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例11〜15〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例16〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は塩化テトラプロピルアンモニウム(TPACl)およびエチルアミンであり、TPACl:エチルアミンのモル比は0.1:0.15であった。
〔実施例17〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si S−2分子篩を製造するために変更した。
〔実施例18〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。ここで、テンプレート剤は完全Si β分子篩を製造するために変更した。
SEM写真を図8に示した。
〔比較例6〕
アンモニア水を添加しないこと、およびエージングを行わなかったことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例7〕
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例8〕
エージングを行わなかったことを除けば、実施例10と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例19〕
(1)500mLのベイカーに、水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液12.1g(濃度25.05重量%)、固体臭化テトラプロピルアンモニウム0.8g、オルトケイ酸テトラエチル20.8g、エチレンジアミン2g、臭化セチルトリメチルアンモニウム13.14g、アンモニア水0.26g(濃度20重量%)、および脱イオン水120gを順次加えた。
加熱および攪拌機能を持つマグネチック攪拌棒をベイカー内に置いた。混合物を80℃で4時間攪拌した。必要に応じて、混合物に水を追加した。有機塩基の、Si含有加水分解溶液が得られ、一価のアルコールの含有率は10ppm未満であった。
(2)得られた、有機塩基の、Si含有加水分解溶液を攪拌しながら26℃まで冷却し、26℃で12時間静置することによって保持し、生成物のエージングを行った。
(3)攪拌しながら、エージング後の生成物に、カーボンホワイト粉末12gを加えた。得られた混合物を1時間攪拌し、密閉ステンレス鋼反応器に移し、165℃の一定温度で12時間結晶化し、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩結晶化物を製造した。完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩結晶化物を濾過した。濾過ケーキを脱イオン水で洗浄し(10X分子篩重量)、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、MFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩試料S−Y1を製造した。
S−Y1のXRDスペクトルを図10および図11に示した。
S−Y1のBETの比表面積は525m/g、ミクロ細孔体積(細孔径<1nm)は0.175mL/g、およびメソ細孔体積(細孔径=2〜8nm)は0.423mL/gであった。S−Y1はMFI構造を有する。
(4)S−Y1試料6gと、10重量%TPAOH水溶液とを均一に混合し、ここで用いた水溶液の量は22gであった。混合物を密閉反応器内で150℃、3日間結晶化した。濾過後、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、S−Y1P試料を得た。
S−Y1PのBETの比表面積は540m/g、ミクロ細孔体積(細孔径<1nm)は0.172mL/g、およびメソ細孔体積(細孔径=2〜8nm)は0.478mL/gであった。透過型電子顕微鏡(TEM)写真によれば、S−Y1Pは中空構造を有していた。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔実施例20〜22〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
得られた分子篩はMFI構造を有していた。
〔実施例23〜25〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
得られた分子篩はMFIおよびBEA構造を有していた。
〔実施例26〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
得られた分子篩はMEL構造を有していた。
〔実施例27〕
組成および反応条件が異なる(工程(4)は変えない)ことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
得られた分子篩はBEA構造を有していた。
〔比較例9〕
オルトケイ酸テトラエチル62.4g、水酸化テトラプロピルアンモニウム溶液12.2g(濃度25.05%)、固体臭化テトラプロピルアンモニウム0.84g、エチレンジアミン2g、および臭化セチルトリメチルアンモニウム13.14gを混合した。混合物に、脱イオン水144gを加えた。混合物を均一に混合し、加水分解およびアルコール除去を60℃〜80℃で5〜9時間行い、オルトケイ酸テトラエチルを含む加水分解溶液を生成した。激しく攪拌しながら、上記加水分解溶液を75℃で7時間攪拌し続け、コロイドを生成した。上記コロイドを密閉ステンレス鋼反応器に移し、170℃の一定温度で2日間結晶化し、粗製分子篩を製造した。
上記粗製分子篩を濾過し、洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼した。か焼後の分子篩6gとTPAOH水溶液22g(濃度22.05%)とを均一に混合した。混合物を密閉反応器中で、150℃で1日間結晶化した。混合物を濾過し、濾過ケーキを洗浄し、120℃で24時間乾燥し、550℃で6時間か焼し、MFI構造の完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例10〕
比較例9におけるオルトケイ酸テトラエチル(SiO換算)を代替して、同じ重量のカーボンホワイト(SiO換算)を用いたことを除けば、比較例9と同様に完全Si分子篩を製造した。組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例11〕
アンモニア水を添加しないことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例12〕
攪拌および加水分解後、固体シリコン原料、有機シリコン原料、テンプレート剤、および水を混合し、アンモニア水を添加せずに結晶化したことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔比較例13〕
エージングを行わなかったことを除けば、実施例19と同様に分子篩を製造した。
組成物、反応条件、および結果を表1〜3に示した。
〔評価〕
上記実施例および比較例で提供された、非再結晶分子篩および再結晶分子篩を評価した。シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位を用いて、上記分子篩の触媒性能を評価した。上記分子篩は錠剤化および粉砕された。20〜60メッシュの粒子を触媒として用いた。
評価の結果を表3に示した。
評価の条件を以下に示す:
リアクターは標準圧連続流動固定床であった。リアクターの内部直径は5mmであった。触媒(完全Si分子篩)の搭載は0.5gである。触媒の粒子サイズは20〜60メッシュである。
触媒はリアクター管に搭載され、標準圧力の窒素雰囲気中、350℃で2時間、前処理した。
シクロヘキサノンオキシムの濃度は35.7重量%、単位時間当たりの重量空間速度(WHSV)は7.5/h、溶媒はメタノール、反応温度は350℃、窒素の流速は1.8L/hr、および反応時間は3時間であった。
水再循環凝縮(water recycling condensation)を用いて反応生成物を回収し、水素炎イオン化検出器を用いて検出した。成分は、ガスクロマトグラフィ(GC)を用いて測定した。
明らかにするために個々の実施形態に記載された、本発明の一側面と特徴は、一つの実施形態の中の組み合わせで提供されても良いことが認識される。逆に、簡潔にするために一つの実施形態に記載された、本発明の種々の側面と特徴は、別々に提供されても良いし、または適切な部分的組み合わせによって提供されても良い。
本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のXRDスペクトルである。 本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のXRDスペクトルである。 本発明に記載の方法、および従来技術の方法によりそれぞれ合成したS−1分子篩の29Si NMRスペクトルである。 本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のSEM写真である。 本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のSEM写真である。 本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のTEM写真である。 本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のSEM写真である。 本発明に記載の方法により合成したベータ分子篩のSEM写真である。 本発明に記載の方法により合成したS−1分子篩のTEM写真である。 本発明に記載の方法により合成した、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩のXRDスペクトル(2θ角:5°〜35°)である。 本発明に記載の方法により合成された、完全Siミクロ細孔およびメソ細孔複合分子篩の小角XRDスペクトル(2θ角:0°〜3°)である。

Claims (43)

  1. /Qが(10〜90):1の完全Si分子篩であって、
    は該完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−112±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表され、
    は該完全Si分子篩の29Si NMRスペクトルにおける−103±2ppmの化学シフトのピーク強度であり、ベースラインに対するピーク高さで表され、
    上記完全Si分子篩は、S−1分子篩(MFI)、S−2分子篩(MEL)、またはβ分子篩(BEA)であり、
    上記完全Si分子篩の結晶粒は、中空構造を有しており、
    上記完全Si分子篩は、孔径が1nm未満のミクロ細孔構造と、孔径が2〜8nmのメソ細孔構造とを有し、
    中空構造は、中空の粒の空洞部分の半径は5〜300nmであって、
    25℃、P/P0=0.10、および吸着時間1時間の条件で分子篩試料について測定したベンゼンの吸着容量は少なくとも70mg/gであり、
    低温での分子篩による窒素吸着の吸着等温線と脱着等温線との間にヒステリシスループがある、完全Si分子篩。
  2. /Qが(10〜70):1である、請求項1記載の完全Si分子篩。
  3. /Qが(16〜36):1である、請求項1記載の完全Si分子篩。
  4. 結晶粒のサイズが200nm〜2μmの完全Si分子篩であって、
    分子篩粒子が単結晶粒、または複数の結晶粒から形成される凝集体である、請求項1記載の完全Si分子篩。
  5. 孔径が2〜8nmの細孔の体積は0.3〜0.8mL/gであり、孔径が1nm未満の細孔の体積は0.12〜0.19mL/gである、請求項1記載の完全Si分子篩。
  6. (孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積)/(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積+孔径が1nm未満のミクロ細孔の体積)は0.6より大きい、および0.8より小さい、請求項1記載の完全Si分子篩。
  7. (孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積)/(孔径が2〜8nmのメソ細孔の体積+孔径が1nm未満のミクロ細孔の体積)は0.7より大きい、および0.75より小さい、請求項1記載の完全Si分子篩。
  8. 以下の工程を含む、請求項1記載の完全Si分子篩の合成方法:
    (1)テンプレート剤、有機シリコン原料、水、および無機アミン原料を混合し、加水分解しアルコールを除去する;
    (2)工程(1)で得られた生成物を、15〜50℃でエージングする;
    (3)工程(2)で得られたエージング後の生成物および固体シリコン原料を均一に混合し、密閉反応器中で結晶化し、完全Si分子篩を回収する、
    テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基、有機アミン、有機第四級アンモニウム塩、および長鎖アルキルアンモニウム化合物のうち少なくとも一つであり、
    上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は0:1または(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.55):1であり、上記長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は0:1または(0.04〜0.45):1であって、
    上記有機シリコン原料は、Si(ORとの一般式を有する有機シリケートであり、Rは直鎖状または分岐鎖状のC−Cアルキルであって、
    上記固体シリコン原料は、高純度シリカの粒子または粉末であり、乾燥状態の重量として、上記固体シリコン原料は99.99重量%以上のSiO含有率を有し、Fe、Al、およびNa原子の全含有率は10ppm未満であって、
    上記無機アミン原料は、無機アンモニウム塩および/またはアンモニア水であり、
    工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃、結晶化圧力は自生圧力、結晶化時間は2時間〜20日間である、方法。
  9. 上記テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(0.04〜0.60):1であり、
    水と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(3〜100):1であり、
    上記無機アミン原料(NH 換算)と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比が(0.01〜0.1):1であり、
    エージング後の生成物(SiO換算)と全シリコン原料(SiO換算)の重量比が1:(0.1〜10)である、請求項記載の方法。
  10. 工程(2)のエージングを、15〜50℃で1〜60時間、生成物を静置することによって保持することによって行う、請求項記載の方法。
  11. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンである、請求項記載の方法。
  12. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機アミンおよび有機第四級アンモニウム塩である、請求項記載の方法。
  13. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および有機アミンおよび/または有機第四級アンモニウム塩を含んでおり、
    上記有機第四級アンモニウム塩基と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.36):1であり、上記有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1であり、上記有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0〜0.45):1である、請求項記載の方法。
  14. 工程(1)において、テンプレート剤は、
    有機第四級アンモニウム塩基、
    有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンとの混合物、
    有機第四級アンモニウム塩基と有機第四級アンモニウム塩との混合物、または
    有機第四級アンモニウム塩基と有機アミンと有機第四級アンモニウム塩との混合物である、請求項記載の方法。
  15. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、
    該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.55):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1である、請求項記載の方法。
  16. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩と有機アミンとの混合物であり、
    該有機第四級アンモニウム塩と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.35):1である、請求項記載の方法。
  17. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
    (該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.04〜0.45):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1である、請求項記載の方法。
  18. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
    (該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0〜0.40):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.30):1である、請求項記載の方法。
  19. 工程(1)において、テンプレート剤は有機第四級アンモニウム塩基および/または有機第四級アンモニウム塩、長鎖アルキルアンモニウム化合物、および有機アミンであり、
    (該有機第四級アンモニウム塩基および該有機第四級アンモニウム塩)と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.20):1であり、該有機アミンと全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1であり、該長鎖アルキルアンモニウム化合物と全シリコン原料とのモル比は(0.05〜0.25):1である、請求項記載の方法。
  20. 完全Si分子篩がS−1分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウムのうち少なくとも一つである;または、
    完全Si分子篩がS−2分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウムのうち少なくとも一つである;または、
    完全Si分子篩がβ分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つである、請求項記載の方法。
  21. 完全Si分子篩がS−1分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である;または、
    完全Si分子篩がS−2分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である;または、
    完全Si分子篩がβ分子篩であって、テンプレート剤は水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、および有機アミンおよび/または長鎖アルキルアンモニウム化合物である、請求項記載の方法。
  22. 以下の工程(4)をさらに含む、請求項記載の方法:
    工程(3)で得られた完全Si分子篩を、有機塩基溶液中で結晶化し、完全Si分子篩を回収し、
    結晶化温度は100℃〜200℃であり、
    結晶化時間は0.1日〜10日であり、
    工程(4)において、完全Si分子篩と有機塩基とのモル比は1:(0.02〜0.5)であり、完全Si分子篩と水とのモル比は1:(2〜50)である。
  23. 固体シリコン原料は、50〜400m/gの比表面積を有するカーボンホワイトである、請求項記載の方法。
  24. テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.05〜0.36):1である、請求項記載の方法。
  25. テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.10〜0.55):1である、請求項記載の方法。
  26. テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.08〜0.60):1である、請求項記載の方法。
  27. テンプレート剤と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.10〜0.5):1である、請求項記載の方法。
  28. 無機アミン原料(NH 換算)と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(0.01〜0.1):1である、請求項記載の方法。
  29. 水と全シリコン原料(SiO換算)とのモル比は(3〜100):1である、請求項記載の方法。
  30. エージング後の生成物(SiO換算)と固体シリコン原料(SiO換算)の重量比は1:(1〜9)である、請求項記載の方法。
  31. 有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであり、
    有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記脂肪族アミンはR(NHの一般式を有し、RはC−CアルキルまたはC−Cアルキレンであり、nは1または2であり、
    上記アルコールアミンは(HORNH(3−m)の一般式を有し、RはC−Cアルキルであり、mは1、2、または3であり、
    上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであり、
    上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、RNHXまたはRN(RXの一般式を有し、RはC12−C18アルキルであり、RはC−Cアルキルであり、RN(RX中の三つのRは同じまたは異なっており、Xは一価のアニオンOH、Cl、Brのうち少なくとも一つである、請求項記載の方法。
  32. 有機第四級アンモニウム塩基は、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAOH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAOH)、および水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)のうち少なくとも一つであり、
    有機アミンは、脂肪族アミン、芳香族アミン、およびアルコールアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記脂肪族アミンはエチルアミン、n−ブチルアミン、ブチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記アルコールアミンはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記芳香族アミンは、アニリン、アミノトルエン、およびp−フェニレンジアミンのうち少なくとも一つであり、
    上記有機第四級アンモニウム塩は、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、および塩化テトラエチルアンモニウムのうち少なくとも一つであり、
    上記長鎖アルキルアンモニウム化合物は、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMAB)、塩化セチルトリメチルアンモニウム、水酸化セチルトリメチルアンモニウム(MSDS)、臭化ミリスチルトリメチルアンモニウム(TTAB)、塩化ミリスチルトリメチルアンモニウム、水酸化ミリスチルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、水酸化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、水酸化オクタデシルトリメチルアンモニウムのうち少なくとも一つである、請求項記載の方法。
  33. 工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の時間は少なくとも10分間である、請求項記載の方法。
  34. 工程(1)において、加水分解およびアルコール除去の温度は0℃〜150℃である、請求項記載の方法。
  35. 工程(1)で得られた混合物において、有機シリコン原料の加水分解により生成したアルコールの重量含有率は10ppm以下である、請求項記載の方法。
  36. 工程(2)において、エージング時間は1時間〜60時間である、請求項記載の方法。
  37. 工程(2)において、エージング温度は室温〜50℃である、請求項記載の方法。
  38. 工程(3)において、結晶化温度は110℃〜200℃である、請求項記載の方法。
  39. 工程(3)において、結晶化時間は2時間〜20日間である、請求項記載の方法。
  40. 工程(3)において、結晶化圧力は自生圧力である、請求項記載の方法。
  41. 工程(3)において、結晶化は以下の条件で行われる:
    結晶化は、100℃〜130℃で0.5日間〜1.5日間行われ、その後160℃〜180℃で1日間〜3日間行われ、結晶化圧力は自生圧力である、請求項記載の方法。
  42. 有機シリケートはオルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸ジメチルジエチルのうち少なくとも一つである、請求項記載の方法。
  43. シクロヘキサノンオキシムと、請求項1〜のいずれか1項に記載の完全Si分子篩とを接触させる工程を含む、シクロヘキサノンオキシムの転位によるカプロラクタムの製造方法。
JP2014220735A 2013-10-29 2014-10-29 完全Si分子篩、および、その合成方法 Active JP6591740B2 (ja)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310522051.6A CN104556085B (zh) 2013-10-29 2013-10-29 一种合成全硅微介孔复合材料的方法
CN201310522818.5 2013-10-29
CN201310522051.6 2013-10-29
CN201310523015.1 2013-10-29
CN201310522818.5A CN104556086B (zh) 2013-10-29 2013-10-29 一种利用有机季铵盐合成全硅分子筛的方法
CN201310523015.1A CN104556087B (zh) 2013-10-29 2013-10-29 一种全硅分子筛及其合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015110510A JP2015110510A (ja) 2015-06-18
JP6591740B2 true JP6591740B2 (ja) 2019-10-16

Family

ID=52812035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014220735A Active JP6591740B2 (ja) 2013-10-29 2014-10-29 完全Si分子篩、および、その合成方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9656251B2 (ja)
JP (1) JP6591740B2 (ja)
KR (1) KR102307924B1 (ja)
DE (1) DE102014222018A1 (ja)
MY (1) MY168647A (ja)
SG (1) SG10201407071SA (ja)
TW (1) TWI657047B (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY168647A (en) * 2013-10-29 2018-11-27 China Petroleum & Chem Corp A full-si molecular sieve and its synthesis process
CN107074566A (zh) * 2014-10-15 2017-08-18 巴斯夫欧洲公司 沸石材料的固热合成以及由此得到的沸石
JP6175591B2 (ja) 2015-05-29 2017-08-02 シスメックス株式会社 リポタンパク質のコレステロール取り込み能を測定する方法及び試薬キット
WO2019121939A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-27 Stockholms Universitet Holding Ab Process for the manufacture of hollow zsm-5 and ts-1 zeolites
CN108274015B (zh) * 2018-01-30 2020-07-28 西安交通大学 一种三维有序介孔贵金属纳米颗粒的制备方法及其应用
CN109847787B (zh) * 2019-01-23 2021-10-26 浙江恒澜科技有限公司 含微量稀土离子的mfi拓扑学结构的微球全硅分子筛催化剂的转动成型制备方法及其应用
CN114538461B (zh) * 2020-11-26 2023-08-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种ssz-13硅铝分子筛及其制备方法与应用
CN115475650B (zh) * 2021-05-31 2024-04-05 中国石油化工股份有限公司 含铌Silicate-1分子筛催化剂及其制备方法和制备己内酰胺的方法
CN113683099B (zh) * 2021-08-31 2023-12-29 大连理工大学 一种富含羟基窝的缺陷型沸石分子筛合成方法
CN114538467B (zh) * 2022-04-14 2023-08-25 安徽纳蓝环保科技有限公司 一种ssz-13分子筛、调控其晶体形貌的方法及应用
CN114768748A (zh) * 2022-04-22 2022-07-22 山东亮剑环保新材料有限公司 一种全硅微介复合分子筛VOCs吸附剂的制备方法
CN115004982B (zh) * 2022-07-22 2023-06-09 威海智洁环保技术有限公司 一种基于辐射制冷的低碳环保高效的盐碱地修复方法
CN117756129A (zh) * 2022-09-19 2024-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种多级孔Silicalite-1分子筛及其制备方法和应用

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4061724A (en) 1975-09-22 1977-12-06 Union Carbide Corporation Crystalline silica
US4073865A (en) 1976-09-27 1978-02-14 Union Carbide Corporation Silica polymorph and process for preparing same
IT1127311B (it) * 1979-12-21 1986-05-21 Anic Spa Materiale sintetico,cristallino,poroso costituito da ossidi di silicio e titanio,metodo per la sua preparazione e suoi usi
CN1022737C (zh) 1991-08-13 1993-11-17 湖北省结晶硅厂 混合稀土金属丝棒的制作方法
CN1057976C (zh) 1997-01-10 2000-11-01 中国石油化工总公司 一种晶态二氧化硅分子筛的合成方法
CN1102442C (zh) 1998-04-10 2003-03-05 中国石油化工集团公司 一种制备钛硅分子筛的方法
JP2000229939A (ja) 1999-02-09 2000-08-22 Sumitomo Chem Co Ltd ε−カプロラクタムの製造方法
AU1684101A (en) * 1999-11-23 2001-06-04 Universite Laval Mesoporous zeolitic material with microporous crystalline mesopore walls
CN1132699C (zh) * 1999-12-24 2003-12-31 中国石油化工集团公司 一种钛硅分子筛及其制备方法
CN1124978C (zh) 2000-08-23 2003-10-22 中国石油化工股份有限公司 硅分子筛及其合成方法
CN1166562C (zh) * 2001-11-29 2004-09-15 中国石油化工股份有限公司 一种钛硅分子筛的改性方法
JP2004269276A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Toyota Motor Corp メソ細孔含有ゼオライトと排ガス浄化用触媒及びそれらの製造方法
CN101429149B (zh) 2007-11-08 2012-09-05 中国石油化工股份有限公司 一种环己酮肟气相贝克曼重排制备ε-己内酰胺的方法
US8846558B2 (en) * 2008-07-18 2014-09-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Functionalization of the internal surfaces of zeolites with alcohol compounds
CN101423225A (zh) 2008-11-27 2009-05-06 中国科学院过程工程研究所 一种全硅分子筛Silicalite-2的制备方法
DE102009015592A1 (de) * 2009-03-30 2010-10-07 Süd-Chemie AG Alterungsstabiler Katalysator zur Oxidation von NO zu NO2 in Abgasströmen
CN101935052B (zh) 2009-06-30 2012-05-30 中国石油化工股份有限公司 一种合成钛硅沸石材料的方法
CN101798088B (zh) 2009-12-25 2011-08-24 河南科技大学 一种利用四氯化硅制备白炭黑的方法
JP2012020966A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Sumitomo Chemical Co Ltd オキシムの製造方法
CN102120589B (zh) 2010-12-30 2012-09-05 中国天辰工程有限公司 S-1全硅分子筛及制备方法及在制备己内酰胺中的应用
TWI430951B (zh) * 2011-02-14 2014-03-21 China Petrochemical Dev Corp Taipei Taiwan Method for preparing large-diameter titanium-silicon molecular sieve and method for producing cyclohexanone oxime using the molecular sieve
TWI480100B (zh) * 2011-04-27 2015-04-11 China Petrochemical Dev Corp Taipei Taiwan Titanium-silicon molecular sieve and its preparation method and method for producing cyclohexanone oxime using the molecular sieve
TWI508935B (zh) * 2011-08-11 2015-11-21 China Petrochemical Dev Corp Taipei Taiwan Titanium-silicon molecular sieve and its preparation method and method for producing cyclohexanone oxime using the molecular sieve
CN102432032B (zh) 2011-09-16 2013-05-15 湖南大学 一种纳米全硅分子筛及其制备方法与应用
CN102502687B (zh) 2011-10-18 2013-06-05 大连理工大学 一种绿色合成钛硅分子筛的方法
CN102774851A (zh) * 2012-08-06 2012-11-14 黑龙江省科学院高技术研究院 一种纳米silicalite-1型全硅分子筛的制备方法
MY168647A (en) * 2013-10-29 2018-11-27 China Petroleum & Chem Corp A full-si molecular sieve and its synthesis process

Also Published As

Publication number Publication date
TWI657047B (zh) 2019-04-21
DE102014222018A1 (de) 2015-04-30
US9656251B2 (en) 2017-05-23
US20150119569A1 (en) 2015-04-30
KR102307924B1 (ko) 2021-09-30
MY168647A (en) 2018-11-27
TW201515998A (zh) 2015-05-01
SG10201407071SA (en) 2015-05-28
KR20150050470A (ko) 2015-05-08
JP2015110510A (ja) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6591740B2 (ja) 完全Si分子篩、および、その合成方法
JP6517001B2 (ja) ケイ酸チタニウム分子篩およびその合成
JP6513213B2 (ja) ゼオライトの合成を改善するための構造指向剤
EP2837596B1 (en) Beta zeolite and method for producing same
CN107337213B (zh) 一种含微量金属离子的Silicate-1分子筛及其制备方法
Wen et al. Pure-silica ZSM-22 zeolite rapidly synthesized by novel ionic liquid-directed dry-gel conversion
JP6178847B2 (ja) アルミノシリケートゼオライトssz−56の製造方法
CN107337215B (zh) 一种含贵金属离子的Silicate-1分子筛及其制备方法
Shamzhy et al. Post-synthesis incorporation of Al into germanosilicate ITH zeolites: the influence of treatment conditions on the acidic properties and catalytic behavior in tetrahydropyranylation
KR102413855B1 (ko) 분자체 ssz-41의 합성
JP6108411B2 (ja) Maz型ゼオライトの製造方法
CN106276964B (zh) 一种晶内含磷的zsm-5分子筛及其制备方法
CN112239212A (zh) Mfi拓扑学结构硅分子筛及其制备方法和应用
US10196275B2 (en) Process for the production of a zeolitic material employing elemental precursors
EP2837597B1 (en) Method for producing pau zeolite
CN117776968A (zh) 一种制备腈类化合物的方法
CN112142062A (zh) 含稀土的mfi拓扑学结构硅分子筛及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180522

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190619

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6591740

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250