KR102546689B1 - Pst-2 zeolite and method of preparing same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SBS와 SBT 공생구조의 알루미노실리케이트 PST-2 제올라이트 및 그 제조방법과 이 제올라이트를 이용한 촉매 및 흡착/분리제로서의 활용 가능성에 관한 것으로 보다 상세하게는 지금까지 보고 된 제올라이트와는 전혀 다른 구조를 갖는 큰 세공 알루미노실리케이트 PST-2 제올라이트를 제조하고 이산화탄소 분리 공정의 흡착제 및 중질유의 접촉반응(Fluid Catalytic Cracking) 촉매로서 PST-2 제올라이트의 활용 가능성을 제공한다. The present invention relates to an aluminosilicate PST-2 zeolite of SBS and SBT symbiosis structure, a manufacturing method thereof, and the possibility of using this zeolite as a catalyst and adsorption/separation agent, and more specifically, completely different from zeolites reported so far. A large pore aluminosilicate PST-2 zeolite having a structure is prepared, and the possibility of using the PST-2 zeolite as an adsorbent in a carbon dioxide separation process and a catalyst for a fluid catalytic cracking of heavy oil is provided.

Description

PST-2 제올라이트 및 그 제조방법{PST-2 ZEOLITE AND METHOD OF PREPARING SAME}PST-2 zeolite and its manufacturing method {PST-2 ZEOLITE AND METHOD OF PREPARING SAME}

본 발명은 PST-2 제올라이트 및 그 제조방법이고, 상세하게는 새로운 결정 구조의 SBS와 SBT 공생 구조를 갖는 알루미노실리케이트인 PST-2 제올라이트 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to PST-2 zeolite and a method for producing the same, and more particularly, to PST-2 zeolite, which is an aluminosilicate having a new crystal structure of SBS and SBT symbiotic structure, and a method for producing the same.

제올라이트 및 이와 관련된 나노다공성물질들은 내부 골격 구조에 의해 균일한 모양과 크기를 가지는 세공을 포함하고 있어 일반적으로 비결정질 산화물에서는 발견되지 못하는 독특한 형상 선택성(shape selectivity)을 나타낼 뿐만 아니라 골격 실리콘 전하와 알루미늄 전하의 불균형으로 인하여 산 촉매적 특성을 지니고 있다. 상기의 특성들로 인해 제올라이트는 흡착, 분리 및 촉매뿐만 아니라 촉매 지지체로서 산업현장 여러 곳에서 사용되고 있다. Zeolites and related nanoporous materials contain pores of uniform shape and size due to the internal framework structure, and thus exhibit unique shape selectivity not found in generally amorphous oxides, as well as skeletal silicon charge and aluminum charge. It has acid catalytic properties due to the imbalance of Due to the above characteristics, zeolites are used in many industrial fields as catalyst supports as well as adsorption, separation and catalysts.

큰 세공(large-pore; 산소 원자 12개의 고리로 이루어짐) 제올라이트는 그들이 가지는 큰 세공 크기로 인하여 비교적 크기가 큰 반응물과 생성물(0.9 ~ 1.0nm)의 확산이 용이하고 반응물이 손쉽게 활성 부위에 접근할 수 있을 뿐만 아니라, 부산물(coke)로 인한 세공 막힘 현상을 최소화 할 수 있다. Due to their large pore size, large-pore zeolites (consisting of rings of 12 oxygen atoms) facilitate the diffusion of relatively large-sized reactants and products (0.9 ~ 1.0 nm) and allow the reactants to easily access the active site. In addition, it is possible to minimize the clogging of pores due to by-products (coke).

특히, 3차원의 구조와 큰 세공을 가지는 둥지(cage) 기반의 FAU 제올라이트는 석유화학과 정밀화학뿐만 아니라 다양한 화학산업 분야에서 이온교환제, 분리제, 촉매 또는 촉매지지체로서 널리 사용되고 있다. 그 중, Li 알칼리 이온으로 교환된 제올라이트 X(Li-X, Si/Al ratio: 1.5이하)는 공기 중에 질소와 산소를 분리하기 위한 흡착제로 사용되고, 스팀 처리를 통하여 구조적 안전성이 증가된 제올라이트 Y (USY, Si/Al ratio: 1.5 이상)는 중질유의 접촉분해반응(Fluid Catalytic Cracking)의 상용 촉매로 사용되고 있다. In particular, cage-based FAU zeolite having a three-dimensional structure and large pores is widely used as an ion exchanger, separator, catalyst or catalyst support in various chemical industries as well as petrochemical and fine chemistry. Among them, zeolite X (Li-X, Si/Al ratio: 1.5 or less) exchanged with Li alkali ion is used as an adsorbent for separating nitrogen and oxygen in the air, and zeolite Y with increased structural stability through steam treatment ( USY, Si/Al ratio: 1.5 or higher) is used as a commercial catalyst for fluid catalytic cracking of heavy oil.

그럼에도 불구하고, 2021년 현재까지 국제 제올라이트 협회(International Zeolite Association)에서 승인한 253 가지의 제올라이트 중, 3차원의 구조와 큰 세공을 가지는 둥지 기반의 제올라이트는 오직 5개의 구조(EMT, FAU, RWY, SBS, SBT)만 알려져 있다. Nevertheless, among the 253 zeolites approved by the International Zeolite Association as of 2021, only 5 structures (EMT, FAU, RWY, SBS, SBT) are known.

한편, 언급된 제올라이트 중 SBS와 SBT 구조는 Science 19 Dec 1997: Vol. 278, Issue 5346, pp. 2080-2085을 참조하면, 1997년 Prof. Strucky's group에 의해서 처음으로 합성되었으며, 이들을 각각 UCSB-6와 UCSB-10으로 명명하였다. 두 제올라이트 모두 다양한 이분자의 긴 사슬 아민을 유기구조유도물질로 사용하여 금속골격간의 전하밀도차를 이용하여 합성을 시행하였다. On the other hand, the structures of SBS and SBT among the mentioned zeolites are described in Science 19 Dec 1997: Vol. 278, Issue 5346, p. 2080-2085, 1997 Prof. It was first synthesized by Strucky's group, and they were named UCSB-6 and UCSB-10, respectively. Both zeolites were synthesized using various bimolecular long-chain amines as organic structure-inducing materials and using the charge density difference between metal frameworks.

하지만, 알루미노실리케이트 조성이 아닌 금속 인산염 조성(UCSB-6; 갈로코발트포스페이트, UCSB-10;갈로징크포스페이트)으로 이루어져 있어 구조적으로 취약하여 300℃ 이상의 온도에서 구조가 무너지는 단점이 있다. However, since it is composed of a metal phosphate composition (UCSB-6; gallocobalt phosphate, UCSB-10; gallozinc phosphate) rather than an aluminosilicate composition, it is structurally fragile and has a disadvantage in that the structure collapses at a temperature of 300 ° C. or higher.

따라서 상기의 제올라이트 모두 산업현장에서 촉매 및 분리제로서의 활용이 매우 제한적이다. Therefore, the use of all of the above zeolites as catalysts and separators in the industrial field is very limited.

최근 본 발명자는 알루미노실리케이트 조성의 SBT 제올라이트, PST-32 를 순수하게 합성하여 이를 PST-32 명명하였으며, 이 둥지기반 큰 세공 제올라이트의 제조방법에 관한 특허 출원(출원번호: 10-2019-0119315)을 완료한 바 있다. Recently, the present inventors purely synthesized PST-32, an SBT zeolite of aluminosilicate composition, named it PST-32, and filed a patent application for a method for manufacturing this nest-based large pore zeolite (Application No.: 10-2019-0119315) have completed

그러나 아직까지 SBS 구조를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트는 합성된 바 없으며, SBS구조와 SBT 구조가 서로 번갈아 성장하는 SBS/SBT 공생 구조 (SBS/SBT intergrowth) 또한 밝혀진 바 없다. However, no aluminosilicate zeolite having an SBS structure has been synthesized yet, and the SBS/SBT intergrowth in which the SBS structure and the SBT structure grow alternately has not been identified.

이에 본 발명자는 새로운 골격 및 조성을 갖는 제올라이트를 합성하기 위한 연구를 거듭하던 중, 열안정성이 높으면서 3차원적으로 12-ring 세공을 가지는 알루미노실리케이트 조성의 SBS/SBT 공생 구조 (SBS/SBT intergrowth)를 갖는 제올라이트를 발견하기에 이르렀다. Accordingly, while the present inventors were repeating research to synthesize a zeolite having a new framework and composition, a SBS/SBT intergrowth of an aluminosilicate composition having high thermal stability and three-dimensional 12-ring pores (SBS/SBT intergrowth) It has led to the discovery of zeolites having

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 새로운 결정 구조의 SBS와 SBT 공생 구조를 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트를 제공하고 또한 제조 방법을 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an aluminosilicate zeolite having a new crystal structure of SBS and SBT symbiotic structure and also to provide a manufacturing method.

본 발명의 다른 목적은 새로운 결정 구조의 SBS/SBT intergrowth 갖는 알루미노실리케이트, PST-2 제올라이트를 제조하여 환경 및 에너지 분야의 다양한 산업공정에서 이온교환제, 촉매 또는 촉매 지지체, 기체 분리제, 특히, 중질유의 접촉반응(Fluid Catalytic Cracking)의 촉매로서 활용 가능한 PST-2 제올라이트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to prepare an aluminosilicate and PST-2 zeolite having a SBS/SBT intergrowth of a new crystal structure to be used as ion exchangers, catalysts or catalyst supports, gas separators in various industrial processes in the environment and energy fields, in particular, The purpose is to provide a PST-2 zeolite that can be used as a catalyst for catalytic cracking of heavy oil and a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본발명은 SBS 골격(frame work) 및 SBT 골격을 갖는 PST-2 제올라이트를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a PST-2 zeolite having an SBS framework work and an SBT framework work.

상기 PST-2 제올라이트가 아래 화학식 1로 표시되는 알루미노 실리케이트를 포함할 수 있다. The PST-2 zeolite may include an alumino silicate represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

(M2O)x (Al2O3)y (SiO2)z (M 2 O) x (Al 2 O 3 ) y (SiO 2 ) z

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하고,M includes at least one alkali metal selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr;

x는 0.1≤x≤10이고, y는 1이고, z는 2.0≤z≤200이다.x is 0.1≤x≤10, y is 1, and z is 2.0≤z≤200.

즉 상기 PST-2 제올라이트는 아래와 같은 조성으로 표현될 수 있다.That is, the PST-2 zeolite can be expressed as the following composition.

0.1~10 M2O: 1.0 Al2O3: 2.0~200 SiO2 0.1~10 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 : 2.0~200 SiO 2

또한 상기 PST-2 제올라이트가 하나의 결정 내에서 상기 SBS 골격과 상기 SBT 골격을 동시에 갖는 SBS/SBT 공생(SBS/SBT intergrowth) 구조를 포함할 수 있다. In addition, the PST-2 zeolite may include a SBS/SBT intergrowth structure having both the SBS framework and the SBT framework in one crystal.

또한 상기 SBS/SBT 공생(SBS/SBT intergrowth) 구조가 하나의 결정 내에서 상기 SBS 골격과 상기 SBT 골격이 서로 번갈아 가면서 성장하는 구조일 수 있다.In addition, the SBS/SBT intergrowth structure may be a structure in which the SBS skeleton and the SBT skeleton alternately grow in one crystal.

또한 상기 PST-2 제올라이트가 3차원적으로 둥지 형상의 미세 기공을 갖고 상기 미세 기공이 산소 원자로 이루어진 12-링(12-ring) 형상의 미세 입구를 포함할 수 있다.In addition, the PST-2 zeolite may have three-dimensional nest-shaped micropores, and the micropores may include 12-ring-shaped micropores made of oxygen atoms.

상기 PST-2 제올라이트가 하기 표 1에 나타난 XRD 패턴에 따른 골격을 포함할 수 있다.The PST-2 zeolite may include a skeleton according to the XRD pattern shown in Table 1 below.

Figure 112021042287718-pat00001
Figure 112021042287718-pat00001

표 1에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도이다. 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5˚(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였으며, 여기서, 100×I/I0는 W(약함: 0~20), M(중간: 20~40), S(강함: 40~60), VS(매우 강함: 60~100)이다.In Table 1, θ, d, and I are the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. Powder X-ray diffraction data were measured using a standard X-ray diffraction method, and copper Kα rays and an X-ray tube operating at 40 kV and 30 mA were used as radiation sources. It was measured at a rate of 5˚(2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak, where 100×I/I 0 is W (weak: 0-20), M (medium: 20-40), S (strong: 40-60), and VS (very strong: 60-100).

또한 z는 2.0≤z≤50일 수 있다.Also, z may be 2.0≤z≤50.

또한 상기 PST-2 제올라이트가 하기 표 2에 나타난 XRD 패턴에 따른 골격을 포함할 수 있다.In addition, the PST-2 zeolite may include a skeleton according to the XRD pattern shown in Table 2 below.

Figure 112021042287718-pat00002
Figure 112021042287718-pat00002

표 2에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도이다. 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5˚(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다.In Table 2, θ, d, and I are the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. Powder X-ray diffraction data were measured using a standard X-ray diffraction method, and copper Kα rays and an X-ray tube operating at 40 kV and 30 mA were used as radiation sources. It was measured at a speed of 5˚(2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak.

또한 M이 Na 및 Cs로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, M may include one or more selected from the group consisting of Na and Cs.

또한 상기 PST-2 제올라이트가 프로톤(H+)를 추가로 포함하고, 상기 프로톤이 상기 골격 내의 알루미늄(Al)의 전하량을 보상하기 위한 것일 수 있다. In addition, the PST-2 zeolite may further include protons (H + ), and the protons may compensate for the charge amount of aluminum (Al) in the framework.

또한 상기 PST-2 제올라이트가 이온교환제, 촉매, 산촉매, 염기촉매, 촉매 지지체, 중질유 접촉 분해반응(Fluid Catalytic Cracking) 촉매, 또는 기체 분리제로 사용하기 위한 것일 수 있다. In addition, the PST-2 zeolite may be used as an ion exchanger, catalyst, acid catalyst, base catalyst, catalyst support, fluid catalytic cracking catalyst, or gas separator.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기 PST-2 제올라이트를 포함하는 촉매가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a catalyst comprising the PST-2 zeolite is provided.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기 PST-2 제올라이트를 포함하는 산 또는 염기 촉매가 제공된다.According to another aspect of the present invention, an acid or base catalyst comprising the PST-2 zeolite is provided.

본 발명의 다른 일측면에 따르면, 본 발명의 PST-2 제올라이트의 제조방법은 (a) 구조유도 유기물, 알루미나 전구체, 및 실리카 전구체를 포함하는 혼합 수용액을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합 수용액에 1종 이상의 알칼리 금속염을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 반응시켜 PST-2 제올라이트를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the method for producing a PST-2 zeolite of the present invention includes (a) preparing a mixed aqueous solution containing a structure-inducing organic material, an alumina precursor, and a silica precursor; (b) preparing a mixture by mixing one or more alkali metal salts with the mixed aqueous solution; and (c) preparing PST-2 zeolite by reacting the mixture.

또한 상기 혼합물이 상기 알루미나 전구체 1 몰에 대하여 상기 구조유도 유기물 2.0~20.0 몰, 상기 알칼리 금속염 0.01 내지 1.0 몰, 및 상기 실리카 전구체 10 내지 600 몰의 비율로 포함할 수 있다.In addition, the mixture may include 2.0 to 20.0 mol of the structure-inducing organic material, 0.01 to 1.0 mol of the alkali metal salt, and 10 to 600 mol of the silica precursor with respect to 1 mol of the alumina precursor.

또한 상기 단계(a)가 (a-1) 상기 구조유도 유기물 및 상기 알루미나 전구체를 포함하는 제1 수용액을 제조하는 단계; (a-2) 상기 제1 수용액과 상기 실리카 전구체를 포함하는 혼합 수용액을 제조하는 단계; 및 (a-3) 상기 혼합 수용액을 70 내지 90 ℃의 온도에서 12 내지 24시간 동안 유지하여 숙성된(aging) 혼합 수용액을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) may include (a-1) preparing a first aqueous solution containing the structure-inducing organic material and the alumina precursor; (a-2) preparing a mixed aqueous solution containing the first aqueous solution and the silica precursor; and (a-3) maintaining the mixed aqueous solution at a temperature of 70 to 90 °C for 12 to 24 hours to prepare an aged mixed aqueous solution; can include

또한 상기 단계(c)가 (c-1) 상기 혼합물을 90 내지 110 ℃의 온도에서 교반하는 단계; 및 (c-2) 교반된 상기 혼합물을 90 내지 110 ℃ 의 온도에서 1 내지 30일 동안 반응시켜 PST-2 제올라이트를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (c) is (c-1) stirring the mixture at a temperature of 90 to 110 ℃; and (c-2) preparing PST-2 zeolite by reacting the stirred mixture at a temperature of 90 to 110 °C for 1 to 30 days.

또한 상기 구조유도 유기물질이 TEAOH(Tetraethylammonium hydroxide)을 포함할 수 있다.In addition, the structure-inducing organic material may include tetraethylammonium hydroxide (TEAOH).

또한 상기 알루미나 전구체가 알루미늄 트리섹 부톡사이트(aluminum tri-sec butoxide)을 포함할 수 있다.In addition, the alumina precursor may include aluminum tri-sec butoxide.

또한 상기 실리카 전구체가 콜로이달 실리카 졸을 포함할 수 있다.In addition, the silica precursor may include colloidal silica sol.

또한 상기 PST-2 제올라이트가 SBS 골격(frame work) 및 SBT 골격을 갖고, 아래 화학식 1로 표시될 수 있다.In addition, the PST-2 zeolite has an SBS framework and an SBT framework, and may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

(M2O)x (Al2O3)y (SiO2)z (M 2 O) x (Al 2 O 3 ) y (SiO 2 ) z

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알킬리 금속을 포함하고,M includes one or more alkali metals selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr;

x는 0.1≤x≤10이고, y는 1이고, z는 2.0≤z≤200이다.x is 0.1≤x≤10, y is 1, and z is 2.0≤z≤200.

즉 상기 PST-2 제올라이트는 아래와 같은 조성으로 표현될 수 있다.That is, the PST-2 zeolite can be expressed as the following composition.

0.1~10 M2O: 1.0 Al2O3: 2.0~200 SiO2 0.1~10 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 : 2.0~200 SiO 2

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 본 발명은 이산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1항에 따른 PST-2 제올라이트에 접촉시켜 상기 이산화탄소를 상기 PST-2 제올라이트에 선택적으로 흡착시키는 단계를 포함하는 이산화탄소의 선택적 분리방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention is a carbon dioxide mixture comprising the step of contacting a mixed gas containing carbon dioxide with the PST-2 zeolite according to claim 1 to selectively adsorb the carbon dioxide to the PST-2 zeolite. A selective separation method is provided.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 본 발명은 상기 PST-2 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용하여 중질유를 접촉 분해반응(Fluid Catalytic Cracking)시켜 개질하는 단계를 포함하는 중질유 개질방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a heavy oil reforming method comprising the step of reforming heavy oil by catalytic cracking using a catalyst containing the PST-2 zeolite.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존에 알려지지 않은 SBS와 SBT 공생 구조를 가지는 새로운 결정 구조의 알루미노실리케이트 PST-2 제올라이트 및 그 제조방법과 PST-2 제올라이트를 이용한 촉매 및 흡착/분리제로서의 활용성을 제공할 수 있다. As described above, the present invention is a novel aluminosilicate PST-2 zeolite having a previously unknown SBS and SBT symbiosis structure and a method for preparing the same, and utilization as a catalyst and adsorption/separation agent using the PST-2 zeolite can provide.

도 1은 실시예 1의 PST-2 제올라이트의 구조이다.
도 2는 실시예 1에 따라 만들어진 알루미노실리케이트 PST-2 제올라이트의 X-선 회절(XRD) 결과이다.
도 3은 실시예 1에 따라 만들어진 알루미노실리케이트 PST-2의 주사현미경(SEM) 이미지이다.
도 4는 실시예 2에 따라 만들어진 제올라이트 Y를 불순물로 다량 함유하고 있는 생성물의 X-선 회절(XRD) 결과이다.
도 5는 실시예 3에 따라 만들어진 순수하지 못한 PST-2 제올라이트들의 X-선 회절(XRD) 결과이다.
도 6은 실시예 4에 따라 만들어진 오페러타이트(offretite) 구조의 X-선 회절 (XRD) 결과이다.
도 7은 실시예 5에 따라 만들어진 알루미노실리케이트 PST-2의 X-선 회절 (XRD) 결과이다.
도 8은 실시예 6에 따라 만들어진 알루미노실리케이트 PST-2의 X-선 회절 (XRD) 결과이다.
도 9는 실시예 6에 따라 만들어진 알루미노실리케이트 PST-2의 표면적 측정 (BET) 결과이다.
도 10은 실시예 6에 따라 만들어진 PST-2 제올라이트의 이산화탄소 기체에 대한 선택적 흡착 및 분리능결과이다.
도 11은 실시예 6에 따라 만들어진 PST-2 제올라이트의 중질유의 접촉분해 반응의 결과이다.
1 is a structure of PST-2 zeolite of Example 1.
2 is an X-ray diffraction (XRD) result of aluminosilicate PST-2 zeolite made according to Example 1.
3 is a scanning microscope (SEM) image of aluminosilicate PST-2 made according to Example 1.
4 is an X-ray diffraction (XRD) result of a product containing a large amount of zeolite Y as an impurity made according to Example 2.
5 is an X-ray diffraction (XRD) result of impure PST-2 zeolites made according to Example 3.
6 is an X-ray diffraction (XRD) result of an offretite structure made according to Example 4.
7 is an X-ray diffraction (XRD) result of aluminosilicate PST-2 prepared according to Example 5.
8 is an X-ray diffraction (XRD) result of aluminosilicate PST-2 prepared according to Example 6.
9 is a surface area measurement (BET) result of aluminosilicate PST-2 prepared according to Example 6.
10 is a result of selective adsorption and separation performance for carbon dioxide gas of PST-2 zeolite prepared according to Example 6.
11 is a result of the catalytic cracking reaction of heavy oil of PST-2 zeolite prepared according to Example 6.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Also, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

또한, 어떤 구성요소가 "다른 구성요소 상에", " 다른 구성요소 상에 형성되어" 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is referred to as “on another component,” “formed on another component,” or “laminated on another component,” directly on the front surface or one side of the surface of the other component. It may be formed attached or stacked, but it should be understood that other components may further exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

본 발명에 따른 PST-2 제올라이트는 SBS 골격(frame work) 및 SBT 골격을 가질 수 있다.The PST-2 zeolite according to the present invention may have an SBS framework and an SBT framework.

PST-2 제올라이트는 하기 화학식 1로 표현되는 조성을 가질 수 있다.PST-2 zeolite may have a composition represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

(M2O)x (Al2O3)y (SiO2)z (M 2 O) x (Al 2 O 3 ) y (SiO 2 ) z

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알킬리 금속을 포함하고, x는 0.1≤x≤10이고, y는 1이고, z는 2.0≤z≤200이다.M contains at least one alkali metal selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr, x is 0.1≤x≤10, y is 1, and z is 2.0≤z≤200 am.

즉 상기 PST-2 제올라이트는 아래와 같은 조성으로 표현될 수 있다.That is, the PST-2 zeolite can be expressed as the following composition.

0.1~10 M2O: 1.0 Al2O3: 2.0~200 SiO2 0.1~10 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 : 2.0~200 SiO 2

여기서, 본 발명의 상기 제올라이트가 하기 표 1에 나타난 XRD 패턴에 따른 골격 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.Here, the zeolite of the present invention is characterized in that it has a skeleton structure according to the XRD pattern shown in Table 1 below.

dd 100×I/IO 100×I/I O 5.9 ~ 6.05.9 to 6.0 15.0 ~ 15.115.0 to 15.1 VSVS 6.5 ~ 6.66.5 to 6.6 13.7 ~ 13.813.7 to 13.8 VSVS 10.2 ~ 10.310.2 to 10.3 8.7 ~ 8.88.7 to 8.8 MM 12.0 ~ 12.112.0 to 12.1 7.4 ~ 7.57.4 to 7.5 WW 18.7 ~ 18.818.7 to 18.8 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 WW 20.3 ~ 20.420.3 to 20.4 4.4 ~ 4.54.4 to 4.5 WW 21.3 ~ 21.421.3 to 21.4 4.2 ~ 4.34.2 to 4.3 WW 21.8 ~ 21.921.8 to 21.9 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 WW 24.1 ~ 24.224.1 to 24.2 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 VSVS 25.7 ~ 25.825.7 to 25.8 3.5 ~ 3.63.5 to 3.6 MM 26.0 ~ 26.126.0 to 26.1 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 MM 27.0 ~ 27.127.0 to 27.1 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 SS 28.2 ~ 28.328.2 to 28.3 3.2 ~ 3.33.2 to 3.3 SS 29.5 ~ 29.629.5 to 29.6 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 VSVS 30.7 ~ 30.830.7 to 30.8 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 WW 31.3 ~ 31.431.3 to 31.4 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 WW 33.1 ~ 33.233.1 to 33.2 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 WW 34.2 ~ 34.334.2 to 34.3 2.6 ~ 2.72.6 to 2.7 WW 35.6 ~ 35.735.6 to 35.7 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 WW 36.2 ~ 36.336.2 to 36.3 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 WW 37.4 ~ 37.537.4 to 37.5 2.4 ~ 2.52.4 to 2.5 WW 39.0 ~ 39.139.0 to 39.1 2.3 ~ 2.42.3 to 2.4 WW 41.3 ~ 41.441.3 to 41.4 2.2 ~ 2.32.2 to 2.3 WW 43.5 ~ 43.643.5 to 43.6 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 WW 45.9 ~ 46.045.9 to 46.0 2.0 ~ 2.12.0 to 2.1 WW 47.2 ~ 47.347.2 to 47.3 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 WW 48.9 ~ 49.048.9 to 49.0 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 WW

표 1에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였으며, 여기서, 100×I/I0는 W(약함:0~20), M(중간:20~40), S(강함:40~60), VS(매우 강함:60~100)로 구분된다. In Table 1, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a speed of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak, where 100×I/I 0 is W (weak: 0-20), M (medium: 20-40), S (strong: 40-60), VS (very strong: 60-100).

상기 결과에 따라 골격구조가 상기 화학식 1과 같은 조성으로 이루어져 있으며, 표 1에 주어진 격자간격들을 포함하는 X-선 회절 패턴을 갖는 제올라이트를 PST-2 (POSTECH Number 2)으로 명명한다. 보고된 문헌에 따르면 아직까지 PST-2와 유사한 골격구조를 가지는 있는 제올라이트는 존재하지 않는다 (Atlas of Zeolite Structure Types, Butterworth 2007, http://www.iza-structure.org/). According to the above results, a zeolite having a skeleton structure composed of the same composition as Formula 1 and having an X-ray diffraction pattern including the lattice spacings given in Table 1 is named PST-2 (POSTECH Number 2). According to the reported literature, there is no zeolite with a framework structure similar to PST-2 yet (Atlas of Zeolite Structure Types, Butterworth 2007, http://www.iza-structure.org/).

본 발명에 있어서, PST-2는 SBS와 SBT의 공생구조(SBS/SBT intergrowth)일 수 있다. SBS 와 SBT 구조의 경우 모두 8면체 육각기둥(Double 6-ring) 과 11면체 캔크리나이트(Cancrinite) 구조단위체들로만 구성되어 있는데, 이들이 배열되는 방식에 따라 SBS와 SBT 제올라이트로 분류된다. 그런데 이 때 한 결정 내에서 이들 구조단위체들의 배열을 동시에 갖고 있는 제올라이트가 존재할 수 있는데 이를 공생구조, Intergrowth 라고 일컫는다. 상기 공생구조는 일정한 규칙이 있거나 없을 수 있고, 바람직하게는 일정한 규칙이 있을 수 있다. 그러나 현재까지 알루미노실리케이트 및 금속 인산염 조성에서 SBS/SBT intergrowth 의 합성은 전혀 밝혀진 바 없다. In the present invention, PST-2 may be a symbiotic structure of SBS and SBT (SBS/SBT intergrowth). Both SBS and SBT structures consist of only double 6-ring and 11-sided Cancrinite structural units, which are classified into SBS and SBT zeolites according to the way they are arranged. However, at this time, a zeolite having an arrangement of these structural units can exist in one crystal, which is called a symbiosis structure, or intergrowth. The symbiotic structure may or may not have a certain rule, and preferably may have a certain rule. However, until now, the synthesis of SBS/SBT intergrowth in aluminosilicate and metal phosphate compositions has not been elucidated at all.

본 발명에 있어서, PST-2는 내부에 3 차원적으로 접근이 가능한 12-ring 세공 입구를 갖는 둥지 기반의 SBS와 SBT 구조를 동시에 갖고 있으나 단순한 SBS와 SBT 제올라이트의 물리적 혼합물이 아니기 때문에 SBS와 SBT 구조의 제올라이트와는 또 다른 물리화학적 성질이 발현될 수 있다. In the present invention, PST-2 has a nest-based SBS and SBT structure with a 12-ring pore entrance that can be accessed in three dimensions, but it is not a simple physical mixture of SBS and SBT zeolites, so SBS and SBT Another physicochemical property different from that of the zeolite in the structure can be expressed.

높은 열적 안정성을 갖는 알루미노실리케이트 조성의 SBS/SBT intergrowth인 PST-2 제올라이트를 합성하여 이를 새로운 촉매나, 흡착 및 분리제로 적용시킨다면, SBS, SBT 두 제올라이트 모두 산업적으로 가장 널리 활용되고 있는 제올라이트 중 하나인 FAU 제올라이트와 마찬가지로 산업적으로도 활용가치가 매우 높은 제올라이트가 될 수 있다.If PST-2 zeolite, a SBS/SBT intergrowth of aluminosilicate composition with high thermal stability, is synthesized and applied as a new catalyst or adsorption and separation agent, both SBS and SBT zeolites are among the most widely used zeolites industrially. Like the phosphorus FAU zeolite, it can be a zeolite with very high utility value industrially.

또한 PST-2 제올라이트가 3차원적으로 접근이 가능한 12-ring 세공 입구를 갖는 둥지 기반의 구조이며, 이 12-ring 세공 입구의 크기 또한 FAU 제올라이트와 비슷하기 때문에, 알루미노실리케이트 조성의 SBS/SBT intergrowth 제올라이트는 학문적으로만 아니라, 실제적으로도 활용가치가 매우 높다. In addition, since PST-2 zeolite is a nest-based structure with 3-dimensionally accessible 12-ring pore entrances, and the size of these 12-ring pore entrances is similar to that of FAU zeolite, SBS/SBT with aluminosilicate composition Intergrowth zeolite has very high utility values not only academically but also practically.

본 발명에 있어서, 상기 제올라이트에서 Al2O3와 SiO2의 비는 바람직하게는 1.0 Al2O3:2.0~200 SiO2으로 표현될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.0:2.0~50 이며, 상기 표 1의 2θ, d, 100×I/I0는 하기 표 2로 표현될 수 있다.In the present invention, the ratio of Al 2 O 3 to SiO 2 in the zeolite is preferably 1.0 Al 2 O 3 : 2.0 to 200 SiO 2 , more preferably 1.0: 2.0 to 50, and the 2θ, d, 100×I/I 0 in Table 1 can be expressed in Table 2 below.

dd 100×I/IO 100×I/I O 5.9 ~ 6.05.9 to 6.0 15.0 ~ 15.115.0 to 15.1 95 ~ 10095 to 100 6.5 ~ 6.66.5 to 6.6 13.7 ~ 13.813.7 ~ 13.8 80 ~ 8580 to 85 10.2 ~ 10.310.2 to 10.3 8.7 ~ 8.88.7 to 8.8 20 ~ 2520 to 25 12.0 ~ 12.112.0 to 12.1 7.4 ~ 7.57.4 to 7.5 5 ~ 105 to 10 18.7 ~ 18.818.7 to 18.8 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 15 ~ 2015 to 20 20.3 ~ 20.420.3 to 20.4 4.4 ~ 4.54.4 to 4.5 5 ~ 105 to 10 21.3 ~ 21.421.3 to 21.4 4.2 ~ 4.34.2 to 4.3 5 ~ 105 to 10 21.8 ~ 21.921.8 to 21.9 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 10 ~ 1510 to 15 24.1 ~ 24.224.1 to 24.2 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 70 ~ 7570 to 75 25.7 ~ 25.825.7 to 25.8 3.5 ~ 3.63.5 to 3.6 20 ~ 2520 to 25 26.0 ~ 26.126.0 to 26.1 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 20 ~ 2520 to 25 27.0 ~ 27.127.0 to 27.1 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 40 ~ 4540 to 45 28.2 ~ 28.328.2 to 28.3 3.2 ~ 3.33.2 to 3.3 40 ~ 4540 to 45 29.5 ~ 29.629.5 to 29.6 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 90 ~ 9590 to 95 30.7 ~ 30.830.7 to 30.8 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 10 ~ 1510 to 15 31.3 ~ 31.431.3 to 31.4 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 15 ~ 2015 to 20 33.1 ~ 33.233.1 to 33.2 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 15 ~ 2015 to 20 34.2 ~ 34.334.2 to 34.3 2.6 ~ 2.72.6 to 2.7 0 ~ 50 to 5 35.6 ~ 35.735.6 to 35.7 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 15 ~ 2015 to 20 36.2 ~ 36.336.2 to 36.3 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 5 ~ 105 to 10 37.4 ~ 37.537.4 to 37.5 2.4 ~ 2.52.4 to 2.5 5 ~ 105 to 10 39.0 ~ 39.139.0 to 39.1 2.3 ~ 2.42.3 to 2.4 0 ~ 50 to 5 41.3 ~ 41.441.3 to 41.4 2.2 ~ 2.32.2 to 2.3 10 ~ 1510 to 15 43.5 ~ 43.643.5 to 43.6 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 0 ~ 50 to 5 45.9 ~ 46.045.9 to 46.0 2.0 ~ 2.12.0 to 2.1 0 ~ 50 to 5 47.2 ~ 47.347.2 to 47.3 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 0 ~ 50 to 5 48.9 ~ 49.048.9 to 49.0 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 5 ~ 105 to 10

표 2에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다. 본 발명에 있어서, 상기 1가 금속은 바람직하게는 알칼리 금속이며, Li, Na, K, Rb, Cs 등을 사용할 수 있다.In Table 2, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a speed of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak. In the present invention, the monovalent metal is preferably an alkali metal, and Li, Na, K, Rb, Cs and the like may be used.

상기 M2O와 Al2O3 의 비는 바람직하게는 0.1~10 M2O: 1.0 Al2O3 이며, 보다 더 바람직하게는 0.1~5.0 M2O: 1.0 Al2O3 이다. The ratio of M 2 O to Al 2 O 3 is preferably 0.1 to 10 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 , and more preferably 0.1 to 5.0 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 .

본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 상기 제올라이트는 0.1~5.0 M2O: 1.0 Al2O3: 2.0~50 SiO2이다.In a preferred embodiment of the present invention, the zeolite is 0.1 to 5.0 M 2 O: 1.0 Al 2 O 3 : 2.0 to 50 SiO 2 .

본 발명에 있어서, 상기 PST-2 제올라이트는 반응 혼합물 내 SiO2/Al2O3, 알칼리 금속의 종류와 양을 조절하고, 테트라에틸암모늄(tetraethylammonium, 이하 TEA)을 유기구조유도물질로서 사용하여 수열합성법을 통해 제조할 수 있다. In the present invention, the PST-2 zeolite is hydrothermal by controlling the type and amount of SiO 2 /Al 2 O 3 and alkali metal in the reaction mixture, and using tetraethylammonium (TEA) as an organic structure-inducing material. It can be produced through synthetic methods.

본 발명의 실시에 있어서, 가열 조건은 50~150 ℃ 에서 12 시간 내지 30 일 동안 가열되는 것일 수 있다.In the practice of the present invention, heating conditions may be heating at 50 to 150 ° C for 12 hours to 30 days.

본 발명에 바람직한 실시에 있어서 따른 제올라이트는 알루미늄 트리섹 부톡사이드(Al[OCH(CH3)C2H5]3) 1.0 몰에 대하여 수산화 형태의 유기구조유도물질, TEAOH를 2 내지 50 몰, 바람직하게는 4 내지 20 몰의 비율이 되도록 천천히 한 방울씩 첨가한 후 1 시간 동안 교반시켜 만든 용액에 실리카 졸 또는 무정형의 실리카를 상기의 용액에 2 내지 200 몰, 바람직하게는 2 내지 50 몰의 비율이 되도록 첨가하여 1 시간 교반시켜 만든 용액을 18 시간 동안 80 ℃에서 숙성시켜준다. 마지막으로 +1가 질산나트륨(NaNO3)을 0.1 내지 10몰, 바람직하게는 0.1 내지 5몰의 비율이 되도록 첨가하고, 질산세슘(CsNO3)을 0.1내지 10몰, 바람직하게는 0.1 내지 5몰의 비율이 되도록 첨가한 후 상온에서 24시간 교반시켜 아래 조성을 갖는 반응 혼합물을 수득한다.Zeolite according to a preferred embodiment of the present invention is aluminum trisec butoxide (Al[OCH(CH 3 )C 2 H 5 ] 3 ) with respect to 1.0 mole A hydroxyl organic structure-inducing substance, TEAOH, is slowly added dropwise in an amount of 2 to 50 moles, preferably 4 to 20 moles, and stirred for 1 hour. To a solution prepared by stirring, silica sol or amorphous silica is added as described above. 2 to 200 mol, preferably 2 to 50 mol, was added to the solution and stirred for 1 hour, and the resulting solution was aged at 80° C. for 18 hours. Finally, +1 sodium nitrate (NaNO 3 ) is added at a ratio of 0.1 to 10 moles, preferably 0.1 to 5 moles, and cesium nitrate (CsNO 3 ) is added in an amount of 0.1 to 10 moles, preferably 0.1 to 5 moles. After adding to a ratio of, it was stirred at room temperature for 24 hours to obtain a reaction mixture having the following composition.

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

4.0~20.0 TEAOH:0.1~5.0 NaNO3:0.1~5.0 CsNO3:1.0 Al2O3:2.0~50 SiO2:10~600 H2O4.0~20.0 TEAOH:0.1~5.0 NaNO 3 :0.1~5.0 CsNO 3 :1.0 Al 2 O 3 :2.0~50 SiO 2 :10~600 H 2 O

위에 서술된 순서와 시약을 사용하여 얻은 반응혼합물을 테프론 반응기에 옮기고 다시 스테인레스 강철로 만든 용기에 넣어 50~150 ℃에서 가열 및 교반시켜 12 시간 내지 30 일 동안, 반응시키는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법을 제공한다. 상기 가열 시간이 지나치게 경과할 경우, 장시간의 가열로 구조가 변형될 우려가 있다. PST-2, characterized in that the reaction mixture obtained by using the above-described procedure and reagents is transferred to a Teflon reactor, put into a container made of stainless steel, heated and stirred at 50 to 150 ° C, and reacted for 12 hours to 30 days. A method for producing zeolite is provided. When the heating time is too long, there is a risk that the structure may be deformed by heating for a long time.

PST-2의 순도를 높일 수 있도록, 수산화 형태의 구조유도 유기물 TEA를 첨가한 후 상온에서 24 시간 교반 전에 실리콘에 대한 4 %가량의 질랑분율 만큼의 PST-2 제올라이트를 이용한 씨앗 합성법(seed method)을 통해 PST-2 제올라이트의 순도를 높일 수 있다. 씨앗 합성법의 경우 제올라이트 합성방법 중 흔히 사용하는 방법 중 한가지로, 상기 제올라이트의 빠른 결정화를 유도해주고, 제올라이트의 수율을 증가시킬 뿐 아니라 물질의 순도를 높일 수 있다. Seed synthesis method using PST-2 zeolite with a mass fraction of about 4% to silicon before stirring at room temperature for 24 hours after adding hydroxylated structure-inducing organic TEA to increase the purity of PST-2 Through this, the purity of PST-2 zeolite can be increased. In the case of the seed synthesis method, it is one of the commonly used methods of zeolite synthesis, and induces rapid crystallization of the zeolite, increases the yield of the zeolite, and increases the purity of the material.

본 발명은 일 측면에서 산 촉매반응에 적용하기 위해서 프로톤(H+)으로 골격 내 Al의 전하 보상이 이루어진 PST-2(이하 H-PST-2) 제올라이트를 제조 할 수 있다. In one aspect, the present invention can prepare PST-2 (hereinafter referred to as H-PST-2) zeolite in which charge compensation of Al in the framework is performed with protons (H + ) to be applied to acid catalysis.

본 발명에 있어서, 상기 H-PST-2 제올라이트는 화학식 2의 반응 혼합물을 이용하여 수득한 PST-2 제올라이트를 550 ℃에서 8 시간 소성 후 1.0 M 암모늄나트륨(NH4NO3) 용액으로 80 ℃에서 네 번 이온교환 후에 다시 550 ℃에서 4 시간 소성 후 얻을 수 있다. 상기 조건에서 H-PST-2 제올라이트는 표 3의 X-선 회절 데이터에 의해서 표현되는 결정 구조를 가진다. In the present invention, the H-PST-2 zeolite is obtained by calcining the PST-2 zeolite obtained by using the reaction mixture of Formula 2 at 550 ° C. for 8 hours, and then using a 1.0 M sodium ammonium (NH 4 NO 3 ) solution at 80 ° C. It can be obtained after 4 hours of ion exchange and calcination at 550 ℃ for 4 hours. Under the above conditions, the H-PST-2 zeolite has a crystal structure represented by the X-ray diffraction data in Table 3.

dd 100×I/IO 100×I/I O 6.0 ~ 6.16.0 to 6.1 14.8 ~ 14.914.8 to 14.9 SS 6.4 ~ 6.56.4 to 6.5 13.8 ~ 13.913.8 to 13.9 VSVS 10.3 ~ 10.410.3 to 10.4 8.6 ~ 8.78.6 to 8.7 MM 12.2 ~ 12.312.2 ~ 12.3 7.3 ~ 7.47.3 to 7.4 WW 15.7 ~ 15.815.7 to 15.8 5.6 ~ 5.75.6 to 5.7 WW 17.9 ~ 18.017.9 to 18.0 5.0 ~ 5.15.0 to 5.1 WW 19.0 ~ 19.119.0 ~ 19.1 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 WW 20.7 ~ 20.820.7 to 20.8 4.3 ~ 4.44.3 to 4.4 WW 21.6 ~ 21.721.6 to 21.7 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 WW 22.1 ~ 22.222.1 to 22.2 4.0 ~ 4.14.0 to 4.1 WW 24.4 ~ 24.524.4 to 24.5 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 WW 26.4 ~ 26.526.4 to 26.5 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 WW 27.4 ~ 27.527.4 to 27.5 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 WW 28.5 ~ 28.628.5 to 28.6 3.1 ~ 3.23.1 to 3.2 WW 30.0 ~ 30.130.0 to 30.1 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 WW 31.2 ~ 31.331.2 to 31.3 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 WW 33.7 ~ 33.833.7 to 33.8 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 WW 36.4 ~ 36.536.4 to 36.5 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 WW 42.1 ~ 42.242.1 to 42.2 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 WW

표 3에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였으며, 여기서, 100×I/I0는 W(약함:0~20), M(중간:20~40), S(강함:40~60), VS(매우 강함:60~100)로 구분된다.In Table 3, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a speed of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak, where 100×I/I 0 is W (weak: 0-20), M (medium: 20-40), S (strong: 40-60), VS (very strong: 60-100).

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 표 3의 H-PST-2 제올라이트는 하기 표 4로 표현된다.In a preferred practice of the present invention, the H-PST-2 zeolite of Table 3 is represented by Table 4 below.

dd 100 × I/IO 100 × I/I O 6.0 ~ 6.16.0 to 6.1 14.8 ~ 14.914.8 to 14.9 55 ~ 6055 to 60 6.4 ~ 6.56.4 to 6.5 13.8 ~ 13.913.8 to 13.9 95 ~ 10095 to 100 10.3 ~ 10.410.3 to 10.4 8.6 ~ 8.78.6 to 8.7 35 ~ 4035 to 40 12.2 ~ 12.312.2 ~ 12.3 7.3 ~ 7.47.3 to 7.4 5 ~ 105 to 10 15.7 ~ 15.815.7 to 15.8 5.6 ~ 5.75.6 to 5.7 5 ~ 105 to 10 17.9 ~ 18.017.9 to 18.0 5.0 ~ 5.15.0 to 5.1 0 ~ 50 to 5 19.0 ~ 19.119.0 ~ 19.1 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 0 ~ 50 to 5 20.7 ~ 20.820.7 to 20.8 4.3 ~ 4.44.3 to 4.4 5 ~ 105 to 10 21.6 ~ 21.721.6 to 21.7 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 5 ~ 105 to 10 22.1 ~ 22.222.1 to 22.2 4.0 ~ 4.14.0 to 4.1 5 ~ 105 to 10 24.4 ~ 24.524.4 to 24.5 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 10 ~ 1510 to 15 26.4 ~ 26.526.4 to 26.5 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 5 ~ 105 to 10 27.4 ~ 27.527.4 to 27.5 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 5 ~ 105 to 10 28.5 ~ 28.628.5 to 28.6 3.1 ~ 3.23.1 to 3.2 5 ~ 105 to 10 30.0 ~ 30.130.0 to 30.1 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 15 ~ 2015 to 20 31.2 ~ 31.331.2 to 31.3 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 0 ~ 50 to 5 33.7 ~ 33.833.7 to 33.8 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 0 ~ 50 to 5 36.4 ~ 36.536.4 to 36.5 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 0 ~ 50 to 5 42.1 ~ 42.242.1 to 42.2 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 0 ~ 50 to 5

표 4에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다. In Table 4, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a speed of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak.

상기 H-PST-2 제올라이트의 분말 X-선 회전 데이터를 통해 알 수 있듯이, PST-2는 550 ℃ 이상의 온도에서 8 시간 이상 열처리 후에도 구조적으로 안정하며, 산촉매로의 적용을 위한 H+ 형태로의 변환 후에도 결정성에 큰 변화가 없기 때문에 다양한 산업공정에 흡착체 및 촉매로서 그 활용가치가 매우 높을 것으로 예상된다. As can be seen from the powder X-ray rotation data of the H-PST-2 zeolite, PST-2 is structurally stable even after heat treatment at a temperature of 550 ° C or higher for 8 hours or more, and in the form of H + for application as an acid catalyst. Since there is no significant change in crystallinity after conversion, its utilization value as an adsorbent and catalyst in various industrial processes is expected to be very high.

상기 H-PST-2 제올라이트는 500 m2/g 이상의 BET 표면적을 가질 수 있으며, 바람직하게는 700 m2/g 이상, 예를 들어 700~900 m2/g의 BET 표면적을 가질 수 있다.The H-PST-2 zeolite may have a BET surface area of 500 m 2 /g or more, preferably 700 m 2 /g or more, for example, 700 to 900 m 2 /g.

이하에서는 실시예를 사용하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples. These examples are only for exemplifying the present invention, and the present invention is not limited thereto.

[실시예][Example]

실시예 1: PST-2 제올라이트의 제조Example 1: Preparation of PST-2 zeolite

플라스틱 비커에 먼저 0.51 g의 알루미늄 트리섹 부톡사이트(Al[OCH(CH3)C2H5]3) 35 중량% 6.73 g의 TEAOH를 넣고 1시간 교반하고 만든 수용액에, 2.40 g의 콜로이달 실리카 졸(Ludox AS-40)과 2.92 g의 3차 증류수에 넣고 1시간 교반 시킨 뒤, 80℃에서 18 시간 동안 숙성 시킨다. 마지막으로 0.022 g의 질산나트륨(NaNO3)과 0.15 g의 질산세슘(CsNO3)을 넣고 24 시간 교반하여 하기 조성의 반응 혼합물을 얻었다.In a plastic beaker, 0.51 g of aluminum trisec butoxylate (Al[OCH(CH 3 )C 2 H 5 ] 3 ) 35% by weight and 6.73 g of TEAOH were first added and stirred for 1 hour. To the resulting aqueous solution, 2.40 g of colloidal silica It was put in sol (Ludox AS-40) and 2.92 g of tertiary distilled water, stirred for 1 hour, and then aged at 80℃ for 18 hours. Finally, 0.022 g of sodium nitrate (NaNO 3 ) and 0.15 g of cesium nitrate (CsNO 3 ) were added and stirred for 24 hours to obtain a reaction mixture having the following composition.

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

16.0 TEAOH : 0.26 NaNO3 : 0.76 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 0.26 NaNO 3 : 0.76 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

이어서 상기에서 얻은 반응 혼합물을 테프론 반응기에 옮겨 넣은 후 다시 스테인레스 강철로 만든 용기에 넣어 100 ℃에서 14 일 동안 교반 및 가열한 후 얻어진 고체 생성물을 물로 반복 세척하여 상온에서 건조하여 PST-2 고체 분말을 얻었다. Subsequently, the reaction mixture obtained above was transferred to a Teflon reactor, put into a container made of stainless steel, stirred and heated at 100 ° C. for 14 days, and the obtained solid product was repeatedly washed with water and dried at room temperature to obtain PST-2 solid powder. Got it.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기의 제올라이트가 물리적 혼합물이 아닌 SBS/SBT 공생구조임을 확인하기 위하여 투과전자현미경(Transmission electron microscope; TEM)과 X-선 회절분석을 이용하여 SBS와 SBT 구조를 동시에 포함하고 있는 제올라이트임을 알 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, in order to confirm that the zeolite is not a physical mixture but a SBS / SBT symbiotic structure, the SBS and SBT structures were determined using a transmission electron microscope (TEM) and X-ray diffraction analysis. It can be seen that the zeolite contained at the same time.

상기 실시예 1에서 얻은 고체 분말로 투과전자현미경 시험을 한 결과, 도 1의 좌측 도면을 참고하면 일정하게 배열되어 있는 층상구조를 보임과 동시에 상대적으로 밝게 보이는 원을 확인 할 수 있는데, 이는 큰 세공(12-ring)을 가지며 물리적으로 혼합된 상태가 아닌 SBS 층상구조와 SBT 층상구조가 하나의 결정 안에 동시에 존재한다는 것을 확인하였다. 이를 조금 더 쉽게 표현하기 위해 12-ring 세공을 각각의 색을 가진 원으로 표기하였으며, 녹색, 파란색, 주황색, 파란색, 녹색 원의 순서를 가진 구조는 SBT를 의미하며, 보라색, 노란색 원의 순서를 가진 것은 SBS 구조를 의미한다. 따라서, 도 1의 우측 도면을 참고하면 PST-2 제올라이트는 SBS와 SBT 구조를 동시에 포함하고 있는 제올라이트임을 알 수 있다.As a result of the transmission electron microscope test with the solid powder obtained in Example 1, referring to the left drawing of FIG. It was confirmed that the SBS layer structure and the SBT layer structure, which have (12-ring) and are not physically mixed, exist simultaneously in one crystal. To express this a little more easily, the 12-ring pores are marked with circles with each color, and the structure with the order of green, blue, orange, blue, green circles means SBT, and the order of purple and yellow circles Having means SBS structure. Therefore, referring to the right drawing of FIG. 1, it can be seen that the PST-2 zeolite is a zeolite containing SBS and SBT structures at the same time.

또한 상기 실시예 1에서 얻은 고체 분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과, 기존에 보고된 제올라이트들의 X-선 회절 패턴들과 비교하였을 때 PST-2과 동일한 패턴은 전혀 발견할 수 없었다. 이는 PST-2가 지금까지 전혀 알려지지 않은 새로운 골격구조를 갖고 있음을 의미한다. 상기 실시예 1에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과를 표 5과 도 2에 나타내었다.In addition, as a result of an X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 1, no pattern identical to that of PST-2 could be found when compared to previously reported X-ray diffraction patterns of zeolites. This means that PST-2 has a new skeletal structure that has not been known at all. The results of the X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 1 are shown in Table 5 and FIG. 2.

dd 100×I/IO 100×I/I O 5.9 ~ 6.05.9 to 6.0 15.0 ~ 15.115.0 to 15.1 100100 6.5 ~ 6.66.5 to 6.6 13.7 ~ 13.813.7 to 13.8 8181 10.2 ~ 10.310.2 to 10.3 8.7 ~ 8.88.7 to 8.8 2323 12.0 ~ 12.112.0 to 12.1 7.4 ~ 7.57.4 to 7.5 88 18.7 ~ 18.818.7 to 18.8 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 1919 20.3 ~ 20.420.3 to 20.4 4.4 ~ 4.54.4 to 4.5 55 21.3 ~ 21.421.3 to 21.4 4.2 ~ 4.34.2 to 4.3 88 21.8 ~ 21.921.8 to 21.9 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 1515 24.1 ~ 24.224.1 to 24.2 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 7474 25.7 ~ 25.825.7 to 25.8 3.5 ~ 3.63.5 to 3.6 2020 26.0 ~ 26.126.0 to 26.1 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 2424 27.0 ~ 27.127.0 to 27.1 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 4343 28.2 ~ 28.328.2 to 28.3 3.2 ~ 3.33.2 to 3.3 4141 29.5 ~ 29.629.5 to 29.6 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 9292 30.7 ~ 30.830.7 to 30.8 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 1414 31.3 ~ 31.431.3 to 31.4 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 1616 33.1 ~ 33.233.1 to 33.2 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 1919 34.2 ~ 34.334.2 to 34.3 2.6 ~ 2.72.6 to 2.7 55 35.6 ~ 35.735.6 to 35.7 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 1616 36.2 ~ 36.336.2 to 36.3 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 1010 37.4 ~ 37.537.4 to 37.5 2.4 ~ 2.52.4 to 2.5 88 39.0 ~ 39.139.0 to 39.1 2.3 ~ 2.42.3 to 2.4 44 41.3 ~ 41.441.3 to 41.4 2.2 ~ 2.32.2 to 2.3 1212 43.5 ~ 43.643.5 to 43.6 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 55 45.9 ~ 46.045.9 to 46.0 2.0 ~ 2.12.0 to 2.1 22 47.2 ~ 47.347.2 to 47.3 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 55 48.9 ~ 49.048.9 to 49.0 1.9 ~ 2.01.9 to 2.0 55

표 5에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다. In Table 5, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a speed of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak.

상기 실시예 1에서 얻은 고체분말로 열중량 분석법 및 원소분석 결과, PST-2 제올라이트 내 약 10.5 중량%의 물과 8.0 중량%의 TEA를 함유하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 유도결합플라즈마 분석법(Inductive Coupled Plasma, 약어로 ICP)을 사용하여 생성된 제올라이트의 Si/Al 비율이 약 3.1 임을 확인하였다. As a result of thermogravimetric analysis and elemental analysis of the solid powder obtained in Example 1, it was confirmed that it contained about 10.5% by weight of water and 8.0% by weight of TEA in PST-2 zeolite. In addition, it was confirmed that the Si / Al ratio of the zeolite produced using the Inductively Coupled Plasma (ICP) was about 3.1.

도 3을 참고하면, PST-2이 불순물이 섞이지 않은 순수한 물질임을 확인하기 위하여 주사현미경(Scanning Electron Microscope, 약어로 SEM)을 측정한 결과, 매우 균일한 동전 모양의 판상의 층상구조 결정모양이 관측되었으며, 다른 결정모양은 관측되지 않았다. Referring to FIG. 3, in order to confirm that PST-2 is a pure material without impurities, as a result of scanning electron microscope (SEM) measurement, a very uniform coin-shaped plate-like layered crystal pattern was observed. and no other crystal morphology was observed.

실시예 2: 반응혼합물의 NaNOExample 2: NaNO in the reaction mixture 33 증가 및 CsNO increase and CsNO 33 감소 decrease

실시예 1에서 질산나트륨(NaNO3) 양을 0.022 g을 사용한 대신에 0.064 g을 사용하고, 질산세슘(CsNO3) 양을 0.15 g 사용한 대신에 0.049 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 분말을 얻었다. Same as Example 1 except that 0.064 g of sodium nitrate (NaNO 3 ) was used instead of 0.022 g and 0.049 g of cesium nitrate (CsNO 3 ) was used instead of 0.15 g in Example 1. A solid powder was obtained by the method.

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

16.0 TEAOH : 0.76 NaNO3 : 0.26 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 0.76 NaNO 3 : 0.26 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

도 4를 참고하면, 상기 실시예 2에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과, 소량의 PST-2 제올라이트의 결정화가 이루어지고, 제올라이트 Y 불순물을 다량으로 함유하고 있는 생성물이 형성되었다.Referring to FIG. 4, as a result of the X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 2, a small amount of PST-2 zeolite was crystallized and a product containing a large amount of zeolite Y impurities was formed. .

실시예 3. 반응혼합물의 NaNOExample 3. NaNO in reaction mixture 33 대신 LiNO Instead of LiNO 33 , KNO, KNO 33 , RbNO, RbNO 33 각각 사용 use each

실시예 3-1: NaNOExample 3-1: NaNO 33 대신 LiNO Instead of LiNO 33 사용 use

실시예 1에서, 0.022 g의 질산나트륨(NaNO3) 대신 질산리튬(LiNO3) 0.017 g을 사용하여 하기의 조성의 반응혼합물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 분말을 얻었다. In Example 1, a solid powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that a reaction mixture having the following composition was prepared using 0.017 g of lithium nitrate (LiNO 3 ) instead of 0.022 g of sodium nitrate (NaNO 3 ). .

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

16.0 TEAOH : 0.26 Li,NO3 : 0.76 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 0.26 Li,NO 3 : 0.76 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

도 5를 참고하면 상기 실시예 3-1에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과, 순수한 PST-2 결정을 얻지 못하였다. Referring to FIG. 5, as a result of an X-ray diffraction measurement test on the solid powder obtained in Example 3-1, pure PST-2 crystals were not obtained.

실시예 3-2: NaNOExample 3-2: NaNO 33 대신 KNO instead of KNO 33 사용 use

실시예 1에서 0.022 g의 질산나트륨(NaNO3) 대신 질산칼륨 (KNO3) 0.026 g을 사용하여 하기 조성의 반응혼합물을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 분말을 얻었다. A solid powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that a reaction mixture having the following composition was prepared using 0.026 g of potassium nitrate (KNO 3 ) instead of 0.022 g of sodium nitrate (NaNO 3 ) in Example 1.

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

16.0 TEAOH : 0.26 KNO3 : 0.76 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 0.26 KNO 3 : 0.76 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

도 5를 참고하면 상기 실시예 3-2에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과, 순수한 PST-2 결정을 얻지 못하였다. Referring to FIG. 5, as a result of an X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 3-2, pure PST-2 crystals were not obtained.

실시예 3-3: NaNOExample 3-3: NaNO 33 대신 RbNO Instead of RbNO 33 각각 사용 use each

실시예 1에서 0.022 g의 질산나트륨(NaNO3) 대신 질산루비듐 (RbNO3) 0.037 g을 사용하여 하기 조성의 반응 혼합물을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 고체분말을 얻었다. .A solid powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that a reaction mixture having the following composition was prepared using 0.037 g of rubidium nitrate (RbNO 3 ) instead of 0.022 g of sodium nitrate (NaNO 3 ) in Example 1. .

[반응 혼합물 조성][Reaction mixture composition]

16.0 TEAOH : 0.26 RbNO3 : 0.76 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 0.26 RbNO 3 : 0.76 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

도 5를 참고하면 상기 실시예 3-3에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과, 순수한 PST-2 결정을 얻지 못하였다. Referring to FIG. 5, as a result of an X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 3-3, pure PST-2 crystals were not obtained.

실시예 4: 합성 시 반응온도의 증가Example 4: Increase in reaction temperature during synthesis

실시예 1에서 반응 혼합물을 100 ℃에서 14 일 동안 교반 및 가열한 것 대신에 반응혼합물을 150 oC에서 7 일 동안 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 분말을 얻었다. 도 6을 참고하면 상기 실시예 4에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정실험을 한 결과 오페러타이트(offretite) 제올라이트가 생성되었다.A solid powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction mixture was heated at 150° C. for 7 days instead of stirring and heating the reaction mixture at 100 ° C. for 14 days. Referring to FIG. 6, as a result of an X-ray diffraction measurement experiment with the solid powder obtained in Example 4, offretite zeolite was produced.

실시예 5: NaNOExample 5: NaNO 33 와 Cs NO and Cs NO 33 : 대신 Cs NO : instead of Cs NO 33 사용 use

플라스틱 비커에 먼저 0.51 g의 알루미늄 트리섹부톡사이트(Al[OCH(CH3)C2H5]3), 35 중량% 6.73 g의 TEAOH를 넣고 1시간 교반하고 만든 수용액에, 2.40 g의 콜로이달 실리카 졸(Ludox AS-40)과 2.92 g의 3차 증류수에 넣고 1시간 교반 시킨 뒤, 80℃에서 18 시간동안 숙성 시킨다. 마지막으로 0.20 g의 질산세슘(CsNO3)을 넣고 24 시간 교반하여 하기의 화학식 6에 나타낸 조성의 반응혼합물을 얻었다.In a plastic beaker, 0.51 g of aluminum trisec butoxylate (Al[OCH(CH 3 )C 2 H 5 ] 3 ) and 6.73 g of TEAOH at 35% by weight were first added and stirred for 1 hour. Put in silica sol (Ludox AS-40) and 2.92 g of tertiary distilled water, stir for 1 hour, and then age at 80℃ for 18 hours. Finally, 0.20 g of cesium nitrate (CsNO 3 ) was added and stirred for 24 hours to obtain a reaction mixture having the composition shown in Formula 6 below.

[화학식 6][Formula 6]

16.0 TEAOH : 1.0 Cs NO3 : 1.0 Al2O3 : 16 SiO2 : 480 H2O16.0 TEAOH : 1.0 Cs NO 3 : 1.0 Al 2 O 3 : 16 SiO 2 : 480 H 2 O

이어서 상기에서 얻은 반응 혼합물을 테프론 반응기에 옮겨 넣은 후 다시 스테인레스 강철로 만든 용기에 넣어 100 ℃에서 14 일 동안 교반 및 가열한 후 얻어진 고체 생성물을 물로 반복 세척하여 상온에서 건조하였다. Subsequently, the reaction mixture obtained above was transferred to a Teflon reactor, put into a stainless steel container, stirred and heated at 100 ° C. for 14 days, and the obtained solid product was repeatedly washed with water and dried at room temperature.

도 7을 참고하면, 상기 실시예 5에서 얻은 고체분말로 X-선 회절 측정시험을 한 결과 실시예 1과 동일하게 순수한 PST-2의 X-선 회절 패턴이 관측되었다. Referring to FIG. 7, as a result of an X-ray diffraction measurement test with the solid powder obtained in Example 5, the same X-ray diffraction pattern of pure PST-2 as in Example 1 was observed.

실시예 6: H-PST-2 제올라이트의 제조Example 6: Preparation of H-PST-2 zeolite

본 실시예 1에서 제조한 PST-2 제올라이트를 550 oC 의 공기 하에서 8시간 소성 한 후 1.0 g의 제올라이트를 50 mL 의 1.0 M 암모늄나트륨 (NH4NO3) 용액에 넣고 6 시간 동안 80 oC 에서 이온교환을 네 번 반복 후에 얻은 고체생성물을 물로 반복 세척하여 상온에서 건조한 후, 550 oC 의 공기 하에서 4시간 소성하여 H-PST-2 제올라이트로 변환한 후 다시 X-선 회절 패턴을 측정하였을 때 소성된 시료는 실시예 1의 경우와 근본적으로 동일한 X-선 패턴을 나타내는 것으로 관찰되었으며, 그 결과를 표 6와 도 8에 나타내었다. After calcining the PST-2 zeolite prepared in Example 1 under air at 550 o C for 8 hours, 1.0 g of zeolite was added to 50 mL of 1.0 M sodium ammonium (NH 4 NO 3 ) solution and heated at 80 o C for 6 hours. After repeating ion exchange four times, the solid product obtained was repeatedly washed with water, dried at room temperature, calcined for 4 hours in air at 550 ° C, converted to H-PST-2 zeolite, and then the X-ray diffraction pattern was measured again. It was observed that the sample calcined when fired showed essentially the same X-ray pattern as that of Example 1, and the results are shown in Table 6 and FIG. 8.

열중량 분석법 및 원소분석 결과, H-PST-2 제올라이트 내 유기구조유도물질(TEA)이 모두 연소되고, 20.2 중량%의 물만 함유하고 있는 것으로 확인되었다. As a result of thermogravimetric analysis and elemental analysis, it was confirmed that all of the organic structure-inducing substances (TEA) in the H-PST-2 zeolite were burned and only 20.2 wt% of water was contained.

또한, 질소 흡착 실험 결과 H-PST-2 제올라이트는 약 820 m2/g의 BET 표면적을 갖는 것으로 관찰되었으며, 이는 도 9에 나타내었다. In addition, as a result of the nitrogen adsorption experiment, the H-PST-2 zeolite was observed to have a BET surface area of about 820 m 2 /g, which is shown in FIG. 9 .

dd 100×I/IO 100×I/I O 6.0 ~ 6.16.0 to 6.1 14.8 ~ 14.914.8 to 14.9 5959 6.4 ~ 6.56.4 to 6.5 13.8 ~ 13.913.8 to 13.9 100100 10.3 ~ 10.410.3 to 10.4 8.6 ~ 8.78.6 to 8.7 3838 12.2 ~ 12.312.2 ~ 12.3 7.3 ~ 7.47.3 to 7.4 1010 15.7 ~ 15.815.7 to 15.8 5.6 ~ 5.75.6 to 5.7 99 17.9 ~ 18.017.9 to 18.0 5.0 ~ 5.15.0 to 5.1 33 19.0 ~ 19.119.0 ~ 19.1 4.7 ~ 4.84.7 to 4.8 44 20.7 ~ 20.820.7 to 20.8 4.3 ~ 4.44.3 to 4.4 99 21.6 ~ 21.721.6 to 21.7 4.1 ~ 4.24.1 to 4.2 99 22.1 ~ 22.222.1 to 22.2 4.0 ~ 4.14.0 to 4.1 99 24.4 ~ 24.524.4 to 24.5 3.7 ~ 3.83.7 to 3.8 1111 26.4 ~ 26.526.4 to 26.5 3.4 ~ 3.53.4 to 3.5 88 27.4 ~ 27.527.4 to 27.5 3.3 ~ 3.43.3 to 3.4 99 28.5 ~ 28.628.5 to 28.6 3.1 ~ 3.23.1 to 3.2 55 30.0 ~ 30.130.0 to 30.1 3.0 ~ 3.13.0 to 3.1 1919 31.2 ~ 31.331.2 to 31.3 2.9 ~ 3.02.9 to 3.0 55 33.7 ~ 33.833.7 to 33.8 2.7 ~ 2.82.7 to 2.8 33 36.4 ~ 36.536.4 to 36.5 2.5 ~ 2.62.5 to 2.6 1One 42.1 ~ 42.242.1 to 42.2 2.1 ~ 2.22.1 to 2.2 1One

표 6에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도를 의미한다. 이 분말 X-선 회절 패턴을 포함하여 본 발명에서 보고되는 모든 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5도(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다.In Table 6, θ, d, and I mean the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. All powder X-ray diffraction data reported in the present invention, including this powder X-ray diffraction pattern, were measured using standard X-ray diffraction methods. - A sun tube was used. It was measured at a rate of 5 degrees (2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak.

실시예 7: 이산화탄소의 선택적 흡착Example 7: Selective adsorption of carbon dioxide

실시예 6의 H-PST-2 제올라이트 100 mg을 Quartz tube (0.64 cm 내경)의 고정층 마이크로 반응기에 채우고, 0.009 torr까지 감압하면서, 분당 10 oC로 250 oC까지 승온하여 250 oC에서 2시간 동안 유지시켜 완전히 탈수시켰다. 그 물질은 진공상태에서 상온으로 냉각된 뒤, 물 상온 펌프(Water circulator)를 이용하여 25 ℃를 유지시키면서, 이산화탄소 압력을 연속적으로 변화시켜가며 이산화탄소 흡착량을 측정하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었으며, 0.1 bar 에서 1.5 mmol/g의 이산화탄소 흡착량, 1.0 bar에서 3.9 mmol/g의 이산화탄소 흡착량을 보이는 것으로 확인되었다. 실시예 6에서 제조한 PST-2 제올라이트의 질소와 메탄 기체에 대한 흡착량 평가를 위하여, 동일한 방법으로 25 oC에서, 질소와 메탄 기체의 압력을 연속적으로 변화시켜가며 PST-2 제올라이트의 질소와 메탄 흡착량을 각각 측정하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었으며, 0.1 bar 에서 0.02 mmol/g와 0.05 mmol/g의 질소와 메탄 흡착량, 1.0 bar에서 0.41 mmol/g와 0.64 mmol/g의 질소와 메탄 흡착량을 보이는 것으로 확인되었다.100 mg of the H-PST-2 zeolite of Example 6 was filled in a fixed-bed microreactor of a quartz tube (0.64 cm inner diameter), and the temperature was raised to 250 °C at 10 ° C per minute while reducing the pressure to 0.009 torr, and then maintained at 250 ° C for 2 hours. kept for a period of time to completely dehydrate. After the material was cooled to room temperature in a vacuum state, the carbon dioxide adsorption amount was measured by continuously changing the carbon dioxide pressure while maintaining the temperature at 25° C. using a water circulator. The results are shown in FIG. 10, and it was confirmed that the carbon dioxide adsorption amount of 1.5 mmol/g at 0.1 bar and the carbon dioxide adsorption amount of 3.9 mmol/g at 1.0 bar were shown. In order to evaluate the adsorption amount of nitrogen and methane gas of the PST-2 zeolite prepared in Example 6, at 25 o C in the same way, while continuously changing the pressure of nitrogen and methane gas, nitrogen and methane gas of PST-2 zeolite The adsorption amount of methane was measured respectively. The results are shown in FIG. 10, and it was confirmed that nitrogen and methane adsorption amounts of 0.02 mmol/g and 0.05 mmol/g at 0.1 bar and nitrogen and methane adsorption amounts of 0.41 mmol/g and 0.64 mmol/g at 1.0 bar were shown. It became.

이러한 결과는 메탄/이산화탄소/질소의 혼합기체에서 PST-2 제올라이트의 이산화탄소 기체에 대한 선택적 흡착 및 분리능을 잘 보여주고 있으며, 이산화탄소의 분리 및 회수 공정에서 매우 유용한 분리제 혹은 흡착제로서 용도를 제공할 수 있음을 할 수 있다.These results well show the selective adsorption and separation ability of PST-2 zeolite for carbon dioxide gas in a mixed gas of methane/carbon dioxide/nitrogen, and can be used as a very useful separator or adsorbent in the separation and recovery process of carbon dioxide. can be said to be

실시예 8: 중질유 접촉 분해Example 8: Heavy oil catalytic cracking

실시예 6에서 제조한 PST-2 촉매의 중질유 접촉분해 반응에 관한 성능을 고정상 반응기를 사용하여 확인하였다. H-PST-2 제올라이트 100 mg을 고정층 반응기에 넣고, 600 oC에서 질소 100 mL/min으로 2시간 동안 유지시켜 완전히 탈수 시켰다. 다음으로, 6 mL/min 질소와 함께 중질유를 반응물로 1.6g/h의 속도로 주입하였고, 반응온도는 600 oC에서 10분동안 1.0bar 압력에서 진행하였다. 비교군의 큰 세공 제올라이트인 H-Y(알버말(Albemarle), Si/Al=5) 및 H-beta(지올리스트(Zeolyst)도 각각 위와 동일한 방법으로 중질유 분해 반응을 진행하여 그 결과를 도 11에 나타내었다.The performance of the PST-2 catalyst prepared in Example 6 in the catalytic cracking reaction of heavy oil was confirmed using a fixed bed reactor. 100 mg of H-PST-2 zeolite was placed in a fixed-bed reactor and completely dehydrated by maintaining at 600 ° C with 100 mL/min of nitrogen for 2 hours. Next, heavy oil was injected with 6 mL/min nitrogen at a rate of 1.6 g/h as a reactant, and the reaction temperature was 600 ° C. for 10 minutes at 1.0 bar pressure. HY (Albemarle, Si / Al = 5) and H-beta (Zeolyst), which are large pore zeolites of the comparative group, were also subjected to heavy oil decomposition reactions in the same manner as above, and the results are shown in FIG. was

도 11을 참고하면, 특히 H-PST-2 제올라이트의 경우 다른 비교군의 H-Y 및 H-beta 보다 에틸렌과 파라핀 수율이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 H-PST-2 제올라이트가 중질유의 접촉분해 반응의 촉매로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 11 , it was confirmed that the yield of ethylene and paraffin was higher than that of H-Y and H-beta of the other comparative groups, especially in the case of H-PST-2 zeolite. Therefore, it was confirmed that H-PST-2 zeolite can be used as a catalyst for the catalytic cracking reaction of heavy oil.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (20)

SBS 골격(frame work) 및 SBT 골격을 갖는 PST-2 제올라이트이고,
상기 PST-2 제올라이트가 3차원적으로 둥지 형상의 미세 기공을 갖고,
상기 미세 기공이 산소 원자로 이루어진 12-링(12-ring) 형상의 미세 입구를 포함하는 것인, PST-2 제올라이트.
A PST-2 zeolite having an SBS framework and an SBT framework,
The PST-2 zeolite has three-dimensional nest-shaped micropores,
The PST-2 zeolite, wherein the micropores include 12-ring (12-ring) shaped microinlets made of oxygen atoms.
제1항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 아래 화학식 1로 표시되는 알루미노 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
[화학식 1]
(M2O)x (Al2O3)y (SiO2)z
상기 화학식 1에서,
M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알킬리 금속을 포함하고,
x는 0.1≤x≤10이고,
y는 1이고,
z는 2.0≤z≤200이다.
According to claim 1,
PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite comprises an alumino silicate represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
(M 2 O) x (Al 2 O 3 ) y (SiO 2 ) z
In Formula 1,
M includes one or more alkali metals selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr;
x is 0.1≤x≤10,
y is 1;
z is 2.0≤z≤200.
제1항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 하나의 결정 내에서 상기 SBS 골격과 상기 SBT 골격을 동시에 갖는 SBS/SBT 공생(SBS/SBT intergrowth) 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 1,
The PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite includes a SBS / SBT intergrowth structure having the SBS skeleton and the SBT skeleton at the same time in one crystal.
제3항에 있어서,
상기 SBS/SBT 공생(SBS/SBT intergrowth) 구조가 하나의 결정 내에서 상기 SBS 골격과 상기 SBT 골격이 서로 번갈아 가면서 성장하는 구조인 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 3,
PST-2 zeolite, characterized in that the SBS / SBT intergrowth structure is a structure in which the SBS framework and the SBT framework grow alternately with each other in one crystal.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 하기 표 1에 나타난 XRD 패턴에 따른 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
Figure 112021042287718-pat00003

표 1에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도이다. 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5˚(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였으며, 여기서, 100×I/I0는 W(약함: 0~20), M(중간: 20~40), S(강함: 40~60), VS(매우 강함: 60~100)이다.
According to claim 1,
PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite comprises a skeleton according to the XRD pattern shown in Table 1 below.
Figure 112021042287718-pat00003

In Table 1, θ, d, and I are the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. Powder X-ray diffraction data were measured using a standard X-ray diffraction method, and copper Kα rays and an X-ray tube operating at 40 kV and 30 mA were used as radiation sources. It was measured at a rate of 5˚(2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak, where 100×I/I 0 is W (weak: 0-20), M (medium: 20-40), S (strong: 40-60), and VS (very strong: 60-100).
제2항에 있어서,
z는 2.0≤z≤50인 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 2,
PST-2 zeolite, characterized in that z is 2.0≤z≤50.
제7항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 하기 표 2에 나타난 XRD 패턴에 따른 골격을 포함하는 것을 특징으로 PST-2 제올라이트.
Figure 112021042287718-pat00004

표 2에서, θ, d, I는 각각 브래그(Bragg)각, 격자간격, 그리고 X-선 회절 피크의 강도이다. 분말 X-선 회절 데이터는 표준 X-선 회절 방법을 이용하여 측정하였으며, 방사원으로는 구리 Kα선과 40 kV, 30 mA에서 작동하는 X-선 튜브를 사용하였다. 수평으로 압축된 분말시료로부터 분당 5˚(2θ)의 속도로 측정하였으며, 관찰된 X-선 회절 피크의 2θ값과 피크 높이로부터 d 와 I 를 계산하였다.
According to claim 7,
PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite includes a skeleton according to the XRD pattern shown in Table 2 below.
Figure 112021042287718-pat00004

In Table 2, θ, d, and I are the Bragg angle, the interlattice spacing, and the intensity of the X-ray diffraction peak, respectively. Powder X-ray diffraction data were measured using a standard X-ray diffraction method, and copper Kα rays and an X-ray tube operating at 40 kV and 30 mA were used as radiation sources. It was measured at a speed of 5˚(2θ) per minute from a powder sample compressed horizontally, and d and I were calculated from the 2θ value and peak height of the observed X-ray diffraction peak.
제2항에 있어서,
M이 Na 및 Cs로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 2,
PST-2 zeolite, characterized in that M comprises at least one selected from the group consisting of Na and Cs.
제2항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 프로톤(H+)를 추가로 포함하고, 상기 프로톤이 상기 골격 내의 알루미늄(Al)의 전하량을 보상하기 위한 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 2,
PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite further comprises a proton (H + ), and the proton compensates for the charge amount of aluminum (Al) in the framework.
제1항에 있어서,
상기 PST-2 제올라이트가 이온교환제, 촉매, 산촉매, 염기촉매, 촉매 지지체, 중질유 접촉 분해반응(Fluid Catalytic Cracking) 촉매, 또는 기체 분리제로 사용하기 위한 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트.
According to claim 1,
PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite is used as an ion exchanger, catalyst, acid catalyst, base catalyst, catalyst support, heavy oil catalytic cracking catalyst, or gas separator.
제1항에 따른 PST-2 제올라이트를 포함하는 촉매.A catalyst comprising the PST-2 zeolite according to claim 1 . (a) 구조유도 유기물, 알루미나 전구체, 및 실리카 전구체를 포함하는 혼합 수용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합 수용액에 1종 이상의 알칼리 금속염을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물을 반응시켜 SBS 골격(frame work) 및 SBT 골격을 갖는 PST-2 제올라이트를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 PST-2 제올라이트가 3차원적으로 둥지 형상의 미세 기공을 갖고,
상기 미세 기공이 산소 원자로 이루어진 12-링(12-ring) 형상의 미세 입구를 포함하는 것인, PST-2 제올라이트의 제조방법.
(a) preparing a mixed aqueous solution containing a structure-inducing organic material, an alumina precursor, and a silica precursor;
(b) preparing a mixture by mixing one or more alkali metal salts with the mixed aqueous solution; and
(c) preparing a PST-2 zeolite having an SBS framework and an SBT framework by reacting the mixture;
The PST-2 zeolite has three-dimensional nest-shaped micropores,
The method for producing a PST-2 zeolite, wherein the micropores include a 12-ring (12-ring) shaped microinlet made of oxygen atoms.
제13항에 있어서,
상기 혼합물이
상기 알루미나 전구체 1 몰에 대하여
상기 구조유도 유기물 2.0~20.0 몰.
상기 알칼리 금속염 0.01 내지 1.0 몰, 및
상기 실리카 전구체 10 내지 600 몰의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법.
According to claim 13,
the mixture
With respect to 1 mole of the alumina precursor
2.0 to 20.0 mol of the structure-derived organic matter.
0.01 to 1.0 mol of the alkali metal salt, and
Method for producing a PST-2 zeolite, characterized in that it comprises in a ratio of 10 to 600 moles of the silica precursor.
제13항에 있어서,
상기 단계(a)가
(a-1) 상기 구조유도 유기물 및 상기 알루미나 전구체를 포함하는 제1 수용액을 제조하는 단계;
(a-2) 상기 제1 수용액과 상기 실리카 전구체를 포함하는 혼합 수용액을 제조하는 단계; 및
(a-3) 상기 혼합 수용액을 70 내지 90 ℃의 온도에서 12 내지 24시간 동안 유지하여 숙성된(aging) 혼합 수용액을 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법.
According to claim 13,
The step (a)
(a-1) preparing a first aqueous solution containing the structure-inducing organic material and the alumina precursor;
(a-2) preparing a mixed aqueous solution containing the first aqueous solution and the silica precursor; and
(a-3) maintaining the mixed aqueous solution at a temperature of 70 to 90 ° C. for 12 to 24 hours to prepare an aged mixed aqueous solution; Method for producing PST-2 zeolite, characterized in that it comprises a.
제13항에 있어서,
상기 단계(c)가
(c-1) 상기 혼합물을 90 내지 110 ℃의 온도에서 교반하는 단계; 및
(c-2) 교반된 상기 혼합물을 90 내지 110 ℃ 의 온도에서 1 내지 30일 동안 반응시켜 PST-2 제올라이트를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법.
According to claim 13,
The step (c)
(c-1) stirring the mixture at a temperature of 90 to 110 °C; and
(c-2) preparing PST-2 zeolite by reacting the stirred mixture at a temperature of 90 to 110 ° C. for 1 to 30 days.
제13항에 있어서,
상기 구조유도 유기물질이 TEAOH(Tetraethylammonium hydroxide)을 포함하고, 상기 구조유도 유기물질이 알루미늄 트리섹 부톡사이트(Al tri-sec butoxide)을 포함하고, 상기 실리카 전구체가 콜로이달 실리카 졸을 포함하는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법.
According to claim 13,
The structure-inducing organic material includes tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), the structure-inducing organic material includes aluminum tri-sec butoxide, and the silica precursor includes colloidal silica sol. Method for producing PST-2 zeolite.
제13항에 있어서
상기 PST-2 제올라이트가 아래 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 PST-2 제올라이트의 제조방법.
[화학식 1]
(M2O)x (Al2O3)y (SiO2)z
상기 화학식 1에서,
M은 Li, Na, K, Rb, Cs, 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알킬리 금속을 포함하고,
x는 0.1≤x≤10이고,
y는 1이고,
z는 2.0≤z≤200이다.
According to claim 13
A method for producing PST-2 zeolite, characterized in that the PST-2 zeolite is represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
(M 2 O) x (Al 2 O 3 ) y (SiO 2 ) z
In Formula 1,
M includes one or more alkali metals selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr;
x is 0.1≤x≤10,
y is 1;
z is 2.0≤z≤200.
이산화탄소를 포함하는 혼합가스를 제1항에 따른 PST-2 제올라이트에 접촉시켜 상기 이산화탄소를 상기 PST-2 제올라이트에 선택적으로 흡착시키는 단계를 포함하는 이산화탄소의 선택적 분리방법.A method for selectively separating carbon dioxide, comprising the step of selectively adsorbing carbon dioxide to the PST-2 zeolite by contacting a mixed gas containing carbon dioxide with the PST-2 zeolite according to claim 1. 제1항에 따른 PST-2 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용하여 중질유를 접촉 분해반응(Fluid Catalytic Cracking)시켜 개질하는 단계를 포함하는 중질유 개질방법.A heavy oil reforming method comprising the step of reforming heavy oil by subjecting it to a catalytic cracking reaction (Fluid Catalytic Cracking) using a catalyst containing the PST-2 zeolite according to claim 1.
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