[發明專利]利用元素前驅體制備沸石材料的方法

在審

• 申請號: 201380063624.1
• 申請日: 2013-10-01
• 公開（公告）號: CN104854030A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: S·毛雷爾;R·呂茨;J·佩特里;U·穆勒
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C01B37/02
• 分類號: C01B37/02;B01J29/40;C01B39/06;C01B39/12;C01B39/40
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 蘇萌;鐘守期

本發明涉及一種制備沸石材料的方法，還涉及可由本發明的方法獲得的沸石材料，并且涉及本發明的沸石材料在特定領域中的用途。

背景技術

分子篩由國際沸石協會結構委員會(structure?commission?of?the?International?Zeolite?Association)根據IUPAC委員會關于沸石命名的規則來分類。根據該分類，結構已被確定的骨架型沸石和其它晶體微孔分子篩被指定了三字母代碼，并且記載在“Atlas?of?Zeolite?Framework?Types”，第5版，Elsevier，London，England(2001)中。通常，沸石材料的骨架結構包括含有通過氧橋而彼此相連的一種以上的四價元素的金屬氧化物骨架。許多金屬氧化物骨架結構的特征還在于還含有一種以上的三價元素，所述一種以上的三價元素通過氧橋而與一種以上的四價元素和/或三價元素等同橋接。

為合成這些材料，通常使用四價元素和三價元素的氧化物前驅體，其中，沸石骨架的合成通常在水熱條件下進行，在所述水熱條件下自組織過程導致產生了沸石材料典型的獨特骨架。在某些情況下，在沸石材料合成中可能需要使用允許形成均勻微孔結構的一種以上的結構導向劑，其中所述結構導向劑通常為陽離子形式如堿金屬和堿土金屬元素，以及通常以陽離子形式提供的常稱為“有機模板劑”的有機化合物。

由于沸石材料在包括需要非常大量沸石的工業應用在內的各種應用中的廣泛使用，對通過使用盡可能少的步驟和盡可能少的能量而以高效的方式來制備沸石產品的合成方法存在著持續的需求。因此，在這種方法的成本效率中發揮巨大作用的方面包括盡量避免產生不希望的副產物和廢產物。

因此，CN?102009984?A公開了一種通過將多晶硅制備中的氯硅烷副產物用作硅源而制備分子篩材料的方法。

從可實現的成本效率上看，該方法對工業應用特別重要，并且與常使用高純物質作為前驅體化合物的實驗室規模的方法形成相應地對比。因此，例如，可以提及CN?102190317?A，其中公開了通過使用水玻璃、硅溶膠或固體硅粉作為硅源，并使用鋁鹽或鋁酸鈉作為鋁源而制備ZSM-5。

另一方面，CN?101444748?A涉及硼硅酸鹽沸石，其中硼硅酸鹽沸石的制備包括使用超細二氧化硅或固體硅膠作為硅源，并且使用硼酸鹽和/或硼酸作為硼源。

或者，Yilai等“在泡沫碳化硅載體上原位生長硅沸石-1型沸石晶體(Growth?of?silicalite-1coatings?on?SiC?foam?support)”，中國科學院金屬研究所，沈陽，中華人民共和國，材料研究學報(2010)，25(1)，第25至32頁，公開了在泡沫SiC載體上合成硅沸石-1型沸石晶體，其中使用固體多晶硅顆粒作為硅源以用于其原位水熱合成。

Satoru等在“使用硅金屬作為硅源來合成鎵、鋁-ZSSM-5固溶體(Synthesis?of?gallium,aluminum-ZSM-5solid?solution?using?silicon?metal?as?a?silica?source)”，Inst.Sci.Ind.Res.，Osaka?University，Ibaraki，Japan，Nendo?Kagaku(1993)，33(1)，第13至18頁中，研究了使用高純硅粉作為硅源來合成硅沸石-1、Ga-ZSM-5和Ga-Al-ZSM-5。在前述兩種情況下，其中使用元素硅(elemental?silicon)來制備沸石材料，在合成過程中各自使用氫氧化鈉作為水熱合成的氫氧化物源。

因此，雖然已作出努力來為沸石材料的制備提供更好和特別是更有效的合成，但是仍然需要開發允許進一步改進生產沸石材料所需的時間密集型、能量密集型和成本密集型步驟的方法。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種制備沸石材料的方法，其中所述材料特別是在所用原料的可用性方面和用于獲得備用于特定應用和特別是特定工業應用的最終產物的步驟數方面可以高效的方式獲得。更具體而言，本發明的目的在于提供一種改進的方法，所述改進的方法在關于能量消耗方面以及關于由原料開始直至最終的沸石材料期間產生的不想要的副產物及廢產物方面既成本有效又環境友好。

因此，本發明涉及制備具有包含YO₂的骨架結構的沸石材料的方法，其中所述方法包括：

(1)制備混合物，所述混合物包含一種以上的元素形式的四價元素Y、一種以上的有機氫氧化物鹽和一種以上的質子溶劑；