[發明專利]用于改善沸石合成的結構導向劑

有效

• 申請號: 201680016003.1
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN107428548B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: R·莫爾頓
• 申請（專利權）人: 塞克姆公司
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛

本發明涉及結構導向劑，其通過使用具有提高含量的3,5?二甲基?N,N?二甲基哌啶鎓陽離子的反式異構體和用于形成沸石的常規氧化物來合成通常稱為沸石的結晶材料。

技術領域

本發明涉及用于合成通常稱為沸石的結晶材料的結構導向劑。

背景

沸石是具有廣泛應用的重要結晶材料。存在對于改進沸石的制造方法的需求。在一個方面，期望減少在制造沸石的過程中使用的材料反應和煅燒所必需的時間。另一方面，期望提高對于沸石中孔徑的控制程度。此外，期望更好地控制Si/Al比，以獲得更高的所期望的沸石產物的產率。

名為Zeolite SSZ-39的美國專利號5,958,370提供了使用有機結構導向劑(其中稱為“模板”)來制備沸石的詳細方法。關于通常形成沸石和形成沸石SSZ-39的教導可以參考美國專利5,958,370的公開內容。

概述

SSZ-39沸石是大規模應用的候選者，只要材料能夠高效地合成即可。合成是阻礙許多獨特沸石形貌開發的常見瓶頸。SSZ-39已經使用各種有機結構定向劑(OSDA)來合成。一些提議的OSDA在其化學結構中具有共同的特征，即二甲基哌啶(lupetidine)部分。從經濟的角度來看，3,5-二甲基哌啶是有意義的，因為其被稱作二甲基吡啶的吡啶前體是最常見的，商業上用于生產烷基吡啶并作為藥物和特種化學品的前體。用于轉化二甲基吡啶的氫化方法(特別是催化劑)決定了二甲基哌啶產物的立體化學。本發明基于以下發現：當用于合成SSZ-39時，使用具有提高的反式含量的這些有機異構體的混合物可以實現顯著的經濟優點。本發明人已經探討了基于二甲基哌啶的OSDA的結構和非對映異構體對合成SSZ-39的影響，以便利用這一發現。

稱為3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶的基于3,5-二甲基哌啶的SDA具有以下結構的順式和反式異構體：

其中六元環上的兩個甲基可以彼此為順式或反向的方式排布，如圖所示。應注意，如本領域已知的，六元環不是平面的二維環，而是具有其自身的三維結構。

已經證明沸石Cu-SSZ-39是柴油燃料內燃機尾氣中氮氧化物選擇性催化還原(SCR)的有希望的催化劑。然而，母體沸石H-SSZ-39難以合成，并且大多數報道的制劑需要很多天的時間，并且產生相對較低的產物產率。然而，其結構導向劑(SDA)的成本低于目前工業生產的SCR催化劑(Cu-SSZ-13)，其在SCR條件下的熱穩定性更好。用于H-SSZ-39的最便宜和最廣泛可用的SDA是N,N-二甲基-3,5-二甲基哌啶鎓氫氧化物(lupetidine＝二甲基哌啶)。其衍生自3,5-二甲基哌啶，并且可作為其順式和反式異構體的82/18的混合物通過市售獲得。從其他來源市售獲得的化合物可能是稍微不同的順式和反式異構體的混合物。在一個實施方案中，市售的N,N-二甲基-3,5-二甲基哌啶鎓化合物的反式異構體與順式異構體的比率為約15:85至約25:75。

本發明人已經發現，在一個實施方案中，通過選擇性地使用3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶鎓氫氧化物的反式異構體或具有提高的反式異構體含量的順式和反式異構體的混合物，可以顯著降低形成所期望的沸石所需的時間。在一個實施方案中，通過選擇性地使用3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶鎓氫氧化物的反式異構體或具有提高的反式異構體含量的順式和反式異構體的混合物可以獲得改進的沸石產物。此外，在另一個實施方案中，通過使用反式異構體或具有提高的反式含量的順式和反式異構體的混合物，可以以更高的產率生產所期望的沸石。此外，在另一個實施方案中，通過使用反式異構體或具有提高的反式含量的順式和反式異構體的混合物，可以通過更好地控制硅(Si)與鋁(Al)的比率來制備所期望的沸石。在其它實施方案中，一起獲得這些益處的組合。即，在一個實施方案中，獲得了降低的反應時間和更高的產率。在一個實施方案中，獲得了降低的反應時間和更好的對Si/Al比的控制。在一個實施方案中，獲得了更高的產率和更好的對Si/Al比的控制。在一個實施方案中，獲得了降低的反應時間、更高的產率和更好的對Si/Al比的控制。