[發(fā)明專利]結(jié)晶金屬磷酸鹽、其制備方法和用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980038312.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112236395A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本杰明·D·尤哈斯;克里斯廷·N·威爾遜;米莫扎·西勒曼尼-雷卡利烏;約翰·P·S·莫厄特;沃頓·辛克勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 環(huán)球油品有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01B39/54
• 分類號(hào): C01B39/54;B01J29/85;B01J29/86;B01J29/87;B01J29/88
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 馬爽;臧建明

本發(fā)明合成了命名為AlPO?92的一種新的結(jié)晶微孔金屬磷酸鹽家族。這些金屬磷酸鹽由以下經(jīng)驗(yàn)式表示C_c⁺A_a⁺M_m²⁺EP_xSi_yO_z其中M為二價(jià)骨架金屬諸如鎂，C為環(huán)狀有機(jī)銨陽(yáng)離子，A為無(wú)環(huán)有機(jī)銨陽(yáng)離子，并且E為三價(jià)骨架元素諸如鋁或鎵。AlPO?92組合物的特征在于新的獨(dú)特ABC?6網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且具有適用于執(zhí)行各種烴轉(zhuǎn)化過(guò)程的催化特性，以及適用于在多種應(yīng)用諸如吸附熱泵中有效吸附水蒸氣的特性。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種新型金屬磷酸鹽家族，統(tǒng)稱為AlPO-92。它們由以下經(jīng)驗(yàn)式表示：

C_c⁺A_a⁺M_m²⁺EP_xSi_yO_z

其中M為二價(jià)骨架金屬諸如鎂，C為環(huán)狀有機(jī)銨陽(yáng)離子，A為無(wú)環(huán)有機(jī)銨陽(yáng)離子，并且E為三價(jià)骨架元素諸如鋁或鎵。

分子篩的類別包括結(jié)晶磷酸鋁、磷酸硅鋁或金屬磷酸鋁組合物，它們是微孔的并且由共角的AlO_4/2和PO_4/2四面體形成。1982年，Wilson等人首次報(bào)道了磷酸鋁分子篩，即所謂的AlPO，它是具有許多與沸石相同的特性的微孔材料，但不含二氧化硅(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)4,310,440)。隨后，經(jīng)由用SiO_4/2四面體替代PO_4/2⁺四面體以將電荷引入中性磷酸鋁骨架，從而產(chǎn)生SAPO分子篩，如Lok等人所述(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)4,440,871)。將骨架電荷引入中性磷酸鋁的另一種方式是用[Me²⁺O_4/2]^2-四面體替代AlO_4/2^-四面體，以產(chǎn)生MeAPO分子篩(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)4,567,029)。此外，還可以經(jīng)由同時(shí)向骨架中引入SiO_4/2和[M²⁺O_4/2]^2-四面體來(lái)在基于AlPO的分子篩上引入骨架電荷，得到MeAPSO分子篩(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)4,973,785)。

在各種工業(yè)方法中使用了多種天然存在和合成制備的分子篩。通過(guò)合成，這些分子篩經(jīng)由水熱合成制備，所述水熱合成采用合適的Si、Al、P、金屬源和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑諸如胺或有機(jī)銨陽(yáng)離子。結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑停留在分子篩的孔中，并且主要負(fù)責(zé)最終形成的特定結(jié)構(gòu)。這些物質(zhì)可以平衡與磷酸鋁組合物中的硅或其他金屬諸如Zn或Mg相關(guān)的骨架電荷，并且還可用作空間填料以穩(wěn)定四面體骨架。特定的合成方案利用相同凝膠中的多種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，以便引導(dǎo)多個(gè)籠或腔的形成。這已針對(duì)硅酸鋁諸如UZM-5(US8747807)以及磷酸硅鋁諸如STA-20(Turrina等人，《化學(xué)材料》，第29卷，第2180頁(yè)，2017年(Turrina et al.，Chem.Mater.，29，2180(2017)))進(jìn)行了證實(shí)。

分子篩的特征在于具有均勻尺寸的孔開(kāi)口，具有顯著的離子交換容量，并且能夠可逆地解吸分散在晶體的整個(gè)內(nèi)部空隙中的吸附相，但不顯著地置換構(gòu)成永久性分子篩晶體結(jié)構(gòu)的任何原子。分子篩可用于分離應(yīng)用，其中某些種類的混合液體或蒸氣流被捕集在分子篩的孔內(nèi)，并且排除其他種類的混合液體或蒸氣流。分子篩還可用作烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)的催化劑，所述烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)可在外部表面上以及孔內(nèi)的內(nèi)部表面上發(fā)生。

如上所述，分子篩能夠可逆地吸附和解吸某些分子，具體取決于被吸附物的尺寸和分子篩的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)。存在許多期望優(yōu)選地以可逆方式吸附水蒸氣的應(yīng)用。一種此類應(yīng)用是吸附熱泵，它是可用于從余熱或廢熱中回收能量的裝置。因此，吸附熱泵可用于以環(huán)境友好的方式最大化能量效率。分子篩由于它的高水蒸氣容量而可成為用作吸附熱泵中的水蒸氣吸附劑的可用材料。對(duì)于吸附熱泵中吸附劑的使用的描述可見(jiàn)于美國(guó)專利8,323,747，該專利全文以引用方式并入本文。