[发明专利]材料的干扰合成

说明书

发明背景

称为沸石的这类材料构成一大组其结构中具有可观孔体积的硅酸盐。理想状态下它们可以视为是由边角共用的SiO₄四面体结构单元构成，这些结构单元形成大范围的包括空穴、通道和笼的构造。纯二氧化硅形态下该结构是填充有或中性分子，通常是水或其它中性溶剂分子，或盐如NaCl的电中性构造。这些纯二氧化硅形态被称为“笼形物(clathrasil)”或“白炭黑(zeosil)”(Liebau等，Zeolites，v.6，373，1986)。更常见地用Al取代部分硅，这种情况下该结构带净的负电荷，这些负电荷通过可交换阳离子-通常是周期表中第1和2族的那些来平衡(Kirk-Othmer Encylcopedia ofChemical Technol.，J.Wiley(New York)，v.8，94，1965)。但是，现在认为在Si结构取代基和可交换阳离子中都可以进行各种取代，如大量最近技术所证实的。这些结构类型的扩展大部分是基于认识到AlPO₄具有许多不属于石英-鳞石英-方英石的公知二氧化硅类似物的结构而实现(Flanigen等，Proc.7^th Intl.Zeolite.Conf.，Murakami等编辑，Kodansha/Elsevier(Tokyo)，第103页，1985)。许多沸石作为矿物存在(Tschernich，“Minerals of theWorld”，Geoscience Press(Phoenix，Ariz.)1992)，其中某些并没有合成的对应物。类似地，许多合成沸石并没有天然的对应物。Meier和Olson回顾了大量现有已知的结构(”Atlas of Zeolite Structures”，Butterworths-Heinemann Press(London)，1992)。这些沸石“分子筛”独特的催化、吸附和离子交换性能已在许多工业和环境工艺，以及众多消费产品中得到应用。(如定期的国际沸石会议记录中综述的)。

存在大量制备沸石的合成方法，这些在专利文献中有较好地举例说明，Barrer(在”Hydrothermal Chemistry of Zeolites”，AcademicPress(London)，1982)、Breck(在”Molecular Sieve Zeolites”，J.Wiley(New York)，1974)以及Jacobs和Martens(在”Synthesis of High SilicaAlumino-silicate Zeolites”，Elsevier(Amsterdam)，1987)对它们进行了综述。反应物可以是一般或特定的，典型的反应条件是50bar压力和约250℃以下。主要溶剂通常是水，但是其它如氨水(如美国专利4,717,560)和有机液体(如美国专利5,160,500)也已经使用。控制所生成沸石的类型及其组成的方法包括“籽晶”作为成核中心和有机分子(往往是烷基铵盐)作为结构“模板剂”。

现有技术包括两种材料处理的标准方法，结晶或沉淀。第一种是使用市购设备分批操作的标准高压釜结晶工艺。这是结晶微孔和中孔材料的优选方法。对反应混合物进行搅拌以确保产物的均匀组成。最终产物通常要洗涤，送往过滤系统，接着干燥用于进一步处理。第二种方法是连续沉淀工艺，得到在进一步处理之前还要求过滤的产物。

本发明涉及一种合成沸石、铝磷酸盐和中孔固体的新方法。更准确地，本发明描述一种通过首先将结晶相前体结晶，接着引入再结晶剂使前体再结晶成第二不同结晶相的独特两相合成沸石、微孔材料或中孔材料的技术。

另一类称为分子筛，表现出沸石的离子交换和/或吸附特性的结晶微孔组合物是缩写为AlPO₄的铝磷酸盐和取代铝磷酸盐，如美国专利4,310,440和4,440,871中公开的。美国专利4,440,871公开了一类缩写为SAPO的硅铝磷酸盐，它们具有如其X射线衍射图标识的不同结构。这些结构通过AlPO₄、SAPO₄、MeAPO₄(Me＝金属)等之后加数值来标识(Flanigen等，Proc.7^th Int.Zeolite.Conf.，第103页，1986)，可以包括Al和P被B、Si、Be、Mg、Ge、Zn、Fe、Co、Ni等取代。本发明是具有独特主体结构的新分子筛。