[发明专利]官能化沸石骨架的制备

说明书

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求享有2006年2月28日提交的美 国临时申请第60/777,739号和2007年1月24日提交的美国临时申请第 60/886,492号的优先权，这两个申请的公开，本文对其全文引用作为参考。

发明领域

在至少一个方面，本发明涉及结晶沸石及其使用方法。

背景

全球经济的大部分($3500亿)基于结晶微孔沸石在石油化学品裂解、 水软化和水净化的离子交换以及在气体分离中的应用。沸石结构主要由通 过桥接氧原子共价连接的Si(Al)O₄四面体单元组成，产生约150种不同 类型的骨架。长期存在的挑战是将过渡金属离子和有机单元结合到它们的 孔内，并且更希望它们作为沸石骨架的主要部分结合到它们的孔内。在许 多催化应用中这种能力将是有用的，因为孔排有高浓度的有序的过渡金属 晶格点，该有序的过渡金属晶格点的电子和空间性质可以通过有机连接官 能化来设计。然而，获得结合这些特征的这样的沸石的梦想很大程度上仍 未实现。

概述

本发明的实施方案提供包括M-L-M通用结构的沸石骨架，其中M包 括过渡金属，以及L是包括选自由I、II、III或其任意组合组成的组的结 构的连接部分：

其中A、A¹、A²、A³、A⁴、A⁵、A⁶和A⁷可以是C或N，其中当A¹和A⁴包括C 时存在R⁵-R⁸，其中R¹、R⁴或R⁹包括不干涉M的非空间受阻基团，其中R²、 R³、R⁵、R⁶R⁷、R⁸、R¹⁰、R¹¹、R¹²各自单独地是烷基、卤代基、氰基或硝 基，其中M¹、M²、M³、M⁴、M⁵、M⁶各自包括过渡金属(这些是M的实例)， 其中当连接基团包括结构III时，R¹⁰、R¹¹和R¹²各自单独地是吸电子基团。 在一个实施方案中，R¹、R⁴和R⁹是单独地选自由H、甲基、卤代基、氰基 和乙基组成的组的小基团。在另一个实施方案中，R¹⁰、R¹¹和R¹²各自单独 地是选自由硝基、氰基、氟代基和氯代基组成的组。在一个实施方案中， 连接部分是咪唑(imidazolate)或咪唑衍生物。在另一个实施方案中，咪 唑或咪唑衍生物选自由IV、V、VI、VII、VIII和IX组成的组：

在一个实施方案中，咪唑或咪唑衍生物选自由取代的咪唑；含有甲基、硝 基、氰基或氯代基的苯并咪唑；氮杂苯并咪唑(azabenzimidazolate)；以及 在其中苯并咪唑上的一个或两个碳原子被氮取代的氮杂苯并咪唑组成的 组。过渡金属选自由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、 Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、 Au、Hg、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rg和Uub组成的组。一方 面，沸石骨架包括过渡金属的不均匀组合。在又一个实施方案中，沸石骨 架包括同质的过渡金属，但包括连接部分的不均匀组合。在另一个实施方 案中，沸石骨架包括过渡金属的不均匀混合物和连接部分。