[发明专利]具有新的CIT-13拓扑结构的晶体锗硅酸盐材料及其制备方法

说明书

本公开内容涉及新颖的晶体锗硅酸盐组合物和产生晶体锗硅酸盐组合物的方法。特别地，晶体锗硅酸盐组合物是具有10元环和14元环的超大孔隙的组合物，其被指定为CIT‑13。本公开内容描述了使用被取代的苄基‑咪唑鎓有机结构导向剂(OSDA)制备这些组合物的方法。还公开了使用这些晶体组合物的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月1日提交的美国专利申请第62/169,310号的优先权，出于所有的目的，该专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开内容涉及新颖的晶体锗硅酸盐组合物和产生晶体锗硅酸盐组合物的方法。特别地，本公开内容描述了具有10元环和14元环的、被指定为CIT-13的超大孔隙的晶体锗硅酸盐组合物。本公开内容还描述了使用有机结构导向剂(OSDA)制备这些晶体组合物的方法以及使用这些晶体组合物的方法。

背景

沸石类作为多相催化剂起到重要作用并且被用于多种工业环境中。最初，这些材料主要被开发以支持石油工业，寻求产生用于制备汽油和其他燃料的更有选择性的、耐用的催化剂。目前，这些固体已经作为特性材料出现，其具有基于结构和化学组成而能够处理特定的大规模应用的性质。当前值得注意的实例是其在选择性催化还原(SCR)系统中的使用，该系统降低来自路面上的燃烧发动机的一氧化二氮排放。虽然存在必须研究使新材料从发现阶段达到商业上可行的催化剂的相当大的努力，但仍然有对于发现新结构的空间，所述新结构希望的是其可以出现为优于现有材料。

对于找到新材料的一个目的一直希望的是，在其内表面中保留某些催化性质的逐渐增大的孔隙可以在油升级场所(oil upgrade arena)能够处理较大的进料分子。

因此，保留了发现用于这些应用的新晶相的兴趣。本工作的目的在于解决本领域中的缺陷。

概述

本公开内容描述了关于各自具有不同的芳族环取代基的一系列的单季铵盐OSDA(monoquaternary OSDA)和双季铵盐OSDA(diquaternary OSDA)的研究结果。通过研究作为合成条件的函数的这些OSDA的相选择性和动力学行为，发现了新的晶体锗硅酸盐相。该新的晶体锗硅酸盐相已被命名为CIT-13，并且已经示出拥有具有由10元环和14元环界定的孔隙的三维框架。CIT-13是具有此构造的第一种已知的晶体硅酸盐。

于是，某些实施方案提供一种晶体锗硅酸盐组合物，该晶体锗硅酸盐组合物包含具有由10元环和14元环界定的孔隙的三维框架。

晶体微孔性锗硅酸盐组合物还可以或可选择地被描述为展示以下中的至少一种：

(a)展示以下的特征峰中的至少五个的粉末X射线衍射(XRD)图：6.45±0.2度、7.18±0.2度、12.85±0.2度、18.26±0.2度、18.36±0.2度、18.63±0.2度、20.78±0.2度、21.55±0.2度、23.36±0.2度、24.55±0.2度、26.01±0.2度和26.68±0.2度2-θ；

(b)与在图1(B)或图1(C)中所示的大体上相同的粉末X射线衍射(XRD)图；或

(c)大体上等于以下的晶胞参数：

晶体锗硅酸盐组合物具有框架，其中10元环和14元环的孔隙尺寸分别是和此外，在某些实施方案中，框架可以具有16.4四面体原子(“T-原子”)每nm³的密度。在某些情况下，晶体锗硅酸盐具有在从2:1至16:1的范围内的Si:Ge原子的比率。