[发明专利]STA-18，SFW族分子筛类沸石的新成员，制备方法和用途

说明书

描述了STA‑18，一种具有SFW结构和骨架中含磷的分子筛。STA‑18AP(所制得)可以具有低级烷基胺例如三甲基胺，和1,6‑(1,4‑二氮杂双环[2.2.2]辛烷)己基阳离子(来自于diDABCO‑C6)或1,7‑(1,4‑二氮杂双环[2.2.2]辛烷)庚基阳离子(来自于diDABCO‑C7)或1,8‑(1,4‑二氮杂双环[2.2.2]辛烷)辛基阳离子(来自于diDABCO‑C8)之一作为SDA。可以使用低级烷基氢氧化铵例如四丁基氢氧化铵作为pH调节剂来制造SAPO STA‑18。还描述了由STA‑18AP形成的经煅烧产物STA‑18C。描述了制备STA‑18AP、STA‑18C和STA‑18C的含金属的经煅烧对应物的方法，以及描述了在多种工艺中使用STA‑18C和STA‑18C的含金属的经煅烧对应物，例如处理废气和将甲醇转化成烯烃。

发明领域

本发明涉及STA-18，SFW族分子筛类沸石(zeotype)的新成员，其骨架中含有磷酸盐。所制得SAPO STA-18(STA-18AP)使用三甲基胺和以下之一作为结构导向剂(SDA)来生产：1,6-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)己基二溴化物(diDABCO-C6)或1,7-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)庚基二溴化物(diDABCO-C7)或1,8-(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)辛基二溴化物(diDABCO-C8)。经煅烧产物(STA-18C)由所生产的SAPO STA-18AP形成。本发明还涉及制备STA-18AP和STA-18C的方法，和使用STA-18C作为催化剂的方法。

发明背景

分子筛类沸石是商业上重要的材料类型，其具有独特的孔结构确定的晶体结构，该孔结构通过独特的X射线衍射(XRD)图案来显示，并且具有特定的化学组成。晶体结构限定特定类型的分子筛类沸石所特有的腔和孔。

分子筛具有多种工业应用，已知某些骨架的沸石例如CHA是用于处理工业应用包括内燃机、燃气轮机，燃煤电厂等中的燃烧废气的有效催化剂。在一个例子中，废气中的氮氧化物(NO_x)可以通过所谓的选择性催化还原(SCR)方法控制，由此废气中的NO_x化合物在沸石催化剂存在下与还原剂接触。

分子筛类沸石的两种类型是铝硅酸盐沸石和硅铝磷酸盐(SAPO)。沸石传统上被认为是结晶或准结晶铝硅酸盐，其由重复的TO₄四面体单元构成，T最通常代表Si和Al(不过已知其他T-原子和T-原子的组合)。这些单元连接在一起来形成具有分子尺寸的规则的晶体内腔和/或通道的骨架。铝硅酸盐沸石也可以基于它们的化学组成来区分，由此沸石X和Y都是FAU拓扑类型，但是具有不同的二氧化硅与氧化铝之比(不同的SAR)。类似地，SSZ-13具有CHA拓扑类型，但是具有比之前CHA拓扑类型更高的SAR。化学组成的这种差异反映了制备条件和所得材料的性能和应用二者的深刻不同。

SAPO具有PO₂⁺、AlO₂-和SiO₂四面体单元的三维微孔结晶骨架。因为铝磷酸盐(AlPO₄)骨架固有地为中性，所以通过取代将硅引入AlPO₄骨架中产生了电荷失衡，这导致这些材料具有酸性。控制引入AlPO₄骨架中的硅原子的量和位置对于决定特定SAPO分子筛的催化性能是重要的，因此对于铝硅酸盐沸石，骨架的精确化学组成对于决定性能和应用是重要的。

已经合成了许多类型的合成沸石，并且每个具有基于它的四面体单元的具体排列的独特的骨架。按照惯例，每个拓扑类型被国际沸石协会(IZA)赋予独特的三字母代码(例如“GME”)。

铝硅酸盐沸石和SAPO材料二者的催化性能可以在铝硅酸盐沸石和/或SAPO分子筛已经合成后进行改变。这种类型的“合成后”改变可以通过用金属、半金属或非金属材料处理(通常煅烧形式的)分子筛来完成，该材料包含镍、钴、锰、镁、钡、锶、镧系元素、锕系元素、氟、氯、螯合剂等。改性剂可以或可以不变成改性催化剂的最终组成的一部分。