[发明专利]使用苄基类结构导向剂制备沸石的方法及其制备的沸石

说明书

本发明涉及一种使用苄基类结构导向剂制备沸石的方法及其制备的沸石，更具体地讲，涉及一种通过使用包含各种苄基的结构导向剂和以各种SiO₂/Al₂O₃摩尔比包含氧化铝和二氧化硅的原料来制造具有各种效果的沸石的方法。

技术领域

本发明涉及一种使用含苄基的结构导向剂合成沸石的方法和由其合成的沸石，更具体地，涉及通过使用含苄基的结构导向剂合成的沸石，其通过使用含苄基的结构导向剂可获得诸如降低原料成本和降低工艺成本的效果。

背景技术

沸石是一种具有能够使分子进入的规则分布的孔的三维硅铝酸盐矿物，并且最早由瑞典矿物学家克朗斯提发现。当他对天然沸石矿加热时，他通过起泡观察到沸腾现象并且将其命名为意为“沸腾的石头”的“沸石”。

沸石通常在纳米尺寸的孔中填充有水分子。沸石通过加热或减压从孔中解吸水分子而基本不引起沸石结构的任何实质性变化，并且当将沸石留在空气中时，沸石再次吸收水分子。因为特殊的特性，沸石已经成为矿物学家和化学家研究的课题。

沸石的一般结构是由SiO₄^4-和AlO₄^5-组成的四面体单元通过氧交联连接。在这种结构中，Si具有+4形式电荷，但是Al仅具有+3形式电荷，所以在Al存在的任何位点都容纳一个负电荷。因此，存在用于电荷补偿的阳离子，阳离子位于孔内，并且剩余的空间通常填充有水分子。

由于沸石的独特的晶体结构，沸石具有吸附和离子交换能力，并且具有工业上有用的物理化学性质。沸石在矿物之中具有最好的阳离子交换能力，并且依据沸石的类型展现出选择性阳离子交换特性。由于组成沸石结构的Si具有+4形式电荷并且Al具有+3形式电荷，所以需要阳离子来中和由Al引起的电荷差。因为阳离子在沸石结构中不被固定在特定位点处而是在负电荷附近带电，所以阳离子可以与其他阳离子交换。例如，当将具有A⁺阳离子的沸石放入到具有B⁺阳离子的水溶液中时，A⁺阳离子被引入到水溶液中，并且B⁺阳离子进入沸石。如上所述，包含在沸石中的阳离子和包含在溶液中的阳离子互相交换的现象被称为阳离子交换。沸石的阳离子交换受阳离子的种类、阳离子的尺寸和电荷数量、阳离子交换的温度、溶液中影响阳离子的阴离子的种类和沸石的结构特性的影响。

近年来，作为在汽车尾气中用于选择性还原氮氧化物的催化剂，用Cu浸渍的沸石已经引起了关注。然而，为了工业地使用，必须具有足够的离子交换容量或固体酸度，并且作为吸附剂或催化剂载体必须具有耐久性。

例如，当传统的沸石作为吸附剂或催化剂载体使用时，耐久性和耐热性低并且沸石结构在水热处理期间被破坏。

因此，需要克服在水热处理工艺中破坏沸石结构的问题的新型沸石合成方法和由其制造的沸石。

发明内容

【技术问题】

本发明的一方面在于提供一种通过使用含苄基的结构导向剂合成沸石的方法。

本发明的另一方面在于提供一种通过使用含苄基的结构导向剂合成的沸石。

【技术方案】

本发明的一方面提供了一种通过使用含苄基的结构导向剂合成沸石的方法。所述方法包括：准备水凝胶，该水凝胶具有含苄基的第一结构导向剂、沸石原料、碱性物质以及蒸馏水；对水凝胶进行水热合成，其中，沸石原料包括氧化铝和二氧化硅源，含苄基的第一结构导向剂从由具有苄基三甲基铵离子、苄基三乙基铵离子、苄基三丙基铵离子或苄基三丁基铵离子作为阳离子的氢氧化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐组成的组中选择。

根据本发明的一个实施例，水凝胶还可以包括第二结构导向剂，其中，第二结构导向剂包括从由含具有下式的阳离子的氢氧化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐组成的组中选择的至少一种，