[发明专利]JMZ-1S，含CHA的分子筛及制备方法

说明书

本发明描述了JMZ‑1S，其为具有CHA结构并且包含三甲基(环己基甲基)铵阳离子的磷酸硅铝分子筛。还描述了由JMZ‑1S形成的煅烧产物JMZ‑1SC。本发明描述了制备JMZ‑1S、JMZ‑1SC以及JMZ‑1SC的含金属的煅烧的对应物的方法，以及将JMZ‑1SC以及JMZ‑1SC的含金属的煅烧的对应物用于处理废气和将甲醇转化成烯烃的方法。

技术领域

本发明涉及JMZ-1S，包含三甲基(环己基甲基)铵阳离子的含CHA的磷酸硅铝(SAPO)分子筛以及由JMZ-1S形成的煅烧产物(JMZ-1SC)。本发明还涉及制备JMZ-1S和JMZ-1SC的方法以及使用由JMZ-1S形成的煅烧产物作为催化剂的方法。

背景技术

分子筛是一类具有腔、通道和/或孔的限定排列的结晶材料。分子筛骨架或形貌是分子筛具体类型的特征。骨架类型或拓扑类型是独特的，并且由IZA(国际沸石协会)提供独特的三字母代码，其在http://www.iza-structure.org/data-bases/处保持骨架类型的完整列表。骨架类型或拓扑类型不仅由组成限定，而且还由结合构成所述结构的腔、通道和/或孔的原子的排列限定。分子筛通常可通过它们的X射线衍射(XRD)图案来鉴定。

一般来讲，磷酸铝(AlPO)中Al和P的异价取代是可能的：用金属阳离子取代Al提供金属磷酸铝(MAPO)并且用Si取代P提供磷酸硅铝(SAPO)。金属磷酸硅铝(MSAPO)可由金属和二氧化硅形成。

例如，骨架类型(拓扑类型)CHA从天然矿物菱沸石获得其名称。CHA拓扑类型的合成型式已有所描述，诸如SSZ-13(US 4,544,538)。SSZ-13具有不同于天然矿物的二氧化硅：氧化铝组成比。SAPO-34(Lok等人1984，J.Am.Chem.Soc.,106,6092)是CHA拓扑类型的另一示例。由于其具有由SiO₂、AlO₂和PO₂四面体组成的骨架组成，因此其为SAPO而不是硅铝酸盐。

菱沸石、SSZ-13和SAPO-34均具有相同的骨架结构(拓扑类型)，但具有不同的组成。组成差异对特性具有深远的影响，因此影响工业应用中的实用性。

分子筛在商业上是重要的，并且具有若干工业应用，尤其是在催化和吸附方面。已知某些骨架如CHA的沸石在各种应用中有效作为催化剂，诸如用于处理燃烧废气，例如用于控制氮氧化物NOx排放以及用于甲醇催化转化成烯烃等等。

沸石和SAPO是两种分子筛。沸石传统上被认为是具有重复TO₄四面体单元的结晶或准结晶硅铝酸盐。四面体配位原子T通常为Al和Si，但具有P、B、Fe和Ga的示例也是已知的。四面体单元连接以形成骨架。各种合成沸石是已知的。在Al:P为1:1的AlPO中，发现沸石样骨架结构，其中每个Al键合到四个磷酸根四面体。另一方面，SAPO通常具有P0²⁺、AlO^2-和SiO₂四面体单元的三维微孔结晶骨架。

磷酸铝中的大多数Al阳离子具有四重配位，但是如果它们存在于反应混合物中，则它们也可能键合附加配体诸如水、氟离子或氢氧根离子。在使用带正电的SDA的情况下，带负电的配体可用于平衡来自SDA的正电荷。加热骨架以移除SDA分子也移除附加配体。

由于磷酸铝(AlPO₄)骨架本身是中性的，因此通过取代而将硅掺入到AlPO₄骨架中产生总体负电荷。与硅铝酸盐沸石一样，这可用于产生酸位点。掺入AlPO₄骨架中的硅原子的数目和位置可因此用于定制给定SAPO的催化特性。

由IZA描述的大多数骨架类型需要结构导向剂(SDA)(也称为“模板”或“模板剂”)以有利于它们的合成。具有极少例外的是，SDA在合成过程期间掺入分子筛骨架中，并且必须在腔、通道和/或孔可供其他分子利用和触及之前，通常通过热处理阶段去除。