一种铝硅酸盐沸石，其包含至少90％相纯的AEI沸石晶体，所述晶体具有板状形态。在实施例中，在至少一对尺寸中，至少50％的晶体的至少一个比例在3:1至20:1的范围内，且厚度为30‑100nm。一种制备AEI沸石的工艺，其包含使硅的氧化物、八面沸石、包含2,4,4,6‑四甲基吗啉阳离子的季铵化合物、碱金属氢氧化物和水在至少100℃下反应，形成具有AEI框架的沸石晶体。结晶的AEI沸石具有包含2,4,4,6‑四甲基吗啉阳离子的孔。沸石可以包含至少90％相纯的AEI沸石，所述沸石的孔内含有2,4,4,6‑四甲基吗啉阳离子。在一些实施例中，沸石包含具有板状形态且在AEI沸石的孔内具有2,4,4,6‑四甲基吗啉阳离子的晶体。
Quaternary ammonium cation based on morpholine and AEI zeolite prepared from it
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于吗啉的季铵阳离子及由其制备的AEI型沸石相关申请的交叉引用本申请基于35U.S.C.§119，要求2017年6月19日提交的名称为“使用改良的OSDA配方合成SSZ-39的工艺”(PROCESSFORSSZ-39SYNTHESISUSINGMODIFIEDOSDAFORMULATION)的美国临时申请号62/521,949的权益，以及要求2018年6月14日提交的名称为“基于吗啉的季铵阳离子及由其制备的AEI型沸石”(MORPHOLINIUM-BASEDQUATERNARYAMMONIUMCATIONANDAEITYPEZEOLITEMADETHEREWITH)的美国临时申请号62/685,081的权益，两者的全部内容均通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于合成AEI型沸石的新型季铵化合物，以及利用该化合物制备的新型AEI型沸石。所述新的季铵化合物包括基于吗啉的部分。新的AEI-型沸石，在本文称为SAZ-1，其显示了可以被描述为纳米级薄的、平面的、板状晶体的新形态。
技术介绍
沸石有许多工业应用，具有AEI框架的沸石是已知的用于处理内燃废气、选择性催化还原废气中的NOx，以及例如甲醇转化为烯烃的有效催化剂。其中特别引起人们关注的是SSZ-39沸石。沸石(如SSZ-39)由有机结构导向剂(OSDA)制成，有时被称为模板剂(templates)，通常是引导或指导沸石框架分子形状和图案的有机碱。OSDA的作用类似于框架，沸石晶体形成于该框架周围，在晶体形成之后，将OSDA移除，留下多孔的铝硅酸盐结构。<br>用于制备SSZ-39的其中一种最常用的基于铵的OSDA是N,N-二甲基-3,5-二甲基哌啶鎓阳离子，通常在合成SSZ-39中作为氢氧化物提供，在本文被称为“PIPPY”。PIPPY有时也被称为1,1,3,5-四甲基哌啶鎓阳离子，通常作为氢氧化物提供。在制备AEI框架的沸石，特别是SSZ-39沸石的常规工艺中，存在的一个持续的问题是，所生产的沸石晶体的形态对于某些催化应用可能不是最佳的，例如，晶体可能一方面是太厚或太大，另一方面是太小和/或太容易包装得太紧，从而不能有效地用于催化应用。在其他情况下，表面积与体积的比例可能太小，这导致许多内孔无法接触到反应组分。由此产生的低活性不可避免地提高了催化剂的使用成本。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人旨在通过降低晶体的某些尺寸来提高沸石的催化活性，因为当晶体的其它两个尺寸中的一个或两个尺寸是例如500nm或更大时，未发现先前已知的用于AEI框架沸石的铵基OSDA提供厚度尺寸小于≈100纳米(nm)的晶体形态。本专利技术的专利技术人发现了如何制备这种板状的纳米晶体。本专利技术的专利技术人已经发现，通过采用2,4,4,6-四甲基吗啉氢氧化物(本文称为“MOPEY”))代替一些或全部的PIPPY或其它OSDA来制备AEI框架的沸石，可以获得新的AEI形态，其中沸石在一个或两个边缘上呈约0.5-1微米，但厚度低至30nm的板状形式。这种新的板状晶体，在本文称为“SAZ-1”，我们预测当用作替代SSZ-39的催化剂时，它将提供更好的进入活性催化位点的途径，该晶体通常是，例如，300nm厚，并且在形态上更加立方。因此，本专利技术可以提供上述期望目标，即获得AEI框架的沸石，其具有便于使用沸石的尺寸，包括改进的对内孔的接入。根据本专利技术，采用新化合物MOPEY代替部分或全部有机碱。MOPEY，即，2,4,4,6-四甲基吗啉阳离子，通常作为氢氧化物提供并使用。MOPEY作为一些或全部的有机碱替代物用于制备SSZ-39沸石的另一个优点是，它抑制了GME拓扑结构的竞争相的形成(Dusselier,et.al.,Angew.Chem.Int.Ed.,v56,issue43,pp13475-13478,2017)。用于SSZ-39沸石的基于PIPPY的OSDA的最受欢迎的传统配方是采用较低的H2O/Si比例(以提高有效载荷)和较高的OSDA含量(以产生较高的Si/Al产物和较小的晶体)，但这些条件也有利于GME的形成。即使在含水量较高的配方中，OSDA的负荷越高，就会越贵。本文所述的MOPEY与GME的形成不相容，因此更容易实现所期望的AEI沸石形式。除了在本文公开的SAZ-1沸石中获得新的、改善的形态的能力之外，这一益处是额外获得的。在一个实施方案中，在OSDA/Si比例在0.07和0.21之间的硅酸铝盐沸石配方中，使用MOPEY作为反应物代替一些或全部的已知的有机碱(如PIPPY)，，而非已知的SSZ-39配方中的一些或全部的四烷基哌啶鎓氢氧化物。在一些配方中，至少需要用于SSZ-39的少量的PIPPY或其他已知的OSDA，而在许多配方中，MOPEY可以代替所有传统的OSDA来制备SSZ-39。这些替换的任何一个结果，即用MOPEY代替一些或代替所有的PIPPY，或其他已知的OSDA来制备SSZ-39沸石，使得本专利技术的专利技术人能够制备具有先前未知形态的新的AEI沸石。这种新形态的沸石在本文中称为SAZ-1，其晶体可以是平面的、薄的(例如，薄至厚度为30nm)和板状的，但其功能仍然类似于或优于已知的SSZ-39沸石。在一个实施例中，本专利技术提供一种新的物质成分，包含结晶的AEI沸石，所述AEI沸石具有包含MOPEY的孔。该成分是在煅烧产物以除去反应混合物中的有机碱的步骤(其通常地和正常地在沸石生产中进行)之前从沸石形成工艺中分离出来的反应产物。这种物质的成分以前是未知的，因为MOPEY以前没有被用来形成AEI沸石。众所周知，在沸石形成反应中，存在的OSDA或其他季铵化合物会被吸收并依附在最初形成的沸石晶体的晶体结构中。在沸石的正常生产过程中，将最初形成的晶体煅烧，将所有有机材料(包括本专利技术中的MOPEY)烧掉并除去，从而产生沸石结构的复杂的孔。在各种实施例中，这些最初分离的晶体在结构内具有MOPEY以及本文所定义的板状形态。在一个实施例中，本专利技术提供新的物质成分，包含具有先前未知的新的、板状形态的沸石晶体。在一个实施例中，板状形态的晶体包含平面晶体，其宽度和/或长度基本上大于厚度，下文将进行更详细的描述。因此，在本专利技术的一个实施例中，提供了包含至少90％相纯的AEI沸石的铝硅酸盐沸石(SAZ-1)，其中AEI沸石包括具有板状形态的晶体。在一个实施例中，在至少一对尺寸中，至少50％的晶体的至少一个比例在从3:1至20:1的范围内。在一个实施例中，至少50％的晶体的厚度在30nm至100nm的范围内。在一个实施例中，至少50％的晶体的长度在约0.3-2.0微米的范围内，宽度在约0.3-2.0微米的范围内，厚度在约30nm至100nm的范围内。在一个实施方案中，本专利技术提供了一种制备具有AEI框架的铝硅酸盐沸石的工艺，所述工艺包括使包含硅的氧化物、八面沸石、包含2,4,4,6-四甲基吗啉阳离子的季铵化合物、碱金属氢氧化物和水的混合物在至少100℃的温度下反应足够的时间，以形成具有AEI框架的铝硅酸盐沸石的晶体。在一个实施例中，该工艺提供具有板状形态的晶体。在一个实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝硅酸盐沸石，其包含至少90％相纯的AEI沸石，其中AEI沸石包含具有板状形态的晶体。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170619 US 62/521,949;20180614 US 62/685,0811.一种铝硅酸盐沸石，其包含至少90％相纯的AEI沸石，其中AEI沸石包含具有板状形态的晶体。
2.根据权利要求1所述的铝硅酸盐沸石，其中在至少一对尺寸上，至少50％的晶体的至少一个比例在3:1至20:1范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铝硅酸盐沸石，其中至少50％的晶体的厚度在30nm至100nm的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的铝硅酸盐沸石，其中至少50％的晶体的长度在约0.3-2.0微米的范围内，宽度在约0.3-2.0微米的范围内，厚度在约30nm至约100nm的范围内。
5.具有AEI框架的铝硅酸盐沸石的制备工艺，其包含使包含硅的氧化物、八面沸石、包含2,4,4,6-四甲基吗啉阳离子的季铵化合物、碱金属氢氧化物和水的混合物在至少100℃的温度下反应足够的时间，以形成具有AEI框架的铝硅酸盐沸石的晶体。
6.根据权利要求5所述的工艺，其中所述晶体具有板状形态。
7.根据权利要求5或6所述的工艺，其中在至少一对尺寸上，至少50％的晶体的至少一个比例在3:1至20:1的范围内。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的工艺，其中至少50％的晶体的长...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·莫尔顿，C·B·利特尔，
申请(专利权)人：赛成公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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