具有分级的和组织化的多孔性的非晶形含硅材料制造技术

一种材料，其具有分级的多孔性，该材料由至少两种初级球形粒子组成，每一种所述的粒子包含基于氧化硅的、中孔结构的基质，该基质具有１．５－３０ｎｍ的中孔直径，并且表现出厚度为１．５－５０ｎｍ的非晶形和微孔性的壁，所述初级球形粒子的最大直径是２００微米。基于氧化硅的基质可含铝。还描述了所述材料的制备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种材料，其具有在微孔性和中孔性范围中的分级的多孔性和在中孔 性范围中的组织化的多孔性，该材料由至少两种初级(elementary)球形粒子组成，每一种 所述的粒子包含基于氧化硅的、中孔结构的基质，该基质具有1.5-30nm的中孔尺寸，并且 表现出厚度为l-50nm的非晶形和微孔性的壁，所述的初级球形粒子的最大直径是200微 米。所述的基于氧化硅的基质任选的还包含至少一种选自铝、铁、硼、铟和镓的元素X，优选 是铝。本专利技术还涉及本专利技术材料的制备。制备本专利技术材料的方法包括a)制备透明溶液， 其含有原沸石体前体元素，即，至少一种结构剂，至少一种硅前体和可能的选自铝、铁、硼、 铟和镓，优选铝中的至少一种元素X的至少一种前体；b)将至少一种表面活性剂和至少在 阶段a)中所获得的所述透明溶液混合成为溶液，其中无机和有机物质的体积比V^^/V*^ 是O. 26-4 ;c)气溶胶雾化在阶段b)中所获得的所述溶液，来形成球形小滴；d)干燥所述的 小滴；和e)除去所述结构剂和所述表面活性剂，来获得非晶形材料，该材料具有在微孔性 和中孔性范围中的分级的多孔性和在中孔性范围中的组织化的多孔性。 通过本专利技术材料的非晶形壁而产生的微孔性不仅源自于在本专利技术方法阶段a)中 使用了含有原沸石体前体元素的溶液，还源自于气溶胶雾化含至少一种表面活性剂的溶液 和本专利技术方法的阶段c)的透明溶液。本专利技术材料的中孔结构源自在本专利技术方法的阶段c) 中通过气溶胶技术诱导的蒸发而产生的胶束化或者自组装现象，其是在表面活性剂和来自 含原沸石体前体元素的溶液的无机相的存在下产生的。 专利技术重要性 本专利技术的材料包含中孔结构的基于氧化硅的无机基质，其具有微孔性的和非晶形 的壁，同时表现出微孔材料和中孔结构的材料二者特有的构造性能。优选的，该基于氧化 硅的基质(其形成了本专利技术材料的每一种初级球形粒子)，除了硅之外，还包含至少一种选 自铝、铁、硼、铟和镓，优选铝的元素X，目的是形成非晶形的硅铝酸盐基质。本专利技术的材料 因此在X是铝时表现出比现有技术的非晶形硅铝酸盐材料更大的酸碱度性能，该现有技术 硅铝酸盐材料不具有原沸石体前体，并且其是根据本领域技术人员已知的合成方案，使用 无机二氧化硅和氧化铝前体来制备的。此外，在微米或者甚至纳米尺寸的相同球形粒子之 中，在微孔性的和非晶形的无机基质中存在的组织化的中孔使得当本专利技术的材料用于潜在 的工业应用时，反应物和反应产物能够优先接近于该微孔性位点。此外，本专利技术的材料由球 形初级粒子组成，这些粒子的直径最大是200 ii m，优选小于100 ii m，有利的是50nm_20 y m， 更有利的是50nm-10 y m和最有利的是50nm-3 y m。当本专利技术的材料用于潜在的工业应用 时，这些粒子的限定尺寸和它们均匀的球形尺寸提供了比现有技术已知的材料更好的反应 物和反应产物的扩散，所述的现有技术已知的材料来自于非均匀(即，不规则)形状的和通 常远高于500nm尺寸的初级粒子。具体实施例方式本专利技术的目标是一种材料，其具有分级的多孔性，该材料由至少两种初级球形粒 子组成，每一种所述的粒子包含基于氧化硅的、中孔结构的基质，其具有1. 5-30nm的中孔 直径，并且表现出厚度为1. 5-50nm的非晶形和微孔性的壁，所述的初级球形粒子的最大直径是200微米。 本专利技术的材料是一种具有在微孔性和中孔性范围中分级的多孔性和在中孔性范 围中组织化的多孔性的材料。在本专利技术的含义中，其被理解为是一种在每一种所述的球 形粒子的规模上具有双有孔性的材料中孔性，即，存在在中孔尺度上的组织化孔，其具有 1. 5-30nm，优选1. 5_15nm的均匀直径，均匀而平均分布在每一种所述的粒子中(中孔结 构)，和由非晶形壁引起的微孔，微孔特性取决于本专利技术材料的每个球形粒子的基质的非晶 形壁的组成原沸石体。微孔性的特征在于在所述非晶形壁中存在直径低于1. 5nm的微孔。 本专利技术的材料还表现出内部具体(intr即articular)构造上的大孔性。应当注意的是微孔 性质的多孔性还可以源自于用来制备本专利技术材料的表面活性剂与无机壁在有机_无机界 面水平上的叠瓦作用(imbrication)，所述的界面水平是通过所述本专利技术材料的无机组分 的中孔结构而形成的。有利的，构成本专利技术材料的球形粒子不具有大孔。 根据本专利技术，该基于氧化硅的基质(其形成了本专利技术材料的每种球形粒子)具有 完全由原沸石体组成的非晶形壁，该原沸石体是本专利技术材料的每个球形粒子中所存在的微 孔性的来源。原沸石体是由用于合成沸石的反应物制备的物质，所述物质的制备还未引入 结晶沸石的形成阶段。因此当用宽角X射线衍射表征时，所述小尺寸原沸石体不能被检测 到。更准确地说并且根据本专利技术，完全并且均匀构成本专利技术材料的各球形粒子基质的非晶 形微孔壁的原沸石体是从将至少一种结构剂、至少一种硅前体和任选的选自铝、铁、硼、 铟和镓，优选铝的至少一种元素X在能够获得透明溶液的变化的时间和温度条件下混至一 起得到的物质，并且所述物质可以用作合成本领域普通技术人员公知的任何沸石的引物 (primer)，特另U是(但非穷举的方式)在"Atlas of zeoliteframework types"，第5修订 版，2001， C. Baerlocher， W. M. Meier， D. H. Olson中所列出的沸石的合成。 完全构成本专利技术材料的每个粒子的基质的非晶形壁并且是其微孔性来源的原 沸石体优选是用于引发(priming)选自下面的沸石中的至少一种沸石的物质ZSM-5、 ZSM-48、ZSM-22、ZSM-23、ZBM-30、EU-2、EU-11、硅质岩(Silicalite) 、 P 、沸石A、八面沸石、 Y、 USY、 VUSY、 SDUSY、丝光沸石、NU-87 、 NU-88 、 NU-86 、 NU-85 、頂_5 、 M-12 、镁碱沸石和EU-1 。 更优选，完全构成本专利技术材料的每个粒子的基质的非晶形和微孔性的壁的原沸石体是用于 引发选自下面的沸石的至少一种沸石的物质MFI、BEA、FAU和LTA结构类型。 根据本专利技术，该基于氧化硅的基质(其形成了本专利技术材料的每个初级球形粒子) 要么全部是硅，要么它除硅之外还包含至少一种选自铝、铁、硼、铟和镓，优选铝的元素X。因 此，该构成本专利技术材料的每个粒子的基质的非晶形和微孔性的壁并且是其微孔性来源的原 沸石体有利地是引发至少一种这样的沸石的物质，该沸石要么全部是硅，要么它除硅之外 还包含至少一种选自铝、铁、硼、铟和镓，优选铝的元素X。当X是铝时，所述材料的基质在这 种情况中是一种非晶形的硅铝酸盐，结晶硅铝酸盐材料的前体。该非晶形硅铝酸盐具有与 导致形成完全构成基质的非晶形和微孔性的壁的原沸石体的硅和铝前体溶液相同的Si/Al 摩尔比。 该基于氧化硅的基质(该基质包含在构成本专利技术材料的每个球形粒子中)是中 孔结构它表现出均匀而平均分布在每个球形粒子中的中孔，该中孔具有均匀的直径(即， 每个中孔具有相同的直径)，该直径范围是1. 5-30nm，优选是1. 5-15nm。每一个所述的球 形粒子的中孔之间的物质是微孔性的和完全非晶形的，并且它形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料，其具有分级的多孔性，所述材料由至少两种初级球形粒子组成，每一种所述的粒子包含基于氧化硅的、中孔结构的基质，所述基质具有１．５－３０ｎｍ的中孔直径，并且表现出厚度为１．５－５０ｎｍ的非晶形和微孔性的壁，所述初级球形粒子的最大直径是２００微米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A乔蒙诺特，S佩加，C桑彻茨，C博伊西尔，
申请(专利权)人：IFP公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]