通过调节合成母液的组成来制造具有可控铝含量的沸石的方法技术

提供了一种用于制造具有可控铝含量的沸石的方法，其中，可以调节沸石合成母液的氢氧化钠摩尔浓度以调节合成的CHA中的铝含量。通过提供的方法制造的低铝含量的CHA的结构即使在高温水热处理之后也不瓦解，因此作为催化剂的CHA的活性可以得以保持。此外，通过调节结构中的铝含量，制造的CHA的性质极大地改变，因此CHA可以被应用于各种领域。

A method of producing zeolite with controllable aluminum content by adjusting the composition of synthesis mother liquor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过调节合成母液的组成来制造具有可控铝含量的沸石的方法
本专利技术涉及沸石，更具体地，涉及一种通过调节合成混合物的组成来制造具有可控铝含量的沸石的方法。
技术介绍
沸石具有独特的硅铝酸盐三维晶体结构，并且由于具有大的比表面积和宽泛的酸度的控制，它们已被宽泛地用作催化剂、吸附剂、分子筛，离子交换剂等。由于因沸石框架中存在的铝原子而在其中生成了具有低电子密度的酸位点，因此沸石根据铝含量具有宽泛的酸度范围，并且因此广泛地应用于各种酸催化剂。因为当沸石在水的存在下暴露于高温时，沸石框架中的四面体配位中的铝原子从框架逸出，导致沸石结构瓦解，所以具有高铝含量的沸石具有低水热稳定性的缺点。另一方面，具有过低铝含量的沸石作为酸催化剂具有低催化性能，因此，根据反应需要具有合适的铝含量的沸石。由于指示这种铝含量的Si/Al摩尔比是确定催化剂性质的重要因素，因此对通过适当地调节合成条件来控制Si/Al摩尔比已经进行了许多研究。具体地，与其它沸石相比，出于从汽车排气去除氮氧化物的目的，用于选择性催化还原(SCR)催化剂中的铜离子交换的Cu/SSZ-13(CHA)，在宽泛的温度范围内表现出高活性并且具有优异的水热稳定性，因此作为汽车后处理催化剂而备受瞩目。然而，由于高水热稳定性对于汽车后处理系统的SCR催化剂是不可缺少的，因此目前商业化的沸石催化剂在使用中具有局限性。
技术实现思路
技术问题本专利技术针对提供一种制造沸石的方法，该沸石具有可控铝含量以在被用作催化剂时具有改善的活性和改善的水热稳定性。然而，本专利技术的技术目的不限于上面描述的技术目的，并且本领域技术人员将从以下描述清楚地理解其它未提及的技术目的。技术方案本专利技术的一个方面提供了一种制造具有可控铝含量的沸石的方法，该方法包括：第一步骤，通过基于沸石Y调节结构导向剂和氢氧化钠的组成来制备合成混合物；以及第二步骤，通过使合成混合物经受水热反应和煅烧来制备CHA。在本专利技术的制造具有可控铝含量的沸石的方法中，沸石Y可以是作为二氧化硅和氧化铝的原材料。在本专利技术的制造具有可控铝含量的沸石的方法中，结构导向剂可以是三甲基金刚烷基氢氧化铵(AdaOH)、苄基氢氧化铵、苄基氯化铵或氯化胆碱。在本专利技术的制造具有可控铝含量的沸石的方法中，在合成混合物中，基于1摩尔的二氧化硅(SiO2)，可以包括0.1摩尔至0.4摩尔的浓度的结构导向剂。在本专利技术的制造具有可控铝含量的沸石的方法中，在合成混合物中，基于1摩尔的二氧化硅(SiO2)，可以包括0.1摩尔至0.7摩尔的浓度的氢氧化钠。在本专利技术的制造具有可控铝含量的沸石的方法中，可以在0rpm至60rpm的转速下在120℃至140℃下进行水热反应2天至6天，结果制造出CHA。有益效果当如上面所描述的根据本专利技术通过控制CHA结构中的铝含量制造的沸石被用作催化剂时，可以产生改善沸石的催化活性和水热稳定性的效果。此外，因为通过控制CHA框架中的铝含量而特性性质不同，所以制备的CHA沸石可以被应用于各种领域。然而，本专利技术的效果不限于以上描述的效果，并且通过以下描述本领域技术人员将清楚地理解其它未提及的效果。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例制造具有可控铝含量的沸石的方法的流程图。图2示出了本专利技术的制备示例1至制备示例6在煅烧前后的X射线衍射(XRD)图案。图3是本专利技术的制备示例1至制备示例6的氮气吸附等温线。图4示出了本专利技术的制备示例1至制备示例6的SEM图像。图5是本专利技术的制备示例7至制备示例11在静止状态下进行水热反应之后的XRD图案。图6示出了本专利技术的制备示例7至制备示例11的SEM图像。图7是用于确定本专利技术的制备示例1至制备示例6的铝和硅的化学状态的NMR光谱。图8是本专利技术的制备示例1至制备示例6的氨程序升温脱附(TPD)曲线。图9示出了根据本专利技术的一个实施例的产物的Si/Al摩尔比相对于合成混合物的Na/Si摩尔比而改变的相关性曲线。图10和图11示出了本专利技术的制备示例1、制备示例3和制备示例6的水热稳定性。图12和图13是示出本专利技术的制备示例1、制备示例3和制备示例6的催化性能(NH3-SCR)的曲线图。图14示出了说明本专利技术的制备示例1、制备示例3和制备示例6的催化性能(甲醇制烯烃(MTO)反应)的图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细地描述本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术的实施例可以修改为各种其它形式，并且本专利技术的范围不限于以下描述的实施例。此外，提供本专利技术的实施例以向本领域的普通技术人员更完整地解释本专利技术。因此，为了清楚起见，在附图中可以夸大元件的形状、尺寸等，并且在附图中由相同的附图标记表示的元件是相同的元件。图1是示出根据本专利技术的一个实施例的制造具有可控铝含量的沸石的方法的流程图。图1公开了制造具有可控铝含量的沸石的方法。S100是第一步骤，在该第一步骤中通过基于沸石Y调节结构导向剂和氢氧化钠的组成来制备合成混合物。这里，沸石Y可以是作为二氧化硅和氧化铝源的原材料。二氧化硅源的示例可以包括沸石、硅酸盐、二氧化硅水凝胶、硅酸、胶态二氧化硅、气相二氧化硅、原硅酸四烷基酯、二氧化硅氢氧化物和沉淀二氧化硅。此外，氧化铝源的示例可以包括铝酸钠(NaAlO2)、AlCl3、Al2(SO4)3、氢氧化铝(Al(OH)3)、高岭土、粘土和沸石。结构导向剂可以是三甲基金刚烷基氢氧化铵(AdaOH)、苄基氢氧化铵、苄基氯化铵或氯化胆碱，此外，可以包括在CHA的制备中常用的其它材料。合成混合物可以是其中氢氧化钠和结构导向剂的摩尔浓度已经被调节的水凝胶。在合成混合物中，基于1摩尔的二氧化硅(SiO2)，可以以例如0.1摩尔至0.7摩尔的浓度包括氢氧化钠，在这种情况下，可以以0.1摩尔至0.4摩尔的浓度包括结构导向剂。因此，制备的CHA的结构中的铝含量可以根据氢氧化钠的使用量而改变。S200是第二步骤，在第二步骤中使上面描述的合成混合物经受水热反应和煅烧以制备CHA沸石。在将合成混合物添加到高压釜之后，在0rpm至60rpm的转速下，在120℃至140℃下进行水热反应2天至6天。通过离心、洗涤、然后在550℃下煅烧12小时来回收产物，可以获得CHA。专利技术的实施方式在下文中，将提供实验示例以便于理解本专利技术。然而，提供以下实验示例仅为了便于理解本专利技术，而不旨在限制本专利技术。以下表1总结了用于制备CHA合成混合物的实验示例的合成条件。[表1]<制备示例1>在40rpm的转速下在140℃下，使具有1.0SiO2:0.2NaOH:0.15AdaOH:22H2O的摩尔组成的合成混合物经受4天的水热反应。通过离心、洗涤、并且在550℃下煅烧12h来回收产物，从而获得CHA。<制备示例2>除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造具有可控铝含量的沸石的方法，所述方法包括以下步骤：/n第一步骤，通过基于沸石Y调节结构导向剂和氢氧化钠的组成来制备合成混合物；以及/n第二步骤，通过使合成混合物经受水热处理和煅烧来制备CHA。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 KR 10-2017-01028401.一种制造具有可控铝含量的沸石的方法，所述方法包括以下步骤：
第一步骤，通过基于沸石Y调节结构导向剂和氢氧化钠的组成来制备合成混合物；以及
第二步骤，通过使合成混合物经受水热处理和煅烧来制备CHA。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，沸石Y是作为二氧化硅和氧化铝源的原材料。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，结构导向剂是三甲基金刚烷基氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵盛畯，李宽荣，朴顺熙，朴真姬，
申请(专利权)人：全南大学校产学协力团，高丽大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR