高热稳定性的AFX沸石的制造方法技术

在水热合成中形成AFX沸石的方法，所述AFX沸石显示出二氧化硅与氧化铝(SiO2：Al2O3)的摩尔比率(SAR)为8：1至26：1；具有包括立方形、球形或菱形颗粒中的一种或多种的形态，晶体尺寸为约0.1微米(μm)至10μm的范围。该AFX沸石还显示出通过氨程序升温脱附法测得的1.2mmol/g至3.6mmol/g范围的酸度。通过将金属取代到沸石的骨架中而形成的催化剂显示出在300℃至650℃的温度范围约100％的NO排放物的转化。物的转化。物的转化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高热稳定性的AFX沸石的制造方法
[0001]本公开总体上涉及一种制造显示出高热稳定性的AFX沸石的方法、根据所述方法形成的AFX沸石、由该AFX沸石形成的催化剂、以及这种催化剂在NO
x
转化反应中的用途。
[0002]本节中的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。微孔沸石包含三维通道，在对由柴油发动机产生的NO
x
废气排放物的选择性催化还原(SCR)中起着重要的作用。更具体地，这些沸石被掺入作为SCR催化剂的一部分，该SCR催化剂能够在还原剂(例如，氨)的存在下将NO
x
气体转化成元素氮(N2)和水(H2O)。除了其他非NO
x
气体如N2、O2、CO、CO2、SO2、HCl和H2O，这些NO
x
气体可以包括NO、NO2和N2O中的一种或多种。在这种SCR过程中，通常将还原剂添加到废气中，然后使废气与SCR催化剂接触。使还原剂吸收至SCR催化剂上，并且NO
x
还原反应会随着气体通过或越过催化剂而发生。
[0003]沸石是具有通过共享氧原子而相互连接的二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的晶体骨架的铝硅酸盐材料。因此，沸石可以通过存在于晶体骨架中的SiO2：Al2O3的比率(SAR)来表征。较高的SAR值通常与表现出较高的水热稳定性的SCR催化剂有关。由于废气中可能包含水蒸气，并且废气在离开发动机时会具有至少500℃的温度，因此在设计催化剂时，SCR催化剂的水热稳定性成为重要的考虑因素。
专利技术内容
[0004]本公开总体上涉及一种制造具有高热稳定性的AFX沸石的方法、根据所述方法形成的AFX沸石、由该AFX沸石形成的催化剂、以及这种催化剂在NO
x
转化反应中的用途。
[0005]根据本公开的一个方面，制造AFX沸石的方法包括以下步骤：a)提供二氧化硅来源；b)提供氧化铝来源；c)提供结构导向剂(SDA)；d)任选地，提供碱源；e)提供金属阳离子来源；f)在水中混合所述二氧化硅来源、所述氧化铝来源、所述SDA和所述金属阳离子来源，以形成凝胶组合物；g)将所述凝胶组合物加热至低于225℃的结晶温度；h)将所述凝胶组合物在所述结晶温度保持24小时至48小时的时间段；i)使所述AFX沸石结晶并沉淀；所述凝胶组合物形成所述AFX沸石的结晶沉淀物和母液；以及j)从所述母液中分离出所述结晶沉淀物。所述二氧化硅来源和所述氧化铝来源可以由铝硅酸盐如Y沸石提供，其二氧化硅与氧化铝(SiO2：Al2O3)摩尔比率为10∶1至30∶1。
[0006]如此形成的所述AFX沸石显示出二氧化硅与氧化铝(SiO2：Al2O3)的摩尔比率(SAR)为8∶1至26∶1的范围。或者，二氧化硅与氧化铝比率(也被称为SAR)为8∶1至约13∶1的范围。该方法是一种水热合成法，生成的AFX沸石的形态包括立方形、球形或菱形颗粒中的一种或多种；并且其晶体尺寸为约0.1微米(μm)至10μm的范围。AFX沸石还显示出通过氨程序升温脱附法测得的1.2mmol/g至3.6mmol/g范围的酸度。
[0007]AFX沸石可以用作在NO
x
转化反应中使用的催化剂的载体材料。该催化剂可以使用包括以下步骤的方法制备：形成AFX沸石，使其包含一种或多种金属阳离子作为所述AFX沸石的一部分；提供至少一种过渡金属来源；使所述AFX沸石和所述过渡金属来源经历离子交换、浸渍或同形取代过程。在该方法中，用所述至少一种过渡金属代替AFX沸石中的金属阳离子，从而形成催化剂。催化剂中存在的过渡金属(TM)和铝的含量还由0.3到1范围的TM：Al
摩尔比率定义。
[0008]在使用过程中，这种含过渡金属的AFX催化剂显示出在约300℃至650℃的温度范围约100％的NO排放物的转化，以及在相同温度范围约5％至约10％的N2O排放物的转化。在700℃老化后的催化剂还可以显示出在350℃至约550℃的温度范围约100％的NO排放物的转化和约10％的N2O的转化。另外，该催化剂显示出在低于400℃的温度下对N2O形成的选择性比具有相同过渡金属负载量的常规SSZ
‑
13沸石催化剂低至少30％。
[0009]对其他领域的适用性将由本文提供的描述而变得显而易见。应当理解，描述和具体实施例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0010]为了使本公开易于理解，现在将通过实施例并参考附图的方式描述其各种形式，其中：
[0011]图1是从氨程序升温脱附得到的曲线图，由该曲线确定了根据本公开教导形成的AFX沸石显示出的酸度；
[0012]图2是根据本公开的教导的用于制备AFX沸石的方法的流程图；
[0013]图3是使用根据图2形成的AFX沸石根据本公开的教导的用于制备催化剂的方法的流程图；
[0014]图4是根据本专利技术的教导形成的AFX沸石的X射线衍射(XRD)光谱；
[0015]图5是图4中所述的AFX沸石的扫描电子显微照片(SEM)；和
[0016]图6是根据本公开内容的教导制备的催化剂的NO
x
转化百分比随温度变化的曲线图。
[0017]本文描述的附图仅用于说明目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
[0018]以下描述本质上仅是示例性的，绝不旨在限制本公开或其应用或用途。例如，在整个本公开内容中描述了根据本文包含的教导制备和使用的沸石载体以及选择性催化还原(SCR)催化剂，以便更充分地说明其组成和用途。这样的AFX沸石在其他应用(例如吸附剂、离子交换剂、或用作用于其他工业催化剂和/或环境催化剂的载体材料)中的掺入和使用都在本公开的范围内。应当理解，在整个说明书中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
[0019]本公开提供了一种用于形成能够在NO
x
转化反应中用作催化剂载体的铝硅酸盐AFX沸石的合成方法。根据本公开的教导形成的AFX沸石的SiO2：Al2O3摩尔比率(SAR)为8∶1至26∶1的范围，同时显示出高水平的酸度。或者，该AFX沸石的SAR为8∶1至约13∶1的范围。
[0020]根据本公开的一个方面，该方法限制结构导向剂(SDA)的使用，使得SDA与SiO2的摩尔比率为约0.05：1至约0.30：1。此方法中使用的SDA量少，并且根据该方法形成的AFX沸石的产率高，从而形成了无需额外的步骤(如母液的再利用以降低成本)的廉价方法。
[0021]根据上述方法形成并在本文中进一步定义的AFX沸石在大多数应用中的使用在经济上是可行的。之前使用形成AFX沸石的常规合成方法限制了此类沸石在成本敏感型应用中的使用，例如用于车辆废气中包含的NO
x
的选择性还原反应(SCR)的催化剂的载体材料。
[0022]根据本公开的一个方面，根据该方法形成的AFX沸石表现出SiO2/Al2O3摩尔比率小于或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造AFX沸石的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供二氧化硅来源；b)提供氧化铝来源；c)提供结构导向剂(SDA)；d)任选地，提供碱源(OH
‑
)；e)提供金属阳离子来源；f)在水中混合所述二氧化硅来源和所述氧化铝来源与所述SDA和所述金属阳离子来源，以形成凝胶组合物；g)将所述凝胶组合物加热至低于225℃的结晶温度；h)将所述凝胶组合物在所述结晶温度保持24小时至48小时的时间段；i)使所述AFX沸石结晶并沉淀；所述凝胶组合物形成所述AFX沸石的结晶沉淀物和母液；以及j)从所述母液中分离出所述结晶沉淀物；其中，所形成的AFX沸石显示出二氧化硅与氧化铝(SiO2：Al2O3)的摩尔比率(SAR)为8：1至26：1；其中，所形成的AFX沸石具有包括立方形、球形或菱形颗粒中的一种或多种的形态；其中，所形成的AFX沸石显示出约0.1微米(μm)至10μm范围的晶体尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述AFX沸石显示出二氧化硅与氧化铝(SiO2：Al2O3)的摩尔比率(SAR)为8∶1至13∶1的范围。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，所述二氧化硅来源中的至少一个选自以下的组：硅酸钠、硅溶胶、胶体二氧化硅、火成二氧化硅、原硅酸四乙酯、Y沸石、或其混合物。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中，所述氧化铝来源选自以下的组：铝金属、氢氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠、氯化铝、硅铝酸盐凝胶、Y沸石、或其混合物。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，所述二氧化硅来源和所述氧化铝来源是来自Y沸石，所述Y沸石的二氧化硅与氧化铝的比率(SAR)为10：1至约30：1。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其中，所提供的所述结构导向剂(SDA)和所述二氧化硅(SiO2)来源的量由范围为0.05至0.30的SDA：SiO2摩尔比率限定。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其中，所提供的水(H2O)和所述二氧化硅(SiO2)来源的量由范围为20：1至80：1的H2O：SiO2摩尔比率限定。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的方法，其中，所提供的所述碱(OH
‑
)源和所述二氧化硅(SiO2)来源的量还由范围为0.7：1至0.9：1的(OH
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：太平洋工业发展公司，
类型：发明
国别省市：