沸石合成制造技术

本公开提供了一种合成二氧化硅与氧化铝比率(SAR)为10或更大的沸石的方法，所述方法包含例如：形成包括至少一种氧化铝源、至少一种二氧化硅源和至少一种有机结构导向剂的反应混合物，其中所述反应混合物具有约10％或更高的固体含量；以及在大气压下在100℃或更低的温度下使所述反应混合物结晶以形成沸石。的温度下使所述反应混合物结晶以形成沸石。的温度下使所述反应混合物结晶以形成沸石。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沸石合成
[0001]本申请要求于2019年11月19日提交的美国临时申请号62/937,572的优先权权益，其内容以全文引用的方式并入本文。
[0002]本公开总体上涉及选择性催化还原(SCR)催化剂的领域，并且涉及制备和使用此类催化剂来选择性地还原氮氧化物的方法。
[0003]柴油发动机的排放物包括微粒物质(PM)、氮氧化物(NO
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)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)。NO
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是用于描述氮氧化物的各种化学物质的术语，包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)等。废气微粒物质的两种主要组分是可溶性有机部分(SOF)和碳烟部分。SOF以层的形式凝结在碳烟上，并且通常来自未燃烧的柴油和润滑油。取决于废气的温度，SOF可以以蒸气或气溶胶(即液体冷凝物的细小液滴)的形式存在于柴油废气中。碳烟主要由碳颗粒构成。排气中的HC含量可根据发动机类型和运行参数而变化，但通常包括各种短链碳氢化合物，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯等。
[0004]已经使用多种方法来处理含NO
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的气体混合物以减少大气污染。一种处理涉及氮氧化物的催化还原。有两种工艺：(1)非选择性还原工艺，其中一氧化碳、氢气或碳氢化合物用作还原剂；以及(2)选择性还原工艺，其中氨或氨前体用作还原剂。在选择性还原方法中，可以用少量的还原剂实现高程度的氮氧化物去除。
[0005]理想地，在水热条件下，SCR工艺中所采用的催化剂应能够在较大的温度范围(如例如，200℃到600℃或更高)内保持良好的催化活性。SCR催化剂通常暴露于高温水热条件下，如在碳烟过滤器(其是废气处理系统的用于去除颗粒的一个组件)的再生过程中。
[0006]如沸石等分子筛已用于在存在氧气的情况下用如氨、尿素或碳氢化合物等还原剂对氮氧化物进行的SCR。沸石是具有相当均匀的孔尺寸的结晶材料，取决于沸石的类型以及包括在沸石中的阳离子的类型和量，所述孔尺寸的直径的范围为约3至约10埃。具有8元环孔开口和双
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六元环二级构建单元的沸石(如例如，具有笼状结构的那些)非常适合用作SCR催化剂。具有这些特性的特定类型的沸石是菱沸石(CHA)，所述菱沸石是具有可通过其3维多孔性进入的8元环孔开口(约3.8埃)的小孔沸石。笼状结构是由4个环连接的双六环构建单元形成的。具有CHA骨架结构的分子筛可以例如根据美国专利号4,503,024、4,544,538和6,709,644以及“经验证的沸石合成第二版(Verified Synthesis of Zeolites Second Edition)”,Elsevier 2001第123页中所公开的方法来制备，这些文献各自通过引用并入本文。
[0007]制备某些CHA沸石(如例如，SAR值为10或更大的沸石)的典型方法涉及在相对苛刻的条件下进行水热合成。例如，在上文引用的'538专利中，沸石通过在压力下(通常在高压釜中)进行水热结晶来制备。相似地，上文引用的'644专利描述了在自生压力下在100℃至200℃之间的温度下在例如约3天到约20天的过程中水热结晶制备CHA(SSZ
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64)晶体的工艺。尽管已知制备某些沸石的条件不太苛刻，但这些方法通常限于制备具有较低二氧化硅与氧化铝比率(SAR)值的沸石。
[0008]因此，需要用于在没有前述苛刻条件的情况下生产不同SAR的CHA(以及其它沸石)的替代方法。
附图说明
[0009]为了提供对本公开的某些实施例的理解，参考附图，其未必按比例绘制，并且其中附图标记是指本公开的实例性实施例的组件。附图仅作为实例提供，并且不应被解释为限制本公开的范围。
[0010]图1A描绘了可以包含本公开的催化剂组合物的蜂窝型基材的透视图；
[0011]图1B描绘了相对于图1A放大并且沿着平行于图1A的载体的端面的平面截取的局部截面视图，其示出了图1A中所示的多个气流通路的放大视图；
[0012]图2示出了壁流式过滤器基材的一部分的横截面视图；
[0013]图3示出了利用本公开的催化剂的排放处理系统的实施例的示意图；
[0014]图4A和4B提供了在150rpm(图4A)和350rpm(图4B)的搅拌回流容器中在97℃结晶期间采集的样品的X射线衍射(XRD)图；
[0015]图5A(比例尺：5μm)和5B(比例尺：500nm)提供了在350rpm的搅拌回流容器中在97℃下结晶的CHA的显微照片；以及
[0016]图6绘示了来自以下实验部分的所选样品的SCR性能。
[0017]本公开提供了一种合成沸石的方法，所述方法使用比通常用于生产例如具有高二氧化硅与氧化铝(SAR)比率的CHA沸石的那些条件更不苛刻的条件。具体地，本文概述的方法可以允许在较低温度和/或相应较低温度下进行此种生产。有利地，所公开的工艺可以在不需要自生压力的情况下和/或在简单的搅拌容器中进行(例如，在大气压下)。本公开进一步提供了由此制备的相应沸石产物，以及利用所述沸石产物的排放处理系统和废气处理方法。
[0018]本公开的这些和其它特征、方面和优点将从下面的详细描述以及附图中变得显而易见，下面将对附图进行简要描述。除非上下文清楚地另有规定，否则本公开包括两个、三个、四个或更多个实施例的任何组合以及本公开中所阐述的任何两个、三个、四个或更多个特征或要素的组合，而不管此类特征或要素是否在本文的具体实施例描述中明确地组合。本公开旨在整体地被解读，使得除非上下文清楚地另有规定，否则在本公开的各个方面和实施例中的任何一个中，本公开的任何可分离的特征或要素应被视为是可组合的。本公开的其它方面和优点将从以下描述中变得显而易见。
[0019]本公开不限于以下描述中所阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或执行。应当理解，本文描述的实例性实施例仅仅是对本公开的原理和应用的说明。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开的方法和装置进行各种修改和变化。因此，意图是本公开包括在所附权利要求及其等效物的范围内的修改和变化。
[0020]在本公开的一个方面，提供了一种合成二氧化硅与氧化铝比率(SAR)为10或更大的铝硅酸盐沸石的方法，所述方法包含：i)形成包含至少一种氧化铝源、至少一种二氧化硅源和至少一种有机结构导向剂的反应混合物，其中所述反应混合物具有约10％或更高的固体含量(如例如，按重量计)；以及ii)在对大气开放的容器中在100℃或更低的温度下使所述反应混合物结晶以形成所述铝硅酸盐沸石。
[0021]所述方法可以用于提供各种类型的铝硅酸盐沸石产物。例如，在一些实施例中，所述铝硅酸盐沸石包含具有8环孔尺寸的沸石。在一些实施例中，所述铝硅酸盐沸石包含具有
含双六环(D6r)亚单元的骨架的沸石。在一些实施例中，所述铝硅酸盐沸石包含具有选自AEI、AFX、CHA、LEV、AFT、EAB、KFI、SAT、TSC、SAV、ERI、LTA和任何前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种合成二氧化硅与氧化铝比率(SAR)为10或更大的铝硅酸盐沸石的方法，所述方法包含：形成包含至少一种氧化铝源、至少一种二氧化硅源和至少一种有机结构导向剂的反应混合物，其中所述反应混合物具有约10％或更高的固体含量；以及在对大气开放的容器中在约100℃或更低的温度下使所述反应混合物结晶以形成所述铝硅酸盐沸石。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石包含具有8环孔尺寸的沸石。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石包含具有含双六环(D6r)亚单元的骨架的沸石。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石包含具有选自AEI、AFX、CHA、LEV、AFT、EAB、KFI、SAT、TSC、SAV、ERI、LTA和任何前述项的组合的骨架的沸石。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石包含具有CHA结晶骨架的沸石。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石具有15或更大的SAR。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石具有20或更大的SAR。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝硅酸盐沸石具有10至30的SAR。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应混合物的固体含量为约15％或更高。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种氧化铝源包含具有FAU...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：