[發明專利]高二氧化硅Cu-CHA的混合模板的合成

有效

• 申請號: 201811355940.7
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN109317190B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: J·M·范德克;A·里瓦斯-卡多納;H-Y·陳
• 申請（專利權）人: 莊信萬豐股份有限公司
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;C01B39/48;B01D53/94;B01D53/90;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/58
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 楊立芳

公開了一種過渡金屬CHA分子篩催化劑和混合模板合成過程。

本發明專利申請是申請日2014年12月2日、申請號201480065670.X、發 明名稱“高二氧化硅Cu-CHA的混合模板的合成”的發明專利申請的分案申請。

發明領域

本發明涉及具有CHA骨架的含過渡金屬的沸石。本發明還涉及一種用于制 備這類含過渡金屬的沸石的方法及其作為催化劑的用途。

背景技術

沸石是由重復SiO₄和AlO₄四面體單元構成的晶體或準晶體鋁硅酸鹽。這些 單元被連接在一起以形成具有分子尺寸的規則的晶體內空穴和通道的骨架。多 種類型的合成沸石已經被合成并且各自具有基于其四面體單元的特定排列的獨 特骨架。根據慣例，各個骨架類型被國際沸石協會(IZA)賦予三個字母的獨特編 號(例如“CHA”)。

合成CHA沸石通常利用結構導向劑(SDA)生產，SDA也被稱為“模板”或“模 板劑”。SDA通常為絡合有機分子，其引導或指導沸石骨架的分子形狀和圖案。 通常，SDA用于定位水合的二氧化硅和氧化鋁，和/或用作模(mold)，沸石晶體 圍繞該模形成。在晶體形成后，將SDA從晶體的內部結構中移除，留下分子多 孔的鋁硅酸鹽籠。

沸石具有多種工業應用，包括內燃機、燃氣輪機、燃煤電廠等。在一個示 例中，廢氣中的氮氧化物(NO_x)可以通過所謂的選擇性催化還原(SCR)工藝控制， 由此廢氣中的NO_x化合物在沸石催化劑存在下與還原劑接觸。

因為其相對寬的活性溫度窗口，ZSM-5和β沸石已經作為SCR催化劑受到 研究。然而，這些沸石的相對大的孔結構具有許多缺點。首先，其易受高溫水 熱降解影響，導致活性損失。同樣，大或中等孔尺寸趨向于吸附隨著催化劑溫 度上升而被氧化的烴，如此產生可熱致損壞催化劑的顯著放熱。此問題在貧燃 系統如車輛柴油發動機中尤其嚴重，其中顯著量的烴可以在冷啟動過程中被吸 附。烴焦化造成這些相對大孔和中孔分子篩催化劑的另一顯著缺點。相反，小 孔分子篩材料，如具有CHA骨架類型編號的材料(如由國際沸石協會所限定的)， 提供了改進，其中更少的烴能滲透到骨架內。

為了促進催化反應，過渡金屬可以被包含在沸石材料中，作為置換骨架金 屬(通常稱為“金屬置換沸石”)，或者作為合成后離子交換或浸漬金屬(通常被 稱為“金屬交換沸石”)。在本文使用時，術語“合成后”意味著沸石結晶化之 后。將過渡金屬引入沸石的典型工藝是在分子篩形成之后，通過金屬或前體的 浸漬或陽離子交換來實現。然而，用于將金屬引入的這些交換和浸漬過程通常 引起金屬分布的低均勻性，且CHA型分子篩材料的較小孔加劇了該問題。

所謂的“一鍋法”合成流程，其中在該分子篩骨架的合成過程中存在過渡 金屬化合物，即對應于合成后離子交換金屬。然而，已知的一鍋法處理缺乏對 金屬負載量的足夠控制，產生具有不足的硅鋁比(SAR)的骨架結構，和/或必 須包括在合成混合物中的堿金屬，其可為毒物酸位點且對水熱穩定性具有有害 作用。此外，已經觀察到，報道的用于形成含金屬分子篩一鍋法合成流程生成 顯著量(在一些示例中多達20％)的無定形相，銅氧化物和其它雜質，其對催 化劑的穩定性和活性造成負面影響。

發明概述