[發明專利]CHA沸石材料和相關合成方法

在審

• 申請號: 201980019996.1
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN111867976A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: A·莫伊尼;E·L·庫克斯;M·I·奧爾特加;W·M·亞格洛斯基
• 申請（專利權）人: 巴斯夫公司
• 主分類號: C01B39/48
• 分類號: C01B39/48;B01J29/70;B01J29/76;F01N3/20;F01N3/035;B01D53/94
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

本發明提供了一種合成具有CHA結晶骨架的沸石的方法，所述方法包含：形成反應混合物，所述反應混合物包括包含具有FAU結晶骨架的沸石的氧化鋁源、二氧化硅源和有機結構導向劑，所述反應混合物的M/Si+R/Si組合摩爾比高于摩爾比OH^?/Si，其中M是堿金屬的摩爾數，并且R是有機結構導向劑的摩爾數；以及使所述反應混合物結晶以形成具有CHA結晶骨架的產物沸石，其中所述產物沸石的中孔表面積(MSA)小于約25m²/g。本發明還包含使用所述產物沸石制成的催化劑制品、包含所述催化劑制品的廢氣處理系統以及使用所述催化劑制品處理廢氣的方法。

技術領域

本公開總體上涉及選擇性催化還原催化劑領域，以及涉及制備所述催化劑的方法和使用此類催化劑選擇性地還原氮氧化物的方法。

背景技術

柴油發動機的排放包含顆粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、未燃燒的碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)。NO_x是用于描述氮氧化物的各種化學物質的術語，包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)等。廢氣顆粒物的兩種主要組分是可溶性有機部分(SOF)和碳煙部分。SOF以層的形式凝結在碳煙上，并且通常來自未燃燒的柴油和潤滑油。取決于廢氣的溫度，SOF可以以蒸氣或氣溶膠(即液體冷凝物的細小液滴)的形式存在于柴油廢氣中。碳煙主要由碳顆粒構成。廢氣中的HC含量可根據發動機類型和運行參數而變化，但通常包含各種短鏈碳氫化合物，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯等。

已經將各種處理方法用于處理含NO_x的氣體混合物以減少大氣污染。一種處理涉及氮氧化物的催化還原。有兩種方法：(1)非選擇性還原方法，其中一氧化碳、氫氣或碳氫化合物用作還原劑；以及(2)選擇性還原方法，其中氨或氨前體用作還原劑。在選擇性還原過程中，用少量的還原劑可以實現高程度的氮氧化物去除。

理想情況下，在水熱條件下，SCR工藝中使用的催化劑應該能夠在較大的溫度范圍內保持良好的催化活性，例如200℃到600℃或更高。SCR催化劑通常暴露于高溫水熱條件下，如在碳煙過濾器(其是廢氣處理系統的用于去除顆粒的一個組件)的再生過程中。

分子篩如沸石已用于在存在氧氣的情況下氮氧化物與氨、尿素或烴等還原劑的SCR。沸石是具有相當均勻孔徑的結晶材料，其取決于沸石的類型和沸石中包含的陽離子的類型和數量，直徑范圍為約3到約10埃。具有8元環孔道和雙六元環二級結構單元的沸石，特別是那些具有籠狀結構的沸石，特別適合用作SCR催化劑。具有這些特性的一種特殊類型的沸石是菱沸石(CHA)，它是一種小孔沸石，具有可通過其3維多孔性進入的8元環孔開口(約3.8埃)。籠狀結構是由4個環連接的雙六環結構單元形成的。具有CHA結構的分子篩可以例如根據美國專利第4,544,538號和第6,709,644號中公開的方法制備，所述美國專利通過引用并入本文。

用于用氨選擇性催化還原氮氧化物的金屬促進型沸石催化劑(也通常稱為離子交換沸石催化劑(例如，鐵促進型和銅促進型沸石催化劑))是已知的。已經發現，在苛刻的水熱條件下(例如，如在局部溫度超過700℃的碳煙過濾器的再生過程中所表現出的)，許多金屬促進型沸石的活性開始下降。這種下降歸因于沸石的脫鋁作用以及由此導致的沸石內含金屬活性中心的損失。SCR催化劑經常暴露于與碳煙過濾器再生相關的溫度偏移的輕型柴油(LDD)應用對沸石的水熱穩定性提出了特殊要求。雖然水熱穩定性通常隨著骨架氧化鋁含量的降低而增加(即，隨著二氧化硅與氧化鋁的摩爾比或SAR的增加)，但后者也限制了具有催化活性的Cu位點的量。為此，提高較低SAR骨架的水熱穩定性將是改善LDD性能的有效策略。

附圖說明

為了提供對本發明的實施例的理解，參考附圖，其未必按比例繪制，并且其中參考數字是指本發明的示例性實施例的組件。圖式僅為示例性，并且不應理解為限制本發明。

圖1A是可以包括根據本發明的催化劑組合物的蜂窩狀類型基板的透視圖；