铝硅酸盐沸石共生物制造技术

本公开提供了一种制造沸石共生物的方法。在一个实施例中，本公开提供了一种制造基于AEI的材料的方法，其包括以下步骤：制备水、氧化铝源、二氧化硅源、CHA结构导向剂和AEI结构导向剂的混合物，其中所述CHA结构导向剂与所述AEI结构导向剂的摩尔比为约1:1至约1:15；在足以促进晶体形成的温度下加热所述混合物；以及在约450℃至约750℃的温度下煅烧所述晶体，以获得产物，其中不采用含卤化物的试剂。本公开的所述基于AEI的材料可以在废气流中的NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝硅酸盐沸石共生物
本公开涉及沸石和包括这类沸石的催化剂组合物，并且涉及制备和使用这类沸石和催化剂组合物的方法，并且涉及采用这类催化剂组合物的催化剂制品和系统。
技术介绍
氮氧化物(NOx)的有害组分造成了大气污染。来自内燃机(如汽车和卡车中)、来自燃烧设施(如由天然气、石油或煤加热的发电站)和来自硝酸生产设备的废气中含有氮氧化物。已经使用各种处理方法来处理含NOx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。有两种方法：(1)非选择性还原方法，其中一氧化碳、氢气或低级碳氢化合物用作还原剂；以及(2)选择性还原方法，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。选择性还原方法称为SCR(选择性催化还原)方法。SCR方法在存在大气氧的情况下用还原剂催化还原氮氧化物。如下所示，当氨用作还原剂时，氮和蒸汽是主要产物。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(标准SCR反应)2NO2+4NH3→3N2+6H2O(缓慢SCR反应)NO+NO2+NH3→2N2+3H2O(快速SCR反应)理想地，在水热条件下，SCR方法中采用的催化剂应能够在宽泛的使用的温度条件范围，例如200℃至600℃或更高内保持良好的催化活性。SCR催化剂通常用于水热条件，如在烟灰过滤器的再生期间，所述烟灰过滤器是废气处理系统的用于去除颗粒的组件。如沸石的分子筛已用于在存在氧气的情况下用如氨、尿素或碳氢化合物的还原剂对氮氧化物进行的选择性催化还原。沸石为具有相当均匀的孔径的结晶材料，其孔径取决于沸石的类型以及沸石晶格中包括的阳离子的类型和量，其直径范围为约3至10埃。具有8环孔开口和双六环二级构造单元的沸石，特别是那些具有笼状结构的沸石，最近被研究用作SCR催化剂。针对用氨选择性催化还原氮氧化物，包含铁促进型和铜促进型沸石催化剂等的金属促进型沸石催化剂是已知的。已经显示为用于用NH3选择性催化还原NOx的有效催化剂的一种示例性沸石是具有AEI骨架的沸石，且具体地说是具有AEI骨架的金属交换的沸石(例如铜交换的)。用于工业生产铝硅酸盐AEI沸石的配方受到低凝胶固体含量以及不完全的二氧化硅转化的困扰。这些因素分别由于低时空产率和富含二氧化硅的废物流的形成而使这类配方的商业化复杂化。另一个缺点是在AEI沸石制备中使用Y沸石(FAU)作为铝源而导致的高生产成本。因此，需要一种高效、环境安全和低成本但又提供具有合适特性的材料(例如用于SCR催化剂)的制造小孔沸石(如AEI)的方法。
技术实现思路
本公开描述了用于生产基于沸石的材料的方法。具体地说，本公开描述了用于产生两种或更多种具有不同骨架的沸石的共生物(如AEI骨架和其它骨架(例如，CHA骨架)的共生物)的方法，并且具体地说，涉及这类骨架的铝硅酸盐沸石的共生物。在一些实施例中，这类共生物可以表现出高的AEI骨架特征，如将在本文中进一步详细概述的。有利地，本文公开的共生物(例如，AEI-CHA共生物)可被掺入催化剂组合物内，其可表现出与掺入通过传统方法制备的AEI骨架沸石的催化剂组合物所表现出的选择性催化还原(SCR)活性相当的活性。在一个方面，本公开提供了一种制造基于AEI的材料的方法，其包括：制备水、氧化铝源、二氧化硅源、CHA结构导向剂和AEI结构导向剂的混合物，其中CHA结构导向剂与AEI结构导向剂的摩尔比为约1:1至约1:15；在足以促进晶体形成的第一温度下加热混合物；和在约450℃至约750℃的第二温度下煅烧晶体，以获得基于AEI的材料，其中不采用含卤化物的试剂。在另一方面，本公开提供了一种改进生产基于AEI的材料的效率的方法，其包括：制备水、氧化铝源、二氧化硅源、CHA结构导向剂和AEI结构导向剂的混合物，其中CHA结构导向剂与AEI结构导向剂的摩尔比为约1:1至约1:15；在足以促进晶体形成的温度下加热混合物；和在约450℃至约750℃的第二温度下煅烧晶体，其中不采用含卤化物的试剂。在一些实施例中，该方法进一步包括将基于AEI的材料配制成SCR催化剂组合物。本公开进一步提供了一种减少废气流中NOx的方法，其包括使废气流与包括根据本文所公开的方法制备的基于AEI的材料的SCR催化剂组合物接触，其中SCR催化剂组合物将废气流中NOx水平降低了至少50％。本公开另外提供了一种根据所公开的方法制备的基于AEI的材料，其中基于AEI的材料包括具有约75％至约95％的AEI特征和约5％至约85％相纯CHA的AEI-CHA共生物。本公开进一步提供了包括基于AEI的材料的SCR催化剂组合物。附图说明参考附图以提供对本专利技术的实施例的理解，所述附图未必按比例绘制，并且其中附图标号是指本专利技术的示例性实施例的组件。附图仅是示范性的，不应理解为限制本专利技术。图1A和1B分别是CHA骨架和AEI骨架的连接模式的描绘图2是在CHA和AEI沸石骨架中的d6r层的堆叠的描绘，其描绘了AEI-CHA共生物的特征，平面堆叠缺陷(改编自Smith等人,《材料化学(Chem.Mater.)》2015,27,4205-4215，其通过引用并入本文)。图3是具有不同堆叠错误概率的AEI-CHA共生物的粉末衍射模拟(DIFFaX)图案。图4A是相纯CHA和相纯AEI的物理混合物的粉末衍射图。图4B是基于AEI的材料的粉末衍射图，所述基于AEI的材料包括使用双模板方法以不同TMAda:TMP比根据本公开制备的AEI-CHA共生物。图5A是包括以TMAda:TMP＝1:3根据本公开制备的AEI-CHA共生物的基于AEI的材料的归一化(相对于最强反射)衍射图与CHA和富含AEI的共生物的归一化模拟衍射图的对应线性组合(10％CHA堆叠概率)。图5B是包括以TMAda:TMP＝1:10根据本公开制备的AEI-CHA共生物的基于AEI的材料的归一化(相对于最强反射)衍射图与CHA和富含AEI的共生物的归一化模拟衍射图的对应线性组合(10％CHA堆叠概率)。图6A是可以包括根据本专利技术的洗涂层组合物的蜂窝状类型基底的透视图。图6B是相对于图6A放大并且沿平行于图6A的载体的端面的平面截取的部分橫截面视图，所述图示出了图6A所示的多个气流通道的放大视图。图7是相对于图6A放大的部分的剖视图，其中图6A中的蜂窝型基底表示壁流式过滤器。图8提供了常规制备的AEI沸石(来自FAU)和包括以不同TMAda:TMP比根据本公开制备的AEI-CHA共生物的基于AEI的材料的扫描电子显微照片。图9A提供了以不同TMAda:TMP比和不同铜含量根据本公开制备的经铜改性的AEI-CHA共生物650℃老化(16小时，10％H2O)后在200℃下的SCR活性(NO转化率)。图9B提供了包括以不同TMAda:TMP比和不同铜含量根据本公开制备的AEI-CHA共生物的经铜改性的基于AEI的材料650℃老化(16小时，10％H2O)后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造基于AEI的材料的方法，其包括：/n制备水、氧化铝源、二氧化硅源、CHA结构导向剂和AEI结构导向剂的混合物，其中所述CHA结构导向剂与所述AEI结构导向剂的摩尔比为约1:1至约1:15；/n在足以促进晶体形成的第一温度下加热所述混合物；和/n在约450℃至约750℃的第二温度下煅烧所述晶体，以获得所述基于AEI的材料，/n其中不采用含卤化物的试剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181106 US 62/756,1091.一种制造基于AEI的材料的方法，其包括：
制备水、氧化铝源、二氧化硅源、CHA结构导向剂和AEI结构导向剂的混合物，其中所述CHA结构导向剂与所述AEI结构导向剂的摩尔比为约1:1至约1:15；
在足以促进晶体形成的第一温度下加热所述混合物；和
在约450℃至约750℃的第二温度下煅烧所述晶体，以获得所述基于AEI的材料，
其中不采用含卤化物的试剂。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述CHA结构导向剂选自由以下组成的组：N,N,N-三甲基-1-金刚烷铵化合物、N,N,N-三甲基-2-金刚烷铵化合物、N,N,N-三甲基环己基铵化合物、N,N-二甲基-3,3-二甲基哌啶鎓化合物、N,N-甲基乙基-3,3-二甲基哌啶鎓化合物、N,N-二甲基-2-甲基哌啶鎓化合物、1,3,3,6,6-五甲基-6-氮鎓杂(azonio)-双环(3.2.1)辛烷化合物、N,N-二甲基环己胺、双环和三环含氮有机化合物及其组合。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述CHA结构导向剂是三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵(TMAda)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述AEI结构导向剂是N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶鎓化合物、N,N-二甲基-2,6-二甲基哌啶鎓化合物或其组合。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述AEI结构导向剂是1,1,3,5-四甲基氢氧化哌啶(TMP)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固体含量为约12％至约30％或约17％至约20％。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法提供的二氧化硅产率为约50％或更高，或约75％或更高，或约90％或更高，或约92％至约94％。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一温度为约140℃至约200℃。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括过滤在所述加热步骤期间形成的所述晶体。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧化铝源是非沸石的或沸石的。


11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧化铝源选自由以下组成的组：铝醇盐、氢氧化铝、氧化铝和铝金属。


12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·昆克斯，A·莫伊尼，M·奥尔特加，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US