烃吸附和解吸复合物及其制备方法技术

公开了一种减少来自车辆的烃的尾气的排放并且改善装置的水热稳定性的烃吸附和解吸复合物及其制备方法。由于金属离子结合到含有铝的气体吸附部分，因此烃吸附和解吸复合物可具有改善的烃的吸附能力，并且由于在气体吸附部分的表面上形成有由二氧化硅制成的增强部分，因此烃吸附和解吸复合物可具有改善的水热稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
烃吸附和解吸复合物及其制备方法


[0001]本公开涉及一种减少来自车辆的烃的尾气的排放并且改善装置的水热稳定性的烃吸附和解吸复合物，并且更具体地，涉及含有硅沸石(silica
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zeolite)的增强部分形成在包括含有铝的沸石颗粒的气体吸附部分的表面上的烃吸附和解吸复合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着对空气污染的日益关注，从汽油车辆和柴油车辆排放的诸如一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、烃(HC)和颗粒物(PM)等的废气的法规在美国和欧洲等地正在收紧。特别地，从1992年的欧1到2020年的欧6，与1992年的相比，烃(HC)的排放至少应减少80％或更多。在来自汽油车辆的的烃(HC)的排放的情况下，在三元催化剂(TWC，作用于HC氧化)不活跃的冷启动时段中，排放与在运行期间烃排放的50％至80％的排放等同的烃。对烃吸附剂(HC捕集器)的研究在进行中，以减少在冷启动时段期间排放的烃。烃吸附剂为吸附在冷启动时段期间排放的烃并且在三元催化剂活化的温度(约200℃至300℃)达到时解吸已吸附的烃的装置。
[0003]使用具有高物理和化学稳定性的沸石作为烃吸附剂的大量研究在进行中。通过测量丙烯和甲苯的吸附和解吸来试验烃吸附剂的性能，而丙烯和甲苯为汽油车辆的代表性烃排放物。开展了基于沸石结构、Si/Al值以及是否浸渍金属对烃吸附剂的性能的研究。随着沸石的Al含量增加(即，随着Si/Al值减小)，吸附到沸石的烃的量增高。此外，在各种沸石结构中，ZSM
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5和β结构的沸石示出了高性能。然而，由于在等于或低于300℃的温度下的低的烃吸附和氧化力，仅由沸石制成的烃吸附剂不能够充分处理在冷启动时段中生成的烃，直到达到三元催化剂活化的温度为止，并且具有在存在大量水分(就体积而言约10％)时其性能劣化的问题。
[0004]为了解决这样的问题，需要如下吸附剂的开发：该吸附剂在比三元催化剂活化的温度低的温度下吸附和氧化烃，即使在大量水分存在下也表现出优异的烃吸附和氧化能力，并且改善了装置的水热稳定性。
[0005][现有技术文献][0006][专利文献][0007](专利文献1)第2012
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512022号(2012.05.31)日本专利公开申请

技术实现思路

[0008]本公开的一个目将提供一种烃吸附和解吸复合物及其制备方法，该烃吸附和解吸复合物由气体吸附部分和增强部分组成，气体吸附部分含有具有低的硅与铝的摩尔比(Si/Al)的沸石，增强部分含有由硅组成的沸石，以在冷启动时段中吸附大量的烃和表现出水热稳定性。
[0009]本公开的一个方面提供了一种烃吸附和解吸复合物，包括：含有沸石颗粒的气体吸附部分，其中，沸石颗粒的硅与铝的摩尔比(Si/Al)在1至50的范围内；和
[0010]形成在气体吸附部分的表面上的增强部分，并且增强部分含有硅沸石颗粒，硅沸石颗粒具有与气体吸附部分的沸石颗粒相同的结构，
[0011]其中，金属离子结合到气体吸附部分的沸石颗粒，并且在增强部分的硅沸石颗粒与气体吸附部分之间的界面处布置有金属氧化物。
[0012]本公开的另一方面提供了一种制备烃吸附和解吸复合物的方法，包括：通过将沸石颗粒与含有金属离子的溶液混合来形成气体吸附部分；和
[0013]将气体吸附部分的沸石颗粒加入含有硅前体和结构导向剂的溶胶溶液中，并且对溶胶溶液执行水热合成3小时至96小时，以形成增强部分，
[0014]其中，气体吸附部分的沸石颗粒的硅与铝的摩尔比(Si/Al)在1至50的范围内。
[0015]由于金属离子结合到含有铝的气体吸附部分，因此根据本公开的烃吸附和解吸复合物可具有改善的烃的吸附能力，并且由于由二氧化硅制成的增强部分形成在气体吸附部分的表面上，因此烃吸附和解吸复合物可具有改善的水热稳定性。
附图说明
[0016]图1为显示根据本公开的实施方案的烃吸附和解吸复合物的示意图的图像。
[0017]图2和图3为根据本公开的实施例的烃吸附和解吸复合物的扫描电子显微镜(SEM)和X
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射线衍射分析(XRD)图获得的图像。
[0018]图4显示根据本公开的实施例的烃吸附和解吸复合物的冷启动试验的结果图。
[0019]图5为显示基于根据本公开的实施例的烃吸附和解吸复合物的增强部分合成时间，增强部分与气体吸附部分的重量比和烃处理效率的图。
[0020]图6显示根据本公开其它实施例的烃吸附和解吸复合物的冷启动试验的结果图。
[0021]图7为显示基于根据本公开的其它实施例的烃吸附和解吸复合物的增强部分合成时间，增强部分与气体吸附部分的重量比和烃处理效率的图。
具体实施方式
[0022]在下文中，为了更详细地描述本公开，将参照附图更详细地描述根据本公开的优选实施方案。然而，本公开可以其它形式实施，而不限于本文中描述的实施方案。
[0023]在本说明书中，“总烃”意味着基于甲烷的烃。具体地，其通过凭借气相色谱法(GC FID)将丙烯和甲苯等换算为与甲烷对应的值并且将该值定量为甲烷的换算量而获得。
[0024]本公开提供了一种烃吸附和解吸复合物，包括：含有沸石颗粒的气体吸附部分，其中，沸石颗粒的硅与铝的摩尔比(Si/Al)在1至50的范围内；和
[0025]形成在气体吸附部分的表面上的增强部分，并且增强部分含有硅沸石颗粒，而硅沸石颗粒具有与气体吸附部分的沸石颗粒相同的结构，
[0026]其中，金属离子结合到气体吸附部分的沸石颗粒，并且在增强部分的硅沸石颗粒与气体吸附部分之间的界面处布置有金属氧化物。
[0027]图1为示意性地显示根据本公开的烃吸附和解吸复合物的图像。在图1中，本公开的烃吸附和解吸复合物包括气体吸附部分和增强部分，气体吸附部分由具有高铝含量的沸石颗粒制成，增强部分由硅沸石颗粒制成。具体地，气体吸附部分可由增强部分包围。
[0028]例如，根据本公开的烃吸附和解吸复合物可具有以核
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壳结构形成的气体吸附部
分和增强部分。在这方面，核部分可为气体吸附部分，并且壳部分可为增强部分。
[0029]具体地，气体吸附部分的沸石颗粒的硅与铝的摩尔比(Si/Al)可在1至50的范围内、在5至50的范围内、在5至45的范围内、或在5至40的范围内。通过含有具有如以上所描述的硅与铝的摩尔比的沸石颗粒，当负载金属离子时，金属离子可结合到沸石颗粒以改善烃吸附能力。
[0030]气体吸附部分的沸石颗粒可独立地为MFI(Zeolite Socony Mobil
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five)、β(BEA)、菱沸石(CHA)、KFI、MOR、FAU、FER、AEI、LEV、ERI、AFX、SFW、DDR和LTA中的至少一种沸石，并且增强部分可含有相同种类的硅沸石。MFI框架结构的沸石为具有在10至15的范围内或在10至12的范围内的Si/Al值并且具有结合到沸石的活性位点的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烃吸附和解吸复合物，包括：含有沸石颗粒的气体吸附部分，其中，所述沸石颗粒的硅与铝的摩尔比在1至50的范围内；和形成在所述气体吸附部分的表面上的增强部分，其中，所述增强部分含有硅沸石颗粒，所述硅沸石颗粒具有与所述气体吸附部分的所述沸石颗粒相同的结构，其中，金属离子结合到所述气体吸附部分的所述沸石颗粒，并且在所述增强部分的所述硅沸石颗粒与所述气体吸附部分之间的界面处布置有金属氧化物。2.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述气体吸附部分的所述沸石颗粒独立地为MFI、β、菱沸石、KFI、MOR、FAU、FER、AEI、LEV、ERI、AFX、SFW、DDR和LTA中的至少一种沸石。3.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃吸附和解吸复合物具有所述增强部分与所述气体吸附部分的在5至95的范围内的重量比。4.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃吸附和解吸复合物满足下面的式1：[式1]在以上式1中，Q
In
表示注入到烃吸附剂中的烃的总量，Q
Out
表示通过烃吸附剂排放的烃的总量，并且A为等于或大于10的数，并且表示烃处理效率。5.根据权利要求4所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃吸附和解吸复合物进一步经历水热处理1小时至96小时，所述水热处理在600℃至900℃的范围内的温度下使用就体积而言5％至15％的水蒸气，其中，已经历所述水热处理的所述烃吸附和解吸复合物具有等于或大于3的式1中的A。6.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃吸附和解吸复合物的尺寸在50nm至5000nm的范围内，其中，所述金属氧化物的尺寸在1nm至10nm的范围内。7.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述金属离子为第3族至第12族的元素之中的至少一种金属的阳离子，其中，所述金属氧化物为第3族至第12族的所述元素之中的至少一种金属的氧化物。8.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述金属离子结合到所述气体吸附部分的所述沸石颗粒中存在的孔的内部。9.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃吸附和解吸复合物在等于或低于300℃的温度下表现出吸附能力，并且在等于或高于180℃的温度下表现出氧化能力。10.根据权利要求1所述的烃吸附和解吸复合物，其中，所述烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔正珪，李宽荣，金鎭性，张恩熙，崔罗咏，
申请(专利权)人：高丽大学校算学协力团，
类型：发明
国别省市：