在選擇性催化還原中用作催化劑的氧化鋁硅酸鹽沸石-型材料及其制造方法
【專利說明】在選擇性催化還原中用作催化劑的氧化鋁硅酸鹽沸石-型 材料及其制造方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的公開內(nèi)容涉及在選擇性催化還原（SCR)反應(yīng)中用作催化劑的氧化鋁硅 酸鹽或硅鋁酸鹽沸石-型材料和形成所述催化劑的方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 在這一部分中的說明僅僅提供關(guān)于本發(fā)明公開內(nèi)容的背景信息且不可能構(gòu)成現(xiàn) 有技術(shù)。
[0004] 沸石是一種具有基于氧離子的延伸的三維網(wǎng)絡(luò)框架的結(jié)晶硅鋁酸鹽。所有沸石的 基本結(jié)構(gòu)單元是包圍小的硅或鋁離子的四個(gè)氧陰離子的四面體。排列這些四面體，使得這 四個(gè)氧陰離子中每一個(gè)本身又與另一氧化硅或氧化鋁四面體共享。晶體晶格在三維上延 伸，且計(jì)算出每一氧陰離子的電荷，即氧化態(tài)為-2。每一硅離子具有它的+4電荷，這通過 四個(gè)四面體氧陰離子平衡，和因此氧化硅四面體是電中性的。每一鋁四面體具有-1的殘留 電荷，因?yàn)槿齼r(jià)鋁鍵合到四個(gè)氧陰離子上。這一殘留的電荷通過占據(jù)非-框架位置且充當(dāng) 供給強(qiáng)酸的布朗斯臺(tái)德位點(diǎn)的陽離子平衡，這將在以下的示意圖中并在R. Szostak為作者 的 Molecular Sieves:Principles of Synthesis and Identification，第 2 版，Blackie Academic and Professional，London，1998 中進(jìn)一步描述。
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用作催化劑的結(jié)晶的改性STT-型沸石材料，該改性STT-型沸石材料包括摩爾 比大于約19:1到約250:1的四價(jià)元素的氧化物與三價(jià)元素的氧化物，且具有如圖3所示的 X-射線衍射圖案內(nèi)的峰。
2. 權(quán)利要求1的改性STT-型沸石材料，其中在X-射線衍射圖案內(nèi)，在下述2 0度處的 峰歸因于存在SSZ-23 沸石相：8. 22,9. 68,14. 51，15. 55,17. 9,18. 58,19. 3,19. 66, 21. 5,和 27. 4。
3. 權(quán)利要求1和2的改性STT-型沸石材料，其中四價(jià)元素的氧化物與三價(jià)元素的氧化 物的摩爾比為約19:1到50:1。
4. 權(quán)利要求1-3的改性STT-型沸石材料，其中經(jīng)驗(yàn)?zāi)z組成用下式表示： 5.577OH:4.428RN0H:A1203:28Si02:1219.7H20。
5. 權(quán)利要求1-4的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料進(jìn)一步包括選自銅、鐵、 鈷、鋯、鈦及其混合物中的一種金屬。
6. 權(quán)利要求5的改性STT-型沸石材料，其中含金屬的沸石-型材料在選擇性催化還原 (SCR)反應(yīng)中充當(dāng)催化劑。
7. 權(quán)利要求5-6的改性STT-型沸石材料，其中在該催化劑中存在的金屬范圍為 0. 3-10. 0%，基于該沸石催化劑的總重量。
8. 權(quán)利要求1-7的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料的特征在于氨溫度解吸 和正丙胺溫度解吸分別比相應(yīng)的SSZ-13沸石的解吸大至少1. 4和2. 0倍。
9. 權(quán)利要求1-8的改性STT-型沸石材料，其中水熱老化的沸石-型材料的特征在于氨 溫度解吸和正丙胺溫度解吸分別比相應(yīng)的SSZ-13沸石的解吸大至少1. 5和6. 5倍。
10. 權(quán)利要求5的改性STT-型沸石材料，其中該催化劑含有離子交換的金屬Cu，F(xiàn)e， Co,Zr，Ti，其足以維持含氮氧化物的廢氣流內(nèi)的NOx轉(zhuǎn)化率性能。
11. 權(quán)利要求10的改性STT-型沸石材料，其中在約200°C下新鮮催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率 性能為75%。
12. 權(quán)利要求11的改性STT-型沸石材料，其中在約500°C下新鮮催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率 性能為約70%。
13. 權(quán)利要求10的改性STT-型沸石材料，其中在約200°C下，對于水熱老化的催化劑 來說，該催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率性能為30%。
14. 權(quán)利要求13的改性STT-型沸石材料，其中在約500°C下，對于水熱老化的催化劑 來說，該催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率性能為35%。
15. 權(quán)利要求5-14的改性STT-型沸石材料，其中含金屬的沸石沉積在蜂窩結(jié)構(gòu)、金屬 基底或成形的擠出物上。
16. 權(quán)利要求15的改性STT-型沸石材料，其中蜂窩狀基底包括壁流式基底。
17. 權(quán)利要求1-16的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料具有D50為約0. 1-50 微米的粒度。
18. -種制備含金屬的催化劑的方法，該方法包括下述步驟： 用硝酸使沸石脫鋁； 用金屬鹽水溶液浸漬或離子交換該脫鋁的沸石；和 將選自CU，F(xiàn)e，C〇，Zr，Ti中的一種或其混合物中的金屬摻入到脫鋁的沸石的框架位點(diǎn) 內(nèi)。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中催化劑在框架內(nèi)摻入到金屬中，其含量足以維持在含氮 氧化物的廢氣流內(nèi)的NOx轉(zhuǎn)化率性能。
20. 權(quán)利要求18-19的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在蜂窩狀基底、金屬基底或擠出的 基底上沉積該催化劑。
21. 權(quán)利要求20的方法，其中該蜂窩狀基底包括壁流式基底。
22. 權(quán)利要求18-21的方法，該方法進(jìn)一步包括制備沸石，使得它具有四價(jià)元素的氧化 物與三價(jià)元素的氧化物的摩爾比大于約19:1，所述沸石通過下述步驟制備： 形成含水反應(yīng)混合物，所述含水反應(yīng)混合物包括四價(jià)元素的氧化物源；三價(jià)元素的氧 化物源；堿金屬源；和有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，所述有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的至少一部分是N，N，N-三甲 基-1-金剛烷胺氫氧化物； 在足以使沸石型材料晶體結(jié)晶的條件下維持該含水混合物，所述晶體具有圖2中提供 的X-射線衍射圖；和 回收該沸石晶體。
23. 權(quán)利要求22的方法，其中四價(jià)元素的氧化物源是水含量為約2wt%的氣相法白炭 黑。
24. 權(quán)利要求22的方法，其中三價(jià)元素的氧化物源是氫氧化鋁。
25. 權(quán)利要求22-24的方法，其中堿金屬陽離子平衡在結(jié)晶沸石-型材料內(nèi)的價(jià)電子電 荷。
26. 權(quán)利要求18-25的方法，其中該方法進(jìn)一步包括加熱沸石到至少150°C的溫度。
27. 權(quán)利要求26的方法，其中加熱沸石到約160°C的溫度。
28. 權(quán)利要求1-7的改性STT-型沸石材料，其中該沸石-型材料的特征在于布朗斯臺(tái) 德酸位點(diǎn)強(qiáng)于SSZ-13沸石中的這種位點(diǎn)且存的數(shù)量大于在SSZ-13沸石中的這種位點(diǎn)； 其中布朗斯臺(tái)德酸位點(diǎn)導(dǎo)致顯示出與SSZ-13沸石相比，正丙胺溫度解吸增加大于 50 %的沸石-型材料。
【專利摘要】本發(fā)明的公開內(nèi)容一般地提供稱為PIDC-MM-0501，PIDC-MM-0502和PIDC-MM-0805/0806或PIDC-型沸石的新型STT-型沸石材料，和這些沸石的制造方法。本發(fā)明的公開內(nèi)容還提供這些沸石材料作為催化劑的用途和制備所述催化劑的方法。PIDC-MM-型沸石或STT-型沸石材料可用作催化劑，例如在選擇性催化還原(SCR)應(yīng)用中用作催化劑。
【IPC分類】B01D53-94, B01J29-70, B01J29-72
【公開號(hào)】CN104797337
【申請?zhí)枴緾N201380058685
【發(fā)明人】M·曼卡, 李運(yùn)奎, J·拉沙佩勒, 武煒, D·謝潑德
【申請人】太平洋工業(yè)發(fā)展公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2013年9月27日
【公告號(hào)】EP2900372A1, US20150266007, WO2014052698A1