[发明专利]包含具有8元环开孔结构的分子筛或沸石的新型微孔结晶材料及其制备方法和应用

说明书

[001]本申请要求2007年3月26日提交的美国临时专利申请 No.60/907,206的本国优先权，该临时专利申请通过引用以其全文并 入本文。

[002]本公开内容涉及水热稳定性的微孔结晶材料，其包含具有8 元环(8-ring)开孔结构的分子筛或沸石例如SAPO-34或铝硅酸盐沸 石，该材料在用热和水汽处理后能够保持其表面积和微孔体积的特定 百分比(specific percentage)。本公开内容还涉及所公开的结晶材料 的制备方法和使用方法例如在废气中减少污染物。这些方法包括受氮 氧化物(“NO_x”)污染的废气的选择性催化还原(“SCR”)。

[003]微孔结晶材料及它们作为催化剂和分子筛吸附剂的用途在 本领域中是已知的。微孔结晶材料特别包括结晶铝硅酸盐沸石、金属 有机硅酸盐和铝磷酸盐。所述材料的一种催化用途是用于在氧存在下 用氨进行NO_x的SCR，和用于不同进料的转化过程例如含氧化合物到烯 烃的反应系统。

[004]含有金属的中孔至大孔沸石例如ZSM-5和β(Beta)用于使 用还原剂例如氨进行NO_x的SCR在本领域也是已知的。

[005]既呈结晶性和微孔性又同时表现出铝硅酸盐沸石和铝磷酸 盐的性能特性的一类硅取代铝磷酸盐在本领域中是已知的并且公开于 美国专利No.4,440,871中。硅铝磷酸盐(SAPO)是具有其中引入硅的3 维微孔铝磷酸盐结晶骨架的合成材料。该骨架结构由PO₂⁺、AlO₂^-和SiO₂四面体单元构成。在无水基础上的经验化学组成是：

mR：(Si_xAl_yP_z)O₂

其中，R表示至少一种存在于晶内孔隙系统中的有机模板剂。m表示每 摩尔(Si_xAl_yP_z)O₂存在的R的摩尔数并且有0至0.3的值；x、y和z 分别表示硅、铝和磷作为四面体氧化物存在时的摩尔分数。

[006]美国专利No.4,961,917公开了使用某些类别的耐硫沸石催 化剂(特别当该沸石用例如铁或铜的助剂进行促进时)用氨还原NO_x的方法。其中公开的所述沸石有至少7埃的孔径并且选自包括USY、 β和ZSM-20的组。其中使用的催化剂在使用的高温条件(约250-600 ℃)下维持良好的催化性能。

[007]美国专利No.5,451,387公开了通过将铁引入到确定为 ZSM-5型沸石的中间孔径大小沸石中，改善该沸石催化剂在低于400 ℃的温度下的还原活性而没有对于高于400℃时的还原能力的不利影 响的方法。美国专利No.6,914,026公开了铁促进的铝硅酸盐沸石，该 沸石在硫化合物存在下于高温例如400℃以上具有提高的水热稳定性 和良好的催化活性。美国专利No.6,689,709和7,118,722公开了用于 NO_x还原的经稳定的铁和/或铜促进的沸石催化剂，其中所述沸石包括 USY、β和/或ZSM-20，并且具有至少7埃的孔径。美国专利 No.6,890,501公开了用氨进行NO_x和N₂O的SCR所用的负载有铁的β 沸石，其中该沸石通过离子交换或浸渍制备。

[008]美国专利No.5,516,497公开了金属促进的沸石催化剂和分 阶段使用该催化剂用氨催化还原NO_x的方法。第一催化剂用不大于约1 重量％的铁和/或铜助剂促进，第二催化剂用大于约1重量％的铁和或铜 助剂促进。该催化剂的选择性，有利于氨或NO_x的还原，可通过控制 促进性金属的含量加以设定(tailor)。通过利用合适的沸石材料，可 以处理高至约600℃的高温气体流而不严重影响催化剂的寿命或效 率。

概述