[发明专利]用于NO_x还原的新型含金属的沸石β有效

申请号：	201180032195.2	申请日：	2011-05-18
公开（公告）号：	CN102971065A	公开（公告）日：	2013-03-13
发明（设计）人：	黎鸿昕;W·E·克米尔;B·穆登	申请（专利权）人：	PQ公司
主分类号：	B01D53/94	分类号：	B01D53/94;B01J29/76
代理公司：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038	代理人：	杨立芳
地址：	美国宾***	国省代码：	美国;US
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摘要：
搜索关键词：	用于 no sub 还原新型金属
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【说明书】：

本申请要求于2010年5月21日提交的美国临时专利申请No.61/347,210的本国优先权的权益，该申请以其整体在此引入作为参考。

技术领域

本公开内容涉及一种含金属的沸石β和其制备方法。本公开内容还涉及使用所述沸石的方法，包括用于废气中氮氧化物(NO_x)的选择性催化还原(SCR)。

背景技术

氮氧化物(NO_x)已经长期被已知为污染性气体，主要是归因于它们的腐蚀作用。实际上，它们是造成酸雨的主因。NO_x的主要污染贡献源是它们在柴油汽车和固定源例如烧煤的发电站和涡轮的废气中的排放。为了避免这些有害的排放，采用SCR并且包括使用沸石催化剂将NO_x转化成氮气和水。

以下专利公开了沸石或类似催化材料的使用，并且在本文引入作为参考：U.S.专利No.4,952,385；U.S.专利No.4,961,917；U.S.专利No.5,451,387；U.S.专利No.6,689,709；U.S.专利No.7,118,722；U.S.专利No.6,890,501。

一般而言，沸石，特别是β沸石的合成在有机模板的存在下进行，有机模板在本领域已知为结构导向剂(SDA)。通常用于合成β沸石的一种常用的SDA是氢氧化四乙铵(TEAOH)。然而，与使用该SDA相关的缺陷，包括增加的材料成本、增加的加工步骤和对环境的不利影响，使得希望开发不需要使用有机SDA合成沸石，例如β沸石的方法。

无有机物的沸石β的合成是本领域已知的。参见例如B.Xie,J.Song,L.Ren,Y.Ji,J.Li,F-S.Xiao,Chemis try of Materials,2008,20,4533和G.Majano,I.Delmotte,V.Valtchev,S.Mintova,Chemis try of Materials,2009,21,4184，这两篇文献以它们的整体引入作为参考。然而，这些参考文献没有一篇公开了本申请请求保护的制备含金属的沸石β的方法，并且当然也没有公开用于NO_x的选择性催化还原的一类沸石。因此，需要合成进一步包含金属并且允许废气中的NO_x选择性催化还原的无有机物的沸石β。结果，最终的Fe-β产品在Fe-分散和选择性催化还原活性方面优于任何以前公开的Fe-沸石。

发明内容

发明概述

因此，公开了一种具有5-20的二氧化硅/氧化铝比例(SAR)的无有机物的含金属的沸石β，和其制备方法。本文所述的β沸石在不需要任何直接使用有机结构导向剂(SDA)的情况下合成。因此，在加工期间的任何时刻所得的沸石β在它的晶体结构中没有有机模板材料，不包括由种子材料得到的任何残余量。在一个实施方案中，根据本公开内容的制备沸石β的方法具有自合成混合物起的大于30％的二氧化硅利用率，例如大于40％，或甚至大于50％的二氧化硅利用率。

在一个实施方案中，所述金属包含含量至少0.5wt％，例如含量1-10wt％的铁(Fe)或铜(Cu)。

在一个实施方案中，本文所述的含金属的沸石β在10％蒸汽、余量空气中在700℃汽蒸16h后，在200℃表现出至少40％的NO_x转化率。

还公开了使用本文所述的沸石β选择性催化还原废气中的氮氧化物的方法。在一个实施方案中，该方法包括使废气与含金属的沸石β至少部分地接触，所述沸石具有5-20的SAR和含量至少0.5wt％，例如含量1-10wt％的金属，例如铁或铜。

附图简述

附图引入并且构成本说明书的一部分。

图1是表示在根据本公开内容的样品和对比样品上，在10％蒸汽、余量空气中在700℃汽蒸16h的Fe-β材料的NO转化率。

图2是实施例1的X-射线衍射图。

图3是实施例3的X-射线衍射图。

图4是实施例4的X-射线衍射图。

图5是实施例1的材料的扫描电子显微图。

图6是实施例3的材料的扫描电子显微图。

图7是实施例4的材料的扫描电子显微图。