[发明专利]用于NOx

说明书

公开了用于NO_x还原的新型含金属的沸石β。还公开了不需要有机结构导向剂(SDA)制备该沸石β的方法。金属，可以包括Fe或Cu，可以1‑10wt％的含量发现。还公开了使用所公开的沸石选择性催化还原废气中的氮氧化物的方法。

本申请是于2011年5月18日提交的PCT申请PCT/US2011/036997 的中国国家阶段申请，申请号为2011800321952、题目为“用于NO_x还原的新型含金属的沸石β”的分案申请。

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,Chemistry of Materials, 2008,20,4533和G.Majano,I.Delmotte,V.Valtchev,S.Mintova, Chemistry 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。