[发明专利]通过组合Cu络合物和四乙基铵直接合成Cu-CHA及其在催化中的应用

说明书

本发明涉及一种用于直接合成具有CHA沸石结构的材料的方法，该具有CHA沸石结构的材料为其含有铜原子的硅铝酸盐形式，该方法包括至少以下步骤：(i)制备混合物，所述混合物含有至少一种水来源、一种铜来源、一种多胺、一种Y四价元素来源、一种X三价元素来源、四乙基铵阳离子作为唯一的OSDA和一种碱金属或碱土金属(A)阳离子的来源，并且其中合成混合物具有以下摩尔组成：YO₂:a X₂O₃:b OSDA:c A:d H₂O:e Cu:f多胺；(ii)使在(i)中获得的混合物在反应器中结晶；(iii)将在(ii)中得到的结晶材料回收。

说明书

发明领域

本发明涉及使用四乙基铵阳离子(TEA)作为有机结构导向剂(OSDA)和铜络合物的特定组合以高的合成产率来直接合成CHA沸石的方法，该CHA沸石为其具有铜原子的硅铝酸盐形式。本发明还涉及根据本合成方法合成的沸石材料作为催化剂的用途。

背景技术

沸石是由通过氧原子互连的TO₄四面体(T＝Si、Al、B、P、Ti、Ge等)形成的微孔材料，以产生尺寸和形状在分子范围上均匀的孔和空腔。这些沸石材料作为催化剂、吸附剂或离子交换剂等具有重要的应用。

这些材料在许多化学工艺中用作催化剂，其中具有特定物理化学性质的给定沸石在给定的化学工艺中的使用直接取决于所述工艺所涉及的反应物和产物的性质(例如大小、形状、疏水性等)以及反应条件。此外，反应物和产物的性质将影响这些分子在沸石的孔和空腔中的扩散，因此，选择具有适合于反应中所涉及的产物的孔形貌的沸石是至关重要的。另外，沸石必须在所需的反应条件下是化学稳定的和结构稳定的。

主要由汽车在化石燃料的消耗期间排放的氮氧化物(NOx)已成为严重的环境问题，因为它们是空气中最大的污染物之一。在这方面，已证明NOx被氨的选择性催化还原(SCR)是所述不期望的排放的有效控制形式。

在国际沸石协会(IZA)所接受的超过200种沸石结构中，具有小孔隙和大空腔且在网络外位置含有铜原子的沸石除了具有高的水热稳定性之外，还对于NOx的选择性催化还原(SCR)具有优异的催化活性(Bull,et al.,美国专利7601662,2009；Moliner,et al.,WO2013/159825,2013)。在所有已知的具有小孔的沸石中，菱沸石(由IZA分配的代码为CHA)已受到了特别的关注。该材料由通过大空腔互连的小孔(8A)的三向体系形成，并且还具有6元的双环(DA6)。

其含有Cu原子的硅铝酸盐形式的CHA沸石是在氧气存在下使用氨作为还原剂的NOx的选择性催化还原(SCR)的优异催化剂。常规地，通过先前合成和煅烧的沸石的后-合成(post-synthesis)离子交换处理来进行Cu物质的掺入。该方法需要各种步骤，例如硅铝酸盐的水热合成，煅烧材料以消除OSDA，转化成铵形式，金属的离子交换，最后进行煅烧以获得具有所期望金属的最终沸石。所有这些步骤都导致获得催化材料的总成本的增加。