[发明专利]担载铜的沸石和含有该沸石的排气净化处理用催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及作为汽车等的排气等所含有的NO_x的选择性还原反应(SCR)中使用的催化剂、NO_x的直接脱氮催化剂、石油化学用催化剂或者水蒸气等的吸附材料有用的担载铜的磷酸硅铝沸石以及使用该沸石的排气净化处理用催化剂。

背景技术

使铜担载于骨架结构中至少含有硅原子、磷原子和铝原子的沸石(也称为磷酸硅铝沸石、SAPO)而得的担载铜的沸石(以下，有时称为担载铜的SAPO)具有利用铜提高催化剂活性的效果等优点。担载铜的SAPO在化学工业、汽车排气净化等各种领域中使用。(专利文献1)。从柴油发动机等内燃机排出的排气所用的SCR催化剂的需求增高，一直进行担载铜的SAPO在该用途的研究。在柴油车中，怠速时等在含有水蒸气的低温的气体流动时催化剂吸附水，温度上升时解吸附。因此，期待一种即便反复进行水的吸附、解吸附也不劣化的催化剂。

担载铜的SAPO在200℃以下的低温区域的催化剂活性、高温水蒸气耐久性优异。但是，担载铜的SAPO对该低温区域的水蒸气反复吸附和解吸附的耐久性(以下，称为低温水蒸气耐久性)不充分。

在非专利文献1的图4中，示出了担载铜的CHA结构的沸石的利用紫外可见近红外光谱法(UV－Vis－NIR)测定的吸收强度的图表。在该图表中，波数12500cm^－1附近的峰表示由2价铜离子的d轨道间电荷迁移引起的吸收峰。在非专利文献2的表8中，记载了担载铜的CHA结构的沸石的利用UV－Vis－NIR测定的吸收强度的图表中的波数22000cm^－1附近的峰为来自[Cu₂(μ－O)]²⁺Mono(μ－OXO)dicopper(以下，称为二聚体)的吸收峰。

专利文献1:WO2013/002059A1

非专利文献1:Journal of Catalysis 312(2014)87-89

非专利文献2:Dalton Transactions，2013,42,12741-12761

专利文献1中公开的利用一锅合成法制造的担载铜的SAPO与现有的担载铜的SAPO相比，改善了低温水蒸气耐久性，但要求更高的低温水蒸气耐久性。

发明内容

本发明的课题在于提供作为催化剂或吸附材料的性能优异、并且不仅通常磷酸硅铝沸石(SAPO)具有的高温水蒸气耐久性优异、低温水蒸气耐久性也优异的担载铜的SAPO。

本发明人为了解决上述课题，进行了如下的研究。

一般，在担载铜的SAPO的利用UV－Vis－NIR测得的吸收强度图表中，与非专利文献1、2同样地在波数12500cm^－1附近和波数22000cm^－1附近分别观测到来自2价铜离子和来自二聚体的2个峰。推断2价铜离子吸附在沸石的酸中心(酸点)，有助于催化剂的活性。推断二聚体是没有吸附在酸中心的铜离子或者吸附在酸中心的铜离子的一部分被氧化而成的。

本发明人着眼于担载铜的沸石在特定的2个波数处的利用UV－Vis－NIR测得的吸收强度，进行了深入研究。其结果，发现该沸石在该2个波数处的UV－Vis－NIR吸收强度之比在特定的范围且铜担载量和硅原子含量在特定的范围的担载铜的沸石的低温水蒸气耐久性优异。

即，本发明的主旨是下述[1]～[8]。

[1]一种担载铜的沸石，是将铜担载于骨架结构中至少含有硅原子、磷原子和铝原子的沸石而得的沸石，满足下述(1)～(3)。

(1)该担载铜的沸石的铜担载量(铜原子换算)为1.5重量％～3.5重量％。

(2)该担载铜的沸石的由下述式(I)求得的UV－Vis－NIR吸收强度比小于0.35。

强度(22000cm^－1)/强度(12500cm^－1)…(I)

(3)该担载铜的沸石的硅原子含量满足下述式(II)。

0.07≤x≤0.11…(II)

式(II)中，x表示担载铜的沸石骨架结构中的硅原子相对于硅原子、铝原子和磷原子的合计的摩尔比。

[2]根据[1]所述的担载铜的沸石，其中，上述UV－Vis－NIR吸收强度比小于0.30。

[3]根据[1]所述的担载铜的沸石，其中，上述UV－Vis－NIR吸收强度比小于0.20。