[发明专利]用于直接合成含铁的AEI-沸石催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种用于直接合成具有包含铁物质但基本上不含碱金属离子的AEI沸石结构的结晶材料的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备包含水、作为硅和氧化铝的主要来源的高硅沸石、作为有机结构导向剂(OSDA)的烷基取代的环状铵阳离子、铁源、和碱金属离子源[Alk]的混合物，以获得具有以下摩尔组成的最终合成混合物：SiO₂:a AI₂O₃:b Fe:c OSDA:d Alk:e H₂O，其中a在0.001至0.2的范围内；其中b在0.001至0.2的范围内；其中c在0.01至2的范围内；其中d在0.001至2的范围内；其中e在1至200的范围内；(ii)将(i)中实现的混合物结晶；(iii)回收(ii)中实现的结晶材料；(iv)煅烧来自步骤(iii)的结晶材料；以及(v)在步骤(iv)之后去除存在于煅烧的结晶材料中的所述碱金属阳离子，以获得最终摩尔组成：SiO₂:o Al₂O₃:p Fe:q Alk，其中o在0.001至0.2的范围内，p在0.001至0.2的范围内，并且q低于0.02。

技术领域

本发明涉及用于直接合成具有包含铁物质的AEI骨架结构的结晶沸石催化剂的方法。

背景技术

沸石为微孔结晶材料，其由通过氧原子互联的角共享TO₄四面体(T＝Si、Al、P、Ti、Ge、Sn等)形成，其形成具有在分子尺寸范围内的均匀尺寸和形状的微孔和腔体。由于微孔具有与小分子相同的尺寸，因此沸石材料可用作分子筛。沸石骨架中的四价Si用具有不同价(例如三价)的元素同形取代导致由阳离子(例如，H⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺等)补偿的电荷不平衡。电荷平衡阳离子可由其它阳离子交换。这是沸石可用于离子交换应用中的原因。当电荷平衡离子为质子时，沸石可用作固体布朗斯台德酸。其它金属离子和簇也可交换到沸石中。这些阳离子中的每一种均可与沸石骨架组合，用作催化反应的活性中心。除了活性中心交换到沸石非骨架位置中之外，其它元素也可同形取代到骨架中以产生催化活性中心。出于上述原因，沸石和沸石型材料已被广泛用作多种化学工艺中的优异催化剂。

铝硅酸盐沸石和硅磷酸铝沸石型用作NO_X的SCR的催化剂。就NH₃-SCR而言，沸石通常由过渡金属来助催化。最常用的过渡金属为铁和铜，并且最常测试的沸石骨架为*BEA、MFI和CHA(全部均由国际沸石协会(International Zeolite Association)设计的三字母代码给出)。

一般来讲，存在多种与使用金属助催化的沸石作为SCR催化剂相关的问题。首先，沸石的水热稳定性并不总是足够的。因此，通常将存在一定量的水，这将与高温偏差结合，导致脱铝和沸石的结晶微孔结构塌陷，从而将最终导致催化活性材料的失活。其次，任何烃存在将吸附并使沸石催化剂失活。另选地，体系中存在含硫物质(例如，SO₂和SO₃等)将导致沸石催化剂的失活。此外，还发生不希望的N₂O的形成。另外，在较高温度下还发生不希望的氨的氧化。