[发明专利]采用氟化物源的新的沸石合成

说明书

提供了用于生产纯相铝硅酸盐沸石的新的合成技术和包含相纯的沸石与金属组合的催化剂，和使用其的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月30日提交的美国临时申请号62/402,698的优先权。

技术领域

本申请涉及用于合成沸石的方法和涉及这样的沸石作为用于处理燃烧废气的催化剂的用途。

背景技术

沸石是具有由氧化铝和二氧化硅笼构成的独特晶格骨架的分子筛。国际沸石协会(IZA)为每种独特的骨架类型指定三字母代码，如MOR、CHA或BEA。

沸石晶体的合成典型地涉及使氧化铝和二氧化硅在有机模板(也称为结构导向剂或SDA；类似地，也可以将SDA阳离子称为SDA⁺)存在下在升高的温度反应若干天。在结晶期间，氧化铝和二氧化硅共同连接以在SDA周围形成结晶结构。反应物、反应条件和SDA的种类全部影响合成骨架的何种类型。当出现足够的结晶时，将晶体从母液中去除并且干燥。在将晶体从母液中分离之后，有机SDA热降解并且从结晶结构中去除，因此留下多孔分子筛。

沸石可用作用于各种工业过程，如选择性还原燃烧废气中的NO_x的催化剂。若干沸石，如β沸石和ZSM-5，已被确定为特别可用于这些类型的应用。沸石催化剂还已被确定为可用于烃裂解和重整。

在碱金属(例如Na和K)存在下合成典型的沸石。然而，碱金属(例如Na)的存在可以导致在最终产品中的各种杂质。例如，当在Na⁺存在下合成AFX沸石时，丝光沸石可以为最终产品中的杂质。此外，这些杂质有时可以影响结晶形式和/或可以含有棒状晶体。

另外，商业化的氢氧化物路线通常涉及使用牺牲沸石作为氧化铝源以加速所需骨架的成核和生长。通常，将沸石类型FAU用于存在于最终组合物中的一部分或全部氧化铝。FAU的低密度允许其在生长凝胶中快速溶解或转变成更高密度的骨架类型。然而，采用这些FAU途径的局限性通常是产品的最高可达到的二氧化硅与氧化铝的摩尔比(SAR)。该SAR通常是可以在合成期间解构的FAU材料的最高SAR的直接结果。而且，在该过程中形成的晶体通常是小的，而这些晶体的大聚集体是明显的。因此，仍然需要新颖和改进的合成来生产相纯的沸石。

发明内容

通过深入探索和研究，发明人已发现一种新颖的沸石合成技术。因此，本公开内容的一个方面涉及用于制备铝硅酸盐沸石的方法，包括使包含至少一种沸石、氟化物源、结构导向剂和任选的另外的二氧化硅源的合成凝胶在至少约100℃的温度反应直至具有期望的骨架形式的沸石的晶体。合成凝胶中的沸石是具有小孔骨架的金属促进的铝硅酸盐沸石催化剂的合成中的二氧化硅和氧化铝二者的源。

本公开内容的另一方面涉及铝硅酸盐沸石，其包含至少约90％的相纯的STW骨架和小于约100的二氧化硅比氧化铝摩尔比(SAR)。

本公开内容的另一方面涉及铝硅酸盐沸石，其包含至少约90％的相纯的ITW骨架和小于约140的二氧化硅比氧化铝摩尔比(SAR)。

本公开内容的另一方面涉及铝硅酸盐沸石，其包含至少约90％的相纯的CHA骨架，其中所述铝硅酸盐沸石根据其FT-IR光谱具有在约3730cm^-1与约1870cm^-1的频率之间的小于约5的强度比例。

此外提供了用于处理废气的催化剂，其包含负载有金属的纯相的铝硅酸盐沸石，所述金属选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os、Ir、Pt和Au。