[发明专利]含金属CHA沸石的直接合成

说明书

一种含金属的菱沸石沸石，所述沸石在900‑1300cm^‑1处的峰(Si‑O‑Si非对称拉伸)和765‑845cm^‑1处的峰(约805cm^‑1为Si‑O‑Si对称拉伸)之间的FTIR峰面积比为至少55。一种在低反应温度下从包含三种OSDA结构的碱性无阳离子反应混合物制备具有高SCR活性的含金属CHA沸石的方法，所述三种OSDA结构为金属‑多胺、N,N,N‑三甲基‑1‑金刚烷基铵(TMAda+)和TMAOH。通过所公开的方法生产的含金属的CHA沸石可以通过XRD、FTIR光谱、FT‑VIS光谱和扫描电子显微镜进行鉴定。还公开了使用本文所述的材料选择性催化还原废气中的NOx的方法。

本申请要求于2018年12月20日提交的美国临时专利申请No.62/782,556号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及生产含金属菱沸石(CHA)沸石的直接合成方法，使用所公开的方法制备的含金属菱沸石(CHA)沸石和使用所公开的沸石的选择性催化还原方法。

背景

含金属的硅铝酸盐CHA型沸石，如含Cu的CHA沸石，是用于汽车应用中减少NOx的商业选择性催化还原(SCR)系统中的重要催化剂。由于严格的排放法规，商业含Cu CHA沸石需要显示高SCR活性，特别是在低排气温度下。

商业含Cu CHA催化剂通常由以下步骤制备。首先，CHA型沸石由含有碱金属阳离子的反应混合物制备。第二，将含碱金属的沸石离子交换(例如铵离子交换)以从沸石中除去碱金属阳离子。第三，将含铵离子沸石与Cu离子交换以获得含Cu沸石。然而，额外的铵离子和Cu交换步骤以获得含Cu的CHA，导致合成成本增加和效率降低。因此，需要用于合成高活性含Cu CHA沸石的直接合成方法，其不需要铵离子交换和Cu交换。

在本发明之前，其它报道的含Cu CHA沸石的直接合成方法产生的催化剂具有各种问题。例如，催化剂通常不表现出商业应用所需的高SCR活性特性或对加工技术具有限制。例如，这样的合成方法通常需要大量昂贵的有机结构导向剂(OSDAs)，这增加了成本或需要在合成中使用碱，这需要额外的离子交换步骤来除去。

制备含Cu微孔结晶材料的直接合成方法旨在克服一个或多个上述问题和/或现有技术的其它问题。

概要

在一个方面，本公开涉及含金属的菱沸石沸石，其在900-1300cm^-1处的峰和765-845cm^-1处的峰之间的FTIR峰面积比为至少55。

在另一方面，本发明涉及废气中NOx的选择性催化还原(SCR)方法。所述方法包括使废气如在氨或脲存在下与包含含铜CHA型沸石的沸石材料接触，所述沸石材料在900-1300cm^-1处的峰和765-845cm^-1处的峰之间的FTIR峰面积比为至少55。

本文公开的另一方面是由反应混合物制备含Cu微孔结晶材料的直接合成方法，所述反应混合物为(1)基本上不含碱金属阳离子和(2)含有Cu-多胺络合物(例如Cu-TEPA)作为第一OSDA和铜源和(3)含有N，N，N-三甲基-1-金刚烷基铵(TMAda+)或三甲基苄基铵(TMBA+)或N，N，N-二甲基乙基环己基铵(DMECHA+)有机物作为第二OSDA和(4)含有四甲基铵(TMA+)或四乙基铵(TEA+)有机物作为第三OSDA。