[发明专利]利用有机模板合成菱沸石

说明书

公开了初合成微孔材料，其具有CHA结构并且含有至少一种具有以下式(I)季铵阳离子通用结构的有机结构导向剂。还公开了由所述初合成材料制成的微孔晶体材料。还公开了使用一种或多种有机结构导向剂制造微孔晶体材料的方法。还公开了选择性催化还原排气中的氮氧化物的方法，所述方法包括通常在氨、脲、生成氨的化合物或烃化合物的存在下，使排气与包含所公开微孔晶体的制品接触。

本申请要求2019年6月13日提交的美国临时申请号62/860,908的优先权权益，所述专利以引用方式整体并入本文。

技术领域

本发明大体涉及使用一种或多种有机结构导向剂(OSDA)生产的具有CHA结构的初合成微孔材料，所得菱沸石(CHA)，和将菱沸石用于选择性催化还原(SCR)的方法。

发明背景

早就已知氮氧化物(NOx)是污染气体，主要是由于它们的腐蚀性作用。实际上，它们是酸雨成因的主要原因。NOx污染的主要原因是它们在柴油汽车以及诸如燃煤发电厂和汽轮机的固定污染源的排气中的排放。为了避免这些有害排放，SCR被采用并且涉及在NOx转化成氮气和水中使用沸石催化剂。

因此，持续需要改进的微孔晶体材料，其具有提高的生产经济性、性能和水热稳定性以允许选择性催化还原排气中的NOx。

铝硅酸盐CHA型沸石是汽车应用中NO_x消除的商用选择性催化还原(SCR)系统中的重要组分。铝硅酸盐CHA型沸石可在缺乏或存在OSDA的情况下生产。一般而言，不存在OSDA时生产的菱沸石的组成范围、诸如二氧化硅与氧化铝摩尔比可能受限。

可在存在一种或多种OSDA、有时被称为一种或多种模板和共模板时生产菱沸石。一种或多种OSDA的使用一般允许更宽范围的菱沸石组成、诸如二氧化硅与氧化铝比率。然而，用作菱沸石模板的某些OSDA已知对于大规模商用而言成本较高。

因此，需要可代替传统模板化材料使用或除传统模板化材料外又使用的新OSDA，具体而言用于制造菱沸石。还需要用较便宜的有机模板可靠地替换昂贵的有机模板。更具体而言，需要改进的OSDA，其允许提高的生产经济性、性能和水热稳定性，并且最终允许选择性催化还原排气中的NOx。

发明内容

为了解决前述需要，公开了初合成的微孔材料，其具有CHA结构并且包含具有如下季铵阳离子的通用结构的OSDA：

其中R1为衍生或非衍生的C1-C5烷基链，并且R2为衍生或非衍生的C2-C5烷基链，

其中X为H(氢)或者一个或多个衍生或非衍生的C1-C3烷基取代基，所述C1-C3烷基取代基连接至构成六氢-1H-氮杂卓鎓环的碳原子的任何组合。

还公开了一种通过煅烧本文所述的初合成微孔材料制成的微孔晶体材料。

还公开了一种选择性催化还原排气中的氮氧化物的方法。在实施方案中，所述方法包括使排气与包含本文所述的微孔晶体材料的制品至少部分接触。接触步骤可在氨、脲、生成氨的化合物或烃化合物的存在下进行。

在实施方案中，公开了一种制造微孔晶体材料的方法，该微孔晶体材料具有至少10、诸如10至50的二氧化硅与氧化铝摩尔比(SAR)，并且使用具有如下季铵阳离子的通用结构的第一OSDA来制造：

其中R1为衍生或非衍生的C1-C5烷基链，并且R2为衍生或非衍生的C2-C5烷基链，

其中X为H(氢)或者一个或多个衍生或非衍生的C1-C3烷基取代基，所述C1-C3烷基取代基连接至构成六氢-1H-氮杂卓鎓环的碳原子的任何组合。