[发明专利]在选择性催化还原反应中用作催化剂的STT‑型沸石的制备方法

说明书

技术领域

本发明的公开内容涉及形成STT-型沸石的方法和在选择性催化还原(SCR)反应中使用所述沸石作为催化剂的方法。

背景技术

在这一部分中的说明仅仅提供关于本发明公开内容的背景信息且不可能构成现有技术。

沸石是一种具有基于氧离子的延伸的三维结构网络框架的结晶硅铝酸盐。所有沸石的基本结构单元是包围小的硅或铝离子的四个氧阴离子的四面体。排列这些四面体，使得这四个氧阴离子中每一个本身又与另一氧化硅或氧化铝四面体共享。晶体晶格在三维上延伸，且计算出每一氧阴离子的电荷，即氧化态为-2。每一硅离子具有它的+4电荷，这通过四个四面体氧阴离子平衡，和因此氧化硅四面体是电中性的。每一铝四面体具有-1的残留电荷，因为三价铝键合到四个氧阴离子上。这一残留的电荷通过占据非-框架位置且充当供给强酸的布朗斯台德位点的阳离子平衡，这将在以下的示意图中并在R.Szostak为作者的Principles of Synthesis and Identification，第2版，Blackie Academic and Professional，London，1998中进一步描述。

典型地由碱金属或碱土金属氧化物源；硅的氧化物源；任选地氧化铝源；和由1-金刚烷胺，其衍生物，N,N,N-三甲基-1-金刚烷铵氢氧化物，及其混合物衍生的阳离子的含水反应混合物，制备含高氧化硅的沸石或分子筛。气相法白炭黑用作硅氧化物的典型来源，而氢氧化铝用作氧化铝的典型来源。通过结晶形成的“原样合成的”结晶沸石然后可进行进一步处理。例如，可通过热处理(即煅烧)，除去结构导向剂(SDA)。这种进一步的处理包括使用已知方法，例如使用稀释的酸溶液或硝酸铵溶液，通过离子交换除去金属阳离子。

Y.Nakagawa等人在Microporous and Mesoporous Materials，22(1998)，第69-85页中通过计算确定了可使用Ν,Ν,Ν-三甲基-1–金刚烷铵阳离子制造的五种不同的沸石。它们的分子模型计算与它们的实验数据一致。他们报道了这一模板使SSZ-13，SSZ-23，SSZ-24，SSZ-25和SSZ-31类型的沸石结晶。他们示出了共同地通过两个SDA制造的五种沸石的结晶场边界。Ν,Ν,Ν-三甲基-1–金刚烷铵SDA分子使菱沸石相在SAR 10–40处结晶，而STT相在SAR 50–70处结晶。

很少有有机模板会产生与SSZ-23型沸石类似的结构。美国专利No.4,859,442公开了使用金刚烷季铵离子作为模板，制备结晶SSZ-23沸石。如此制备的SSZ-23沸石具有大于约50:1的选自氧化硅，氧化锗，及其混合物中的氧化物与选自氧化铝，氧化镓，氧化铁，氧化硼及其混合物中的氧化物的摩尔比。

发明概述

本发明的公开内容一般地提供选择的合成反应，它扩展了形成结构与SSZ-23沸石类似的沸石的能力。令人惊奇的是，与SSZ-23沸石类似的结构作为在本文描述的反应类型和特定组的合成条件下的产品(SST-型沸石)形式出现。根据本发明公开内容的教导制备的STT-型沸石具有大于约15:1的四价元素的氧化物与三价元素的氧化物的摩尔比。或者，四价元素的氧化物是氧化硅，和三价元素的氧化物是氧化铝，且比值为10:1到30:1。

结晶STT-型沸石的制备方法一般地包括形成含水反应混合物，所述含水反应混合物包括四价元素的氧化物源，三价元素的氧化物源，碱金属源，和含N,N,N-三甲基-1–金刚烷铵氢氧化物的有机结构导向剂；维持该含水混合物在足以使STT-型沸石晶体结晶的结晶条件下；和回收STT-型沸石晶体。STT-型沸石晶体显示出在下述位置处的峰的x-射线衍射图案(2θ度)：8.26，8.58，9.28，9.54，10.58，14.52，15.60，16.43，17.13，17.74，18.08，18.46，19.01，19.70，20.12，20.38，20.68，21.10，21.56，22.20，22.50，22.78，23.36，23.76，23.99，24.54，24.92，25.16，25.58，25.80，26.12，26.94，27.38，27.92，28.30，28.60，29.24，29.48，30.08，30.64，31.20，31.46，31.80，32.02，32.60，33.60，和34.43。