[发明专利]具有AFX结构的含铜微孔铝硅酸盐材料的直接合成以及该材料的用途

说明书

本发明涉及一种用于制备具有AFX结构的含铜微孔铝硅酸盐材料的方法，该方法至少包括以下步骤：在水性介质中混合至少一种铝源、至少一种硅源、至少一种铜源、TETA或TEPA有机络合剂和DABCO‑C4结构化试剂，以获得凝胶，并通过搅拌对所述凝胶进行水热处理，以获得所述具有AFX结构的含铜微孔铝硅酸盐材料的结晶。

技术领域

本发明的主题是一种制备具有AFX结构的微孔铝硅酸盐沸石材料的方法以及该材料的用途，具体是用于在还原剂存在下选择性催化还原NOx，尤其是在柴油或受控点火发动机的情况下。

现有技术

与过渡金属交换的沸石在运输工具中用作催化剂，用于用氨选择性催化还原(SCR)(NH₃-SCR)的应用。小孔沸石、特别是铜交换菱沸石特别合适。在商业上，其以硅铝磷酸盐Cu-SAPO-34的形式或铝硅酸盐Cu-SSZ-13(或Cu-SSZ-62)的形式存在。其耐水热性和NOx转化效率(特别是在低温下)使其成为目前的参考物。

使用用于NH₃-SCR应用的具有AFX结构的沸石是已知的，但是很少有研究去评估使用该沸石的催化剂的效率。

Fickel等人(Fickel,DW,Lobo,RF(2009),物理化学研究期刊C(The Journal ofPhysical Chemistry C),114(3),1633-1640)研究了将铜交换的SSZ-16(具有AFX结构)用于去除NOx。该沸石根据专利US 5194235进行合成，其中通过在80℃下使用硫酸铜(II)交换1小时来引入Cu。最近的结果(Fickel,DW,D'Addio,E.,Lauterbach,JA,和Lobo,RF(2011),102(3),441-448)显示出铜加载量为3.78重量％时转化率出色且耐水热性良好。

已通过各种结构试剂(Lobo,RF,Zones,SI,Medrud,RC(1996)，材料化学(Chemistry of Materials)，8(10),2409-2411)以及合成优化工作(Hrabanek,P.,Zikanova,A.,Supinkova,T.,Drahokoupil,J.,Fila,V.,Lhotka,M.,Bernauer,B.(2016)，微孔和介孔材料(Microporous and Mesoporous Materials)，228,107-115)对合成具有AFX结构的沸石进行了研究。

Wang等人(Wang,D.等人，晶体工程通讯(CrystEngComm.)，(2016),18(6),1000-1008)已经研究了用TEA-TMA混合物替代TMHD结构化试剂用于形成SAPO-56并获得了不期望的SAPO-34和SAPO-20相。但并未讨论掺入过渡金属。

US 2016/0137518描述了与过渡金属交换的准纯AFX沸石的合成以及其用于NH₃-SCR应用的用途。未提及颗粒形式的AFX沸石。

文献JP 2014-148441描述了AFX沸石的合成，特别是含铜SAPO-56的合成，其可以用于NO_x还原。合成AFX沸石，然后将其添加到含有醇和铜盐的混合物中，整个混合物进行煅烧。一旦形成具有AFX结构的SAPO沸石，则由此添加铜。该沸石呈现出对水存在的抵抗力增强。

WO 2017/080722公开了含铜沸石的直接合成。该合成需要从具有FAU结构的沸石开始，并且使用络合剂TEPA和成分M(OH)_x，以获得各种类型的沸石，主要是CHA型的沸石。还生产ANA、ABW、PHI和GME型沸石。

申请人已经发现了一种用于制备具有AFX结构的含铜微孔铝硅酸盐材料的方法，所述具有AFX结构的含铜微孔铝硅酸盐材料显示出有利的NO_x转化率性能水平，具体来说，高于那些具有AFX结构的铜交换沸石获得的性能水平。