CN111573693A - 新型沸石 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供具有新型结构的AFX型沸石。一种AFX型沸石，其特征在于，(004)面的晶面间距d为
Figure DDA0002493468210000011
以上且
Figure DDA0002493468210000012
以下，且二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为10以上且32以下。这种AFX型沸石可以通过具备将如下组合物以160℃以上进行结晶化的结晶化工序的制造方法来制造：该组合物包含硅源、铝源、1,3‑二(1‑金刚烷基)咪唑鎓阳离子及碱金属，至少为氢氧根离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.25或二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为27以下中的任一者，且1,3‑二(1‑金刚烷基)咪唑鎓阳离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.20。

Description

新型沸石
本申请是申请日为2016年2月4日、申请号为201680009000.5、发明名称为“新型沸石”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具有新型晶体结构的AFX型沸石。进而，本发明涉及具有AFX结构的高耐热性的沸石及包含其的催化剂。
背景技术
AFX型沸石为具有氧8元环的小细孔沸石。该沸石在MTO(甲醇的烯烃转化)反应中用作显示高活性的催化剂。近年来，对于AFX型沸石，期待作为适于将氮氧化物还原而无害化的选择性催化还原(Selective catalytic reduction；以下，记为“SCR”。)中使用的催化剂(以下，记为“SCR催化剂”。)的沸石。
此外，沸石难以预测设计，由原料、合成条件无法预测获得的沸石的结构、物性。因此，为了获得目标的沸石，实际上需要合成沸石。AFX型沸石的合成条件也无法预测，至今为止所报告的AFX型沸石的制造方法有如下内容。
例如，专利文献1中，使用奎宁环衍生物作为有机结构指向剂(以下，记为“SDA”。)而获得的AFX型沸石以SSZ-16的形式公开。
使用与专利文献1不同的SDA及原料而获得的SSZ-16被多名发明人公开(专利文献2及3、非专利文献1～4)。
非专利文献1中，公开了SiO2/Al2O3为9的SSZ-16。公开的SSZ-16为缺陷较多的结晶，且并不是良好的颗粒形状。另外，非专利文献2中，对使用了将SiO2/Al2O3为9的SSZ-16以铜进行离子交换而获得的铜离子交换体的SCR反应进行了研究。公开了该SSZ-16具有良好的初始活性、以及相对于热负荷较小的温度下、即750℃的水热气氛下的处理具有高的耐久性。
专利文献3、以及非专利文献3及4中公开了SiO2/Al2O3高的SSZ-16。
非专利文献3中公开了SiO2/Al2O3为33.4的SSZ-16。另一方面，公开了：除SiO2/Al2O3为33.4以外，无法获得AFX型沸石的主旨。另外，非专利文献4中公开了，只要将Y型沸石作为原料，就可以获得AFX型沸石的主旨。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利4508837号
专利文献2：美国专利5194235号
专利文献3：国际公开2010/118377A2号
非专利文献
非专利文献1：The Journal of Physical Chemistry C 114(2010)1633-1640
非专利文献2：Applied Catalysis B：Environmental 102(2011)441-448
非专利文献3：ACS Catalysis 2(2012)2490-2495
非专利文献4：Microporous and Mesoporous Materials 130(2010)255-265
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供具有新型结构的AFX型沸石。另外，其他目的在于提供相对于800℃以上的水热耐久处理的耐久性(以下，也称为“高温水热耐久性”。)高的AFX型沸石。进而，其目的在于提供一种在这种水热耐久处理之后，氮氧化物还原特性的降低较少，该处理后也在从低温至高温的广泛的温度区域具有高氮氧化物还原特性的AFX型沸石及其制造方法。进而，其他目的在于提供一种AFX型沸石，其含有过渡金属，在800℃以上的水热耐久处理之后，氮氧化物还原特性的降低较少，该处理后也在从低温至高温的广泛的温度区域具有高氮氧化物还原特性。
用于解决问题的方案
本发明人针对耐热性优异的AFX型沸石、进而高温水热耐久性优异的AFX型沸石进行了研究。其结果发现了具有特定的晶体结构的AFX型沸石。进而，发现：这种AFX型沸石的耐热性优异；特别是即使曝露在800℃以上的热水气氛下也可以抑制劣化。进而，发现：对于AFX型沸石，含有过渡金属时，即使曝露在高温度的热水气氛下，氮氧化物还原特性的降低也少，且即使在从低温至高温的广泛的温度区域也具有高氮氧化物还原特性。至此完成了本发明。
即，本发明的主旨如下所述。
[1]一种AFX型沸石，其特征在于，(004)面的晶面间距d为
Figure BDA0002493468190000031
以上且
Figure BDA0002493468190000032
以下，且二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为10以上且32以下。
[2]根据上述[1]所述的AFX型沸石，其中，前述(004)面的晶面间距d为
Figure BDA0002493468190000033
以上且
Figure BDA0002493468190000034
以下。
[3]根据上述[1]或[2]所述的AFX型沸石，其中，前述二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为10以上且30以下。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的AFX型沸石，其具有下表的晶面间距d。
[表1]
Figure BDA0002493468190000041
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的AFX型沸石，其包含具有双六角锥形状的一次颗粒。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的AFX型沸石，其包含一次颗粒彼此通过化学键而聚集成的晶粒。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项的AFX型沸石，其含有由元素周期表的第8族、第9族、第10族及第11族组成的组中的1种以上过渡金属。
[8]一种上述[1]～[7]中任一项所述的AFX型沸石的制造方法，其具备将如下组合物以160℃以上进行结晶化的结晶化工序，该组合物包含硅源、铝源、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子及碱金属，至少为氢氧根离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.25或二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为27以下中的任一者，且1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.20。
[9]根据上述[8]所述的制造方法，其中，前述组合物包含由1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓氢氧化物、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓溴化物、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓氯化物及1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓碘化物组成的组中的至少1种。
[10]根据上述[8]或[9]所述的制造方法，其中，前述组合物具有以下的组成。
Figure BDA0002493468190000042
Figure BDA0002493468190000051
[11]根据上述[8]或[9]所述的制造方法，其中，前述组合物具有以下的组成。
Figure BDA0002493468190000052
[12]一种催化剂，其包含上述[1]～[7]中任一项所述的AFX型沸石。
[13]一种氮氧化物的还原去除方法，其使用上述[1]～[7]中任一项所述的AFX型沸石。
发明的效果
本发明的AFX型沸石的耐热性优异，因此，在800℃以上的水热耐久处理之后，氮氧化物还原特性的降低较少，该处理后也在从低温至高温的广泛的温度区域具有高氮氧化物还原特性。因此，可以作为氮氧化物还原催化剂使用。
附图说明
图1为实施例1的AFX型沸石的XRD图案
图2为实施例1的AFX型沸石的SEM观察图像
图3为实施例2的AFX型沸石的SEM观察图像
图4为实施例3的AFX型沸石的SEM观察图像
图5为参考例1的AFX型沸石的SEM观察图像
图6为实施例6的AFX型沸石的SEM观察图像
图7为实施例1及比较例9中获得的焙烧后的AFX型沸石的XRD图案(实线：实施例1、虚线：比较例9)
图8为比较例9的AFX型沸石的SEM观察图像
具体实施方式
以下，针对本发明的AFX型沸石进行说明。
本发明涉及AFX型沸石。AFX型沸石是指具有AFX结构的沸石，特别是具有AFX结构的硅酸铝盐。
硅酸铝盐是具有：由铝(Al)和硅(Si)借助氧(O)而成的网络的重复形成的结构(以下，记作“网状结构”。)、以及在“骨架端部”含有的硅烷醇基(Si-OH)，所述“骨架端部”为网状结构的末端、缺陷等的端部。
AFX结构是指用国际沸石学会(International Zeolite Association；以下，记作“IZA”。)的结构委员会(Structure Commission)制定的IUPAC结构编码的作为AFX型的结构。
对于本发明的AFX型沸石，(004)面的晶面间距d(以下，也记作“d(004)”。)为
Figure BDA0002493468190000061
以上。d(004)成为表示AFX型沸石的晶体的单位晶格的c轴的长度(以下，记作“c轴长”。)的指标。例如，专利文献1等中公开的SSZ-16的d(004)为
Figure BDA0002493468190000062
该SSZ-16的c轴长是指短于本发明的AFX型沸石的c轴长。与以往的SSZ-16相比，d(004)较大，由此，认为：本发明的AFX型沸石相对于曝露在水热气氛下之后的劣化的耐久性(以下，也称为“水热耐久性”。)变高。
作为本发明的AFX型沸石的d(004)的下限值，可举出：
Figure BDA0002493468190000063
进一步为
Figure BDA0002493468190000064
更进一步为
Figure BDA0002493468190000065
更进一步为
Figure BDA0002493468190000066
通过为这种d(004)，从而高温水热耐久性变高。另一方面，作为d(004)的上限值，可举出：
Figure BDA0002493468190000067
进一步为
Figure BDA0002493468190000071
更进一步为
Figure BDA0002493468190000072
更进一步为
Figure BDA0002493468190000073
特别是，作为优选d(004)的范围，可举出：
Figure BDA0002493468190000074
以上且
Figure BDA0002493468190000075
以下、进一步为
Figure BDA0002493468190000076
以上且
Figure BDA0002493468190000077
以下、更进一步为
Figure BDA0002493468190000078
以上且
Figure BDA0002493468190000079
以下。
AFX型沸石通过含有SDA，晶格变大，c轴长变长。由此，含有SDA的AFX型沸石与不含有SDA的AFX型沸石相比，有d(004)变大的倾向。与此相对，本发明的AFX型沸石即使为含有SDA的状态及不含有SDA的状态的任一状态，d(004)也为
Figure BDA00024934681900000710
以上，进一步在不含有SDA的状态下，上述d(004)为
Figure BDA00024934681900000711
以上，优选具有上述范围的d(004)。作为不含有SDA的状态，例如可举出：季铵阳离子含量为0.1重量％以下、进一步季铵阳离子含量为检测极限以下。
d(004)为反映c轴长的晶面间距，其可以通过粉末X射线衍射(以下，记作“XRD”。)测定来求出。作为XRD测定条件，可举出以下的条件。
辐射源：CuKα射线
Figure BDA00024934681900000712
测定模式：步进扫描
扫描条件：每秒0.01°
发散狭缝：1.00deg
散射狭缝：1.00deg
受光狭缝：0.30mm
测量时间：1.00秒
测定范围：2θ＝3.0°～43.0°
专利文献1中公开了通过焙烧去除了SDA的SSZ-16的d(004)为
Figure BDA00024934681900000713
本发明的AFX型沸石及SSZ-16均为具有AFX结构的沸石，因此，两者具有类似的XRD图案。因此，对于本发明的AFX型沸石，除d(004)以外的峰具有相当于与SSZ-16同样的晶面间距d的峰的XRD图案。然而，对于本发明的AFX型沸石的XRD图案，至少在d(004)为
Figure BDA00024934681900000714
以上、进而d(004)为
Figure BDA00024934681900000715
这点上，与SSZ-16的XRD图案不同。
本发明的AFX型沸石优选具有下表的晶面间距d。
[表2]
Figure BDA0002493468190000081
通过具有这种晶体结构，本发明的AFX型沸石的耐热性及高温水热耐性更优异。上述表中，相当于d(004)的晶面间距d＝4.96±0.035更优选为d＝4.96±0.03，进一步更优选为d＝4.96±0.02。
本发明的AFX型沸石优选具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。通过显示该峰强度比，耐热性提高。
[表3]
Figure BDA0002493468190000082
在此，上表的XRD峰强度比、与实际的XRD图案中的I/I0×100所示的XRD峰的数值的关系如下表所示。上述表3中，相当于d(004)的晶面间距d＝4.96±0.035更优选为d＝4.96±0.03，进一步更优选为d＝4.96±0.02。在此，I和I0如下所示。
I：各晶面间距d的XRD峰强度
I0：XRD图案中具有最大XRD峰强度的XRD峰强度
[表4]
XRD峰强度比 I/I<sub>0</sub>×100
非常弱 1以上且不足10
弱 10以上且不足30
中 30以上且不足70
强 70以上且不足90
非常强 90以上且100以下
AFX型沸石的二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比(以下，也称为“SiO2/Al2O3”。)越高，耐热性越提高，且成为疏水性。通过使本发明的AFX型沸石的SiO2/Al2O3为10以上，特别是高温热水耐久性变高。SiO2/Al2O3优选为11以上，进一步优选为12以上，更进一步优选为13以上，更进一步优选为15以上，更进一步优选为16以上，更进一步优选为19以上。固体酸量变多，催化活性提高，成为亲水性，因此，SiO2/Al2O3优选为32以下，优选为31以下，进一步优选为30以下，更进一步优选为28以下，更进一步优选为27以下。
本发明的AFX型沸石兼备上述的d(004)及SiO2/Al2O3，由此成为水热耐久性、特别是高温水热耐久性变高、特别适于催化剂、催化剂载体等的AFX型沸石。为了成为显示高氮氧化物还原率的催化剂，因此，SiO2/Al2O3优选为12以上且32以下，特别优选为12以上且30以下。如果SiO2/Al2O3为32以下，则成为具有优异的催化剂特性，且工业上容易利用的AFX型沸石。例如，SiO2/Al2O3超过32且44.5以下的AFX型沸石等SiO2/Al2O3超过32的AFX型沸石也可以用作催化剂、吸附剂。然而，SiO2/Al2O3高的沸石的离子交换容量小，因此，例如在制成氮氧化物还原催化剂时，不需要使AFX型沸石的SiO2/Al2O3超过32。
本发明的AFX型沸石包含具有双六角锥形状的一次颗粒。进而，本发明的AFX型沸石的一次颗粒优选为双六角锥形状。形状为双六角锥形状的一次颗粒是结晶面良好地生长的AFX型沸石的晶粒。通过使一次颗粒为双六角锥形状，可以确认到：本发明的AFX型沸石的结晶面良好地生长。由于这种晶粒，晶体的缺陷变少，耐热性、高温水热耐久性提高。
在此，本发明中的一次颗粒是指单晶聚集而形成的多晶体的颗粒。对于本发明的AFX型沸石，一次颗粒为在扫描型电子显微镜(以下，也称为“SEM”。)观察中所观察的最小单位的颗粒。
本发明的AFX型沸石可以为一次颗粒独立的晶粒，另外，也可以为一次颗粒聚集而形成二次颗粒。二次颗粒为一次颗粒彼此通过化学键而聚集成的晶粒(以下，也称为“双晶颗粒”。)。本发明的AFX型沸石可以包含二次颗粒(双晶颗粒)，更进一步可以包含一次颗粒及二次颗粒(双晶颗粒)。
本发明的AFX型沸石的一次颗粒、二次颗粒的形状可以通过SEM观察来确认。例如，可以明确地观察到：独立的一次颗粒为由其形状具有双六角锥形状的晶体形成的晶粒。图4中示出包含独立的一次颗粒的本发明的AFX型沸石的晶粒形状的一个例子。一次颗粒独立时，在SEM观察中，可以明确地观察到晶粒的结晶面及边缘线。另一方面，图6中示出包含二次颗粒的本发明的AFX型沸石的晶粒的形状的一个例子。在SEM观察中，二次颗粒可以部分地观察晶粒的结晶面及边缘线。
与此相对，图8中示出由不具有双六角锥形状的一次颗粒形成的AFX型沸石的一个例子。如图8明确可知，对于不具有双六角锥形状的一次颗粒，在SEM观察中，无法观察到结晶面及边缘线，形成大致球状或不规则形状。
本发明的AFX型沸石的平均一次粒径优选为0.5μm以上。通过平均一次粒径为0.5μm以上，耐热性容易变高。通过平均一次粒径为0.8μm以上、进一步为1.0μm以上、更进一步为1.2μm以上，耐热性容易变得更高。本发明的AFX型沸石的平均一次粒径优选为5μm以下。通过平均一次粒径为5.0μm以下，使将该沸石向蜂窝结构等涂布时的操作性变得良好。作为更优选的平均一次粒径，可举出3.0μm以下。
本发明中的平均一次粒径是指一次颗粒的平均粒径。因此，在SEM观察中，将以多个一次颗粒的聚集体形式观察到的颗粒、所谓的二次颗粒(双晶颗粒)的粒径平均而求出的平均二次粒径，以及将利用物理力使一次颗粒、二次颗粒聚集而成的聚集颗粒的聚集径平均而求出的平均聚集子径，与本发明中的平均粒径不同。
本发明中，平均一次粒径可以通过SEM观察随机观察100个以上一次颗粒，并由观察的一次颗粒的水平费雷特直径的平均值求出。
本发明的AFX型沸石优选硅烷醇基(Si-OH)较少。通过使硅烷醇基的含量(以下，记作“硅烷醇量”。)较少，AFX型沸石即使在800℃以上的热水气氛下曝露后，也可以维持高结晶性、细孔结构，低温下的氮氧化物还原特性、特别是即使在150℃以下的低温下氮氧化物还原特性等催化剂特性也变高。因此，在热水气氛下曝露前后的物性及特性的变化容易变小，可以用作寿命更长的催化剂、吸附剂。
AFX型沸石中所含的硅烷醇基包含于骨架端部。更具体而言，硅烷醇基分为作为AFX型沸石晶体的缺陷，存在于晶体内部的硅烷醇基(以下，记作“内部硅烷醇”。)，以及作为沸石晶体的末端，存在于晶体的外表面的硅烷醇基(以下，记作“表面硅烷醇”。)。本发明的AFX型沸石优选为内部硅烷醇及表面硅烷醇均较少。
本发明的AFX型沸石的硅烷醇基相对于硅的摩尔比(以下，记作“SiOH/Si”。)优选为0.5×10-2以下、进一步优选为0.4×10-2以下、更进一步优选为0.3×10-2以下。
AFX型沸石的SiOH/Si可以根据相对于AFX型沸石的硅含量的由1H MAS NMR光谱求出的硅烷醇量来求得。
AFX型沸石的硅含量可以通过ICP法或其它的组成分析求得。作为硅烷醇量的求出方法，例如可举出：对进行了脱水处理的AFX型沸石进行1H MAS NMR测定，通过标准曲线法由所得1H MAS NMR光谱算出硅烷醇量。
作为更具体的硅烷醇量的测定方法，可举出：将AFX型沸石在真空排气下以400℃保持5小时进行脱水处理，将脱水处理后的AFX型沸石在氮气气氛下采集并秤量，进行1HMAS NMR测定。可举出：通过标准曲线法，由通过该测定得到的1H MAS NMR光谱的归属于硅烷醇基的峰(2.0±0.5ppm的峰)的面积强度求出AFX型沸石中的硅烷醇量。
本发明的AFX型沸石优选其细孔中实质上不包含SDA。
本发明的AFX型沸石的水热耐久性优异，特别是高温水热耐久性优异。因此，本发明的AFX型沸石可以用作催化剂或吸附剂、以及它们的基材中的至少任一者、进而在高温高湿下曝露的催化剂或吸附剂中的至少任一者、以及催化剂基材或吸附剂基材中的至少任一者，特别优选用作催化剂或催化剂基材。
在这些用途中使用时，可以将本发明的AFX型沸石以任意的形状、尺寸使用。例如，可以将本发明的AFX型沸石粉碎，并将粉碎了的本发明的AFX型沸石用作催化剂或吸附剂、以及它们的基材中的至少任一者。
作为催化剂或吸附剂的使用中，本发明的AFX型沸石可以含有过渡金属。通过含有过渡金属，沸石与过渡金属之间产生相互作用，烃吸附等吸附特性、氮氧化物还原等催化剂特性提高。本发明的AFX型沸石含有的过渡金属优选为由元素周期表的第8族、第9族、第10族及第11族组成的组中的1种以上，更优选为由铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、银(Ag)、铁(Fe)、铜(Cu)、钴(Co)、锰(Mn)及铟(In)组成的组中的1种以上，更进一步优选为铁或铜中的至少任一种，优选实质上仅为铜。
本发明的AFX型沸石含有过渡金属时，有时XRD图案发生偏移。作为含有过渡金属的本发明的AFX型沸石(以下，也称为“本发明的含有金属的AFX型沸石”。)的晶面间距d，可举出下表的晶面间距d。
[表5]
Figure BDA0002493468190000131
上述表中，相当于d(004)的晶面间距d＝4.96±0.035更优选为d＝4.96±0.03，进一步优选为d＝4.96±0.02。
对于本发明的含有金属的AFX型沸石，过渡金属相对于铝的原子比例(以下，记作“Me/Al”。)优选为0.20以上，进一步优选为0.30以上。通过使Me/Al变大，有烃吸附等吸附特性、氮氧化物还原等的催化剂特性等特性变高的倾向。另一方面，Me/Al越小，过渡金属越容易分散地存在。为了催化反应中的反应物质与过渡金属有效地接触，因此，Me/Al优选为0.50以下，进一步优选为0.47以下，更进一步优选为0.45以下。例如，制成氮氧化物还原催化剂时，Me/Al优选为0.2以上且0.5以下，进一步优选为0.23以上且0.47以下。
对于本发明的含有金属的AFX型沸石，过渡金属的含量优选为1.0重量％以上，进一步优选为1.5重量％以上，更进一步优选为2.0重量％以上。通过使过渡金属的含量为1.0重量％以上，容易提高本发明的含有金属的AFX型沸石的特性。另一方面，过渡金属的含量优选为5.0重量％以下，进一步优选为4.0重量％以下，更进一步优选为3.5重量％以下。通过使过渡金属的含量为5.0重量％以下，不易引起剩余的过渡金属与沸石骨架的铝的副反应。过渡金属含量优选为2重量％以上且4重量％以下，进一步优选为2.6重量％以上且3.5重量％以下。
在此，过渡金属的含量(重量％)为相对于本发明的AFX型沸石的干燥重量的过渡金属的重量。该过渡金属的重量例如可以通过基于电感耦合等离子体发光分析法的组成分析等来求得。
本发明的AFX型沸石优选其细孔中实质上不包含SDA。
本发明的含有金属的AFX型沸石、特别是作为过渡金属包含铁或铜中的至少任一种的含有金属的AFX型沸石具有高氮氧化物还原特性，且耐热性优异。因此，特别是即使在水热耐久处理后，氮氧化物还原特性的降低也少。
在此，水热耐久处理是指，高温下在含水蒸气的空气中曝露沸石的处理。水热耐久处理没有标准化或规定化的条件。另一方面，通过使处理温度提高、或使处理时间变长中的任一种，由水热耐久处理导致的对沸石的热负荷变大。通过使热负荷变大，容易引起以铝自沸石骨架的脱离为代表的沸石的崩解。由于沸石的崩解，水热耐久处理后的沸石的氮氧化物还原特性降低。
作为本发明中的水热耐久处理，可举出基于以下条件的处理。
处理温度：900℃
气氛：包含10体积％的H2O的空气
空间速度(SV)：6000hr-1
处理时间：1小时～5小时
接着，针对本发明的AFX型沸石的制造方法进行说明。
本发明的AFX型沸石可以通过具备将如下组合物以160℃以上进行结晶化的结晶化工序的制造方法来制造，该组合物包含硅源、铝源、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子及碱金属，至少为氢氧根离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.25或二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为27以下中的任一者，且1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子相对于二氧化硅的摩尔比低于0.20。
本发明的制造方法是对包含硅源、铝源、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子(以下，也称为“DAdI+”。)及碱金属源的组合物(以下，也称为“原料组合物”。)进行结晶化。
硅源为二氧化硅(SiO2)或作为其前体的硅化合物，例如可举出：由胶体二氧化硅、无定形二氧化硅、硅酸钠、正硅酸乙酯、沉淀法二氧化硅、气相二氧化硅、沸石及硅酸铝盐凝胶组成的组中的至少1种。
铝源为氧化铝(Al2O3)或作为其前体的铝化合物，例如可以使用：由硫酸铝、铝酸钠、氢氧化铝、氯化铝、硅酸铝盐凝胶、沸石及金属铝组成的组中的至少1种。
碱金属(M)以碱金属的氢氧化物或碱金属的卤化物的形式包含于原料组合物中即可，特别是以显示碱性的碱金属的氢氧化物的形式包含于原料组合物中即可。具体而言，可举出：选自由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷及氢氧化铯组成的组中的至少1种、以及作为硅源及铝源中的至少任一种中所含的碱成分包含于原料组合物中。
DAdI+作为SDA发挥作用。DAdI+优选以其氢氧化物或卤化物的至少任一种化合物的形式而包含于原料组合物中。作为具体的含有DAdI+的化合物，可举出：由1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓氢氧化物(以下，记作“DAdIOH”。)、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓溴化物(以下，记作“DAdIBr”。)、1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓氯化物(以下，记作“DAdICl”。)及1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓碘化物(以下，记作“DAdII”。)组成的组中的至少1种，进一步为由DAdIBr、DAdICl及DAdII组成的组中的至少1种，进一步为DAdIBr。
原料组合物的1,3-二(1-金刚烷基)咪唑鎓阳离子相对于二氧化硅的摩尔比(以下，也称为“DAdI+/SiO2”。)低于0.20。DAdI+/SiO2优选低于0.20，进一步优选为0.15以下，更进一步为0.10以下，更进一步为0.06以下。由此，不利于原料组合物的结晶化的SDA变得更少。DAdI+/SiO2优选为0.02以上，进一步优选为0.03以上，更进一步优选为0.04以上。由此，能够进一步抑制具有除AFX型以外的结构的沸石的生成。
原料组合物的组成中，水相对于二氧化硅的摩尔比(以下，记作“H2O/SiO2”。)优选为5以上且60以下。如果H2O/SiO2在该范围内，则成为在结晶化中可以适度搅拌的粘度的混合物。另外，H2O/SiO2优选低于60，进一步优选为45以下，更进一步优选为40以下。由此，即使溶液中的氢氧根离子相对于二氧化硅的摩尔比(以下，记作“OH/SiO2”。)低，结晶化也变得容易。
原料组合物优选的是，至少为氢氧根离子相对于二氧化硅的摩尔比(以下，也称为“OH/SiO2”。)低于0.25或二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比(以下，也称为“SiO2/Al2O3”。)为27以下中的任一者，更优选至少为OH/SiO2为0.06以上且低于0.25或SiO2/Al2O3为10以上且27以下中的任一者。将包含DAdI+的组合物作为原料的沸石的结晶化行为受到氢氧根离子浓度的影响较大。
组合物的氢氧根离子浓度低时，AFX型沸石容易进行结晶化，且原料组合物与所得AFX型沸石的SiO2/Al2O3之差容易变小。OH/SiO2低于0.25的原料组合物(以下，也称为“低碱原料”。)容易促进AFX型沸石的结晶化。因此，低碱原料中，原料组合物的SiO2/Al2O3为宽范围且AFX型沸石容易进行结晶化，进一步容易获得具有作为目标的SiO2/Al2O3的AFX型沸石。对于低碱原料，OH/SiO2优选低于0.25，OH/SiO2优选为0.06以上且低于0.25。
另一方面，组合物的氢氧根离子浓度高时，结晶化速度变快，除AFX型沸石以外的结构的沸石容易进行结晶化。OH/SiO2为0.25以上的原料组合物(以下，也称为“高碱原料”。)中，特别是AFX型沸石的结晶化难以进行。因此，高碱原料中，原料组合物的SiO2/Al2O3超过27时，特别是难以由包含DAdI+的组合物结晶化为AFX型沸石。假设，即使在由SiO2/Al2O3超过27的高碱原料结晶化为AFX型沸石时，结晶生长也无法充分进行，因此，所得AFX型沸石的高温热水耐久性容易变低。对于高碱原料，OH/SiO2优选为0.25以上，OH/SiO2优选为0.25以上且低于0.40，进一步优选为0.25以上且低于0.35。
原料组合物的OH/SiO2优选为0.06以上，进一步优选为0.08以上，更进一步优选为0.10以上，更进一步优选为0.12以上，更进一步优选为0.14以上。由此，原料的溶解得到促进，结晶生长变快。
对于低碱原料，SiO2/Al2O3优选为10以上，进一步优选为12以上，更进一步优选为14以上，更进一步优选为15以上。由此，所得AFX型沸石的耐热性进一步提高。另一方面，SiO2/Al2O3优选为100以下，优选为45以下，进一步优选为35以下，更进一步优选为32以下，更进一步优选为30以下。由此，所得AFX型沸石的固体酸量增加，因此，化学吸附特性提高，另外，能够交换更多的金属离子。
对于低碱原料，溶液中的碱金属相对于二氧化硅的摩尔比(以下，记作“M/SiO2”。)优选为0.06以上，进一步优选为0.08以上，更进一步优选为0.10以上，更进一步优选为0.12以上，更进一步优选为0.14以上。由此，原料的溶解得到促进，结晶生长变快。另外，M/SiO2优选低于0.25，进一步优选为0.22以下，更进一步优选为0.20以下，更进一步优选为0.18以下。由此，杂质的生成得到抑制，因此二氧化硅的回收率变高。
低碱原料优选具有以下的组成。需要说明的是，以下的组成中的M为碱金属，各比例为摩尔(mol)比例。
SiO2/Al2O3 10以上且低于100
OH/SiO2 0.06以上且低于0.25
M/SiO2 0.06以上且低于0.25
DAdI+/SiO2 0.02以上且低于0.20
H2O/SiO2 5以上且低于60
低碱原料更优选具有以下的组成。
SiO2/Al2O3 15以上且45以下
OH/SiO2 0.08以上且0.22以下
M/SiO2 0.08以上且0.22以下
DAdI+/SiO2 0.03以上且0.15以下
H2O/SiO2 5以上且低于60
进而，低碱原料更优选具有以下的组成。
SiO2/Al2O3 15以上且30以下
OH/SiO2 0.10以上且0.20以下
M/SiO2 0.10以上且0.20以下
DAdI+/SiO2 0.04以上且0.10以下
H2O/SiO2 5以上且低于60
对于高碱原料，SiO2/Al2O3优选为10以上，进一步优选为12以上，更进一步优选为14以上，更进一步优选为15以上。由此，所得AFX型沸石的耐热性进一步提高。另外，SiO2/Al2O3优选为27以下，优选为25以下，进一步优选为22以下。由此，固体酸量增加，化学吸附特性提高，另外，能够交换更多的金属离子。
对于高碱原料，M/SiO2优选低于0.40，进一步优选为0.35以下，更进一步优选为0.30以下。由此，除AFX型以外的结构的沸石的生成受到抑制。只要M/SiO2为0.1以上，进一步为0.15以上即可。
高碱原料优选具有以下的组成。
SiO2/Al2O3 10以上且25以下
OH/SiO2 0.25以上且低于0.40
M/SiO2 0.25以上且低于0.40
DAdI+/SiO2 0.02以上且低于0.20
H2O/SiO2 5以上且低于60
高碱原料更优选具有以下的组成。
SiO2/Al2O3 15以上且25以下
OH/SiO2 0.25以上且0.35以下
M/SiO2 0.25以上且0.35以下
DAdI+/SiO2 0.03以上且0.15以下
H2O/SiO2 5以上且低于60
结晶化工序以160℃以上进行。结晶化温度低于160℃时，不仅无法获得AFX型沸石，而且有时原料组合物不会进行结晶化。作为更优选的结晶化温度，可举出：160℃以上且190℃以下、进一步为170℃以上且190℃以下。由此，容易获得高结晶性的AFX型沸石。
原料组合物的结晶化方法可以适宜选择。作为优选的结晶化方法，可以列举出：对原料组合物进行水热处理。对于水热处理，将原料组合物放入到密闭耐压容器中并将其进行加热即可。作为水热处理条件，可举出如下条件。
处理时间：2小时以上且500小时以下
处理压力：自生压力
作为更优选的水热处理时间，可举出：10小时以上且240小时以下。
在水热处理期间，原料组合物为静置的状态或被搅拌的状态均可。为了使所得AFX型沸石的组成更均匀，结晶化优选在原料组合物被搅拌的状态下进行。
本发明的制造方法中，在结晶化工序之后，可以包括清洗工序、干燥工序或SDA去除工序中的任一者。
清洗工序是自结晶化工序后的产物使AFX型沸石与液相进行固液分离。清洗工序可以利用公知的方法进行固液分离，用纯水对作为固相而得的AFX型沸石进行清洗。具体而言，可举出：将经水热处理的混合物进行过滤、清洗，使液相与固相分离，得到AFX型沸石的方法。
干燥工序是自结晶化工序后或清洗工序后的AFX型沸石去除水分。干燥工序的条件是任意的，可以示例将结晶化工序后的混合物、或清洗工序后所得的AFX型沸石在大气中、100℃以上且150℃以下的条件下处理2小时以上。作为干燥方法，可以示例：静置或用喷雾干燥器。
SDA去除工序中，例如可以通过焙烧、或分解进行SDA的去除。
焙烧在400℃以上且800℃以下的温度下进行。进一步优选在700℃以下的温度下进行。由此，容易获得脱铝少的AFX型沸石。作为具体的热处理条件，可举出：大气中、600℃、1～2小时。
本发明的制造方法中，根据需要可以具备铵处理工序。
铵处理工序是用于去除AFX型沸石中含有的碱金属，将阳离子类型制成铵型(以下，记作“NH4 +型”。)而进行的。铵处理工序是例如通过使含有铵离子的水溶液与AFX型沸石接触来进行的。
为NH4 +型的AFX型沸石时，可以进行再次热处理。通过该热处理，成为阳离子类型为质子型(以下，记作“H+型”。)的AFX型沸石。作为更具体的热处理条件，可举出：大气中、500℃、1～2小时。
本发明的AFX型沸石中含有过渡金属时，本发明的制造方法可以包括使AFX型沸石中含有过渡金属的过渡金属含有工序。
作为过渡金属含有工序中使用的过渡金属，优选为包含由元素周期表的第8族、第9族、第10族及第11族组成的组中的1种以上过渡金属的化合物，更优选为包含由铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、银(Ag)、铁(Fe)、铜(Cu)、钴(Co)、锰(Mn)及铟(In)组成的组中的1种以上的化合物，更进一步优选包含铁或铜中的至少任一者的化合物，优选为包含铜的化合物。作为包含过渡金属的化合物，可举出：这些过渡金属的硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、氯化物、络盐、氧化物及复合氧化物组成的组中的至少1种。
作为使AFX型沸石中含有过渡金属的方法，可举出：将AFX型沸石和过渡金属化合物混合的方法(以下，记作“后含有法”。)；或在原料组合物中加入至少1种以上的过渡金属化合物，使该原料组合物结晶化的方法(以下，记作“前含有法”。)。
作为后含有法，例如可举出：由离子交换法、浸渍负载法、蒸干法、沉淀负载法、及物理混合法组成的组中的至少1种。
作为前含有法，可举出：将包含过渡金属的原料组合物进行结晶化的方法。包含前述过渡金属的原料组合物可举出：在混合工序中加入过渡金属化合物的原料组合物；或在硅源、铝源、碱源及DAdI+中的任一种以上中使用了含有过渡金属的化合物的原料组合物。
本发明的AFX型沸石含有过渡金属，由此，可将其作为氮氧化物还原催化剂，特别是可用作SCR催化剂。进而，可以用作废气温度高的柴油机车用的SCR催化剂。
包含本发明的AFX型沸石的氮氧化物还原催化剂可以用于氮氧化物还原方法。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行详细说明。然而，本发明并不限定于这些实施例。
(粉末X射线衍射)
使用常规的X射线衍射装置(装置名：MXP-3，MAC Science Co.,Ltd.制)，进行试样的XRD测定。测定条件如下所示。
辐射源：CuKα射线
Figure BDA0002493468190000211
测定模式：步进扫描
扫描条件：每秒0.01°
发散狭缝：1.00deg
散射狭缝：1.00deg
受光狭缝：0.30mm
测量时间：1.00秒
测定范围：2θ＝3.0°～43.0°
根据所得XRD的图案，确认在结晶化工序中获得的产物的晶相、晶面间距d、及XRD峰强度比。
(硅、铝、及铜的定量)
使用常规的电感耦合等离子体发光分析装置(装置名：OPTIMA3000DV，PERKINELMER制)，进行试样的组成分析。使试样溶解于氢氟酸与硝酸的混合溶液中，制备测定溶液。将所得测定溶液投入到装置中并对试样的组成进行分析。根据所得的硅(Si)、铝(Al)、及铜(Cu)的摩尔浓度算出SiO2/Al2O3、及Cu/Al。
(氮氧化物还原率的SCR催化活性评价)
试样的氮氧化物还原率通过如下所示的氨SCR方法(ammonia SCR method)来测定。
对试样进行压制成型，使所得成型体通过12目～20目的筛子，并将通过筛子的成型体作为筛选物。自所得筛选物中称量1.5mL，将其填充至反应管。然后，将该反应管加热至150℃、200℃、300℃、400℃及500℃的各温度，使由以下的组成构成的处理气体流通。
NO：200ppm
NH3：200ppm
O2：10容量％
H2O：3容量％
余量：N2
以处理气体的流量为1.5L/分钟、及空间速度(SV)为60000hr-1的形式进行测定。
求出流通反应管后的处理气体中的氮氧化物浓度(ppm)，根据以下的式子，求出氮氧化物还原率。
氮氧化物还原率(％)
＝{1-(流通反应管后的处理气体中的氮氧化物浓度
/流通反应管前的处理气体中的氮氧化物浓度)}×100
(硅烷醇基的含量的测定方法)
通过1H MAS NMR，测定AFX型沸石的硅烷醇基的含量。
在测定之前，通过将试样在真空排气下以400℃保持5小时进行脱水来进行前处理。前处理后，在氮气气氛下采集冷却至室温的试样并进行秤量。测定装置使用常规的NMR测定装置(装置名：VXR-300S，Varian制)。测定条件如下所示。
共振频率：300.0MHz
脉冲宽度：π/2
测定等待时间：10秒
累积次数：32次
旋转频率：4kHz
偏移基准：TMS
自所得1H MAS NMR光谱对归属于硅烷醇基的峰进行波形分离，求出其面积强度。通过标准曲线法由所得面积强度求出试样中的硅烷醇量。
(AFX型沸石的合成)
实施例1
对3号硅酸钠(SiO2；30％、Na2O；9.1％、Al2O3；0.01％)、98％硫酸、水及硫酸铝的规定量进行混合，对生成的凝胶进行固液分离，利用纯水进行清洗。在清洗后的凝胶中加入规定量的水、DAdIBr、及48％NaOH并进行充分地搅拌混合。所得混合物(原料组合物)的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝27.5
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。对于焙烧后的产物使用20％氯化铵水溶液进行离子交换。XRD测定的结果确认到，离子交换后的产物为AFX型沸石；另外，如下表所示，具有本发明的晶面间距d、及XRD峰强度比。将XRD图案示于图1。该沸石的SiO2/Al2O3为25.6。确认到：该沸石的一次颗粒为双六角锥形状。将SEM观察图像示于图2。根据图2可以确认：本实施例的AFX型沸石包含独立的双六角锥形状的颗粒和双晶颗粒。另外，该沸石的SiOH/Si为0.28×10-2。由d(004)求出的c轴长为
Figure BDA0002493468190000241
[表6]
Figure BDA0002493468190000242
实施例2
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝23.7
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.96。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为23.2。确认到：该沸石颗粒为双六角锥形状。将SEM观察图像示于图3。
实施例3
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝19.8
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.96。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为19.7。确认到：该沸石颗粒的晶体形态为与实施例1相同的双六角锥形状。
实施例4
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝19.8
OH/SiO2＝0.25
Na/SiO2＝0.25
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为16.9。确认到：该沸石颗粒为双六角锥形状。
[表7]
Figure BDA0002493468190000271
实施例5
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝15.8
OH/SiO2＝0.20
Na/SiO2＝0.20
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为14.6。确认到：该沸石颗粒为双六角锥形状。
[表8]
Figure BDA0002493468190000281
参考例1
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝43.4
OH/SiO2＝0.12
Na/SiO2＝0.12
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为42.9。确认到：该沸石颗粒为双六角锥形状。
[表9]
Figure BDA0002493468190000291
参考例2
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备反应混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝43.4
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.96。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为44.2。确认到：该沸石颗粒为与实施例1相同的双六角锥形状。
实施例6
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝32.0
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.96。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为29.9。确认到：该沸石颗粒为与实施例1相同的双六角锥形状。
实施例7
在沉淀法二氧化硅(商品名：Nipsil VN-3，Tosoh Silica Corporation制)中加入水、铝酸钠(Na2O；19.1％、Al2O3；19.6％)、DAdIBr、48％NaOH以及晶种并进行充分地搅拌混合。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝19.8
OH/SiO2＝0.20
Na/SiO2＝0.20
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及与表3相同的XRD峰强度比，d(004)为4.93。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为18.9。
实施例8
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例7相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝32.0
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.928。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为30.6。
实施例9
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝34.0
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石；另外，具有与表3相同的晶面间距d以及XRD峰强度比，d(004)为4.96。XRD图案为与图1相同的图案。该沸石的SiO2/Al2O3为31.7。
以下，通过依据非专利文献3及非专利文献4中公开的方法的配方进行了研究。
比较例1
在沉淀法二氧化硅(商品名：Nipsil VN-3，Tosoh Silica Corporation制)中加入规定量的水、DAdIOH、48％NaOH及Y型沸石(商品名：HSZ-320NAA，东曹株式会社制)并进行充分地搅拌混合。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝25.0
OH/SiO2＝0.25
Na/SiO2＝0.05
DAdIOH/SiO2＝0.20
H2O/SiO2＝30
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热192小时(8天)而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物包含FAU型的晶相和非晶质的相这两者。
本比较例为在非专利文献4公开的方法中，变更了混合物的SiO2/Al2O3的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例2
在沉淀法二氧化硅(商品名：Nipsil VN-3，Tosoh Silica Corporation制)中加入规定量的水、DAdIBr、48％NaOH及Y型沸石(东曹株式会社制HSZ-320NAA)并进行充分地搅拌混合。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝35.0
OH/SiO2＝0.25
Na/SiO2＝0.25
DAdIBr/SiO2＝0.10
H2O/SiO2＝30
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热192小时(8天)而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物为非晶质。
本比较例为在非专利文献3公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的OH/SiO2、及DAdI+/SiO2的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例3
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与比较例2相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝25.0
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.10
H2O/SiO2＝30
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热192小时(8天)而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物包含FAU型的晶相和非晶质的相这两者。
本比较例为在非专利文献3公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的SiO2/Al2O3、及OH/SiO2的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例4
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与比较例2相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝35.0
OH/SiO2＝0.25
Na/SiO2＝0.25
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物为FER型的晶相的沸石。
本比较例为在非专利文献4公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的DAdI+/SiO2、及结晶化温度的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例5
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝27.5
OH/SiO2＝0.25
Na/SiO2＝0.25
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以180℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物包含FER型的晶相和非晶质的相这两者。
本比较例为在实施例1的方法中，变更了OH/SiO2、及M/SiO2的例子，进而，为在非专利文献4公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的SiO2/Al2O3、结晶化温度、硅源、及铝源的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例6
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝27.5
OH/SiO2＝0.20
Na/SiO2＝0.20
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热192小时(8天)而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物为非晶质。
本比较例为在实施例1的方法中，变更了OH/SiO2、M/SiO2、结晶化温度、及结晶化时间的例子，进而，为在非专利文献4公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的SiO2/Al2O3、OH/SiO2、硅源、及铝源的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例7
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝43.4
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热93小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物为非晶质。
本比较例为在实施例1的方法中，变更了SiO2/Al2O3、结晶化温度、及结晶化时间的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例8
使混合物为以下的组成，除此以外，利用与实施例1相同的方法制备混合物。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝19.8
OH/SiO2＝0.15
Na/SiO2＝0.15
DAdIBr/SiO2＝0.05
H2O/SiO2＝40
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热93小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。XRD测定的结果是，干燥后的产物为非晶质。
本比较例为在实施例1的方法中，变更了SiO2/Al2O3、结晶化温度、及结晶化时间的例子，但无法获得AFX型沸石。
比较例7、及8为在非专利文献4公开的方法中，使用DAdIBr作为SDA，且变更了混合物的SiO2/Al2O3、OH/SiO2、结晶化时间、硅源、及铝源的例子，但无法获得AFX型沸石。
将以上的结果示于下表。
[表10]
Figure BDA0002493468190000371
※：表中“Am”表示非晶质
比较例9
利用非专利文献3中记载的方法合成AFX型沸石。即，在气相二氧化硅(商品名：aerosil 300，NIPPON AEROSIL CO.，LTD.制)中加入规定量的水、DAdIOH、48％NaOH及Y型沸石(商品名：HSZ-320NAA，东曹株式会社制)并进行充分地搅拌混合。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝35.7
OH/SiO2＝0.35
Na/SiO2＝0.10
DAdIOH/SiO2＝0.25
H2O/SiO2＝30
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以150℃加热288小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物是SiO2/Al2O3为32.6的AFX型沸石；另外，具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。
将与实施例1中获得的焙烧后的AFX型沸石进行XRD图案的比较的结果示于图7。仅是关于归属于004面的、XRD衍射角2θ＝18°附近的峰的位置，两者不同。
该沸石颗粒不清晰。将晶体形态的SEM观察图像示于图8。
[表11]
Figure BDA0002493468190000381
比较例10
参照非专利文献1，合成1,4-二氮杂双环[2.2.2]-辛烷-C4-敌草快(1,4-diazabicyclo[2.2.2]-octane-C4-diquat-dibromide)(以下，记作“DC4Br”。)。即，1,4-二氮杂双环[2.2.2]-辛烷(特级试剂)20.00g溶解于甲醇(特级试剂)19.77g中，将所得溶液作为溶液A。接着，将在甲醇6.6g中加入1,4-二溴丁烷(特级试剂)12.83g并进行15分钟搅拌而得到的溶液作为溶液B。在冰冷下，一边搅拌一边将溶液B滴加至溶液A中，滴加后，搅拌2小时而得到白色沉淀。在白色沉淀中添加二乙醚100mL后，将其过滤，利用二乙醚进行清洗。将清洗后的白色沉淀风干后，在50℃下进行真空干燥直至重量减少消失，从而得到DC4Br。
以合成的DC4Br成为40重量％的方式使其溶解于纯水中，制备40％DC4Br水溶液。
在3号硅酸钠中加入规定量的水、40％DC4Br、48％NaOH及Y型沸石(商品名：HSZ-320NAA，东曹株式会社制)并进行充分地搅拌混合。混合物的组成以摩尔比计如下所示。
SiO2/Al2O3＝29.7
OH/SiO2＝0.80
Na/SiO2＝0.80
DC4Br/SiO2＝0.096
H2O/SiO2＝28.4
将所得混合物密闭至不锈钢制高压釜中，一边使该高压釜旋转一边以140℃加热48小时而得到产物。
对产物进行过滤、清洗，在大气中以110℃使其干燥一晩。将干燥后的产物在空气中以600℃焙烧2小时。XRD测定的结果确认到，焙烧后的产物为AFX型沸石，但具有与表2的晶面间距d不同的晶面间距d。该沸石的SiO2/Al2O3为8。该沸石颗粒不是双六角锥形状。
(含有铜的AFX型沸石的合成)
实施例2-1
含铜是通过浸渍负载法进行的。将硝酸铜三水合物1.08g溶解于3.1g纯水中而制备硝酸铜溶液。将该硝酸铜溶液滴加到9g实施例1中获得的NH4型的AFX型沸石中，利用研钵混合5分钟，进而以110℃使其干燥一晩。将干燥后的沸石在空气中以550℃焙烧2小时。
对于焙烧后的沸石，铜为3.2重量％、及Cu/Al为0.43。
XRD测定的结果确认到，焙烧后的沸石具有下表的晶面间距d、及XRD峰强度比。
[表12]
Figure BDA0002493468190000401
确认到：d(004)为
Figure BDA0002493468190000402
即使制成铜负载AFX型沸石时，也为与本发明的AFX型沸石的c轴长相同程度的c轴长。
实施例2-2
使用20％氯化铵水溶液对实施例3的AFX型沸石进行离子交换而制成NH4型的AFX型沸石。使用该NH4型的AFX型沸石，除此以外，利用与实施例2-1相同的方法进行含铜。对于焙烧后的沸石，铜为3.0重量％并且Cu/Al为0.29。
实施例2-3
使用20％氯化铵水溶液对实施例5的AFX型沸石进行离子交换而制成NH4型的AFX型沸石。使用该NH4型的AFX型沸石，除此以外，利用与实施例2-1相同的方法进行含铜。对于焙烧后的沸石，铜为3.0重量％并且Cu/Al为0.24。
实施例2-4
使用20％氯化铵水溶液对实施例6的AFX型沸石进行离子交换而制成NH4型的AFX型沸石。使用该NH4型的AFX型沸石，除此以外，利用与实施例2-1相同的方法进行含铜。对于焙烧后的沸石，铜为2.9重量％并且Cu/Al为0.45。
比较例2-1
使用20％氯化铵水溶液对比较例10的AFX型沸石进行离子交换而制成NH4型的AFX型沸石。使用该NH4型的AFX型沸石，除此以外，利用与实施例2-1相同的方法进行含铜。对于焙烧后的沸石，铜为3.0重量％并且Cu/Al为0.15。
(水热耐久处理及SCR催化活性评价)
测定例1(新鲜态(fresh state)的SCR催化活性)
针对实施例2-1～2-4中获得的沸石，不进行水热耐久处理而进行SCR催化活性评价。将氮氧化物还原率的评价结果示于表13。
比较测定例1(新鲜态的SCR催化活性)
针对比较例2-1中获得的沸石，不进行水热耐久处理而进行SCR催化活性评价。将所得氮氧化物还原率示于表13。
[表13]
Figure BDA0002493468190000411
※表中的值为氮氧化物还原率
测定例2(水热耐久处理后的SCR催化活性)
针对实施例2-1中获得的沸石，如下进行水热耐久处理。将催化剂评价用中作为成型体的沸石3mL填充至常压固定床流通反应管，一边使包含10体积％的H2O的空气流通一边以900℃进行1小时的热处理。进行使处理气体的流量为0.3L/分钟、及空间速度(SV)为6000hr-1的处理。针对水热耐久处理后的沸石，进行SCR催化活性评价。将所得氮氧化物还原率示于表14。
比较测定例2(水热耐久处理后的SCR催化活性)
针对比较例2-1中获得的沸石，在与测定例2相同的条件下进行水热耐久处理。
针对水热耐久处理后的沸石，进行SCR催化活性评价。将所得氮氧化物还原率示于表14。
[表14]
Figure BDA0002493468190000421
※表中的值为氮氧化物还原率
根据上表可以确认：对于实施水热耐久处理之前的150℃及200℃时的氮氧化物还原率，实施例2-1为67％及87％，而比较例2-1为61％及88％，均显示出高的值。与此相对，进行1小时的水热耐久处理之后，实施例9的氮氧化物还原率为与水热耐久处理前相同程度的水平。另一方面，确认到：比较例2-1的沸石因900℃、1小时的水热耐久处理而晶体结构崩解，活性大幅度降低。
测定例3(水热耐久处理后的SCR催化活性)
针对实施例2-1～2-4中获得的沸石，将时间设为4小时，除此以外，在与测定例2相同的条件下进行水热耐久处理。针对水热耐久处理后的沸石，进行SCR催化活性评价。将所得氮氧化物还原率示于下表。
[表15]
Figure BDA0002493468190000431
※表中的值为氮氧化物还原率
根据表15可确认到，本发明的AFX型沸石显示出良好的氮氧化物还原特性。即，本发明的AFX型沸石的耐热性极高，因此，确认到：900℃、4小时的水热耐久处理后活性几乎不会降低；及即使在水热耐久处理后，也在宽泛的温度区域内具有高的氮氧化物还原特性。
比较例3-1
使用20％氯化铵水溶液对比较例9中获得的沸石进行离子交换，制成NH4型的AFX型沸石。
测定例4(耐热水性评价)
通过将水热耐久处理前后的结晶性进行比较，进行耐热性的评价。针对实施例1中获得的沸石以及比较例3-1中获得的沸石，将时间设为4小时，除此以外，在与测定例2相同的条件下进行水热耐久处理。针对水热处理前后的试样，进行XRD测定，测定相当于d(004)的XRD峰的峰面积。求出水热耐久处理后的该峰面积相对于水热耐久处理前的该峰面积的比例，将其记作峰面积残留率。将结果示于下表。
[表16]
Figure BDA0002493468190000432
根据表16可以确认到：本发明的AFX型沸石具有高的高温水热耐久性。特别是，确认到：实施例1的沸石与比较例3-1的沸石相比，虽然具有低的SiO2/Al2O3，但是显示出高的耐热水性，因此，本发明的AFX型沸石具有特别优异的高温水热耐性。
产业上的可利用性
本发明的AFX型沸石例如可以用作安装到废气处理系统中的吸附剂或催化剂，特别是，可以用作在还原剂的存在下将汽车、特别是柴油机车的废气中的氮氧化物进行还原去除的SCR催化剂、以及与DPF一体化的SCR催化剂。
需要说明的是，此处引用2015年2月5日申请的日本专利申请2015-020805号的说明书、权利要求书、摘要和附图的全部内容，作为本发明的说明书的公开内容并入。

Claims (13)

1.一种AFX型沸石，其特征在于，(004)面的晶面间距d为
Figure FDA0002493468180000011
以上且
Figure FDA0002493468180000012
以下，且二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为10以上且32以下。
2.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其中，所述(004)面的晶面间距d为
Figure FDA0002493468180000013
以上且
Figure FDA0002493468180000014
以下。
3.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其中，所述二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为10以上且30以下。
4.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其中，所述二氧化硅相对于氧化铝的摩尔比为12以上且28以下。
5.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其具有下表的晶面间距d，
表1
Figure FDA0002493468180000015
6.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其中，晶面间距d＝4.96±0.035为d＝4.96±0.02。
7.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其包含具有双六角锥形状的一次颗粒。
8.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其包含一次颗粒彼此通过化学键而聚集成的晶粒。
9.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其平均一次粒径为0.5μm以上。
10.根据权利要求1所述的AFX型沸石，其含有由元素周期表的第8族、第9族、第10族及第11族组成的组中的1种以上过渡金属。
11.根据权利要求10所述的AFX型沸石，其中，所述过渡金属为铁或铜中的至少任一种。
12.一种催化剂，其包含权利要求1～11中任一项所述的AFX型沸石。
13.一种氮氧化物的还原去除方法，其使用权利要求1～11中任一项所述的AFX型沸石。
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