JP2020529964A - Aei構造モレキュラーシーブ並びにその製造方法及び使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、AEI構造モレキュラーシーブ並びにその製造方法及び使用に関する。本発明は、次の工程:(1)有機テンプレート、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と;(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析でめっきを行い、有機テンプレートとシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程とを含む、AEI構造モレキュラーシーブの製造方法を提供する。本発明により提供されるろ液回収再利用方法は、アモルファス物質、劣化物質の次バッチの仕込みへの混入を効果的に回避し、AEIモレキュラーシーブの仕込み誤差を低減し、得られたAEIモレキュラーシーブに良好な分散性及び相対的高い結晶化度を有させ、AEIモレキュラーシーブ合成の総収率を向上した。【選択図】図1a

Description

本発明は、無機多孔質材料の合成の分野に関し、さらに詳しくは、AEI構造モレキュラーシーブ並びにその製造方法及び使用に関する。
AEI構造モレキュラーシーブは、大きなケージを備えた3次元細孔系を有し、8員環を介して細孔径3.8×3.8Åの3次元細孔構造を形成することができ、ケージの構造がCHAモレキュラーシーブと類似し、直径が7.3Åに達した球体を含むことができるケージサイズを有している。4員環を介して連結されている隣接する2つのビス6員環において、CHA構造の隣接するビス6員環は空間的に平行であるのに対し、AEI構造における2つの隣接するビス6員環は鏡面対称に分布している点で、相違している。このような構造的な相違により、AEI構造における8員環細孔の細孔径が小さくなり、触媒活性がより一層高くなり、耐デポジット性がよりよくなる。AEIアルミノシリケートモレキュラーシーブとシリコアルミノホスフェートモレキュラーシーブの構造はそれぞれ具体的にSSZ−39とSAPO−18を代表としている。イオン交換又は金属活性成分担持をしたAEIモレキュラーシーブ触媒は、独特の選択的還元反応(SCR)活性を示し、窒素酸化物(NO)に対し良好な還元処理性を有する点から、広く注目されている。
窒素酸化物(NO)は、光化学スモッグ、酸性雨及び温室効果などの一連の環境的問題を引き起こし、人間の健康に深刻な被害を与えており、そしてモータービークルの数の増加及び工業の迅速な発展に伴って排出量が日々増加しており、その結果、深刻な生態・環境悪化を招くことがある。従って、NOによる汚染問題の解決は危急の課題となっている。目下、NOの主要な制御技術は、NH選択的酸化還元(NH−SCR)であり、その重要なのは性能が優れた触媒を選択することであり、これにより、接触反応系全体の成功又は失敗が決定される。
一般に、SCR触媒は、通常、担体としてゼオライトにSCR活性成分を担持することによって製造された結晶構造を持つモレキュラーシーブである。ゼオライトは、かなり規則的な細孔サイズを持つアルミノシリケート結晶材料であり、例えば、βゼオライト、Yゼオライト、Xゼオライト、フォージャサイト、モルデナイト、エリオナイト、ZSM−5、ZSM−8、ZSM−11、ZSM−12ゼオライトなどを挙げることができ、これらのゼオライトは、Cu、Fe、Mn、Ag、V、Ti、Coなどの金属と交換できるか、又はゼオライト自体は一部のCu、Feなどの金属を含有している。しかし、上記知られている金属修飾ゼオライト触媒は、窒素酸化物のアンモニア選択的接触還元において、狭い温度範囲で窒素酸化物を除去できるのみであり、200℃以下で高活性のNOx除去性能を持たず、水熱安定性が劣り、低温条件下で低い活性を示している。
合成AEIモレキュラーシーブは、「テンプレート」又は「テンプレート剤」とも称される有機構造指向剤(OSDA)を用いて生産される。一般的に、OSDAは、モレキュラーシーブ結晶が周囲に形成される鋳型として機能する。結晶が形成された後、OSDAは当該結晶の内部構造から除去され、分子レベルで多孔性のモレキュラーシーブケージが残される。
典型的な合成方法では、固体モレキュラーシーブ結晶が、反応物、ケイ素源、アルミニウム源、アルカリ源及び有機テンプレート剤を含有する反応混合物から沈降する。そのような合成方法は、所望のモレキュラーシーブ結晶化を達成するのに長時間を要するのが通常である。モレキュラーシーブ結晶化が完了すると、モレキュラーシーブの固体生成物がろ過法により回収され、残存している廃液が排出される。この排出された廃液は、苛酷な反応条件によって劣化した未使用の有機テンプレート剤(OSDA)を含有している。
特許文献1では、AEIモレキュラーシーブ合成後の母液リサイクルにより、シリカ及び/又はOSDAでの収率を増加するが、母液をそのままリサイクルするため、母液に少量存在している劣化物質及び未結晶のアモルファス生成物が除去されず、製品の品質の不安定を引き起こしやすいので、収率が低いことによる高価及び環境汚染という課題は、解決不能である。
中国特許出願公開第104591204号明細書
そのため、本発明は、次の工程:
(1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析を行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
を含む、AEI構造モレキュラーシーブの製造方法を提供する。
本発明は、次の工程:
(1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析でめっきを行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
を含む方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブを提供する。
本発明は、AEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液でイオン交換して得られたNO選択的接触還元触媒を提供する。
また、本発明は、AEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液に加えて、NO選択的接触還元触媒を得たNO選択的接触還元触媒の製造方法を提供する。
具体的に説明すると、本発明は、以下の技術方策を提出する。
本発明は、1つの実施形態において、次の工程:
(1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析を行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
を含む、AEI構造モレキュラーシーブの製造方法を提供する。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記有機テンプレート剤が単環式又は多環式ピペリジン化合物であり、前記ピペリジン化合物が、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2,6−ジメチルピペリジン、1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1,2、2,6,6−ヘキサメチル−4−オキソピペリジン、1,1,3,5−テトラメチル−4−オキソピペリジン、1−ヒドロキシ−1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1−ジメチル−4,4−ジプロポキシピペリジン、3,5−ジメトキシ−1,1−ジメチルピペリジン、3,5−ジヒドロキシ−1,1−ジメチルピペリジン、4−エチル−1,1−ジメチル−3,5−ジオキソピペリジン、1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1−エポキシプロピル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン及びN,N−ジメチル−2−エチルピペリジンの中から選ばれる1種又は2種以上である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記FAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブがYゼオライト及びXゼオライトの中から選ばれる1種であり、好ましくは、前記YゼオライトがHYゼオライト、USYゼオライト及びNaYゼオライトの中から選ばれる1種であり、前記XゼオライトがNaXゼオライト、KXゼオライト及びHXゼオライトの中から選ばれる1種である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化温度は、120〜150℃、 好ましくは130〜150℃であり;(2)第2段階の結晶化温度は、150〜200℃、好ましくは160〜190℃である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化時間は、0.5〜3.0日、好ましくは0.5〜2.0日であり;(2)第2段階の結晶化時間は、0.5〜6.0日、好ましくは1.0〜5.0日である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、原料として追加的なケイ素源を添加し、前記追加的なケイ素源が、ホワイトカーボンブラック、マクロポーラスシリカゲル、C型シリカゲル、A型シリカゲル、薄層クロマトグラフィーシリカゲル、B型シリカゲル、メタケイ酸ナトリウム、シリカゾル、水ガラス、アルキルシリケート及び珪藻土の中から選ばれる1種又は2種以上である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記アルカリ液が、NaOH、NaO、Na及びKOHの中から選ばれる1種又は2種以上である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(1)において、前記ケイ素源、アルミニウム源、アルカリ液、テンプレート剤及び水のモル比が、1.0:0.00833〜0.1667:0.1〜0.5:0.05〜0.5:10〜50、好ましくは1.0:0.0121〜0.0417:0.22〜0.36:0.08〜0.20:15〜25である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(2)において、前記電気透析が、4コンパートメント3膜電気透析、3コンパートメント2膜電気透析又は2コンパートメント1膜電気透析の中から選ばれる1種である。
好ましくは、前記製造方法においては、工程(2)において、前記バイポーラ膜が、陽イオン交換層、界面親水層及び陰イオン交換層を複合してなるものである。
本発明は、上記のいずれか1つの製造方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブを提供する。
好ましくは、前記AEI構造モレキュラーシーブにおいては、前記AEI構造モレキュラーシーブにおけるシリカとアルミナとの分子モル比が、5〜100、好ましくは10〜80である。
本発明は、AEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液でイオン交換して得られたNO選択的接触還元触媒を提供する。
好ましくは、前記NO選択的接触還元触媒においては、前記金属塩が、銅、鉄、コバルト、タングステン、ニッケル、亜鉛、モリブデン、バナジウム、スズ、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、ニオブ、ビスマス、アンチモン、ルテニウム、ゲルマニウム、パラジウム、インジウム、白金、金又は銀の可溶性塩の中から選ばれる1種又は2種以上である。
好ましくは、前記NO選択的接触還元触媒においては、前記金属塩が、銅塩又は鉄塩の中から選ばれ、好ましくは銅塩である。
好ましくは、前記NO選択的接触還元触媒においては、前記銅塩が硝酸銅、塩化銅、酢酸銅及び硫酸銅の中から選ばれる1種又は2種以上であり、前記銅塩の銅イオンの濃度が0.1〜1.5mol/Lである。
本発明は、AEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液に加えて、NO選択的接触還元触媒を得た、選択的接触還元触媒の製造方法を提供する。
好ましくは、前記製造方法においては、多孔質規則性材料に、得られたNO選択的接触還元触媒をバインダーを用いて付着させる工程をさらに含む。
好ましくは、前記製造方法においては、前記バインダーが、シリカゾル、水ガラス、擬ベーマイト及びアルミナゾルの中から選ばれる1種又は2種以上である。
好ましくは、前記製造方法においては、前記多孔質規則性材料が、ハニカム形状、板形状及び波形状の中から選ばれる1種である。
好ましくは、前記製造方法においては、前記多孔質規則性材料が、コージェライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカ−マグネシア、ケイ酸ジルコニウム又は金属フレークの中から選ばれる1種、好ましくはコージェライトである。
選択的接触還元触媒の、排ガス流れ、好ましくは自動車排ガス流れ浄化のための使用。
好ましくは、前記使用においては、前記排ガス流れが、モータービークルからの排ガス流れ、好ましくはリーン燃焼エンジンからの排ガス流れ、より好ましくはディーゼルエンジン排ガス流れである。
本発明は、選択的接触還元触媒に、NO及び還元剤を含む自動車排ガス流れを接触させて、NOをNとHOに選択的に還元する、排ガス流れの浄化処理方法を提供する。
好ましくは、前記排ガス流れの浄化処理方法においては、前記排気ガス流を選択的接触還元触媒に接触させる前に、NO含有量を100重量%とした場合、前記NO含有量は、80重量%以下、好ましくは5〜70重量%、より好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜55重量%、特に好ましくは20〜50重量%である。
本発明により提供される選択的接触還元触媒は、窒素酸化物選択的接触還元触媒又は脱硝触媒である。
本発明によれば、次の有益な効果が得られた。本発明により提供される反応ろ液における有機テンプレート剤とシリコンの種とを分離回収する方法は、アモルファス物質、劣化物質の次バッチの仕込みへの混入を効果的に回避し、AEIモレキュラーシーブの仕込み誤差を低減し、得られたAEIモレキュラーシーブに良好な分散性及び相対的高い結晶化度を有させた。最初の有機テンプレート剤とFAUアルミノシリケートモレキュラーシーブ原料をそのまま用いて水熱結晶化させて得られたAEIモレキュラーシーブの結晶化度100%に対し、本発明のように反応後のろ液から有機テンプレート剤とシリコンの種を分離して製造されたAEIモレキュラーシーブの相対結晶化度は95%〜105%の範囲にあり、従来技術のように反応させた後のろ液をそのまま補充的な合成原料として反応に用いて得られたモレキュラーシーブの相対結晶化度は56%〜89%の範囲にあるから、本発明で得られたAEIモレキュラーシーブの相対結晶化度が、いずれも従来技術で得られたAEIモレキュラーシーブの相対結晶化度よりも顕著に高いことは、明らかであり、かつ本発明は、AEIモレキュラーシーブの合成の全体的な効率を向上するとともに、収率を大幅に向上しており、本発明によれば、シリカでの総相対収率は、従来技術での総相対収率より遥かに高く、最高で97%と達することが可能となる。
AEIモレキュラーシーブ合成後のろ液のバイポーラ膜電気分解の模式図。 AEIモレキュラーシーブ合成後のろ液の従来の電気透析の模式図。 実施例1で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のXRDパターン。 実施例5で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のXRDパターン。 比較例1で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のXRDパターン。 比較例3で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のXRDパターン。 比較例5で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のXRDパターン。 実施例1で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のSEM画像。 実施例5で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のSEM画像。 比較例1で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のSEM画像。 比較例3で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のSEM画像。 比較例5で得られたAEIモレキュラーシーブ原粉のSEM画像。
技術用語「AEI」は、国際ゼオライト学会(IZA)の構造委員会によって認定されるようにAEI型骨格を表す。
前述したように、本発明は、次の工程:
(1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析を行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
を含むAEI構造モレキュラーシーブの製造方法を提供する。
本発明の1つの好ましい具体的な実施形態において、ケイ素源、アルミニウム源、アルカリ源、テンプレート剤及び水をモル比で1.0:0.00833〜0.1667:0.1〜0.5:0.05〜0.5:10〜50の割合で混合し、水熱結晶化条件下で反応させ、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階にて、結晶化温度は120〜150℃、結晶化時間は0.5〜3.0日であり;(2)第2段階にて、結晶化温度は150〜200℃、結晶化時間は0.5〜6.0日であり、その後、反応で得られた生成物をろ過し、ろ液に対し電気透析を行い、有機テンプレート剤と未反応のケイ素源を回収して、次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成に原料を提供する。その中では、前記電気透析は、バイポーラ膜電気透析又は当業者が周知している電気透析から選ばれる。
その中では、前記ろ液はバイポーラ膜を用いて回収され、バイポーラ膜は、新規なイオン交換複合膜であって、通常、陽イオン交換層(N型膜)と、界面親水層(触媒層)と、陰イオン交換層(P型膜)とから複合してなる、真の意味での反応膜である。バイポーラ膜は、直流電界の作用により水を解離し、膜両側にそれぞれ水素イオンと水酸基イオンを得ることができる。この特徴を生かして、バイポーラ膜とその他の陰イオン・陽イオン交換膜とを組み合わせてなるバイポーラ膜電気透析システムは、新規な成分を導入せずに水溶液中の塩を対応する酸と塩基に変換することができ、このような方法は、バイポーラ膜電気透析法といわれる。
本発明は、ABSプラスチックを選択して電解槽を作製し、槽内を若干の等しい部分に分割した後、電解槽内にそれぞれDSA陽極電極、グラファイト陰極電極を取り付けた。電解槽の陽極と陰極の間には、事前に作製された予備の陰イオン交換膜、陽イオン交換膜及びバイポーラ膜が設けられている。
本発明の好ましい1つの具体的な実施形態において、前記ケイ素源はSiOとして記し、アルミニウム源はAlとして記し、アルカリ溶液はNaOとして記し、有機テンプレートはOSDAとして記す。
本発明の1つの実施形態において、本発明は、AEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液でイオン交換して得られたNO選択的接触還元触媒を提供する。
本発明の1つの好ましい具体的な実施形態において、それは、AEI構造モレキュラーシーブを可溶性金属塩溶液でイオン交換して得られたものであり、前記金属塩溶液は、好ましくは銅塩又は鉄塩、より好ましくは銅塩であり、前記銅塩前記銅塩は、硝酸銅、塩化銅、酢酸銅及び硫酸銅の中から選ばれる1種又は2種以上であり、前記銅塩の銅イオンの濃度は、0.1〜1.5mol/Lである。
本発明の1つのより好ましい実施形態において、AEI構造モレキュラーシーブを銅塩でイオン交換して銅修飾AEI構造モレキュラーシーブを得た後、銅修飾AEI構造モレキュラーシーブを、バインダーを用いて多孔質規則性材料に付着させ、触媒付け多孔質規則性材料を排ガス処理器に取り付けて、モータービークル排ガス処理器を構成して排ガス流れの処理を行なう。
前記バインダーは、シリカゾル、水ガラス、擬ベーマイト及びアルミナゾルの中から選ばれる1種又は2種以上である。
前記多孔質規則性材料は、ハニカム形状、板形状及び波形状の中から選ばれ、前記材質は、コージェライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカ−マグネシア、ケイ酸ジルコニウム又は金属フレークの中から選ばれ、好ましくはコージェライト多孔質体製のハニカム形状のフロースルー型モノリス担体であり、その担持量は170〜270g/Lである。
1つの具体的な実施形態において、本発明は、SCR触媒組成物に、NO及び還元剤を含む排ガス流れを接触させて、前記NOの少なくとも一部を、NとHOに選択的に還元する、排ガス流れの浄化処理方法を提供する。
前記含窒素還元剤は、アンモニア、ヒドラジン又は如何なる好適なアンモニア前駆体から選ばれ、前記如何なる好適なアンモニア前駆体は、尿素、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム又はギ酸アンモニウムの中から選ばれる1種又は2種以上である。
本発明の1つの好ましい具体的な実施形態において、本発明による触媒は、より広い温度ウィンドウでNO変換率を得ることを示している。変換率を上げるための温度範囲は、約150〜650℃、好ましくは200〜650℃、より好ましくは200〜550℃である。これらの温度範囲では、還元性雰囲気ないし還元性雰囲気及び高温(例えば、850℃と高く達する)にさらした後の変換効率は、55%超え〜100%であり得、より好ましくは90%超えの変換効率、さらにより好ましくは95%超えの変換効率である。
本発明の「相対収率」という用語は、所望の生成物中に組み込まれる反応物(又はその誘導体)の量を当該化学プロセス中に導入された反応物の全量の分数として意味するので、反応物の相対収率は下記式により算出され得る:
(相対収率)=(R)/(R
式中、Rは反応物であり、Rは所望の生成物中に組み込まれている反応物R(又はその誘導体)の総重量であり、Rは当該化学プロセス中に導入された反応物Rの総重量である。「総相対収率」という用語とは、化学プロセス全体の相対収率を意味する。「シリカでの総相対収率」は、一又は複数の連続的なバッチ全体で生産されたゼオライトの総量に組み込まれているシリカの総量の、当該プロセス全体に導入されたシリカの総量に対するものを表す。「テンプレート剤での総相対収率」は、一又は複数の連続的なバッチのゼオライト骨格の構築に直接的に使用された有機テンプレート剤の量の、当該プロセスに導入されたシリカの量全体に対するものを表す。
以下、本実施例で使用される原料及び機器の製造業者、ならびに製品分析に使用される機器及び分析方法について説明する。ここで、前記化学物質のうちの明記されていないものは、いずれも化学的に純粋な一般的な試薬である。実施例で用いられた原材料の情報及び実験装置の情報を表1及び表2に示す。
[実施例1 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)有機テンプレート剤であるN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が28.7である脱アルミニウムのUSYゼオライトを加え、十分に攪拌し、さらにNaOH粒子(純度:96wt%)を加え、脱イオン水を追加し、十分に攪拌し、得られた混合スラリーを、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように2時間連続攪拌した。以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.22:1.0:0.03484:0.20:25.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、140℃に昇温して24時間結晶化し、続いて170℃に昇温して60時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、回収されたろ液から、バイポーラ膜電気透析法(図1aに示される)により、有機テンプレート剤とケイ酸塩とを分離し、得られた有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDK−1と記す)及びケイ酸溶液(SAA−1と記す)を原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を120℃で12時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、11.2であることが示され、これをAと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例2 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例1で得られたSAA−1溶液に、所定量のHYゼオライト(シリカ対アルミナ比SARは5.3)、水ガラス(NaO:7.44wt%,SiO:27.40wt%)を混合させた混合物に、実施例1で得られたSDK−1溶液、所定量のN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で2時間連続攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.24:1.0:0.03226:0.15:25.0
であり;得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、135℃に昇温して36時間結晶化し、続いて180℃に昇温して48時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、同様にバイポーラ膜電気透析法(図1aに示される)により有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDK−2と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAA−2)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を120℃で12時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、15.6であることが示され、これをBと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例3 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例2で得られたSAA−2溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が20.6である脱アルミニウムのUSYゼオライト、水ガラス(NaO:7.44wt%,SiO:27.40wt%)を混合させた。この混合物に、実施例2で得られたSDK−2溶液、所定量のN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.26:1.0:0.02475:0.15:25.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、130℃に昇温して48時間結晶化し、続いて185℃に昇温して60時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、同様にバイポーラ膜電気透析法(図1aに示される)により有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDK−3と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAA−3)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を120℃で12時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、29.7であることが示され、これをCと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例4 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例3で得られたSAA−3溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が2.74であるXゼオライト、水ガラス(NaO:7.44wt%,SiO:27.40wt%)を混合させた混合物に、実施例3で得られたSDK−3溶液、所定量のN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.28:1.0:0.02045:0.15:25.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、150℃に昇温して12時間結晶化し、続いて170℃に昇温して72時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、同様にバイポーラ膜電気透析法(図1aに示される)により、有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDK−4と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAA−4)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を120℃で12時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、39.6であることが示され、これをDと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例5 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例4で得られたSAA−4溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が28.7である脱アルミニウムのUSYゼオライト、水ガラス(NaO:7.44wt%,SiO:27.40wt%)を混合させた混合物に、実施例4で得られたSDK−4溶液、所定量のN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.36:1.0:0.01214:0.08:25.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、140℃に昇温して24時間結晶化し、続いて170℃に昇温して60時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、同様にバイポーラ膜電気透析法(図1aに示される)により、有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDK−5と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAA−5)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を120℃で12時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、79.1であることが示され、これをEと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例6 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)有機テンプレート剤である1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が28.7である脱アルミニウムのUSYゼオライト、シリカゾル(SiO:30.0wt%)を加え、十分に攪拌し、更にNaOH粒子(純度:96wt%)を加え、脱イオン水を追加し、十分に攪拌し、得られた混合スラリーを、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように2時間連続攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.29:1.0:0.01451:0.12:15.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、135℃に昇温して24時間結晶化し、続いて180℃に昇温して48時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、回収されたろ液から、電気透析法により有機テンプレート剤とアモルファスシリコンとを分離して、有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDL−1と記す)とケイ酸溶液(SAB−1)とを得た。
固体物質を110℃で24時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、31.2であることが示され、これをFと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例7 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例6で得られたSAB−1溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が13.3である脱アルミニウムのUSYゼオライト、シリカゾル(SiO:30.0wt%)を混合させた混合物に、実施例6で得られたSDL−1溶液、所定量の1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.35:1.0:0.0126:0.08:15.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、135℃に昇温して48時間結晶化し、続いて190℃に昇温して36時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、従来の電気透析法(図1bに示される)により有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDL−2と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAB−2)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を110℃で24時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、41.8であることが示され、これをGと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例8 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例7で得られたSAB−2溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が5.3であるNaYゼオライト、シリカゾル(SiO:30.0wt%)を混合させた混合物に、実施例7で得られたSDL−2溶液、所定量の1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.34:1.0:0.01244:0.10:15.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、135℃に昇温して24時間結晶化し、続いて160℃に昇温して120時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、従来の電気透析法(図1bに示される)により有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDL−3と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAB−3)とを生産し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を110℃で24時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、45.3であることが示され、これをHと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例9 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例8で得られたSAB−3溶液に、所定量のHYゼオライト(シリカ対アルミナ比5.3、アルミニウム源とケイ素源の一部とを与える)、シリカゾル(SiO:30.0wt%)を混合させた混合物に、実施例8で得られたSDL−3溶液、所定量の1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.28:1.0:0.02227:0.12:15.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、140℃に昇温して24時間結晶化し、続いて180℃に昇温して72時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、従来の電気透析法(図1bに示される)により有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDL−4と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAB−4)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を110℃で24時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、36.6であることが示され、これをIと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[実施例10 AEI型ゼオライトモレキュラーシーブの製造]
(1)実施例9で得られたSAB−4溶液に、所定量のシリカとアルミナのモル比(SAR)が28.7である脱アルミニウムのUSYゼオライトを混合させた混合物に、実施例9で得られたSDL−4溶液、所定量の1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン水溶液(濃度:20wt%)、脱イオン水及びNaOH粒子(純度:96wt%)をこの順に添加し、この反応混合物を、室温下、密閉容器内にて、全ての原料の混合が均一となるように、200rpmの速度で攪拌し、以下のモル組成を有する混合ゾルのモル比は、
NaO:SiO:Al:OSDA:H
=0.26:1.0:0.02778:0.15:15.0
であり;
得られた固体混合物を2000mlの水熱結晶化釜に移し、60rpmの速度で攪拌しながら、135℃に昇温して24時間結晶化し、続いて170℃に昇温して96時間結晶化した。
(2)完全に結晶化した後、生成物を急冷し、吸引濾過による分離、洗浄を行なってろ液と固体物質とを得て、この生成物のろ液を収集し、従来の電気透析法(図1bに示される)により、有機テンプレート剤アルカリ性溶液(SDL−5と記す)とオルトケイ酸の溶液(SAB−5)とを分離し、それらを原料として次バッチのAEIモレキュラーシーブの合成に参与する。
固体物質を110℃で24時間乾燥し、及び540℃で4時間焼成し、XRDによってAEI型モレキュラーシーブ(即ち、AEIモレキュラーシーブ原粉)であることが確認された。このAEIモレキュラーシーブのSARは、33.8であることが示され、これをJと記し、モレキュラーシーブ合成用前駆体ゾルの配合割合、合成条件、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表3及び表4に示す。
[比較例1−5]
特許文献1の実施例における方法に従って、有機テンプレート剤としてN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン水溶液を用い、リサイクル母液中でAEIゼオライトを合成した。
シリカとアルミナのモル比SARが10.7であるUSYゼオライト36gと水1093gとを混合した。この混合物に対し、攪拌しながら、テンプレート剤としてN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン195gとケイ酸ナトリウム溶液(28.8wt%のSiO)427gとを緩やかに注いだ。形成された混合物を密閉された反応容器内で200rpmで攪拌しながら、145℃に加熱し、2日結晶化反応した後、形成された結晶混合物を分液漏斗に移した。静止状態で、固相沈殿物と上澄み液体層とを数時間にわたって分離した。清澄な母液の大部分を収集し、これを第1の過程の母液(ML−P1)と記す。底部スラリー中の固体を回収し、XRDによってAEIであることを確認し、これをVS1と記す。
ML−P1 1582gに、SARが30である脱アルミニウムのUSYゼオライト38gと、SARが10.7であるUSYゼオライト21gとを混合させた。この混合物に、テンプレート剤としてN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン45gと水31gとをこの順に添加した。この混合物に対し、攪拌しながら、ケイ酸ナトリウム液体(28.8wt%のSiO)34gを緩やかに注いだ。この反応混合物をステンレス鋼製反応容器内で200rpmで攪拌しながら、約145℃に加熱した。20〜35時間結晶化反応した後、形成された固体を取り除き、XRDによってAEIであることが確認され、VS2と記す。この母液を収集し、第2の過程の母液(ML−P2と記す)と指定される。
ML−P2を同様の方式で利用してML−P3を生成し、生成されたAEIゼオライトをVS3と記し、順次でML−P3を用いてML−P4を生成し、生成されたAEIゼオライトをVS4と記し、ML−P4を用いてML−P5を生成し、生成されたAEIゼオライトをVS5と記す。モレキュラーシーブ合成に用いられた回収液体、相対結晶化度及び収率に係るパラメーターを表4に示す。
上記表中の結果は、テンプレート剤であるN,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジンとテンプレート剤である1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジンを電気透析法により複数回回収して有機テンプレート剤アルカリ性溶液として再利用可能であること、また、ろ液中のケイ酸塩溶液も電気透析法により分離・回収してAEIモレキュラーシーブ合成用原料として再利用可能であること、そうして、シリカでの総相対収率とテンプレート剤での総相対収率とを向上させることを示している。例えば、異なるシリカ対アルミナ比(SAR)値などの異なる特性を有するAEIモレキュラーシーブ結晶を得るために、結晶化前駆体ゲルの組成及びプロセスパラメーターを変化させてもよい。
実施例1で得られたAEIモレキュラーシーブの結晶化度を100%とし、即ち、最初の有機テンプレート剤とFAUアルミノシリケートモレキュラーシーブ原料をそのまま用いて水熱結晶化させて得られたAEIモレキュラーシーブの結晶化度を100%とした(有機テンプレート剤とシリコンの種の回収が行なわれていない)場合、当該AEIモレキュラーシーブの結晶化度100%に対し、本発明の実施例2〜10及び比較例1〜5で得られたAEIモレキュラーシーブの相対結晶化度を計算した結果、得られた本発明の実施例で製造されたAEIモレキュラーシーブの相対結晶化度は、95%〜105%の範囲にあるのに対し、比較例1〜5の試料の相対結晶化度は、56%〜89%の範囲にあるから、実施例1〜10で得られた試料の相対結晶化度が、いずれも比較例1〜5の試料の相対結晶化度よりも顕著に高いことは、明らかである。また、本発明の実施例1〜10で得られたモレキュラーシーブのテンプレート剤での総相対収率は、30%〜95%の範囲内にあるのに対し、比較例1〜5で得られたモレキュラーシーブのテンプレート剤での総相対収率は、20%〜75%であるから、最高で95%と到達することが可能であり、比較例の総相対収率より遥かに高いことが分かった。本発明の実施例1〜10で得られたモレキュラーシーブのシリカでの総相対収率は39%〜97%の範囲内にあるのに対し、比較例1〜5で得られたモレキュラーシーブのシリカでの総相対収率は32%〜87%であるから、最高で97%と到達することが可能であり、比較例の総相対収率より遥かに高いことが分かった。また、図3及び図6から分かったように、比較例5で得られたモレキュラーシーブ試料では、雑結晶のピークが見られるから、比較例における母液再利用の方法では、仕込み安定性が劣り、高純度AEIモレキュラーシーブを得ることが困難であることが、判明された。添付図面の走査電子顕微鏡SEM図から検討すると、実施例で得られたAEIモレキュラーシーブ試料は、良好な分散性及び比較的に規則性のよいモレキュラーシーブ結晶外観を有しており、比較例で得られたAEIモレキュラーシーブ試料は結晶粒が顕著に凝集し、結晶粒の分散性が劣ることが分かった。
[実施例11−23]
濃度が0.3mol/LであるCu(NO)・3HO水溶液100.0gに、実施例1〜8及び比較例1〜5で合成されたAEIモレキュラーシーブ原粉10.0gを加え、均一になるように1時間攪拌した後、耐熱性容器に入れたものを、減圧弁付き乾燥器に入れた。乾燥器内の圧力を真空ポンプにより10Torr以下にした後、室温下で1時間脱気処理し、その後、90℃の温度に昇温して12時間乾燥し、乾燥した試料を正常な大気圧下で500℃の温度で4時間焼成して、前記銅修飾AEIモレキュラーシーブを得た。ICP分析の結果によれば、製造された触媒において、モレキュラーシーブ触媒の総重量に対し、銅(II)イオンの割合は表5に示す通りである。
[SCR触媒の試験]
実施例1〜8で合成されたAEIモレキュラーシーブで製造された10〜20メッシュのA1〜H1、比較例1〜5で合成されたAEIモレキュラーシーブで製造された10〜20メッシュのVS1〜VS5触媒粒子を反応器(φ25×500×1)に入れ、500ppmのNO、500ppmのNH3、10容積%のO、5容積%の水蒸気、及びバランスガスとしてArを含む混合ガスを、160mL/minで予熱機(100℃に設定した)通し、次いでSCR反応器に導入した。試料を、150〜650℃の反応温度及び48000h−1の体積ベースでの時間当たりのガス空間速度で試験した。上記温度を試料の位置で内部熱電対によって監視した。
使用済みの上記実施例及び比較例における各フレッシュなSCR触媒を水熱耐久処理して、時効後SCR触媒を得て、水熱耐久処理試験の条件は、以下である。
空間速度SV:30000/h
温度:800℃
時間:16時間
水分濃度:10%
酸素濃度:10%
窒素濃度:バンラス
上記パラメーターで水熱時効処理した後、続いてSCR触媒としてNOx接触還元反応の評価試験に用いる:
NO変換率又は「DeNOx」活性は、定常状態条件下で、Bruker EQUINOX 55型FT−IRスペクトロメータを用いて、出口でNOx、NH及びNO濃度を測定することによって求めた。
実施例と比較例で製造されたCu担持SCR触媒に対し、上記SCR触媒活性のラボ評価装置を用いてNOxの選択的接触還元性評価を行い、その結果を表5に示す。
上記表から、実施例11〜18で得られたCu−AEIモレキュラーシーブ触媒は、良好な低温ライトオフ性能及び高温活性を有することが分かった。150〜650℃の温度範囲内において、実施例11〜18では、SCRがフレッシュな触媒を用いる場合、NOxの変換率は41.8%〜99.6%の範囲にあり、SCRが時効後触媒を用いる場合、NOxの変換率は36.2%〜98.8%の範囲にあるので、SCR触媒は、「フレッシュ」な状態又は「時効後」の状態にかかわらず、比較例1〜5で得られた触媒試料VS1〜VS5より活性が顕著に優れている。従って、実施例11〜18で得られた結果は、本発明のCu−AEIモレキュラーシーブ触媒材料及びそれを用いて得られた触媒は、特に、例えばディーゼル車用途におけるNOxの処理において、典型的な低温始動条件等の低い変換温度で、改良されたSCR触媒活性を有することを示している。他のSCR用途に関して、本発明のCu−AEIモレキュラーシーブ触媒材料は、より低い温度で、より高い変換が可能であり、それ故に同等の変換率で、より高い効率が可能であり、例えば、工業プロセスからの排ガス等のNOx含有排ガスの高いエネルギー効率での処理が可能である。
以上に述べた内容は、本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明に対し何らの限定を行なうものではない。本発明の思想及び原則内になされた修正、均等置換及び改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
(付記)
(付記1)
次の工程:
(1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
(2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析でめっきを行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
を含む、AEI構造モレキュラーシーブの製造方法。
(付記2)
工程(1)において、前記有機テンプレート剤が単環式又は多環式ピペリジン化合物であり、前記ピペリジン化合物が、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2,6−ジメチルピペリジン、1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1,2,2,6,6−ヘキサメチル−4−オキソピペリジン、1,1,3,5−テトラメチル−4−オキソピペリジン、1−ヒドロキシ−1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1−ジメチル−4,4−ジプロポキシピペリジン、3,5−ジメトキシ−1,1−ジメチルピペリジン、3,5−ジヒドロキシ−1,1−ジメチルピペリジン、4−エチル−1,1−ジメチル−3,5−ジオキソピペリジン、1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1−エポキシプロピル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン及びN,N−ジメチル−2−エチルピペリジンの中から選ばれる1種又は2種以上である、付記1に記載の製造方法。
(付記3)
工程(1)において、前記FAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブがYゼオライト及びXゼオライトの中から選ばれる1種であり、好ましくは、前記Yゼオライトが、HYゼオライト、USYゼオライト及びNaYゼオライトの中から選ばれる1種であり、前記Xゼオライトが、NaXゼオライト、KXゼオライト及びHXゼオライトの中から選ばれる1種である、付記1又は2に記載の製造方法。
(付記4)
工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化温度は120〜150℃、好ましくは130〜150℃であり;(2)第2段階の結晶化温度は150〜200℃、好ましくは160〜190℃である、付記1〜3のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記5)
工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化時間は0.5〜3.0日、好ましくは0.5〜2.0日であり;(2)第2段階の結晶化時間は0.5〜6.0日、好ましくは1.0〜5.0日である、付記4に記載の製造方法。
(付記6)
工程(1)において、原料として追加的なケイ素源を添加し、前記追加的なケイ素源が、ホワイトカーボンブラック、マクロポーラスシリカゲル、C型シリカゲル、A型シリカゲル、薄層クロマトグラフィーシリカゲル、B型シリカゲル、メタケイ酸ナトリウム、シリカゾル、水ガラス、アルキルシリケート及び珪藻土の中から選ばれる1種又は2種以上である、付記1〜5のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記7)
工程(1)において、前記アルカリ液が、NaOH、NaO、Na及びKOHの中から選ばれる1種又は2種以上である、付記1〜6のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記8)
工程(1)において、前記ケイ素源、アルミニウム源、アルカリ液、テンプレート剤及び水のモル比が、1.0:0.00833〜0.1667:0.1〜0.5:0.05〜0.5:10〜50、好ましくは1.0:0.0121〜0.0417:0.22〜0.36:0.08〜0.20:15〜25である、付記1〜7のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記9)
工程(2)において、前記電気透析が、4コンパートメント3膜電気透析、3コンパートメント2膜電気透析又は2コンパートメント1膜電気透析の中から選ばれる1種である、付記1〜8のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記10)
工程(2)において、前記バイポーラ膜が、陽イオン交換層、界面親水層及び陰イオン交換層を複合してなるものである、付記1〜9のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記11)
付記1〜10のいずれか1つに記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ。
(付記12)
シリカとアルミナとの分子モル比が、5〜100、好ましくは10〜80である付記11に記載のAEI構造モレキュラーシーブ。
(付記13)
付記1〜10のいずれか1つに記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ又は付記11若しくは12に記載のAEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液でイオン交換して得られたNO選択的接触還元触媒。
(付記14)
前記金属塩が、銅、鉄、コバルト、タングステン、ニッケル、亜鉛、モリブデン、バナジウム、スズ、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、ニオブ、ビスマス、アンチモン、ルテニウム、ゲルマニウム、パラジウム、インジウム、白金、金又は銀の可溶性塩の中から選ばれる1種又は2種以上である、付記13に記載の選択的接触還元触媒。
(付記15)
前記金属塩が、銅塩又は鉄塩の中から選ばれ、好ましくは銅塩である、付記14に記載の選択的接触還元触媒。
(付記16)
前記銅塩が硝酸銅、塩化銅、酢酸銅及び硫酸銅の中から選ばれる1種又は2種以上であり、前記銅塩の銅イオンの濃度が0.1〜1.5mol/Lである、付記15に記載の選択的接触還元触媒。
(付記17)
付記1〜10のいずれか1つに記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ又は付記11若しくは12に記載のAEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液に加えて、NO選択的接触還元触媒を得た、付記13〜16のいずれか1つに記載の選択的接触還元触媒の製造方法。
(付記18)
多孔質規則性材料に、得られたNO選択的接触還元触媒をバインダーを用いて付着させる工程をさらに含む、付記17に記載の製造方法。
(付記19)
前記バインダーが、シリカゾル、水ガラス、擬ベーマイト及びアルミナゾルの中から選ばれる1種又は2種以上である、付記18に記載の製造方法。
(付記20)
前記多孔質規則性材料が、ハニカム形状、板形状及び波形状の中から選ばれる1種である、付記18又は19に記載の製造方法。
(付記21)
前記多孔質規則性材料が、コージェライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカ−マグネシア、ケイ酸ジルコニウム又は金属フレークの中から選ばれる1種、好ましくはコージェライトである、付記18〜20のいずれか1つに記載の製造方法。
(付記22)
付記13〜16のいずれか1つに記載の選択的接触還元触媒又は付記17〜21のいずれか1つに記載の方法により製造された選択的接触還元触媒の、排ガス流れ、好ましくは自動車排ガス流れ浄化のための使用。
(付記23)
前記排ガス流れが、モータービークルからの排ガス流れ、好ましくはリーン燃焼エンジンからの排ガス流れ、より好ましくはディーゼルエンジン排ガス流れである、付記22に記載の使用。
(付記24)
付記13〜16のいずれか1つに記載の選択的接触還元触媒又は付記17〜21のいずれか1つに記載の方法により製造された選択的接触還元触媒に、NO及び還元剤を含む自動車排ガス流れを接触させて、NOをNとHOに選択的に還元する、排ガス流れの浄化処理方法。
(付記25)
前記排気ガス流れを選択的接触還元触媒に接触させる前に、NO含有量を100重量%とした場合、前記NO含有量は、80重量%以下、好ましくは5〜70重量%、より好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜55重量%、特に好ましくは20〜50重量%である、付記24に記載の浄化処理方法。
(付記26)
窒素酸化物選択的接触還元触媒又は脱硝触媒である、付記13〜16のいずれか1つに記載の選択的接触還元触媒又は付記17〜21のいずれか1つに記載の方法により製造された選択的接触還元触媒。

Claims (26)

  1. 次の工程:
    (1)有機テンプレート剤、ケイ素源とアルミニウム源とを与えるFAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブ、アルカリ液及び水を含む原料を水熱結晶化条件下で反応させる工程と、
    (2)工程(1)で得られた生成物をろ過し、ろ過液に対し電気透析でめっきを行い、有機テンプレート剤とシリコンの種を次バッチのAEIモレキュラーシーブ合成原料として回収する工程と、
    を含む、AEI構造モレキュラーシーブの製造方法。
  2. 工程(1)において、前記有機テンプレート剤が単環式又は多環式ピペリジン化合物であり、前記ピペリジン化合物が、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2,6−ジメチルピペリジン、1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1,2,2,6,6−ヘキサメチル−4−オキソピペリジン、1,1,3,5−テトラメチル−4−オキソピペリジン、1−ヒドロキシ−1,1,2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1,1−ジメチル−4,4−ジプロポキシピペリジン、3,5−ジメトキシ−1,1−ジメチルピペリジン、3,5−ジヒドロキシ−1,1−ジメチルピペリジン、4−エチル−1,1−ジメチル−3,5−ジオキソピペリジン、1−エチル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、1−エポキシプロピル−1−メチル−2,2,6,6−ヘキサメチルピペリジン、N,N−ジメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ピペリジン及びN,N−ジメチル−2−エチルピペリジンの中から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1に記載の製造方法。
  3. 工程(1)において、前記FAU型アルミノシリケートモレキュラーシーブがYゼオライト及びXゼオライトの中から選ばれる1種であり、好ましくは、前記Yゼオライトが、HYゼオライト、USYゼオライト及びNaYゼオライトの中から選ばれる1種であり、前記Xゼオライトが、NaXゼオライト、KXゼオライト及びHXゼオライトの中から選ばれる1種である、請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化温度は120〜150℃、好ましくは130〜150℃であり;(2)第2段階の結晶化温度は150〜200℃、好ましくは160〜190℃である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 工程(1)において、前記水熱結晶化が2段階に分けて行なわれ:(1)第1段階の結晶化時間は0.5〜3.0日、好ましくは0.5〜2.0日であり;(2)第2段階の結晶化時間は0.5〜6.0日、好ましくは1.0〜5.0日である、請求項4に記載の製造方法。
  6. 工程(1)において、原料として追加的なケイ素源を添加し、前記追加的なケイ素源が、ホワイトカーボンブラック、マクロポーラスシリカゲル、C型シリカゲル、A型シリカゲル、薄層クロマトグラフィーシリカゲル、B型シリカゲル、メタケイ酸ナトリウム、シリカゾル、水ガラス、アルキルシリケート及び珪藻土の中から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
  7. 工程(1)において、前記アルカリ液が、NaOH、NaO、Na及びKOHの中から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
  8. 工程(1)において、前記ケイ素源、アルミニウム源、アルカリ液、テンプレート剤及び水のモル比が、1.0:0.00833〜0.1667:0.1〜0.5:0.05〜0.5:10〜50、好ましくは1.0:0.0121〜0.0417:0.22〜0.36:0.08〜0.20:15〜25である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
  9. 工程(2)において、前記電気透析が、4コンパートメント3膜電気透析、3コンパートメント2膜電気透析又は2コンパートメント1膜電気透析の中から選ばれる1種である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
  10. 工程(2)において、前記バイポーラ膜が、陽イオン交換層、界面親水層及び陰イオン交換層を複合してなるものである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ。
  12. シリカとアルミナとの分子モル比が、5〜100、好ましくは10〜80である請求項11に記載のAEI構造モレキュラーシーブ。
  13. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ又は請求項11若しくは12に記載のAEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液でイオン交換して得られたNO選択的接触還元触媒。
  14. 前記金属塩が、銅、鉄、コバルト、タングステン、ニッケル、亜鉛、モリブデン、バナジウム、スズ、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、ニオブ、ビスマス、アンチモン、ルテニウム、ゲルマニウム、パラジウム、インジウム、白金、金又は銀の可溶性塩の中から選ばれる1種又は2種以上である、請求項13に記載の選択的接触還元触媒。
  15. 前記金属塩が、銅塩又は鉄塩の中から選ばれ、好ましくは銅塩である、請求項14に記載の選択的接触還元触媒。
  16. 前記銅塩が硝酸銅、塩化銅、酢酸銅及び硫酸銅の中から選ばれる1種又は2種以上であり、前記銅塩の銅イオンの濃度が0.1〜1.5mol/Lである、請求項15に記載の選択的接触還元触媒。
  17. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法により製造されたAEI構造モレキュラーシーブ又は請求項11若しくは12に記載のAEI構造モレキュラーシーブを金属塩溶液に加えて、NO選択的接触還元触媒を得た、請求項13〜16のいずれか1項に記載の選択的接触還元触媒の製造方法。
  18. 多孔質規則性材料に、得られたNO選択的接触還元触媒をバインダーを用いて付着させる工程をさらに含む、請求項17に記載の製造方法。
  19. 前記バインダーが、シリカゾル、水ガラス、擬ベーマイト及びアルミナゾルの中から選ばれる1種又は2種以上である、請求項18に記載の製造方法。
  20. 前記多孔質規則性材料が、ハニカム形状、板形状及び波形状の中から選ばれる1種である、請求項18又は19に記載の製造方法。
  21. 前記多孔質規則性材料が、コージェライト、α−アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカ−マグネシア、ケイ酸ジルコニウム又は金属フレークの中から選ばれる1種、好ましくはコージェライトである、請求項18〜20のいずれか1項に記載の製造方法。
  22. 請求項13〜16のいずれか1項に記載の選択的接触還元触媒又は請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法により製造された選択的接触還元触媒の、排ガス流れ、好ましくは自動車排ガス流れ浄化のための使用。
  23. 前記排ガス流れが、モータービークルからの排ガス流れ、好ましくはリーン燃焼エンジンからの排ガス流れ、より好ましくはディーゼルエンジン排ガス流れである、請求項22に記載の使用。
  24. 請求項13〜16のいずれか1項に記載の選択的接触還元触媒又は請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法により製造された選択的接触還元触媒に、NO及び還元剤を含む自動車排ガス流れを接触させて、NOをNとHOに選択的に還元する、排ガス流れの浄化処理方法。
  25. 前記排気ガス流れを選択的接触還元触媒に接触させる前に、NO含有量を100重量%とした場合、前記NO含有量は、80重量%以下、好ましくは5〜70重量%、より好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜55重量%、特に好ましくは20〜50重量%である、請求項24に記載の浄化処理方法。
  26. 窒素酸化物選択的接触還元触媒又は脱硝触媒である、請求項13〜16のいずれか1項に記載の選択的接触還元触媒又は請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法により製造された選択的接触還元触媒。
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