JP6503473B2 - 安定化されたマイクロポーラス結晶性物質、それを作成する方法、およびNOxの選択的触媒還元のためのその使用 - Google Patents
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Description
少なくとも部分的に、前記排気ガスを、二重6員環 (d6r)の基礎単位および8員環の細孔開口を有するマイクロポーラス結晶性物質を含む物品に接触させ、ここに、前記物質は、アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれた第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれた第2の金属とを含む、方法も開示される。SCRのこの方法に用いる物質は、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し;0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示す。
ナトリウム、カリウム、アルミナ、シリカ、水の源および、所望により、結晶性種物質を混合してゲルを形成し、ここに、前記ゲルは、0.5未満のカリウム対シリカ (K/SiO2)モル比および0.35未満の水酸化物対シリカ (OH/SiO2)モル比を有し;
前記ゲルを、容器内で、80から200℃の範囲の温度にて加熱して、結晶性生成物を形成し;
前記物質をアンモニア-交換し;次いで、
第1および第2の金属を、結晶性物質に、液相または固体イオン交換、含浸によって導入するか、または直接合成によって組み込む
ことを含む方法によって合成することができる。
少なくとも部分的に、排気ガスを、二重6員環 (d6r)の基礎単位および8員環の細孔開口を有するマイクロポーラス結晶性物質を含む物品に接触させることを含み、ここに、前記物質は、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し、前記物質は、0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示し、前記物質は、アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれた第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれた第2の金属とを含む。
少なくとも0.1時間であり、典型的に、1から10時間および1から3時間のように、0.5から16時間の範囲にある。
二重6員環 (d6r)および8員環の細孔開口の基礎単位を有する物質を合成し、ここに、前記物質は、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し;0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示し;
ナトリウム、カリウム、アルミナ、シリカ、水の源および、所望により、有機テンプレートを混合してゲルを形成し;
前記ゲルを、容器内で、80から200℃の範囲の温度にて加熱して、結晶性物質を形成し;
前記物質をアンモニア-交換し;
アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれる第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれる第2の金属とを、液相イオン交換、固体イオン交換または含浸によって前記結晶性物質に導入し;次いで、
前記物質に、400から800℃にて、1から100%の蒸気中で、少なくとも0.1時間、蒸気をあてること
を含む。
脱イオン水、水酸化カリウム溶液(45重量%KOH)およびカリウム-交換ゼオライトY粉末を一緒に混合して、以下の組成:5.5 SiO2: 1.0 Al2O3:1.09 K2O: 66 H2Oのゲルを形成した。このゲル組成は0.05のOH/SiO2比を有していた。前記ゲルを、室温にて約30分間、撹拌した。次いで、1.5重量%のチャバザイト種を添加し、さらに30分間撹拌した。前記ゲルを、次いで、オートクレーブに充填した。オートクレーブを120℃に加熱し、300 rpmで撹拌しつつ、その温度に60時間維持した。冷却後、生成物をろ過で回収し、脱イオン水で洗浄した。得られた生成物は、チャバザイトのXRDパターン、5.5のSARを有し、16.5重量%K2Oを含有していた。前記生成物を硝酸アンモニウムで4回交換して、カリウム含量を0.27重量%K2Oに減じた。
実施例1からのサンプルを、引き続き、80℃にて2時間、硝酸カルシウムで交換した。交換後、物質をろ過し、脱イオン水で洗浄し、ついで、乾燥した。
実施例2からのカルシウム-交換チャバザイトサンプルを周囲温度にて3時間、硫酸第一鉄で交換した。ろ過、洗浄および乾燥後、前記サンプルは、2.5重量%CaOおよび5.2重量%Fe2O3を含有していた。
脱イオン水、水酸化カリウム溶液(45重量%KOH)およびカリウム-交換ゼオライトY粉末を一緒に混合して、以下の組成:5.5 SiO2: 1.0 Al2O3: 1.02 K2O: 66 H2Oのゲルを形成した。このゲル組成は0.025のOH/SiO2比を有していた。前記ゲルを、室温にて約30分間、撹拌した。次に、0.5重量%のチャバザイト種を添加し、さらに30分間撹拌した。前記ゲルを、次いで、オートクレーブに充填した。オートクレーブを140℃に加熱し、300 rpmで撹拌しつつ、その温度に36時間維持した。冷却後、生成物をろ過で回収し、脱イオン水で洗浄した。得られた生成物は、チャバザイトのXRDパターン、5.6のSARを有し、16.7重量%K2Oを含有していた。前記生成物を硝酸アンモニウムで2回交換して、カリウム含量を2.0重量%K2Oに減じた。
実施例4からのサンプルを、引き続き、80℃にて2時間、硝酸カルシウムで交換した。交換後、物質をろ過し、脱イオン水で洗浄し、ついで、乾燥した。
実施例5からのカルシウム-交換チャバザイトサンプルを、60℃にて2時間、硝酸銅で交換した。ろ過、洗浄および乾燥後、前記サンプルは、2.9重量%CaOおよび5.4重量%CuOを含有していた。
実施例5からのカルシウム-交換チャバザイトサンプルを、60℃にて2時間、硝酸銅で交換した。ろ過、洗浄および乾燥後、前記サンプルは3.1重量%CaOおよび3.2重量%CuOを含有していた。
処理前後の前記物質の表面積は、BET法に従う窒素ガス吸着を用いて測定した。Quantachrome Autosorbユニットをこれらの測定に用い、データは、液体窒素温度にて、0.01と0.05の間の相対圧 (P/P0)で収集した。
この実施例は、600℃にて2時間、60%水/空気中で処理した、実施例6からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、550℃にて2時間、空気中でか焼した、実施例6からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、600℃にて2時間、60%水/空気中で処理した、実施例7からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、550℃にて2時間、空気中でか焼した、実施例7からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、600℃にて2時間、20%水/空気中で処理した、実施例3からのFe-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、550℃にて2時間、空気中でか焼した、実施例3からのFe-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
水安定性試験は、12 gの水中で4 gの物質を1時間、周囲温度にてスラリー化することによって行った。引き続き、当該スラリーをろ過し、洗浄し、乾燥した。前記物質の表面積およびマイクロ細孔体積は水処理前後で分析した。実施例8、10および12ならびに比較例9、11および13の結果を表1に表す。
実施例5からのカルシウム-交換チャバザイトサンプルは、60℃にて2時間、硝酸銅
で交換した。ろ過、洗浄および乾燥後、前記サンプルは3.6重量%CaOおよび2.6重量%CuOを含有していた。
この実施例は、600℃にて2時間、60%H2O/空気中にて処理した、実施例14からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、500℃にて2時間、20%H2O/空気中で処理した、実施例14からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、550℃にて2時間、空気中でか焼した、実施例14からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、750℃にて16時間、10%H2O/空気中で処理した、実施例6からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
この実施例は、550℃にて2時間、空気中でか焼した、実施例6からのCu-交換Ca-チャバザイト物質で行った。
当該結晶性物質を予備形成したハニカム構造体上にウォッシュ-コーティング (wash-coating)するか、または、当該結晶性物質を含む混合物を押し出すことによって、形成する。
Claims (37)
- 二重6員環 (d6r)および8員環の細孔開口の基礎単位を有するマイクロポーラス結晶性物質であって、アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれる第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれる第2の金属とを含み、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し;0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示す、マイクロポーラス結晶性物質。
- 3から5オングストロームの範囲の細孔開口を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- CHA、LEV、AEI、AFT、AFX、EAB、ERI、KFI、SAT、TSC、およびSAVの構造コードを含む、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- CHA構造を含む、請求項3に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- CHA構造が94.55度を下回る単位胞角および36.05度2-シータを下回る[3 2 0]ピークを有する、請求項4に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- CHA構造が94.30-94.50度の範囲の単位胞角を有する、請求項4に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 第1の金属が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、混合希土類酸化物、カリウム、ルビジウム、セシウムまたはそれらの混合物を含む、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 第1および第2の金属が、当該物質に、液相または固体イオン交換、含浸によって導入されたか、または、直接合成によって組み込まれた、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 0.05から0.80の範囲の第1の金属対アルミニウム原子比を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 第1の金属がカルシウムを含み、当該物質が0.05から0.50の範囲のカルシウム対アルミニウム原子比を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 第2の金属が銅を含み、当該物質が0.05から0.20の範囲の銅対アルミニウム原子比を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 第2の金属が鉄を含み、当該物質が0.05から0.30の範囲の鉄対アルミニウム原子比を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 当該物質が0.3から5ミクロンの範囲の平均結晶寸法を有する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 当該物質が400から800℃の範囲の温度にて、1-100%の水を含有する蒸気の存在下、少なくとも0.1時間の時間、蒸気があてられた、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 当該物質が、周囲温度にて1時間、水中への浸漬を含む条件に暴露した後、その表面積の少なくとも80%を保持する、請求項1に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 当該物質が、前記暴露後、その表面積の少なくとも95%を保持する、請求項15に記載のマイクロポーラス結晶性物質。
- 排気ガス中の窒素酸化物を選択的触媒還元する方法であって、当該方法は、
少なくとも部分的に、前記排気ガスを、二重6員環 (d6r)の基礎単位および8員環の細孔開口を有するマイクロポーラス結晶性物質を含む物品に接触させ、ここに、前記物質は、アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれた第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれた第2の金属とを含み、前記物質は、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し;0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示す、方法。 - 前記物質が3から5オングストロームの範囲の細孔開口を有する、請求項17に記載の方法。
- 前記物質が、CHA、LEV、AEI、AFT、AFX、EAB、ERI、KFI、SAT、TSC、およびSAVの構造コードを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記物質がCHA構造を含む、請求項19に記載の方法。
- CHA構造が94.55度を下回る単位胞角および36.05度2-シータを下回る[3 2 0]ピークを有する、請求項20に記載の方法。
- CHA構造が94.30-94.50度の範囲の単位胞角を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記接触ステップが、アンモニア、尿素、アンモニア発生化合物、または炭化水素化合物の存在下で実行される、請求項17に記載の方法。
- 第1の金属が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、混合希土類酸化物、カリウム、ルビジウム、セシウム、またはそれらの混合物を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記物質が0.3から5ミクロンの範囲の平均結晶寸法を含む、請求項17に記載の方法。
- アルカリ土類群、希土類群、アルカリ群またはそれらの混合物から選ばれる第1の金属と、銅、鉄またはそれらの混合物から選ばれる第2の金属とが導入されたマイクロポーラス結晶性物質を製造する方法であって、当該方法は、
二重6員環 (d6r)および8員環の細孔開口の基礎単位を有する物質を合成し、ここに、前記物質は、3から12のシリカ対アルミナモル比 (SAR)を有し;0.7から0.9のNH3/Alモル比として表現されるNH3吸着能を示し;
ナトリウム、カリウム、アルミナ、シリカ、水の源および、所望により、有機テンプレートを混合してゲルを形成し;
前記ゲルを、容器内で、80から200℃の範囲の温度にて加熱して、結晶性物質を形成し;
前記結晶性物質をアンモニア-交換し;その後、
前記結晶性物質に、400から800℃にて、1から100%の蒸気中で、少なくとも0.1時間、蒸気をあてること
を含み、
前記アンモニア交換後で、かつ、蒸気をあてる前に、前記第1の金属と、前記第2の金属とを、液相イオン交換、固体イオン交換または含浸によって前記結晶性物質に導入し;または、前記第1の金属および前記第2の金属が、前記ゲルの加熱に先駆けて、直接合成によって、当該結晶性物質に組み込まれる、
方法。 - 前記ゲルが、0.5未満のカリウム対シリカ (K/SiO2)モル比および0.35未満の水酸化物対シリカ (OH/SiO2)モル比を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記ゲルが、結晶性種物質をさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記アルミナおよびシリカ源が、カリウム-交換、プロトン-交換、アンモニア-交換したゼオライトY、カリウムシリケートまたはそれらの混合物を含む、請求項26に記載の方法。
- 当該結晶性物質が、CHA、LEV、AEI、AFT、AFX、EAB、ERI、KFI、SAT、TSC、およびSAVからなる群から選択される結晶構造を有する、請求項26に記載の方法。
- 当該結晶性物質が結晶構造CHAを有する、請求項30に記載の方法。
- 前記第1の金属がマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、混合希土類酸化物、カリウム、ルビジウム、セシウム、またはそれらの混合物を含む、請求項26に記載の方法。
- 前記物質が、0.05から0.80の範囲の第1の金属対アルミニウム原子比を示す、請求項26に記載の方法。
- 第1の金属がカルシウムを含み、前記物質が0.05から0.50の範囲のカルシウム対アルミニウム原子比を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の金属が銅を含み、前記物質が0.05から0.20の範囲の銅対アルミニウム原子比を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の金属が鉄を含み、前記物質が0.05から0.30の範囲の鉄対アルミニウム原子比を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記物質が0.3から5ミクロンの範囲の平均結晶寸法を有する、請求項26に記載の方法。
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