JP6975728B2 - NOxの選択的接触還元における銅で促進されたグメリン沸石およびその使用 - Google Patents

NOxの選択的接触還元における銅で促進されたグメリン沸石およびその使用 Download PDF

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Description

本発明は、NOの選択的接触還元用の触媒であって、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数の銅および/または鉄含有ゼオライト、ならびに/あるいはGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含む、触媒を生成するための方法、前記方法により得ることができるまたは得られた触媒、および触媒それ自体に関する。さらに、本発明は、本発明の触媒を使用する、NOの選択的接触還元方法、および本発明の触媒を使用する方法に関する。
銅および/または鉄を含有するゼオライトは、排気ガス中、特にディーゼルエンジンおよびリーンバーンガソリンエンジンから発生する排気ガス中に含まれている、窒素酸化物(NO)の選択的接触還元の分野において、幅広い使用が見出されている。これらの用途において使用が見出されているゼオライトの卓越した例は、CHAおよびBEA構造タイプの銅および/または鉄含有ゼオライト、特に、前記金属の一方または両方によりイオン交換されたチャバサイトおよびゼオライトベータである。
すなわち、WO2009/141324(A1)は、CHA構造を有するCu含有ゼオライトの直接合成法、および排気ガス中のNOの選択的接触還元において、それらを使用する方法に関する。WO2013/118063(A1)は、有機鋳型不使用合成からの鉄および銅含有ゼオライトベータ、ならびにNOの選択的接触還元においてそれを使用する方法に関するものである。
US2012/0014865(A1)は、例えば、ERI/OFF構造タイプのゼオライト材料である銅含有ZSM−34、およびNOを含有するガス流の処理において、それを使用する方法に関する。
WO2006/11870(A1)、US2005/0100494(A1)およびUS2005/0100493(A1)は、それぞれ、流動接触分解における触媒の再生中に生成するNO排出物の含有量を低減する方法および窒素化学種の低減したガス相に関するものであり、様々なゼオライトおよび白金族金属が、この作用に使用される触媒的に活性な構成成分中に含有され得、FER構造タイプを有するゼオライトが好ましくは使用される。
WO2015/172000(A1)は、SCR触媒を含有する触媒物品に関するものであり、この触媒は、ひいては、考えられるゼオライト材料およびその連晶の大多数から選択される小細孔、中細孔および/または大細孔モレキュラーシーブを含み、銅チャバサイトが、その実験項において、特に好ましいその実施形態に使用されている。
WO2015/195819(A1)およびUS2015/0367337(A1)は、それぞれ、四価元素により同形置換されたゼオライトフレームワーク材料を含むSCR触媒であって、銅および鉄を含む群から選択される金属により促進されるSCR触媒に関するものであり、この場合、上記のフレームワークは、フレームワークタイプの長いリストから選択され、これらのうち、CHAが特に好ましい。
WO2015/195809(A1)およびUS2015/0367336(A1)は、それぞれ、フレームワークタイプの長いリストからやはり選択されるモレキュラーシーブの結晶の凝集物を含めた、窒素酸化物の選択的接触還元のための材料に関するものであり、この場合、CHA、特にSSZ−13およびSSZ−62が、特に好ましい。
DE102006060807(A1)は、ゼオライト材料をイオン交換する方法に関するものであり、ゼオライト材料は、考えられるフレームワーク構造の網羅的リストから選択され、MORまたはMFIフレームワーク構造を有するゼオライト材料が、特に好ましい。
一方、WO2013/068976(A1)は、CHA型フレームワーク構造のゼオライト材料を生成するための、有機鋳型不使用合成法に関するものである。
最後に、US2012/0189518(A1)は、鉄および銅を含むリストから選択される、1種または複数の遷移金属を有する、NOの選択的接触還元用の触媒に関するものであり、この場合、モレキュラーシーブは、少なくとも2種の異なる小細孔三次元フレームワーク構造からなる少なくとも1種の連晶相を有する。前記文献に開示されている好ましい連晶相は、個々の連晶相の第2のフレームワーク構造として、CHAを含むAEI、GME、AFX、AFTおよびLEVからなる群から選択され、AEIとCHAとの間の連晶相が特に好ましく、個々のフレームワーク構造は、シリコアルミノリン酸塩であり、後者のシリコアルミノリン酸塩の連晶相が、細孔内部および/またはその表面に銅または鉄を含有しているのがさらに好ましい。
WO2009/141324(A1) WO2013/118063(A1) US2012/0014865(A1) WO2006/11870(A1) US2005/0100494(A1) US2005/0100493(A1) WO2015/172000(A1) WO2015/195819(A1) US2015/0367337(A1) WO2015/195809(A1) US2015/0367336(A1) DE102006060807(A1) WO2013/068976(A1) US2012/0189518(A1)
しかし、NO排気物に対して拘束性の高い排気規制がますます高まっているという観点で、特に自動車の排気ガス排出の分野において、現在および将来の要件ならびに規制を満たすために、製造直後の状態およびエージング済み状態で活性な、一層効率の高い触媒材料を提供することが継続的に必要とされている。特に、触媒金属と組み合わせて、現在のベンチマーク触媒により実現されるレベルに匹敵する、排気ガス処理効率レベルを実現するが、一層低コストで得ることができ、かつ/または現在必要とされている触媒金属搭載量を少量しか必要としない、新規なゼオライト材料が必要とされている。さらに、銅チャバサイトおよび鉄ゼオライトベータなどの現在使用されている材料を凌ぐ新規ゼオライト材料が常に必要とされている。
したがって、本発明の目的は、現在使用されている触媒と比べて、NOの還元に対して活性の改善を示す、NOの選択的接触還元用の触媒を提供することである。したがって、GMEフレームワーク構造をこのまま有する、もしくはCHAフレームワーク構造を有するゼオライトのゼオライト連晶相の一部として、銅および/または鉄含有ゼオライトを含む、NOの選択的接触還元用の触媒は、特に高い操作温度で、NO転化活性の改善を示すことが、驚くべきことに見出された。これに加え、上述の触媒が、エージングに対して高い耐性を示し、NO転化活性の改善が、広範囲のエージングレジメン後に実質的に維持されることが、まったく予想外なことに見出された。
したがって、本発明は、ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒の生成方法であって、前記ゼオライト材料が、
(A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有し、任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、1種または複数のゼオライト
を含み、および/または
(B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相
を含み、
Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、前記方法は、
(i) 少なくとも1種のYO源、少なくとも1種のX源を含み、種結晶を任意に含む混合物を製造する工程、
(ii) GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料であって、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを任意にさらに含むゼオライト材料を得るため、ならびに/またはGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物を結晶化させる工程、
(iii) (ii)において得られたゼオライト材料を任意に単離する工程、
(iv) (ii)または(iii)において得られたゼオライト材料を任意に洗浄する工程、
(v) (ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料を任意に乾燥する工程、
(vi) (ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非フレームワーク元素または化合物が、Cuおよび/またはFeと、好ましくはCuとイオン交換する工程
を含む、方法に関する。
本発明によれば、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトを含むゼオライト材料であって、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含むゼオライト材料を得るため、
ならびに/または
GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含む、ゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物が(ii)において結晶化されるのが好ましい。
(ii)において得られたゼオライト材料が、CHAフレームワーク構造をこのまま有する、あるいはGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相中に含有する、1種または複数のゼオライトを含む、本発明の方法の好ましい実施形態に関すると、CHAフレームワーク構造が、前記ゼオライト材料中に含まれてもよい量に対して原理的に制限はない。したがって、例として、(ii)において得られたゼオライト材料中、好ましくは(v)または(vi)に含有するゼオライト材料であって、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよびCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、および/または1種もしくは複数のこれらのゼオライト連晶相を含むゼオライト材料中における、CHAフレームワーク構造の相対量は、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対して、0.5〜99%のいずれかの範囲とすることができ、本発明によれば、上記の相対量は、1〜95%、およびより好ましくは5〜80%、より好ましくは10〜60%、より好ましくは15〜50%、およびより好ましくは20〜45%の範囲であるのが好ましい。本発明の方法によれば、(ii)において得られたゼオライト材料中、好ましくは(v)または(vi)に含有するゼオライト材料であって、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよびCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、および/または1種もしくは複数のこれらのゼオライト連晶相を含むゼオライト材料中における、CHAフレームワーク構造の相対量は、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対して、25〜40%の範囲であることが特に好ましい。(ii)において得られたゼオライト材料中、および好ましくは(v)または(vi)において得られたゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造の相対量の値に関すると、前記相対量が決定される方法に関して特定の制限は存在しないが、本発明によれば、本出願において規定されているその値は、(ii)において得られたゼオライト材料のX線粉末回折パターンから、および好ましくは、(v)または(vi)において得られたゼオライト材料を使用して、相対強度比(RIR)法を使用して決定された値であって、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料中の相の100%に対する値を反映していることが好ましい。本発明の意味内では、相対強度比(RIR)法は、Journal of Applied Crystallography、第7巻、6号、519〜525頁、1974年12月において、Chung、F.H.に記載されている方法を指し、より好ましくは、RIR法は本出願の実験項に記載されている方法を指すことが好ましい。
しかし、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物は、(ii)において結晶化されるのが、本発明によれば代替的に好ましく、ゼオライト材料は、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まず、好ましくは、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトもゼオライト相も含まない。本発明によれば、用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトを含まない」、および用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライト相を含まない」とは、ゼオライト材料100質量%に対して、ならびに好ましくは、その単離、洗浄、乾燥および焼成後のゼオライト材料100質量%に対して、触媒中に含まれるゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相が0.1質量%以下の量であることを示す。しかし、上述の用語は、触媒中に含まれるゼオライト材料中に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相が0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、およびさらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量であることを示すことが、本発明によれば好ましい。代替的に、本発明によれば、用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトを含まない」、および用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライト相を含まない」とは、相対強度比(RIR)法を使用する、ゼオライト材料のX線粉末回折パターンを使用して決定すると、GMEフレームワーク構造を有するゼオライト材料中の相100%に対して、それぞれ、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトを含むゼオライト材料中、および/またはその1種もしくは複数のゼオライト連晶相中のCHAフレームワーク構造の相対量が、0.5%未満であり、好ましくは0.1%未満、より好ましくは0.05%未満、およびより好ましくは0.01%未満であることを示す。
一般に、ゼオライトおよびゼオライト材料は、秩序でもよく、または無秩序でもよい。秩序ゼオライトおよびゼオライト材料は、3つの次元で周期的秩序結晶構造である。これらの構造は、周期的繰り返しビルディングユニットに基づいて分類され、3つの次元がすべて、周期的秩序が生じる場合、「エンドメンバー構造(end−member structure)」と呼ぶことができる。一方、無秩序なモレキュラーシーブは、1つの次元または2つの次元でのみ、周期的秩序化を示すことができる。無秩序構造では、周期的繰り返しビルディングユニットの積層配列が、周期的秩序化から逸脱する。これはまた、構造的に不変の周期的ビルディングユニットの構造的または積層無秩序として説明され得る。本発明によれば、本発明のゼオライト材料中に含まれる1種または複数のゼオライトは、以下に限定されないが、積層無秩序、面欠陥および相の連晶を含めた、欠損または無秩序を有することがある。積層無秩序を有する層化構造では、単一フレームワークタイプのものは、周期的秩序化から逸脱することがある。フレームワーク構造における面欠陥は、例えば、他に対して、特定の面における、結晶の鏡像または一部分の回転である、面のいずれかの側における構造を含むことができる。相の連晶は、1種のフレームワーク構造から別のフレームワーク構造への遷移を含むことができる。したがって、ゼオライト材料は、考えられる任意の無秩序フレームワークに至る、いずれか1種もしくは複数のタイプの欠損または無秩序を含むことができる。本発明のゼオライト材料が、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数(on or more)のゼオライト連晶相を含む、本発明の代替的な好ましい実施形態によれば、連晶GME−CHA相は、GMEフレームワーク配列の領域およびCHAフレームワーク配列の領域を含むことができる。GMEからCHAフレームワークタイプ配列への変化はそれぞれ、無秩序の例として積層欠陥に至ることがある。前記代替的な好ましい実施形態による例示的な実施形態では、ゼオライト材料の無秩序は、GMEの相とCHAの相との連晶を含み、2種の異なるフレームワーク構造を含む単一連晶結晶を形成する。したがって、前記代替的な好ましい実施形態によるゼオライト材料は、前記2種の異なるフレームワーク構造の少なくとも1種の連晶相を含む。前記連晶相は、GMEフレームワーク構造がCHAフレームワーク構造に遷移する、およびその反対となる結晶の領域を含むことができる。言い換えると、連晶相は、両方のタイプのフレームワークを作り上げるよう働く、結晶構造の部分とすることができ、こうして、ゼオライト材料は、ゼオライト材料全体にわたり、GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造に加えて、1種または複数の連晶領域を含むことができる。
(i)における混合物の製造に関すると、混合物を製造するために個々の構成成分を添加する順序も、その均一な混合物を得るために、構成成分が混合される方法に関してのどちらにも特定の制限は適用されない。しかし、本発明によれば、(i)における混合物の製造は、いかなる種類の有機構造指向剤の添加および/または使用を含まないことが好ましい。本発明の意味の範囲内において、用語「有機構造指向剤」とは、ゼオライトの製造において、構造指向剤として作用し得る、少なくとも炭素を含有する、好ましくは炭素および窒素の両方を含有する、任意の有機鋳型化合物を指す。しかし、(i)において製造した混合物において有機構造指向剤が存在しないことは、(i)において任意に供給される種結晶であって、これ自体が上記の混合物の製造に使用される有機構造指向剤をやはり含有することがある、種結晶を含まないということが、本発明によれば好ましい。したがって、本発明の意味の範囲内の有機構造指向剤の非存在下での、(i)における混合物の好ましい製造は、種結晶自体の合成に由来する有機構造指向剤を含有し得る、種結晶の使用を排除するものではない。しかし、前記好ましい実施形態によれば、有機構造指向剤が例外的に存在することとは、種結晶のマイクロ細孔中に依然として含まれる有機構造指向剤材料に専ら限定されることに留意しなければならない。
(ii)においてゼオライト材料を得るために、(i)において製造した混合物の結晶化に関すると、前記結晶化がどのように実現されるかについて、いかなる制限もやはり存在せず、こうして、この主旨に対する任意の好適な手段が、本発明において効果的に使用され得る。しかし、(i)における混合物の製造に関すると、(ii)における混合物の結晶化はやはり、好ましくは(i)における混合物に供給され得る、および/または(ii)において結晶化補助剤として添加され得る、種結晶のマイクロ細孔内に依然として含有され得る有機構造指向剤を単に除いて、任意の種類の有機構造指向剤の添加および/または使用を含まないことが結果的に好ましい。
こうして、本発明の方法によれば、いずれの時点でも、(i)において製造し、(ii)において結晶化した混合物は、GME型フレームワーク構造および/またはCHA型フレームワーク構造を有するゼオライト材料の合成において特に使用される有機構造指向剤、特に特定のテトラアルキルアンモニウム化合物、ジアルキルアミン、複素環式アミン、およびこれらの2種以上の組合せを不純物超で含有しない。すなわち、例として、いかなる時点においても、(i)において製造し、(ii)において結晶化した混合物は、テトラ(C〜C)アルキルアンモニウム化合物、ジ(C〜C)アルキルアミン、5〜8環員を有する酸素含有複素環式アミン、およびこれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはテトラ(C〜C)アルキルアンモニウム化合物、ジ(C〜C)アルキルアミン、5〜7環員を有する酸素含有複素環式アミン、およびこれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはテトラ(C〜C)アルキルアンモニウム化合物、ジ(C〜C)アルキルアミン、5〜6環員を有する酸素含有複素環式アミン、およびこれらの2種以上の組合せからなる群から、ならびに/または任意の好適な、N−アルキル−3−キヌクリジノール化合物、N,N,N−トリアルキル−エキソアミノノルボルナン化合物、N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウム化合物、N,N,N−トリメチル−2−アダマンチルアンモニウム化合物、N,N,N−トリメチルシクロヘキシルアンモニウム化合物、N,N−ジメチル−3,3−ジメチルピペリジニウム化合物、N,N−メチルエチル−3,3−ジメチルピペリジニウム化合物、N,N−ジメチル−2−メチルピペリジニウム化合物、1,3,3,6,6−ペンタメチル−6−アゾニオ−ビシクロ(3.2.1)オクタン化合物、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン化合物、または任意の好適なN,N,N−トリメチルベンジルアンモニウム化合物など(これらの2種以上の組合せを含む)の関連する有機鋳型からなる群から選択される1種または複数の有機構造指向剤を不純物超で含有することはない。上記の通り、このような不純物は、例えば、本発明の方法において使用される種結晶に依然として存在する有機構造指向剤により引き起こされ得る。しかし、種結晶中に最終的に含有する有機構造指向剤は、種結晶のフレームワーク内に捕捉されるので、結晶化過程に関与し得ず、したがって、本発明の意味の範囲内において、構造指向剤として作用することはできない。
本発明の意味の範囲内では、「有機鋳型不使用」合成法は、本明細書において使用される材料が有機構造指向剤を実質的に含まない合成法に関するものであり、この場合、合成法に使用される1種または複数の材料中に含有される1種または複数の有機構造指向剤の量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、(i)において製造した混合物100質量%に対して、1種または複数の有機構造指向剤を0.1質量%以下、好ましくはそれを0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量を示す。1種または複数の有機構造指向剤の前記量は、本合成法において使用される材料の任意の1種にすべてが存在する場合、本発明の意味の範囲内では、「不純物」または「微量」と表すこともできる。さらに、用語「有機鋳型」および「有機構造指向剤」は、本出願において、同義的に使用されることが留意される。
したがって、本出願において使用される用語「有機鋳型」は、ゼオライト材料、好ましくはGME型フレームワーク構造および/またはCHA型フレームワーク構造を有する、さらにより好ましくはグメリン沸石および/またはチャバサイトの合成に好適なゼオライト材料の鋳型媒介合成に好適な、任意の考えられる有機材料を示す。このような有機鋳型には、例えば、任意の好適なテトラアルキルアンモニウム化合物、ジアルキルアミン、複素環式アミン、N−アルキル−3−キヌクリジノール化合物、N,N,N−トリアルキル−エキソアミノノルボルナン化合物、N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウム化合物、N,N,N−トリメチル−2−アダマンチルアンモニウム化合物、N,N,N−トリメチルシクロヘキシルアンモニウム化合物、N,N−ジメチル−3,3−ジメチルピペリジニウム化合物、N,N−メチルエチル−3,3−ジメチルピペリジニウム化合物、N,N−ジメチル−2−メチルピペリジニウム化合物、1,3,3,6,6−ペンタメチル−6−アゾニオ−ビシクロ(3.2.1)オクタン化合物、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン化合物および任意の好適なN,N,N−トリメチルベンジルアンモニウム化合物が含まれる。
したがって、本発明によれば、(i)および(ii)において規定されている方法による、好ましくは本出願の特定の実施形態および好ましい実施形態において規定される本発明の方法による、ゼオライト材料の製造は、有機構造指向剤の非存在下で行われ、したがって、本発明の意味の範囲内では、有機鋳型不使用合成法であることが好ましい。
本発明によれば、(ii)において得られたゼオライト材料は、(iii)において好ましくは単離される。この主旨では、任意の好適な手順を使用することができるが、但し、ゼオライト材料は、(ii)において得られた結晶化の反応生成物に含まれている他の物質から効果的に分離させることを条件とする。結晶化生成物の単離は、任意の考えられる手段によって実現され得る。好ましくは、結晶化生成物の単離は、ろ過、限外ろ過、ダイアフィルトレーション、遠心分離および/またはデカンテーション法によって達成することができ、この場合、ろ過方法は、吸引および/または加圧ろ過工程を含むことができる。本発明の方法によれば、(iii)において、(ii)で得られたゼオライト材料は、(ii)において得た反応生成物の噴霧乾燥および/または噴霧造粒によって、好ましくは、予めゼオライト材料を単離、洗浄または乾燥しないで、反応生成物に噴霧乾燥および/または噴霧造粒を直接施すことによって、単離されることがさらに好ましい。本発明の方法の、(ii)において得られた混合物に噴霧乾燥および/または噴霧造粒段階を直接施すことは、単離および乾燥が単一段階で行われるという利点を有する。
したがって、本発明の方法によれば、(iii)において、ゼオライト材料を単離することは、(ii)において得られたゼオライト材料を噴霧乾燥する工程を含むのが好ましい。
本発明によれば、(ii)または(iii)において得られたゼオライト材料は、(iv)において好ましくは洗浄される。1種または複数の好ましい洗浄手順に関すると、任意の考えられる溶媒を使用することができる。使用することができる洗浄剤は、例えば、水、メタノール、エタノールもしくはプロパノールなどのアルコール、またはこれらの2種以上の混合物である。混合物の例は、メタノールとエタノール、もしくはメタノールとプロパノール、もしくはエタノールとプロパノール、もしくはメタノールとエタノールとプロパノールなどの2種以上のアルコールからなる混合物、または水とメタノール、もしくは水とエタノール、もしくは水とプロパノール、もしくは水とメタノールとエタノール、もしくは水とメタノールとプロパノール、もしくは水とエタノールとプロパノール、もしくは水とメタノールとエタノールとプロパノールなどの水と少なくとも1種のアルコールとの混合物である。水、または水と少なくとも1種のアルコール、好ましくは水とエタノールとの混合物が好ましく、蒸留水が、唯一の洗浄剤として非常に特に好ましい。
好ましくは、(ii)または(iii)において得られたゼオライト材料は、洗浄剤がpHになるまで洗浄され、好ましくは、標準ガラス電極により決定すると、洗浄水は、6〜8の範囲、好ましくは6.5〜7.5の範囲にある。
本発明によれば、(ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料は、(v)において好ましくは乾燥される。一般に、任意の考えられる乾燥手段を使用することができる。乾燥手順は、好ましくは、ゼオライト材料に加熱および/または真空の適用を含む。想定された本発明の実施形態では、1回または複数の乾燥工程は、ゼオライト材料の噴霧乾燥、好ましくは噴霧造粒を含むことができる。
少なくとも1回の乾燥工程を含む実施形態では、乾燥温度は、好ましくは、25℃〜150℃、より好ましくは60〜140℃、より好ましくは70〜130℃の範囲、さらにより好ましくは、75〜125℃の範囲にある。乾燥の時間は、2〜60時間の範囲、より好ましくは、6〜48時間、より好ましくは12〜36時間、さらにより好ましくは、18〜30時間の範囲にあるのが好ましい。
本発明の方法によれば、(v)において、(ii)、(iii)または(iv)で得られたゼオライト材料は、(ii)、(iii)または(iv)において得た反応生成物の噴霧乾燥および/または噴霧造粒によって、好ましくは、予めゼオライト材料を単離、洗浄または乾燥しないで、反応生成物に噴霧乾燥および/または噴霧造粒を直接施すことによって乾燥されることがさらに好ましい。
したがって、本発明の方法によれば、(v)において、ゼオライト材料を乾燥することは、(ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料を噴霧乾燥する工程を含むことがさらにまたは代替として好ましい。
本発明の方法によれば、(ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料は、イオン交換手順を受け、この場合、銅および/または鉄、好ましくは銅とイオン交換される。一般に、任意の考えられるイオン交換手順は、この主旨でゼオライト材料に行うことができるが、但し、銅および/または鉄イオン交換したゼオライト材料が得られることを条件とする。しかし、本発明によれば、(ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料は、銅および/または鉄とのイオン交換前に、H型を得るために、好ましくはアンモニウム型にして、次いでその後にこれを焼成することにより、H型にまず転化されることが好ましい。
したがって、(vi)において、ゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程は、
(vi.a) (ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非フレームワーク元素または化合物が、NH4+とイオン交換される工程、
(vi.b) ゼオライト材料のH型を得るため、(vi.a)において得られたイオン交換済みゼオライト材料を焼成する工程、
(vi.c) (vi.b)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、イオン性非フレームワーク元素としてのゼオライト材料中に含まれているHは、Cuおよび/またはFeとイオン交換される工程
を含むことが、本発明の方法によれば好ましい。
本発明の方法によりゼオライト材料にイオン交換される銅および/または鉄の量に関すると、特定の制限は適用されず、こうして、原理的に任意の考えられる量の銅および/または鉄が、この中で交換され得る。したがって、例として、ゼオライト材料は、ゼオライト材料中に、元素として算出して、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%の範囲のCuおよび/またはFeの搭載量が得られるよう、(vi)においてイオン交換されてもよい。しかし、ゼオライト材料は、0.5〜10質量%、およびより好ましくは1〜8質量%、より好ましくは1.5〜6質量%、より好ましくは2〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは3〜4質量%、およびより好ましくは3.3〜3.8質量%の範囲の銅および/または鉄の搭載量を得るようにイオン交換されることが、本発明の方法によれば好ましい。ゼオライト材料は、元素として算出して、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、3.5〜3.7質量%の範囲の銅および/または鉄の搭載量が得られるように、(vi)においてイオン交換されることが、本発明の方法によれば特に好ましい。
銅および/または鉄がゼオライト材料にイオン交換される条件に関すると、特定の制限が本発明に適用されないことが留意される。したがって、原理的に、銅および鉄は、それぞれ、Cu、Cu2+、Fe2+、および/またはFe3+としてイオン交換され得るが、銅がCu2+として、および鉄がFe2+として、互いに独立して交換されるのが、本発明によれば好ましい。
本発明の方法によれば、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトのフレームワーク中、および/またはその連晶相中にYOを含むゼオライト材料は、(ii)において結晶化される。原理的に、1種または複数のYO源で(i)において供給されるYは、任意の考えられる四価元素を表し、Yは、いずれか1種またはいくつかの四価元素を表す。本発明による好ましい四価元素は、Si、Sn、Ti、ZrおよびGe、ならびにそれらの組合せを含む。より好ましくは、Yは、Si、TiもしくはSn、または前記四価元素の任意の組合せ、さらにより好ましくは、Siおよび/またはSnを表す。本発明によれば、YがSiを表すことが特に好ましい。
本発明の方法によれば、1種または複数のYO源は、(i)において供給され、この場合、前記1種または複数の供給源は、任意の考えられる形態で供給されてもよいが、但し、GMEフレームワーク構造を有する、ならびに/またはYOおよびXを含むその連晶相中のゼオライト材料は、(ii)において結晶化され得ることを条件とする。好ましくは、YOはこれ自体が供給される、および/または本発明の方法の間に、化学的にYOに(一部またはすべて)変換される化学部分および/または化合物として、YOを含む化合物として供給される。Yが、Si、またはSiと1種もしくは複数のさらなる四価元素との組合せを表す、本発明の好ましい実施形態では、工程(i)において好ましくは供給されるSiO源は、任意の考えられる供給源とすることもできる。すなわち、例として、少なくとも1種のYO源は、シリカ、シリケートおよびそれらの混合物からなる群から選択される1種または複数の化合物を含み、この場合、好ましくは、1種または複数の化合物は、ヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、反応性アモルファス固体シリカ、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水和物、セスキシリケート、二シリケート、コロイド状シリカ、焼成シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、焼成シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはシリカヒドロゾル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは水ガラス、コロイド状シリカおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、少なくとも1種のYO源は、水ガラス、コロイド状シリカおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは水ガラスが、YO源として使用される。
本発明の意味の範囲内では、好ましいYO源としての用語「シリケート」は、任意の考えられるシリケートを一般に指し、この場合、本発明の特に好ましい意味によれば、用語「シリケート」は、1種または複数のYO源に含まれている特に好ましいシリケート化合物に含まれている、[SiO2−陰イオンを指す。
本発明の方法によれば、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトのフレームワーク中、および/またはその連晶相中にXを含むゼオライト材料は、(ii)において結晶化される。原理的に、1種または複数のX源で、(i)において得られたXは、任意の考えられる三価元素を表し、Xは、いずれか1種またはいくつかの三価元素を表す。本発明による好ましい三価元素は、Al、B、InおよびGa、ならびにそれらの組合せを含む。より好ましくは、XはAl、BまたはIn、または前記三価元素の任意の組合せを表し、さらにより好ましくは、Alおよび/またはBを表す。本発明によれば、XがAlを表すことが特に好ましい。
本発明の方法において、(i)において供給される1種または複数のX源は、任意の考えられる形態で供給されてもよいが、但し、GMEフレームワーク構造を有する、ならびに/またはYOおよびXを含むその連晶相中のゼオライト材料は、(ii)において結晶化され得ることを条件とする。好ましくは、Xはこれ自体が供給される、および/または本発明の方法の間に、化学的にXに(一部またはすべて)変換される、化学部分および/または化合物として、Xを含む化合物として供給される。
Xが、Al、またはAlと1種または複数のさらなる三価元素との組合せを表す、本発明の好ましい実施形態では、(i)において供給されるAl源は、任意の考えられる供給源とすることができる。したがって、例として、少なくとも1種のX源は、1種または複数のアルミネート塩を含む。この点において、例えばアルミン酸のアルカリ金属塩などのアルミニウム塩、例えばアルミニウムトリイソプロピレートなどのアルミニウムアルコレートの任意のタイプ、またはそれらの混合物。好ましくは、少なくとも1種のX源は、1種または複数のアルミニウム塩、好ましくは、アルミン酸のアルカリ金属塩を含み、アルカリ金属は、Li、Na、K、RbおよびCsからなる群から好ましくは選択され、より好ましくは、アルカリ金属は、Naおよび/またはKであり、さらにより好ましくは、アルカリ金属はNaである。したがって、好ましいアルミン酸アルカリ金属塩の中で、少なくとも1種の供給源は、アルミン酸ナトリウムおよび/またはアルミン酸カリウム、より好ましくはアルミン酸ナトリウムを含むのが好ましい。本発明の方法によれば、Al源は、アルミン酸ナトリウムであるのが特に好ましい。
本発明の方法によれば、(i)における混合物を製造するために、それぞれ供給される、1種または複数のYO源およびX源の量に関して、特定の制限が適用されない。したがって、(i)において製造した混合物のYO:Xモル比に関すると、任意の好適な比が選択されてもよいが、但し、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、および/またはその連晶相は、(ii)において結晶化されることを条件とする。したがって、例として、(i)において製造した混合物のYO:Xモル比は、2〜50のいずれかの範囲とすることができ、好ましくは4〜30、より好ましくは6〜25、より好ましくは8〜20、より好ましくは9〜18、より好ましくは10〜16、およびより好ましくは10.5〜14の範囲とすることができる。本発明によれば、(i)において製造した混合物のYO:Xモル比は、11〜12の範囲であるのが特に好ましい。
(i)において得られた混合物中で好ましくは供給される種結晶に関すると、特定の制限は適用されず、こうして、原理的に、任意の好適な種結晶は、(i)において製造した混合物に含まれていてもよいが、但し、GMEフレームワーク構造を有する、および/もしくはその連晶相中の1種または複数のゼオライトは、(ii)において結晶化されることを条件とする。この点で、前記種結晶は、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むことが、本発明によれば好ましく、より好ましくは、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトは、(i)における混合物を製造するための種結晶として使用される。種結晶として好ましくは使用されるGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトに関すると、これらは、グメリン沸石、[Be−P−O]−GME、K−リッチグメリン沸石、合成無欠陥グメリン沸石、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択することができ、好ましくは、種結晶に含まれるGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトは、グメリン沸石である。したがって、(Ni(deta))−UT−6、チャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、DAF−5、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、LZ−218、リンデD、リンデR、MeAPSO−47、Phi、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62、UiO−21、ウィルヘンダーソン沸石、ZK−14、ZYT−6からなる群から、好ましくはチャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくは、チャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはNa−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択され得る、種結晶に好ましくは含まれるCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトに対して、同じことが当てはまる。しかし、本発明によれば、種結晶中に含まれるCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトは、チャバサイトであることが好ましい。しかし、本発明によれば、種結晶は、本発明の特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかにより、(ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られた、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、および/またはGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含むことが代替として好ましい。
さらに、種結晶が(i)における混合物を製造するために好ましくは添加される量に関して、本発明によれば、特定の制限が適用されない。したがって、例として、(i)において製造した混合物中の種結晶の量は、混合物中に含有するYO100質量%に対して、0.1〜20質量%のいずれかの範囲とすることができ、好ましくは、種結晶の量は、0.5〜15質量%、より好ましくは1〜12質量%、より好ましくは1.5〜10質量%、より好ましくは2〜8質量%、およびより好ましくは2.5〜6質量%の範囲である。本発明によれば、混合物中に含有するYO100質量%に対して、種結晶の3〜4質量%が(i)において、混合物を製造するために添加されるのが特に好ましい。
本発明によれば、(i)において製造した混合物は、1種または複数の溶媒を含む溶媒系をさらに含むのが好ましい。この点において、任意の考えられる溶媒が、任意の好適な量で使用され得るが、但し、GMEフレームワーク構造を有する、および/またはその連晶相中の1種もしくは複数のゼオライトは、(ii)において結晶化されることを条件とする。したがって、例として、1種または複数の溶媒は、極性プロトン性溶媒およびそれらの混合物から選択することができ、好ましくは、この溶媒系は、n−ブタノール、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、水およびそれらの混合物からなる群から、より好ましくはエタノール、メタノール、水およびそれらの混合物からなる群から選択される、1種または複数の溶媒を含み、より好ましくは、溶媒系は水を含む。本発明によれば、水、好ましくは脱イオン水が、(i)において製造される混合物中の溶媒系として使用されるのが特に好ましい。
(i)において製造した混合物が溶媒系をさらに含む、本発明の好ましい実施形態に関すると、前記溶媒系が使用され得る量に対して、やはり制限がない。したがって、例として、(i)において製造した混合物が溶媒系として水を含む場合では、(i)において製造した混合物のHO:YOモル比は、3〜28のいずれかの範囲とすることができ、好ましくは、HO:YOモル比は、4〜24、より好ましくは5〜22、より好ましくは6〜18、およびより好ましくは7〜14の範囲である。本発明の特に好ましい実施形態によれば、(i)において製造した混合物のHO:YOモル比は、8〜10の範囲にある。
(i)において製造した混合物に含まれ得るさらなる構成成分に関すると、制限は適用されず、こうして、原理的に、任意の考えられるさらなる元素または化合物がこの中に含まれてもよいが、やはり、但し、GMEフレームワーク構造および/またはその連晶相を有する1種または複数のゼオライトは、(ii)において結晶化されることを条件とする。本発明によれば、(i)において製造した混合物は、1種または複数のアルカリ金属M、好ましくは、Li、Na、K、Csおよびそれらの混合物からなる群から選択される、1種または複数のアルカリ金属Mをさらに含むのが好ましい。特に好ましい実施形態によれば、(i)において製造した混合物は、Naおよび/またはKをさらに含み、より好ましくは、Naはアルカリ金属Mとして混合物中に含まれる。
しかし、(i)において製造した混合物は、リンまたはリン含有化合物を実質的に含まないことが、本発明の方法によれば好ましい。本発明の意味の範囲内では、本発明の方法において使用される1種または複数の材料中に含まれているリンの量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、(i)において製造した混合物100質量%に対して、リンおよび/またはリン含有化合物を0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量を示す。リンおよび/またはリン含有化合物の前記量は、本合成法において使用される材料の任意の1種にすべてが存在する場合、本発明の意味の範囲内では、「不純物」または「微量」と表すこともできる。
したがって、(ii)において得られたゼオライト材料のフレームワークは、実質的にリンを含有せず、より好ましくは(ii)において得られたゼオライト材料は、リンおよび/またはリン含有化合物を実質的に含まないことがさらに好ましい。本発明の意味の範囲内では、(ii)において得られたゼオライト材料のフレームワーク中に含まれているリンの量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、元素として算出した、ゼオライト材料中のYO100質量%に対して、リンを0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量を示す。さらに、本発明の意味の範囲内では、(ii)において得られたゼオライト材料中に含まれるリンおよび/またはリン含有化合物の量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、その単離、洗浄、乾燥および焼成後のゼオライト材料100質量%に対して、リンおよび/またはリン含有化合物を0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下の量を示す。
(i)において製造した混合物が1種または複数のアルカリ金属Mを含む、本発明の実施形態に関すると、前記1種または複数のアルカリ金属が混合物中に含有され得る量に関して、特定の制限がない。したがって、例として、(i)において製造した混合物中のM:YOモル比は、0.1〜2のいずれかの範囲とすることができ、好ましくはM:YOモル比は、0.3〜1.5、およびより好ましくは0.4〜1.2、より好ましくは0.5〜1、より好ましくは0.55〜0.9、より好ましくは0.6〜0.8の範囲である。本発明の方法によれば、(i)において製造した混合物におけるM:YOモル比は、0.65〜0.75の範囲であるのが特に好ましい。
さらに、本発明の好ましい実施形態((i)において製造した混合物)による、(i)において製造した混合物のYO:X:Mモル比に関すると、本発明によれば特定の制限は適用されないが、但し、所与の量は、GMEフレームワーク構造を有する、および/またはその連晶相中の1種もしくは複数のゼオライトが(ii)において結晶化されるような量であることを条件とする。したがって、例として、(i)において製造した混合物のYO:X:Mモル比は、1:(0.02〜0.5):(0.1〜2)のいずれかの範囲とすることができ、好ましくはYO:X:Mモル比は、1:(0.035〜0.25):(0.3〜1.5)、より好ましくは1:(0.05〜0.125):(0.4〜1.2)、より好ましくは1:(0.055〜0.11):(0.5〜1)、より好ましくは1:(0.065〜0.1):(0.55〜0.9)、より好ましくは1:(0.075〜0.095):(0.6〜0.8)の範囲である。しかし、本発明の方法によれば、(i)において製造した混合物のYO:X:Mモル比は、1:(0.085〜0.09):(0.65〜0.75)の範囲であることが特に好ましい。
上記の(ii)における結晶化に関すると、前記結晶化がどのように実現されるかに関していかなる制限もなく、こうして、この主旨では、任意の好適な手段が効果的に使用され得るが、但し、当然ながら、GMEフレームワーク構造を有する、および/もしくはその連晶相中の1種または複数のゼオライトは、結晶化されることを条件とする。しかし、本発明によれば、(ii)における結晶化は、(i)において製造した混合物の加熱を含むことが好ましい。(i)において製造した混合物が(ii)において加熱される温度に関すると、任意の好適な温度が適用されてもよく、温度は、75〜210℃、およびより好ましくは85〜190℃、より好ましくは90〜170℃、より好ましくは95〜150℃、およびより好ましくは100〜140℃の範囲となることが、本発明の方法によれば好ましい。本発明の方法によれば、(i)において製造した混合物の結晶化は、(ii)において、これを110〜130℃の範囲の温度まで加熱することにより実現されることが特に好ましい。
本発明の方法の(ii)において、(i)で製造した混合物の結晶化に使用されるさらなるパラメータに関すると、やはり特定の制限は適用されないが、但し、GMEフレームワーク構造を有する、および/もしくはその連晶相中の1種または複数のゼオライトが結晶化され得ることを条件とする。したがって、(ii)において使用される圧力、特に混合物が結晶化のために加熱される場合の圧力に関すると、任意の好適な圧力がこの主旨に適用され得る。しかし、工程(ii)における結晶化は自己圧下で行われることが、本発明の方法によれば好ましい。したがって、(i)において製造した混合物が溶媒系を含む場合では、(ii)における結晶化は、ソルボサーマル条件下で行われることが好ましく、したがって、溶媒系が水を含む場合では、(ii)における結晶化は、水熱条件下で行われることが好ましい。
さらに、(i)において製造した混合物がその結晶化のために、(ii)において加熱される場合では、加熱時間に関する特定の制限はないが、但し、やはり、GMEフレームワーク構造を有する、および/もしくはその連晶相中の1種または複数のゼオライトは、結晶化され得ることを条件とする。したがって、例として、工程(ii)における結晶化は、24〜240時間のいずれかの範囲の時間、(i)において製造した混合物を加熱することを含むことができ、好ましくは、(i)において製造した混合物は、36〜200時間、より好ましくは48〜180時間、より好ましくは75〜160時間の範囲となる時間、加熱される。本発明の方法によれば、(ii)における、(i)において製造した混合物の結晶化は、100〜140時間の範囲の時間、前記混合物を加熱することを含むことが特に好ましい。
本発明の方法によれば、工程(ii)における結晶化は、好ましくは撹拌により、混合物をかき混ぜることを含むことがさらに好ましい。
本発明の方法により結晶化され得る、GMEフレームワーク構造および/またはその連晶相を有する特定のタイプのゼオライトに関して、本発明による特定の制限はない。すなわち、例として、(ii)において結晶化したGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、グメリン沸石、[Be−P−O]−GME、K−リッチグメリン沸石、合成無欠陥グメリン沸石、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種または複数のゼオライトを含むことができ、好ましくは、(ii)において結晶化したGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、グメリン沸石である。したがって、(Ni(deta))−UT−6、チャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、DAF−5、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、LZ−218、リンデD、リンデR、MeAPSO−47、Phi、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62、UiO−21、ウィルヘンダーソン沸石、ZK−14、ZYT−6からなる群から、好ましくはチャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはチャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはNa−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択される、1種または複数のゼオライトを含むことができる、(ii)において結晶化したCHAフレームワーク構造を有する、1種または複数の(任意の)ゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相に対して、同じことが当てはまる。しかし、本発明によれば、(ii)において結晶化したCHAフレームワーク構造を有する1種または複数の(任意の)ゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、チャバサイトを含み、好ましくはNa−チャバサイトを含むことが特に好ましい。
本発明はさらに、本発明による方法、または本発明の方法により得ることができる触媒をもたらす任意の考えられる方法のどちらかによって得られた、NOの選択的接触還元(選択的触媒還元)用の触媒に関する。したがって、本発明はまた、ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒であって、前記ゼオライト材料が、本出願における本発明の方法の特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかにおいて規定されている方法により得ることができるおよび/または得られる、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、任意にCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、触媒に関する。
さらに、本発明はまた、ゼオライト材料これ自体を含む、NOの選択的接触還元用の触媒であって、前記ゼオライト材料が、
(A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有し、任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、1種または複数のゼオライト、
および/または
(B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相
を含み、
Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、ゼオライト材料は、好ましくはゼオライト材料のイオン交換部位において、非フレームワーク元素として、Cuおよび/またはFe、好ましくはCuを、元素として算出した、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%の範囲の量で含有し、
好ましくは、触媒は、本出願における本発明の方法の特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかの方法により得ることができる、および/または得られる、触媒に関する。
ゼオライト材料中に、非フレームワーク元素として含有する銅および/または鉄に関すると、これらがゼオライト材料中に含有され得る量に関して特定の制限は原理的にないが、但し、その値は、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%の範囲で含まれることを条件とする。したがって、例として、非フレームワーク元素として、ゼオライト材料に含有する銅および/または鉄の量は、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.5〜10質量%のいずれかの範囲とすることができ、好ましくは、銅および/または鉄の量は、1〜8質量%、より好ましくは1.5〜6質量%、より好ましくは2〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは3〜4質量%、およびより好ましくは3.3〜3.8質量%の範囲である。本発明によれば、ゼオライト材料中の非フレームワーク元素として含まれている銅および/または鉄の量は、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、3.5〜3.7質量%の範囲であるのが特に好ましい。
選択的接触還元用の触媒中に含まれるゼオライト材料のYO:Xモル比に関すると、特定の制限は当てはまらず、こうして、原理的に、ゼオライト材料は、可能な任意のYO:Xモル比を示すことができる。したがって、例として、ゼオライト材料のYO:Xモル比は、2〜50のいずれかの範囲とすることができ、好ましくはYO:Xモル比は、3〜30、より好ましくは4〜20、より好ましくは4.5〜15、より好ましくは5〜12、より好ましくは5.5〜9、より好ましくは5.8〜7の範囲である。本発明によれば、ゼオライト材料のYO:Xモル比は、6〜6.2の範囲であるのが特に好ましい。
本発明によれば、NOの選択的接触還元用の触媒に含有するゼオライト材料は、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトに加えて、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを任意にさらに含むことができる。しかし、本発明によれば、本ゼオライト材料は、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトに加えて、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトを含み、ならびに/あるいは本ゼオライト材料は、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含むことが好ましい。本発明の前記好ましい実施形態に関すると、GMEフレームワーク構造を有する、および/またはGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数の連晶相中の1種または複数のゼオライトと共に、ゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトの量に関すると、原理的に特定の制限はない。
本発明の触媒のゼオライト材料が、CHAフレームワーク構造をこのまま有する、あるいはGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相中に含有する、1種または複数のゼオライトを含む、本発明の好ましい実施形態に関すると、CHAフレームワーク構造が、前記ゼオライト材料中に含まれてもよい量に対して原理的に制限はない。したがって、例として、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよびCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライト、ならびに/またはそれらの1種もしくは複数のゼオライト連晶相を含む、本発明の触媒のゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造の相対量は、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対して、0.5〜99%のいずれかの範囲とすることができ、本発明によれば、相対量は、1〜95%、およびより好ましくは5〜80%、より好ましくは10〜60%、より好ましくは15〜50%、およびより好ましくは20〜45%の範囲であるのが好ましい。本発明の方法によれば、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよびCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、ならびに/またはそれらの1種もしくは複数のゼオライト連晶相を含む本発明の触媒のゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造の相対量は、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対して、25〜40%の範囲であることが特に好ましい。本発明の触媒のゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造の相対量の値に関して、前記相対量が決定される方法に関して、特定の制限はないが、本出願において規定されているその値は、本発明の触媒のゼオライト材料のX線粉末回折パターンから、相対強度比(RIR)法を使用して決定される、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料中の相100%に対する値を反映することが、本発明によれば好ましい。
しかし、本発明の触媒のゼオライト材料は、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まず、好ましくは、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトもゼオライト相も含まないことが、本発明によれば代替として好ましい。本発明によれば、用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトを含まない」、および用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライト相を含まない」とは、触媒中に含まれるゼオライト材料100質量%に対して、触媒中に含まれるゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相が0.1質量%以下の量であることを示す。しかし、上述の用語は、触媒中に含まれるゼオライト材料中に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相が0.05質量%以下、より好ましくはそれが0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、およびさらにより好ましくは0.0001質量%以下の量であることを示すことが、本発明によれば好ましい。代替的に、本発明によれば、用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトを含まない」、および用語「実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライト相を含まない」は、相対強度比(RIR)法を使用する、本発明の触媒のゼオライト材料のX線粉末回折パターンを使用して決定すると、GMEフレームワーク構造を有するゼオライト材料中の相100%に対して、それぞれ、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトを含むゼオライト材料中および/またはその1種もしくは複数のゼオライト連晶相中のCHAフレームワーク構造の相対量が、0.5%未満、好ましくは0.1%未満、より好ましくは0.05%未満、およびより好ましくは0.01%未満であることを示す。
銅および/または鉄が搭載されたゼオライト材料に加えて、本発明の触媒に含まれ得る、さらなる構成成分に関すると、限定は適用されず、こうして、原理的に任意の考えられるさらなる元素または化合物が、この中に含まれ得る。しかし、本発明によれば、本発明の触媒のゼオライト材料のフレームワークは、実質的にリンを含有せず、好ましくは、触媒のゼオライト材料は、実質的にリンまたはリン含有化合物を含まず、より好ましくは触媒自体が、実質的にリンまたはリン含有化合物を含まないことが好ましい。本発明の意味の範囲内では、本発明の触媒のゼオライト材料のフレームワーク中に含まれているリンの量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、元素として算出した、本発明の触媒のゼオライト材料中のYO100質量%に対して、リンを0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量を示す。さらに、本発明の意味の範囲内では、本発明の触媒のゼオライト材料に含まれるリンおよび/またはリン含有化合物の量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、本発明の触媒であるゼオライト材料100質量%に対して、リンおよび/またはリン含有化合物を0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下となる量を示す。最後に、本発明の意味の範囲内では、本発明の触媒これ自体に含まれるリンおよび/またはリン含有化合物の量に関して、本発明において使用される「実質的に」は、触媒これ自体100質量%に対して、リンおよび/またはリン含有化合物を0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは、0.0001質量%以下となる量を示す。
本発明によれば、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトのフレームワーク中、および/またはその連晶相中にYOを含むゼオライト材料は、本発明の触媒に含まれる。原理的に、Yは、任意の考えられる四価元素を表し、Yは、いずれか1種またはいくつかの四価元素を表す。本発明による好ましい四価元素は、Si、Sn、Ti、ZrおよびGe、ならびにそれらの組合せを含む。より好ましくは、Yは、Si、TiもしくはSn、または前記四価元素の任意の組合せ、さらにより好ましくは、Siおよび/またはSnを表す。本発明によれば、YがSiを表すことが特に好ましい。したがって、これと独立して、本発明の触媒に含まれる、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数の任意のゼオライト、および/またはその連晶相に関して、同じことが当てはまる。
さらに、GMEフレームワーク構造および/またはその連晶相を有する1種または複数のゼオライトは、そのフレームワーク構造中にXを含む。原理的に、Xは、任意の考えられる三価元素を表し、Xは、いずれか1種またはいくつかの三価元素を表す。本発明による好ましい三価元素は、Al、B、InおよびGa、ならびにそれらの組合せを含む。より好ましくは、XはAl、BまたはIn、または前記三価元素の任意の組合せ、さらにより好ましくは、Alおよび/またはBを表す。本発明によれば、XがAlを表すことが特に好ましい。したがって、やはり、これと独立して、本発明の触媒に含まれる、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数の任意のゼオライト、および/またはその連晶相に関して、同じことが当てはまる。
本発明の触媒に含まれ得る、GMEフレームワーク構造および/またはその連晶相を有する特定のタイプのゼオライトに関して、本発明による特定の制限はない。すなわち、例として、ゼオライト材料に含まれるGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、グメリン沸石、[Be−P−O]−GME、K−リッチグメリン沸石、合成無欠陥グメリン沸石、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種または複数のゼオライトを含むことができ、好ましくは、ゼオライト材料に含まれるGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、グメリン沸石である。したがって、(Ni(deta))−UT−6、チャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、DAF−5、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、LZ−218、リンデD、リンデR、MeAPSO−47、Phi、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62、UiO−21、ウィルヘンダーソン沸石、ZK−14、ZYT−6からなる群から、好ましくはチャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、K−チャバサイト、SAPO−34、SAPO−47、SSZ−13、SSZ−62およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくは、チャバサイト、|Li−Na| [Al−Si−O]−CHA、Na−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から、より好ましくはNa−チャバサイト、SAPO−34、SSZ−13およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択される、1種または複数のゼオライトを含むことができる、本発明の触媒のゼオライト材料に含まれているCHAフレームワーク構造を有する、1種もしくは複数の(任意の)ゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相に対して、同じことが当てはまる。しかし、本発明によれば、ゼオライト材料に含まれているCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数の(任意の)ゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相は、チャバサイトを含み、好ましくはNa−チャバサイトを含むことが特に好ましい。
したがって、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトはグメリン沸石を含み、CHAフレームワーク構造を有する任意の1種または複数のゼオライトはチャバサイトを含み、好ましくはグメリン沸石は、ゼオライト材料中に、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとして含まれ、チャバサイトは、ゼオライト材料中に、CHAフレームワーク構造を有する任意の1種または複数のゼオライトとして含まれることが、本発明によれば特に好ましい
触媒の製造方法、および触媒これ自体に関することに加えて、本発明は、
(a)本出願において定義した本発明の触媒の特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかによる触媒を含む触媒を用意する工程、および
(b)NOを含むガス流を工程(a)において用意した触媒と接触させる工程
を含む、NOを選択的接触還元する方法にさらに関する。
本発明の方法によれば、本発明の触媒と接触させることにより処理されたガス流は、NOの選択的接触還元用の1種または複数の還元剤を含むことが好ましい。この主旨では、任意の好適な還元剤または還元剤の組合せを使用することができるが、但し、それらは、本発明の方法によってもたらされる接触条件下で、NOを窒素ガスに還元することができることを条件とする。しかし、本発明の方法によれば、使用される還元剤のうちで、ウレアおよび/またはアンモニアが含まれ、より好ましくはウレアおよび/またはアンモニア、好ましくはアンモニアが、本発明の方法における還元剤として使用されることが好ましい。
したがって、ガス流は、1種または複数の還元剤をさらに含み、1種または複数の還元剤は、好ましくはウレアおよび/またはアンモニア、好ましくはアンモニアを含むのが、本発明の方法によれば好ましい。
NOを含むガスに関すると、前記ガス流がどのように供給されるかに関して、本発明により特定の制限はなく、こうして、ガス流は、任意の考えられる供給源に由来することができる。しかし、ガス流は、内燃エンジンから、好ましくは、リーンバーン条件下で稼働する内燃エンジンから、より好ましくはリーンバーンガソリンエンジンからまたはディーゼルエンジンからのNO含有排ガス流を含むことが、本発明によれば好ましい。
本発明によれば、ガス流は、1つまたは複数の工業的プロセスから1つまたは複数のNO含有排ガスを含み、より好ましくは、NO含有排ガス流は、アジピン酸、硝酸、ヒドロキシルアミン誘導体、カプロラクタム、グリオキサール、メチル−グリオキサール、グリオキシル酸を生成するプロセスにおいて、または窒素系物質を燃焼するプロセスにおいて(前記プロセスの2種以上からの排ガス流の混合物を含む)得られた1種または複数の排ガス流を含むことが、代替として好ましい。
最後に、本発明はまた、特に、触媒作用の分野において、および/または排気ガスの処理において、NOの選択的接触還元に本発明の触媒を使用する方法であって、前記排気ガス処理が、工業的排気ガス処理および自動車の排気ガス処理を含む、使用する方法に関する。しかし、本出願に定義されている特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかによる本発明の触媒は、NOの選択的接触還元用の触媒として、および好ましくはSCRによるNO含有排気ガスの処理において使用され、より好ましくは、触媒は、工業的排気ガスまたは自動車の排気ガスの処理に使用されるのが、本発明によれば好ましい。本発明によれば、本出願に定義されている特定の実施形態および好ましい実施形態のいずれかによる本発明の触媒は、自動車の排気ガスの処理に使用されることが特に好ましい。
本発明は、個々の依存性により示される組合せおよび実施形態を含めて、以下の特定の好ましい実施形態によってさらに特徴づけられる。
1. ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒の生成方法であって、前記ゼオライト材料が、
(A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有し、任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、1種または複数のゼオライト、
を含み、および/または
(B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相
を含み、
Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、前記方法は、
(i) 少なくとも1種のYO源、少なくとも1種のX源を含み、種結晶を任意に含む混合物を製造する工程、
(ii) GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料であって、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを任意にさらに含むゼオライト材料を得るため、ならびに/またはGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物を結晶化させる工程、
(iii) (ii)において得られたゼオライト材料を任意に単離する工程、
(iv) (ii)または(iii)において得られたゼオライト材料を任意に洗浄する工程、
(v) (ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料を任意に乾燥する工程、
(vi) (ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非フレームワーク元素または化合物が、Cuおよび/またはFeと、好ましくはCuとイオン交換する工程
を含む、方法。
2. (iii)において、ゼオライト材料を単離する工程が、(ii)において得られたゼオライト材料を噴霧乾燥する工程を含み、
かつ/または
(v)において、ゼオライト材料を乾燥する工程が、(ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料を噴霧乾燥する工程を含む、実施形態1の方法。
3. (vi)において、ゼオライト材料が、該ゼオライト材料中に、元素として算出される、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは1〜8質量%、より好ましくは1.5〜6質量%、より好ましくは2〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは3〜4質量%、より好ましくは3.3〜3.8質量%、およびより好ましくは3.5〜3.7質量%の範囲となるCuおよび/またはFeの搭載量を得るようにイオン交換された、実施形態1または2に記載の方法。
4. (vi)において、ゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程が、
(vi.a) (ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非フレームワーク元素または化合物が、NH とイオン交換される工程、
(vi.b) ゼオライト材料のH型を得るため、(vi.a)において得られたイオン交換済みゼオライト材料を焼成する工程、
(vi.c) (vi.b)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、イオン性非フレームワーク元素としてのゼオライト材料中に含まれているHは、Cuおよび/またはFeとイオン交換される工程
を含む、実施形態1から3のいずれかの方法。
5. Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択され、Yが、好ましくはSiである、実施形態1から4のいずれかの方法。
6. 少なくとも1種のYO源が、シリカ、シリケートおよびそれらの混合物からなる群から、
好ましくは、ヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、反応性アモルファス固体シリカ、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水和物、セスキシリケート、二シリケート、コロイド状シリカ、焼成シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、ヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、焼成シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、シリカヒドロゾル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、水ガラス、コロイド状シリカおよびそれらの混合物からなる群から選択される1種または複数の化合物を含み、
より好ましくは、少なくとも1種のYO源が、水ガラス、コロイド状シリカおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、水ガラスがYO源として使用される、
実施形態1から5のいずれかの方法。
7. Xが、Al、B、In、Ga、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択され、Xは好ましくはAlである、実施形態1から6のいずれかの方法。
8. 少なくとも1種のX源が、1種または複数のアルミニウム塩、好ましくは、アルミン酸のアルカリ金属塩を含み、アルカリ金属が、Li、Na、K、RbおよびCsからなる群から好ましくは選択され、より好ましくは、アルカリ金属は、Naおよび/またはKであり、さらにより好ましくは、アルカリ金属はNaである、実施形態1から7のいずれかの方法。
9. (i)において製造した混合物のYO:Xモル比が、
2〜50、好ましくは4〜30、より好ましくは6〜25、より好ましくは8〜20、より好ましくは9〜18、より好ましくは10〜16、より好ましくは10.5〜14、およびより好ましくは11〜12の範囲である、実施形態1から8のいずれかの方法。
10. 種結晶が、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライト、好ましくはCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含む、実施形態1から9のいずれかの方法。
11. (i)において製造した混合物中の種結晶の量が、混合物中に含有するYO100質量%に対して、0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜15質量%、より好ましくは1〜12質量%、より好ましくは1.5〜10質量%、より好ましくは2〜8質量%、より好ましくは2.5〜6質量%、およびより好ましくは3〜4質量%の範囲である、実施形態1から10のいずれかの方法。
12. (i)において製造した混合物が、1種または複数の溶媒を含有する溶媒系をさらに含み、溶媒系が、極性のプロトン性溶媒およびその混合物からなる群から、
好ましくは、n−ブタノール、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、水およびそれらの混合物からなる群から、
より好ましくは、エタノール、メタノール、水およびそれらの混合物からなる群から選択される、1種または複数の溶媒を好ましくは含み、
より好ましくは、溶媒系は水を含み、より好ましくは、水、好ましくは脱イオン水が溶媒系として使用される、実施形態1から11のいずれかの方法。
13. (i)において製造した混合物が溶媒系として水を含み、(i)において製造した混合物のHO:YOモル比が、好ましくは、3〜28、好ましくは4〜24、より好ましくは5〜22、より好ましくは6〜18、より好ましくは7〜14、およびより好ましくは8〜10の範囲にある、実施形態12に記載の方法。
14. (i)において製造した混合物が、1種または複数のアルカリ金属M、好ましくはLi、Na、K、Csおよびそれらの混合物からなる群から選択される1種または複数のアルカリ金属Mをさらに含み、より好ましくは、(i)において製造した混合物が、Naおよび/またはK、より好ましくはアルカリ金属MとしてNaをさらに含む、実施形態1から13のいずれかの方法。
15. (i)において製造した混合物におけるM:YOモル比が、0.1〜2、好ましくは0.3〜1.5、より好ましくは0.4〜1.2、より好ましくは0.5〜1、より好ましくは0.55〜0.9、より好ましくは0.6〜0.8、およびより好ましくは0.65〜0.75の範囲である、実施形態14の方法。
16. (i)において製造した混合物のYO:X:Mモル比が、1:(0.02〜0.5):(0.1〜2)、好ましくは1:(0.035〜0.25):(0.3〜1.5)、より好ましくは1:(0.05〜0.125):(0.4〜1.2)、より好ましくは1:(0.055〜0.11):(0.5〜1)、より好ましくは1:(0.065〜0.1):(0.55〜0.9)、より好ましくは1:(0.075〜0.095):(0.6〜0.8)、およびより好ましくは1:(0.085〜0.09):(0.65〜0.75)の範囲である、実施形態14または15の方法。
17. (ii)における結晶化が、(i)において製造した混合物の加熱を、好ましくは、75〜210℃、より好ましくは85〜190℃、より好ましくは90〜170℃、より好ましくは95〜150℃、より好ましくは100〜140℃、およびより好ましくは110〜130℃の範囲の温度まで加熱する工程を含む、実施形態1から16のいずれかの方法。
18. (ii)における結晶化が、自己圧下、好ましくはソルボサーマル条件下、より好ましくは水熱条件下で行われる、実施形態1から17のいずれかの方法。
19. (ii)における結晶化が、24〜240時間、より好ましくは36〜200時間、より好ましくは48〜180時間、より好ましくは75〜160時間、およびより好ましくは100〜140時間の範囲の時間、(i)において製造した混合物を加熱する工程を含む、実施形態1から18のいずれかの方法。
20. 工程(ii)における結晶化が、好ましくは撹拌により、混合物をかき混ぜる工程を含む、実施形態1から19のいずれかの方法。
21. (ii)において結晶化したGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相がグメリン沸石であり、(ii)において結晶化したCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトおよび/またはゼオライト連晶相がチャバサイトである、実施形態1から20のいずれかの方法。
22. 種結晶が、実施形態1から21のいずれかによる、(ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られた、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、CHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライト、および/またはGMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含む、実施形態1から21のいずれかの方法。
23. GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトを含み、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含むゼオライト材料を得るため、
ならびに/または
GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含む、ゼオライト材料を得るため、
(i)において製造した混合物が(ii)において結晶化される、実施形態1から22のいずれかの方法。
24. 相対強度比(RIR)法を使用するゼオライト材料のX線粉末回折パターンから算出される、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対する、(ii)において得られたゼオライト材料におけるCHAフレームワーク構造の相対量が、0.5〜99%、好ましくは1〜95%、より好ましくは5〜80%、より好ましくは10〜60%、より好ましくは15〜50%、より好ましくは20〜45%、およびより好ましくは25〜40%の範囲である、実施形態23に記載の方法。
25. GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物が(ii)において結晶化され、ゼオライト材料が、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まず、好ましくは、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトもゼオライト相も含まない、実施形態1から22のいずれかの方法。
26. (i)において製造した混合物が、実質的に、リンおよび/またはリン含有化合物を含有しない、実施形態1から25のいずれかの方法。
27. (ii)において得られたゼオライト材料のフレームワークが、実質的にリンを含有せず、好ましくは(ii)において得られたゼオライト材料が、リンおよび/またはリン含有化合物を実質的に含まない、実施形態1から26のいずれかの方法。
28. ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒であって、前記ゼオライト材料が、実施形態1から27のいずれかの方法により得ることができるおよび/または得られる、GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、任意にCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、触媒。
29. ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒であって、前記ゼオライト材料が、
(A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有し、任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含む、1種または複数のゼオライト
を含み、および/または
(B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相
を含み、
Yが四価元素であり、Xが三価元素であり、ゼオライト材料が、元素として算出して、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは1〜8質量%、より好ましくは1.5〜6質量%、より好ましくは2〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは3〜4質量%、より好ましくは3.3〜3.8質量%、およびより好ましくは3.5〜3.7質量%の範囲の量で、非フレームワーク元素として、好ましくはゼオライト材料のイオン交換部位に、Cuおよび/またはFeを含有し、
好ましくは、触媒は、実施形態1から22のいずれかの方法により得ることができる、および/または得られる、触媒。
30. ゼオライト材料のYO:Xモル比が、2〜50、好ましくは3〜30、より好ましくは4〜20、より好ましくは4.5〜15、より好ましくは5〜12、より好ましくは5.5〜9、より好ましくは5.8〜7、およびより好ましくは6〜6.2の範囲である、実施形態29の触媒。
31. ゼオライト材料が、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、および/またはゼオライト材料が、YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとからなる1種または複数のゼオライト連晶相を含み、好ましくは、相対強度比(RIR)法を使用してゼオライト材料のX線粉末回折パターンから算出した、GMEフレームワーク構造および/またはCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料における相100%に対するゼオライト材料中のCHAフレームワーク構造の相対量が、0.5〜99%、好ましくは1〜95%、より好ましくは5〜80%、より好ましくは10〜60%、より好ましくは15〜50%、より好ましくは20〜45%、およびより好ましくは25〜40%の範囲である、実施形態29または30の触媒。
32. ゼオライト材料が、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まず、好ましくは、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよびゼオライト相を含まない、実施形態29または30の触媒。
33. ゼオライト材料のフレームワークが、実質的にリンを含有せず、好ましくは、ゼオライト材料が、実質的にリンまたはリン含有化合物を含まず、より好ましくは、触媒が、実質的にリンまたはリン含有化合物を含まない、実施形態29から32のいずれかの触媒。
34. Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、Yが、好ましくはSiである、実施形態29から33のいずれかの触媒。
35. Xが、Al、B、In、Ga、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、Xが、好ましくはAlである、実施形態29から34のいずれかの触媒。
36. GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトがグメリン沸石を含み、CHAフレームワーク構造を有する任意の1種または複数のゼオライトはチャバサイトを含み、好ましくはグメリン沸石が、ゼオライト材料中に、GMEフレームワーク構造を有する1種もしくは複数のゼオライトとして含まれ、チャバサイトが、ゼオライト材料中に、CHAフレームワーク構造を有する任意の1種または複数のゼオライトとして含まれる、実施形態29から35のいずれかの触媒。
37. (a)実施形態28から36のいずれかによる触媒を含む触媒を用意する工程、および
(b)NOを含むガス流を工程(a)において用意した触媒と接触させる工程
を含む、NOの選択的接触還元の方法。
38. ガス流が、1種または複数の還元剤をさらに含み、1種または複数の還元剤が、好ましくはウレアおよび/またはアンモニア、好ましくはアンモニアを含む、実施形態37の方法。
39. ガス流が、内燃エンジンから、好ましくは、リーンバーン条件下で稼働する内燃エンジンから、より好ましくはリーンバーンガソリンエンジンから、またはディーゼルエンジンからのNO含有排ガス流を含む、実施形態37または38の方法。
40. ガス流が、1つまたは複数のNO含有排ガス、好ましくは1つまたは複数の工業的プロセスからの1種または複数のNO含有排ガスを含み、より好ましくは、NO含有排ガス流が、アジピン酸、硝酸、ヒドロキシルアミン誘導体、カプロラクタム、グリオキサール、メチル−グリオキサール、グリオキシル酸を生成するプロセスにおいて、または窒素系物質を燃焼するプロセスにおいて(前記プロセスの2種以上からの排ガス流の混合物を含む)得られた1種または複数の排ガス流を含む、実施形態37から39のいずれかの方法。
41. 好ましくはNOの選択的接触還元用の触媒として、接触プロセスにおける、より好ましくはSCRによるNO含有排気ガスの処理における、実施形態28から36のいずれか1つに記載の触媒を使用する方法であって、より好ましくは、ゼオライト材料が、工業的排気ガスまたは自動車の排気ガスの処理、好ましくは自動車の排気ガスの処理に使用される、使用する方法。
図に示されているX線回折(XRD)パターンは、それぞれ、Cu Kアルファ−1放射を使用して測定した。それぞれのディフラクトグラムでは、回折角2シータ(°)が、横座標に沿って示されており、強度が縦座標に沿ってプロットされている。
それぞれ、参照実施例1〜5から得られたゼオライト材料のX線回折パターンを示す図である。参照として、ディフラクトグラムは、それぞれGME型およびCHA型フレームワーク構造に典型的な線パターンをさらに含む。 それぞれ、参照実施例1〜5から得られたゼオライト材料のX線回折パターンを示す図である。参照として、ディフラクトグラムは、それぞれGME型およびCHA型フレームワーク構造に典型的な線パターンをさらに含む。 それぞれ、参照実施例1〜5から得られたゼオライト材料のX線回折パターンを示す図である。参照として、ディフラクトグラムは、それぞれGME型およびCHA型フレームワーク構造に典型的な線パターンをさらに含む。 それぞれ、参照実施例1〜5から得られたゼオライト材料のX線回折パターンを示す図である。参照として、ディフラクトグラムは、それぞれGME型およびCHA型フレームワーク構造に典型的な線パターンをさらに含む。 それぞれ、参照実施例1〜5から得られたゼオライト材料のX線回折パターンを示す図である。参照として、ディフラクトグラムは、それぞれGME型およびCHA型フレームワーク構造に典型的な線パターンをさらに含む。 参照実施例7により得られた、焼成済み生成物のX線回折パターンを示す。比較目的のため、CHA型フレームワーク構造の線パターンは、ディフラクトグラムに示されている。
以下の実施例では、個々の試料におけるGME型およびCHA型フレームワーク構造の相対量は、較正を必要としない標準物質不使用法である、1974年12月のJournal of Applied Crystallography、第7巻、6号、519〜525頁における、Chung、F.H.に記載されている、相対強度比(RIR)法を使用するX線回折による定量によって決定した。この主旨で、分析の回折データは、D8 Advance Series II回折計(Bruker AXS GmbH、Karlsruhe)で収集した。LYNXEYE検出器(ウインドウは3°の開口に設定した)を使用して、Bragg−Brentano形状に設定した。データは、0.3°に固定した発散スリット設定、および5°(2q)〜70°(2q)の範囲の角度を使用して収集した。このステップ幅は、0.02°(2q)に設定し、スキャン時間を、少なくとも50.000カウント数のピーク強度を達成するよう選択した。次に、試料中のそれぞれのGMEフレームワーク相およびCHAフレームワーク相の相対量は、ソフトウェアパッケージDIFFRAC.EVA V2(Bruker AXS GmbH、Karlsruhe、DIFFRAC.SUITEユーザーマニュアル、DIFFRAC.EVA、2011年、111頁を参照されたい)を用いて、X線回折データの分析により決定した。Acta Cryst.(2002年)、B58巻、333〜337頁に記載されているPDFデータベースを使用して、試料内の結晶相を同定した。データベースにおける個々のエントリーからのI/Icor値を使用し、これらの値は、50%混合物における、鋼玉石の主要反射に対する、個々の化合物の最強回折ピークの相対強度を記載している。
参照実施例1:GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、8.26gのNaAlOを92.52gのHO(DI)に溶解した。次に、撹拌下、0.89gのチャバサイト種結晶(SiOに対して3質量%)を分散させて、次いで、69.69gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)をゆっくりと添加した。最後に、撹拌した反応混合物に、28.97gのLUDOX AS40(HO中の40質量%のSiO)を添加する。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比が、40.3:3.5:12.0:750を示す。次に、この反応混合物をスタティックオートクレーブに移送し、120時間、120℃まで加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。56gの白色粉末が得られた。
図1に示されている、得られた生成物のX線回折から分かり得る通り、生成物は、GMEフレームワーク構造とCHAフレームワーク構造の両方を有するゼオライト材料であることが明らかになり、相対強度比(RIR)法を使用して決定すると、ゼオライト材料中のGMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造の相対量は、それぞれ50%である。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、57%であった。
参照実施例2:GMEフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、15.84gのNaAlOを、218.86gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)中、撹拌下で均一化した。これにより、乳状白色ゲルとなり、5.84gのチャバサイトの種(SiOに対して10質量%)を添加する。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比は、40.3:3.5:16.8:341を示す。この反応混合物をスタティックオートクレーブ中に移送し、120時間、120℃に加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。30gの白色粉末が得られた。
図2に示されている、得られた生成物のX線回折から分かり得る通り、生成物は、GMEフレームワーク構造を有するゼオライト材料であることが明らかになり、実質的にCHA相がないことは、ディフラクトグラムにおいて明白である。
参照実施例3:GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、9.60gのNaAlOを、185.81gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)中、撹拌下で均一化した。これにより、乳状白色ゲルとなり、4.95gのチャバサイトの種(SiOに対して10質量%)を添加する。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比が、40.3:2.5:15.3:341を示す。この反応混合物をスタティックオートクレーブ中に移送し、120時間、120℃に加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。30gの白色粉末が得られた。
図3に示される、得られた生成物のX線回折から分かり得る通り、生成物は、主にGMEフレームワーク構造を有するゼオライト材料であることが明らかになり、CHAフレームワーク構造を有する相はわずか少量しかないことが、ディフラクトグラムにおいて明白である。
参照実施例4:GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、24.33gのNaAlOを、219.03gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)中、撹拌下で均一化した。これにより、乳状白色ゲルとなり、5.69gのチャバサイトの種(SiOに対して10質量%)を添加する。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比が、40.3:3.5:16.9:341を示す。この反応混合物をスタティックオートクレーブ中に移送し、120時間、120℃に加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。60gの白色粉末が得られた。
図4に示されている、得られた生成物のX線回折から分かり得る通り、生成物は、GMEフレームワーク構造とCHAフレームワーク構造の両方を有するゼオライト材料であることが明らかになり、相対強度比(RIR)法を使用して決定すると、ゼオライト材料中のGMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造の相対量は、それぞれ73%GMEおよび15%CHAであり、さらなる相は、副生成物としての、方沸石と帰属される。したがって、相対強度比(RIR)法を使用して決定される、試料中のGME相およびCHA相の合計(100%)に対する、GMEおよびCHAの相対量は、それぞれ、83%GMEおよび17%CHAである。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、71%であった。
参照実施例5:種結晶を使用しない、GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、74.38gのNaAlOを、832.64gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)中、撹拌下で均一化した。これにより、乳状白色ゲルとなる。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比が、40.3:3.5:12.0:705を示す。チャバサイト種結晶を添加しなかった。この反応混合物を撹拌したオートクレーブ中に移送し、60時間、120℃に加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。247gの白色粉末が得られた。
図4に示されている、得られた生成物のX線回折から分かり得る通り、生成物は、GMEフレームワーク構造とCHAフレームワーク構造の両方を有するゼオライト材料であることが明らかになり、相対強度比(RIR)法を使用して決定すると、ゼオライト材料中のGMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造の相対量は、少量の不純物に加えて、それぞれ47%GMEおよび45%CHAである。したがって、相対強度比(RIR)法を使用して決定される、試料中のGME相およびCHA相の合計(100%)に対する、GMEおよびCHAの相対量は、それぞれ、51%GMEおよび49%CHAである。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、68%であった。
参照実施例6:GMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
テフロン(登録商標)製ビーカー中で、74.38gのNaAlOを、832.64gの水ガラス(26質量%のSiO、8質量%のNaO、66質量%のHO)中、撹拌下で均一化した。これにより、乳状白色ゲルとなり、8.02gのチャバサイトの種(SiO2に対して3.7質量%)を添加する。その結果、得られた反応ゲルは、SiO:Al:NaO:HOモル比が、40.3:3.5:12.0:705を示す。この反応混合物を撹拌したオートクレーブ中に移送し、60時間、120℃に加熱する。この後、分散液を冷却し、この固体をろ過により上澄み液から分離し、次いで、導電性が200μSに到達するまで、HO(DI)により洗浄する。残留HOを完全に除去するため、空気下、試料をスタティックオーブン中、120℃で16時間、乾燥した。121gの白色粉末が得られた。
X線回折によって決定されるように、生成物は、GMEフレームワーク構造を有する相に加え、主にCHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料であることが明らかである。相対強度比(RIR)法を使用して決定したゼオライト材料中のGMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造の相対量は、93%CHAおよび7%GMEである。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、71%であった。
参照実施例7:CHAフレームワーク構造を有するゼオライト材料の製造
276.8kgの水酸化N,N,N−トリメチルシクロヘキシルアンモニウム(HO中の20質量%溶液)を、34.80kgのアルミニウムトリイソプロピレートおよび77.99kgの水酸化テトラメチルアンモニウム(HO中の25質量%溶液)と混合した。この後、358.32kgのLUDOX AS40(HO中の40質量%コロイド溶液)および5.73kgのCHAの種を撹拌した混合物に添加した。得られたゲルを、1600Lの合計体積を有する撹拌したオートクレーブに入れた。オートクレーブは、7時間以内に170℃まで加熱した。この温度を18時間、一定に維持した。この後、オートクレーブを室温まで冷却した。次に、洗浄水がpH7を有するまで、この固体をろ過および徹底的な洗浄により分離した。最後に、この固体を120℃で10時間、乾燥した。物質を550℃で5時間、焼成した。
XRDによって、焼成済み材料の物性評価を図6に示しており、CHA型フレームワーク構造であることを示している。GMEフレームワーク構造を有する相がないことが、ディフラクトグラムにおいて明白である。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、92%であった。
参照実施例1の銅イオン交換
参照実施例1から得られた50gのゼオライト粉末を、500gのHO(DI)中の50gのNHNOの溶液に分散した。撹拌下、この混合物を2時間、80℃まで加熱した。次に、この固体をろ過により水相から分離し、次いで、洗浄水中に硝酸塩を検出することができなくなるまでHOにより洗浄した。得られた白色固体粉末を、空気下、120℃で16時間、乾燥した。
合成から残留NaOを定量的に除去するため、イオン交換をもう1回、繰り返した。最後に、空気下、スタティックオーブン中、6時間、500℃で焼成することにより、このゼオライトをH型に転移させた。
次に、焼成後に得られた試料のH型に、Cu2+によるイオン交換を施した。この主旨では、49gの焼成済みゼオライト粉末を、318gのHO(DI)中に、撹拌下で分散した。この分散液を60℃まで加熱した。30分後、5.6gのCu2+酢酸塩一水和物を、水相中で0.54gの酢酸(HO中の70質量%溶液)と一緒に添加した。1時間の反応時間後、この混合物に238gの冷HOを迅速に添加して、イオン交換を停止させた。固体をろ過して、200μSの導電性に到達するまで、HO(DI)により洗浄した。銅イオン交換された生成物を得るため、明青色粉末を120℃で16時間、乾燥した。
得られた銅イオンによる交換後の試料の元素分析により、以下の値が得られた:SiO=75.6質量%、Al=20.9質量%、NaO=0.05質量%およびCuO=3.4質量%。銅交換した後の試料のX線回折パターンにより、相対強度比(RIR)法を使用して決定したGMEフレームワーク構造およびCHAフレームワーク構造の相対量は、63%GMEおよび37%CHAであることが明らかになった。ディフラクトグラムから決定した生成物の結晶化度は、55%であった。
比較例1:参照実施例7の銅イオン交換
CHA型フレームワーク構造を有する銅イオン交換した比較例を得るため、参照実施例7に実施例1の手順を繰り返した。
SCR試験
続いて、実施例1および比較例1において得られた銅交換試料を、そのNO転化能に対する選択的接触還元条件下で試験した。この主旨では、試料は、様々な温度(200℃、300℃、450℃および600℃)において、500ppmの酸化窒素、500ppmのアンモニア、5体積パーセントの水、10体積パーセントの酸素(空気として)および残りは窒素を含有するガス流を用い、80,000時−1の単位時間当たりの質量空間速度(WHSV)で行った。次に、10体積パーセントの水を含有する雰囲気中、650℃で50時間、試料をエージングし、次に、再び試験した。前記の試験の結果が、以下の表1に示されている。
Figure 0006975728
こうして、選択的接触還元試験からの結果から分かり得る通り、本発明の試料を用いて得られた結果は、比較例を用いて得られた結果を明らかに凌ぐことが驚くべきことに見出され、この利点は、高温において特に顕著である。さらに、触媒をエージングした後にも同じことが当てはまることが、まったく予想外なことに見出され、こうして、本発明の触媒は、選択的接触還元用の触媒の全寿命の間、優れた性能を効果的に示している。すなわち、エージング後、本発明の触媒の活性は、200℃の最低の温度の比較例の活性よりもわずかに下回るが、本発明の触媒は、より高い温度のすべてにおいて、特に、300〜450℃の温度範囲において、比較例の触媒試料よりも明らかに優れており、300〜450℃では、製造直後の試料とエージング済み試料のどちらも、最高の転化速度が観察される。したがって、GMEフレームワーク構造を有するゼオライトを含む、選択的接触還元用の銅を搭載した触媒は、特に、最適な転化レベルが実現され得る温度範囲において、同等の金属搭載レベルの場合、選択的接触還元により、NOの低減に明白に優れた性能を示すことが驚くべきことに見出された。

Claims (14)

  1. ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒の生成方法であって、前記ゼオライト材料が、
    (A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、及び任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含み、および/または
    (B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトと、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトの1種または複数のゼオライト連晶相
    を含み、
    Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、前記方法は、
    (i) 少なくとも1種のYO源、少なくとも1種のX源を含み、種結晶を任意に含む混合物を製造する工程、
    (ii) GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料であって、CHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを任意にさらに含むゼオライト材料を得るため、ならびに/またはGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトの1種または複数のゼオライト連晶相を含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物を結晶化させる工程、
    (iii) (ii)において得られたゼオライト材料を任意に単離する工程、
    (iv) (ii)または(iii)において得られたゼオライト材料を任意に洗浄する工程、
    (v) (ii)、(iii)または(iv)において得られたゼオライト材料を任意に乾燥する工程、
    (vi) (ii)、(iii)、(iv)または(v)において得られたゼオライト材料にイオン交換手順を施す工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非フレームワーク元素または化合物が、Cuおよび/またはFeとイオン交換される工程
    を含む、方法。
  2. Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. Xが、Al、B、In、Ga、およびそれらの2種以上の組合せからなる群から選択される、請求項1または2に記載の方法。
  4. (i)において製造した混合物が、1種または複数の溶媒を含有する溶媒系をさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. GMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含むゼオライト材料を得るため、(i)において製造した混合物が(ii)において結晶化され、ゼオライト材料が、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まない、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. (i)において製造した混合物が、実質的に、リンおよび/またはリン含有化合物を含有しない、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. ゼオライト材料を含む、NOの選択的接触還元用の触媒であって、前記ゼオライト材料が、
    (A)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、及び任意に、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトをさらに含み、および/または
    (B)YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトの1種または複数のゼオライト連晶相
    を含み、
    Yが四価元素であり、Xが三価元素であり、ゼオライト材料が、元素として算出して、ゼオライト材料中に含有されるYO100質量%に対して、0.1〜15質量%の範囲の量で、非フレームワーク元素としてCuおよび/またはFeを含有する、触媒。
  8. ゼオライト材料が、YOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトを含み、および/またはゼオライト材料が、YOおよびXを含有するGMEフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトとYOおよびXを含有するCHAフレームワーク構造を有する1種または複数のゼオライトの1種または複数のゼオライト連晶相を含む、請求項に記載の触媒。
  9. ゼオライト材料が、実質的に、CHAフレームワーク構造を有するゼオライトおよび/またはゼオライト相を含まない、請求項またはに記載の触媒。
  10. ゼオライト材料のフレームワークが、実質的にリンを含有しない、請求項からのいずれか一項に記載の触媒。
  11. Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される、請求項から10のいずれか一項に記載の触媒。
  12. Xが、Al、B、In、Ga、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される、請求項から11のいずれか一項に記載の触媒。
  13. (a)請求項7から12のいずれか一項に記載の触媒を含む、触媒を用意する工程、および
    (b)NOを含むガス流を工程(a)において用意した触媒と接触させる工程
    を含む、NOの選択的接触還元の方法。
  14. 接触プロセスに、請求項7から12のいずれか一項に記載の触媒を使用する方法。
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