JP7030783B2 - FAU型骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法及びNOxの選択的触媒還元におけるその使用方法 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
(a)1種以上のYO2源、1種以上のX2O3源と、1種以上の構造規定剤(SDA)とを含む混合物を製造する工程、
(b)(a)で得られた混合物からのゼオライト材料を結晶化する工程、
を含み、
ここで、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、
その1種以上の構造規定剤がジアミノメチルシクロヘキサンの1種以上の異性体を含む方法に関する。
本発明において、1種以上のYO2源が、ヒュームドシリカ、コロイドシリカ、シリカゲル、固体シリカ、ケイ酸ナトリウム、及びそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上の化合物を含むことが好ましい。好ましくは、1種以上のYO2源はコロイドシリカを含む。本発明によれば、コロイドシリカが1種以上のYO2源として用いられることが特に好ましい。
(c)ゼオライト材料を、好ましくは濾過により単離する工程、
及び/又は
(d)250μS/cm3より低い電気伝導率を好ましくは得るために、ゼオライト材料を1種以上の溶媒で洗浄する工程であって、好ましくは前述の1種以上の溶媒が水を含み、より好ましくはゼオライト材料を脱イオン水で洗浄する工程、
及び/又は
(e)(c)及び/又は(d)で得られたゼオライト材料を乾燥させる工程、
及び/又は
(f)(c)、(d)、及び/又は(e)で得られたゼオライト材料をか焼する工程
のうちの1つ以上をさらに含むことが好ましく、ここで、互いに独立して、(c)、(d)、(e)、及び/又は(f)を、好ましくは1回以上繰り返す。
(g)(c)、(d)、(e)又は(f)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、ゼオライト材料に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物が1種以上の金属イオンに対してイオン交換される工程
をさらに含むことが好ましい。
(g.i)(c)、(d)、(e)又は(f)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物がNH4 +に対してイオン交換される工程、
(g.ii)(g.i)で得られたイオン交換ゼオライト材料をか焼してゼオライト材料のH形を得る工程、
(g.iii)(g.ii)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、イオン性非骨格元素としてゼオライト材料中に含まれるH+が1種以上の金属イオンに対してイオン交換される工程
を含むことが好ましい。
(1)溶媒系と、本発明によるFAU型骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法から得ることができる及び/又は得られるゼオライト材料とを含む混合物を製造する工程であって、ゼオライト材料をイオン交換する工程、
(1.a)(1)で得られた混合物を均質化する工程、
(1.b)支持基材を提供する工程、
(1.c)(1.b)で提供された支持基材を、(1.a)で得られた均質な混合物で被覆する工程、
(1.d)(1.c)で得られた被覆支持基材を任意に乾燥させる工程、
(2)(1.c)又は(1.d)で得られた被覆支持体をか焼する工程、
を含む、被覆基材の製造方法に関する。
(1)溶媒系と、本発明によるFAU型骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法から得ることができる及び/又は得られるゼオライト材料とを含む混合物を製造する工程であって、ゼオライト材料をイオン交換する工程、
(1.A)(1)で得られた混合物に耐火性支持材料を添加し、任意にペースト化剤を添加する工程、
(1.B)(1.A)で得られた混合物を均質化する工程、
(1.C)(1.B)で得られた混合物を成形する工程、
(2’)(1.C)で得られた成形混合物をか焼する工程
を含む、成形体の製造方法に関する。
(1.D)(1.C)で得られた混合物を、(2’)におけるそのか焼の前に乾燥させる工程を、さらに含む。
(a)1種以上のYO2源、1種以上のX2O3源と、1種以上の構造規定剤(SDA)とを含む混合物を製造する工程、
(b)(a)で得られた前記混合物からの前記ゼオライト材料を結晶化する工程、
を含み、
ここで、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、
前記1種以上の構造規定剤がジアミノメチルシクロヘキサンの1種以上の異性体を含む方法。
さらに好ましくは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、水及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、水及びそれらの混合物からなる群から選択される1種以上の溶媒を含むことが好ましく、
より好ましくは、前記溶媒系は水を含み、より好ましくは前記溶媒系として水を、好ましくは脱イオン水を使用する、実施形態1から6のいずれか一項に記載の方法。
(c)前記ゼオライト材料を、好ましくは濾過により単離する工程、
及び/又は
(d)250μS/cm3より低い電気伝導率を好ましくは得るために、前記ゼオライト材料を1種以上の溶媒で洗浄する工程であって、好ましくは前述の1種以上の溶媒が水を含み、より好ましくは前記ゼオライト材料を脱イオン水で洗浄する工程、
及び/又は
(e)(c)及び/又は(d)で得られた前記ゼオライト材料を乾燥させる工程、
及び/又は
(f)(c)、(d)、及び/又は(e)で得られた前記ゼオライト材料をか焼する工程
のうちの1つ以上をさらに含み、ここで、互いに独立して、(c)、(d)、(e)、及び/又は(f)を好ましくは1回以上繰り返す、実施形態1から12のいずれか一項に記載の方法。
(g)(c)、(d)、(e)又は(f)で得られた前記ゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、前記ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物が1種以上の金属イオンに対してイオン交換される工程
をさらに含む、実施形態13から16のいずれか一項に記載の方法。
(g.i)(c)、(d)、(e)又は(f)で得られた前記ゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、前記ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物がNH4 +に対してイオン交換される工程、
(g.ii)(g.i)で得られた前記イオン交換ゼオライト材料をか焼して前記ゼオライト材料のH形を得る工程、
(g.iii)(g.ii)で得られた前記ゼオライト材料をイオン交換手順に付する工程であって、イオン性非骨格元素として前記ゼオライト材料中に含まれるH+が1種以上の金属イオンに対してイオン交換される工程
をさらに含む、実施形態17に記載の方法。
(1)溶媒系と、本発明によるFAU型骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法から得ることができる及び/又は得られるゼオライト材料とを含む混合物を製造する工程であって、ゼオライト材料をイオン交換する工程、
(1.a)(1)で得られた前記混合物を均質化する工程、
(1.b)支持基材を提供する工程、
(1.c)(1.b)で提供された前記支持基材を、(1.a)で得られた前記均質な混合物で被覆する工程、
(1.d)(1.c)で得られた前記被覆支持基材を任意に乾燥させる工程、
(2)(1.c)又は(1.d)で得られた前記被覆支持体をか焼する工程、
を含む、被覆基材の製造方法。
(1)溶媒系と、実施形態21によるゼオライト材料とを含む混合物を製造する工程、
(1.A)(1)で得られた前記混合物に耐火性支持材料を添加し、任意にペースト化剤を添加する工程、
(1.B)(1.A)で得られた前記混合物を均質化する工程、
(1.C)(1.B)で得られた前記混合物を成形する工程、
(2’)(1.C)で得られた前記成形混合物をか焼する工程
を含む、成形体の製造方法。
(1.D)(1.C)で得られた前記混合物を、(2’)におけるそのか焼の前に乾燥させる工程
をさらに含む、実施形態30から32のいずれか一項に記載の方法。
より好ましくは前記溶媒系は水を含み、より好ましくは前記溶媒系として水を、好ましくは脱イオン水を使用する、実施形態22から37のいずれか一項に記載の方法。
NOxを含有するガス流を、実施形態21によるゼオライト材料と接触させることを含み、前記ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物を、Cu及び/又はFeについてイオン交換する方法。
図に示すX線回折(XRD)パターンは、それぞれCuKアルファ-1線を使用して測定した。それぞれの回折図において、回折角度2シータを横軸に沿って°で示し、強度を縦軸に沿ってプロットする。
4.9gのNaOHフレークを、室温で攪拌しながらプラスチックビーカー中で63gの脱イオン水に溶解した。そこに10gのアルミン酸ナトリウム(30質量%のNa、28.6質量%のAl)を添加して溶解させた。その後続いて7.7gのジアミノメチルシクロヘキサンを添加した。最後に、64.4gのLudox AS40をこれに添加し、次いで混合物を室温で1時間撹拌した。次いで混合物を室温で25時間放置した。得られた混合物のpHは13であった。バッチ組成:3 Na2O:10 SiO2:1.23 Al2O3:1.4 ジアミノメチルシクロヘキサン:131 H2O。
6.1gの15-クラウン-5テンプレートを、テフロン(登録商標)内張りオートクレーブ(Berghof社製)中で48.2gの脱イオン水に溶解した。次いで、4.5gのNaOHフレークを攪拌しながらそこに添加し、室温で溶解した。その後続いて9.9gのアルミン酸ナトリウム(30質量%のNa、28.6質量%のAl)を添加し、溶液に溶解させた。最後に、81.4gのLudox AS40を添加し、室温で1時間撹拌した。バッチ組成:2.1 Na2O:10 SiO2:Al2O3:0.5(15-クラウン-5):100 H2O。混合物を室温で24時間撹拌したところ、懸濁液は増粘し始めた。得られた混合物のpHは13.2であった。
63gの脱イオン水をプラスチックビーカーに入れた。4.9gのNaOHフレークを撹拌しながら添加し、室温で溶解した。その後続いて10gのアルミン酸ナトリウム(30質量%Na、28.6質量%Al)をそこに添加して溶解させた。最後に、64.4gのLudox AS40を添加し、室温で1時間撹拌した。バッチ組成:3 Na2O:10 SiO2:1.23 Al2O3:131 H2O。次いで混合物を室温で25時間放置した。得られた混合物のpHは13.2であった。
225gの脱イオン水(一部分)及び12.5gの硝酸アンモニウムを、500mlの4つ口フラスコに入れた。次いで混合物を撹拌しながら最大で80℃まで加熱した。その温度に達した後、実施例1の25gのNa-Yゼオライトを添加し、25gの脱イオン水で洗浄した(残分)。得られた懸濁液を再び最大で80℃まで加熱し、次いでその温度で30分間撹拌した(200rpm)。
146gの脱イオン水(一部分)を250mlの4つ口フラスコに入れ、最大で60℃まで加熱した。次いで、8.6gの酢酸銅一水和物(Sigma Aldrich社製)を攪拌しながらそこに添加し、再び最大で60℃まで加熱した。その温度に達した後、実施例2からのゼオライト25.5gを添加して、20gの脱イオン水ですすいだ。懸濁液は再び最大で60℃まで加熱したが、懸濁液のpHは60℃で5.3であり、次いでこの温度で1時間撹拌した(300rpm)。0.5時間後の懸濁液のpHは60℃で5.2であり、1時間後に得られた懸濁液のpHは60℃で5.2であった。
1.成形手順:
試験のために、実施例3のゼオライト試料を予め粉砕したガンマアルミナ(30質量%のAl2O3、70質量%のゼオライト)のスラリーと混合した。スラリーを磁気撹拌プレート上で100℃で撹拌しながら乾燥させ、空気中600℃で1時間か焼した。得られたケーキを粉砕し、試験用に250~500μmの目標画分に篩い分けした。成形粉末の画分を10%の蒸気/空気中、750℃のマッフルオーブン中で5時間老化させた。
SCR試験は、ABB LIMAS NOx/NH3分析器及びABB URAS N2O分析器を備えた48倍平行試験ユニットで実施した。実施例3のそれぞれの新しい状態の及び老化した触媒試料について、コランダムで全体積1mLに希釈した170mgの粉末を各反応器に入れた。
Claims (10)
- YO2及びX2O3を含むFAU型骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法であって、以下の工程:
(a)1種以上のYO2源、1種以上のX2O3源と、1種以上の構造規定剤(SDA)とを含む混合物を製造する工程、
(b)(a)で得られた前記混合物からの前記ゼオライト材料を結晶化する工程、を含み、
ここで、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、
前記1種以上の構造規定剤がジアミノメチルシクロヘキサンの1種以上の異性体を含む方法。 - Yが、Si、Sn、Ge、及びそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- Xが、Al、B、In、Ga、及びそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- ジアミノメチルシクロヘキサンの異性体が、65~95質量%の2,4-ジアミノメチルシクロヘキサン及び5~35質量%の2,6-ジアミノメチルシクロヘキサンを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- (a)において製造される前記混合物が、1種以上の溶媒を含む溶媒系をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- (a)において製造される前記混合物のモル比YO2:ジアミノメチルシクロヘキサンが0.5~40の範囲にある、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 以下の工程;
(c)前記ゼオライト材料を単離する工程、
及び/又は
(d)前記ゼオライト材料を1種以上の溶媒で洗浄する工程、
及び/又は
(e)(c)及び/又は(d)で得られた前記ゼオライト材料を乾燥させる工程、
及び/又は
(f)(c)、(d)、及び/又は(e)で得られた前記ゼオライト材料をか焼する工程のうちの1つ以上の工程をさらに含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記工程(c)における前記ゼオライト材料の単離が濾過によりなされる、請求項7に記載の方法。
- 以下の工程:
(g)(c)、(d)、(e)又は(f)で得られた前記ゼオライト材料をイオン交換操作に付する工程であって、前記ゼオライト材料中に含有される少なくとも1種のイオン性非骨格元素又は化合物を1種以上の金属イオンについてイオン交換する工程をさらに含む、請求項7または8に記載の方法。 - 前記1種以上の金属イオンが、アルカリ土類金属元素及び/又は遷移金属元素のイオンからなる群から選択される請求項9に記載の方法。
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