JP7113821B2 - Method for producing CHA-type aluminosilicate - Google Patents

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Description

本発明は、CHA型アルミノ珪酸塩及びその製造方法、並びに、これらを用いた排ガス浄化用触媒、排ガス浄化装置及び排ガスの浄化方法等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a CHA-type aluminosilicate, a method for producing the same, an exhaust gas purification catalyst, an exhaust gas purification apparatus, and an exhaust gas purification method using the same.

合成ゼオライトは、規則的で且つ一定の大きさの細孔を有する結晶構造を有し、乾燥剤、脱水剤、極性や分子径の差異を利用した各種の無機或いは有機分子の吸着剤又は分離剤、イオン交換体、石油精製触媒、石油化学触媒、固体酸触媒等の種々の用途において工業的に広く用いられている。 Synthetic zeolite has a crystal structure with regular and constant-sized pores, and is used as a desiccant, a dehydrating agent, and an adsorbent or separator for various inorganic or organic molecules using differences in polarity and molecular diameter. , ion exchangers, petroleum refining catalysts, petrochemical catalysts, and solid acid catalysts.

各種ゼオライトの骨格構造は、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association,以降では「IZA」と略称することがある。)においてデータベース化されており、現時点でゼオライトの骨格構造は200種類を超えている。しかしながら、工業的に利用されているゼオライトはわずか10種類程度に過ぎない。 The skeletal structures of various zeolites are compiled into a database by the International Zeolite Association (hereinafter sometimes abbreviated as "IZA"), and at present, there are over 200 types of zeolite skeletal structures. However, there are only about 10 kinds of zeolites that are industrially used.

近年、チャバザイト型ゼオライトに注目が集まっている。チャバザイト型ゼオライトは、天産品のチャバザイト(Chabazite)と同等の結晶構造を有するアルミノケイ酸塩であり、0.38nm×0.38nmの細孔径を有する3次元細孔構造を有する。なお、チャバザイトは、IZAにおいて、結晶構造の詳細が同定された天然ゼオライトとして、CHAという構造コードで命名され且つ分類されている(非特許文献1)。 In recent years, attention has been focused on chabazite-type zeolites. The chabazite-type zeolite is an aluminosilicate having a crystal structure equivalent to that of a natural product, Chabazite, and has a three-dimensional pore structure with a pore size of 0.38 nm×0.38 nm. In IZA, chabazite is named and classified under the structure code CHA as a natural zeolite whose crystal structure has been identified in detail (Non-Patent Document 1).

このようなCHA型ゼオライトとしては、例えば特許文献1には、所謂ハイシリカ(すなわち、シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)が5以上)のチャバザイト型ゼオライト及びその製造方法が開示されている。また、特許文献2~8にも、各種のハイシリカCHA型ゼオライト及びその製造方法が開示されている。これらのハイシリカのCHA型ゼオライトは、Y型ゼオライト、無定形シリカ、アルミノシリケートゲル、コロイダルシリカ等を原料とし、N,N,N-トリアルキル-アダマンタアンモニウムカチオンやN,N,N-トリアルキル-ベンジルアンモニウムカチオン等の有機構造指向剤を用いて、水熱反応で製造されている。As such a CHA-type zeolite, for example, Patent Document 1 discloses a so-called high-silica chabazite-type zeolite (that is, a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) of 5 or more) and a method for producing the same. ing. Further, Patent Documents 2 to 8 also disclose various high-silica CHA-type zeolites and methods for producing the same. These high-silica CHA-type zeolites are made from Y-type zeolite, amorphous silica, aluminosilicate gel, colloidal silica, etc., and N,N,N-trialkyl-adamantammonium cations and N,N,N-trialkyl - are produced by hydrothermal reactions using organic structure-directing agents such as benzylammonium cations;

また、例えば特許文献9及び10には、ハイシリカCHA型ゼオライトに金属又は金属イオンを含有させた触媒を用いて、ガス流に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」と称する場合がある。)を還元する方法が開示されている。また、特許文献11には、シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)が約15よりも大きく且つ銅を所定量含むCHA型ゼオライトを用いて、NOxを含む排気ガス流を選択的に触媒還元する方法が開示されている。これらは、触媒担体としてCHA型ゼオライトを用い、触媒担体の表面に金属を担持させたものであり、自動車等の排ガス中のNOxの選択的還元触媒としての利用が期待されている。Further, for example, Patent Documents 9 and 10 disclose nitrogen oxides (hereinafter sometimes referred to as "NOx") contained in a gas flow using a catalyst in which high silica CHA-type zeolite contains metals or metal ions. is disclosed. Further, in Patent Document 11, a CHA-type zeolite having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) of greater than about 15 and containing a predetermined amount of copper is used to selectively convert an exhaust gas stream containing NOx. A method for the catalytic reduction of is disclosed. These use CHA-type zeolite as a catalyst carrier, and metal is supported on the surface of the catalyst carrier, and are expected to be used as catalysts for selective reduction of NOx in exhaust gas from automobiles and the like.

一方、特許文献12には、シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)が15~50であって、平均粒子径が1.5μm以上であるCHA型ゼオライトが、触媒担体として耐熱性に優れることが開示されている。On the other hand, in Patent Document 12, CHA-type zeolite having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) of 15 to 50 and an average particle size of 1.5 μm or more is used as a heat-resistant catalyst carrier. It is disclosed that it is excellent in

また、特許文献13には、基材上に配置されたシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)が約15未満のCHA型ゼオライトを含み、約3重量%未満のアルカリ含有量を有する、NOx軽減のための触媒製品が開示されている。Further, Patent Document 13 discloses a CHA-type zeolite having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) of less than about 15 disposed on a substrate, and an alkali content of less than about 3% by weight. A catalyst product for NOx mitigation is disclosed comprising:

米国特許第4,544,538号明細書U.S. Pat. No. 4,544,538 米国特許出願公開第2003/0176751号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2003/0176751 米国特許出願公開第2007/0100185号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2007/0100185 米国特許出願公開第2008/0075656号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2008/0075656 米国特許出願公開第2008/0159950号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2008/0159950 国際公開第2010/074040号WO2010/074040 特開2010-163349号公報JP 2010-163349 A 特開2011-102209号公報JP 2011-102209 A 米国特許第6,709,644号明細書U.S. Pat. No. 6,709,644 特表2008-521744号公報Japanese Patent Publication No. 2008-521744 特表2010-519038号公報Japanese Patent Publication No. 2010-519038 特開2010-168269号公報JP 2010-168269 A 米国特許出願公開第2011/0020204号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2011/0020204

ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES,Fifth Revised Edition,p.102(2001)ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES, Fifth Revised Edition, p.102(2001)

このようにCHA型ゼオライトは、多様な用途での利用が期待されており、様々な研究開発が行われている。しかしながら、例えば吸着剤、分離剤、イオン交換体、触媒、触媒担体等の用途で工業的に使用するためには、固体酸性やイオン交換能等の基本性能に優れることに加えて、高温環境下或いは高温曝露後においても高い吸着性能や触媒性能等を維持できることが求められている。 Thus, CHA-type zeolite is expected to be used in various applications, and various research and development are being conducted. However, for industrial use in applications such as adsorbents, separating agents, ion exchangers, catalysts, catalyst carriers, etc., in addition to excellent basic performance such as solid acidity and ion exchange capacity, Alternatively, it is required to be able to maintain high adsorption performance, catalytic performance, etc. even after exposure to high temperatures.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温環境下或いは高温曝露後においても吸着性能や触媒性能等を比較的に高く維持可能な、熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩、及びこれを安価で再現性よく製造可能な製造方法等を提供することにある。また、本発明の別の目的は、排ガスの浄化性能に優れる排ガス浄化用触媒、並びにこれを用いた排ガス浄化装置及び排ガスの浄化方法等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to maintain relatively high adsorption performance, catalyst performance, etc. even in a high temperature environment or after high temperature exposure, and to have excellent thermal durability. An object of the present invention is to provide a CHA-type aluminosilicate and a method for producing the same at low cost and with good reproducibility. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst having excellent exhaust gas purifying performance, and an exhaust gas purifying apparatus and exhaust gas purifying method using the same.

なお、ここでいう目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本発明の他の目的として位置づけることができる。 It is to be noted that the present invention is not limited to the purpose described here, and that it is a function and effect derived from each configuration shown in the mode for carrying out the invention described later, and a function and effect that cannot be obtained by the conventional technology can be achieved. It can be positioned as another purpose.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、水熱合成においてSi元素源とシリカアルミナ比が比較的に低いアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源とを併用することにより、熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that in hydrothermal synthesis, a Si element source and a Si—Al element source containing at least an aluminosilicate having a relatively low silica-alumina ratio are used in combination. By doing so, it was found that a CHA-type aluminosilicate having excellent thermal durability can be obtained, leading to the completion of the present invention. That is, the present invention provides various specific aspects shown below.

<1>シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 )が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源、Si元素源(但し、前記Si-Al元素源に該当するものは除く。)、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物を調製する工程、並びに前記混合物を水熱処理する工程を少なくとも有することを特徴とする、CHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。<1> A Si—Al element source containing at least an aluminosilicate having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 2 or more and less than 12; ), preparing a mixture containing an alkali metal source, an organic structure-directing agent and water, and hydrothermally treating the mixture.

<2>前記アルミノ珪酸塩が、常温常圧で固体粉末状のアルミノ珪酸塩である<1>に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<3>前記アルミノ珪酸塩が、Si-3Al及びSi-4Alを実質的に含まない<1>又は<2>に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<4>前記Si元素源は、沈降シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム、及びアルコキシシランよりなる群から選択される少なくとも1種である<1>~<3>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<5>シリカアルミナ比が14以上40以下のCHA型アルミノ珪酸塩を合成する<1>~<4>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<2> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to <1>, wherein the aluminosilicate is a solid powdery aluminosilicate at normal temperature and normal pressure.
<3> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to <1> or <2>, wherein the aluminosilicate substantially does not contain Si-3Al and Si-4Al.
<4> Any one of <1> to <3>, wherein the Si element source is at least one selected from the group consisting of precipitated silica, colloidal silica, fumed silica, silica gel, sodium silicate, and alkoxysilane. A method for producing the CHA-type aluminosilicate according to item 1.
<5> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of <1> to <4>, wherein a CHA-type aluminosilicate having a silica-alumina ratio of 14 or more and 40 or less is synthesized.

<6>前記水熱処理する工程では、100~200℃で1~480時間の熱処理を行う<1>~<5>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<7>前記水熱反応させる工程の後に、得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩を300~1000℃で熱処理する焼成工程をさらに有する<1>~<6>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<8>得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩をNH4 +型及び/又はH+ 型にイオン交換する工程をさらに有する<7>に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<9>前記混合物が、CHA型アルミノ珪酸塩のシード結晶をさらに含有する<1>~<8>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<6> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of <1> to <5>, wherein in the step of hydrothermally treating, heat treatment is performed at 100 to 200° C. for 1 to 480 hours.
<7> The CHA according to any one of <1> to <6>, further comprising a firing step of heat-treating the obtained CHA-type aluminosilicate at 300 to 1000° C. after the hydrothermal reaction step. A method for producing a type aluminosilicate.
<8> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to <7>, further comprising the step of ion-exchanging the obtained CHA-type aluminosilicate into NH 4 + type and/or H + type.
<9> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of <1> to <8>, wherein the mixture further contains seed crystals of the CHA-type aluminosilicate.

<10>コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)が0.2以上であるCHA型アルミノ珪酸塩を合成する<1>~<9>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<11>前記有機構造指向剤が、1級アミン、2級アミン、3級アミン、及び4級アンモニウム塩よりなる群から選択される少なくとも1種である<1>~<10>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<12>前記アルカリ金属源が、アルカリ金属水酸化物を含む<1>~<11>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<13>前記混合物は、水シリカ比(H2 O/SiO2 )が5以上100未満である<1>~<12>のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
<10> Synthesizing a CHA-type aluminosilicate having a cobalt divalent ion adsorption capacity to all Al atoms ratio (Co 2+ /Al) of 0.2 or more <1> to <9> A method for producing the described CHA-type aluminosilicate.
<11> Any one of <1> to <10>, wherein the organic structure-directing agent is at least one selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. A method for producing the CHA-type aluminosilicate according to the item.
<12> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of <1> to <11>, wherein the alkali metal source contains an alkali metal hydroxide.
<13> The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of <1> to <12>, wherein the mixture has a water-silica ratio (H 2 O/SiO 2 ) of 5 or more and less than 100.

<14><1>~<13>のいずれか一項に記載の製造方法により得られ、シリカアルミナ比が14以上40以下であり、コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)が0.2以上であることを特徴とする、CHA型アルミノ珪酸塩。<14> Obtained by the production method according to any one of <1> to <13>, having a silica-alumina ratio of 14 or more and 40 or less, and a ratio of the cobalt divalent ion adsorption capacity to the total Al atoms (Co 2 A CHA-type aluminosilicate characterized in that + /Al) is 0.2 or more.

<15>シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 )が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源、Si元素源、(但し、前記Si-Al元素源に該当するものは除く。)、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物を調製する工程、前記混合物を水熱処理する工程、得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩をNH4 +型及び/又はH+ 型にイオン交換する工程、並びに得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩に遷移金属を担持させる工程を少なくとも有することを特徴とする、遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。<15> A Si—Al element source containing at least an aluminosilicate having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 2 or more and less than 12, a Si element source (provided that the above Si—Al element source ), preparing a mixture containing an alkali metal source, an organic structure-directing agent and water, hydrothermally treating the mixture, converting the obtained CHA-type aluminosilicate into NH 4 + type and/or H + A method for producing a transition metal-supported CHA-type aluminosilicate, comprising at least a step of ion-exchanging a mold and a step of supporting a transition metal on the obtained CHA-type aluminosilicate.

<16>シリカアルミナ比が14以上40以下であり、コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)が0.2以上であることを特徴とする、CHA型アルミノ珪酸塩。
<17><16>に記載のCHA型アルミノ珪酸塩及び前記CHA型アルミノ珪酸塩に担持された遷移金属を少なくとも含有することを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
<18>触媒担体と触媒層とを少なくとも備え、前記触媒層が、<17>に記載の排ガス浄化用触媒を少なくとも含有することを特徴とする、排ガス浄化装置。
<19><17>に記載の排ガス浄化用触媒に、HC、CO、及びNOxよりなる群から選択される少なくとも1種を含む排ガスを接触させることを特徴とする、排ガスの浄化方法。
<16> A CHA-type aluminosilicate characterized by having a silica-alumina ratio of 14 or more and 40 or less and a ratio (Co 2+ /Al) of cobalt divalent ion adsorption capacity to all Al atoms of 0.2 or more. salt.
<17> An exhaust gas purifying catalyst comprising at least the CHA-type aluminosilicate according to <16> and a transition metal supported on the CHA-type aluminosilicate.
<18> An exhaust gas purifying device comprising at least a catalyst carrier and a catalyst layer, wherein the catalyst layer contains at least the exhaust gas purifying catalyst according to <17>.
<19> A method for purifying exhaust gas, comprising contacting exhaust gas containing at least one selected from the group consisting of HC, CO, and NOx with the exhaust gas purifying catalyst according to <17>.

本発明によれば、高温環境下或いは高温曝露後においても吸着性能や触媒性能等を比較的に高く維持可能な、熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩、及びこれを安価で再現性よく製造可能な製造方法等を実現することができる。そして、このCHA型アルミノ珪酸塩を用いることで、排ガスの浄化性能に優れる排ガス浄化用触媒、並びにこれを用いた排ガス浄化装置及び排ガスの浄化方法等を実現することができる。 According to the present invention, a CHA-type aluminosilicate that can maintain relatively high adsorption performance, catalytic performance, etc. even in a high-temperature environment or after high-temperature exposure, and has excellent thermal durability, and its low cost and reproducibility A manufacturing method or the like that can be manufactured well can be realized. By using this CHA-type aluminosilicate, it is possible to realize an exhaust gas purifying catalyst having excellent exhaust gas purifying performance, an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying method using the same.

実施例1及び比較例1のハニカム触媒のNOx浄化率の測定結果を示すグラフである。4 is a graph showing measurement results of NOx purification rates of honeycomb catalysts of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いる。例えば「1~100」との数値範囲の表記は、その上限値「100」及び下限値「1」の双方を包含するものとする。また、他の数値範囲の表記も同様である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are examples (representative examples) of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these. In addition, the present invention can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist thereof. In this specification, when a numerical value or a physical property value is sandwiched before and after the "~", it is used to include the values before and after it. For example, the notation of a numerical range of "1 to 100" includes both the upper limit of "100" and the lower limit of "1". The same applies to the notation of other numerical ranges.

[CHA型アルミノ珪酸塩の製造方法]
本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法は、上述したとおり、シリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 、以降において「SAR」と称することがある。)が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源、Si元素源(但し、前記Si-Al元素源に該当するものは除く。)、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物を調製する工程、並びに前記混合物を水熱処理する工程を少なくとも有することを特徴とする。
[Method for producing CHA-type aluminosilicate]
As described above, the method for producing a CHA-type aluminosilicate of the present embodiment is an aluminosilicate having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 , hereinafter sometimes referred to as “SAR”) of 2 or more and less than 12. a step of preparing a mixture comprising at least a salt-containing Si—Al element source, a Si element source (excluding those corresponding to the Si—Al element source), an alkali metal source, an organic structure directing agent, and water; It is characterized by having at least a step of hydrothermally treating the mixture.

<混合物の調製工程>
この調製工程では、Si-Al元素源、Si元素源、アルカリ金属源、有機構造指向剤(Structure Directing Agent、以降において「SDA」と略称することがある。)、及び水を含む混合物を調製する。
<Mixture preparation process>
In this preparation step, a mixture containing a Si—Al element source, a Si element source, an alkali metal source, an organic structure directing agent (hereinafter sometimes abbreviated as “SDA”), and water is prepared. .

(Si-Al元素源)
原料として用いるSi-Al元素源としては、シリカアルミナ比が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むものである限り、公知のものを特に制限なく用いることができる。その種類は特に限定されない。ここで、アルミノ珪酸塩とは、ケイ酸塩中のケイ素原子の一部がアルミニウム原子に置き換えられた構造を有するものである。なお、シリカアルミナ比は、5以上12未満が好ましく、より好ましくは7以上11未満である。なお、本明細書において、シリカアルミナ比は、蛍光X線分析から求められる値を意味する。具体的には、Axios(スペクトリシス社)を用いて、試料約5gを20tで加圧成型したサンプルを測定に供し、得られたAl2 3 及びSiO2 の質量%の結果からSARを算出した。
(Si—Al element source)
As the Si—Al element source used as a raw material, any known source can be used without particular limitation as long as it contains at least an aluminosilicate having a silica-alumina ratio of 2 or more and less than 12. The type is not particularly limited. Here, the aluminosilicate has a structure in which some of the silicon atoms in the silicate are replaced with aluminum atoms. The silica-alumina ratio is preferably 5 or more and less than 12, more preferably 7 or more and less than 11. In addition, in this specification, a silica-alumina ratio means the value calculated|required from a fluorescent X-ray analysis. Specifically, using Axios (Spectricis Inc.), about 5 g of the sample was subjected to pressure molding at 20 t for measurement, and the SAR was calculated from the results of the obtained mass% of Al 2 O 3 and SiO 2 . did.

このようなアルミノ珪酸塩としては、下記一般式(I)で表されるアルミノケイ酸塩が好ましく用いられる。
xM2 O・Al2 3 ・mSiO2 ・nH2 O ・・・(I)
(前記式(I)中、Mはアルカリ金属元素を表し、xは0≦x≦1.0、mは2≦m<12、nは5≦n≦15をそれぞれ満たす数である。)
As such an aluminosilicate, an aluminosilicate represented by the following general formula (I) is preferably used.
xM2O.Al2O3.mSiO2.nH2O ( I ) _
(In formula (I) above, M represents an alkali metal element, x is a number that satisfies 0≦x≦1.0, m is 2≦m<12, and n is a number that satisfies 5≦n≦15.)

前記一般式(I)中、アルカリ金属元素としては、Li、Na、Ka、Rb、Cs等が挙げられ、これらの中でもNa及びKが好ましく、より好ましくはNaである。なお、上記のアルミノ珪酸塩は、Si及びAl以外に、他の元素、例えばGa、Fe、B、Ti、Zr,Sn、Zn等の元素を含んでいてもよい。
また、前記一般式(I)中、0≦x≦0.6が好ましく、より好ましくは0.2≦x≦0.5である。
一方、前記一般式(I)中、mは5≦m<12が好ましく、より好ましくは7≦m<11である。
また、前記一般式(I)中、nは6≦n≦15が好ましく、より好ましくは7≦n≦15である。
In the general formula (I), the alkali metal element includes Li, Na, Ka, Rb, Cs, etc. Among them, Na and K are preferable, and Na is more preferable. In addition to Si and Al, the above-mentioned aluminosilicate may contain other elements such as Ga, Fe, B, Ti, Zr, Sn, and Zn.
Further, in the general formula (I), 0≦x≦0.6 is preferable, and 0.2≦x≦0.5 is more preferable.
On the other hand, in the general formula (I), m preferably satisfies 5≦m<12, more preferably 7≦m<11.
In the general formula (I), n is preferably 6≦n≦15, more preferably 7≦n≦15.

SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩の中でも、取扱性や拡散性等の観点から、常温常圧(25℃、1atm)で固体粉末状のアルミノ珪酸塩が好ましく用いられる。ここで本明細書において、粉末状とは、粉末(一次粒子、及び/又は一次粒子が凝集した凝集体(二次粒子)を含む粉)、一次粒子乃至二次粒子を造粒した顆粒を含む概念である。なお、粉末状のアルミノ珪酸塩の各粒子の形状は、特に限定されず、例えば球状、楕円体状、破砕状、扁平形状、不定形状等いずれであっても構わない。 Among aluminosilicates having an SAR of 2 or more and less than 12, solid powdery aluminosilicates at normal temperature and normal pressure (25° C., 1 atm) are preferably used from the viewpoint of handleability, diffusibility, and the like. Here, in this specification, the term "powder" includes powder (powder containing primary particles and/or aggregates (secondary particles) in which primary particles are aggregated), and granules obtained by granulating primary particles to secondary particles. It is a concept. The shape of each particle of the powdery aluminosilicate is not particularly limited, and may be, for example, spherical, ellipsoidal, crushed, flat, irregular, or the like.

なお、粉末状のアルミノ珪酸塩の平均粒子径(D50)は、特に限定されないが、1~500μmであることが好ましく、より好ましくは20~350μmである。なお、本明細書において、平均粒子径D50は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社製、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-3100等)で測定されるメディアン径を意味する。Although the average particle size (D 50 ) of the powdery aluminosilicate is not particularly limited, it is preferably 1 to 500 μm, more preferably 20 to 350 μm. In the present specification, the average particle diameter D 50 means the median diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer (for example, laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation). .

また、SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩としては、粉末X線回折法による結晶構造が非晶質のアルミノ珪酸塩が好ましく用いられる。ここで、粉末X線回折法による結晶構造が非晶質であることは、X線回折図において特定の面指数を示す明瞭なピークが存在しないことを意味する。このような非晶質のアルミノ珪酸塩としては、市販の合成珪酸アルミニウムを用いることができる。 As the aluminosilicate having an SAR of 2 or more and less than 12, an aluminosilicate having an amorphous crystal structure as determined by a powder X-ray diffraction method is preferably used. Here, the fact that the crystal structure by powder X-ray diffraction method is amorphous means that there is no clear peak indicating a specific plane index in the X-ray diffraction diagram. Commercially available synthetic aluminum silicate can be used as such an amorphous aluminosilicate.

これらの中でも、不純物濃度が低く高品質であることに加えて、得られるCHA型アルミノ珪酸塩の触媒活性及び耐久性等の観点から、第十七改正日本薬局方の合成ケイ酸アルミニウム規格に適合するものが特に好ましく用いられる。 Among these, in addition to its low impurity concentration and high quality, it conforms to the synthetic aluminum silicate standard of the 17th revision of the Japanese Pharmacopoeia from the viewpoint of the catalytic activity and durability of the resulting CHA-type aluminosilicate. is particularly preferably used.

ここで、第十七改正日本薬局方の合成珪酸アルミニウム規格は下記のとおりである。
〔1〕性状
白色の粉末で、におい及び味はない。
水、エタノール(95)又はジエチルエーテルほとんど溶けない。
加熱したNaOH溶液に、わずかに不溶分を残して溶ける。
〔2〕確認試験
アルミニウム塩、ケイ酸塩→共に適合
〔3〕純度試験
液性は中性
塩化物 0.021%以下
硫酸塩 0.480%以下
重金属 30ppm以下
ヒ素 2ppm以下
〔4〕乾燥減量
乾燥減量は20.0%以下
〔5〕制酸力
50.0mL以上
Here, the synthetic aluminum silicate standards of the Japanese Pharmacopoeia 17th Edition are as follows.
[1] Properties White powder, odorless and tasteless.
Practically insoluble in water, ethanol (95) or diethyl ether.
Dissolves in heated NaOH solution leaving a small insoluble fraction.
[2] Confirmation test Aluminum salt, silicate → both compatible [3] Purity test Neutral Chloride 0.021% or less Sulfate 0.480% or less Heavy metal 30 ppm or less Arsenic 2 ppm or less [4] Loss on drying Drying Weight loss is 20.0% or less [5] Antacid power 50.0 mL or more

なお、アルミノ珪酸塩は、中心のSi原子に対する、周辺のSi原子及びAl原子の配列として、下記の5タイプの骨格、すなわちSi-0Al、Si-1Al、Si-2Al、Si-3Al、Si-4Alがあることが知られている。また、一部の結合部位がOHとなるSi原子、すなわちSi-1OHがあることも知られている。これらの化学結合状態は、固体29SiNMR測定にて詳細に解析可能であり、これら6タイプの骨格はそれぞれ異なるケミカルシフトを示すため、それぞれの存在割合を固体29SiNMRスペクトルから定量的に検出可能である。なお、Si-2AlとSi-1OHがほぼ同一位置に現れて、固体29SiNMRスペクトルでは合算として検出されることも多い。The aluminosilicate has the following five types of skeletons, namely Si-0Al, Si-1Al, Si-2Al, Si-3Al, Si- 4Al is known to exist. It is also known that there are Si atoms in which some of the bonding sites are OH, that is, Si-1OH. These chemical bonding states can be analyzed in detail by solid-state 29 Si NMR measurements, and since these 6 types of skeletons exhibit different chemical shifts, their respective abundances can be quantitatively detected from solid-state 29 Si NMR spectra. be. In addition, Si-2Al and Si-1OH appear at almost the same position and are often detected as a sum in the solid-state 29 Si NMR spectrum.

Figure 0007113821000001
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そして、得られるCHA型アルミノ珪酸塩の触媒活性及び耐久性等の観点から、SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩としては、Si-3Al及びSi-4Alを実質的に含まないものが最も好ましく用いられる。なお、本明細書において、実質的に含まないとは、アルミノ珪酸塩の総量に対して、5質量%未満、好ましくは3質量%未満、さらに好ましくは1質量%未満であることを意味する。これらのSi-3Al及びSi-4Alは、耐熱性に劣るため、Si-3Al及びSi-4Alを多く含むアルミノ珪酸塩を原料として用いて合成されるCHA型アルミノ珪酸塩は、高温環境下或いは高温曝露後に熱分解する等して3次元細孔構造を維持できず、比較的に性能が劣るものとなり易い傾向にある。別言すれば、耐熱性の観点からは、熱安定性に優れるSi-1Alの存在割合が大きなアルミノ珪酸塩を用いることが好ましい。具体的には、総量に対してSi-1Alを50質量%以上含むアルミノ珪酸塩が好ましく、より好ましくは55質量%以上である。また同様に、総量に対してSi-0Al、Si-1Al、Si-2Al及びSi-1OHを合計で95質量%以上含むアルミノ珪酸塩が好ましく、より好ましくは97質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上である。 From the viewpoint of the catalytic activity and durability of the obtained CHA-type aluminosilicate, the aluminosilicate having an SAR of 2 or more and less than 12 is most preferably substantially free of Si-3Al and Si-4Al. Used. In this specification, "substantially free" means less than 5% by mass, preferably less than 3% by mass, more preferably less than 1% by mass, relative to the total amount of aluminosilicate. Since these Si-3Al and Si-4Al are inferior in heat resistance, the CHA-type aluminosilicate synthesized using the aluminosilicate containing a large amount of Si-3Al and Si-4Al as a raw material cannot be used in a high-temperature environment or at a high temperature. The three-dimensional pore structure cannot be maintained due to, for example, thermal decomposition after exposure, and the performance tends to be relatively inferior. In other words, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use an aluminosilicate having a large proportion of Si-1Al, which is excellent in thermal stability. Specifically, an aluminosilicate containing Si-1Al in an amount of 50% by mass or more is preferable, more preferably 55% by mass or more, relative to the total amount. Similarly, an aluminosilicate containing Si-0Al, Si-1Al, Si-2Al and Si-1OH in total of 95% by mass or more is preferable, more preferably 97% by mass or more, and still more preferably 99% by mass. % or more.

なお、第十七改正日本薬局方の合成ケイ酸アルミニウム規格に適合するアルミノ珪酸塩は、各種グレードのものが数多く市販されており、これら市販品から該当グレードを用いることができる。市販品としては、吉田製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム「ヨシダ」、丸石製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム原末「マルイシ」、富田製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム、協和化学工業社製の「キョーワード(登録商標)700」、ファイザー社製の合成ケイ酸アルミニウム「ファイザー」原末、三恵薬品社製の合成ケイ酸アルミニウム「三恵」、シオエ製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム「シオエ」、純生薬品工業社製の「純生」合成ケイ酸アルミニウム、東海製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム「東海」、山善製薬社製の合成ケイ酸アルミニウム「ヤマゼン」M等が挙げられるが、これらに特に限定されない。 Various grades of aluminosilicates conforming to the synthetic aluminum silicate standards of the Japanese Pharmacopoeia 17th Edition are commercially available, and corresponding grades from these commercial products can be used. Commercially available products include synthetic aluminum silicate "Yoshida" manufactured by Yoshida Pharmaceutical Co., Ltd., synthetic aluminum silicate bulk powder "Maruishi" manufactured by Maruishi Pharmaceutical Co., Ltd., synthetic aluminum silicate manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd., and "Yoshida" manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. Kyoward (registered trademark) 700", Synthetic aluminum silicate "Pfizer" bulk powder manufactured by Pfizer, Synthetic aluminum silicate "Sankei" manufactured by Sankei Pharmaceutical Co., Ltd., Synthetic aluminum silicate "Shioe" manufactured by Shioe Pharmaceutical Co., Ltd., Junsei "Junsei" synthetic aluminum silicate manufactured by Yakuhin Kogyo Co., Ltd., synthetic aluminum silicate "Tokai" manufactured by Tokai Pharmaceutical Co., Ltd., and synthetic aluminum silicate "Yamazen" M manufactured by Yamazen Pharmaceutical Co., Ltd., but are not particularly limited thereto. .

また、SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩は、当業界で公知の方法により合成することができ、Si-Al元素源として、その合成品を用いることができる。例えば、水溶性珪酸塩と水溶性アルミニウム塩とを、水溶性珪酸塩中の珪素原子と水溶性アルミニウム塩中のアルミニウム原子との比(Si/Al)が1.0~5.5(好ましくは2.5~5.4)、液温20~90℃(好ましくは40~70℃)、pH3.8~5.0(好ましくは4.0~4.7)、反応液濃度(SiO2 +Al2 3 )が70~250g/L(好ましくは100~180g/L)、さらに反応方式が連続反応である条件下で反応し、得られた反応液から珪酸アルミニウムを固液分離し、洗浄及び乾燥することにより、SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩を得ることができる。このとき、水溶性アルミニウム塩としては、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等が好ましく用いられる。また、水溶性珪酸塩としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等の珪酸アルカリ金属塩が好ましく用いられる。ここで珪酸ナトリウムとして、珪酸ソーダ1号、2号、3号、4号又はメタ珪酸ソーダやオルソ珪酸ソーダ等が好ましく用いられる。Further, an aluminosilicate having an SAR of 2 or more and less than 12 can be synthesized by a method known in the art, and the synthesized product can be used as the Si—Al element source. For example, a water-soluble silicate and a water-soluble aluminum salt are mixed so that the ratio of silicon atoms in the water-soluble silicate to aluminum atoms in the water-soluble aluminum salt (Si/Al) is 1.0 to 5.5 (preferably 2.5 to 5.4), liquid temperature 20 to 90°C (preferably 40 to 70°C), pH 3.8 to 5.0 (preferably 4.0 to 4.7), reaction solution concentration (SiO 2 +Al 2 O 3 ) is 70 to 250 g/L (preferably 100 to 180 g/L), and the reaction method is a continuous reaction. Aluminum silicate is solid-liquid separated from the resulting reaction solution, washed and By drying, an aluminosilicate having an SAR of 2 or more and less than 12 can be obtained. At this time, as the water-soluble aluminum salt, aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, sodium aluminate and the like are preferably used. As the water-soluble silicate, an alkali metal silicate such as sodium silicate or potassium silicate is preferably used. Sodium silicate No. 1, No. 2, No. 3, No. 4, sodium metasilicate, sodium orthosilicate and the like are preferably used as sodium silicate.

なお、Si-Al元素源となるシリカアルミナ比が2以上12未満のアルミノ珪酸塩は、1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。 The aluminosilicate having a silica-alumina ratio of 2 or more and less than 12, which serves as the Si—Al element source, can be used singly or in any combination and ratio of two or more.

(Si元素源)
原料として用いるSi元素源は、上述したSi-Al元素源と併用することで、Si-Al元素源のアルミノ珪酸塩中の化学結合状態を比較的に維持したまま、ハイシリカ(すなわち、シリカアルミナ比が14以上40以下)のチャバザイト型結晶構造を構築するために用いられる。かかるSi元素源としては、沈降シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム(メタケイ酸ナトリウム、オルソ珪酸ナトリウム、珪酸ソーダ1号、2号、3号、4号等)、テトラエトキシシラン(TEOS)やトリメチルエトキシシラン(TMEOS)等のアルコキシシラン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。但し、本明細書において、SARが2以上12未満のアルミノ珪酸塩は、上述したSi-Al元素源に該当し、このSi元素源には含まれないものとする。
(Si element source)
The Si element source used as a raw material is used in combination with the above-mentioned Si—Al element source, so that high silica (i.e., silica-alumina ratio is 14 or more and 40 or less). Si element sources include precipitated silica, colloidal silica, fumed silica, silica gel, sodium silicate (sodium metasilicate, sodium orthosilicate, sodium silicate No. 1, 2, 3, 4, etc.), tetraethoxysilane. alkoxysilanes such as (TEOS) and trimethylethoxysilane (TMEOS), but not limited thereto. However, in this specification, an aluminosilicate having an SAR of 2 or more and less than 12 corresponds to the above-mentioned Si—Al element source and is not included in this Si element source.

なお、Si元素源は、1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。 In addition, Si element source can be used individually by 1 type or in arbitrary combinations and ratios of 2 or more types.

(アルカリ金属源)
アルカリ金属源としては、例えば、LiOH、NaOH、KOH、CsOH、RbOH等のアルカリ金属水酸化物、これらアルカリ金属のアルミン酸塩、上述したSi-Al元素源及びSi元素源中に含まれるアルカリ成分等が挙げられる。これらの中でも、NaOH、KOHが好適に用いられる。なお、混合物中のアルカリ金属は、無機構造指向剤としても機能し得るため、結晶性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩が得られ易い傾向にある。
(alkali metal source)
Examples of alkali metal sources include alkali metal hydroxides such as LiOH, NaOH, KOH, CsOH, and RbOH, aluminates of these alkali metals, and alkali components contained in the Si—Al element sources and Si element sources described above. etc. Among these, NaOH and KOH are preferably used. Since the alkali metal in the mixture can also function as an inorganic structure-directing agent, there is a tendency to easily obtain a CHA-type aluminosilicate with excellent crystallinity.

なお、アルカリ金属源は、1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。 In addition, an alkali metal source can be used individually by 1 type or in arbitrary combinations and ratios of 2 or more types.

(有機構造指向剤)
有機構造指向剤としては、1級アミン、2級アミン、3級アミン、及び4級アンモニウム塩よりなる群から選択される少なくとも1種が用いられる。具体的には、N,N,N-トリアルキルアダマンタアンモニウム等のアダマンタンアミン誘導体をカチオンとする、水酸化物塩、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩;N,N,N-トリアルキルベンジルアンモニウムイオン等のベンジルアミン誘導体、N,N,N-トリアルキルシクロヘキシルアンモニウムイオンやN,N,N-メチルジエチルシクロヘキシルアンモニウムイオン等のシクロヘキシルアミン誘導体、N-アルキル-3-キヌクリジノールイオン等のキヌクリジノール誘導体、又はN,N,N-トリアルキルエキソアミノノルボルナン等のアミノノルボルナン誘導体、テトラメチルアンモニウムイオン、エチルトリメチルアンモニウムイオン、ジエチルジメチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン等の炭素数1~2のアルキルアミン誘導体をカチオンとする、水酸化物塩、ハロゲン化物、炭酸塩、メチルカーボネート塩及び硫酸塩;等が挙げられるが、これらに特に限定されない。
(organic structure directing agent)
At least one selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, tertiary amines and quaternary ammonium salts is used as the organic structure directing agent. Specifically, hydroxide salts, halides, carbonates, sulfates, methyl carbonate salts and sulfates with adamantane amine derivatives such as N,N,N-trialkyladamantammonium as cations; , N-trialkylbenzylammonium ions and other benzylamine derivatives, N,N,N-trialkylcyclohexylammonium ions and N,N,N-methyldiethylcyclohexylammonium ions and other cyclohexylamine derivatives, N-alkyl-3-quinine Quinuclidinol derivatives such as clidinol ion, or aminonorbornane derivatives such as N,N,N-trialkylexoaminonorbornane, tetramethylammonium ion, ethyltrimethylammonium ion, diethyldimethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, tetraethylammonium ion Hydroxide salts, halides, carbonates, methyl carbonate salts and sulfates having C 1-2 alkylamine derivatives as cations; but not limited to these.

これらの中でも、有機構造指向剤としては、N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウム水酸化物(以降において、「TMAdaOH」と略記する場合がある。)、N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウムハロゲン化物、N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウム炭酸塩、N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウムメチルカーボネート塩、N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウム塩酸塩、及びN,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウム硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。 Among these, as the organic structure directing agent, N,N,N-trimethyladamantane ammonium hydroxide (hereinafter sometimes abbreviated as "TMAdaOH"), N,N,N-trimethyladamantane ammonium halide , N,N,N-trimethyladamantane ammonium carbonate, N,N,N-trimethyladamantane ammonium methyl carbonate salt, N,N,N-trimethyladamantane ammonium hydrochloride, and N,N,N-trimethyladamantane ammonium sulfate At least one selected from the group consisting of is preferable.

かかるカチオンは、通常、CHA型アルミノ珪酸塩の形成に害を及ぼさないアニオンを伴っていてもよい。かかるアニオンとしては、Cl-、Br-、I-等のハロゲンイオン、水酸化物イオン、酢酸塩、硫酸塩、カルボン酸塩等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、水酸化物イオンが好ましく用いられる。Such cations may be accompanied by anions which are generally not detrimental to the formation of CHA-type aluminosilicates. Examples of such anions include halogen ions such as Cl , Br and I , hydroxide ions, acetates, sulfates, carboxylates and the like, but are not particularly limited thereto. Among these, hydroxide ions are preferably used.

なお、有機構造指向剤は、1種を単独で、又は2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。 The organic structure-directing agent can be used singly or in any combination and ratio of two or more.

(混合物の調製)
そして、この混合物の調製工程では、上述したSi-Al元素源、Si元素源、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物(スラリー)を調製する。このとき必要に応じて、公知の混合機や攪拌機、例えばボールミル、ビーズミル、媒体撹拌ミル、ホモジナイザー等を用いて湿式混合することができる。なお、攪拌を行う場合、通常30~2000rpm程度の回転数で行うことが好ましく、より好ましくは50~1000rpmである。
(Preparation of mixture)
Then, in this mixture preparation step, a mixture (slurry) containing the aforementioned Si—Al element source, Si element source, alkali metal source, organic structure directing agent and water is prepared. At this time, if necessary, wet mixing can be performed using a known mixer or stirrer such as a ball mill, bead mill, medium stirring mill, homogenizer, or the like. When stirring is carried out, it is usually preferably carried out at a rotational speed of about 30 to 2000 rpm, more preferably 50 to 1000 rpm.

このとき、混合物中の水の含有量は、反応性や取扱性等を考慮して適宜設定することができ、特に限定されないが、混合物の水シリカ比(H2 O/SiO2 モル比)が、通常5以上100以下であり、好ましくは6以上50以下、より好ましくは7以上40以下である。水シリカ比が上記好ましい範囲内にあることで、混合物の調製時或いは水熱合成による結晶化中の撹拌が容易となり、取扱性が高められるとともに、副生物や不純物結晶の生成が抑制されて高い収率が得られ易い傾向にある。なお、ここで使用する水は、水道水、RO水、脱イオン水、蒸留水、工業用水、純水、超純水等からを所望性能に応じたものを使用すればよい。また、混合物に対する水の配合方法は、上述した各成分とは別に配合してもよく、或いは、各成分と予め混合しておき、各成分の水溶液或いは分散液として配合してもよい。 At this time, the content of water in the mixture can be appropriately set in consideration of reactivity, handleability , etc., and is not particularly limited. , usually 5 or more and 100 or less, preferably 6 or more and 50 or less, more preferably 7 or more and 40 or less. When the water-silica ratio is within the above preferable range, stirring during preparation of the mixture or during crystallization by hydrothermal synthesis is facilitated, handleability is improved, and formation of by-products and impurity crystals is suppressed, resulting in high Yield tends to be easily obtained. The water used here may be tap water, RO water, deionized water, distilled water, industrial water, pure water, ultrapure water, etc., depending on the desired performance. As for the method of blending water into the mixture, water may be blended separately from each component described above, or it may be blended with each component in advance and blended as an aqueous solution or dispersion of each component.

また、混合物中のシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)も、適宜設定することができ、特に限定されないが、通常5以上50以下であり、好ましくは8以上45未満、さらに好ましくは10以上40未満である。シリカアルミナ比が上記の好ましい範囲内にあることで、緻密な結晶が得られ易く、高温環境下或いは高温曝露後において熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩が得られ易い傾向にある。In addition, the silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) in the mixture can also be set as appropriate and is not particularly limited, but is usually 5 or more and 50 or less, preferably 8 or more and less than 45, more preferably 8 or more and less than 45. is 10 or more and less than 40. When the silica-alumina ratio is within the above preferable range, dense crystals are likely to be obtained, and a CHA-type aluminosilicate having excellent thermal durability in a high-temperature environment or after high-temperature exposure tends to be easily obtained.

一方、混合物中の水酸化物イオン/シリカ比(OH-/SiO2 モル比)についても、適宜設定することができ、特に限定されないが、通常0.10以上0.90以下であり、好ましくは0.15以上0.50以下、さらに好ましくは0.20以上0.40以下である。水酸化物イオン/シリカ比が上記の好ましい範囲内にあることで、結晶化が進行し易く、高温環境下或いは高温曝露後において熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩が得られ易い傾向にある。On the other hand, the hydroxide ion/silica ratio (OH /SiO 2 molar ratio) in the mixture can also be set as appropriate and is not particularly limited, but is usually 0.10 or more and 0.90 or less, preferably It is 0.15 or more and 0.50 or less, more preferably 0.20 or more and 0.40 or less. When the hydroxide ion/silica ratio is within the above preferable range, crystallization tends to proceed easily, and a CHA-type aluminosilicate having excellent thermal durability in a high-temperature environment or after high-temperature exposure tends to be easily obtained. It is in.

また、混合物中のアルカリ金属の含有量についても、適宜設定することができ、特に限定されないが、アルカリ金属(M)の酸化物換算のモル比、すなわちアルカリ金属酸化物/シリカ比(M2 O/SiO2 モル比)が、通常0.01以上0.50以下であり、好ましくは0.05以上0.30以下である。アルカリ金属酸化物/シリカ比が上記の好ましい範囲内にあることで、鉱化作用による結晶化が促進されるとともに、副生物や不純物結晶の生成が抑制されて高い収率が得られ易い傾向にある。 The content of the alkali metal in the mixture can also be set as appropriate and is not particularly limited. /SiO 2 molar ratio) is usually 0.01 or more and 0.50 or less, preferably 0.05 or more and 0.30 or less. When the alkali metal oxide/silica ratio is within the above preferable range, crystallization due to mineralization is promoted, and the formation of by-products and impurity crystals is suppressed, so that a high yield tends to be easily obtained. be.

他方、混合物中の有機構造指向剤/シリカ比(有機構造指向剤/SiO2 モル比)についても、適宜設定することができ、特に限定されないが、通常0.05以上0.40以下であり、好ましくは0.07以上0.30以下、さらに好ましくは0.09以上0.25以下である。有機構造指向剤/シリカ比が上記の好ましい範囲内にあることで、結晶化が進行し易く、高温環境下或いは高温曝露後において熱的な耐久性に優れるCHA型アルミノ珪酸塩が低コストで得られ易い傾向にある。On the other hand, the organic structure-directing agent/silica ratio (organic structure-directing agent/SiO 2 molar ratio) in the mixture can also be set appropriately and is not particularly limited, but is usually 0.05 or more and 0.40 or less, It is preferably 0.07 or more and 0.30 or less, more preferably 0.09 or more and 0.25 or less. When the organic structure-directing agent/silica ratio is within the above preferred range, crystallization is facilitated, and a CHA-type aluminosilicate having excellent thermal durability in a high-temperature environment or after high-temperature exposure can be obtained at low cost. tend to be easily stolen.

(CHA型アルミノ珪酸塩のシード結晶)
上述した混合物は、結晶化の促進等の観点から、CHA型アルミノ珪酸塩のシード結晶(種晶)をさらに含有していてもよい。シード結晶を配合することにより、CHA型結晶構造の結晶化が促進され、高品質なCHA型アルミノ珪酸塩が得られ易い傾向にある。ここで用いるシード結晶としては、CHA型アルミノ珪酸塩の結晶である限り、特に限定されない。なお、シード結晶のシリカアルミナ比は任意であるが、混合物のシリカアルミナ比と同一又は同程度であることが好ましく、かかる観点からは、シード結晶のシリカアルミナ比は、5以上50以下が好ましく、より好ましくは8以上40未満、さらに好ましくは10以上19未満である。
(Seed crystal of CHA-type aluminosilicate)
The mixture described above may further contain seed crystals (seed crystals) of CHA-type aluminosilicate from the viewpoint of promoting crystallization. Addition of seed crystals tends to promote the crystallization of the CHA-type crystal structure, making it easier to obtain a high-quality CHA-type aluminosilicate. The seed crystal used here is not particularly limited as long as it is a crystal of CHA-type aluminosilicate. Although the silica-alumina ratio of the seed crystal is arbitrary, it is preferably the same as or approximately the same as the silica-alumina ratio of the mixture. From this point of view, the silica-alumina ratio of the seed crystal is preferably 5 or more and 50 or less. More preferably 8 or more and less than 40, still more preferably 10 or more and less than 19.

なお、ここで用いるシード結晶は、別途合成したCHA型アルミノ珪酸塩のみならず、市販のCHA型アルミノ珪酸塩を用いることができる。もちろん、天産品のCHA型アルミノ珪酸塩を用いることもでき、本発明により合成されたCHA型アルミノ珪酸塩をシード結晶として用いることもできる。なお、シード結晶のカチオンタイプは特に限定されず、例えばナトリウム型、カリウム型、アンモニウム型、プロトン型等を用いることができる。 The seed crystal used here can be a commercially available CHA-type aluminosilicate as well as a separately synthesized CHA-type aluminosilicate. Naturally produced CHA-type aluminosilicates can of course be used, and CHA-type aluminosilicates synthesized according to the present invention can also be used as seed crystals. The cation type of the seed crystal is not particularly limited, and for example, sodium type, potassium type, ammonium type, proton type, etc. can be used.

ここで用いるシード結晶の粒子径(D50)は、特に限定されないが、CHA型結晶構造の結晶化を促進する観点からは、比較的に小さい方が望ましく、通常0.5nm以上5μm以下、好ましくは1nm以上3μm以下、より好ましくは2nm以上1μm以下である。なお、シード結晶の配合量は、所望する結晶性に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、混合物中のSiO2 の質量を基準として、0.05~30質量%が好ましく、より好ましくは0.1~20質量%、さらに好ましくは0.5~10質量%である。The particle size (D 50 ) of the seed crystal used here is not particularly limited, but from the viewpoint of promoting the crystallization of the CHA type crystal structure, it is preferably relatively small, usually 0.5 nm or more and 5 μm or less, preferably. is 1 nm or more and 3 μm or less, more preferably 2 nm or more and 1 μm or less. The amount of seed crystals to be blended can be appropriately set according to the desired crystallinity, and is not particularly limited. It is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass.

<混合物の水熱処理工程>
この工程では、上述した混合物を反応容器中で加熱して水熱合成することにより、結晶化したCHA型アルミノ珪酸塩が得られる。
<Hydrothermal treatment process of mixture>
In this step, a crystallized CHA-type aluminosilicate is obtained by heating the above-described mixture in a reaction vessel for hydrothermal synthesis.

この水熱合成で用いる反応容器は、水熱合成に用い得る密閉式の耐圧容器であれば公知のものを適宜用いることができ、その種類は特に限定されない。例えば、攪拌装置、熱源、圧力計、及び安全弁を備えるオートクレーブ等の密閉式の耐熱耐圧容器が好ましく用いられる。なお、CHA型アルミノ珪酸塩の結晶化は、上述した混合物(原料組成物)を静置した状態で行ってもよいが、得られるCHA型アルミノ珪酸塩の均一性を高める観点から、上述した混合物(原料組成物)を攪拌混合した状態で行うことが好ましい。このとき、通常30~2000rpm程度の回転数で行うことが好ましく、より好ましくは50~1000rpmである。 As the reaction vessel used in this hydrothermal synthesis, a known closed pressure-resistant vessel that can be used in hydrothermal synthesis can be appropriately used, and the type thereof is not particularly limited. For example, a sealed heat-resistant and pressure-resistant container such as an autoclave equipped with a stirrer, heat source, pressure gauge, and safety valve is preferably used. The crystallization of the CHA-type aluminosilicate may be carried out while the above-described mixture (raw material composition) is left standing. (Raw material composition) is preferably stirred and mixed. At this time, the number of revolutions is preferably about 30 to 2000 rpm, more preferably 50 to 1000 rpm.

水熱合成の処理温度(反応温度)は、特に限定されないが、得られるアルミノ珪酸塩の結晶性や経済性等の観点から、通常100℃以上200℃以下、好ましくは120℃以上190℃以下、より好ましくは150℃以上180℃以下である。 The treatment temperature (reaction temperature) of the hydrothermal synthesis is not particularly limited, but from the viewpoint of the crystallinity of the obtained aluminosilicate and economic efficiency, it is usually 100° C. or higher and 200° C. or lower, preferably 120° C. or higher and 190° C. or lower. More preferably, it is 150°C or higher and 180°C or lower.

水熱合成の処理時間(反応時間)は、十分な時間をかけて結晶化させればよく、特に限定されないが、得られるCHA型アルミノ珪酸塩の結晶性や経済性等の観点から、通常1時間以上20日間以下、好ましくは4時間以上10日以下、より好ましくは12時間以上8日以下である。 The treatment time (reaction time) of hydrothermal synthesis is not particularly limited as long as it takes a sufficient time for crystallization. hours to 20 days, preferably 4 hours to 10 days, more preferably 12 hours to 8 days.

水熱合成の処理圧力は、特に限定されず、反応容器内に投入した混合物を上記温度範囲に加熱したときに生じる自生圧力で十分である。このとき、必要に応じて、窒素やアルゴン等の不活性ガスを容器内に導入してもよい。 The processing pressure for hydrothermal synthesis is not particularly limited, and the autogenous pressure generated when the mixture put into the reaction vessel is heated to the above temperature range is sufficient. At this time, if necessary, an inert gas such as nitrogen or argon may be introduced into the container.

<後工程>
かかる水熱処理を行うことで、結晶化したCHA型アルミノ珪酸塩を得ることができる。このとき、必要に応じて、固液分離処理、水洗処理、例えば大気中50~150℃程度の温度で水分を除去する乾燥処理等を常法にしたがって行ってもよい。
<Post-process>
By performing such a hydrothermal treatment, a crystallized CHA-type aluminosilicate can be obtained. At this time, if necessary, solid-liquid separation treatment, water washing treatment, drying treatment for removing moisture at a temperature of about 50 to 150° C. in air, etc. may be carried out according to conventional methods.

かくして得られるCHA型アルミノ珪酸塩は、細孔内等に構造指向剤やアルカリ金属等を含んでいる場合がある。そのため、必要に応じて、これらを除去する除去工程を行うことが好ましい。有機構造指向剤やアルカリ金属等の除去は、常法にしたがい行うことができ、その方法は特に限定されない。例えば、酸性水溶液を用いた液相処理、アンモニウムイオンを含有する水溶液を用いた液相処理、有機構造指向剤の分解成分を含んだ薬液を用いた液相処理、レジン等を用いた交換処理、焼成処理等を行うことができる。これらの処理は、任意の組み合わせで行うことができる。これらの中でも、有機構造指向剤やアルカリ金属等の除去は、製造効率等の観点から、焼成処理が好ましく用いられる。 The CHA-type aluminosilicate thus obtained may contain a structure-directing agent, an alkali metal, or the like in pores or the like. Therefore, it is preferable to perform a removal step for removing these as necessary. The removal of organic structure-directing agents, alkali metals and the like can be carried out according to a conventional method, and the method is not particularly limited. For example, liquid phase treatment using an acidic aqueous solution, liquid phase treatment using an aqueous solution containing ammonium ions, liquid phase treatment using a chemical solution containing decomposition components of an organic structure directing agent, exchange treatment using a resin, etc. Firing treatment or the like can be performed. These treatments can be performed in any combination. Among these, the removal of organic structure-directing agents, alkali metals, and the like is preferably performed by calcination from the viewpoint of production efficiency and the like.

<焼成処理>
焼成処理における処理温度(焼成温度)は、使用原料等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、結晶性を維持するとともに構造指向剤やアルカリ金属等の残存割合を低減する等の観点から、通常300℃以上1000℃以下、好ましくは400℃以上900℃以下、より好ましくは430℃以上800℃以下、さらに好ましくは480℃以上750℃以下である。なお、焼成処理は、酸素含有雰囲気で行うことが好ましく、例えば大気雰囲気で行えばよい。
<Baking treatment>
The treatment temperature (firing temperature) in the firing treatment can be appropriately set according to the raw material used, etc., and is not particularly limited. The temperature is usually 300°C or higher and 1000°C or lower, preferably 400°C or higher and 900°C or lower, more preferably 430°C or higher and 800°C or lower, and still more preferably 480°C or higher and 750°C or lower. The firing treatment is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere, for example, in an air atmosphere.

焼成処理における処理時間(焼成時間)は、処理温度及び経済性等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、通常0.5時間以上72時間以下、好ましくは1時間以上48時間以下、より好ましくは3時間以上40時間以下である。 The treatment time (calcination time) in the baking treatment can be appropriately set according to the treatment temperature, economic efficiency, etc., and is not particularly limited, but is usually 0.5 hours or more and 72 hours or less, preferably 1 hour or more and 48 hours or less, and more preferably. is 3 hours or more and 40 hours or less.

<イオン交換処理>
なお、結晶化後のCHA型アルミノ珪酸塩は、そのイオン交換サイト上にアルカリ金属イオン等の金属イオンを有する場合がある。ここで所望する性能に応じて、イオン交換を行うイオン交換工程を行うことができる。このイオン交換工程では、常法にしたがってアンモニウムイオン(NH4 +)やプロトン(H+)等の非金属カチオンにイオン交換することができる。例えば、CHA型アルミノ珪酸塩に対して硝酸アンモニウム水溶液や塩化アンモニウム水溶液等のアンモニウムイオンを含有する水溶液を用いた液相処理を行うことでアンモニウム型にイオン交換することができる。また、CHA型アルミノ珪酸塩をアンモニアでイオン交換した後に焼成処理を行うことで、プロトン型にイオン交換することができる。
<Ion exchange treatment>
The CHA-type aluminosilicate after crystallization may have metal ions such as alkali metal ions on its ion exchange sites. Depending on the performance desired here, an ion exchange step for ion exchange can be carried out. In this ion exchange step, ions can be exchanged with non-metal cations such as ammonium ions (NH 4 + ) and protons (H + ) according to a conventional method. For example, CHA-type aluminosilicate can be subjected to liquid-phase treatment using an aqueous solution containing ammonium ions, such as an aqueous solution of ammonium nitrate or an aqueous solution of ammonium chloride, so that it can be ion-exchanged to an ammonium type. In addition, ion-exchange to a proton type can be performed by subjecting the CHA-type aluminosilicate to ion-exchange with ammonia and then performing a calcination treatment.

かくして得られるCHA型アルミノ珪酸塩に、必要に応じて、さらに酸量の低下、遷移金属の担持等の処理を行うこともできる。酸量の低下処理は、例えばシリル化、水蒸気処理、ジカルボン酸処理等により行えばよい。これら酸量の低下処理、組成の変更は、常法にしたがって行えばよい。 If necessary, the CHA-type aluminosilicate thus obtained may be subjected to further treatments such as reducing the acid content and supporting a transition metal. The acid amount reduction treatment may be performed by, for example, silylation, steam treatment, dicarboxylic acid treatment, or the like. These acid amount reduction treatments and composition changes may be carried out in accordance with conventional methods.

<遷移金属担持処理>
また、遷移金属の担持処理も、常法にしたがって行えばよい。上述したCHA型アルミノ珪酸塩には、任意の遷移金属を担持させることができ、これにより、各種用途における触媒として機能させることができる。触媒用途としては、例えば、排ガス浄化触媒、アルコールやケトンからの低級オレフィン製造用触媒、クラッキング触媒、脱ろう触媒、異性化触媒等が挙げられるが、これらに特に限定されない。担持させる遷移金属元素は、要求性能に応じて適宜選択することができ、その種類は特に限定されない。例えば上述したCHA型アルミノ珪酸塩をエタノール転換触媒として用いる場合、遷移金属としては、鉄(Fe)やタングステン(W)が好ましく用いられる。
<Transition metal supporting treatment>
Moreover, the treatment for supporting the transition metal may also be carried out according to a conventional method. Any transition metal can be supported on the above-described CHA-type aluminosilicate, thereby functioning as a catalyst in various applications. Examples of catalyst applications include, but are not limited to, exhaust gas purification catalysts, catalysts for producing lower olefins from alcohols and ketones, cracking catalysts, dewaxing catalysts, and isomerization catalysts. The transition metal element to be supported can be appropriately selected according to the required performance, and the type is not particularly limited. For example, when the above-mentioned CHA-type aluminosilicate is used as an ethanol conversion catalyst, iron (Fe) and tungsten (W) are preferably used as transition metals.

また、例えば上述したCHA型アルミノ珪酸塩を排ガス浄化触媒として用いる場合、遷移金属としては、銅(Cu)や鉄(Fe)が好ましく用いられる。特に遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、窒素酸化物還元触媒としての利用価値が高い。すなわち、上述した遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、従来の金属担持ゼオライトよりも窒素酸化物還元率が比較的に高く、特に、高温環境下或いは高温曝露後においても吸着性能や触媒性能等を比較的に高く維持可能である。 Further, for example, when the above-described CHA-type aluminosilicate is used as an exhaust gas purification catalyst, copper (Cu) and iron (Fe) are preferably used as transition metals. In particular, a transition metal-supported CHA-type aluminosilicate has a high utility value as a nitrogen oxide reduction catalyst. That is, the above-described transition metal-supported CHA-type aluminosilicate has a relatively higher nitrogen oxide reduction rate than conventional metal-supported zeolites, and in particular, exhibits adsorption performance, catalytic performance, etc. even in a high-temperature environment or after high-temperature exposure. relatively high and maintainable.

遷移金属の担持処理は、常法にしたがって行えばよい。例えば上述したCHA型アルミノ珪酸塩と遷移金属の単体や化合物或いは遷移金属イオン等とを接触させることにより行えばよい。この遷移金属の担持方法は、CHA型アルミノ珪酸塩のイオン交換サイト又は細孔の少なくともいずれかに遷移金属が保持される方法であればよい。遷移金属は、遷移金属の無機酸塩、例えば遷移金属の硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、複合酸化物、及び錯塩等として供給することができる。具体的な方法としては、イオン交換法、蒸発乾固法、沈殿担持法、物理混合法、骨格置換法及び含浸担持法等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、遷移金属の担持処理の後、必要に応じて、固液分離処理、水洗処理、例えば大気中50~150℃程度の温度で水分を除去する乾燥処理等を常法にしたがって行うことができる。 The treatment for supporting the transition metal may be carried out according to a conventional method. For example, the CHA-type aluminosilicate described above may be brought into contact with a simple substance or compound of a transition metal, transition metal ions, or the like. The method for supporting the transition metal may be any method as long as the transition metal is retained in at least one of the ion exchange sites and pores of the CHA-type aluminosilicate. The transition metals can be supplied as transition metal inorganic acid salts, such as transition metal sulfates, nitrates, acetates, chlorides, oxides, composite oxides, complex salts, and the like. Specific methods include, but are not limited to, ion exchange method, evaporation to dryness method, precipitation support method, physical mixing method, skeleton replacement method, and impregnation support method. After the transition metal supporting treatment, if necessary, a solid-liquid separation treatment, a water washing treatment, a drying treatment for removing moisture at a temperature of about 50 to 150° C. in the atmosphere, etc. can be performed according to a conventional method. .

なお、必要に応じて、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム等の白金族元素(PGM:Platinum Group Metal)をCHA型アルミノ珪酸塩に担持させてもよい。貴金属元素や白金族元素の担持方法は、公知の手法を適用でき、特に限定されない。例えば、貴金属元素や白金族元素を含む塩の溶液を調製し、CHA型アルミノ珪酸塩にこの含塩溶液を含浸させ、その後に焼成することにより、貴金属元素や白金族元素の担持を行うことができる。含塩溶液としては、特に限定されないが、硝酸塩水溶液、ジニトロジアンミン硝酸塩溶液、塩化物水溶液等が好ましい。また、焼成処理も、特に限定されないが、350℃~1000℃で約1~12時間が好ましい。なお、高温焼成に先立って、真空乾燥機等を用いて減圧乾燥を行い、約50℃~200℃で約1~48時間程度の乾燥処理を行うことが好ましい。 If necessary, a platinum group metal (PGM) such as platinum, palladium, rhodium and iridium may be supported on the CHA-type aluminosilicate. A known method can be applied to the method for supporting the noble metal element or the platinum group element, and there is no particular limitation. For example, a noble metal element or a platinum group element can be supported by preparing a salt solution containing a noble metal element or a platinum group element, impregnating a CHA-type aluminosilicate with this salt-containing solution, and then calcining the solution. can. Although the salt-containing solution is not particularly limited, nitrate aqueous solution, dinitrodiammine nitrate solution, chloride aqueous solution and the like are preferable. The firing treatment is also not particularly limited, but is preferably performed at 350° C. to 1000° C. for about 1 to 12 hours. Prior to high-temperature firing, it is preferable to perform drying under reduced pressure using a vacuum dryer or the like, and to perform drying treatment at about 50° C. to 200° C. for about 1 to 48 hours.

[CHA型アルミノ珪酸塩、遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩]
次に、上述した製法により得られるCHA型アルミノ珪酸塩について説明する。このCHA型アルミノ珪酸塩は、IZAにおいてCHAの構造コードで分類されるチャバザイトと同等の結晶構造を有する結晶性アルミノシリケートである。このCHA型アルミノ珪酸塩は、主な骨格金属原子がアルミニウム(Al)及びケイ素(Si)であり、これらと酸素(O)のネットワークからなる構造を有する。そして、その構造は、X線回折データにより特徴付けられる。
[CHA-type aluminosilicate, transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate]
Next, the CHA-type aluminosilicate obtained by the production method described above will be described. This CHA-type aluminosilicate is a crystalline aluminosilicate having a crystal structure equivalent to that of chabazite, which is classified by the structure code of CHA in IZA. This CHA-type aluminosilicate has aluminum (Al) and silicon (Si) as main skeleton metal atoms, and has a structure consisting of a network of these and oxygen (O). The structure is then characterized by X-ray diffraction data.

CHA型アルミノ珪酸塩及び遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩の粒子径は、CHA型アルミノ珪酸塩の合成条件等により変動し得るため、特に限定されないが、表面積や取扱性等の観点から、これらの平均粒子径(D50)は0.01μm~500μmが好ましく、0.02~20μmがより好ましい。The particle size of the CHA-type aluminosilicate and transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate is not particularly limited because it may vary depending on the conditions for synthesizing the CHA-type aluminosilicate. The average particle diameter (D 50 ) is preferably 0.01 μm to 500 μm, more preferably 0.02 to 20 μm.

CHA型アルミノ珪酸塩及び遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩のシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 モル比)は、適宜設定することができ、特に限定されないが、高温環境下或いは高温曝露後における熱的な耐久性や触媒活性等の観点から、14以上40以下が好ましく、より好ましくは15以上30以下であり、さらに好ましくは15以上28以下である。シリカアルミナ比が上記好ましい数値範囲内のCHA型アルミノ珪酸塩とすることで、熱的な耐久性及び触媒活性が高次元でバランスした触媒或いは触媒担体が得られ易い傾向にある。The silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio) of the CHA-type aluminosilicate and the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate can be set as appropriate and is not particularly limited. From the viewpoint of thermal durability, catalytic activity, etc., it is preferably 14 or more and 40 or less, more preferably 15 or more and 30 or less, and still more preferably 15 or more and 28 or less. By using a CHA-type aluminosilicate having a silica-alumina ratio within the above preferred numerical range, there is a tendency to easily obtain a catalyst or catalyst carrier in which thermal durability and catalytic activity are highly balanced.

また、触媒活性により優れる高性能な触媒或いは触媒担体を実現する観点から、CHA型アルミノ珪酸塩は、コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)が0.2以上であることが好ましい。コバルト2価イオンはCHA型アルミノ珪酸塩中の高活性点にCo2+ が吸着する性質を有するため、このコバルト2価イオン吸着容量(飽和量)を測定することにより、触媒活性の優劣を判別することができる。ここでは、10gのCHA型アルミノ珪酸塩に対して1500gの0.25M硝酸コバルト(II)水溶液を使用し、攪拌下でCo2+ をCHA型アルミノ珪酸塩に吸着させる。なお、pH=7.5を超えると水酸化コバルト(II)が沈殿するため、pH=3~6を保つように希硝酸を加えながら、室温で4時間攪拌する。ろ別後、1500gの0.5M硝酸コバルト(II)水溶液を用いて飽和吸着させる。700ml×4回の純水洗浄・乾燥して試料とし、蛍光X線分析に供する。具体的には、Axios(スペクトリシス社)を用いて、試料約5gを20tで加圧成型したサンプルを測定に用いた。得られたAl及びCoの質量%の結果からコバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)を算出した。In addition, from the viewpoint of realizing a high-performance catalyst or catalyst carrier with excellent catalytic activity, the CHA-type aluminosilicate has a ratio of cobalt divalent ion adsorption capacity to all Al atoms (Co 2+ /Al) of 0.2 or more. is preferably Cobalt divalent ions have the property of adsorbing Co 2+ to the highly active sites in the CHA-type aluminosilicate, so by measuring the cobalt divalent ion adsorption capacity (saturation amount), the superiority or inferiority of catalytic activity can be determined. can do. Here, 1500 g of 0.25 M aqueous solution of cobalt (II) nitrate is used for 10 g of CHA-type aluminosilicate, and Co 2+ is adsorbed on CHA-type aluminosilicate under stirring. Since cobalt (II) hydroxide precipitates when the pH exceeds 7.5, the mixture is stirred at room temperature for 4 hours while adding dilute nitric acid so as to keep the pH between 3 and 6. After filtration, saturated adsorption is carried out using 1500 g of 0.5 M cobalt (II) nitrate aqueous solution. A sample is prepared by washing with 700 ml of pure water four times and drying, and subjected to fluorescent X-ray analysis. Specifically, using Axios (Spectricis Inc.), about 5 g of the sample was pressure-molded at 20 t, and the sample was used for the measurement. The ratio of the cobalt divalent ion adsorption capacity to the total Al atoms (Co 2+ /Al) was calculated from the obtained mass % of Al and Co.

一方、遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩における、遷移金属の含有量は、特に限定されないが、総量に対して0.1~10質量%が好ましく、より好ましくは0.5~8質量%である。 On the other hand, the transition metal content in the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 8% by mass relative to the total amount. .

また、遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩中の、遷移金属のアルミニウムに対する原子割合(遷移金属/アルミニウム)は、特に限定されないが、0.01~1.0が好ましく、より好ましくは0.05~0.7、さらに好ましくは0.1~0.5である。 In addition, the atomic ratio of the transition metal to aluminum in the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate (transition metal/aluminum) is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1.0, more preferably 0.05 to 0.7, more preferably 0.1 to 0.5.

[用途]
以上詳述したとおり、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、吸着剤、分離剤、イオン交換体、触媒、触媒担体等の用途において好適に用いることができる。とりわけ本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、熱的な耐久性に優れ、高温環境下或いは高温曝露後においても吸着性能や触媒性能等を比較的に高く維持可能であるため、高温環境下で使用される或いは高温曝露される用途において殊に好適に用いることができる。高温雰囲気下で使用する吸着剤としては、例えば水吸着剤、炭化水素吸着剤、窒素酸化物吸着剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、高温高湿雰囲気下で使用する触媒としては、例えばディーゼル自動車、ガソリン自動車、ジェットエンジン、ボイラー、ガスタービン等の排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒或いはその触媒担体、窒素酸化物触媒或いはその触媒担体(窒素酸化物直接分解触媒、窒素酸化物還元触媒、これらの触媒担体等)が挙げられるが、これらに特に限定されない。
[Use]
As detailed above, the CHA-type aluminosilicate and transition metal-supported CHA-type aluminosilicate of the present embodiment can be suitably used in applications such as adsorbents, separating agents, ion exchangers, catalysts, and catalyst carriers. . In particular, the CHA-type aluminosilicate and transition metal-supported CHA-type aluminosilicate of the present embodiment are excellent in thermal durability, and maintain relatively high adsorption performance, catalytic performance, etc. even in a high temperature environment or after high temperature exposure. Since it is possible, it can be used particularly preferably in applications where it is used in a high temperature environment or exposed to high temperatures. Adsorbents used in a high-temperature atmosphere include, but are not limited to, water adsorbents, hydrocarbon adsorbents, nitrogen oxide adsorbents, and the like. Catalysts used in high-temperature and high-humidity atmospheres include, for example, exhaust gas purifying catalysts for purifying exhaust gases from diesel automobiles, gasoline automobiles, jet engines, boilers, gas turbines, etc., catalyst carriers thereof, nitrogen oxide catalysts or catalysts thereof. Carriers (nitrogen oxide direct decomposition catalysts, nitrogen oxide reduction catalysts, catalyst carriers thereof, etc.) may be mentioned, but are not particularly limited to these.

また、遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩、とりわけCu及び/又はFe担持CHA型アルミノ珪酸塩は、排ガス浄化用触媒として殊に有用であり、特にアンモニア、尿素、有機アミン類等を還元剤として用いる選択的還元触媒(Selective Catalytic Reduction触媒、SCR触媒)として特に好適に用いられる。すなわち遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、熱的な耐久性に優れるため、熱水耐久処理後の400℃以上600℃以下の高温域においても窒素酸化物の高い還元率を維持可能である。これに対し、従来公知の銅担持チャバザイト型ゼオライトは、同高温域において窒素酸化物の還元率が大きく低減する。これらの対比から明らかなように、上述したCu及び/又はFe担持CHA型アルミノ珪酸塩は、SCR触媒として用いる場合に高温域において高い還元率を示す点で、殊に顕著な効果を有する。 In addition, transition metal-supported CHA-type aluminosilicates, especially Cu and/or Fe-supported CHA-type aluminosilicates, are particularly useful as exhaust gas purification catalysts, and in particular ammonia, urea, organic amines, etc. are used as reducing agents. It is particularly suitably used as a selective catalytic reduction catalyst (SCR catalyst). That is, the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate has excellent thermal durability, and can maintain a high reduction rate of nitrogen oxides even in a high temperature range of 400° C. or higher and 600° C. or lower after hydrothermal durability treatment. In contrast, conventionally known copper-supporting chabazite-type zeolites have a significantly reduced rate of reduction of nitrogen oxides in the same high temperature range. As is clear from these comparisons, the Cu and/or Fe-supporting CHA-type aluminosilicate described above has a particularly remarkable effect in that it exhibits a high reduction rate in a high temperature range when used as an SCR catalyst.

なお、熱水耐久処理は、実使用における安定的な触媒性能を発揮させるために行う、触媒のエージング処理を意味し、本明細書においては、水分10体積%の水蒸気環境下において650℃で100時間の処理を行うものとする。かかる熱水耐久処理後において、窒素酸化物の還元率は、450℃で70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上であり、さらに好ましくは80%以上であり、特に好ましくは85%以上である。また同様に、500℃で65%以上であることが好ましく、より好ましくは70%以上であり、75%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上である。 Note that the hot water durability treatment means aging treatment of the catalyst, which is performed in order to exhibit stable catalyst performance in actual use. Time processing shall be performed. After such hot water durability treatment, the reduction rate of nitrogen oxides at 450° C. is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85%. % or more. Similarly, at 500° C., it is preferably 65% or more, more preferably 70% or more, preferably 75% or more, more preferably 80% or more.

また、好ましい実施態様においては、上述した遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、150℃以上400℃未満の低温領域においても、従来公知の銅担持チャバザイト型ゼオライトと同等程度の窒素酸化物の還元率を発揮する。すなわち、上述した熱水耐久処理後において、窒素酸化物の還元率は、200℃で55%以上であることが好ましく、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは65%以上であり、特に好ましくは70%以上である。また同様に、300℃で70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上であり、さらに好ましくは80%以上であり、特に好ましくは85%以上である。 In a preferred embodiment, the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate described above has a nitrogen oxide reduction rate equivalent to that of a conventionally known copper-supporting chabazite-type zeolite even in a low temperature range of 150° C. or more and less than 400° C. demonstrate. That is, after the hot water durability treatment described above, the reduction rate of nitrogen oxides at 200° C. is preferably 55% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 65% or more, and particularly Preferably it is 70% or more. Similarly, at 300° C., it is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more.

[排ガス浄化用触媒、排ガス浄化装置、排ガスの浄化方法]
排ガス浄化用触媒或いはその触媒担体として用いる場合、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、粉末のまま用いることができる。また、例えば、粉末を任意の形状に成形することで、粒状やペレット状の成形体として用いることもできる。なお、成形体の作製時には、各種公知の分散装置、混練装置、成形装置を用いることができる。さらに、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を、コージェライト製、シリコンカーバイド製、窒化珪素製等の等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体やワイヤメッシュ担体、スチールウール状のニットワイヤ担体等の触媒担体に保持(担持)させて用いることもできる。なお、これらは、1種のみを単独で、又は2種以上の任意の組み合わせ及び割合で用いることができる。触媒担体にCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を保持させる際には、各種公知のコーティング法、ウォッシュコート法、ゾーンコート法を適用することができる。
[Exhaust gas purification catalyst, exhaust gas purification device, exhaust gas purification method]
When used as an exhaust gas purifying catalyst or a catalyst carrier thereof, the CHA-type aluminosilicate or the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate of the present embodiment can be used in powder form. Further, for example, by molding the powder into an arbitrary shape, it can be used as a granular or pellet-shaped compact. Various known dispersing devices, kneading devices, and molding devices can be used when producing the molded body. Furthermore, the CHA-type aluminosilicate or transition metal-supported CHA-type aluminosilicate of the present embodiment may be used as a ceramic monolith carrier such as cordierite, silicon carbide, or silicon nitride, or a metal honeycomb carrier such as stainless steel, or a wire. It can also be held (carried) on a catalyst carrier such as a mesh carrier or a steel wool-like knit wire carrier. In addition, these can be used individually by 1 type, or in arbitrary combinations and ratios of 2 or more types. When the CHA-type aluminosilicate or transition metal-supported CHA-type aluminosilicate is held on the catalyst carrier, various known coating methods, wash coating methods, and zone coating methods can be applied.

本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、排ガス浄化用触媒コンバータの触媒層に配合して用いることができる。例えばモノリス担体等の触媒担体上に本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を含有する触媒層を設けることで実施可能である。また、排ガス浄化用触媒コンバータの触媒エリアは、触媒層が1つのみの単層であっても、2以上の触媒層からなる積層体であってもよい。さらに、1以上の触媒層と当業界で公知の1以上の他の層とを組み合わせた積層体のいずれでもよい。例えば、排ガス浄化用触媒コンバータが触媒担体上に酸素貯蔵層及び触媒層を少なくとも有する多層構成の場合には、少なくとも、触媒層に本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を含有させることで、耐熱性及び三元浄化性能に優れる排ガス浄化用触媒コンバータとすることができる。排気ガス規制の強化の趨勢を考慮すると、層構成は、2層以上が好ましい。 The CHA-type aluminosilicate and the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate of the present embodiment can be used by blending in a catalyst layer of a catalytic converter for exhaust gas purification. For example, it can be carried out by providing a catalyst layer containing the CHA-type aluminosilicate of the present embodiment or a transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate on a catalyst support such as a monolithic support. Further, the catalyst area of the exhaust gas purifying catalytic converter may be a single layer having only one catalyst layer, or may be a laminate having two or more catalyst layers. Additionally, any laminate that combines one or more catalyst layers with one or more other layers known in the art. For example, in the case where the catalytic converter for purifying exhaust gas has a multi-layer structure having at least an oxygen storage layer and a catalyst layer on a catalyst carrier, at least the CHA-type aluminosilicate or transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate of the present embodiment is used in the catalyst layer. By containing salt, it is possible to obtain a catalytic converter for exhaust gas purification that is excellent in heat resistance and three-way purification performance. Considering the trend toward stricter exhaust gas regulations, the layer structure is preferably two or more layers.

触媒層の形成方法は、常法にしたがって行えばよく、特に限定されない。一例を挙げると、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩と、水系媒体と、必要に応じて当業界で公知のバインダー、他の触媒、助触媒粒子、OSC材、母材粒子、添加剤等とを所望の配合割合で混合してスラリー状混合物を調製し、得られたスラリー状混合物を触媒担体の表面に付与し、乾燥、焼成することができる。この際、必要に応じてpH調整のために酸や塩基を配合したり、粘性の調整やスラリー分散性向上のための界面活性剤や分散用樹脂等を配合したりすることができる。なお、スラリーの混合方法としては、ボールミル等による粉砕混合が適用可能であるが、他の粉砕、或いは混合方法を適用することもできる。 The method for forming the catalyst layer is not particularly limited, and may be carried out according to a conventional method. To give an example, the CHA-type aluminosilicate or transition metal-supported CHA-type aluminosilicate of the present embodiment, an aqueous medium, and, if necessary, a binder known in the art, other catalysts, co-catalyst particles, and an OSC material , base material particles, additives and the like are mixed at a desired mixing ratio to prepare a slurry mixture, the obtained slurry mixture is applied to the surface of the catalyst carrier, dried and calcined. At this time, if necessary, an acid or a base may be blended for pH adjustment, or a surfactant, a dispersing resin, or the like may be blended for viscosity adjustment or slurry dispersibility improvement. As a method for mixing the slurry, pulverization and mixing using a ball mill or the like can be applied, but other pulverization or mixing methods can also be applied.

触媒担体へのスラリー状混合物の付与方法は、常法にしたがって行えばよく、特に限定されない。各種公知のコーティング法、ウォッシュコート法、ゾーンコート法を適用することができる。そして、スラリー状混合物の付与後においては、常法にしたがい乾燥や焼成を行うことにより、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を含有する触媒層を備える排ガス浄化用触媒コンバータを得ることができる。 The method of applying the slurry-like mixture to the catalyst carrier is not particularly limited and may be carried out according to a conventional method. Various known coating methods, wash coating methods, and zone coating methods can be applied. After applying the slurry-like mixture, drying and firing are carried out according to conventional methods to purify an exhaust gas having a catalyst layer containing the CHA-type aluminosilicate or transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate of the present embodiment. It is possible to obtain a catalytic converter for

上述した排ガス浄化用触媒コンバータは、各種エンジンの排気系に配置することができる。排ガス浄化用触媒コンバータの設置個数及び設置箇所は、排ガス規制に応じて適宜設計できる。例えば、排ガスの規制が厳しい場合には、設置箇所を2以上とし、設置箇所は排気系の直下触媒の後方の床下位置に配置することができる。そして、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩を含有する触媒組成物や排ガス浄化用触媒コンバータによれば、高温環境下においてもCO、HC、NOxの浄化反応に優れた効果を発揮することができる。すなわち、本実施形態のCHA型アルミノ珪酸塩や遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩によれば、HC、CO、及びNOxよりなる群から選択される少なくとも1種を含む排ガスを接触させることにより、排ガスを浄化することができる。 The exhaust gas purifying catalytic converter described above can be arranged in the exhaust system of various engines. The number and location of installation of the catalytic converter for purifying exhaust gas can be appropriately designed according to the exhaust gas regulation. For example, if exhaust gas regulations are strict, the number of installation locations may be two or more, and the installation locations may be arranged under the floor behind the catalyst immediately below the exhaust system. According to the catalyst composition and the catalytic converter for purifying exhaust gas containing the CHA-type aluminosilicate and the transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate of the present embodiment, CO, HC, and NOx can be purified even in a high-temperature environment. Excellent effect can be exhibited. That is, according to the CHA-type aluminosilicate and transition metal-supported CHA-type aluminosilicate of the present embodiment, by contacting exhaust gas containing at least one selected from the group consisting of HC, CO, and NOx, exhaust gas can be purified.

以下に試験例、実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらによりなんら限定されるものではない。すなわち、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。また、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい上限値又は好ましい下限値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。 The features of the present invention will be described in more detail below with reference to test examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these. That is, materials, usage amounts, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. In addition, various production conditions and values of evaluation results in the following examples have the meaning of preferable upper limit values or preferable lower limit values in the embodiments of the present invention, and the preferable range is the above-described upper limit value or lower limit value and the values in the following examples or the values between the examples.

(実施例1)
<混合物の調製>
N,N,N-トリメチルアダマンタアンモニウム水酸化物25%水溶液(以降において、「TMAdaOH25%水溶液」と称することがある。)1,125.0gに、純水2,990g、Si-Al元素源である固体粉末状の非晶質合成ケイ酸アルミニウム(協和化学社製、合成ケイ酸アルミニウム、商品名:キョーワード(登録商標)700SL、SAR:9.7)630g、Si元素源である沈降シリカ(東ソー・シリカ社製、商品名:Nipsil(登録商標)ER)340.0g、水酸化ナトリウム(含量97%以上)85.0g、及びチャバザイト種結晶(SAR13)30.0gを加え、十分に混合し、原料組成物(混合物)を得た。原料組成物の組成は、モル比で、SiO2 :0.059Al2 3 :0.109TMAdaOH:0.100Na2 O:18.1H2 Oであった。
(Example 1)
<Preparation of mixture>
1,125.0 g of a 25% aqueous solution of N,N,N-trimethyladamanta ammonium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as "TMAdaOH 25% aqueous solution"), 2,990 g of pure water, Si—Al element source 630 g of solid powdery amorphous synthetic aluminum silicate (manufactured by Kyowa Kagaku Co., Ltd., synthetic aluminum silicate, trade name: Kyoward (registered trademark) 700SL, SAR: 9.7), precipitated silica that is a Si element source (manufactured by Tosoh Silica Corporation, trade name: Nipsil (registered trademark) ER) 340.0 g, sodium hydroxide (content of 97% or more) 85.0 g, and chabazite seed crystals (SAR13) 30.0 g are added and thoroughly mixed. to obtain a raw material composition (mixture). The composition of the raw material composition was SiO2 : 0.059Al2O3 : 0.109TMAdaOH : 0.100Na2O : 18.1H2O in molar ratio.

表1に、このとき用いたSi-Al元素源の固体29SiNMR測定結果を示す。なお、固体29SiNMR測定は、Ascend4000(ブルカーバイオスピン社製)を用い、CPMAS法にて測定したものである。また、SARはXRFから算出した数値である。Table 1 shows the results of solid-state 29 Si NMR measurement of the Si—Al element source used at this time. The solid-state 29 Si NMR measurement was performed by the CPMAS method using Ascend 4000 (manufactured by Bruker Biospin). SAR is a numerical value calculated from XRF.

Figure 0007113821000002
Figure 0007113821000002

<CHA型アルミノ珪酸塩の合成>
この原料組成物(混合物)を5,000ccのステンレス製オートクレーブ内に投入して密閉した後、300rpmで攪拌しながら、160℃まで昇温し48時間保持した後、さらに170℃で48時間保持した。この水熱処理後の生成物を固液分離し、得られた固相を十分量の水で洗浄し、105℃で乾燥して生成物を得た。粉末X線回折分析を行ったところ、生成物は純粋なCHA型アルミノ珪酸塩、すなわち、チャバザイト型の合成ゼオライトの単相であることが確認された。また、蛍光X線分析を行ったところ、得られたCHA型アルミノ珪酸塩のシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 )は、15.1であった。
<Synthesis of CHA-type aluminosilicate>
After putting this raw material composition (mixture) into a 5,000 cc stainless steel autoclave and sealing it, while stirring at 300 rpm, the temperature was raised to 160 ° C. and held for 48 hours, and then further held at 170 ° C. for 48 hours. . The product after this hydrothermal treatment was subjected to solid-liquid separation, and the resulting solid phase was washed with a sufficient amount of water and dried at 105° C. to obtain the product. Powder X-ray diffraction analysis confirmed that the product was a pure CHA-type aluminosilicate, that is, a single phase of chabazite-type synthetic zeolite. Fluorescent X-ray analysis revealed that the obtained CHA-type aluminosilicate had a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 15.1.

<CHA型アルミノ珪酸塩の焼成及びイオン交換>
得られたCHA型アルミノ珪酸塩を600℃で焼成後、これと同量の硝酸アンモニウム及び10倍量の水を含む硝酸アンモニウム水溶液を用いてイオン交換を3回繰り返した後、十分量の純水で洗浄し、120℃で乾燥することでNH4 +型のCHA型アルミノ珪酸塩(NH4 +型のCHA型ゼオライト)を得た。
<Firing and ion exchange of CHA-type aluminosilicate>
After firing the obtained CHA-type aluminosilicate at 600° C., ion exchange was repeated three times using an aqueous ammonium nitrate solution containing the same amount of ammonium nitrate and 10 times the amount of water, followed by washing with a sufficient amount of pure water. and dried at 120° C. to obtain an NH 4 + -type CHA-type aluminosilicate (NH 4 + -type CHA-type zeolite).

<遷移金属の担持>
NH4 +型のCHA型アルミノ珪酸塩160gに、25%硝酸銅3水和物水溶液84gを含浸させた後、500℃で焼成し、Cu担持CHA型アルミノ珪酸塩(Cu担持CHA型ゼオライト)を得た。Cuアルミニウムに対する原子割合(銅/アルミニウム)は0.27であった。
<Transition metal support>
After impregnating 160 g of NH 4 + -type CHA-type aluminosilicate with 84 g of a 25% copper nitrate trihydrate aqueous solution, the mixture was calcined at 500° C. to produce a Cu-supporting CHA-type aluminosilicate (Cu-supporting CHA-type zeolite). Obtained. The atomic ratio (copper/aluminum) to Cu aluminum was 0.27.

<ハニカム触媒の製造>
得られたCu担持CHA型アルミノ珪酸塩を、ハニカム担体1Lあたり180gの担持比率となるようにハニカム担体にウェット塗布し、その後に500℃で焼成することで、Cu担持CHA型アルミノ珪酸塩を含む触媒層がハニカム担体上に設けられたハニカム触媒を得た。
<Production of honeycomb catalyst>
The resulting Cu-supported CHA-type aluminosilicate is wet-coated on a honeycomb carrier so that the loading ratio is 180 g per 1 L of the honeycomb carrier, and then fired at 500° C. to contain the Cu-supported CHA-type aluminosilicate. A honeycomb catalyst having a catalyst layer provided on a honeycomb carrier was obtained.

<窒素酸化物還元効率のラボ測定>
前記ハニカム触媒(Cu担持CHA型アルミノ珪酸塩をハニカム担体に塗布した触媒)を直径25.4mmφ×長さ50mmの円柱状に切り出し、これを触媒評価装置(商品名SIGU-2000、株式会社堀場製作所製)にセットして、ガス組成を自動車排ガス測定装置(商品名MEXA-6000FT,株式会社堀場製作所製)で分析することでモデルガスの定常気流中で窒素酸化物還元効率を測定した。ここでは、210ppmのNO、40ppmのNO2 、250ppmのNH3 、4%のH2 O,10%のO2 、残部N2 でバランスしたモデルガスを用い、測定は170℃~500℃の温度範囲で行い、空間速度SV=59,000h-1で行った。図1に、ハニカム触媒のNOx浄化率の測定結果を示す。
<Laboratory measurement of nitrogen oxide reduction efficiency>
The honeycomb catalyst (a catalyst obtained by applying a Cu-supported CHA-type aluminosilicate to a honeycomb carrier) was cut into a cylindrical shape with a diameter of 25.4 mmφ and a length of 50 mm, and this was subjected to a catalyst evaluation apparatus (trade name: SIGU-2000, HORIBA, Ltd.). (manufactured by Horiba, Ltd.), and the gas composition was analyzed with an automobile exhaust gas analyzer (trade name: MEXA-6000FT, manufactured by Horiba, Ltd.) to measure the nitrogen oxide reduction efficiency in a steady airflow of the model gas. Here, a model gas balanced with 210 ppm NO, 40 ppm NO 2 , 250 ppm NH 3 , 4% H 2 O, 10% O 2 , balance N 2 was used and measurements were taken at temperatures between 170°C and 500°C. range and at a space velocity SV=59,000 h −1 . FIG. 1 shows the measurement results of the NOx purification rate of the honeycomb catalyst.

<Co2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)の測定>
10gのNH4 +型CHA型アルミノ珪酸塩に対して1500gの0.25M硝酸コバルト(II)水溶液を使用し、pH=3~6を保つように希硝酸を加えながら、室温で4時間攪拌した。ろ別後、1500gの0.5M硝酸コバルト(II)水溶液を用いて飽和吸着させた。700ml×4回の純水洗浄を行い、乾燥して試料とし、蛍光X線分析に供した。具体的には、Axios(スペクトリシス社)を用いて、試料約5gを20tで加圧成型したサンプルを測定に用いた。得られたAl及びCoの質量%の結果から、コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)を算出した。実施例1のCHA型アルミノ珪酸塩の(Co2+ /Al)は、0.22であった。
<Measurement of the ratio (Co 2+ /Al) of the Co divalent ion adsorption capacity to the total Al atoms>
Using 1500 g of 0.25 M cobalt (II) nitrate aqueous solution for 10 g of NH 4 + -type CHA-type aluminosilicate, stirring was carried out at room temperature for 4 hours while adding dilute nitric acid so as to maintain pH=3-6. . After filtration, saturated adsorption was carried out using 1500 g of 0.5 M cobalt (II) nitrate aqueous solution. After washing with 700 ml of pure water four times, the sample was dried and subjected to fluorescent X-ray analysis. Specifically, using Axios (Spectricis Inc.), about 5 g of the sample was pressure-molded at 20 t, and the sample was used for the measurement. From the results of the obtained mass % of Al and Co, the ratio of the cobalt divalent ion adsorption capacity to the total Al atoms (Co 2+ /Al) was calculated. (Co 2+ /Al) of the CHA-type aluminosilicate of Example 1 was 0.22.

(比較例1)
TMAdaOH25%水溶液330.0gに、純水2,800g、Al源及びアルカリ金属源であるアルミン酸ナトリウム(和光純薬工業社製)45.0g、Si元素源である沈降シリカ(東ソー・シリカ社製、商品名:Nipsil(登録商標)ER)220.0g、Si元素源及びアルカリ金属源であるJケイ酸ナトリウム3号(日本化学工業社製、SiO2 含量29質量%、Na2 O含量9.5質量%)60.0g、及びチャバザイト種結晶(SAR13)20gを加え、十分に混合し、原料組成物を得た。原料組成物の組成は、モル比で、SiO2 :0.065Al2 3 :0.104TMAdaOH:0.100Na2 O:44.4H2 Oであった。
(Comparative example 1)
To 330.0 g of TMAdaOH 25% aqueous solution, 2,800 g of pure water, 45.0 g of sodium aluminate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an Al source and alkali metal source, and precipitated silica (manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) as a Si element source , trade name: Nipsil (registered trademark) ER) 220.0 g, J Sodium Silicate No. 3 (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., SiO 2 content: 29% by mass, Na 2 O content: 9.0% by mass), which is an Si element source and an alkali metal source. 5% by mass) and 20 g of chabazite seed crystals (SAR13) were added and thoroughly mixed to obtain a raw material composition. The composition of the raw material composition was SiO2 : 0.065Al2O3 : 0.104TMAdaOH : 0.100Na2O : 44.4H2O in molar ratio.

この原料組成物を5,000ccのステンレス製オートクレーブ内に投入して密閉した後、300rpmで攪拌しながら、160℃まで昇温し48時間保持した。この水熱処理後の生成物を固液分離し、得られた固相を十分量の水で洗浄し、105℃で乾燥して生成物を得た。粉末X線回折分析を行ったところ、生成物は純粋なCHA型アルミノ珪酸塩、すなわち、チャバザイト型の合成ゼオライトの単相であることが確認された。また、蛍光X線分析を行ったところ、得られたCHA型アルミノ珪酸塩のシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3 )は、13.4であった。After this raw material composition was placed in a 5,000 cc stainless steel autoclave and sealed, the temperature was raised to 160° C. and maintained for 48 hours while stirring at 300 rpm. The product after this hydrothermal treatment was subjected to solid-liquid separation, and the resulting solid phase was washed with a sufficient amount of water and dried at 105° C. to obtain the product. Powder X-ray diffraction analysis confirmed that the product was a pure CHA-type aluminosilicate, that is, a single phase of chabazite-type synthetic zeolite. Fluorescent X-ray analysis revealed that the resulting CHA-type aluminosilicate had a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 13.4.

得られたCHA型アルミノ珪酸塩を600℃で焼成後、これと同量の硝酸アンモニウム及び10倍量の水を含む硝酸アンモニウム水溶液を用いてイオン交換を3回繰り返した後、十分量の純水で洗浄し、120℃で乾燥することでNH4 +型のCHA型アルミノ珪酸塩(NH4 +型のCHA型ゼオライト)を得た。After firing the obtained CHA-type aluminosilicate at 600° C., ion exchange was repeated three times using an aqueous ammonium nitrate solution containing the same amount of ammonium nitrate and 10 times the amount of water, followed by washing with a sufficient amount of pure water. and dried at 120° C. to obtain an NH 4 + -type CHA-type aluminosilicate (NH 4 + -type CHA-type zeolite).

その後、実施例1と同様に、Cuの担持、及びハニカム触媒化を行い、実施例1と同様に窒素酸化物還元効率の測定を実施した。測定結果を、図1に示す。また、実施例1と同様にコバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+ /Al)の測定を行った結果、比較例1のCHA型アルミノ珪酸塩の(Co2+ /Al)は、0.22であった。Then, similarly to Example 1, loading of Cu and formation of a honeycomb catalyst were carried out, and similarly to Example 1, the nitrogen oxide reduction efficiency was measured. The measurement results are shown in FIG. Further, the ratio (Co 2+ /Al) of the cobalt divalent ion adsorption capacity to the total Al atoms was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the CHA-type aluminosilicate of Comparative Example 1 (Co 2+ /Al ) was 0.22.

図1から明らかなとおり、実施例1の触媒は、比較例1の触媒に比して、400℃以上600℃以下の高温域においても高い還元率を維持していることがわかる。また、実施例1の触媒は、150℃以上400℃未満の低温領域において比較例1の触媒と同等の触媒性能を示していることがわかる。 As is clear from FIG. 1, the catalyst of Example 1 maintains a higher reduction rate than the catalyst of Comparative Example 1 even in a high temperature range of 400° C. or higher and 600° C. or lower. Further, it can be seen that the catalyst of Example 1 exhibits catalytic performance equivalent to that of the catalyst of Comparative Example 1 in the low temperature range of 150°C or more and less than 400°C.

本発明の製造方法により得られるCHA型アルミノ珪酸塩及びこれを用いた遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、熱的な耐久性に優れ、高温環境下或いは高温曝露後においても吸着性能や触媒性能等を比較的に高く維持可能であるため、吸着剤、分離剤、イオン交換体、触媒、触媒担体等の用途において広く且つ有効に利用することができる。とりわけ、苛酷な使用環境に曝されるディーゼル自動車、ガソリン自動車、ジェットエンジン、ボイラー、ガスタービン等の排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒或いはその触媒担体、窒素酸化物触媒或いはその触媒担体等として、これらCHA型アルミノ珪酸塩及びこれを用いた遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩は、殊に有効に利用可能である。
The CHA-type aluminosilicate obtained by the production method of the present invention and the transition metal-supported CHA-type aluminosilicate using the same are excellent in thermal durability, and have adsorption performance and catalytic performance even in a high temperature environment or after high temperature exposure. etc. can be maintained relatively high, it can be widely and effectively used in applications such as adsorbents, separating agents, ion exchangers, catalysts, and catalyst carriers. In particular, as an exhaust gas purifying catalyst or its catalyst carrier, a nitrogen oxide catalyst or its catalyst carrier, etc. for purifying the exhaust gas of diesel automobiles, gasoline automobiles, jet engines, boilers, gas turbines, etc., which are exposed to severe usage environments, these A CHA-type aluminosilicate and a transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate using the same can be used particularly effectively.

Claims (14)

シリカアルミナ比(SiO2/Al23)が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源(但し、アルミノシリケートゼオライトを除く。)、Si元素源(但し、前記Si-Al元素源に該当するものは除く。)、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物を調製する工程、並びに
前記混合物を水熱処理する工程
を少なくとも有することを特徴とする、
CHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
A Si—Al element source containing at least an aluminosilicate having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 2 or more and less than 12 (excluding aluminosilicate zeolite) , a Si element source (however, the Si—Al excluding those corresponding to element sources), preparing a mixture containing an alkali metal source, an organic structure-directing agent and water, and hydrothermally treating the mixture,
A method for producing a CHA-type aluminosilicate.
前記アルミノ珪酸塩が、常温常圧で固体粉末状のアルミノ珪酸塩である
請求項1に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
2. The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to claim 1, wherein the aluminosilicate is a solid powdery aluminosilicate at normal temperature and pressure.
前記アルミノ珪酸塩が、Si-3Al及びSi-4Alを実質的に含まない
請求項1又は2に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
3. The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to claim 1, wherein the aluminosilicate substantially does not contain Si-3Al and Si-4Al.
前記Si元素源は、沈降シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、シリカゲル、ケイ酸ナトリウム、及びアルコキシシランよりなる群から選択される少なくとも1種である
請求項1~3のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The Si element source according to any one of claims 1 to 3, wherein the Si element source is at least one selected from the group consisting of precipitated silica, colloidal silica, fumed silica, silica gel, sodium silicate, and alkoxysilane. A method for producing a CHA-type aluminosilicate.
シリカアルミナ比が14以上40以下のCHA型アルミノ珪酸塩を合成する
請求項1~4のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 4, wherein the CHA-type aluminosilicate having a silica-alumina ratio of 14 or more and 40 or less is synthesized.
前記水熱処理する工程では、100~200℃で1~480時間の熱処理を行う
請求項1~5のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 5, wherein in the hydrothermal treatment step, the heat treatment is performed at 100 to 200°C for 1 to 480 hours.
前記水熱反応させる工程の後に、得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩を300~1000℃で熱処理する焼成工程をさらに有する
請求項1~6のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 6, further comprising a calcination step of heat-treating the obtained CHA-type aluminosilicate at 300 to 1000°C after the hydrothermal reaction step. Production method.
得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩をNH4 +型及び/又はH+型にイオン交換する工程をさらに有する
請求項7に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
8. The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to claim 7, further comprising the step of ion-exchanging the obtained CHA-type aluminosilicate into NH 4 + type and/or H + type.
前記混合物が、CHA型アルミノ珪酸塩のシード結晶をさらに含有する
請求項1~8のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 8, wherein the mixture further contains seed crystals of the CHA-type aluminosilicate.
コバルト2価イオン吸着容量の全Al原子に対する比(Co2+/Al)が0.2以上であるCHA型アルミノ珪酸塩を合成する
請求項1~9のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 9, which synthesizes a CHA-type aluminosilicate having a cobalt divalent ion adsorption capacity to all Al atoms ratio (Co 2+ /Al) of 0.2 or more. A method for producing a silicate.
前記有機構造指向剤が、1級アミン、2級アミン、3級アミン、及び4級アンモニウム塩よりなる群から選択される少なくとも1種である
請求項1~10のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The CHA according to any one of claims 1 to 10, wherein the organic structure directing agent is at least one selected from the group consisting of primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. A method for producing a type aluminosilicate.
前記アルカリ金属源が、アルカリ金属水酸化物を含む
請求項1~11のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 11, wherein the alkali metal source contains an alkali metal hydroxide.
前記混合物は、水シリカ比(H2O/SiO2)が5以上100以下である
請求項1~12のいずれか一項に記載のCHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
The method for producing a CHA-type aluminosilicate according to any one of claims 1 to 12, wherein the mixture has a water-silica ratio (H 2 O/SiO 2 ) of 5 or more and 100 or less.
シリカアルミナ比(SiO2/Al23)が2以上12未満のアルミノ珪酸塩を少なくとも含むSi-Al元素源(但し、アルミノシリケートゼオライトを除く。)、Si元素源、(但し、前記Si-Al元素源に該当するものは除く。)、アルカリ金属源、有機構造指向剤及び水を含む混合物を調製する工程、
前記混合物を水熱処理する工程、
得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩をNH4 +型及び/又はH+型にイオン交換する工程、並びに
得られた前記CHA型アルミノ珪酸塩に遷移金属を担持させる工程
を少なくとも有することを特徴とする、
遷移金属担持CHA型アルミノ珪酸塩の製造方法。
Si—Al element source (excluding aluminosilicate zeolite) containing at least an aluminosilicate having a silica-alumina ratio (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 2 or more and less than 12; excluding those corresponding to Al element sources), a step of preparing a mixture containing an alkali metal source, an organic structure directing agent and water,
hydrothermally treating the mixture;
characterized by comprising at least a step of ion-exchanging the obtained CHA-type aluminosilicate into NH 4 + type and/or H + type, and a step of supporting a transition metal on the obtained CHA-type aluminosilicate. do,
A method for producing a transition metal-supporting CHA-type aluminosilicate.
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