KR20160075758A

KR20160075758A - Aei 제올라이트 합성

Info

Publication number: KR20160075758A
Application number: KR1020167014174A
Authority: KR
Inventors: 존 레오넬로 카스시; 데이비드 랑; 산유안 양
Original assignee: 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-06-29
Also published as: DE102014115865A1; JP2019147735A; JP2016538217A; GB2521909B; KR102298258B1; US20150118150A1; GB2521909A; US9919296B2; US10940466B2; CN112939010A; RU2764725C2; EP3063093A1; RU2016121171A; GB201419427D0; EP3878813A1; US20180193824A1; RU2018139094A3; RU2672744C2; RU2018139094A; EP3063093B1

Abstract

제올라이트 합성 방법은 AEI 합성 과정으로부터의 모액 또는 그 일부분을 포함하는 AEI 제올라이트 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정과 후속 모액의 배치를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 모액 또는 그 일부분은 AEI 구조지정제를 포함한다.

Description

AEI 제올라이트 합성{AEI ZEOLITE SYNTHESIS}

본 발명은 AEI 프레임워크를 가진 분자체를 합성하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해서 생성된 독특한 분자체는 물론 촉매로서 이 분자체의 사용에 관한 것이다.

제올라이트는 반복되는 SiO₄ 및 AlO₄ 사면체 단위로 구성된 결정질 또는 준-결정질 알루미노실리케이트이다. 이들 단위는 함께 연결되어 분자 차원의 규칙적인 내부-결정질 공동 및 채널을 가진 프레임워크를 형성한다. 수많은 종류의 합성 제올라이트가 합성되었고, 각각 특정 배열의 사면체 단위에 기초한 독특한 프레임워크를 가진다. 관례상 각 프레임워크 종류에는 국제 제올라이트 협회(IZA)에 의해서 독특한 3-문자 코드(예를 들어, "AEI")가 배정된다.

제올라이트는 수많은 산업상 용도를 가지며, AEI와 같은 특정 프레임워크의 제올라이트는 내연 엔진, 가스 터빈, 석탄-연소 파워 플랜트 등을 포함하는 산업상 용도에서 연소 배기 가스를 처리하기 위한 효과적인 촉매인 것이 알려져 있다. 한 예로서, 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)은 배기 가스 중의 NOx 화합물이 제올라이트 촉매의 존재하에 환원제와 접촉되는 소위 말하는 선택적 촉매 환원(SCR) 과정을 통해서 제어될 수 있다.

합성 AEI 제올라이트는 "주형" 또는 "주형제"라고도 하는 구조지정제(SDA)를 사용하여 생성된다. SDA는 전형적으로 제올라이트의 프레임워크의 분자 형상과 패턴을 안내하거나 지정하는 복합 유기 분자이다. 일반적으로, SDA는 몰드로 사용되며 그 주변에 제올라이트 결정이 형성된다. 결정이 형성된 후 SDA는 결정의 내부 구조로부터 제거되고 분자적으로 다공질인 알루미노실리케이트 케이지가 남는다.

전형적인 합성 기술에서 고체 제올라이트 결정이 프레임워크 반응물(예를 들어, 실리카 공급원과 알루미나 공급원), 수산화 이온 공급원(예를 들어, NaOH), 및 SDA를 함유하는 반응 혼합물로부터 침전한다. 이러한 합성 기술은 일반적으로 원하는 결정화를 달성하는데 수 일이 걸린다(결정화 온도 등의 요인에 따라서). 결정화가 완료되었을 때 제올라이트 결정을 함유하는 고체 침전물이 여과되고 나머지 모액은 버려진다. 이 버려진 모액은 미사용 SDA를 함유하는데, 이것은 주로 가혹한 반응 조건으로 인하여 변성된다.

AEI 제올라이트 합성에 사용되는 알려진 SDA들은 비교적 고가이며 제올라이트의 제조 비용의 상당한 부분을 차지한다. 이에 더하여, 제올라이트 AEI를 합성하기 위한 종래의 방법은 실리카(반응 혼합물의 핵심 성분)에 대한 비교적 불량한 수율을 갖는데, 이것 역시 제조 비용에 영향을 미친다. 따라서, 바람직하게는 환경에 영향이 적은 수단에 의해서 합성 과정의 비용을 감소시키는 것이 바람직할 것이다. 본 발명은 특히 이런 필요를 만족한다.

출원인은 AEI 제올라이트 합성 과정에서 실리카 및/또는 SDA에 대한 상대적 수율을 증가시키기 위한 특정 수단을 발견했다. 여기 사용된 용어 "상대적 수율"은 화학 반응물과 관련하여 화학 과정에 도입된 반응물의 총량의 비율로서 원하는 생성물에 포함된 반응물(또는 그것의 유도체)의 양을 의미한다. 따라서, 반응물의 상대적 수율은 다음과 같이 계산될 수 있다:

(상대적 수율)_R = (R_P)/(R_Γ)

여기서 R은 반응물이고, R_P는 원하는 생성물에 포함된 반응물 R(또는 그것의 유도체)의 총 중량이고, R_Γ는 화학 과정에 도입된 반응물 R의 총 중량이다. 여기서, 상대적 수율은 반응물을 활용하는데 있어서 화학 과정의 효능을 측정하기 위해 사용된다. 용어 "전체 상대적 수율"은, 예를 들어 다수의 연속된 제올라이트 합성 배치 반응들을 포함하는, 전체적인 화학 과정에서의 상대적 수율을 의미한다. 따라서, 실리카에 대한 전체 상대적 수율은 전체 과정에 도입된 실리카의 총량에 대해서 하나 이상의 연속 배치에서 전체적으로 생성된 제올라이트의 총량에 포함된 실리카의 총량을 나타낸다(폐기된 모액에 남은 실리카의 양에 대하여). 마찬가지로, SDA에 대한 전체 상대적 수율은 전체 과정에 도입된 실리카의 양에 대해서 하나 이상의 연속 배치에서 전체적으로 제올라이트 프레임워크를 구성하는데 직접 사용된 SDA의 양을 나타낸다(폐기된 모액에 남은 SDA의 양에 대하여). 이들 재료의 총량은 전형적으로 재료의 총 중량에 상응한다.

본 발명의 특정 양태에서, AEI 제올라이트 합성 과정에서 SDA 및/또는 실리카의 상대적 수율은 제올라이트 결정화 반응이 끝날 때 모액을 회수하고 이 모액을 후속 제올라이트 결정화 반응에서 다시 사용함으로써 증가된다. 여기 사용된 "모액"은 결정화 후에 남은 반응 혼합물의 침전되지 않은 부분이다. 일부 실시형태에서, 모액은 제올라이트 결정이 여과되거나 분리된 후 반응 혼합물의 나머지 부분이다. 따라서, 모액은 원래 용질의 단지 일부만을 포함하며, 나머지는 대부분 침전물에 포함된다.

종래의 AEI 제올라이트 합성 과정에 의해서 생성된 모액은 변성된 SDA를 함유하는데, 이것은 일반적으로 다시 사용될 수 없다. 그러나, 본 발명자들은 특정 SDA는 변성에 대해 내성이 있고, 따라서 후속 제올라이트 합성 배치에서 재사용될 수 있다는 것을 발견했다. 본 발명에서 유용한 SDA는 양이온 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄, N,N-디메틸-2-(2-하이드록시에틸)피페리디늄, N,N-디메틸-2-에틸피페리디늄, 및 2,2,4,6,6-펜타메틸-2-아조니아비시클로[3.2.1]옥탄을 포함한다. 놀랍게도 이들 SDA는 모액의 일부가 몇 번 재사용된 후에도 그것의 효능을 보유한다.

따라서, (a) AEI 합성 과정으로부터의 모액 또는 그 일부분을 포함하는 AEI 제올라이트 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 모액 또는 그 일부분이 AEI 구조지정제를 포함하는 단계; (b) 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정과 후속 모액의 배치를 형성하는 단계; 및 선택적으로 (c) 후속 모액으로부터 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정을 분리하는 단계, 및 (d) 후속 모액 또는 그 일부분을 사용하여 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 하나 이상의 연속 배치를 합성하는 단계를 포함하는 제올라이트 합성 방법이 제공된다. 바람직하게, 일련의 연속 AEI 제올라이트 합성 배치 반응에서 모액의 재사용은 적어도 약 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율 및/또는 적어도 약 40 퍼센트의 구조지정제에 대한 전체 상대적 수율을 가져온다.

본 발명의 다른 양태에서, (a) (i) 적어도 하나의 알루미늄 공급원, (ii) 적어도 하나의 실리카 공급원, (iii) 적어도 하나의 수산화 이온 공급원 및 (iv) AEI 구조지정제(SDA)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 약 8 내지 약 50의 실리카-대-알루미나 비(SAR)를 가진 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정 및 모액을 형성하는 단계로서, 상기 반응이 적어도 약 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율을 가져오는 단계를 포함하는 AEI 제올라이트 합성 과정에서 실리카에 대한 높은 전체 상대적 수율을 달성하는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에서, AEI 프레임워크, 약 3 미만의 애스펙트비(L/D), 및 선택적으로 약 8 내지 50의 실리카-대-알루미나 비를 가진 신규 알루미노실리케이트 제올라이트 결정이 제공된다.

도 1a-c는 모액 재활용을 활용한 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 2는 일련의 다수 제올라이트 합성 반응을 가진 본 발명의 실시형태를 나타낸다.

한 양태에서, 본 발명은 AEI 제올라이트를 합성하기 위한 개선된 방법이다. 바람직하게, 본 발명은 종래의 반응물의 사용과 비교하여 실리카 및/또는 SDA에 대한 상대적 수율을 개선하기 위해 특정 반응물의 사용을 수반한다. 한 예에서, 전체 상대적 수율은 효과적으로 재활용될 수 있는 SDA의 선택에 의해서 개선될 수 있으며, 이로써 연속 다중-배치 AEI 합성 과정에 필요한 SDA의 전체 양이 감소한다.

특정 실시형태에서, 상기 방법은 (a) AEI 합성 과정으로부터의 모액을 포함하는 AEI 제올라이트 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 모액이 AEI 구조지정제를 포함하는 단계; 및 (b) 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정과 후속 모액의 배치를 형성하는 단계의 연속 단계를 포함한다.

침전된 제올라이트 결정은 바람직하게 여과와 같은 임의의 종래의 기술에 의해서 후속 모액으로부터 분리된다. 과정의 전체 효율을 개선하기 위하여 후속 모액 또는 그 일부분이 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 하나 이상의 연속 배치를 합성하는데 사용된다.

여기 사용된 용어 "AEI"는 국제 제올라이트 협회(IZA) 구조 위원회에서 인정된 AEI 타입 프레임워크를 말하며, 용어 "AEI 제올라이트"는 주 결정질 상이 AEI인 알루미노실리케이트를 의미한다. 특정 실시형태에서, FAU와 같은 다른 결정질 상도 존재할 수 있지만, 주 결정질 상은 적어도 약 90 중량 퍼센트 AEI, 바람직하게 적어도 약 95 중량 퍼센트 AEI, 더욱더 바람직하게 적어도 약 98 또는 적어도 약 99 중량 퍼센트 AEI를 포함한다. 분자체는 FAU를 극소량으로, 바람직하게 5 중량 퍼센트 미만, 더욱더 바람직하게 약 2 중량 퍼센트 미만, 또는 심지어 약 1 중량 퍼센트 미만으로 함유할 수 있다. 바람직하게, AEI 분자체는 다른 결정질 상을 실질적으로 갖지 않으며, 둘 이상의 프레임워크 타입의 호생체가 아니다. 다른 결정질 상과 관련하여 "실질적으로 갖지 않는"은 분자체가 적어도 99 중량 퍼센트 AEI를 함유한다는 것을 의미한다.

여기 사용된 용어 "제올라이트"는 알루미나와 실리카로 구성된 프레임워크를 가지며(즉, 반복하는 SiO와 AlO 사면체 단위), 바람직하게 적어도 8, 예를 들어 약 8 내지 약 50의 실리카-대-알루미나 비(SAR)을 가진 합성 알루미노실리케이트 분자체를 의미한다.

본 발명의 제올라이트는 실리카-알루미노포스페이트(SAPO)가 아니며, 따라서 그것의 프레임워크에 인지할 수 있는 양의 인을 갖지 않는다. 즉, 제올라이트 프레임워크가 규칙적인 반복 단위로서 인을 갖지 않고, 및/또는 특히 넓은 온도 범위에 걸쳐서 NOx를 선택적으로 환원시킬 수 있는 재료의 능력과 관련하여 그 재료의 기본적인 물리적 및/또는 화학적 특성에 영향을 미칠 수 있는 양의 인을 갖지 않는다. 특정 실시형태에서, 프레임워크 인의 양은 제올라이트의 총 중량을 기준으로 0.1 중량 퍼센트 미만, 바람직하게 0.01 미만 또는 0.001 중량 퍼센트 미만이다.

여기 사용된 제올라이트는 알루미늄 이외의 다른 프레임워크 금속을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않는다. 따라서, "제올라이트"는 "금속-치환된 제올라이트"와 구별되며, 여기서 후자는 제올라이트의 프레임워크에 치환된 하나 이상의 비-알루미늄 금속을 함유하는 프레임워크를 포함한다. 특정 실시형태에서, 제올라이트 프레임워크, 또는 전체 제올라이트는 구리, 니켈, 아연, 철, 텅스텐, 몰리브데늄, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 망간, 크로뮴, 바나듐, 니오븀, 뿐만 아니라 주석, 비스무스 및 안티모니를 포함하는 전이금속을 갖지 않거나 본질적으로 갖지 않고; 백금족 금속(PGM), 예컨대 루테늄, 로듐, 팔라듐, 인듐, 백금, 및 귀금속, 예컨대 금 및 은을 포함하는 귀금속을 갖지 않거나 본질적으로 갖지 않고; 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 유로퓸, 테르븀, 에르븀, 이테르븀 및 이트륨과 같은 희토류 금속을 갖지 않거나 본질적으로 갖지 않는다.

본 발명의 방법에 의해 합성된 제올라이트는 하나 이상의 비-프레임워크 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다. 이들 금속은 전형적으로 수산화 이온의 공급원과 함께 반응 혼합물에 도입된다. 이러한 금속의 예는 나트륨 및 칼륨을 포함하며, 또한 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 리튬, 세슘, 및 루비듐을 포함한다.

통상 이온 교환에 의해서 알칼리 금속 양이온을 제거하고 그것을 수소, 암모늄, 또는 임의의 바람직한 금속 이온으로 대체하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 제올라이트는 Na-형태 제올라이트, K-형태 제올라이트 등일 수 있거나, 또는 H-형태 제올라이트, 암모늄-형태 제올라이트 또는 금속-교환된 제올라이트일 수 있다. 전형적인 이온 교환 기술은 합성 제올라이트를 원하는 대체 양이온 또는 양이온들의 염을 함유하는 용액과 접촉시키는 것을 수반한다. 광범위한 염이 이용될 수 있지만 염화물 및 다른 할로겐화물, 질산염, 및 황산염이 특히 바람직하다. 대표적인 이온 교환 기술들이 본 분야에 널리 공지되어 있다. 이온 교환은 합성 후 일어나며, 제올라이트가 하소되기 전이나 하소된 후에 일어날 수 있다. 원하는 대체 양이온의 염 용액과 접촉 후, 제올라이트는 전형적으로 수세되고 65℃ 내지 약 315℃의 범위의 온도에서 건조된다. 세척 후, 제올라이트는 공기 또는 비활성 가스 중에서 약 200℃ 내지 820℃ 범위의 온도에서 1 내지 48시간 범위, 또는 그 이상의 시간 기간 동안 하소될 수 있으며, 이로써 촉매 활성이며 안정한 생성물이 생성된다.

AEI 합성 과정으로부터 유래된 제올라이트 반응 혼합물 및/또는 모액은 전형적으로 적어도 하나의 실리카 공급원, 적어도 하나의 알루미나 공급원, AEI 프레임워크의 형성에 유용한 적어도 하나의 SDA, 및 적어도 하나의 수산화 이온 공급원을 함유한다. 그러나, 여기 설명된 합성 방법이 반드시 알루미노실리케이트에 제한되는 것이 아니며, 페로실리케이트, 티타노실리케이트, 바나도실리케이트, 및 보로실리케이트와 같은 AEI 구조를 가진 다른 분자체의 합성에도 적용될 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 더 일반적으로 분자체가 결정화되는 반응 혼합물은 4가 산화물의 적어도 하나의 활성 공급원 또는 4가 산화물(예를 들어, 산화규소, 산화게르마늄 또는 이들의 혼합물)과 적어도 하나의 3가 산화물 또는 3가 산화물들의 혼합물(예를 들어, 산화알루미늄, 산화붕소, 산화갈륨, 산화바나듐, 산화철 및 이들의 혼합물)의 혼합물을 포함한다.

도 1a-c로 돌아가면, 본 발명의 실시형태에 따른 방법이 도시된다. 여기서, AEI 합성 과정(112)으로부터의 모액을 포함하는 AEI 제올라이트 반응 혼합물(114)이 결정화 조건에서 반응기(100)에서 반응되어 AEI 프레임워크(102)를 가진 제올라이트 결정과 후속 모액(122)의 배치가 형성된다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 후속 모액(122)으로부터 AEI 프레임워크(102)를 가진 제올라이트 결정을 분리하는 단계 및 후속 모액(122) 또는 그 일부분을 사용하여 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 하나 이상의 연속 배치를 합성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게, 모액(112) 및 후속 모액(122)은 AEI 제올라이트를 형성하기 위한 유용한 적어도 하나의 SDA를 함유한다. 모액(112) 및/또는 후속 모액(122)은 적어도 하나의 실리카 공급원, 적어도 하나의 알루미나 공급원, 및 적어도 하나의 수산화 이온 공급원을 더 포함할 수 있다. 혼합물(114)에서 반응물의 바람직한 비율을 달성하기 위하여, 모액(112)은 적어도 하나의 실리카 공급원, 적어도 하나의 알루미나 공급원, AEI 프레임워크를 형성하는데 유용한 적어도 하나의 SDA, 및/또는 적어도 하나의 수산화 이온 공급원을 함유하는 원료 스트림(110)과 조합될 수 있다. 마찬가지로, 반응물의 적절한 균형을 달성하기 위해 후속 모액(122)은 적어도 하나의 실리카 공급원, 적어도 하나의 알루미나 공급원, AEI 프레임워크를 형성하는데 유용한 적어도 하나의 SDA 및/또는 적어도 하나의 수산화 이온 공급원을 함유하는 보충 원료(130)와 조합될 수 있다. 전형적으로, 원료 스트림(110 및/또는 130)은 침전물로서 반응기로부터 제거된(즉, 제올라이트 결정에 포함되는) 이들 성분의 양과 동등한 양으로 실리카 공급원, 알루미나 공급원, 및 SDA 공급원을 함유할 것이다.

한 실시형태에서, 후속 모액(122)은 반응기에 잔류하며 보충 원료를 수용한다. 다음에, 이 제2 AEI 제올라이트 반응 혼합물이 결정화 조건에서 반응기(100)에서 반응되어 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 연속 배치를 형성한다. 대안의 실시형태가 도 1c에 도시되는데, 여기서 후속 모액(122)이 반응기(100)로부터 제거되고 보충 원료(130)와 혼합되어 반응기(100)로 들어가기 전에 제2 AEI 제올라이트 반응 혼합물(132)이 형성된다.

도 2는 또 다른 실시형태를 도시하는데, 여기서 제1 원료 스트림(110)이 AEI 합성 과정(112)으로부터의 모액과 조합되어 제1 AEI 제올라이트 반응 혼합물(114)이 형성된다. 제1 원료 스트림과 모액(112)의 조합은 반응기(100)에 도입되기 전에 일어날 수 있거나, 또는 반응기(100) 내에서 일어날 수 있다. 제1 AEI 제올라이트 반응 혼합물(114)은 결정화 조건에서 반응기(100)에서 반응되어 AEI 프레임워크(120)를 가진 제올라이트 결정과 제1 후속 모액(122)의 제1 배치를 형성한다. 제1 후속 모액(122)은 제1 보충 스트림(210)과 조합되어 제2 AEI 제올라이트 반응 혼합물(214)을 형성한다. 제1 원료 스트림과 제2 모액(122)의 조합은 반응기(200)에 도입되기 전에 일어날 수 있거나, 또는 반응기(200) 내에서 일어날 수 있다. 제2 AEI 제올라이트 반응혼합물(214)은 결정화 조건에서 반응기(200)에서 반응되어 AEI 프레임워크(220)를 가진 제올라이트 결정과 제1 후속 모액(222)의 제2 배치를 형성한다. 제2 후속 모액(222)은 제2 보충 스트림(310)과 조합되어 제3 AEI 제올라이트 반응 혼합물(314)을 형성한다. 제2 원료 스트림과 제3 모액(222)의 조합은 반응기(300)에 도입되기 전에 일어날 수 있거나, 또는 반응기(300) 내에서 일어날 수 있다. 제3 AEI 제올라이트 반응혼합물(314)은 결정화 조건에서 반응기(300)에서 반응되어 AEI 프레임워크(320)를 가진 제올라이트 결정과 제2 후속 모액(322)의 제3 배치를 형성한다.

도 2에 도시된 과정은 연속하여 수행되는 세 번의 AEI 제올라이트 합성을 수반하며, 여기서 한 번의 AEI 합성으로부터의 모액 또는 그 일부분이 후속 AEI 제올라이트 합성에서 재사용된다. 그러나, 본 발명의 방법은 특정한 수의 AEI 제올라이트 합성 및 모액 재사용에 반드시 제한되는 것은 아니다. 대신에, 연속하여 수행되는 AEI 제올라이트 합성 및 모액 재사용의 수는 반응물에 대한 원하는 전체 상대적 수율에 의존할 것이다. 일반적으로, 모액이 재사용되는 횟수가 증가하면 반응물에 대한 전체 상대적 수율도 증가할 것이다. 바람직하게, 전체 과정은 적어도 약 60%, 예를 들어 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 약 60-99%, 약 60-80%, 약 80-90%, 약 90-99%, 약 90-95%, 또는 약 95-99%의 실리카에 대한 전체 상대적 수율을 가질 것이다. 바람직하게, 전체 과정은 적어도 약 40%, 예를 들어 적어도 약 60%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 약 40-99%, 약 40-60%, 약 60-80%, 약 80-90%, 약 90-95%, 또는 약 95-99%의 SDA에 대한 전체 상대적 수율을 가질 것이다.

적합한 실리카 공급원은 제한은 아니지만 흄드 실리카, 실리케이트, 침전 실리카, 콜로이드 실리카, 실리카 겔, 탈알루미늄 제올라이트, 예컨대 탈알루미늄 제올라이트 Y, 및 규소 수산화물 및 알콕사이드를 포함한다. 높은 상대적 수율을 가져오는 실리카 공급원이 바람직하다. 전형적인 알루미나 공급원도 일반적으로 공지되어 있으며, 알루미네이트, 알루미나, 제올라이트 FAU와 같은 다른 제올라이트, 알루미늄 콜로이드, 뵈마이트, 위-뵈마이트, 수산화알루미늄, 황산알루미늄 및 염화알루미늄과 같은 알루미늄 염, 알루미늄 수산화물 및 알콕사이드, 알루미나 겔을 포함한다.

전형적으로, 나트륨, 칼륨, 리튬, 세슘, 루비듐, 칼슘 및 마그네슘의 수산화물을 포함하여 알칼리 금속 수산화물 및/또는 알칼리 토금속 수산화물과 같은 수산화 이온의 공급원이 반응 혼합물에 사용된다. 그러나, 이 성분은 등가의 염기도가 유지되는 한에서 생략될 수 있다. 특정 실시형태에서, 수산화 이온을 제공하기 위해 주형제가 사용될 수 있다. 따라서, 이것은 예를 들어 할로겐화물의 수산화 이온으로의 이온 교환에 유익할 수 있으며, 이로써 필요한 알칼리 금속 수산화물 양이 감소하거나 제거된다. 알칼리 금속 양이온 또는 알칼리 토금속 양이온은 합성된 그대로의 결정질 산화물 재료의 일부일 수 있으며, 이로써 원자가 전자 전하의 균형을 맞출 수 있다.

염, 특히 염화나트륨과 같은 알칼리 금속 할로겐화물이 또한 반응 혼합물에 첨가되거나 반응 혼합물에 형성될 수 있다. 바람직하게, AEI 제올라이트 반응 혼합물은 불소, 불소-함유 화합물 및 불소 이온을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않는다.

반응 혼합물은 용액, 겔, 또는 페이스트의 형태일 수 있으며, 겔이 바람직하다. AEI는 표 1에 나타낸 조성을 가진 반응 혼합물로부터 제조될 수 있다. 규소- 및 알루미늄-함유 반응물은 SiO₂ 및 Al₂O₃로 각각 표시된다.

	전형적인 값	바람직한 값
SiO₂/Al2O₃	10 - 100	15 - 60
OH^-/SiO₂	0.5 - 1.0	0.6 - 0.8
SDA/SiO₂	0.05 - 0.50	0.10 - 0.20
알칼리 금속 양이온/SiO₂	0.10 - 1.0	0.15 - 0.35
H₂O/SiO₂	20 - 80	30 - 40

바람직하게, 보충 원료는 재사용되는 모액과 조합되었을 때 원하는 성분 비율을 달성하기 위하여 일정량의 실리카, 알루미나, SDA, 알칼리 금속 양이온 및/또는 물을 함유한다. 성분들의 적절한 균형을 달성하기 위해 하나 이상의 성분이나 부산물의 농도가 보충 원료와 조합되기 전에 모액으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 알칼리 금속 양이온 또는 물의 농도가 AEI 합성 반응 혼합물에서 원하는 성분 비율을 달성하기 위해 모액에서 감소될 수 있다.

종래의 CHA 합성 기술에 적합한 반응 온도, 혼합 시간 및 속도, 및 다른 공정 변수들은 일반적으로 본 발명에도 역시 적합하다. 일반적으로, 반응 혼합물은 AEI 제올라이트 결정이 형성될 때까지 승온에서 유지된다. 열수 결정화는 통상 수 시간, 예를 들어 약 0.1-20일, 바람직하게 약 0.25-3일의 기간 동안 약 75-220℃, 예를 들어 약 120-160℃의 온도에서 자기 압력하에 수행된다. 바람직하게, 제올라이트는 온건한 교반 또는 휘젓기를 사용하여 제조된다.

열수 결정화 단계 동안 AEI 결정은 반응 혼합물로부터 자발적으로 핵을 형성할 수 있다. 시드 재료로서 AEI 결정의 사용은 완전한 결정화가 일어나는데 필요한 시간을 줄이는데 유익할 수 있다. 시드로서 사용되었을 때 AEI 결정은 반응 혼합물에 사용된 실리카의 중량의 0.1 내지 10%의 양으로 첨가된다.

일단 제올라이트 결정이 형성되면, 여과와 같은 표준 기계적 분리 기술에 의해 고체 생성물이 반응 혼합물로부터 분리된다. 결정은 수세된 다음 수 초에서 수 분(예를 들어, 플래시 건조의 경우 5초 내지 10분) 또는 수 시간(예를 들어, 75-50℃에서의 오븐 건조의 경우 약 4-24시간) 동안 건조되며, 이로써 합성된 그대로의 AEI 제올라이트 결정이 얻어진다. 건조 단계는 대기압이나 진공에서 수행될 수 있다.

단계들의 전술한 순서, 뿐만 아니라 상기 언급된 시간 기간 및 온도 값들은 각각 단지 예시이며 변경될 수 있다는 것이 인정될 것이다.

본 발명의 합성 방법은 AEI-타입 제올라이트의 독특한 형태를 가진 AEI 제올라이트 결정의 신규 형태를 생성한다. 특히, 이 신규 AEI 제올라이트 결정은 3 이하, 예를 들어 2.5 이하, 2.0 이하, 1.5 이하, 1.0 이하의 평균 길이-대-직경(L/D) 애스펙트비를 가진다.

바람직하게, L/D 애스펙트비는 아래 설명된 현미경 방법을 사용하여 이들 두 결정 치수의 측정에 기초해서 계산된다.

바람직한 현미경 방법은 SEM과 TEM을 포함한다. 이들 방법은 전형적으로 다수의 결정의 측정을 필요로 하며, 측정된 각 결정에 대해 양쪽 치수의 값이 평가될 수 있다. 또한, 결정의 배치에서 결정 크기를 더욱 완벽히 특정하기 위하여 평균 L/D 애스펙트비는 물론 결정 크기 분포와 관련하여 이 평균으로부터의 분산도가 계산되어야 한다. 예를 들어, SEM에 의한 측정은 고 배율에서 재료의 형태를 검사하는 것을 수반한다(전형적으로 1000x 내지 10,000x). SEM 방법은 적합한 마운트 상에 제올라이트 분말의 대표적 일부를 개별 입자가 1000x 내지 10,000x 배율에서 시야 전체에 잘 고르게 퍼지도록 분포시킴으로써 수행될 수 있다. 이 모집단으로부터 무작위 개별 결정(예를 들어, 50)의 통계적으로 유의한 샘플(n)이 검사되고, 직선 가장자리의 수평선에 평행한 개별 결정의 최장 치수(쌍정 경계는 무시)가 측정되어 결정 길이로서 기록된다. 다음에, 길이 축을 따른 결정의 직경이 유사한 기술을 사용하여 측정된다. 이들 측정에 기초하여 샘플의 산술 평균과 분산이 계산된다. 특정 실시형태에서, 샘플은 또한 1 미만, 바람직하게 0.5 미만, 더욱더 바람직하게 0.2 미만의 평균에 대해 수학적 분산을 가진다.

이 과정에 따라서 생성된 AEI 제올라이트 결정은 균일하며, 쌍정 및/또는 다중 쌍정이 없거나 거의 없고, 집괴가 거의 없다. 결정의 형태, 특히 낮은 L/D 비는 특정 용도에서 더 좋은 촉매 성능을 제공할 것으로 예상된다.

여기 설명된 방법에 따라서 생성된 AEI 제올라이트 결정은 약 0.05 내지 약 5μm, 예를 들어 약 0.5 내지 약 5μm, 약 0.1 내지 약 1μm, 및 약 1 내지 약 5μm의 평균 결정질 크기를 가진다. 특정 실시형태에서, 플로-스로 모노리스와 같은 기판에 촉매를 함유하는 슬러리의 워시코팅을 용이하게 하기 위해서 큰 결정은 제트 밀 또는 다른 입자-입자 밀링 기술을 사용하여 약 1.0 내지 약 1.5 마이크론의 평균 크기까지 밀링된다.

여기 설명된 방법에 의해서 합성된 AEI 제올라이트는 바람직하게 적어도 8, 예를 들어 약 8 내지 약 50, 약 10 내지 약 35, 또는 약 15 내지 약 25의 실리카-대-알루미나 비(SAR)를 가진다. SAR은 출발 합성 혼합물의 조성에 기초하여 및/또는 다른 공정 변수를 조정하여 선택적으로 달성될 수 있다. 제올라이트의 실리카-대-알루미나 비는 종래의 분석에 의해서 결정될 수 있다. 이 비는 제올라이트 결정의 단단한 원자 프레임워크에서의 비를 가능한 가깝게 나타내며, 채널 내에서 바인더(촉매 용도의) 내의, 또는 양이온이나 다른 형태의 규소나 알루미늄은 배제한다는 것을 의미한다.

AEI 제올라이트는 특정 용도에서 촉매로서 유용하다. 건조된 AEI 결정은 바람직하게 하소되지만 하소 없이도 사용될 수 있다. 또한, AEI 결정은 합성 후 금속 교환 없이 또는 합성 수 금속 교환과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 양태에서, AEI 제올라이트를 포함하는 촉매가 제공되며, 여기서 AEI 제올라이트는 어떤 교환된 금속, 특히 합성 후 교환되거나 함침된 금속을 갖지 않거나 본질적으로 갖지 않는다. 다른 실시형태에서, 제올라이트의 채널 및/또는 공동에 교환되거나 함침된 하나 이상의 촉매 금속 이온을 함유하는 AEI 제올라이트를 포함하는 촉매가 제공된다. 제올라이트 합성 후 교환되거나 함침될 수 있는 금속의 예는 구리, 니켈, 아연, 철, 텅스텐, 몰리브데늄, 코발트, 티타늄, 지르코늄, 망간, 크로뮴, 바나듐, 니오븀뿐만 아니라 주석, 비스무스 및 안티모니를 포함하는 전이금속; 백금족 금속(PGM), 예컨대 루테늄, 로듐, 팔라듐, 인듐, 백금 및 귀금속, 예컨대 금 및 은을 포함하는 귀금속; 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨과 같은 알칼리 토금속; 및 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 유로퓸, 테르븀, 에르븀, 이테르븀 및 이트륨과 같은 희토류 금속을 포함한다. 합성 후 교환을 위한 바람직한 전이금속은 비금속이고, 바람직한 비금속은 망간, 철, 코발트, 니켈 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 것들을 포함한다.

전이금속은 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트, 예를 들어 약 0.5 내지 약 5 중량 퍼센트, 약 0.1 내지 약 1.0 중량 퍼센트, 약 2.5 내지 약 3.5 중량 퍼센트, 및 약 4.5 내지 약 5.5 중량 퍼센트의 양으로 존재할 수 있으며, 여기서 중량 퍼센트는 제올라이트 재료의 총 중량에 대해서이다.

특히 바람직한 교환된 금속은, 특히 칼슘 및/또는 세륨과 조합되었을 때 그리고 특히 전이금속(TM)과 알칼리 금속(AM)이 약 15:1 내지 약 1:1, 예를 들어 약 10:1 내지 약 2:1, 약 10:1 내지 약 3:1, 또는 약 6:1 내지 약 4:1의 TM:AM 몰 비로 존재할 때 구리 및 철을 포함한다.

합성 후 포함된 금속은 이온 교환, 함침, 동형 치환 등과 같은 임의의 공지된 기술을 통해서 분자체에 첨가될 수 있다.

이들 교환된 금속 양이온은 제올라이트의 분자 프레임워크를 구성하는 금속들과는 구별되며, 따라서 금속 교환된 제올라이트는 금속-치환된 제올라이트와 구별된다.

촉매가 워시코트 조성물의 일부인 실시형태에서, 워시코트는 Ce 또는 세리아를 함유하는 바인더를 더 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 바인더 중의 Ce 함유 입자는 촉매 중의 Ce 함유 입자보다 상당히 더 크다.

본 발명의 촉매는 특히 비균질 촉매 반응 시스템(즉, 가스 반응물과 접촉한 고체 촉매)에 적용될 수 있다. 접촉 표면적, 기계적 안정성 및/또는 유체 유동 특성을 개선하기 위해 촉매는 기판, 바람직하게는 다공질 기판 상에 및/또는 내부에 배치될 수 있다. 특정 실시형태에서, 이 촉매를 함유하는 워시코트가 골판지형 금속판 또는 벌집형 코디어라이트 브릭과 같은 비활성 기판에 적용된다. 또는 달리, 촉매는 필러, 바인더 및 강화제와 같은 다른 성분들과 함께 압출가능한 페이스트로 반죽되고, 이것이 이후 다이를 통해서 압출되어 벌집형 브릭이 형성된다. 따라서, 특정 실시형태에서, 기판 상에 코팅된 및/또는 기판에 포함된 여기 설명된 AEI 촉매를 포함하는 촉매 물품이 제공된다.

본 발명의 특정 양태는 촉매 워시코트를 제공한다. 여기 설명된 AEI 촉매를 포함하는 워시코트는 바람직하게 용액, 현탁액, 또는 슬러리이다. 적합한 코팅은 표면 코팅, 기판의 일부를 투과한 코팅, 기판에 침투한 코팅, 또는 이들의 어떤 조합을 포함한다.

워시코트는 또한 알루미나, 실리카, 비-제올라이트 실리카 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 중 하나 이상을 포함하는, 필러, 바인더, 안정제, 유동변형제, 및 다른 첨가제들과 같은 비-촉매 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 촉매 조성물은 그래파이트, 셀룰로오스, 녹말, 폴리아크릴레이트, 및 폴리에틸렌 등과 같은 기공형성제를 포함할 수 있다. 이들 추가 성분은 반드시 원하는 반응을 촉매하는 것은 아니며, 대신에 예를 들어 작동 온도 범위를 증가시키고, 촉매의 접촉 표면적을 증가시키고, 기판에 대한 촉매의 밀착성을 증가시키는 등에 의해서 촉매 재료의 효능을 개선한다. 바람직한 실시형태에서, 워시코트 로딩은 >0.3 g/in³, 예컨대 >1.2 g/in³, >1.5 g/in³, >1.7 g/in³ 또는 >2.00 g/in³, 및 바람직하게 < 3.5 g/in³, 예컨대 < 2.5 g/in³이다. 특정 실시형태에서, 워시코트는 약 0.8 내지 1.0 g/in³, 1.0 내지 1.5 g/in³, 또는 1.5 내지 2.5 g/in³의 로딩으로 기판에 적용된다.

촉매가 적용될 수 있는 가장 흔한 기판 설계 중 두 가지는 판 및 벌집이다. 특히 이동식 용도를 위한 바람직한 기판은 양 단부에서 개방되고 일반적으로 기판의 입구면에서 출구면까지 연장된 다수의 인접 평행한 채널을 포함하고, 그 결과 높은 표면적 대 부피 비를 갖는 소위 말하는 벌집형 기하구조를 가진 플로-스로 모노리스를 포함한다. 특정 용도에서, 벌집형 플로-스로 모노리스는 바람직하게 높은 셀 밀도, 예를 들어 제곱인치당 약 600 내지 800 셀, 및/또는 약 0.18-0.35mm, 바람직하게 약 0.20-0.25mm의 평균 내벽 두께를 가진다. 다른 특정 용도에서, 벌집형 플로-스로 모노리스는 바람직하게 제곱인치당 약 150-600 셀, 더 바람직하게 제곱인치당 약 200-400 셀의 낮은 셀 밀도를 가진다. 바람직하게, 벌집형 모노리스는 다공질이다. 코디어라이트, 탄화규소, 질화규소, 세라믹 및 금속에 더하여, 기판에 사용될 수 있는 다른 재료는 질화알루미늄, 질화규소, 티탄산알루미늄, α-알루미나, 뮬라이트, 예를 들어 침상뮬라이트, 폴루사이트, 서멧, 예컨대 Al₂OsZFe, Al₂O₃/Ni 또는 B₄CZFe, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 절편을 포함하는 복합체를 포함한다. 바람직한 재료는 코디어라이트, 탄화규소 및 티탄산알루미나를 포함한다.

판형 촉매는 낮은 압력 강하를 가지며, 벌집 타입보다 막힘과 오염에 덜 민감한데, 이것은 고 효율 정지식 용도에 유익하지만, 판 구조는 훨씬 더 크고 더 고가일 수 있다. 벌집 구조는 전형적으로 판 타입보다 작은데, 이것은 이동식 용도에 유익하지만, 높은 압력 강하를 가지며 더 쉽게 막힌다. 특정 실시형태에서, 판형 기판은 금속, 바람직하게 골판지형 금속으로 구성된다.

특정 실시형태에서, 본 발명은 여기 설명된 과정에 의해서 제조된 촉매 물품이다. 특정 실시형태에서, 촉매 물품은 배기 가스를 처리하기 위한 다른 조성물의 적어도 하나의 추가 층이 기판에 적용되기 전이나 적용된 후에 층으로서 기판에 바람직하게는 워시코트로서 AEI 촉매 조성물을 적용하는 단계를 포함하는 과정에 의해서 제조된다. AEI 촉매층을 포함하여 기판 상의 하나 이상의 촉매층은 연속 층으로 배열된다. 여기 사용된 용어 "연속"은 기판 상의 촉매층과 관련하여 각 층이 인접 층(들)과 접촉한다는 것과 촉매층이 전체적으로 기판 상에서 하나의 층이 다른 층 위에 배열된다는 것을 의미한다.

특정 실시형태에서, AEI 촉매는 제1 층 또는 구역으로 기판 상에 배치되고, 산화 촉매, 환원 촉매, 스캐빈징 성분 또는 NOx 저장 성분과 같은 다른 조성물은 제2 층 또는 구역으로 기판 상에 배치된다. 여기 사용된 용어 "제1 층" 및 "제2 층"은 촉매 물품을 관통 유동하는, 지나는 및/또는 넘어가는 배기 가스의 정상 방향에 대해서 촉매 물품에서 촉매층들의 상대적 위치를 설명하기 위해서 사용된다. 정상 배기 가스 유동 조건에서 배기 가스는 제2 층과 접촉하기 전에 제1 층과 접촉한다. 특정 실시형태에서, 제2 층은 하부층으로 비활성 기판에 적용되고, 제1 층은 연속하는 일련의 하위-층들로서 제2 층 위에 적용되는 상부층이다. 이러한 실시형태에서, 배기 가스는 제2 층과 접촉하기 전에 제1 층을 투과하며(이로써 접촉하며), 이어서 제1 층을 통과해 되돌아가 촉매 성분을 빠져나간다. 다른 실시형태에서, 제1 층은 기판의 상류 부분에 배치된 제1 구역이고, 제2 층은 제2 구역으로서 기판에 배치되며, 여기서 제2 구역은 제1 구역의 하류이다.

다른 실시형태에서, 촉매 물품은 제1 구역으로서 기판에 바람직하게 워시코트로서 AEI 촉매 조성물을 적용하는 단계, 및 이어서 제2 구역으로서 기판에 배기 가스를 처리하기 위한 적어도 하나의 추가 조성물을 적용하는 단계를 포함하는 과정에 의해서 제조되며, 여기서 제1 구역의 적어도 일부분은 제2 구역의 하류에 존재한다. 또는 달리, AEI 촉매 조성물이 추가 조성물을 함유하는 제1 구역의 하류인 제2 구역에서 기판에 적용될 수 있다. 추가 조성물의 예들은 산화 촉매, 환원 촉매, 스캐빈징 성분(예를 들어, 황, 물 등을 위한), 또는 NOx 저장 성분을 포함한다.

배기 시스템에 필요한 공간의 양을 감소시키기 위해서 특정 실시형태에서는 개별 배기 구성요소가 하나보다 많은 기능을 수행하도록 설계된다. 예를 들어, 플로-스로 기판 대신 월-플로 기판에 SCR 촉매를 적용하는 것은 하나의 기판이 두 기능을 제공하도록 함으로써, 즉 배기 가스 중의 NOx 농도를 촉매적으로 감소시키고 배기 가스로부터 그을음을 기계적으로 제거함으로써 배기 처리 시스템의 전체 크기를 감소시키기 위해 사용된다. 따라서, 특정 실시형태에서, 기판은 벌집형 월-플로 필터 또는 부분 필터이다. 월-플로 필터는 그것이 복수의 인접 평행한 채널들을 함유한다는 점에서 플로-스로 벌집형 기판과 유사하다. 그러나, 플로-스로 벌집형 기판의 채널은 양 단부에서 개방되지만 월-플로 기판의 채널은 한 단부가 봉쇄되며, 봉쇄는 교대하는 패턴으로 인접 채널의 반대 단부에서 일어난다. 채널의 단부를 교대해서 봉쇄하는 것은 기판의 입구면으로 들어간 가스가 채널을 통해 곧바로 흘러서 빠져나가는 것을 방지한다. 대신, 배기 가스는 기판의 정면으로 들어가서 채널의 약 절반을 지나고, 거기서 채널의 두 번째 절반으로 들어가기 전에 채널 벽을 강제로 통과해서 기판의 후면으로 빠져나간다.

기판 벽은 기공도 및 기공 크기를 가지며 가스 침투성이지만 가스가 벽을 통과함에 따라 가스로부터 그을음과 같은 미립자 물질의 대부분을 포집한다. 바람직한 월-플로 기판은 고 효율 필터이다. 본 발명과 함께 사용하기 위한 월-플로 필터는 바람직하게 최소 70%, 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%의 효율을 가진다. 특정 실시형태에서, 효율은 약 75 내지 약 99%, 약 75 내지 약 90%, 약 80 내지 약 90%, 또는 약 85 내지 약 95%일 것이다. 여기서 효율은 그을음과 다른 유사한 크기의 입자 및 종래의 디젤 배기 가스에서 전형적으로 발견되는 미립자 농도에 대한 것이다. 예를 들어, 디젤 배기 중의 미립자는 0.05 마이크론 내지 2.5 마이크론 크기의 범위일 수 있다. 따라서, 효율은 이 범위 또는 하위-범위, 예컨대 0.1 내지 0.25 마이크론, 0.25 내지 1.25 마이크론, 또는 1.25 내지 2.5 마이크론에 기초할 수 있다.

기공도는 다공질 기판에서 보이드 공간의 퍼센트를 측정한 것으로서 배기 시스템의 배압과 관련된다: 일반적으로, 기공도가 낮을수록 배압이 높다. 바람직하게, 다공질 기판은 약 30 내지 약 80%, 예를 들어 약 40 내지 약 75%, 약 40 내지 약 65%, 또는 약 50 내지 약 60%의 기공도를 가진다.

기판의 총 보이드 부피의 퍼센트로서 측정된 기공 상호연결성은 기공, 보이드 및/또는 채널이 이어져 다공질 기판을 통해서, 즉 입구면에서 출구면까지 연속 경로를 형성한 정도이다. 기공 상호연결성과 반대되는 것은 닫힌 기공 부피와 기판의 표면들 중 단지 한 표면까지만 이어진 도관을 가진 기공의 부피의 합계이다. 바람직하게, 다공질 기판은 적어도 약 30%, 더 바람직하게는 적어도 약 40%의 기공 상호연결성 부피를 가진다.

또한, 다공질 기판의 평균 기공 크기가 여과에 중요하다. 평균 기공 크기는 수은압입법을 포함하는 임의의 허용가능한 수단에 의해서 결정될 수 있다. 다공질 기판의 평균 기공 크기는 기판 자체에 의해서나 기판의 표면의 그을음 케이크 층의 촉진에 의해서나 또는 이들 둘의 조합에 의해서 충분한 효율을 제공하면서 낮은 배압을 촉진하기에 충분히 높은 값이어야 한다. 바람직한 다공질 기판은 약 10 내지 약 40μm, 예를 들어 약 20 내지 약 30μm, 약 10 내지 약 25μm, 약 10 내지 약 20μm, 약 20 내지 약 25μm, 약 10 내지 약 15μm, 및 약 15 내지 약 20μm의 평균 기공 크기를 가진다.

일반적으로, AEI 촉매를 함유하는 벌집형 플로-스로 또는 월-플로 필터와 같은 압출된 고형체의 제조는 AEI 촉매, 바인더, 선택적 유기 점도증진 화합물을 균질한 페이스트로 블렌딩한 다음, 이것을 바인더/매트릭스 성분 또는 그것의 전구체 및 선택적으로 안정화된 실리카, 및 무기 섬유 중 하나 이상에 첨가하는 것을 수반한다. 이 블렌드는 혼합 또는 반죽 장치 또는 압출기에서 압착된다. 이 혼합물은 습윤성을 증진시켜서 균일한 배치를 생성하기 위하여 가공 조제로서 바인더, 기공형성제, 가소제, 계면활성제, 윤활제, 분산제와 같은 유기 첨가제들을 가진다. 다음에, 결과의 가소성 재료는 특히 압출 다이를 포함하는 압출 프레스 또는 압출기를 사용하여 몰딩되고, 결과의 몰딩이 건조 및 하소된다. 유기 첨가제들은 압출된 고형체의 하소 동안 "연소된다". AEI 제올라이트 촉매는 또한 워시코트되거나 또는 다르게는 표면에 잔류하거나 압출된 고형체를 완전히 또는 부분적으로 투과하는 하나 이상의 하위-층으로서 압출된 고형체에 적용될 수 있다.

바인더/매트릭스 성분은 바람직하게 코디어라이트, 질화물, 탄화물, 붕화물, 금속간 화합물, 리튬 알루미노실리케이트, 스피넬, 선택적으로 도핑된 알루미나, 실리카 공급원, 티타니아, 지르코니아, 티타니아-지르코니아, 지르콘 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다. 페이스트는 선택적으로 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 실리카-알루미나 섬유, 탄화규소 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 붕산알루미늄 섬유 및 세라믹 섬유로 구성되는 군으로부터 선택된 강화 무기 섬유를 함유할 수 있다.

알루미나 바인더/매트릭스 성분은 바람직하게 감마 알루미나이지만 어떤 다른 전이 알루미나, 즉 알파 알루미나, 베타 알루미나, 카이 알루미나, 에타 알루미나, 로 알루미나, 카파 알루미나, 세타 알루미나, 델타 알루미나, 란타늄 베타 알루미나 및 임의의 둘 이상의 이러한 전이 알루미나의 혼합물일 수 있다. 알루미나는 알루미나의 열 안정성을 증가시키기 위해 적어도 하나의 비-알루미늄 원소로 도핑되는 것이 바람직하다. 적합한 알루미나 도판트는 규소, 지르코늄, 바륨, 란탄족 원소 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 적합한 란탄족 도판트는 La, Ce, Nd, Pr, Gd 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함한다.

바람직하게, AEI 촉매는 전체 압출된 촉매체에 전체적으로, 바람직하게는 전체적으로 균일하게 분산된다.

상기 압출된 고형체 중 어느 것이 월-플로 필터로 제조된 경우, 월-플로 필터의 기공도는 30-80%, 예컨대 40-70%일 수 있다. 기공도 및 기공 부피와 기공 반경은, 예를 들어 수은압입법을 사용하여 측정될 수 있다.

여기 설명된 AEI 촉매는 환원제, 바람직하게 암모니아와 질소 산화물의 반응을 촉진할 수 있고, 이로써 선택적으로 원소 질소(N₂)와 물(H₂O)이 형성된다. 따라서, 한 실시형태에서, 촉매는 환원제에 의한 질소 산화물의 환원에 유리하도록 조제될 수 있다(즉, SCR 촉매). 이러한 환원제의 예는 탄화수소(예를 들어, C₃-C₆ 탄화수소) 및 질소성 환원제, 예컨대 암모니아 및 암모니아 하이드라진 또는 임의의 적합한 암모니아 전구체, 예컨대 요소((NH₂)₂CO), 탄산암모늄, 암모늄 카바메이트, 탄산수소암모늄 또는 포름산암모늄을 포함한다.

여기 설명된 AEI 촉매는 또한 암모니아의 산화를 촉진할 수 있다. 따라서, 다른 실시형태에서, 촉매는 산소에 의한 암모니아의, 특히 SCR 촉매의 하류에서 전형적으로 만나게 되는 암모니아 농도의 산화에 유리하도록 조제될 수 있다(예를 들어, 암모니아 산화(AMOX) 촉매, 예컨대 암모니아 슬립 촉매(ASC)). 특정 실시형태에서, AEI 촉매는 산화성 하부층 위에 상부층으로서 배치되며, 여기서 하부층은 백금족 금속(PGM) 촉매 또는 비-PGM 촉매를 포함한다. 바람직하게, 하부층에서 촉매 성분은 제한은 아니지만 알루미나를 포함하는 고 표면적 지지체 상에 배치된다.

또 다른 실시형태에서, SCR 및 AMOX 작동은 연속하여 수행되는데, 여기서 두 과정은 모두 여기 설명된 AEI 촉매를 포함하는 촉매를 활용하며, SCR 과정이 AMOX 과정의 상류에서 일어난다. 예를 들어, 촉매의 SCR 제제는 필터의 입구측에 배치될 수 있고, 촉매의 AMOX 제제는 필터의 출구측에 배치될 수 있다.

따라서, 가스 중의 NOx 화합물의 환원 또는 NH₃의 산화를 위한 방법이 제공되며, 이것은 상기 가스를 여기 설명된 촉매 조성물과 가스 중의 NOx 화합물 및/또는 NH₃의 수준을 감소시키기에 충분한 시간 동안 접촉시키는 것을 포함한다. 특정 실시형태에서, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 하류에 배치된 암모니아 슬립 촉매를 가진 촉매 물품이 제공된다. 이러한 실시형태에서, 암모니아 슬립 촉매는 선택적 촉매 환원 과정에서 소비되지 않는 어떤 질소성 환원제의 적어도 일부를 산화시킨다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 암모니아 슬립 촉매는 월-플로 필터의 출구측에 배치되고, SCR 촉매는 필터의 상류측에 배치된다. 다른 특정 실시형태에서, 암모니아 슬립 촉매는 플로-스로 기판의 하류 단부에 배치되고, SCR 촉매는 플로-스로 기판의 상류 단부에 배치된다. 다른 실시형태에서, 암모니아 슬립 촉매와 SCR 촉매는 배기 시스템 내의 분리된 브릭에 배치된다. 이들 분리된 브릭은 서로 인접할 수 있으며, 서로 접촉하거나 특정한 거리만큼 이격될 수 있는데, 단 이들은 서로 유체 연통하여야 하고, SCR 촉매 브릭이 암모니아 슬립 촉매 브릭의 상류에 배치되어야 한다.

특정 실시형태에서, SCR 및/또는 AMOX 과정은 적어도 100℃의 온도에서 수행된다. 다른 실시형태에서, 이 과정(들)은 약 150℃ 내지 약 750℃의 온도에서 일어난다. 특정 실시형태에서, 온도 범위는 약 175 내지 약 550℃이다. 다른 실시형태에서, 온도 범위는 175 내지 400℃이다. 또 다른 실시형태에서, 온도 범위는 450 내지 900℃, 바람직하게 500 내지 750℃, 500 내지 650℃, 450 내지 550℃, 또는 650 내지 850℃이다. 450℃를 초과하는 온도를 활용하는 실시형태가, 예를 들어 필터의 상류에서 배기 시스템에 탄화수소를 분사함으로써 능동적으로 재생되는 (선택적으로 촉매화된) 디젤 미립자 필터를 포함하는 배기 시스템이 장착된 헤비 및 라이트 듀티 디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하는데 특히 유용하며, 여기서 본 발명에서 사용되는 제올라이트 촉매는 필터의 하류에 위치된다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 가스 중의 NOx 화합물의 환원 및/또는 NH₃의 산화를 위한 방법이 제공되며, 이것은 상기 가스를 여기 설명된 촉매와 가스 중의 NOx 화합물 수준을 감소시키기에 충분한 시간 동안 접촉시키는 것을 포함한다. 본 발명의 방법은 다음 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 촉매 필터의 입구와 접촉한 그을음을 축적 및/또는 연소시키는 단계; (b) 바람직하게는 NOx와 환원제의 처리를 수반하는 촉매 단계의 개재 없이 촉매 필터와 접촉하기 전에 배기 가스 스트림에 질소성 환원제를 도입하는 단계; (c) NOx 흡착제 촉매 또는 희박 NOx 트랩 위에서 NH₃를 생성하고, 바람직하게는 하류 SCR 반응에서 환원제로서 이러한 NH₃를 사용하는 단계; (d) 배기 가스 스트림을 DOC와 접촉시켜, 미립자 필터에서 미립자 물질을 산화시키고, 및/또는 배기 가스 중의 미립자 물질(PM)을 감소시키는데 계속 사용될 수 있는, CO₂로 탄화수소계 가용성 유기 분획(SOF) 및/또는 일산화탄소를 산화시키고 및/또는 NO₂로 NO를 산화시키는 단계; (e) 환원제의 존재하에 배기 가스를 하나 이상의 플로-스로 SCR 촉매 장치(들)와 접촉시켜 배기 가스 중의 NOx 농도를 감소시키는 단계; 및 (f) 배기 가스를 바람직하게는 SCR 촉매의 하류에 있는 암모니아 슬립 촉매와 접촉시켜, 배기 가스가 대기로 방출되기 전에 또는 배기 가스가 엔진으로 진입/재진입하기 전 배기 가스가 재순환 루프를 통과하기 전에 암모니아의 전부는 아니지만 대부분을 산화시키는 단계.

다른 실시형태에서, SCR 과정에서 소비하기 위한 질소계 환원제, 특히 NH₃의 전부 또는 적어도 일부는 SCR 촉매, 예를 들어 월-플로 필터 상에 배치된 본 발명의 SCR 촉매의 하류에 배치된 NOx 흡착제 촉매(NAC), 희박 NOx 트랩(LNT) 또는 NOx 저장/환원 촉매(NSRC)에 의해서 공급될 수 있다. 본 발명에서 유용한 NAC 성분은 염기성 재료(예컨대 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 및 이들의 조합을 포함하여), 및 귀금속(예컨대 백금), 및 선택적으로 환원 촉매 성분, 예컨대 로듐의 촉매 조합을 포함한다. NAC에서 유용한 염기성 재료의 구체적 종류는 산화세슘, 산화칼륨, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨, 및 이들의 조합을 포함한다. 귀금속은 바람직하게 약 10 내지 약 200g/ft³, 예컨대 20 내지 60g/ft³로 존재한다. 또는 달리, 촉매의 귀금속은 약 40 내지 약 100g/ft³일 수 있는 평균 농도를 특징으로 한다.

특정 조건에서는 주기적 부화 재생 사건 동안 NH₃가 NOx 흡착제 촉매 위에서 발생될 수 있다. NOx 흡착제 촉매의 하류에 있는 SCR 촉매는 전체 시스템 NOx 환원 효율을 개선할 수 있다. 조합 시스템에서 SCR 촉매는 부화 재생 사건 동안 NAC 촉매로부터 방출된 NH₃를 저장하고, 정상 희박 작동 조건 동안 NAC 촉매를 통해 빠져나온 NOx의 일부 또는 전부를 선택적으로 환원시키는데 저장된 NH₃를 활용한다.

여기 설명된 배기 가스 처리 방법은 연소 과정으로부터, 예컨대 내연 엔진(이동식이든 정지식이든), 가스 터빈, 및 석탄 또는 오일 연소 파워 플랜트로부터 유래된 배기 가스에 대해 수행될 수 있다. 이 방법은 또한 제련과 같은 산업 과정으로부터, 제련 히터 및 보일러, 노, 화학처리 산업, 코크스 오븐, 도시 폐기물 플랜트 및 소각로 등으로부터의 가스를 처리하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 방법은 차량 린번 내연 엔진, 예컨대 디젤 엔진, 린번 가솔린 엔진 또는 액화석유가스나 천연가스에 의해서 구동되는 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위해 사용된다.

특정 양태에서, 본 발명은 연소 과정에서 발생된, 예컨대 내연 엔진(이동식이든 정지식이든), 가스 터빈, 석탄 또는 오일 연소 파워 플랜트 등으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 시스템이다. 이러한 시스템은 여기 설명된 AEI 촉매 및 배기 가스를 처리하기 위한 적어도 하나의 추가 성분을 포함하는 촉매 물품을 포함하며, 여기서 촉매 물품과 적어도 하나의 추가 성분은 일체형 유닛으로서 기능하도록 설계된다.

특정 실시형태에서, 시스템은 여기 설명된 AEI 촉매를 포함하는 촉매 물품, 유동하는 배기 가스를 안내하는 도관, 촉매 물품의 상류에 배치된 질소성 환원제의 공급원을 포함한다. 시스템은 제올라이트 촉매가 원하는 효율이나 그 이상에서, 예컨대 100℃ 이상, 150℃ 이상 또는 175℃ 이상에서 NOx 환원을 촉매할 수 있다고 결정되었을 때만 유동하는 배기 가스에 질소성 환원제를 계량하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 질소성 환원제의 계량은 이론적 암모니아의 60% 내지 200%가 1:1 NH₃/NO 및 4:3 NH₃/NO₂로 계산된 SCR 촉매로 들어가는 배기 가스에 존재하도록 배열될 수 있다.

다른 실시형태에서, 시스템은 배기 가스에 질소성 환원제를 계량하는 지점의 상류에 위치될 수 있는 배기 가스 중의 일산화질소를 이산화질소로 산화시키기 위한 산화 촉매(예를 들어, 디젤 산화 촉매(DOC))를 포함한다. 한 실시형태에서, 산화 촉매는, 예를 들어 250℃ 내지 450℃의 산화 촉매 입구 배기 가스 온도에서 SCR 제올라이트 촉매로 들어가는 가스 스트림이 약 4:1 내지 약 1:3의 NO 대 NO₂의 부피비를 갖도록 조정된다. 산화 촉매는 플로-스로 모노리스 기판 상에 코팅된 적어도 하나의 백금족 금속(또는 이들의 어떤 조합), 예컨대 백금, 팔라듐 또는 로듐을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 적어도 하나의 백금족 금속은 백금, 팔라듐 또는 백금과 팔라듐의 조합이다. 백금족 금속은 알루미나, 제올라이트, 예컨대 알루미노실리케이트 제올라이트, 실리카, 비-제올라이트 실리카 알루미나, 세리아, 지르코니아, 티타니아 또는 세리아와 지르코니아를 둘 다 함유하는 혼합 또는 복합 산화물과 같은 고 표면적 워시코트 성분 상에 지지될 수 있다.

추가의 실시형태에서, 적합한 필터 기판은 산화 촉매와 SCR 촉매 사이에 위치된다. 필터 기판은 상기 언급된 것들 중 어느 것, 예를 들어 월-플로 필터로부터 선택될 수 있다. 필터가 예를 들어 상기 언급된 종류의 산화 촉매로 촉매화된 경우, 바람직하게 질소성 환원제의 계량 지점은 필터와 제올라이트 촉매 사이에 위치된다. 또는 달리, 필터가 촉매화되지 않은 경우에는 질소성 환원제를 계량하는 수단이 산화 촉매와 필터 사이에 위치될 수 있다.

실시예

실시예 : 재활용 모액 중 N,N -디메틸-3,5- 디메틸피페리디늄을 사용한 AEI 제올라이트의 합성

SAR이 10.7인 탈알루미늄 USY 제올라이트 약 36g을 약 1093g의 물과 혼합한다. 이 혼합물에 약 195g의 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄 주형제와 약 427g의 액체 나트륨 실리케이트(28.8 wt% Si0₂)를 교반하면서 상기 혼합물에 서서히 붓는다. 다음에, 결과의 혼합물을 밀봉된 스테인리스 스틸 반응기에서 200rpm으로 교반하면서 145℃까지 가열한다. 결정화 2일 후에 결과의 결정화된 혼합물을 분리 깔대기로 옮긴다. 정지 조건에서 고체 침강물과 위의 투명한 액체층이 수 시간 내에 분리된다. 투명한 모액의 벌크를 수집하고 제1차 모액으로 지정한다(ML-P1).

하부 슬러리의 고체를 회수하며, 이것은 XRD에 의해서 AEI인 것으로 확인된다. 이 생성물의 화학적 분석은 그것의 SAR이 20.0인 것을 나타낸다. 모액의 분석은 합성 후 활용되지 않은 주형의 검출가능한 분해가 없는 것을 나타낸다.

SAR이 30인 탈알루미늄 USY 제올라이트 약 38g과 SAR이 10.7인 USY 제올라이트 약 21g을 1582g의 ML-P1과 혼합한다. 이 혼합물에 약 45g의 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄 주형제와 약 31g의 물을 순차적으로 첨가한다. 교반하면서 약 34g의 액체 나트륨 실리케이트(28.8 wt% Si0₂)를 상기 혼합물에 서서히 붓는다. 다음에, 반응 혼합물을 밀봉된 스테인리스 스틸 반응기에서 200rpm으로 교반하면서 145℃까지 가열한다. 결정화 20-35h 후에 결과의 고체를 제거하며, 이것은 XRD에 의해서 AEI 제올라이트인 것으로 검증된다. 이 생성물의 화학적 분석은 그것의 SAR이 20.0인 것을 나타낸다. 모액을 수집하고 제2차 모액으로 지정한다(ML-P2). 이 ML-P2를 유사한 방식으로 활용하여 ML-P3을 생성하고, 계속해서 ML-P3을 사용하여 ML-P4를 생성하고, ML-P4를 사용하여 ML-P5를 생성했다.

이들 합성 시험의 결과가 표 2에 제공된다.

	반응 혼합물 겔 조성	결정화된 생성물	전체 제올라이트 상대적 수율	모액	주형에 대한 전체 상대적 수율	실리카에 대한 전체 상대적 수율
기본 합성	60.0 SiO₂ 2.0 Al₂O₃ 14.9 Na₂O 9.4 R_HOH 2000 H₂O	AEI SAR = 20.0		ML-P1	22%	34%
ML-P1 (94 wt.%) 더하기 보충물	60.0 SiO₂ 2.0 Al₂O₃ 14.9 Na₂O 9.4 R_HOH 2000 H₂O	AEI SAR = 20.0	15%	ML-P2	25%	38%
ML-P2 (94 wt.%) 더하기 보충물	60.0 SiO₂ 2.0 Al₂O₃ 14.9 Na₂O 9.4 R_HOH 2000 H₂O	AEI SAR = 20.0	40%	ML-P3	34%	48%
ML-P3 (94 wt.%) 더하기 보충물	60.0 SiO₂ 2.0 Al₂O₃ 14.9 Na₂O 9.4 R_HOH 2000 H₂O	AEI SAR = 20.0	75%	ML-P4	53%	67%
ML-P4 (94 wt.%) 더하기 보충물	60.0 SiO₂ 2.0 Al₂O₃ 14.9 Na₂O 9.4 R_HOH 2000 H₂O	AEI SAR = 20.0	94%	ML-P5	85%	91%

이들 결과는 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄 주형제가 실리카에 대한 전체 상대적 수율과 SDA에 대한 전체 상대적 수율을 모두 증가시키기 위해서 여러 번 재활용될 수 있다는 것을 보여준다. 재활용되는 모액의 퍼센트, 겔의 조성, 재활용 반복 회수, 및 온도, 시간, 교반 속도 및 압력과 같은 반응 변수를 변화시킴으로써 비슷한 결과들이 얻어질 수 있다. 이에 더하여, 겔의 조성과 공정 변수들이 상이한 특성, 예컨대 상이한 SAR 값을 가진 AEI 제올라이트 결정을 얻기 위해서 변화될 수 있다.

비교예 : N,N - 디에틸 -2,6- 디메틸피페리디늄을 사용한 AEI 제올라이트의 합성

SAR이 10.7인 탈알루미늄 USY 제올라이트 약 35g을 약 9548g의 물과 혼합한다. 이 혼합물에 약 302g의 N,N-디에틸-2,6-디메틸피페리디늄 주형제와 약 415g의 액체 나트륨 실리케이트(28.8 wt% Si02)를 교반하면서 상기 혼합물에 서서히 부었다. 다음에, 결과의 혼합물을 밀봉된 스테인리스 스틸 반응기에서 200rpm으로 교반하면서 145℃까지 가열한다. 결정화 7일 후에 결과의 결정화된 혼합물을 분리 깔대기로 옮긴다. 정지 침강 2-4일 후 하부 침강물과 위의 투명한 액체층이 잘 분리된다. 상부의 투명한 액체층은 수성 하부 부분과 상부 부분으로 분리된 얇은 오일-유사 층을 함유한다.

하부 슬러리의 고체를 회수하며, 이것은 XRD에 의해서 AEI인 것으로 확인된다. 이 생성물의 화학적 분석은 그것의 SAR이 25.2인 것을 나타낸다. 모액의 수성 하부 부분의 분석은 활용되지 않은 주형제의 35-40%가 분해된 것을 나타낸다.

이들 결과는 종래의 주형제 N,N-디에틸-2,6-디메틸피페리디늄을 사용한 AEI 제올라이트 합성 반응으로부터 유래된 모액은 연속 AEI 제올라이트 합성 배치에서 효과적으로 재사용될 수 없다는 것을 보여준다. 반면에, N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄이 AEI 합성 반응에 주형제로서 사용되었을 때는 모액이 연속 AEI 제올라이트 합성 배치에서 재사용될 수 있다.

Claims

AEI 합성 과정으로부터의 모액, 또는 그 일부분을 포함하는 AEI 제올라이트 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 모액, 또는 그 일부분이 AEI 구조지정제를 포함하는 단계; 및
결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정과 후속 모액의 배치를 형성하는 단계;를 포함하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항에 있어서, 후속 모액으로부터 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정을 분리하는 단계; 및 후속 모액, 또는 그 일부분을 사용하여 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 하나 이상의 연속 배치를 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 2 항에 있어서, 후속 모액, 또는 그 일부분은 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정의 X번의 연속 배치를 합성하기 위해서 사용되며, 여기서 X는 적어도 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율 및/또는 적어도 40 퍼센트의 구조지정제에 대한 전체 상대적 수율을 생성하는데 유효한 값을 가진 정수인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 3 항에 있어서, X는 1 내지 20인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 구조지정제는 환형 또는 다환형 4차 암모늄 양이온인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 5 항에 있어서, 구조지정제는 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄, N,N-디메틸-2-(2-하이드록시에틸)피페리디늄, N,N-디메틸-2-에틸피페리디늄및 2,2,4,6,6-펜타메틸-2-아조니아비시클로[3.2.1]옥탄으로부터 선택된 하나 이상의 양이온인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 구조지정제는 N,N-디메틸-3,5-디메틸피페리디늄 양이온인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합물은 실리카 공급원, 알루미나 공급원, 및 수산화 이온 공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 일련의 연속 AEI 제올라이트 합성 배치 반응에서 모액, 또는 그 일부분의 사용은 적어도 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율 및/또는 적어도 40 퍼센트의 구조지정제에 대한 전체 상대적 수율을 가져오는 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 9 항에 있어서, 실리카에 대한 전체 상대적 수율은 적어도 75%인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 9 항에 있어서, 실리카에 대한 전체 상대적 수율은 적어도 90%인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 9 항에 있어서, 구조지정제에 대한 전체 상대적 수율은 적어도 60%인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 9 항에 있어서, 구조지정제에 대한 전체 상대적 수율은 적어도 80%인 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. (a) 적어도 하나의 알루미늄 공급원, (b) 적어도 하나의 실리카 공급원, (c) 적어도 하나의 수산화 이온 공급원 및 (d) AEI 구조지정제(SDA)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
b. 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 실리카-대-알루미나 비(SAR)가 8 내지 50인 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정, 및 모액을 형성하는 단계로서, 상기 반응이 적어도 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율을 가져오는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합물은 불소, 불소 이온, 및 불소 함유 화합물을 실질적으로 갖지 않는 것을 특징으로 하는 제올라이트 합성 방법.
a. (a) 적어도 하나의 알루미늄 공급원, (b) 적어도 하나의 실리카 공급원, (c) 적어도 하나의 수산화 이온 공급원 및 (d) AEI 구조지정제(SDA)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
b. 결정화 조건에서 상기 혼합물을 반응시켜 실리카-대-알루미나 비(SAR)가 8 내지 50인 AEI 프레임워크를 가진 제올라이트 결정, 및 모액을 형성하는 단계로서, 상기 반응이 적어도 60 퍼센트의 실리카에 대한 전체 상대적 수율을 가져오는 단계;를 포함하는 AEI 제올라이트 합성 과정에서 실리카에 대한 높은 전체 상대적 수율을 달성하는 방법.
제 13 항에 있어서, 혼합물은 불소, 불소 이온, 및 불소 함유 화합물을 실질적으로 갖지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
평균 애스펙트비(L/D)가 3 이하인, 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 방법에 따라서 선택적으로 얻을 수 있는 알루미노실리케이트 AEI 제올라이트 결정을 포함하는 조성물.
제 18 항에 있어서, 알루미노실리케이트 제올라이트가 15 내지 35의 실리카-대-알루미나 비를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 19 항에 있어서, 알루미노실리케이트 제올라이트가 하나 이상의 전이금속의 합성 후 교환된 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 17 항에 있어서, 알루미노실리케이트 제올라이트가 제올라이트의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량 퍼센트의 합성 후 교환된 구리 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항의 방법에 따라서 생성된 AEI 제올라이트 조성물.