无有机模板FER合成的制作方法

本发明涉及镁碱沸石(fer)沸石。本发明还涉及一种用于制造镁碱沸石的方法。本发明还涉及一种包含镁碱沸石的催化剂制品以及一种用于处理废气的方法，该方法包括使废气与包含fer沸石的催化剂制品接触。

背景技术：

1、沸石是由重复的to4四面体单元(或四面体单元的组合)构成的结晶或准结晶铝硅酸盐，其中t最常见的是si和al。这些单元连接在一起在晶体内形成具有规则腔体和/或分子尺寸通道的框架。已经合成了许多类型的合成沸石，并且每种沸石都具有基于其四面体单元的特定排列的独特框架。根据iupac命名法，每种拓扑类型由国际沸石协会(iza)唯一的三字母代码(例如，“fer”)(http://www.iza-structure.org/data/)指定。

2、沸石具有许多工业应用，并且已知某些框架的沸石诸如fer是用于处理工业应用(包括内燃机、燃气轮机、燃煤发电厂等)中的燃烧废气的有效催化剂。在一个示例中，废气中的氮氧化物(nox)可通过所谓的选择性催化还原(scr)工艺(由此废气中的nox化合物在沸石催化剂的存在下与还原剂接触)来控制。

3、fer拓扑类型的合成沸石在制备为铝硅酸盐组合物时一般使用结构导向剂(sda)(也称为“模板”或“模板剂”)来生产。用于制备铝硅酸盐fer拓扑类型材料的sda通常是引导或指引沸石框架的分子形状和图案的复杂有机分子。一般来讲，sda可以被认为是围绕其形成沸石晶体的模具。在形成晶体之后，将sda从晶体的内部结构中移除，从而留下分子多孔铝硅酸盐笼。

4、在典型的合成技术中，固体沸石晶体由含有框架反应物(例如，二氧化硅源和氧化铝源)、氢氧根离子源(例如，naoh)和sda的反应混合物形成。此类合成技术通常需要数天(取决于诸如结晶温度的因素)才能实现期望的结晶。当结晶完成时，将含有沸石晶体的固体产物从废弃的母液中分离出来。该废弃的母液含有未使用的sda(其通常由于苛刻的反应条件而降解)和未反应的二氧化硅。

5、在fer沸石合成中使用的sda相对昂贵，并且构成制造沸石的成本的相当大部分，还产生了大量废物。另外，用于合成沸石fer的常规方法基于sda(反应混合物的关键组分)具有相对差的产率，这也会影响制造成本。

6、各种现有技术文献公开了不含有机结构导向剂(osda)的fer合成，但使用沸石晶种来辅助合成(参见chemical engineering&technology,2002,25,273；jacs,2012,134,11542；microporous and mesoporous materials,2014,196,89；以及journal ofmaterials chemistry,2011,21,9494)。其他方法使用模板来制备fer(参见wo 2020/021054以及microporous and mesoporous materials,2020,296,109988)。us 4,650,654公开了不使用有机矿化剂和不使用水性胶态二氧化硅作为二氧化硅源的fer沸石的合成。然而，通过这些方法制备的fer没有表现出改善的催化性能。

7、本发明人已经发现，与现有技术相比，通过本发明形成的fer沸石具有改善的催化性能。不受理论的约束，据认为如本文概述的制备fer的具体方法允许控制fer框架中的al分布，并因此通过促进单体和二聚体活性物质而积极地影响fe物质形成。

8、本领域仍然需要具有改善的催化性能(诸如改进的nox转化率)的改进的fer沸石。另外，期望优选地通过对环境具有低影响的方式来降低合成工艺的成本。本发明尤其满足这些需要。

技术实现思路

1、本公开的一个方面涉及一种具有以下特征的镁碱沸石(fer)沸石：

2、a)介于11与20之间的sar；

3、b)介于320m2/g与380m2/g之间的bet表面积；

4、c)介于0.1cm3/g与0.2cm3/g之间的微孔体积。

5、本公开的另一方面涉及一种用于制造镁碱沸石(fer)沸石的无有机模板方法，该方法包括：

6、(i)形成包含铝源、氢氧化钠和/或氢氧化钾和硅溶胶的反应凝胶，

7、(ii)将反应凝胶加热至适合fer沸石生长的温度并持续适合fer沸石生长的时长，

8、其中反应凝胶不包含种子晶体，并且进一步其中反应凝胶不包含有机结构导向剂(osda)。

9、本公开的另一方面涉及一种用于处理废气的催化剂制品，该催化剂制品包含如本文所述或能够通过如本文所述的方法获得的fer沸石。

10、本公开的另一方面涉及一种用于处理废气的方法，该方法包括使废气与本文所述的催化剂制品接触。

技术特征：

1.一种镁碱沸石(fer)沸石，所述fer沸石具有以下特征：

2.根据权利要求1所述的fer沸石，其中所述sar为11至18，优选12至17。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的fer沸石，其中所述bet表面积介于347m2/g至355m2/g之间，优选348m2/g至352m2/g。

4.根据任一前述权利要求所述的fer沸石，其中所述微孔体积为0.12cm3/g。

5.根据任一前述权利要求所述的fer沸石，其中所述沸石具有大于95％的结晶度。

6.根据任一前述权利要求所述的fer沸石，其中所述沸石具有不大于1微米、优选不大于0.9微米的晶体尺寸。

7.根据任一前述权利要求所述的fer沸石，其中6重al小于或等于15％。

8.根据任一前述权利要求所述的fer沸石，其中外表面积小于或等于20m2/g。

9.一种用于制造镁碱沸石(fer)沸石的无有机模板方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(ii)的所述温度为100℃至200℃，优选110℃至190℃。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中步骤(ii)的所述时长为至少20小时，优选1天至6天。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中反应凝胶组合物具有小于0.1的k2o/(k2o+na2o)比率。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，所述方法用于制备根据权利要求1至8中任一项所述的fer沸石。

14.一种用于处理废气的催化剂制品，所述催化剂制品包含根据权利要求1至8中任一项所述或能够通过根据权利要求9至12中任一项所述的方法获得的fer沸石。

15.根据权利要求14所述的催化剂制品，其中所述fer沸石设置在基底上和/或基底内。

16.一种用于处理废气的方法，所述方法包括使废气与根据权利要求14或权利要求15所述的催化剂制品接触。

17.根据权利要求16所述的用于处理废气的方法，其中所述方法包括使含有nox和/或nh3的燃烧废气与所述催化剂制品接触，以将所述nox的至少一部分选择性地还原成n2和h2o和/或氧化所述nh3的至少一部分。

18.一种用于处理含有nox的废气的系统，所述系统包括根据权利要求14或权利要求15所述的催化剂制品以及还原剂源，其中所述还原剂源在所述催化剂制品的上游。

技术总结一种用于制造镁碱沸石(FER)沸石的无有机模板方法和能够通过该方法产生的镁碱沸石。该方法包括(i)形成包含铝源、氢氧化钠和/或氢氧化钾和硅溶胶的反应凝胶；以及(ii)将该反应凝胶加热至适合该FER沸石生长的温度并持续适合该FER沸石生长的时长。该反应凝胶不包含种子晶体。此外，该反应凝胶不包含有机结构导向剂(OSDA)。该镁碱沸石(FER)沸石具有以下特征：a)介于11与20之间的SAR；b)介于320m2/g与380m2/g之间的BET表面积；以及c)介于0.1cm3/g与0.2cm3/g之间的微孔体积。技术研发人员：U·艾多安,A·N·M·格林,A·拉杰,亚历山德罗·图里纳,L·斯佩尔受保护的技术使用者：庄信万丰股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21