[发明专利]用于合成沸石SSZ-13的方法

说明书

借助于其合成具有菱沸石结构的铝硅酸盐沸石SSZ‑13的主要方法。所述合成采用季铵盐，即3‑氯‑2‑羟丙基三甲基铵离子[(CH3)3N+CH2‑CHOH‑CH2Cl]溶液或2,3‑二羟丙基三甲基铵离子[(CH3)3N+CH2‑CHOH‑CH2OH]溶液(在本文中称为Q1)的氯化物或氢氧化物盐、二氧化硅、氧化铝和碱金属阳离子以及少量NNN‑三甲基金刚烷基氢氧化铵(本文中称为Q2)来合成SSZ‑13。借助于其合成的SSZ‑13可以进一步离子交换成铵形式以及然后煅烧成H形式的辅助方法。

前言：

天然沸石和合成沸石是重要且有用的组合物。这些沸石或铝硅酸盐中许多是多孔的，并且具有明确的、独特的晶体结构和化学组成。晶体内有大量的腔和孔，其尺寸和形状随沸石而异。化学组成、孔尺寸和形状的变化引起这些沸石的吸附和催化特性的变化。由于其独特的分子筛特征以及其潜在的酸性性质、形状选择性、离子交换能力，沸石尤其可用于在烃加工中作为吸附剂以及作为催化剂用于裂化、重整以及其他烃转化反应和环境应用。尽管已经制备了许多不同的结晶铝硅酸盐并进行了广泛的应用测试，但仍在寻找可用于烃和化学加工的新沸石。

近年来，小孔沸石因其在广泛的应用诸如SCR、甲醇制烯烃中很有前景的活性而引起关注。在许多小孔沸石中，SSZ-13，具有菱沸石结构(CHA拓扑)的合成沸石之一，因高的NOx转化率、较高的N2选择性、热稳定性和水热稳定性而被发现对SCR应用很有前景。

由于增长关注保护环境和人类健康免受车辆空气污染物，这些年世界不断收紧排放标准以控制来自固定式和移动式发动机的污染物(诸如CO、NOx、HC和PM)。特别是对于以化学计量空气/燃料比运行的移动式汽油应用而言，所谓的现代三效催化转化器(现在是车辆上的标准部件)已经有助于引人注目地降低了CO、HC和NOx的排放物。因此，催化转化器技术的引入显著改善了空气品质，并相应地改善了人类健康。

基于汽油的发动机的催化转化器技术不能直接应用于以高空气/燃料比运行的贫燃发动机。在常规的柴油机中，由于现有NOx-PM权衡，同时控制NOx和颗粒物(PM)排放物两者具有挑战性。此外，在富氧环境中减少NOx会增加排放控制的复杂性。为了满足柴油机严格的NOx和PM排放标准，需要清洁的柴油技术和高度有效的废气后处理系统的应用。为了进一步遵守轻型和重型柴油机的当前和未来法规，对于当今最先进的柴油机，必须使NOx和PM二者大大最小化。

为了控制和调节NOx，在市场上很少证明的技术诸如钒-钨-钛(VWT)催化剂和用于SCR后处理系统的掺入沸石催化剂中的金属像Fe、Cu是可商购的。V基催化剂的温度窗为180℃至450℃，在低温区的转化率有限。基础金属(Cu或Fe)沸石催化剂的工作温度范围不同。Fe基沸石催化剂在高温体系下表现出优异的活性，然而在Fe-沸石上的NOx转化的低温活性差。近来，Cu基沸石，特别是Cu-SSZ-13，由于其宽的工作温度范围和更好的耐久性而变得更具吸引力。

由于BS-IV之前燃料中的高硫水平，用于SCR反应的基础金属/沸石催化剂的主要关注是硫中毒和热耐久性。对于NOx活性而言，硫的影响，特别是对Cu基催化剂的影响比对Fe基沸石催化剂的影响更为严重。然而，由于对于BS-VI应用而言，具有小于10ppm硫的燃料的可用性，对于后处理系统而言，使用含Cu催化剂变得可行。

在最近的文献中，已经报道了采用多种制备方法诸如化学气相沉积、液相离子交换方法、一锅合成等来设计和开发稳健的Cu-SSZ-13催化剂的数种努力。特别是，经由湿化学途径制备的催化剂示出优异的deNOx活性和对N2的高选择性。

发明领域