JP2015520102A - 銅−ポリアミン錯体と追加の有機分子の組合せに基づくCu−SAPO−34の直接合成、およびその触媒的使用 - Google Patents
銅−ポリアミン錯体と追加の有機分子の組合せに基づくCu−SAPO−34の直接合成、およびその触媒的使用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
したがって、本発明は、次の工程を少なくとも含むCu−SAPO−34の直接合成方法に関するものでもある:
水と、少なくとも1種のケイ素源と、少なくとも1種のアルミニウム源と、少なくとも1種のP源と、少なくとも1種のCu源と、少なくとも1種のOSDA1(ここで、OSDA1は任意のポリアミンである)と、少なくとも1種のOSDA2(ここで、OSDA2はSAPO−34の合成を誘導することのできる任意の有機分子である)とを含有する混合物を製造し、ここで、最終合成混合物は、次のモル組成を有し:
a Si:0.5Al:b P:c Cu:d OSDA1:e OSDA2:f H2O
ここで、aは0.01〜0.3の範囲にあり、
bは0.2〜0.49の範囲にあり、
cは0.001〜0.6の範囲にあり、
dは0.001〜0.6の範囲にあり、
eは0.001〜2の範囲にあり、
fは1〜200の範囲にあり;
結晶材料が形成されるまで80〜200℃で該混合物を熱水処理し、そして
該結晶性材料を回収すること。
a Si:0.5Al:b P:c Cu:d OSDA1:e OSDA2:f H2O
ここで、aは0.01〜0.3の範囲、より好ましくは0.05〜0.3の範囲内、より好ましくは0.1〜0.3の範囲にあり、
bは0.2〜0.49の範囲、より好ましくは、0.2〜0.45の範囲、より好ましくは0.2〜0.4の範囲にあり、
cは0.001〜0.6の範囲、より好ましくは0.01〜0.4の範囲、より好ましくは0.02〜0.2の範囲にあり、
dは0.001〜0.6の範囲、より好ましくは0.01〜0.4の範囲、より好ましくは0.02〜0.2の範囲にあり、
eは0.001〜2の範囲、より好ましくは0.1〜1の範囲、より好ましくは0.2〜0.7の範囲にあり、
fは1〜200の範囲、より好ましくは2〜100の範囲、より好ましくは3〜50の範囲にある。
(ii)に記載の結晶化工程によれば、この水熱処理は、静的又は動的条件下で、オートクレーブ中において実施される。好ましい温度は100〜200℃の範囲であり、より好ましくは130〜175℃の範囲であり、より好ましくは150℃である。好ましい結晶化時間は、6時間から50日の範囲であり、より好ましくは1〜10日の範囲、より好ましくは2〜8日の範囲である。合成混合物の成分は、異なる供給源に由来してもよく、また、それらの時間及び結晶化条件結晶化に応じて変更できることを考慮すべきである。
例1〜30:協調的OSDAの存在なしでの様々な量のCu錯体(銅−テトラエチレンペンタミン、銅−TEPA)を用いたCu−SAPO−34の直接合成。
本例の典型的な製造は、次の通りであった:第1工程として、Cu錯体分子を製造した。これを行うために、硫酸銅(II)(98質量%、アルファ)水溶液の20質量%を、テトラエチレンペンタミン(TEPA 99質量%、Aldrich)の必要量と混合し、2時間撹拌下で維持した。第2工程として、蒸留水及びリン酸(85質量%、Aldrich)の必要量を添加し、5分間攪拌した。その後、アルミナ(75質量%、Condea)及びシリカ(Ludox AS40 40%質量、Aldrich)源をゲル混合物中に導入し、30分間又は溶媒の蒸発が所望のゲル濃度を達成するのに必要な場合には必要な時間攪拌下で保持した。合成ゲルを製造したら、それらをテフロンライナーを有するオートクレーブに移し、そして静的条件下で7日間150℃の温度に加熱した。熱水結晶化後のサンプルをろ過し、十分な蒸留水で洗浄し、最後に100℃で乾燥させた。
本例は、Cu−SAPO−34へのCuローディングを制御しようとするものであった。その際、Cu錯体の制御された量[Cu−TEPA/(Al+P)=0.1、0.2、0.3及び0.4]を合成ゲル中に導入し、追加のTEPAを0.5のTEPA/(Al+P)の合計比まで混合物に添加した。
本例は、Cu−SAPO−34へのCuローディングを制御しようとするものである。その際、Cu錯体の制御された量[Cu−TEPA/(Al+P)=0.05、0.1、0.15及び0.2]を合成ゲル中に導入し、ジエチルアミン(DEA)などの協調的OSDAを混合物に添加した。
例54で合成されたサンプルをPXRD、走査電子顕微鏡(SEM)及びUV−Vis分光法によりさらに特徴付けた。「図1」は、例54のCu−SAPO−34材料の製造されたままの状態及び焼成された状態でのPXRDを示し、焼成前後のSAPO−34の構造及び高結晶化度を確認するものである。
本例は、Cu−SAPO−34へのCu−ローディングを制御しようとするものであったが、ただし、Cu−錯体の状態の異なるポリアミンを使用した。本例において、シクラムと呼ばれる環状ポリアミン1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカンは、ジエチルアミン(DEA)などの協調的OSDAと共に合成ゲル中に導入される。
例58で合成されたサンプルを、PXRD、走査型電子顕微鏡(SEM)及びUV−Vis分光法で特徴付けた。「図4」は、例58のCu−SAPO−34材料のその製造されたままの状態及び焼成された状態でのPXRDを示し、焼成前後のSAPO−34の構造及び高い結晶化度を確認するものである。
SAPO−34の合成に用いた手順は次のとおりであった:2.05gのリン酸(85質量%、Aldrich)を8.7gの蒸留水で希釈し、得られた溶液を5分間にわたって攪拌した。その後、1.5gのアルミナ(75質量%、Condea)及び1.04gのシリカ(Ludox AS40 40%質量、Aldrich)をゲル混合物に導入した。最後に、1.65gのジエチルアミン(99質量%、Aldrich)をゲルに添加し、30分にわたって攪拌下で保持した。合成ゲルが製造されたら、このものを、テフロンライナーを有するオートクレーブに移し、静止状態で72時間にわたり200℃の温度に加熱した。熱水結晶化後のサンプルをろ過し、十分な蒸留水で洗浄し、最後に100℃で乾燥させた。サンプルをPXRDによって特徴付けたところ、SAPO−34の特徴的なPXRDパターンを示した。このサンプルを、結晶化プロセス中に多孔質材料の内部に排除された有機部分を除去するために空気中において550℃で焼成した。
NOxの接触還元についてのサンプルの活性を、直径2.2cm及び長さ53cmの固定床石英管型反応器内で検討した。典型的な実験では、触媒を0.25〜0.42mmの粒径で製造した。このものを反応器に導入し、550℃まで加熱し(「表IX」の反応条件を参照)、そして窒素流下で1時間にわたりこれらの温度で保持した。その後、所望の反応温度を設定し、そして反応供給物を入れた。NOxのSCRを、還元剤としてNH3を用いて検討した。反応器からの出口ガス中に存在するNOxを化学発光検出器(Thermo 62C)により連続的に分析した。
Claims (16)
- 少なくとも次の工程:
水と、少なくとも1種のケイ素源と、少なくとも1種のAl源と、少なくとも1種のP源と、少なくとも1種のCu源と、少なくとも1種のOSDA1(ここで、OSDA1は任意のポリアミンである)と、少なくとも1種のOSDA2(ここで、OSDA2はSAPO−34の合成を誘導することのできる任意の有機分子である)とを含有する混合物を製造し、ここで、最終合成混合物は、次のモル組成を有し:
a Si:0.5Al:b P:c Cu:d OSDA1:e OSDA2:f H2O
ここで、aは0.01〜0.3の範囲にあり、
bは0.2〜0.49の範囲にあり、
cは0.001〜0.6の範囲にあり、
dは0.001〜0.6の範囲にあり、
eは0.001〜2の範囲にあり、
fは1〜200の範囲にあり;
結晶材料が形成されるまで80〜200℃で該混合物を熱水処理し、そして
該結晶性材料を回収すること
を含むCu−SAPO−34の直接合成方法。 - 全ての可能なケイ素、アルミニウム、リン及び銅源をCu−SAPO−34の製造に使用することができる、請求項1に記載の方法。
- Cu原子と錯体構造を形成することのできる任意のポリアミン分子又は異なるポリアミン分子の混合物を、それらの構造中におけるN原子の数とは独立に、それらの形状又は形態とは独立に、及び該アミンの性質(第一級、第二級又は第三級アミン)とは独立にOSDA1として使用することができ、ポリアミンのいくつかの例は、とりわけ、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラアミン、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン又は1,4,8,11−テトラメチル1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカンとすることができる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記SAPO−34構造を誘導することのできる任意の有機分子を使用することができ、該有機分子のいくつかの例は、とりわけ、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、モルホリン、テトラエチルアンモニウム塩、pidepiridineとすることができる、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。
- 最終合成混合物が次のモル組成を有することができる、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法:
a Si:0.5Al:b P:c Cu:d OSDA1:e OSDA2:f H2O
ここで、aは0.01〜0.3の範囲、より好ましくは0.05〜0.3の範囲内、より好ましくは0.1〜0.3の範囲にあり、
bは0.2〜0.49の範囲、より好ましくは、0.2〜0.45の範囲、より好ましくは0.2〜0.4の範囲にあり、
cは0.001〜0.6の範囲、より好ましくは0.01〜0.4の範囲、より好ましくは0.02〜0.2の範囲にあり、
dは0.001〜0.6の範囲、より好ましくは0.01〜0.4の範囲、より好ましくは0.02〜0.2の範囲にあり、
eは0.001〜2の範囲、より好ましくは0.1〜1の範囲、より好ましくは0.2〜0.7の範囲にあり、
fは1〜200の範囲、より好ましくは2〜100の範囲、より好ましくは3〜50の範囲にある。 - (ii)に記載の結晶化工程を、静的又は動的条件下で、オートクレーブ中において実施する、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
- (ii)に記載された結晶化方法についての好ましい温度が100〜200℃の範囲であり、より好ましくは130〜175℃の範囲であり、さらに好ましくは150℃である、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
- (ii)の好ましい結晶化時間は、6時間〜50日の範囲であり、より好ましくは1〜10日の範囲、より好ましくは2〜8日の範囲である、請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
- Cu−SAPO−34の結晶化の前又は間に、CHAの結晶を前記合成混合物に酸化物の合計質量に対して25質量%までの量で種として添加することができる、請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法。
- Cu−SAPO−34の結晶を母液から分離し、固体を洗浄し、そしてデカンテーション、濾過、限外濾過、遠心分離又は任意の他の固−液分離技術によって該母液から分離することができる、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
- 前記方法が材料の内部に吸蔵された有機物質を除去する段階を含み、これは、2分〜25時間の時間中に25℃を超える温度で抽出及び/又は熱処理することにより行うことができる、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
- 本発明によって製造された材料を公知の技術に従ってペレット化することができる、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
- 請求項1〜12のいずれか一つに記載の方法によって得ることのできる、SAPO−34の骨格構造を有するCu含有モレキュラーシーブ。
- 次のモル組成を有する、SAPO−34骨格構造を持つCu含有モレキュラーシーブ:Cu0.005〜0.2Si0.01〜0.30Al0.40〜0.55P0.20〜0.49O2。
- 請求項14に記載のモレキュラーシーブ又は請求項13に記載の触媒の、有機化合物から形成された供給物の転化のための使用であって、該供給物と本発明の多孔質結晶材料の活性な形態とを接触させることを含むことを特徴とする使用。
- 請求項14に記載のモレキュラーシーブ又は請求項13に記載の触媒の、ガス流中での窒素酸化物(NOx)の選択接触還元(「SCR」)、特に本発明のモレキュラーシーブをアンモニア、尿素及び/又は炭化水素としての還元剤の存在下で触媒として使用するNOxのSCRのための使用。
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