JP7501763B2 - Zeolite and its manufacturing method - Google Patents
Zeolite and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7501763B2 JP7501763B2 JP2023156670A JP2023156670A JP7501763B2 JP 7501763 B2 JP7501763 B2 JP 7501763B2 JP 2023156670 A JP2023156670 A JP 2023156670A JP 2023156670 A JP2023156670 A JP 2023156670A JP 7501763 B2 JP7501763 B2 JP 7501763B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zeolite
- ratio
- eri
- lev
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 152
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims description 142
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 137
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 80
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 67
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 22
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 19
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 61
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 51
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 50
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 50
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 50
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 30
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- -1 N,N-dimethylpiperidinium cation Chemical class 0.000 description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 18
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 18
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002429 nitrogen sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NUKXHTILEMYWNF-UHFFFAOYSA-M 1,1-dimethylpiperidin-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].C[N+]1(C)CCCCC1 NUKXHTILEMYWNF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XGCGTMISKOMHJD-UHFFFAOYSA-M 1,1-dimethylpiperidin-1-ium;hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+]1(C)CCCCC1 XGCGTMISKOMHJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- VHOVSQVSAAQANU-UHFFFAOYSA-M mepiquat chloride Chemical compound [Cl-].C[N+]1(C)CCCCC1 VHOVSQVSAAQANU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000000547 structure data Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M tetraethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CC[N+](CC)(CC)CC HWCKGOZZJDHMNC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YMBCJWGVCUEGHA-UHFFFAOYSA-M tetraethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CC[N+](CC)(CC)CC YMBCJWGVCUEGHA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 1
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
本開示は新規の構造を有するゼオライト及びその製造方法に関する。 This disclosure relates to a zeolite with a new structure and a method for producing the same.
酸素八員環から形成される細孔を有する、いわゆる小細孔ゼオライトは、オレフィン製造触媒、窒素酸化物の選択還元反応(SCR反応)の触媒として利用されている。触媒反応の活性や耐久性はゼオライトの結晶構造によって異なるため、新規構造のゼオライトが求められている。 Small-pore zeolites, which have pores formed from eight-membered oxygen rings, are used as catalysts for the production of olefins and the selective reduction of nitrogen oxides (SCR). Because the activity and durability of catalytic reactions vary depending on the crystal structure of the zeolite, there is a demand for zeolites with new structures.
新規構造の一つとして、結晶構造が連晶からなる小細孔ゼオライトが報告されている。 One new structure that has been reported is a small-pore zeolite whose crystal structure consists of intergrowths.
例えば特許文献1には、ERI構造とLEV構造の連晶からなるゼオライトが報告されており、この連晶がオレフィン製造反応を触媒することが開示されている。 For example, Patent Document 1 reports a zeolite consisting of an intergrowth of ERI and LEV structures, and discloses that this intergrowth catalyzes an olefin production reaction.
例えば特許文献2には、ERI構造とOFF構造の連晶からなるゼオライトがSCR反応を触媒することが開示されている。 For example, Patent Document 2 discloses that a zeolite consisting of an intergrowth of an ERI structure and an OFF structure catalyzes the SCR reaction.
本開示は、新規構造の連晶からなるゼオライトを提供すること、金属を含有させることでSCR反応の触媒として使用した際に高い耐熱性及び窒素酸化物還元能を有する連晶からなるゼオライトを提供すること、この様なゼオライトの製造方法を提供すること、の少なくとも1つを目的とする。 The present disclosure aims to provide at least one of the following: a zeolite consisting of intergrowths with a new structure; a zeolite consisting of intergrowths that contains a metal and has high heat resistance and nitrogen oxide reduction ability when used as a catalyst for the SCR reaction; and a method for producing such a zeolite.
本発明者は、連晶からなるゼオライトについて検討した。従来とは異なる構造を有する連晶からなるゼオライトが高い耐熱性及び窒素酸化物還元能を有することを見出した。 The inventors have investigated zeolites made of intergrowths. They have found that zeolites made of intergrowths with a structure different from conventional structures have high heat resistance and nitrogen oxide reduction ability.
すなわち、本開示の要旨は以下のとおりである。
[1] 以下の表で示す粉末X線回折ピークを有することを特徴とするゼオライト。
In other words, the gist of the present disclosure is as follows.
[1] A zeolite characterized by having the powder X-ray diffraction peaks shown in the table below.
[2] 結晶構造がLEV構造、ERI構造及びOFF構造の連晶からなる、上記[1]に記載のゼオライト。
[3] ERI/OFF比<1である、上記[1]又は[2]に記載のゼオライト。
[4] アルミナに対するシリカのモル比が5以上50以下である上記[1]乃至[3]のいずれかに記載のゼオライト。
[5] 銅又は鉄の少なくともいずれかを含有する上記[1]乃至[4]のいずれかに記載のゼオライト。
[6] テトラエチルアンモニウムカチオン源、N,N-ジメチルピペリジニウムカチオン源、シリカ源、アルミナ源、カリウムカチオン源、及び水を含む組成物を結晶化する結晶化工程、を有する上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のゼオライトの製造方法。[7] 前記組成物が、テトラエチルアンモニウムカチオン源、シリカ源、アルミナ源及び水を混合して80℃以上100℃未満で加熱し得られる混合物と、N,N-ジメチルピペリジニウムカチオン源、カリウムカチオン源及び水を混合して得られる組成物である上記[6]に記載のゼオライトの製造方法。
[8] 上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のゼオライトを含む触媒。
[9] 上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のゼオライトを使用することを特徴とする窒素酸化物の還元方法。
[2] The zeolite according to the above [1], wherein the crystal structure is an intergrowth of an LEV structure, an ERI structure and an OFF structure.
[3] The zeolite according to the above [1] or [2], having an ERI/OFF ratio of <1.
[4] The zeolite according to any one of [1] to [3] above, wherein the molar ratio of silica to alumina is 5 or more and 50 or less.
[5] The zeolite according to any one of the above [1] to [4], which contains at least one of copper and iron.
[6] A method for producing a zeolite according to any one of the above [1] to [5], comprising a crystallization step of crystallizing a composition containing a tetraethylammonium cation source, an N,N-dimethylpiperidinium cation source, a silica source, an alumina source, a potassium cation source, and water. [7] A method for producing a zeolite according to the above [6], wherein the composition is a composition obtained by mixing a mixture obtained by mixing a tetraethylammonium cation source, a silica source, an alumina source, and water and heating the mixture at 80° C. or higher and lower than 100° C., and mixing the mixture obtained by mixing an N,N-dimethylpiperidinium cation source, a potassium cation source, and water.
[8] A catalyst comprising the zeolite according to any one of [1] to [5] above.
[9] A method for reducing nitrogen oxides, comprising using the zeolite according to any one of [1] to [5] above.
本開示により、新規構造の連晶からなるゼオライトを提供すること、金属を含有させることでSCR反応の触媒として使用した際に高い耐熱性及び窒素酸化物還元能を有する連晶ゼオライトを提供すること、この様な連晶からなるゼオライトの製造方法を提供することの少なくとも1つができる。 The present disclosure makes it possible to provide at least one of the following: a zeolite consisting of intergrowths with a novel structure; an intergrowth zeolite containing a metal that has high heat resistance and nitrogen oxide reduction ability when used as a catalyst for the SCR reaction; and a method for producing such an intergrowth zeolite.
以下、本開示のゼオライトについて説明する。 The zeolite disclosed herein is described below.
本開示のゼオライトは、以下の表で示す粉末X線回折(以下、「XRD」ともいう。)ピークを有するゼオライトである。このようなXRDピークを有するゼオライトは、その結晶構造が連晶からなる。これに金属を含有させることで、SCR反応の触媒として使用した際に高い耐熱性及び窒素酸化物還元能を有するゼオライトを提供することができる。 The zeolite of the present disclosure is a zeolite having the powder X-ray diffraction (hereinafter also referred to as "XRD") peaks shown in the table below. Zeolites having such XRD peaks have a crystal structure consisting of intergrowths. By incorporating a metal into this, it is possible to provide a zeolite that has high heat resistance and nitrogen oxide reduction ability when used as a catalyst for the SCR reaction.
本開示のゼオライトは、これらのXRDピークに加え、2θ=23.6±0.2°のXRDピーク(以下、「基準ピーク」ともいう。)の強度に対する相対強度が10%未満のピークを有していてもよい。なお本明細書において、2θの角度はCuKα線を線源とした場合の数値を記載している。 In addition to these XRD peaks, the zeolite of the present disclosure may have a peak whose relative intensity is less than 10% of the intensity of the XRD peak at 2θ=23.6±0.2° (hereinafter also referred to as the "reference peak"). Note that in this specification, the 2θ angle is the value when CuKα radiation is used as the radiation source.
更に本開示のゼオライトは、下表に示すいずれか1以上のXRDピークを有していてもよい。 Furthermore, the zeolite of the present disclosure may have one or more of the XRD peaks shown in the table below.
本開示のゼオライトは、半値幅(以下、「FWHM」ともいう。)が下表に示す範囲であることが好ましい。 The zeolite disclosed herein preferably has a full width at half maximum (hereinafter also referred to as "FWHM") within the range shown in the table below.
本開示のゼオライトは結晶性アルミノシリケートである。結晶性アルミノシリケートは、アルミニウム(Al)とケイ素(Si)とが酸素(O)を介したネットワークの繰り返しからなる結晶構造を有する。 The zeolite of this disclosure is a crystalline aluminosilicate. Crystalline aluminosilicate has a crystal structure consisting of a repeating network of aluminum (Al) and silicon (Si) via oxygen (O).
本開示のゼオライトは連晶からなるゼオライトであり、例えば、LEV構造、ERI構造及びOFF構造を有する連晶(intergrowth)からなるゼオライトであることが挙げられる。 The zeolite disclosed herein is a zeolite consisting of intergrowth, for example, a zeolite consisting of intergrowth having an LEV structure, an ERI structure, and an OFF structure.
本開示においてゼオライトの構造は、国際ゼオライト学会(International Zolite Association)のStructure Commisionが定めているIUPAC構造コード(以下、単に「構造コード」ともいう。)で表される各構造であり、LEV構造、ERI構造及びOFF構造は、構造コードでそれぞれ、LEV型、ERI型及びOFF型となる構造である。 In this disclosure, the structure of a zeolite is each structure represented by the IUPAC structure code (hereinafter also simply referred to as "structure code") defined by the Structure Commission of the International Zolite Association, and the LEV structure, ERI structure, and OFF structure are structures that are LEV type, ERI type, and OFF type, respectively, in the structure code.
LEV構造、ERI構造及びOFF構造は、それぞれ、三次元的な周期構造を有する結晶構造である。一方、連晶は、少なくとも積層不整を有する結晶構造であり、三次元的規則性を有する2以上の周期構造が、二次元又は一次元の規則的な周期で積層している結晶構造である。例えばLEV構造、ERI構造及びOFF構造を有する連晶(以下、「LEV-ERI-OFF連晶」ともいい、また、連晶に含まれる各構造(LEV構造、ERI構造、OFF構造等)を示し、当該連晶を「LEV-ERI連晶」等ともいう。)は、a軸方向及びb軸方向にはLEV構造、ERI構造又はOFF構造いずれかの三次元的規則性を有する周期構造を有し、なおかつ、c軸方向にはLEV構造、ERI構造及びOFF構造が規則的な周期で積層している結晶構造であり、LEV構造、ERI構造及びOFF構造の積層不整を有する結晶構造である。 The LEV structure, ERI structure, and OFF structure are each crystal structures having a three-dimensional periodic structure. On the other hand, an intergrowth is a crystal structure having at least stacking irregularities, and is a crystal structure in which two or more periodic structures having three-dimensional regularity are stacked in a two-dimensional or one-dimensional regular period. For example, an intergrowth having an LEV structure, an ERI structure, and an OFF structure (hereinafter also referred to as a "LEV-ERI-OFF intergrowth", and each structure (LEV structure, ERI structure, OFF structure, etc.) contained in the intergrowth is also referred to as a "LEV-ERI intergrowth", etc.) is a crystal structure having a periodic structure having three-dimensional regularity of either the LEV structure, the ERI structure, or the OFF structure in the a-axis direction and the b-axis direction, and further having a LEV structure, the ERI structure, and the OFF structure stacked in a regular period in the c-axis direction, and is a crystal structure having stacking irregularities of the LEV structure, the ERI structure, and the OFF structure.
連晶からなるゼオライトは、そのXRDパターンと、DIFFaXを用いたシミュレーションにより得られるXRDパターン(以下、「DIFFaXパターン」ともいう。)とを比較することや、透過型電子顕微鏡による観察によって確認できる。 Zeolites consisting of intergrowths can be identified by comparing their XRD pattern with the XRD pattern obtained by simulation using DIFFaX (hereinafter also referred to as the "DIFFaX pattern") or by observation with a transmission electron microscope.
DiFFaXパターンは、国際ゼオライト学会のホームページに掲載された構造データ(cifファイル)を用いた計算により得られる。計算で使用する各構造のTRANSITONパラメータは下記のようにすればよい。LEV構造、ERI構造、及びOFF構造を有する連晶の場合、
LEV型からLEV型へのTRANSITIONパラメータ・・・a
LEV型からERI型へのTRANSITIONパラメータ・・・b
LEV型からOFF型へのTRANSITIONパラメータ・・・c
ERI型からLEV型へのTRANSITIONパラメータ・・・d
ERI型からERI型へのTRANSITIONパラメータ・・・e
ERI型からOFF型へのTRANSITIONパラメータ・・・f
OFF型からLEV型へのTRANSITIONパラメータ・・・g
OFF型からERI型へのTRANSITIONパラメータ・・・h
OFF型からOFF型へのTRANSITIONパラメータ・・・i
としたとき、a=d=g、b=e=h、c=f=i、a+b+c=1、d+e+f=1、及びg+h+i=1とすればよい。
The DiFFaX pattern is obtained by calculation using the structure data (cif file) posted on the website of the International Zeolite Society. The TRANSITON parameters of each structure used in the calculation may be as follows. In the case of an intergrowth having an LEV structure, an ERI structure, and an OFF structure,
TRANSITION parameters from LEV type to LEV type...a
TRANSITION parameters from LEV type to ERI type...b
TRANSITION parameters from LEV type to OFF type...c
TRANSITION parameters from ERI type to LEV type...d
TRANSITION parameters from ERI type to ERI type...e
TRANSITION parameter from ERI type to OFF type...f
TRANSITION parameters from OFF type to LEV type...g
TRANSITION parameters from OFF type to ERI type...h
TRANSITION parameters from OFF type to OFF type...i
Then, a=d=g, b=e=h, c=f=i, a+b+c=1, d+e+f=1, and g+h+i=1.
LEV構造、ERI構造及びOFF構造を有し、OFF構造とERI構造の体積割合が等しい連晶のDIFFaXパターンを図1に、LEV構造及びOFF構造を有する連晶のDIFFaXパターンを図2に、並びに、LEV構造及びERI構造を有する連晶のDIFFaXパターンを図3に、それぞれ示す。各図中の100:0などの表記は各構造の体積割合である。 Figure 1 shows the DIFFaX pattern of an intergrowth having an LEV structure, an ERI structure, and an OFF structure, with the volume ratio of the OFF structure and the ERI structure being equal. Figure 2 shows the DIFFaX pattern of an intergrowth having an LEV structure and an OFF structure. Figure 3 shows the DIFFaX pattern of an intergrowth having an LEV structure and an ERI structure. In each figure, notations such as 100:0 indicate the volume ratio of each structure.
図1乃至3で示すように、連晶からなるゼオライトのXRDパターンは、異なる結晶構造からなるゼオライトが2以上物理的に混合された混合物のXRDパターンとは異なるXRDパターンである。例えばLEV構造を有するゼオライト及びERI構造を有するゼオライトが物理的に混合された混合物のXRDパターンは、両構造のXRDピークが単に足し合わされたXRDパターンである。これに対し、図3で示すように、LEV構造とERI構造を有する連晶からなるゼオライトのXRDパターンは、両構造のXRDピークが単に足し合わされたXRDパターンではなく、連晶に由来するXRDピークを有するXRDパターンである。連晶に由来するXRDピークとして、各構造に由来するXRDピークの一部がブロード化したXRDピークや、各構造に由来するXRDピークがピークシフトしたXRDピーク、などが挙げられる。LEV構造を含む連晶に由来する具体的なXRDピークとして、例えば、LEV構造の(012)面に相当するXRDピークであって、当該ピークが低角側にピークシフトするとともにブロード化したものが挙げられる。 As shown in Figures 1 to 3, the XRD pattern of a zeolite consisting of intergrowth is different from the XRD pattern of a mixture in which two or more zeolites consisting of different crystal structures are physically mixed. For example, the XRD pattern of a mixture in which a zeolite having an LEV structure and a zeolite having an ERI structure are physically mixed is an XRD pattern in which the XRD peaks of both structures are simply added together. In contrast, as shown in Figure 3, the XRD pattern of a zeolite consisting of intergrowth having an LEV structure and an ERI structure is not an XRD pattern in which the XRD peaks of both structures are simply added together, but an XRD pattern having XRD peaks derived from the intergrowth. Examples of XRD peaks derived from the intergrowth include XRD peaks in which some of the XRD peaks derived from each structure are broadened, and XRD peaks in which the XRD peaks derived from each structure are peak-shifted. A specific example of an XRD peak derived from an intergrowth containing an LEV structure is an XRD peak corresponding to the (012) plane of the LEV structure, which is shifted to a lower angle and broadened.
本開示のゼオライトは、2θ=25.2±0.2°にXRDピークを有する。当該XRDピークはLEV構造に由来するピークであり、当該ゼオライトがLEV構造の三次元的規則性を有する周期構造を有することを示す。これにより、本開示のゼオライトは高い耐熱性を有する。基準ピークの強度に対する、2θ=25.2±0.2°のピークの強度の比は10以上50以下であり、20以上40以下であることが好ましい。 The zeolite of the present disclosure has an XRD peak at 2θ=25.2±0.2°. This XRD peak is a peak derived from the LEV structure, and indicates that the zeolite has a periodic structure with the three-dimensional regularity of the LEV structure. This gives the zeolite of the present disclosure high heat resistance. The ratio of the intensity of the peak at 2θ=25.2±0.2° to the intensity of the reference peak is 10 or more and 50 or less, and preferably 20 or more and 40 or less.
本開示のゼオライトは2θ=9.7±0.2°にXRDピークを有することが好ましい。当該XRDピークはERI構造に由来するピークであり、当該ゼオライトがERI構造の三次元的規則性を有する周期構造を有することを示す。これにより、本開示のゼオライトはより優れた耐熱性を有しやすくなる。基準ピークの強度に対する、2θ=9.7±0.2°のピークの強度の比は10以上50以下であることが好ましく、20以上40以下であることがより好ましい。 The zeolite of the present disclosure preferably has an XRD peak at 2θ=9.7±0.2°. This XRD peak is a peak derived from the ERI structure, and indicates that the zeolite has a periodic structure with the three-dimensional regularity of the ERI structure. This makes the zeolite of the present disclosure more likely to have excellent heat resistance. The ratio of the intensity of the peak at 2θ=9.7±0.2° to the intensity of the reference peak is preferably 10 or more and 50 or less, and more preferably 20 or more and 40 or less.
本開示のゼオライトの結晶構造におけるLEV構造、ERI構造及びOFF構造の合計に対するLEV構造の体積割合(以下、「LEV比率」ともいう。)は、好ましくは50%以上80%以下であり、より好ましくは60%以上80%以下である。 The volume ratio of the LEV structure to the total of the LEV structure, ERI structure, and OFF structure in the crystal structure of the zeolite disclosed herein (hereinafter also referred to as the "LEV ratio") is preferably 50% or more and 80% or less, and more preferably 60% or more and 80% or less.
本開示のゼオライトにおけるLEV比率は、ゼオライトのXRDパターンと、LEV構造、ERI構造及びOFF構造を有する連晶のDIFFaXパターンと、のXRDピーク強度(B)に対するXRDピーク強度(A)の強度比(A/B)、を比較することにより求めることができる。 The LEV ratio in the zeolite of the present disclosure can be determined by comparing the intensity ratio (A/B) of the XRD peak intensity (A) to the XRD peak intensity (B) of the XRD pattern of the zeolite and the DIFFaX pattern of an intergrowth having an LEV structure, an ERI structure, and an OFF structure.
XRDピーク強度(A) :
2θ=20.75±0.7°の範囲で最も強いピーク強度を有するXRDピークの強度
XRDピーク強度(B) :
2θ=22.25±0.7°の範囲で最も強いピーク強度を有するXRDピークの強度
ここで、XRDピーク強度(A)は、LEV構造の(211)面及び(015)面、OFF構造の(210)面、並びにERI構造の(120)面及び(210)面に相当するピーク群のXRDピーク強度の最大値、XRDピーク強度(B)は、LEV構造の(122)面、並びにERI構造の(211)面及び(121)面に相当するピーク群のXRDピーク強度の最大値、に相当する。
XRD peak intensity (A):
Intensity of the XRD peak having the strongest peak intensity in the range of 2θ = 20.75 ± 0.7 ° XRD peak intensity (B):
Intensity of the XRD peak having the strongest peak intensity in the range of 2θ=22.25±0.7°. Here, XRD peak intensity (A) corresponds to the maximum value of the XRD peak intensity of the peak group corresponding to the (211) and (015) planes of the LEV structure, the (210) plane of the OFF structure, and the (120) and (210) planes of the ERI structure, and XRD peak intensity (B) corresponds to the maximum value of the XRD peak intensity of the peak group corresponding to the (122) plane of the LEV structure, and the (211) and (121) planes of the ERI structure.
本開示のゼオライトは、結晶構造におけるOFF構造に対するERI構造の体積割合(以下、「ERI/OFF比」ともいう。)が1を下回ること(ERI/OFF比<1)であることが好ましい。ERI/OFF比<1のとき、より高い耐熱性を示す傾向がある。 In the zeolite of the present disclosure, the volume ratio of the ERI structure to the OFF structure in the crystal structure (hereinafter also referred to as the "ERI/OFF ratio") is preferably less than 1 (ERI/OFF ratio < 1). When the ERI/OFF ratio is < 1, there is a tendency for the zeolite to exhibit higher heat resistance.
ERI/OFF比の下限としては特に制限はないが、例えば0以上であること(0≦ERI/OFF比)が挙げられ、0を超えること(0<ERI/OFF比)が好ましい。 There is no particular lower limit for the ERI/OFF ratio, but it can be, for example, 0 or more (0≦ERI/OFF ratio), and preferably exceeds 0 (0<ERI/OFF ratio).
ERI/OFF比は、DIFFaXパターンにおけるLEV構造の(012)面及びERI構造の(101)面に相当するXRDピーク(以下、「LEV(012)-ERI(101)ピーク」ともいう。)の2θと、本開示のゼオライトのLEV(012)-ERI(101)ピークの2θと、の比較により導出することができる。 The ERI/OFF ratio can be derived by comparing 2θ of the XRD peak corresponding to the (012) plane of the LEV structure and the (101) plane of the ERI structure in the DIFFaX pattern (hereinafter also referred to as the "LEV (012) -ERI (101) peak") with 2θ of the LEV (012) -ERI (101) peak of the zeolite of the present disclosure.
すなわち、LEV(012)-ERI(101)ピークは、2θ=11±0.4°にピークトップを有するXRDピークであり、LEV-ERI-OFF連晶においてはERI/OFF比により当該2θが変化する。そのため、LEV-ERI-OFF連晶(体積比 LEV:ERI:OFF=1:1:1)、LEV-ERI連晶(体積比 LEV:ERI:OFF=1:1:0)、及びLEV-OFF連晶(体積比 LEV:ERI:OFF=1:0:1)のDIFFaXパターンにおけるLEV(012)-ERI(101)ピークの2θであって、本開示のゼオライトと同じLEV比率に対応する2θ値をそれぞれ求めることにより、LEV構造、ERI構造及びOFF構造の合計に対するERI構造の体積割合(ERI比率)の変化に伴うLEV(012)-ERI(101)ピークの2θの変化を示す一次近似線が得られる。得られた一次近似線と、本開示のゼオライトのXRDパターンにおけるLEV(012)-ERI(101)ピークの2θと、を対比することで、ERI/OFF比が導出できる。 That is, the LEV (012) -ERI (101) peak is an XRD peak having a peak top at 2θ=11±0.4°, and in the LEV-ERI-OFF intergrowth, the 2θ changes depending on the ERI/OFF ratio. Therefore, by determining the 2θ values of the LEV (012) -ERI (101) peak in the DIFFaX patterns of the LEV-ERI-OFF intergrowth (volume ratio LEV:ERI:OFF=1:1:1), the LEV-ERI intergrowth (volume ratio LEV:ERI:OFF=1:1:0), and the LEV-OFF intergrowth (volume ratio LEV:ERI:OFF=1:0:1), which correspond to the same LEV ratio as the zeolite of the present disclosure, a linear approximation line showing the change in 2θ of the LEV (012) -ERI (101) peak due to the change in the volume ratio (ERI ratio) of the ERI structure relative to the total of the LEV structure, ERI structure, and OFF structure can be obtained. The ERI/OFF ratio can be derived by comparing the obtained linear approximation line with 2θ of the LEV (012) -ERI (101) peak in the XRD pattern of the zeolite of the present disclosure.
本開示のゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比(以下、「SiO2/Al2O3比」ともいう。)は5以上、更には10以上であることが好ましい。SiO2/Al2O3比が5以上であれば高温下での使用においてより高い耐熱性を有する。SiO2/Al2O3比は50以下、更には20以下であれば、触媒としてより十分な量の酸点を有する。 The molar ratio of silica to alumina in the zeolite of the present disclosure ( hereinafter also referred to as " SiO2 / Al2O3 ratio") is preferably 5 or more, more preferably 10 or more. If the SiO2 / Al2O3 ratio is 5 or more, the zeolite has higher heat resistance when used at high temperatures. If the SiO2 / Al2O3 ratio is 50 or less, more preferably 20 or less, the zeolite has a more sufficient amount of acid sites as a catalyst.
好ましいSiO2/Al2O3比の範囲として5以上50以下、更には10以上20以下を挙げることができる。 A preferable range of the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is 5 or more and 50 or less, and further 10 or more and 20 or less.
本開示のゼオライトの比表面積は300m2/g以上800m2/g以下、更には400m2/g以上600m2/g以下であることが挙げられる。比表面積がこの範囲であるとき、本開示のゼオライトは窒素酸化物還元触媒のみならず、各種の触媒、更には吸着剤としてもより十分な性能を示すことができる。 The specific surface area of the zeolite of the present disclosure is 300 m2 /g or more and 800 m2 /g or less, and further 400 m2/g or more and 600 m2 /g or less. When the specific surface area is in this range, the zeolite of the present disclosure can exhibit more sufficient performance not only as a nitrogen oxide reduction catalyst, but also as various catalysts and even as an adsorbent.
本開示のゼオライトは金属を含有していること、更には金属で修飾されていることが好ましい。金属を含有することで窒素酸化物還元触媒として使用した場合に、実用的な窒素酸化物還元特性を示すことができる。含有する金属は銅又は鉄の少なくともいずれか、更には銅であることが好ましい。 The zeolite of the present disclosure preferably contains a metal, and more preferably is modified with a metal. By containing a metal, the zeolite can exhibit practical nitrogen oxide reduction properties when used as a nitrogen oxide reduction catalyst. The metal contained is preferably at least one of copper and iron, and more preferably copper.
本開示のゼオライトが銅又は鉄の少なくともいずれか(以下、「銅等」ともいう。)を含有する場合、ゼオライト質量に対する銅等の質量割合として0.1質量%以上10質量%以下、更には1質量%以上5質量%以下であることが挙げられる。なお、ゼオライト質量に対する銅の質量割合の算出において、銅の重量は金属銅として計算するものである。 When the zeolite of the present disclosure contains at least one of copper and iron (hereinafter also referred to as "copper, etc."), the mass ratio of copper, etc. to the mass of the zeolite is 0.1 mass% or more and 10 mass% or less, and further 1 mass% or more and 5 mass% or less. In calculating the mass ratio of copper to the mass of the zeolite, the weight of copper is calculated as metallic copper.
次に、本開示のゼオライトの製造方法について説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of the zeolite disclosed herein.
本開示のゼオライトは、テトラエチルアンモニウムカチオン(以下、「TEA+」ともいう。)源、N,N-ジメチルピペリジニウムカチオン(以下、「DMPy+」ともいう。)源、シリカ源、アルミナ源、カリウムカチオン源及び水を含む組成物(以下、「原料組成物」ともいう。)を結晶化する結晶化工程、を有する製造方法により得ることができる。 The zeolite of the present disclosure can be obtained by a production method including a crystallization step of crystallizing a composition containing a tetraethylammonium cation (hereinafter also referred to as "TEA + ") source, an N,N-dimethylpiperidinium cation (hereinafter also referred to as "DMPy + ") source, a silica source, an alumina source, a potassium cation source, and water (hereinafter also referred to as the "raw material composition").
TEA+源はTEA+を含む塩であればよい。TEA+源は、テトラエチルアンモニウム塩化物、テトラエチルアンモニウム臭化物及びテトラエチルアンモニウム水酸化物(以下、「TEAOH」ともいう。)からなる群の少なくとも1種が好ましく、TEAOHであることがより好ましい。 The TEA + source may be any salt containing TEA + . The TEA + source is preferably at least one selected from the group consisting of tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, and tetraethylammonium hydroxide (hereinafter also referred to as "TEAOH"), and more preferably TEAOH.
DMPy+源はDMPy+を含む塩であればよい。DMPy+源は、N,N-ジメチルピペリジニウム塩化物(以下、「DMPyCl」ともいう。)、N,N-ジメチルピペリジニウム臭化物及びN,N-ジメチルピペリジニウム水酸化物からなる群の少なくとも1種であることが好ましく、DMPyClであることがより好ましい。 The DMPy + source may be any salt containing DMPy + . The DMPy + source is preferably at least one selected from the group consisting of N,N-dimethylpiperidinium chloride (hereinafter also referred to as "DMPyCl"), N,N-dimethylpiperidinium bromide, and N,N-dimethylpiperidinium hydroxide, and is more preferably DMPyCl.
シリカ源はケイ素を含む化合物であり、シリカゾル、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、沈降法シリカ、無定形ケイ酸、結晶性アルミノシリケート及び非晶質アルミノシリケートからなる群の少なくとも1種であることが好ましく、結晶性アルミノシリケート及び非晶質アルミノシリケートの少なくともいずれかがより好ましく、結晶性アルミノシリケートであることが更に好ましい。 The silica source is a compound containing silicon, and is preferably at least one of the group consisting of silica sol, fumed silica, colloidal silica, precipitated silica, amorphous silicic acid, crystalline aluminosilicate, and amorphous aluminosilicate, more preferably at least one of crystalline aluminosilicate and amorphous aluminosilicate, and even more preferably crystalline aluminosilicate.
アルミナ源はアルミニウムを含む化合物であり、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、結晶性アルミノシリケート、非晶質アルミノシリケート、金属アルミニウム及びアルミニウムアルコキシドからなる群の少なくとも1種であることが好ましく、結晶性アルミノシリケート及び非晶質アルミノシリケートの少なくともいずれかであることがより好ましく、結晶性アルミノシリケートであることが更に好ましい。 The alumina source is a compound containing aluminum, and is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum nitrate, crystalline aluminosilicate, amorphous aluminosilicate, metallic aluminum, and aluminum alkoxide, more preferably at least one of crystalline aluminosilicate and amorphous aluminosilicate, and even more preferably crystalline aluminosilicate.
シリカ源及びアルミナ源は、結晶性アルミノシリケート及び非晶質アルミノシリケートの少なくともいずれかであることが好ましく、結晶性アルミノシリケートであることがより好ましく、FAU型ゼオライト(結晶性アルミノシリケート)であることが更に好ましい。 The silica source and the alumina source are preferably at least one of a crystalline aluminosilicate and an amorphous aluminosilicate, more preferably a crystalline aluminosilicate, and even more preferably an FAU-type zeolite (crystalline aluminosilicate).
カリウムカチオン源は、カリウムカチオンを含む塩であればよい。カリウムカチオン源としてフッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム及び水酸カリウムからなる群の少なくとも1種が挙げられ、水酸化カリウムであることが好ましい。 The potassium cation source may be a salt containing a potassium cation. Examples of the potassium cation source include at least one of the group consisting of potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, and potassium hydroxide, and potassium hydroxide is preferred.
原料組成物は、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、ルビジウムカチオン及びセシウムカチオンからなる群の少なくとも1種を含む塩(以下、「アルカリ源」ともいう。)を含んでいてもよい。 The raw material composition may contain a salt (hereinafter also referred to as an "alkali source") containing at least one of the group consisting of lithium cations, sodium cations, rubidium cations, and cesium cations.
アルカリ源は、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、ルビジウムカチオン及びセシウムカチオンからなる群の少なくとも1種を含むフッ素物、塩素物、臭素物、ヨウ素物及び水酸化物からなる群の少なくとも1種であることが好ましく、水酸化物であることがより好ましい。特に好ましいアルカリ源として、ナトリウムカチオンを含むフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物及び水酸化物からなる群の少なくとも1種、更には水酸化ナトリウムが挙げられる。 The alkali source is preferably at least one of the group consisting of fluorides, chlorides, bromides, iodides, and hydroxides containing at least one of the group consisting of lithium cations, sodium cations, rubidium cations, and cesium cations, and more preferably hydroxides. Particularly preferred alkali sources include at least one of the group consisting of fluorides, chlorides, bromides, iodides, and hydroxides containing sodium cations, and further sodium hydroxide.
水は、例えば、純水であればよい。なお、原料組成物の各原料(水を除く)は、水溶液として使用することもできる。 The water may be, for example, pure water. Each of the raw materials of the raw material composition (except water) may also be used as an aqueous solution.
原料組成物は、各原料を任意の方法で混合して得られる組成物であればよいが、TEA+源、シリカ源、アルミナ源及び水を混合して80℃以上100℃未満、好ましくは85℃以上95℃未満、で加熱して得られる混合物(以下、「前駆混合物」ともいう。)と、DMPy+源、カリウムカチオン源及び水を混合し得て得られる組成物であることが好ましい。 The raw material composition may be any composition obtained by mixing the respective raw materials by any method, but is preferably a composition obtained by mixing a mixture (hereinafter also referred to as a "precursor mixture") obtained by mixing a TEA + source, a silica source, an alumina source, and water and heating the mixture at 80° C. or more and less than 100° C., preferably 85° C. or more and less than 95° C., with a DMPy + source, a potassium cation source, and water.
以下に前駆混合物及び原料組成物について、具体的に示す。
(前駆混合物)
前駆混合物は、TEA+源、シリカ源、アルミナ源及び水を含む混合物を加熱して得られ、該混合物はTEA+源、シリカ源、アルミナ源及び水に加えて、必要に応じてDMPy+源、カリウムカチオン源及びアルカリ源からなる群の少なくとも1種を含んでいてもよい。
The precursor mixture and the raw material composition will be specifically described below.
(Precursor Mixture)
The precursor mixture is obtained by heating a mixture containing a TEA + source, a silica source, an alumina source, and water, and the mixture may optionally contain at least one of the group consisting of a DMPy + source, a potassium cation source, and an alkali source in addition to the TEA + source, the silica source, the alumina source, and water.
前駆混合物の組成として、以下のモル組成を上げることができる。 The precursor mixture can have the following molar composition:
SiO2/Al2O3比は10以上、更には15以上であることが好ましい。一方、SiO2/Al2O3比は50以下、更には30以下であることが好ましい。好ましいSiO2/Al2O3比として10以上30以下を挙げることができる。 The SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is preferably 10 or more, and more preferably 15 or more. On the other hand, the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is preferably 50 or less, and more preferably 30 or less. A preferable SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is 10 or more and 30 or less.
シリカに対するTEA+のモル比(以下、「TEA+/SiO2比」ともいう。)は0.1以上、更には0.2以上であることが好ましい。一方、TEA+/SiO2比は1.0以下、更には0.5以下であることが好ましい。 The molar ratio of TEA + to silica (hereinafter also referred to as "TEA + /SiO 2 ratio") is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more. On the other hand, the TEA + /SiO 2 ratio is preferably 1.0 or less, more preferably 0.5 or less.
シリカに対する水酸化物イオンのモル比(以下、「OH/SiO2比」ともいう。)は1.0以下、更には0.6以下であることが好ましい。一方、水酸化物イオンが含まれるとき、OH/SiO2比が0.2以上、更には0.4以上であることが好ましい。 The molar ratio of hydroxide ions to silica (hereinafter also referred to as "OH/ SiO2 ratio") is preferably 1.0 or less, more preferably 0.6 or less. On the other hand, when hydroxide ions are contained, the OH/ SiO2 ratio is preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more.
シリカに対する水(H2O)のモル比(以下、「H2O/SiO2比」ともいう。)は100以下、更には50以下であれば、より効率良くゼオライトが結晶化する。適度な流動性の観点から、H2O/SiO2比は3.0以上、更には5.0以上であることが好ましい。 Zeolite crystallizes more efficiently if the molar ratio of water (H 2 O) to silica (hereinafter also referred to as "H 2 O/SiO 2 ratio") is 100 or less, and furthermore 50 or less. From the viewpoint of appropriate fluidity, the H 2 O/SiO 2 ratio is preferably 3.0 or more, and furthermore 5.0 or more.
シリカに対するDMPy+のモル比(以下、「DMPy+/SiO2比」ともいう。)は0であることが好ましい。 The molar ratio of DMPy + to silica (hereinafter also referred to as “DMPy + / SiO2 ratio”) is preferably 0.
シリカに対するカリウムカチオンのモル比(以下、「K/SiO2比」ともいう。)は0以上0.02以下であることが好ましく、0以上0.01以下であることがより好ましい。 The molar ratio of potassium cations to silica (hereinafter also referred to as the "K/ SiO2 ratio") is preferably 0 or more and 0.02 or less, and more preferably 0 or more and 0.01 or less.
シリカに対するアルカリカチオンのモル比(以下、「M/SiO2比」ともいい、アルカリカチオンがナトリウムカチオン等である場合、それぞれ「Na/SiO2比」等ともいう。)は0以上0.02以下が好ましく、0以上0.01以下であることがより好ましい。 The molar ratio of alkali cations to silica (hereinafter also referred to as the "M/ SiO2 ratio", and when the alkali cation is a sodium cation or the like, also referred to as the "Na/ SiO2 ratio", etc.) is preferably 0 or more and 0.02 or less, and more preferably 0 or more and 0.01 or less.
前駆混合物における組成のモル比として好ましい範囲を以下に挙げることができる。 The following are preferred ranges for the molar ratios of the components in the precursor mixture:
10≦SiO2/Al2O3比≦30
0.1≦TEA+/SiO2比≦0.5
DMPy+/SiO2比=0
0≦K/SiO2比≦0.02
0≦Na/SiO2比≦0.02
0.2≦OH/SiO2比≦1
3≦H2O/SiO2比≦50
(原料組成物)
原料組成物は、前駆混合物と、DMPy+源、カリウムカチオン源及び水を混合していことが好ましい。
10≦SiO 2 /Al 2 O 3 ratio≦30
0.1≦TEA + /SiO 2 ratio≦0.5
DMPy + /SiO 2 ratio = 0
0≦K/ SiO2 ratio≦0.02
0≦Na/ SiO2 ratio≦0.02
0.2≦OH/ SiO2 ratio≦1
3≦ H2O / SiO2 ratio≦50
(Raw material composition)
The raw material composition is preferably a mixture of a precursor mixture, a DMPy + source, a potassium cation source, and water.
好ましいSiO2/Al2O3比及びTEA+/SiO2比は前駆混合物と同じ範囲である。 The preferred SiO2 / Al2O3 and TEA + / SiO2 ratios are in the same ranges as the precursor mixture.
DMPy+/SiO2比は0.1以上、更には0.2以上であることが好ましい。一方、DMPy+/SiO2比は1.0以下、更には0.6以下であることが好ましい。 The DMPy + /SiO 2 ratio is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.2 or more. On the other hand, the DMPy + /SiO 2 ratio is preferably 1.0 or less, and more preferably 0.6 or less.
K/SiO2比は0.01以上、更には0.02以上であればよい。K/SiO2は0.2以下、更には0.1以下であることが好ましい。 The K/ SiO2 ratio is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and more preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less.
Na/SiO2比は、0.05以上であることが好ましい。Na/SiO2は0.5以下、更には0.3以下であることが好ましい。 The Na/ SiO2 ratio is preferably 0.05 or more. The Na/ SiO2 ratio is preferably 0.5 or less, and more preferably 0.3 or less.
OH/SiO2比は1.0以下、更には0.6以下であることが好ましい。OH/SiO2比が1.0以下であることで、ゼオライトの収率が高くなりやすい。一方、原料組成物に水酸化物イオンが含まれるとき、OH/SiO2比が0.2以上、更には0.4以上であることが好ましい。 The OH/ SiO2 ratio is preferably 1.0 or less, more preferably 0.6 or less. When the OH/ SiO2 ratio is 1.0 or less, the yield of zeolite tends to be high. On the other hand, when the raw material composition contains hydroxide ions, the OH/ SiO2 ratio is preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more.
H2O/SiO2比は100以下、更には50以下であれば、より効率良くゼオライトが結晶化する。適度な流動性を有する原料組成物とするため、H2O/SiO2比は3.0以上、更には5.0以上であることが好ましい。 Zeolite crystallizes more efficiently when the H 2 O/SiO 2 ratio is 100 or less, and furthermore 50 or less. In order to obtain a raw material composition having appropriate fluidity, the H 2 O/SiO 2 ratio is preferably 3.0 or more, and furthermore 5.0 or more.
原料組成物における組成のモル比として好ましい範囲を以下に挙げることができる。 The following are preferred ranges for the molar ratios of the raw material composition:
10≦SiO2/Al2O3比≦30
0.1≦TEA+/SiO2比≦0.5
0.1≦DMPy+/SiO2比≦1.0
0.01≦K/SiO2比≦0.1
0≦Na/SiO2比≦0.5
0.2≦OH/SiO2比≦1
3≦H2O/SiO2比≦50
本開示の製造方法では結晶化工程を経ることでゼオライトが得られる。結晶化工程では、上記の原料組成物を水熱合成することにより、これを結晶化する。結晶化の方法としては、例えば、原料組成物を密閉容器に充填し、これを加熱することが挙げられる。
10≦SiO 2 /Al 2 O 3 ratio≦30
0.1≦TEA + /SiO 2 ratio≦0.5
0.1≦DMPy + / SiO2 ratio≦1.0
0.01≦K/ SiO2 ratio≦0.1
0≦Na/ SiO2 ratio≦0.5
0.2≦OH/ SiO2 ratio≦1
3≦ H2O / SiO2 ratio≦50
In the manufacturing method of the present disclosure, zeolite is obtained through a crystallization step. In the crystallization step, the raw material composition is crystallized by hydrothermal synthesis. As a method of crystallization, for example, the raw material composition is filled in a sealed container and heated.
結晶化工程において、原料組成物に種晶を混合してもよい。種晶を混合することで、ゼオライトの核発生が促進され、より短い時間で結晶化することができる。 In the crystallization process, seed crystals may be mixed into the raw material composition. By mixing seed crystals, zeolite nucleation is promoted, allowing crystallization to occur in a shorter time.
結晶化を促進する観点から、結晶化温度は100℃以上とすればよい。結晶化温度が高いほど結晶化が促進されるため、結晶化温度は130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましい。一方、原料組成物が結晶化すれば必要以上に結晶化温度を高くする必要はない。そのため、結晶化温度は200℃以下、更には170℃以下であることが好ましい。また、結晶化は原料組成物を攪拌した状態又は静置した状態のいずれの状態で行うことができる。 From the viewpoint of promoting crystallization, the crystallization temperature may be 100°C or higher. Since the higher the crystallization temperature, the more the crystallization is promoted, the crystallization temperature is preferably 130°C or higher, and more preferably 140°C or higher. On the other hand, if the raw material composition crystallizes, there is no need to increase the crystallization temperature more than necessary. Therefore, the crystallization temperature is preferably 200°C or lower, and more preferably 170°C or lower. Furthermore, crystallization can be carried out with the raw material composition either in a stirred state or in a stationary state.
結晶化工程における結晶化の時間は、12時間以上100時間未満であることが好ましく、15時間以上80時間未満であることがより好ましい。 The crystallization time in the crystallization step is preferably 12 hours or more and less than 100 hours, and more preferably 15 hours or more and less than 80 hours.
本開示のゼオライトを触媒や吸着剤とする場合、本開示の製造方法は洗浄工程、乾燥工程、焼成工程、イオン交換工程や金属含有工程などを含んでいてもよい。 When the zeolite of the present disclosure is used as a catalyst or adsorbent, the manufacturing method of the present disclosure may include a washing process, a drying process, a calcination process, an ion exchange process, a metal-containing process, etc.
洗浄工程では、ゼオライトと液相とを固液分離し、不純物を除去する。固液分離は、公知の方法を使用することができる。固液分離後、固相として得られるゼオライトを純水で洗浄することができる。 In the washing step, the zeolite and the liquid phase are separated into solid and liquid, and impurities are removed. A known method can be used for the solid-liquid separation. After the solid-liquid separation, the zeolite obtained as the solid phase can be washed with pure water.
乾燥工程はゼオライトの吸着水等の水分を除去する。乾燥工程の処理条件は任意であるが、ゼオライトを、大気中、50℃以上150℃以下、好ましくは60℃以上140℃以下で2時間以上処理することが例示できる。 The drying process removes moisture such as water adsorbed by the zeolite. The processing conditions for the drying process are arbitrary, but an example is treating the zeolite in air at 50°C to 150°C, preferably 60°C to 140°C, for 2 hours or more.
焼成工程は、ゼオライトに含まれる有機物を燃焼除去する。焼成工程の処理条件は任意であるが、具体的な処理としては、ゼオライトを、大気中、500℃以上900℃以下、好ましくは550℃以上850℃以下で処理することが例示できる。 In the calcination process, organic matter contained in the zeolite is burned and removed. The processing conditions for the calcination process are arbitrary, but a specific example of the process is to treat the zeolite in air at 500°C to 900°C, preferably 550°C to 850°C.
イオン交換工程では、ゼオライトを任意のカチオンタイプとする。例えば、金属イオンを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挙げられる。アンモニウムイオンへのイオン交換の具体的な処理としては、ゼオライトを塩化アンモニウム水溶液に混合して、攪拌することが挙げられる。また、プロトンへのイオン交換の具体的な処理としては、ゼオライトをアンモニアでイオン交換した後、これを焼成することが挙げられる。 In the ion exchange process, the zeolite is converted to an arbitrary cation type. For example, metal ions can be ion-exchanged to non-metal cations such as ammonium ions ( NH4 + ) or protons (H + ). A specific example of the ion exchange to ammonium ions is mixing the zeolite with an aqueous ammonium chloride solution and stirring the mixture. A specific example of the ion exchange to protons is calcining the zeolite after ion exchange with ammonia.
金属含有工程では、金属とゼオライトとを接触させてゼオライトに金属を修飾することで、これを含有させる。含有させる金属としては特に制限はなく、銅(Cu)及び鉄(Fe)の少なくともいずれかであることが好ましい。 In the metal-containing process, the metal is brought into contact with the zeolite to modify the zeolite with the metal, thereby containing the metal. There are no particular limitations on the metal to be contained, but it is preferable that the metal be at least one of copper (Cu) and iron (Fe).
本開示のゼオライトに銅(Cu)及び鉄(Fe)の少なくともいずれかを含有させる場合、銅及び鉄の少なくともいずれかを含む化合物(以下、「銅化合物等」ともいう。)を用いることが好ましく、銅及び鉄の少なくともいずれかを含む無機酸塩、更には銅及び鉄の少なくともいずれかを含む硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩及び塩化物からなる群の少なくとも1種を用いることがより好ましい。 When the zeolite of the present disclosure contains at least one of copper (Cu) and iron (Fe), it is preferable to use a compound containing at least one of copper and iron (hereinafter also referred to as "copper compound, etc."), and it is more preferable to use at least one of the group consisting of inorganic acid salts containing at least one of copper and iron, and further sulfates, nitrates, acetates, and chlorides containing at least one of copper and iron.
金属含有工程は、ゼオライトのイオン交換サイト及び細孔の少なくともいずれかに金属が含有又は修飾される方法であればよい。具体的な方法として、イオン交換法、蒸発乾固法及び含浸担持法からなる群の少なくとも1種を挙げることができ、含浸担持法、更には遷移金属化合物を含む水溶液とゼオライトとを混合する方法であることが好ましい。 The metal-containing step may be any method in which at least one of the ion exchange sites and pores of the zeolite is contained in or modified with a metal. Specific methods include at least one of the group consisting of the ion exchange method, the evaporation to dryness method, and the impregnation method, and the impregnation method and a method of mixing an aqueous solution containing a transition metal compound with the zeolite are preferable.
金属含有工程の後、洗浄工程、乾燥工程、又は活性化工程の少なくともいずれか1以上の工程を含んでいてもよい。 After the metal-containing step, at least one of the following steps may be included: a cleaning step, a drying step, or an activation step.
金属含有工程後の洗浄工程は、不純物等が除去されれば、任意の洗浄方法を用いることができる。例えば、ゼオライトを十分量の純水で洗浄することが挙げられる。 Any cleaning method can be used for the cleaning process after the metal-containing process, as long as impurities are removed. For example, the zeolite can be washed with a sufficient amount of pure water.
金属含有工程後の乾燥工程は水分を除去すればよく、大気中で、100℃以上200℃以下、好ましくは110℃以上190℃以下で処理することが例示できる。 The drying process after the metal-containing process is sufficient to remove moisture, and can be performed in air at a temperature of 100°C to 200°C, preferably 110°C to 190°C.
金属含有工程後の活性化工程は有機物を除去する。金属含有ゼオライトを、大気中、200℃を超え、600℃以下で処理することが例示でき、大気中、300℃を超え、600℃以下で処理することが好ましい。 The activation step after the metal-containing step removes organic matter. For example, the metal-containing zeolite is treated in air at a temperature above 200°C and below 600°C, and preferably in air at a temperature above 300°C and below 600°C.
本開示のゼオライトは触媒として用いることができ、例えば、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、及び排気ガスからの窒素酸化物還元触媒として使用することできる。特に、窒素酸化物還元触媒として使用することが好ましい。 The zeolite of the present disclosure can be used as a catalyst, for example, as a catalyst for producing lower olefins from alcohols or ketones, a cracking catalyst, a dewaxing catalyst, an isomerization catalyst, and a catalyst for reducing nitrogen oxides from exhaust gas. It is particularly preferable to use it as a nitrogen oxide reduction catalyst.
本開示のゼオライトは、窒素酸化物の還元方法において、好適に使用することができる。 The zeolite disclosed herein can be suitably used in methods for reducing nitrogen oxides.
以下、実施例を挙げて本開示を説明する。しかしながら、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。なお、「比」は特に断らない限り、「モル比」である。 The present disclosure will be explained below with reference to examples. However, the present disclosure is not limited to these examples. Note that "ratio" refers to "molar ratio" unless otherwise specified.
(結晶構造の同定)
一般的なX線回折装置(装置名:UltimaIV、リガク社製)を使用し、試料のXRD測定をした。線源にはCuKα線(λ=1.5405Å)を用い、測定範囲は2θとして3°から43°の範囲で測定した。得られた回折プロファイルをPseudo voigt関数でピーク分離し、それぞれのピークの角度、格子面間隔(以下「d」ともいう。)、ピーク高さ、FWHMを求めた。
(Identification of crystal structure)
A general X-ray diffraction device (name: Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) was used to perform XRD measurement of the sample. CuKα radiation (λ = 1.5405 Å) was used as the radiation source, and the measurement range was 2θ from 3° to 43°. The obtained diffraction profile was peak-separated using a pseudovoigt function, and the angle, lattice spacing (hereinafter also referred to as "d"), peak height, and FWHM of each peak were obtained.
得られたXRDパターンのXRDピーク群をDIFFaXパターンと比較することによって、LEV比率、ERI/OFF比を求めた。ここで、比較に用いたDIFFaXパターンは図1~図3で示したシミュレーションパターンであり、LEV構造、ERI構造及びOFF構造の合計に対する各構造の体積割合は0~100%として作成した。 The LEV ratio and ERI/OFF ratio were determined by comparing the XRD peaks of the obtained XRD pattern with the DIFFaX pattern. Here, the DIFFaX patterns used for comparison were the simulation patterns shown in Figures 1 to 3, and were created with the volume ratio of each structure relative to the total of the LEV structure, ERI structure, and OFF structure being 0 to 100%.
(組成分析)
フッ酸と硝酸の混合水溶液に試料を溶解して試料溶液を調製した。一般的なICP装置(装置名:OPTIMA5300DV、PerkinElmer社製)を使用して、該試料溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES)で測定した。得られたSi、Alの測定値から、試料のSiO2/Al2O3比を求めた。
(Composition Analysis)
A sample solution was prepared by dissolving the sample in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid. The sample solution was measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) using a general ICP device (device name: OPTIMA5300DV , manufactured by PerkinElmer). The SiO2 / Al2O3 ratio of the sample was calculated from the obtained measured values of Si and Al.
(比表面積の測定)
試料の比表面積は、窒素吸着測定により算出した。窒素吸着測定には一般的な窒素吸着装置(装置名:BelsorpMax、マイクロトラックベル株式会社製)を用いた。試料を真空下350℃で2時間前処理し、液体窒素温度で窒素ガスを吸着させた。値の算出にはBET法を用いた。
(Measurement of specific surface area)
The specific surface area of the sample was calculated by nitrogen adsorption measurement. A general nitrogen adsorption device (device name: BelsorpMax, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.) was used for the nitrogen adsorption measurement. The sample was pretreated at 350°C under vacuum for 2 hours, and nitrogen gas was adsorbed at liquid nitrogen temperature. The BET method was used to calculate the value.
実施例1(ゼオライトの作製)
FAU型アルミノシリケート(SiO2/Al2O3比=20)及びTEAOH水溶液を混合して、以下の組成の前駆混合物を得た。
Example 1 (Preparation of Zeolite)
A precursor mixture having the following composition was obtained by mixing FAU type aluminosilicate (SiO 2 /Al 2 O 3 ratio=20) and an aqueous TEAOH solution.
SiO2/Al2O3比=20
TEA+/SiO2比=0.4
DMPy+/SiO2比=0
K/SiO2比=0
Na/SiO2比=0
OH/SiO2比=0.4
H2O/SiO2比=6.5
得られた前駆混合物を密閉容器内に充填し、この容器を100rpmで攪拌しながら90℃で12時間反応させた。密閉容器を冷却・開放し、純水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及びDMPyCl水溶液を混合して、以下の組成を有する原料組成物を得た。
SiO2 / Al2O3 ratio =20
TEA + /SiO 2 ratio = 0.4
DMPy + /SiO 2 ratio = 0
K/ SiO2 ratio = 0
Na/ SiO2 ratio = 0
OH/ SiO2 ratio = 0.4
H2O / SiO2 ratio = 6.5
The obtained precursor mixture was filled into a sealed container, and the container was stirred at 100 rpm while reacting for 12 hours at 90° C. The sealed container was cooled and opened, and pure water, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and an aqueous DMPyCl solution were mixed to obtain a raw material composition having the following composition.
SiO2/Al2O3比=20
TEA+/SiO2比=0.4
DMPy+/SiO2比=0.2
K/SiO2比=0.05
Na/SiO2比=0.1
OH/SiO2比=0.55
H2O/SiO2比=20
また、原料組成物の主な組成を表5に示す。
SiO2 / Al2O3 ratio =20
TEA + /SiO 2 ratio = 0.4
DMPy + / SiO2 ratio=0.2
K/ SiO2 ratio = 0.05
Na/ SiO2 ratio = 0.1
OH/ SiO2 ratio = 0.55
H2O / SiO2 ratio=20
The main components of the raw material composition are shown in Table 5.
得られた原料組成物を密閉容器内に充填し、この容器を100rpmで攪拌しながら150℃で72時間反応させた。結晶化後の原料組成物を固液分離し、純水で洗浄した後、110℃で乾燥させた。 The obtained raw material composition was filled into a sealed container, and the container was stirred at 100 rpm while reacting at 150°C for 72 hours. After crystallization, the raw material composition was separated into solid and liquid, washed with pure water, and then dried at 110°C.
得られた乾燥粉を空気中、550℃、2時間焼成して本実施例のゼオライトを得た。本実施例のゼオライトのXRDパターンを表6に示す。なお、本実施例においては、2θ=23.6°のピークを基準ピークとしてピーク強度を算出した。 The resulting dried powder was calcined in air at 550°C for 2 hours to obtain the zeolite of this example. The XRD pattern of the zeolite of this example is shown in Table 6. In this example, the peak intensity was calculated using the peak at 2θ = 23.6° as the reference peak.
本実施例のゼオライトは、SiO2/Al2O3比が14、及び比表面積が526m2/gであった。 The zeolite of this example had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 14 and a specific surface area of 526 m 2 /g.
2θ=9.7°及び25.2°のXRDピークの存在から、本実施例のゼオライトはERI構造及びLEV構造が連続した領域が存在すると考えられる。一方、2θ=24.8°のXRDピーク等、その他のERI構造に由来するXRDピークが存在しないことから、ERI構造のみの結晶構造からなるゼオライトは含まれていないと考えられる。また、LEV構造及びERI構造のみの連晶からなるゼオライトのXRDパターンとも異なるため、本実施例のゼオライトは、LEV構造及びERI構造を有し、かつ他の結晶構造を有する連晶からなるゼオライトである。 The presence of XRD peaks at 2θ = 9.7° and 25.2° suggests that the zeolite of this example has a region in which the ERI structure and LEV structure are continuous. On the other hand, the absence of XRD peaks derived from other ERI structures, such as the XRD peak at 2θ = 24.8°, suggests that the zeolite does not contain a zeolite consisting of a crystal structure consisting of only the ERI structure. In addition, since the XRD pattern differs from that of a zeolite consisting of an intergrowth of only the LEV structure and the ERI structure, the zeolite of this example is a zeolite consisting of an intergrowth having the LEV structure and the ERI structure, as well as other crystal structures.
LEV(012)-ERI(101)ピークの2θからOFF構造の存在が確認できる。従って、本実施例のゼオライトは、LEV構造、ERI構造及びOFF構造を有する連晶からなるゼオライトである。 The presence of the OFF structure can be confirmed from 2θ of the LEV (012) -ERI (101) peak. Therefore, the zeolite of this example is a zeolite consisting of an intergrowth having the LEV structure, the ERI structure, and the OFF structure.
2θ=20.75±0.7°の範囲で最も強いピーク強度(A)(ピーク強度:125(20.8°)と、2θ=22.25±0.7°の範囲で最も強いピーク強度(B)(ピーク強度:131(22.4°)の比(A/B)値は0.98であり、DIFFaXパターンにおける当該比(A/B)値との比較から、LEV比率は60~80%である。 The ratio (A/B) of the strongest peak intensity (A) in the range of 2θ = 20.75 ± 0.7° (peak intensity: 125 (20.8°)) to the strongest peak intensity (B) in the range of 2θ = 22.25 ± 0.7° (peak intensity: 131 (22.4°)) is 0.98, and a comparison with the ratio (A/B) value in the DIFFaX pattern indicates that the LEV ratio is 60-80%.
さらに、LEV(012)-ERI(101)ピークの2θは11.1°であり、ERI/OFF比<1である。 Furthermore, the 2θ of the LEV (012) -ERI (101) peak is 11.1° and the ERI/OFF ratio is <1.
以上の事実から、本実施例のゼオライトはLEV構造、ERI構造及びOFF構造の連晶からなるゼオライトであり、ERI/OFF比<1である。 Based on the above facts, the zeolite of this embodiment is a zeolite consisting of an intergrowth of LEV structure, ERI structure, and OFF structure, and the ERI/OFF ratio is <1.
本実施例のゼオライトのSEM写真を図5に示した。 The SEM photograph of the zeolite of this example is shown in Figure 5.
比較例1
実施例1と同様な方法で前駆混合物を得た後に、原料組成物を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様の方法で本比較例のゼオライトを得た。
Comparative Example 1
A precursor mixture was obtained in the same manner as in Example 1, and then the zeolite of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw material composition had the following composition.
SiO2/Al2O3比=20
TEA+/SiO2比=0.4
DMPy+/SiO2比=0.2
K/SiO2比=0
Na/SiO2比=0.1
OH/SiO2比=0.5
H2O/SiO2比=20
本比較例のゼオライトは*BEA構造のゼオライトとLEV構造のゼオライトの混合物であり、本開示のゼオライトとは異なる物質であった。原料組成物の主な組成を表5に合わせて示す。
SiO2 / Al2O3 ratio =20
TEA + /SiO 2 ratio = 0.4
DMPy + / SiO2 ratio=0.2
K/ SiO2 ratio = 0
Na/ SiO2 ratio = 0.1
OH/ SiO2 ratio=0.5
H2O / SiO2 ratio=20
The zeolite in this comparative example was a mixture of zeolite with a *BEA structure and zeolite with a LEV structure, and was a different substance from the zeolite in the present disclosure. The main components of the raw material composition are also shown in Table 5.
表5から、カリウムカチオンを含有することで本開示のゼオライトが得られることが確認できた。 From Table 5, it can be confirmed that the zeolite disclosed herein can be obtained by including potassium cations.
比較例2
実施例1と同様な方法で前駆混合物を得た後に、原料組成物を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様の方法で本比較例のゼオライトを得た。
Comparative Example 2
A precursor mixture was obtained in the same manner as in Example 1, and then the zeolite of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw material composition had the following composition.
SiO2/Al2O3比=20
TEA+/SiO2比=0.4
DMPy+/SiO2比=0
K/SiO2比=0.05
Na/SiO2比=0.1
OH/SiO2比=0.55
H2O/SiO2比=20
本比較例のゼオライトは*BEA構造からなるゼオライトであり、本開示のゼオライトとは異なる物質であった。原料組成物の主な組成を表5に合わせて示す。
SiO2 / Al2O3 ratio =20
TEA + /SiO 2 ratio = 0.4
DMPy + /SiO 2 ratio = 0
K/ SiO2 ratio = 0.05
Na/ SiO2 ratio = 0.1
OH/ SiO2 ratio = 0.55
H2O / SiO2 ratio=20
The zeolite in this comparative example was a zeolite having a *BEA structure, and was a different substance from the zeolite in the present disclosure. The main components of the raw material composition are also shown in Table 5.
表5から、DMPy+を含有することで本開示のゼオライトが得られることが確認できた。 From Table 5, it was confirmed that the zeolite of the present disclosure can be obtained by containing DMPy + .
実施例2(金属含有ゼオライトの作製)
実施例1のゼオライトを20重量%のNH4Cl水溶液に懸濁させ、固液分離及び温水洗浄することでカチオンタイプをNH4型にした。
Example 2 (Preparation of metal-containing zeolite)
The zeolite of Example 1 was suspended in a 20 wt % aqueous NH 4 Cl solution, and the cation type was converted to the NH 4 type by solid-liquid separation and washing with hot water.
得られたNH4型のゼオライトを1.1g秤量し、これに硝酸銅水溶液を添加して乳鉢で混合した。硝酸銅水溶液には硝酸銅3水和物127mgを純水0.5gに溶解して硝酸銅水溶液を調製したものを使用した。 1.1 g of the obtained NH4 type zeolite was weighed out, and an aqueous solution of copper nitrate was added thereto and mixed in a mortar. The aqueous solution of copper nitrate was prepared by dissolving 127 mg of copper nitrate trihydrate in 0.5 g of pure water.
混合後の試料を110℃で一晩乾燥した後、空気中、550℃で1時間焼成することで銅をゼオライトに修飾させ、3質量%の銅を含有する銅含有連晶ゼオライトを得た。 After mixing, the sample was dried overnight at 110°C and then calcined in air at 550°C for 1 hour to modify the copper into zeolite, resulting in a copper-containing intergrowth zeolite containing 3% by mass of copper.
参考例1
米国特許4544538号の記載に従い、SiO2/Al2O3比=25のCHA型ゼオライトを調製した。得られた乾燥粉を空気中、550℃、2時間焼成、実施例2と同様の方法で処理することによって、1.7質量%の銅を含有する銅含有CHA型ゼオライトを得た。
Reference Example 1
According to the description of U.S. Patent No. 4,544,538, a CHA - type zeolite having a SiO2 / Al2O3 ratio of 25 was prepared. The obtained dried powder was calcined in air at 550°C for 2 hours and treated in the same manner as in Example 2 to obtain a copper-containing CHA-type zeolite containing 1.7 mass% copper.
測定例1
実施例2で得られた銅含有連晶ゼオライト及び参考例1で得られた銅含有CHA型ゼオライトを窒素酸化物還元触媒とし、以下に示すアンモニアSCR方法により、窒素酸化物還元特性を評価した。
Measurement Example 1
The copper-containing intergrowth zeolite obtained in Example 2 and the copper-containing CHA-type zeolite obtained in Reference Example 1 were used as nitrogen oxide reduction catalysts, and their nitrogen oxide reduction properties were evaluated by the ammonia SCR method described below.
(試料の前処理)
試料をプレス成形した後、凝集径12~20メッシュの凝集粒子とした。得られた凝集粒子体を1.5mL量りとり、これを反応管に充填した。
(Sample pretreatment)
The sample was press-molded to form agglomerated particles having an aggregate diameter of 12 to 20 meshes. 1.5 mL of the resulting agglomerated particles was weighed out and filled into a reaction tube.
(窒素酸化物還元特性の評価)
200℃、300℃、400℃及び500℃のいずれかの温度で、窒素酸化物を含む以下の組成からなる処理ガスを当該反応管に流通させた。処理ガスの流量は1.5L/分、及び空間速度(SV)は60,000h-1として測定を行った。
(Evaluation of nitrogen oxide reduction properties)
A treatment gas containing nitrogen oxides and having the following composition was passed through the reaction tube at a temperature of 200° C., 300° C., 400° C., or 500° C. Measurements were performed with a treatment gas flow rate of 1.5 L/min and a space velocity (SV) of 60,000 h -1 .
<処理ガス組成>
NO :200ppm
NH3 :200ppm
O2 :10体積%
H2O :3体積%
残部 :N2
反応管に流通させた処理ガス中の窒素酸化物濃度(200ppm)に対する、触媒流通後の処理ガス中の窒素酸化物濃度(ppm)を求め、以下の式に従って、窒素酸化物還元率を求めた。
<Processing gas composition>
NO: 200 ppm
NH3 : 200 ppm
O2 : 10% by volume
H2O : 3% by volume
Remainder: N2
The nitrogen oxide concentration (ppm) in the treated gas after passing through the catalyst relative to the nitrogen oxide concentration (200 ppm) in the treated gas passed through the reaction tube was determined, and the nitrogen oxide reduction rate was calculated according to the following formula.
窒素酸化物還元率(%)={1-(接触後の処理ガス中の窒素酸化物濃度/接触前の処理ガス中の窒素酸化物濃度)}×100
結果を表7に示す。
Nitrogen oxide reduction rate (%)={1-(nitrogen oxide concentration in treated gas after contact/nitrogen oxide concentration in treated gas before contact)}×100
The results are shown in Table 7.
表7より、本開示の銅含有ゼオライトは、SCR触媒として実用されているCHA型ゼオライトと同等の窒素酸化物還元特性を有することが確認できた。 From Table 7, it was confirmed that the copper-containing zeolite disclosed herein has nitrogen oxide reduction properties equivalent to those of CHA-type zeolites that are used in practical applications as SCR catalysts.
測定例2
実施例2で得られた銅含有連晶ゼオライトを窒素酸化物還元触媒とし、測定例1で示すアンモニアSCR方法と同様の条件で、水熱耐久処理後の窒素酸化物還元特性を評価した。水熱耐久処理条件を以下に示す。
Measurement Example 2
The copper-containing intergrowth zeolite obtained in Example 2 was used as a nitrogen oxide reduction catalyst, and the nitrogen oxide reduction characteristics after hydrothermal durability treatment were evaluated under the same conditions as those of the ammonia SCR method shown in Measurement Example 1. The hydrothermal durability treatment conditions are shown below.
(水熱耐久処理条件)
処理温度 :900℃
処理時間 :1時間
処理雰囲気 :含水空気流通下(水10体積%、空気90体積%)
昇温速度 :20℃/分
昇温雰囲気 :室温から200℃までは空気流通下、
200℃超は含水空気流通下
水熱耐久処理後の200℃、300℃、400℃及び500℃における窒素酸化物還元
率は、それぞれ48%、82%、65%及び48%であった。
(Hydrothermal durability treatment conditions)
Treatment temperature: 900°C
Treatment time: 1 hour Treatment atmosphere: under water-containing air flow (10% by volume of water, 90% by volume of air)
Heating rate: 20°C/min Heating atmosphere: from room temperature to 200°C under air circulation
After hydrothermal durability treatment in a water-containing air stream above 200°C, the nitrogen oxide reduction rates at 200°C, 300°C, 400°C and 500°C were 48%, 82%, 65% and 48%, respectively.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023156670A JP7501763B2 (en) | 2019-07-22 | 2023-09-22 | Zeolite and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019134388A JP7363153B2 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Zeolite and its manufacturing method |
JP2023156670A JP7501763B2 (en) | 2019-07-22 | 2023-09-22 | Zeolite and its manufacturing method |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019134388A Division JP7363153B2 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Zeolite and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024001053A JP2024001053A (en) | 2024-01-09 |
JP7501763B2 true JP7501763B2 (en) | 2024-06-18 |
Family
ID=74563992
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019134388A Active JP7363153B2 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Zeolite and its manufacturing method |
JP2023156670A Active JP7501763B2 (en) | 2019-07-22 | 2023-09-22 | Zeolite and its manufacturing method |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019134388A Active JP7363153B2 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Zeolite and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7363153B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101962194A (en) | 2010-09-07 | 2011-02-02 | 浙江大学 | Method for preparing ZSM-34 and heteroatomic substitution molecular sieve thereof by direct synthesis method |
JP2018531869A (en) | 2015-10-16 | 2018-11-01 | シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド | Molecular sieve SSZ-105, its synthesis and use |
CN113636570A (en) | 2020-05-11 | 2021-11-12 | 中国石油化工股份有限公司 | Preparation method of nano LEV molecular sieve |
CN117062777A (en) | 2021-03-23 | 2023-11-14 | 巴斯夫公司 | Synthesis of zeolite material having AFT framework structure and SCR catalyst comprising the same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10865117B2 (en) | 2016-11-10 | 2020-12-15 | Umicore Ag & Co. Kg | Disordered ABC-6 molecular sieve |
JP7326880B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-08-16 | 東ソー株式会社 | Zeolite ZTS-6 and its production method |
-
2019
- 2019-07-22 JP JP2019134388A patent/JP7363153B2/en active Active
-
2023
- 2023-09-22 JP JP2023156670A patent/JP7501763B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101962194A (en) | 2010-09-07 | 2011-02-02 | 浙江大学 | Method for preparing ZSM-34 and heteroatomic substitution molecular sieve thereof by direct synthesis method |
JP2018531869A (en) | 2015-10-16 | 2018-11-01 | シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド | Molecular sieve SSZ-105, its synthesis and use |
CN113636570A (en) | 2020-05-11 | 2021-11-12 | 中国石油化工股份有限公司 | Preparation method of nano LEV molecular sieve |
CN117062777A (en) | 2021-03-23 | 2023-11-14 | 巴斯夫公司 | Synthesis of zeolite material having AFT framework structure and SCR catalyst comprising the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024001053A (en) | 2024-01-09 |
JP7363153B2 (en) | 2023-10-18 |
JP2021017386A (en) | 2021-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7283046B2 (en) | Metal-containing CHA-type zeolite and method for producing the same | |
WO2015005369A1 (en) | Aei zeolite containing phosphorus, and method for producing same | |
JP7563551B2 (en) | Chabazite-type zeolite and its manufacturing method | |
JP6394601B2 (en) | Zeolite and production method and use thereof | |
JP6783098B2 (en) | CHA-type zeolite containing phosphorus and its production method | |
JP7207454B2 (en) | Method for producing AEI zeolite | |
JP6702759B2 (en) | AEI-type zeolite containing titanium and method for producing the same | |
JP2016064975A (en) | Lev-type zeolite containing phosphorus and method for producing the same, and catalyst containing lev-type zeolite containing phosphorus | |
JP7435709B2 (en) | β-type zeolite and its manufacturing method | |
JP6350160B2 (en) | Method for producing zeolite | |
JP6582812B2 (en) | New crystalline aluminosilicate | |
JP7501763B2 (en) | Zeolite and its manufacturing method | |
JP6848329B2 (en) | Zeolite ZTS-5 and its manufacturing method | |
CN112551543B (en) | Method for preparing IZM-2 zeolite in the presence of mixture of nitrogen-containing organic structuring agent in hydroxide and bromide form | |
CN112551544A (en) | Process for preparing IZM-2 zeolite in the presence of a nitrogen-containing organic structuring agent in the hydroxide form, optionally in a fluorinated medium | |
JP7525033B2 (en) | Aluminosilicate for Zeolite Production | |
JP6792264B2 (en) | Crystalline aluminosilicate containing gallium and its manufacturing method | |
JP2022098472A (en) | Cha type zeolite and production method thereof | |
JP2023064657A (en) | Cha-type zeolite and production method thereof | |
JP6856895B2 (en) | LEV type zeolite | |
JP2020196661A (en) | Method for producing aei-type zeolite | |
JP2017132683A (en) | Small pore zeolite containing tin and manufacturing method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240416 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240520 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7501763 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |