WO2011012288A1 - Method for producing a silico-alumino-phosphate - Google Patents

Method for producing a silico-alumino-phosphate Download PDF

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WO2011012288A1
WO2011012288A1 PCT/EP2010/004594 EP2010004594W WO2011012288A1 WO 2011012288 A1 WO2011012288 A1 WO 2011012288A1 EP 2010004594 W EP2010004594 W EP 2010004594W WO 2011012288 A1 WO2011012288 A1 WO 2011012288A1
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silico
powder
alumino
sio
phosphate
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PCT/EP2010/004594
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Arno Tissler
Roderik Althoff
Silke Sauerbeck
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Süd-Chemie AG
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/54Phosphates, e.g. APO or SAPO compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/82Phosphates
    • B01J29/84Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
    • B01J29/85Silicoaluminophosphates (SAPO compounds)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D2255/20738Iron
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    • B01D2255/207Transition metals
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    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a silico-aluminophosphate, a silico-aluminophosphate obtainable by the process, a catalytic composition, and a shaped catalyst body containing the silico-alumino - Phosphate, optionally in transition metal-doped form, and the use of the silico-alumino-phosphate in transition metal-doped form as the active component in an exhaust gas purification catalyst.
  • Alumo-silicates zeolites
  • APOs alumo-phosphates
  • SAPOs silico-aluminophosphates
  • Silico-aluminophosphates in the context of the present invention are crystalline substances with a spatial network structure, which consist of SiCVAIOVPO ⁇ tetrahedra, which are linked by common oxygen atoms to a regular three-dimensional network.
  • the silico-aluminophosphates are classified into different structures according to their topology.
  • the crystal framework contains open cavities in the form of channels and cages that are normally filled with water molecules and additional framework cations that can be exchanged.
  • Each atom contains one phosphorus atom, so that the charges balance each other.
  • the interior of the pore system represents the catalytically active surface.
  • the negative charge caused by the Si atoms is due to the incorporation of cations in the pores of the
  • the silico-aluminophosphates are mainly distinguished by the geometry of the cavities formed by the rigid network of SiCVAIOVPCv tetrahedra.
  • the entrances to the cavities are formed by 8, 10 or 12 rings; the expert speaks here of narrow, medium and wide-pore structures.
  • Certain aluminophosphates show a uniform structure structure, e.g. Example, a VFI or AET topology with linear channels, which connect with other topologies behind the pore openings larger cavities.
  • these materials are often modified with other components.
  • transition metals such as noble metals (for oxidation catalysis) or iron, copper, cobalt, etc. (for reduction catalysis).
  • noble metals for oxidation catalysis
  • iron, copper, cobalt, etc. for reduction catalysis
  • the purity of the silico-aluminophosphate prepared ie the absence of other metal species, which can cause lattice defects and thus lower high-temperature stability, as well as undesirable catalytic effects (side reactions), is a prerequisite for a successful application of silico-alumino-phosphates in catalysis.
  • lattice defects in the structure of the silico-aluminophosphates are often observed with reactive starting materials in the prior art. These lead to a low catalytic effect, and that only a few ions can be exchanged, as long as e.g. metal-exchanged silico-aluminophosphates are to be produced.
  • the object underlying the present invention was therefore to avoid the disadvantages of the prior art, i. to provide a high temperature stable, phase-pure silico-aluminophosphate cost-effectively without traces of foreign elements.
  • the object is achieved by a method for producing a silico-alumino-phosphate, comprising the steps of
  • step b) reacting the reaction mixture obtained in step b) at more than 100 0C.
  • the SiO 2 can preferably be added in portions either as a slurry in water or as a solid (powder), so that a slow, homogeneous reaction takes place with the mixture presented.
  • a solid a solid
  • aluminum hydroxide as a suspension or solid
  • the source of phosphorus can be any phosphorus source known to those skilled in the art for the preparation of silico-aluminophosphates, e.g. Phosphoric acid, organic phosphates, e.g. Triethyl phosphate, or phosphorus salts, e.g. Sodium metaphosphate, or aluminum phosphates.
  • the phosphorus source has a good solubility in water, as well as in alkaline solutions or organic solvents.
  • phosphoric acid is used as the phosphorus source, since it is particularly suitable as a medium-strength acid having a pKs1 value of 2.16 owing to its miscibility in water.
  • any template which is known to the person skilled in the art for the preparation of silico-alumino-phosphates can be used as the template.
  • a nitrogen-containing organic or inorganic salt Preferably, the template can be selected, containing e.g. Tetramethylammonium, tetraethylammonium,
  • Tetrapropylammonium or tetrabutylammonium ions in particular -hydroxides, di-n-propylamine, tripropylamine, triethylamine, triethanolamine, piperidine, cyclohexylamine, 2-
  • Methylpyridine N, N-dimethylbenzylamine, N, N-diethylethanolamine, dicyclohexyl-amine, N 1 N-dimethylethanolamine, choline, N, N '-Dimethylpiperazin, 1, 4-diazabicyclo [2,2,2] octane, N-methyldiethanolamine, N-methylethanolamine , N-methylpiperidine, 3-methylpiperidine, N-methylcyclohexylamine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, quinuclidine, N, N-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2,2,2] octanion, di-n-butylamine, neopentylamine , Di-n-pentylamine, isopropylamine, t-butylamine, ethylenediamine, pyrrolidine and 2-imidazolidone.
  • the template used is tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), since this reacts in water to form strongly basic solutions. Since the formation of the silico-aluminophosphate takes place only under alkaline conditions, therefore, a pH greater than 7 is absolutely necessary. Due to the strong alkaline effect of
  • Tetraethylammonium hydroxide can therefore be dispensed with a further addition of hydroxides, for example in the form of alkaline inorganic salts, etc. This makes the process for producing silico-aluminophosphates even cheaper and more efficient, since no further purification step is required to remove unwanted impurities such as Na + - or K + ions (by the addition of NaOH or KOH, etc.).
  • a SiO 2 powder is used as SiO 2 source.
  • SiO 2 source it is possible to use any SiO 2 powder which has a purity of> 97% to 99.9%, preferably at least 99%.
  • a high-purity SiO 2 is preferably used, which is obtained as a waste product in chip production (Si wafer). By being very fine, the Si powder is already oxidized on contact with atmospheric oxygen and thus accumulates in a purity of 99.9%.
  • the SiO 2 powder has an average particle size distribution d 10 O of ⁇ 0.6 ⁇ m, more preferably of ⁇ 0.5 ⁇ m, in particular of ⁇ 0.4 ⁇ m. It should be noted that the particle size distribution due to the solution behavior in aqueous solution has a direct influence on the formation of undesirable structures. The use of SiO 2 powder with a particle size distribution of> 0.6 microns leads due to a different solution behavior to form undesirable structures in the synthesis, which must be separated again in further steps.
  • the SiO 2 powder was suspended in analytically pure n-hexane.
  • the particle size of the SiO 2 powder was determined by conventional analysis methods such as XRD.
  • the SiO 2 powder has a purity of> 99.99%.
  • a silico-aluminophosphate is compared to the one used a high purity (about 97% to 99%) SiO 2 again enhanced high temperature stability and a substantial absence of undesirable catalytic
  • SiO 2 powder meeting this purity criterion is Elkem Submicron Silica 995, available from Elkem Materials, Norway. In this preferred embodiment, however, any other SiO 2 powder can be used, which are known in the art, as long as they meet the above-mentioned purity criterion.
  • the SiO 2 powder has a BET surface area in a range from 35 m 2 / g to 70 m 2 / g. More preferably, the SiO 2 powder has a BET surface area in a range of 40 m 2 / g to 65 m 2 / g, more preferably in a range of 45 m 2 / g to 55 m 2 / g.
  • the BET surface area is of importance for the purity of the resulting silico-aluminophosphates, since only a large BET surface area of more than 35 m 2 / g ensures sufficient reactivity of the SiO 2 powder.
  • the BET surface area of the SiO 2 powder is determined by adsorption of nitrogen in accordance with DIN 66131 and DIN 66132 (DIN ISO 9277: 2003-05, determination of the specific surface area of solids by gas adsorption by the BET method).
  • DIN 66131 and DIN 66132 DIN ISO 9277: 2003-05, determination of the specific surface area of solids by gas adsorption by the BET method.
  • a publication of the BET method can be found, for example, in J. Am. Chem. Soc. 60, 309 (1938).
  • the aluminum hydroxide powder has an average particle size of 5 .mu.m to 200 .mu.m, more preferably from 5 .mu.m to 150 .mu.m and in particular from 5 .mu.m to 100 .mu.m.
  • the aluminum hydroxide dissolves too quickly and there is the possibility of foreign phase formation (which are preferably kinetically formed), too large particles of more than 200 .mu.m may not dissolve or deteriorate at all and also lead to foreign phase formation.
  • the aluminum hydroxide powder is hydrargillite powder.
  • hydrargillite powder can be used as aluminum hydroxide SH10, which is available from Aluminum Oxid Stade GmbH, Germany.
  • the hydrazillite powder has an average particle size of from 5 .mu.m to 100 .mu.m, whereby the course of the reaction can be controlled even better, since the reactivity does not lead to the formation of many by-products.
  • the step of reacting at a temperature in the range of 100 0 C to 250 0 C is performed, more preferably at a temperature of 150 0 C to 200 0 C and in particular at a temperature of 170 0 C bis 190 0 C.
  • the choice of temperature for the inventive step of reacting the reaction mixture is for a successful course of the synthesis of great importance since a too strong heating should be avoided as tetraethylammonium hydroxide, which is preferably used as a template in case of strong heating
  • tetraethylammonium hydroxide which is preferably used as a template in case of strong heating
  • Over 250 0 C is decomposed to triethylamine and methanol, whereby its structure-directing function and effect is lost and thus no more silico-alumino-phosphates in the desired structure can arise.
  • the preparation of the silico-alumino-phosphate is carried out under pressure.
  • the reaction is usually carried out in an autoclave. It uses pressures up to 300 bar, depending on the desired structure.
  • the step of reacting is carried out for a period in the range of 50 hours to 100 hours, more preferably in the range of 60 hours to 90 hours, in particular in the range of 65 hours to 80 hours. Since only a slow reaction over a period of over 50 hours ensures the desired purity of the products, the reaction time is high.
  • the method according to the invention comprises the steps of filtering, washing and drying the resulting silico-alumino-phosphate in order to remove any starting materials still present.
  • steps of filtering, washing and drying according to this preferred embodiment of the process according to the invention can be carried out in a manner known per se and are carried out under mild conditions (250 ° C. max.).
  • the process further comprises a ion exchange of the silico-aluminophosphate with one or more transition metals. Since cations are incorporated into silico-alumino-phosphates due to the excess negative charges for charge compensation, so the catalytic effect can be modified by targeted ion exchange with metals.
  • the silico-aluminophosphate according to the invention can accordingly be metal-exchanged with one or more transition metals by means of an aqueous ion exchange, an aqueous impregnation, an incipient wetness process or a solid-state ion exchange. These methods of ion exchange with metals are known in the art. It is preferred to carry out the ion exchange of the transition metal by means of one or more transition metal compound (s) by aqueous ion exchange.
  • the at least one transition metal is a noble metal or iron or copper or a combination of iron and copper, wherein iron and / or copper for the use of the metal-exchanged silico-aluminophosphate as catalyst in an SCR Reaction are preferred and copper is preferably used in oxidation reactions.
  • the transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention is suitable on account of its high phase purity and the low proportion of lattice defects, its temperature stability, its possible high proportion of exchanged transition metal and its high ammonia storage capacity
  • Cold start hydrocarbon emissions are currently responsible for approximately 80% of hydrocarbons emitted by internal combustion engines. Numerous methods have already been proposed to reduce these emissions. The methods include the use of materials to adsorb the hydrocarbons when the catalysts loaded on the vehicles are cold and inactive, and then release those hydrocarbons again at higher temperatures when the catalyst has reached a sufficient operating temperature. so that he can convert the hydrocarbons into non-polluting products. This can now be circumvented by using a silico-aluminophosphate according to the invention, since these are efficient catalysts even at low temperatures.
  • the silico-aluminophosphate has an Si / (Al + P) molar ratio of from 0.01 to 0.5: 1, more preferably from 0.02 to 0, 1: 1 up.
  • Silico-aluminophosphates of the stated molar ratio have a higher metal exchange capacity, which can increase their catalytic performance.
  • the silico-aluminophosphate is in transition metal-modified form, it preferably has a transition metal content, calculated as oxide, of from 1% to 10%, preferably from 2% to 6% by weight. %, if the proportion of transition metal is too low, the advantages of the silico-aluminophosphate according to the invention, such as the good high-temperature stability, in addition to the low working temperature suffer.
  • a silico-aluminophosphate optionally doped with one or more transition metals is also provided, which is obtainable by means of the process according to the invention.
  • This is highly phase-pure with a phase purity greater than 99%, preferably greater than 99.5%, most preferably greater than 99.9%, as compared to silico-alumino-phosphate of the prior art, due to the preferred reaction regime.
  • the presence of other phases or structures can not be detected in the silico-aluminophosphate obtainable according to the invention by means of customary analysis methods such as XRD.
  • a catalytic composition which contains the transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention.
  • the catalytic composition according to the invention contains the transition metal preferably, in the range of 5 to 95% by weight, more preferably in the range of 20 to 80% by weight, of silico-aluminophosphate.
  • the catalytic composition may further contain other metal oxides, binders, promoters, stabilizers and / or fillers known to those skilled in the art.
  • the transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention or the catalytic composition containing the transition-metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention can be processed into a washcoat which is suitable for coating catalyst supports or shaped catalyst bodies.
  • the washcoat comprises 5 wt% to 70 wt%, more preferably 10 wt% to 50 wt%, most preferably 15 wt% to 50 wt% of the silico-aluminophosphate of the present invention .
  • the application over a washcoat is advantageous, since so a uniform coating of the catalyst carrier takes place.
  • transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention or the catalytic composition containing the transition-metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention can also be extruded into a catalyst in any extruded form, preferably in honeycomb form, such as commonly used in US Pat automotive applications is used, processed.
  • the invention thus also relates to a shaped catalyst body comprising the transition metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention or the catalytic composition according to the invention.
  • the following example illustrates the preparation of SAPO-34, a silico-aluminophosphate, by the process of the present invention.
  • silica / water mixture prepared in the manner described above was added to the resultant hydrargillite mixture to obtain a synthesis gel mixture having the following molar composition: Al 2 O 3 : P 2 O 5 : 0.4 SiO 2 : 1 TEAOH : 35 H 2 O
  • the synthesis gel mixture having the above composition was placed in a
  • the following comparative example illustrates the preparation of SAPO-34 by a conventional method using Al 2 O 3 in the form of pseudoboehmite and silica sol as starting materials.
  • the synthesis gel mixture having the above composition was placed in a
  • Elemental analysis showed a composition of 3.8% Si, 20.4% Al and 18.1% P, giving a Stoichiometry of Si o , o 9 oAl o, 482 Po , 428 corresponds.
  • SEM Sccanning Electron Microscope
  • Example 3 (Comparative Example) The following comparative example corresponds to the preparation of SAPO-34 according to Example 2 above, but instead of pseudo-boehmite, hydrargillite (aluminum hydroxide SH 10) was used.
  • the synthesis gel mixture having the above composition was placed in a

Abstract

The present invention relates to a method for producing a silico-alumino-phosphate, comprising the step of reacting a phosphorous source with a synthesis mixture having a template containing, aqueous-alkaline suspension of a SiO2-powder and an aluminum hydroxide powder at increased temperature, a silico-alumino-phosphate that can be obtained according to the method and that is doped with one or more transition metal(s) if applicable, and an associated catalytic compound and an associated catalyst molded body.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Silico-Alumo-Phosphats Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Silico-Alumo- Phosphats, ein Silico-Alumo-Phosphat, das mit dem Verfahren erhältlich ist, eine katalytische Zusammensetzung sowie einen Katalysatorformkörper, enthaltend das Silico-Alumo- Phosphat, gegebenenfalls in Übergangsmetall-dotierter Form, und die Verwendung des Silico-Alumo-Phosphats in Übergangsmetall-dotierter Form als aktive Komponente in einem Abgasreinigungskatalysator.  The present invention relates to a process for producing a silico-aluminophosphate, a silico-aluminophosphate obtainable by the process, a catalytic composition, and a shaped catalyst body containing the silico-alumino - Phosphate, optionally in transition metal-doped form, and the use of the silico-alumino-phosphate in transition metal-doped form as the active component in an exhaust gas purification catalyst.
Im Stand der Technik sind Alumo-Silikate (Zeolithe), Alumo-Phosphate (ALPOs) und Silico-Alumo- Phosphate (SAPOs) seit längerem als aktive Komponenten für Raffinerie-, Petrochemie- und Chemiekatalysatoren sowie für die Abgasreinigung sowohl in stationären als auch in mobilen Anwendungen bekannt. Diese Gruppen werden oft auch nur unter der Sammelbezeichnung Zeolithe geführt. Alumo-silicates (zeolites), alumo-phosphates (ALPOs) and silico-aluminophosphates (SAPOs) have been known in the art for some time as active components for refinery, petrochemical and chemical catalysts as well as for exhaust gas purification in both stationary and in-house known mobile applications. These groups are often only listed under the collective name Zeolithe.
Silico-Alumo-Phosphate im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind kristalline Substanzen mit einer Raumnetzstruktur, die aus SiCVAIOVPO^Tetraedern bestehen, die durch gemeinsame Sauerstoffatome zu einem regelmäßigen dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind. Silico-aluminophosphates in the context of the present invention are crystalline substances with a spatial network structure, which consist of SiCVAIOVPO ^ tetrahedra, which are linked by common oxygen atoms to a regular three-dimensional network.
Diese Strukturen enthalten Hohlräume, die für jeden Strukturtyp charakteristisch sind. Die Silico- Alumo-Phosphate werden gemäß ihrer Topologie in verschiedene Strukturen eingeteilt. Das Kristallgerüst enthält offene Hohlräume in Form von Kanälen und Käfigen, die normalerweise mit Wassermolekülen und zusätzlichen Gerüstkationen besetzt sind, die ausgetauscht werden können. Auf ein AIu- miniumatom kommt jeweils ein Phosphoratom, sodass sich die Ladungen gegenseitig ausgleichen.These structures contain cavities that are characteristic of each type of structure. The silico-aluminophosphates are classified into different structures according to their topology. The crystal framework contains open cavities in the form of channels and cages that are normally filled with water molecules and additional framework cations that can be exchanged. Each atom contains one phosphorus atom, so that the charges balance each other.
Substituieren Siliciumatome die Phosphoratome, bilden die Siliciumatome eine überschüssige negative Ladung, die durch Kationen kompensiert wird. Das Innere des Porensystems stellt die katalytisch aktive Oberfläche dar. Je mehr Silicium ein Silico-Alumo-Phosphat enthält, desto dichter ist die negative Ladung in seinem Gitter und desto polarer ist seine innere Oberfläche. Die Porengröße und Struk- tur wird neben den Parametern bei der Herstellung, d.h. Verwendung bzw. Art von Templaten, pH, Druck, Temperatur, Anwesenheit von Impfkristallen, durch das P/Al/Si-Verhältnis bestimmt, das den größten Teil des katalytischen Charakters eines Silico-Alumo-Phosphats ausmacht. Die durch die Si- Atome verursachte negative Ladung wird durch den Einbau von Kationen in die Poren des When silicon atoms substitute the phosphorus atoms, the silicon atoms form an excess negative charge which is compensated by cations. The interior of the pore system represents the catalytically active surface. The more silicon a silico-aluminophosphate contains, the denser the negative charge in its lattice and the more polar its internal surface. The pore size and structure, in addition to the parameters of manufacture, i. Use or type of template, pH, pressure, temperature, presence of seed crystals, determined by the P / Al / Si ratio, which accounts for most of the catalytic character of a silico-alumino-phosphate. The negative charge caused by the Si atoms is due to the incorporation of cations in the pores of the
Zeolithmaterials kompensiert. Compensated zeolite material.
In einem reinen, nicht-ionenausgetauschten Zeolithen sind das in der Regel H+-Ionen, die Brönsted- Säure-Eigenschaften induzieren, aber auch gegen andere Kationen, z.B. Metallkationen im Gitter ausgetauscht werden können. Dementsprechend weisen reine Alumo-Phosphate keine Brönsted- Acidität auf und keine Möglichkeit, H+-Ionen gegen andere Ionen auszutauschen. In a pure, non-ion-exchanged zeolite, these are usually H + ions, the Brönsted Induce acid properties, but also against other cations, such as metal cations in the lattice can be replaced. Accordingly, pure alumino-phosphates have no Brönsted acidity and no possibility to exchange H + ions for other ions.
Die Silico-Alumo-Phosphate unterscheidet man hauptsächlich nach der Geometrie der Hohlräume, die durch das starre Netzwerk der SiCVAIOVPCvTetraeder gebildet werden. Die Eingänge zu den Hohlräumen werden von 8, 10 oder 12 Ringen gebildet; der Fachmann spricht hier von eng-, mittel- und weitporigen Strukturen. Bestimmte Alumo-Phosphate zeigen einen gleichförmigen Strukturaufbau, z. B. eine VFI- oder AET-Topologie mit linearen Kanälen, wobei sich bei anderen Topologien hinter den Porenöffnungen größere Hohlräume anschließen. The silico-aluminophosphates are mainly distinguished by the geometry of the cavities formed by the rigid network of SiCVAIOVPCv tetrahedra. The entrances to the cavities are formed by 8, 10 or 12 rings; the expert speaks here of narrow, medium and wide-pore structures. Certain aluminophosphates show a uniform structure structure, e.g. Example, a VFI or AET topology with linear channels, which connect with other topologies behind the pore openings larger cavities.
Für technische Anwendungen werden diese Materialien oft noch mit weiteren Komponenten modifiziert. In der Abgaskatalyse wird gewöhnlich mit Übergangsmetallen wie Edelmetallen (für die Oxida- tionskatalyse) oder Eisen, Kupfer, Kobalt, usw. (für die Reduktionskatalyse) modifiziert. Diese dann als Pulver vorliegenden Materialien werden dann entweder zu Extrudaten geformt (in der Regel für stationäre Anwendungen), unter Zuhilfenahme von oxidischen und organischen Bindemitteln zuFor technical applications, these materials are often modified with other components. In off-gas catalysis, it is usually modified with transition metals such as noble metals (for oxidation catalysis) or iron, copper, cobalt, etc. (for reduction catalysis). These then present as a powder materials are then either formed into extrudates (usually for stationary applications), with the aid of oxidic and organic binders
Vollextrudaten/Wabenkatalysatoren geformt oder über die Zwischenstufe eines Washcoats auf keramische oder metallische Waben (für mobile Anwendungen) aufgebracht. Extrudates / honeycomb catalysts or applied via the intermediate stage of a washcoat on ceramic or metallic honeycombs (for mobile applications).
Im Stand der Technik sind Herstellungsverfahren für Silico-Alumo-Phosphate bekannt, die mit reakti- ven Komponenten wie z.B. AI-Salzen, SiO2-Solen und Phosphorsäure durchgeführt werden. Ferner sind Verfahren bekannt, in denen Silico-Alumo-Phosphate, die mit Übergangsmetallen, wie z.B. Fe und/oder Cu als aktive Komponenten beladen sind, in Abgasreinigungssystemen, insbesondere in sog. DeNOx-Systemen, eingesetzt werden. Nachteilig bei den bekannten Herstellungsverfahren ist unter anderem, dass hierfür reaktive und zudem sehr reine Ausgangsstoffe eingesetzt werden müssen. Die Reinheit des hergestellten Silico- Alumo-Phosphats, d.h. die Abwesenheit von anderen Metallspezies, die Gitterstörungen und damit eine geringere Hochtemperaturstabilität hervorrufen können, sowie zu unerwünschten katalytischen Effekten (Nebenreaktionen) führen können, ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung von Silico-Alumo-Phosphaten in der Katalyse. In the prior art, production processes for silico-aluminophosphates are known, which are carried out with reactive components such as, for example, Al salts, SiO 2 sols and phosphoric acid. Furthermore, processes are known in which silico-aluminophosphates which are loaded with transition metals, such as, for example, Fe and / or Cu as active components, are used in exhaust gas purification systems, in particular in so-called DeNOx systems. A disadvantage of the known production processes, inter alia, that this reactive and also very pure starting materials must be used. The purity of the silico-aluminophosphate prepared, ie the absence of other metal species, which can cause lattice defects and thus lower high-temperature stability, as well as undesirable catalytic effects (side reactions), is a prerequisite for a successful application of silico-alumino-phosphates in catalysis.
Ferner führen sehr reaktive Ausgangsmaterialien oft nicht zu der gewünschten Struktur, sondern zu Fremdphasen, wie z.B. AFI oder AIPO-Quarz, welche die katalytische Aktivität von Silico-Alumo- Phosphaten senken (vgl. z.B. P. Concepciόn, J. M. L. Nieto, A. Mifsud, J. Perez-Pariente, Y. Xu, J. Maddox, J.W. Couves, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 86 (1990) 425; U. Lohse, R. Bertram, K. Furthermore, very reactive starting materials often do not lead to the desired structure, but to foreign phases, e.g. AFI or AIPO quartz which lower the catalytic activity of silico-aluminophosphates (see, for example, P. Concepciόn, JML Nieto, A. Mifsud, J. Perez-Pariente, Y. Xu, J. Maddox, JW Couves, J Chem. Soc. Faraday Trans. 86 (1990) 425; U. Lohse, R. Bertram, K.
Jancke, I. Kurzawaski, B. Parlitz, E. Löffler, E. Schreier, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 91 (1995) 1163; M. G. Uytterhoeven, R.A. Schoonheydt, Micropor. Mater. 3 (1994) 265). Jancke, I. Kurzawaski, B. Parlitz, E. Löffler, E. Schreier, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 91 (1995) 1163; MG Uytterhoeven, RA Schoonheydt, Micropor. Mater. 3 (1994) 265).
Auch Gitterdefekte in der Struktur der Silico-Alumo-Phosphate werden bei zu reaktiven Ausgangsmaterialien im Stand der Technik oft beobachtet. Diese führen zu einer geringen katalytischen Wirkung, und dazu, dass nur wenige Ionen ausgetauscht werden können, sofern z.B. metall-eingetauschte Silico-Alumo-Phosphate hergestellt werden sollen. Also, lattice defects in the structure of the silico-aluminophosphates are often observed with reactive starting materials in the prior art. These lead to a low catalytic effect, and that only a few ions can be exchanged, as long as e.g. metal-exchanged silico-aluminophosphates are to be produced.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand somit darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, d.h. ein hochtemperaturstabiles, phasenreines Silico-Alumo- Phosphat ohne Spuren von Fremdelementen kostengünstig bereitzustellen. The object underlying the present invention was therefore to avoid the disadvantages of the prior art, i. to provide a high temperature stable, phase-pure silico-aluminophosphate cost-effectively without traces of foreign elements.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Silico-Alumo-Phosphats, umfassend die Schritte des The object is achieved by a method for producing a silico-alumino-phosphate, comprising the steps of
a) Bereitstellens einer Mischung enthaltend eine ein Templat enthaltende wäss- rig-alkalische Suspension eines Aluminiumhydroxid-Pulvers und einer Phos- phorquelle  a) providing a mixture comprising a template containing an aqueous-alkaline suspension of an aluminum hydroxide powder and a phosphorus source
b) Zugebens von SiO2 b) adding SiO 2
c) Umsetzens der in Schritt b) erhaltenen Reaktionsmischung bei mehr als 100 0C.  c) reacting the reaction mixture obtained in step b) at more than 100 0C.
Das SiO2 kann bevorzugt entweder als Aufschlämmung in Wasser oder aber auch als Feststoff (Pulver) portionsweise zugegeben werden, damit eine langsame, homogene Umsetzung mit der vorgelegten Mischung erfolgt. Zwar kann erfindungsgemäß auch Aluminiumhydroxid (als Suspension oder fest) zu einemThe SiO 2 can preferably be added in portions either as a slurry in water or as a solid (powder), so that a slow, homogeneous reaction takes place with the mixture presented. Although according to the invention also aluminum hydroxide (as a suspension or solid) to a
Gemisch aus SiO2, der Phosphorquelle und die das Templat enthaltende wässrige Suspension gegeben werden, doch entstehen mit dieser weniger bevorzugten Verfahrensführung oft mit Mischphasen verunreinigte Produkte bzw. andere Silico-Alumo-Phosphat Strukturen, so dass es weiterer Aufreinigungsschritte bedarf. Mixture of SiO 2 , the phosphorus source and the template containing aqueous suspension are given, but often arise with this less preferred procedure often mixed phases with contaminated products or other silico-alumino-phosphate structures, so that it requires further purification steps.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Verwendung von zwei reaktionsträgen Ausgangsstoffen für SiO2 und AI2O3, anstelle von z.B. Si- oder AI-Solen, wie sie im Stand der Technik Anwendung finden, nämlich einem SiO2-Pulver und einem Aluminiumhydroxid-Pulver, ein sehr reines hochtemperaturstabiles Silico-Alumo-Phosphat hergestellt werden kann, das direkt, d.h. ohne Umkristallisieren über andere Alumo-Phosphat-Surprisingly, it has been found that by using two inert starting materials for SiO 2 and Al 2 O 3 instead of, for example, Si or Al sols as used in the prior art, namely an SiO 2 powder and an aluminum hydroxide. Powder, a very pure high-temperature-stable silico-alumino-phosphate can be prepared directly, ie without recrystallization over other alumino-phosphate
Strukturen, entsteht und das ein hohes Austauschpotential für Metallkationen besitzt. Auf- grund der hohen (Phasen)-Reinheit des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Silico-Alumo-Phosphats werden bei dessen Anwendung in der Katalyse Nebenreaktionen weitgehend unterdrückt. Structures, arises and has a high exchange potential for metal cations. On- Due to the high (phase) purity of the silico-alumino-phosphate obtained by the process according to the invention, side reactions are largely suppressed when it is used in catalysis.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Phosphor-Quelle jede Phosphor-Quelle ein- gesetzt werden, die dem Fachmann zur Herstellung von Silico-Alumo-Phosphaten bekannt ist, wie z.B. Phosphorsäure, organische Phosphate, wie z.B. Triethylphosphat, oder Phosphorsalze, wie z.B. Natriummetaphosphat, oder Aluminiumphosphate. Dabei weist die Phosphor-Quelle eine gute Löslichkeit in Wasser auf, als auch in alkalischen Lösungen oder organischen Lösungsmitteln. In the process according to the invention, the source of phosphorus can be any phosphorus source known to those skilled in the art for the preparation of silico-aluminophosphates, e.g. Phosphoric acid, organic phosphates, e.g. Triethyl phosphate, or phosphorus salts, e.g. Sodium metaphosphate, or aluminum phosphates. In this case, the phosphorus source has a good solubility in water, as well as in alkaline solutions or organic solvents.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Phosphor-Quelle Phosphorsäure verwendet, da diese sich als mittelstarke Säure mit einem pKs1-Wert von 2,16 aufgrund der Mischbarkeit in Wasser besonders gut eignet. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Templat jedes Templat eingesetzt werden, das dem Fachmann zur Herstellung von Silico-Alumo-Phosphaten bekannt ist. Bevorzugt ein stickstoffhaltiges organisches oder anorganisches Salz. Dabei kann das Templat ausgewählt werden, enthaltend z.B. Tetramethyl-ammonium-, Tetraethylammonium-, According to a preferred embodiment of the process according to the invention, phosphoric acid is used as the phosphorus source, since it is particularly suitable as a medium-strength acid having a pKs1 value of 2.16 owing to its miscibility in water. In the process according to the invention, any template which is known to the person skilled in the art for the preparation of silico-alumino-phosphates can be used as the template. Preferably, a nitrogen-containing organic or inorganic salt. In this case, the template can be selected, containing e.g. Tetramethylammonium, tetraethylammonium,
Tetrapropylammonium- oder Tetrabutylammoniumionen, insbesondere -hydroxide, Di-n- propylamin, Tripropylamin, Triethylamin, Triethanolamin, Piperidin, Cyclohexylamin, 2-Tetrapropylammonium or tetrabutylammonium ions, in particular -hydroxides, di-n-propylamine, tripropylamine, triethylamine, triethanolamine, piperidine, cyclohexylamine, 2-
Methylpyridin, N.N-Dimethylbenzylamin, N.N-Diethylethanolamin, Dicyclohexyl-amin, N1N- Dimethylethanolamin, Cholin, N,N'-Dimethylpiperazin, 1 ,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan, N- Methyldiethanolamin, N-Methylethanolamin, N-Methylpiperidin, 3-Methylpiperidin, N- Methylcyclohexylamin, 3-Methylpyridin, 4-Methylpyridin, Chinuclidin, N,N-Dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2,2,2]octanion, Di-n-butylamin, Neopentylamin, Di-n-pentylamin, Isopropylamin, t-Butylamin, Ethylendiamin, Pyrrolidin und 2-lmidazolidon. Methylpyridine, N, N-dimethylbenzylamine, N, N-diethylethanolamine, dicyclohexyl-amine, N 1 N-dimethylethanolamine, choline, N, N '-Dimethylpiperazin, 1, 4-diazabicyclo [2,2,2] octane, N-methyldiethanolamine, N-methylethanolamine , N-methylpiperidine, 3-methylpiperidine, N-methylcyclohexylamine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, quinuclidine, N, N-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2,2,2] octanion, di-n-butylamine, neopentylamine , Di-n-pentylamine, isopropylamine, t-butylamine, ethylenediamine, pyrrolidine and 2-imidazolidone.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Templat jedoch Tetraethylammoniumhydroxid (TEAOH) verwendet, da dieses in Wasser unter Bildung von stark basischen Lösungen reagiert. Da die Bildung des Silico-Alumo- Phosphats nur unter alkalischen Bedingungen abläuft, ist daher ein pH-Wert größer 7 zwingend erforderlich. Aufgrund der starken alkalischen Wirkung des However, according to a preferred embodiment of the process according to the invention, the template used is tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), since this reacts in water to form strongly basic solutions. Since the formation of the silico-aluminophosphate takes place only under alkaline conditions, therefore, a pH greater than 7 is absolutely necessary. Due to the strong alkaline effect of
Tetraethylammoniumhydroxid, kann daher auf eine weitere Zugabe von Hydroxiden, z.B. in Form von alkalischen anorganischen Salzen etc. verzichtet werden. Dadurch wird das Ver- fahren zur Herstellung von Silico-Alumo-Phosphaten noch kostengünstiger und effizienter, da kein weiterer Reinigungsschritt anfällt um unerwünschte Verunreinigungen wie z.B. Na+- oder K+-Ionen (durch die Zugabe von NaOH oder KOH etc.) zu entfernen. Tetraethylammonium hydroxide, can therefore be dispensed with a further addition of hydroxides, for example in the form of alkaline inorganic salts, etc. This makes the process for producing silico-aluminophosphates even cheaper and more efficient, since no further purification step is required to remove unwanted impurities such as Na + - or K + ions (by the addition of NaOH or KOH, etc.).
Aufgrund der stark alkalischen Wirkung des Tetraethylammoniumhydroxid ist erst die Verwendung der Phosphorsäure als Phosphor-Quelle möglich. Wird ein Templat verwendet, das nur schwach alkalische Wirkung zeigt, so sinkt der pH-Wert der wässrigen Suspension und eine Umsetzung zu den erfindungsgemäßen Silico-Alumo-Phosphaten ist nicht mehr möglich, da diese in alkalischem Milieu erfolgt. Due to the strong alkaline effect of tetraethylammonium hydroxide, only the use of phosphoric acid as a source of phosphorus is possible. If a template is used which shows only weakly alkaline action, then the pH of the aqueous suspension decreases and conversion to the silico-aluminophosphates according to the invention is no longer possible, since this takes place in an alkaline medium.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein SiO2-Pulver als SiO2-Quelle eingesetzt. Dabei kann jedes SiO2-Pulver verwendet werden, dass einen Reinheitsgrad von > 97 % bis 99,9 %, bevorzugt mindestens 99 % aufweist. Dabei wird bevorzugt ein hochreines SiO2 verwendet, das als Abfallprodukt bei der Chipherstellung (Si-Wafer) anfällt. Indem das Si-Pulver sehr fein ist, wird es bereits bei Kontakt mit Luftsauerstoff oxidiert und fällt somit in einem Reinheitsgrad von 99,9 % an. Da für die Produktion von Si-Wafern extreme Anforderungen an Reinheit, bzgl. der Anzahl von Fremdatomen im Si-Gitter und der Qualität, hinsichtlich der Anzahl von Gitterdefekten gestellt werden, ist keinerlei weitere Behandlung des SiO2-Pulvers vor der Verwendung mehr nötig, was ein direktes Einsetzen in die Reaktionsmischung erlaubt. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten für das erfindungsgemäße Silico-Alumo- Phosphat noch weiter reduzieren. In the method according to the invention, a SiO 2 powder is used as SiO 2 source. In this case, it is possible to use any SiO 2 powder which has a purity of> 97% to 99.9%, preferably at least 99%. In this case, a high-purity SiO 2 is preferably used, which is obtained as a waste product in chip production (Si wafer). By being very fine, the Si powder is already oxidized on contact with atmospheric oxygen and thus accumulates in a purity of 99.9%. Since extreme demands are placed on the purity, with regard to the number of foreign atoms in the Si lattice and the quality, with regard to the number of lattice defects for the production of Si wafers, no further treatment of the SiO 2 powder is necessary before use, which allows a direct insertion into the reaction mixture. As a result, the production costs for the silico-aluminophosphate according to the invention can be further reduced.
Das SiO2-Pulver weist in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung d1Oo von < 0,6 μm, mehr bevorzugt von < 0,5 μm, insbesondere von < 0,4 μm auf. Dabei gilt es zu beachten, dass die Teilchengrößenverteilung aufgrund des Lösungsverhaltens in wässriger Lösung einen direkten Ein- fluss auf die Bildung von unerwünschten Strukturen hat. Das Verwenden von SiO2-Pulver mit einer Teilchengrößenverteilung von > 0,6 μm führt aufgrund eines anderen Lösungsverhaltens zur Bildung von unerwünschten Strukturen bei der Synthese, die in weiteren Schritten wieder abgetrennt werden müssen. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the SiO 2 powder has an average particle size distribution d 10 O of <0.6 μm, more preferably of <0.5 μm, in particular of <0.4 μm. It should be noted that the particle size distribution due to the solution behavior in aqueous solution has a direct influence on the formation of undesirable structures. The use of SiO 2 powder with a particle size distribution of> 0.6 microns leads due to a different solution behavior to form undesirable structures in the synthesis, which must be separated again in further steps.
Zur Bestimmung der durchschnittlichen Teilchengrößenverteilung des SiO2-Pulvers wurde ein Malvern Mastersizer (von Malvern Instruments GmbH, Deutschland, erhalten) verwendet. Für die Messung wurde das SiO2-Pulver in analysenreinem n-Hexan suspendiert. Die Teilchengröße des SiO2-Pulvers wurde mittels üblicher Analyse-Methoden wie XRD bestimmt. To determine the average particle size distribution of the SiO 2 powder, a Malvern Mastersizer (obtained from Malvern Instruments GmbH, Germany) was used. For the measurement, the SiO 2 powder was suspended in analytically pure n-hexane. The particle size of the SiO 2 powder was determined by conventional analysis methods such as XRD.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das SiO2-Pulver eine Reinheit von > 99,99 % auf. Durch die Verwendung eines SiO2-Pulvers mit sehr hoher Reinheit wird ein Silico-Alumo-Phosphat mit einer gegenüber der Verwendung eines SiO2 mit hoher Reinheit (etwa 97 % bis 99 %) nochmals gesteigerten Hochtemperaturstabilität und einer weitestgehenden Abwesenheit von unerwünschten katalytischen According to an advantageous development of the method according to the invention, the SiO 2 powder has a purity of> 99.99%. By using a very high purity SiO 2 powder, a silico-aluminophosphate is compared to the one used a high purity (about 97% to 99%) SiO 2 again enhanced high temperature stability and a substantial absence of undesirable catalytic
Nebeneffekten erhalten, da die Anwesenheit von anderen Metallspezies, die Gitterstörungen hervorrufen können vermindert wird. Ein Beispiel für ein bevorzugtes SiO2-Pulver, das dieses Reinheitskriterium erfüllt, ist Elkem Submicron Silica 995, das von Elkem Materials, Norwe- gen, erhältlich ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform können jedoch auch beliebige andere SiO2-Pulver verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind, solange sie das vorstehend genannte Reinheitskriterium erfüllen. Side effects are obtained because the presence of other metal species that can cause lattice defects is diminished. An example of a preferred SiO 2 powder meeting this purity criterion is Elkem Submicron Silica 995, available from Elkem Materials, Norway. In this preferred embodiment, however, any other SiO 2 powder can be used, which are known in the art, as long as they meet the above-mentioned purity criterion.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das SiO2- Pulver eine BET-Oberfläche in einem Bereich von 35 m2/g bis 70 m2/g auf. Mehr bevorzugt weist das SiO2-Pulver eine BET-Oberfläche in einem Bereich von 40 m2/g bis 65 m2/g, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 45 m2/g bis 55 m2/g auf. Die BET-Oberfläche ist dabei für die Reinheit der erhaltenen Silico-Alumo-Phosphate von Bedeutung, da nur eine große BET-Oberfläche von mehr als 35 m2/g eine ausreichende Reaktivität des SiO2-Pulvers ge- währleistet. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass die Bildung von Fremdphasen und Gitterdefekten durch die Verwendung von SiO2 mit bestimmter Reaktivität unterbunden werden kann, wodurch eine hohe katalytische Selektivität und Effektivität sichergestellt wird. Es gilt jedoch zu beachten, dass die BET-Oberfläche nicht beliebig erhöht werden kann, da bei einer BET-Oberfläche größer 70 m2/g die Reaktivität des SiO2-Pulvers so groß wird, dass es zur Bildung von unerwünschten Nebenprodukten kommt. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the SiO 2 powder has a BET surface area in a range from 35 m 2 / g to 70 m 2 / g. More preferably, the SiO 2 powder has a BET surface area in a range of 40 m 2 / g to 65 m 2 / g, more preferably in a range of 45 m 2 / g to 55 m 2 / g. The BET surface area is of importance for the purity of the resulting silico-aluminophosphates, since only a large BET surface area of more than 35 m 2 / g ensures sufficient reactivity of the SiO 2 powder. It is of particular importance that the formation of foreign phases and lattice defects by the use of SiO 2 can be prevented with certain reactivity, whereby a high catalytic selectivity and effectiveness is ensured. However, it should be noted that the BET surface area can not be increased arbitrarily, since at a BET surface area greater than 70 m 2 / g, the reactivity of the SiO 2 powder is so great that it leads to the formation of unwanted by-products.
Die BET-Oberfläche des SiO2-Pulvers wird mittels Adsorption von Stickstoff nach DIN 66131 und DIN 66132 (DIN ISO 9277:2003-05, Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach dem BET-Verfahren.) bestimmt. Eine Veröffentlichung der BET-Methode findet sich z.B. in J. Am. Chem. Soc. 60, 309 (1938). The BET surface area of the SiO 2 powder is determined by adsorption of nitrogen in accordance with DIN 66131 and DIN 66132 (DIN ISO 9277: 2003-05, determination of the specific surface area of solids by gas adsorption by the BET method). A publication of the BET method can be found, for example, in J. Am. Chem. Soc. 60, 309 (1938).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Aluminiumhydroxid-Pulver eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 μm bis 200 μm, mehr bevorzugt von 5 μm bis 150 μm und insbesondere von 5 μm bis 100 μm auf. Bei klei- neren Partikelgrößen als 5 μm löst sich das Aluminiumhydroxid zu schnell auf und es besteht die Möglichkeit der Fremdphasenbildung (die kinetisch bevorzugt gebildet werden), zu große Partikel von mehr als 200 μm lösen sich evtl. gar nicht bzw. schlechter und führen ebenfalls zu Fremdphasenbildung. Vor allem in Kombination mit dem bevorzugt eingesetzten SiO2- Pulver mit der vorstehend definierten BET-Oberfläche ist die Reaktivität der Reaktionsmi- schung derartig erhöht, dass die Bildung von Nebenprodukten weitgehend unterbunden ist, und vorwiegend Silico-Alumo-Phosphate in der gewünschten Struktur erhalten werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Aluminiumhydroxid-Pulver Hydrargillit-Pulver. Dabei kann beispielsweise Hydrargillit-Pulver als Aluminiumhydroxid SH10 eingesetzt werden, das von Aluminium Oxid Stade GmbG, Deutschland erhältlich ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Hyd- rargillit-Pulver eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 μm bis 100 μm auf, wodurch sich der Reaktionsverlauf noch besser steuern lässt, da die Reaktivität nicht zur Bildung von vielen Nebenprodukten führt. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the aluminum hydroxide powder has an average particle size of 5 .mu.m to 200 .mu.m, more preferably from 5 .mu.m to 150 .mu.m and in particular from 5 .mu.m to 100 .mu.m. For smaller particle sizes than 5 .mu.m, the aluminum hydroxide dissolves too quickly and there is the possibility of foreign phase formation (which are preferably kinetically formed), too large particles of more than 200 .mu.m may not dissolve or deteriorate at all and also lead to foreign phase formation. Especially in combination with the preferably used SiO 2 powder having the above-defined BET surface area, the reactivity of the reaction mixture is increased to such an extent that the formation of by-products is largely prevented, and silico-aluminophosphates predominantly obtained in the desired structure become. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the aluminum hydroxide powder is hydrargillite powder. In this case, for example, hydrargillite powder can be used as aluminum hydroxide SH10, which is available from Aluminum Oxid Stade GmbH, Germany. In a particularly preferred embodiment, the hydrazillite powder has an average particle size of from 5 .mu.m to 100 .mu.m, whereby the course of the reaction can be controlled even better, since the reactivity does not lead to the formation of many by-products.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt des Umsetzens bei einer Temperatur im Bereich von 100 0C bis 250 0C durchgeführt, mehr bevorzugt bei einer Temperatur von 150 0C bis 200 0C und insbesondere bei einer Temperatur von 170 0C bis 190 0C. Die Auswahl der Temperatur für den erfindungsgemäßen Schritt des Umsetzens der Reaktionsmischung ist für einen erfolgreichen Verlauf der Synthese von großer Bedeutung, da ein zu starkes Erhitzen vermieden werden sollte, da Tetraethylammoniumhydroxid, welches bevorzugt als Templat eingesetzt wird, bei starkem Erhitzen auf über 250 0C zu Triethylamin und Methanol zersetzt wird, wodurch seine strukturdirigierende Funktion und Wirkung verloren geht und somit keine Silico-Alumo-Phosphate in der gewünschten Struktur mehr entstehen können. Weiter sind moderate Temperaturen bis maximal 250 0C auch für den Reaktionsverlauf wichtig, da die Bildung des Silico-Alumo- Phosphats langsam und kontrolliert ablaufen soll, damit sowohl Nebenreaktionen zu anderen Strukturen weitgehend unterbunden werden können, als auch Gitterdefekte bei der Kristallisation der Produkte vermieden werden, wodurch die Hochtemperaturstabilität des Silico- Alumo-Phosphats noch höher ist. Bevorzugt wird die Herstellung des Silico-Alumo-Phosphats unter Druck durchgeführt. Dabei wird üblicherweise die Reaktion in einem Autoklaven durchgeführt. Es werden Drücke bis zu 300 bar eingesetzt, in Abhängigkeit von der gewünschten Struktur. In further preferred embodiments of the inventive method, the step of reacting at a temperature in the range of 100 0 C to 250 0 C is performed, more preferably at a temperature of 150 0 C to 200 0 C and in particular at a temperature of 170 0 C bis 190 0 C. the choice of temperature for the inventive step of reacting the reaction mixture is for a successful course of the synthesis of great importance since a too strong heating should be avoided as tetraethylammonium hydroxide, which is preferably used as a template in case of strong heating Over 250 0 C is decomposed to triethylamine and methanol, whereby its structure-directing function and effect is lost and thus no more silico-alumino-phosphates in the desired structure can arise. Next moderate temperatures up to 250 0 C are also important for the course of the reaction, since the formation of the silico-alumino- phosphate is to run slow and controlled so that both side reactions to other structures can be largely prevented, and lattice defects in the crystallization of the products avoided be, whereby the high temperature stability of the silico-alumino-phosphate is even higher. Preferably, the preparation of the silico-alumino-phosphate is carried out under pressure. In this case, the reaction is usually carried out in an autoclave. It uses pressures up to 300 bar, depending on the desired structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt des Umsetzens für einen Zeitraum im Bereich von 50 Stunden bis 100 Stunden durchgeführt, mehr bevorzugt im Bereich von 60 Stunden bis 90 Stunden, insbesondere im Bereich von 65 Stunden bis 80 Stunden. Da nur ein langsamer Reaktionsverlauf über einen Zeitraum von über 50 Stunden die gewünschte Reinheit der Produkte gewährleistet, wird die Reaktionszeit hoch gewählt. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des Filtrierens, des Waschens und des Trocknens des erhaltenen Silico-Alumo-Phosphats, um eventuell noch enthaltene Ausgangsstoffe zu entfernen. According to a further embodiment of the method according to the invention, the step of reacting is carried out for a period in the range of 50 hours to 100 hours, more preferably in the range of 60 hours to 90 hours, in particular in the range of 65 hours to 80 hours. Since only a slow reaction over a period of over 50 hours ensures the desired purity of the products, the reaction time is high. Furthermore, the method according to the invention comprises the steps of filtering, washing and drying the resulting silico-alumino-phosphate in order to remove any starting materials still present.
Die Schritte des Filtrierens, des Waschens und des Trocknens gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können in an sich bekannter Weise durchgeführt werden, und werden unter milden Bedingungen (max. 250 0C) durchgeführt. The steps of filtering, washing and drying according to this preferred embodiment of the process according to the invention can be carried out in a manner known per se and are carried out under mild conditions (250 ° C. max.).
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren nach dem Trocknen des erhaltenen Silico-Alumo-Phosphats ferner einen lo- nenaustausch des Silico-Alumo-Phosphats mit einem oder mehreren Übergangsmetall(en). Da in Silico-Alumo-Phosphaten aufgrund der überschüssigen negativen Ladungen Kationen zum Ladungsausgleich eingelagert werden, kann so die katalytische Wirkung durch gezielten lonenaustausch mit Metallen modizifiert werden. Das erfindungsgemäße Silico-Alumo-Phosphat kann demgemäß mit einem oder mehreren Übergangsmetall(en) mittels eines wässrigen lonenaustauschs, einer wässrigen Imprägnierung, eines Incipient-Wetness-Verfahrens oder eines Festkörperionenaustauschs metallausgetauscht werden. Diese Verfahren zum lonenaustausch mit Metallen sind im Stand der Technik bekannt. Es ist bevorzugt, den lonenaustausch des Übergangsmetalls mittels einer oder mehrerer Über- gangsmetallverbindung(en) durch wässrigen lonenaustausch durchzuführen. In further preferred embodiments of the process according to the invention, after the silico-aluminophosphate has been dried, the process further comprises a ion exchange of the silico-aluminophosphate with one or more transition metals. Since cations are incorporated into silico-alumino-phosphates due to the excess negative charges for charge compensation, so the catalytic effect can be modified by targeted ion exchange with metals. The silico-aluminophosphate according to the invention can accordingly be metal-exchanged with one or more transition metals by means of an aqueous ion exchange, an aqueous impregnation, an incipient wetness process or a solid-state ion exchange. These methods of ion exchange with metals are known in the art. It is preferred to carry out the ion exchange of the transition metal by means of one or more transition metal compound (s) by aqueous ion exchange.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine Übergangsmetall ein Edelmetall oder Eisen oder Kupfer oder eine Kombination von Eisen und Kupfer, wobei Eisen und/oder Kupfer für die Verwendung des metall-eingetauschten Silico-Alumo-Phosphats als Katalysator in einer SCR-Reaktion bevorzugt sind und Kupfer in Oxidationsreaktionen bevorzugt eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat eignet sich aufgrund seiner hohen Phasenreinheit und dem geringen Anteil an Gitterdefekten, seiner Temperaturstabilität, seines möglichen hohen Anteils an eingetauschtem Übergangsmetall und seiner hohen Ammoniakspeicherkapazität According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the at least one transition metal is a noble metal or iron or copper or a combination of iron and copper, wherein iron and / or copper for the use of the metal-exchanged silico-aluminophosphate as catalyst in an SCR Reaction are preferred and copper is preferably used in oxidation reactions. The transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention is suitable on account of its high phase purity and the low proportion of lattice defects, its temperature stability, its possible high proportion of exchanged transition metal and its high ammonia storage capacity
als SCR-Katalysator, insbesondere in mobilen Dieselanwendungen. Bei der Verwendung als Diesel-SCR-Katalysator kann weiterhin der Vorteil ausgenutzt werden, dass die zeolithischeas an SCR catalyst, especially in mobile diesel applications. When used as a diesel SCR catalyst can be further exploited the advantage that the zeolitic
Struktur gleichzeitig als Kaltstartfalle für unverbrannte Kohlenwasserstoffe dient, die bei nied- rigen Temperaturen, bei denen die Oxidationswirkung des Katalysators noch nicht hoch genug ist, adsorbiert werden, und dann bei höheren Betriebstemperaturen, d.h. bei optimaler Oxidationswirkung des Katalysators desorbiert werden. At the same time serves as a cold start trap for unburned hydrocarbons, which at low Riger temperatures where the oxidation effect of the catalyst is not high enough, are adsorbed, and then desorbed at higher operating temperatures, ie with optimum oxidation efficiency of the catalyst.
Kaltstart-Kohlenwasserstoffemissionen sind derzeit für ungefähr 80% von durch Verbren- nungsmotoren emittierten Kohlenwasserstoffen verantwortlich. Zahlreiche Verfahren wurden schon vorgeschlagen, um diese Emissionen zu reduzieren. Die Verfahren umfassen die Verwendung von Materialien, um die Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren, wenn die Katalysatoren, mit denen die Kraftfahrzeuge bestückt sind, kalt und inaktiv sind und anschließend diese Kohlenwasserstoffe wieder bei höheren Temperaturen freizusetzen, wenn der Kataly- sator eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, so dass er die Kohlenwasserstoffe in nicht umweltschädliche Produkte umsetzen kann. Dies kann nun damit umgangen werden, indem ein erfindungsgemäßes Silico-Alumo-Phosphat eingesetzt wird, da diese bereits bei geringen Temperaturen leistungsfähige Katalysatoren sind. Cold start hydrocarbon emissions are currently responsible for approximately 80% of hydrocarbons emitted by internal combustion engines. Numerous methods have already been proposed to reduce these emissions. The methods include the use of materials to adsorb the hydrocarbons when the catalysts loaded on the vehicles are cold and inactive, and then release those hydrocarbons again at higher temperatures when the catalyst has reached a sufficient operating temperature. so that he can convert the hydrocarbons into non-polluting products. This can now be circumvented by using a silico-aluminophosphate according to the invention, since these are efficient catalysts even at low temperatures.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Silico- Alumo-Phosphats weist das Silico-Alumo-Phosphat ein Si/(AI + P)-Molverhältnis von 0,01 bis 0,5:1 , mehr bevorzugt von 0,02 bis 0,1 :1 auf. Silico-Alumo-Phosphate des angegebenen Molverhältnisses weisen eine höhere Metall-austauschkapazität auf, wodurch ihre katalyti- sche Leistungsfähigkeit gesteigert werden kann. \Λfenn das Silico-Alumo-Phosphat in mit Übergangsmetall modifizierter Form vorliegt, weist es vorzugsweise einen Übergangsmetallgehalt, berechnet als Oxid, von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% auf, ist der Anteil an Übergangsmetall zu gering, so leiden die erfindungsgemäßen Vorteile des Silico-Alumo-Phosphats wie die gute Hochtemperaturstabilität neben der geringen Arbeitstemperatur.  According to a very particularly preferred embodiment of the silico-aluminophosphate according to the invention, the silico-aluminophosphate has an Si / (Al + P) molar ratio of from 0.01 to 0.5: 1, more preferably from 0.02 to 0, 1: 1 up. Silico-aluminophosphates of the stated molar ratio have a higher metal exchange capacity, which can increase their catalytic performance. If the silico-aluminophosphate is in transition metal-modified form, it preferably has a transition metal content, calculated as oxide, of from 1% to 10%, preferably from 2% to 6% by weight. %, if the proportion of transition metal is too low, the advantages of the silico-aluminophosphate according to the invention, such as the good high-temperature stability, in addition to the low working temperature suffer.
Erfindungsgemäß wird auch ein Silico-Alumo-Phosphat, das gegebenenfalls mit einem oder mehreren Übergangsmetall(en) dotiert ist, bereitgestellt, das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist. Dieses ist verglichen mit Silico-Alumo-Phosphat des Standes der Technik aufgrund der bevorzugten Reaktionsführung hochphasenrein mit einer Phasen-Reinheit von mehr als 99 %, bevorzugt mehr als 99,5 %, ganz besonders bevorzugt mehr als 99,9 %, d.h. das Vorhandensein anderer Phasen bzw. Strukturen ist im erfindungsgemäß erhältlichen Silico-Alumo-Phosphat mittels üblicher Analysemethoden wie XRD nicht feststellbar. According to the invention, a silico-aluminophosphate optionally doped with one or more transition metals is also provided, which is obtainable by means of the process according to the invention. This is highly phase-pure with a phase purity greater than 99%, preferably greater than 99.5%, most preferably greater than 99.9%, as compared to silico-alumino-phosphate of the prior art, due to the preferred reaction regime. the presence of other phases or structures can not be detected in the silico-aluminophosphate obtainable according to the invention by means of customary analysis methods such as XRD.
Ferner wird erfindungsgemäß eine katalytische Zusammensetzung bereitgestellt, welche das erfin- dungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat enthält. In einer bevorzugtenFurthermore, according to the invention, a catalytic composition is provided which contains the transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention. In a preferred
Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße katalytische Zusammensetzung das Übergangsme- tall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat vorzugsweise im Bereich von 5 bis 95 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 Gew.-%. Die katalytische Zusammensetzung kann ferner weitere Metalloxide, Binder, Promotoren, Stabilisatoren und/oder Füllstoffe enthalten, die dem Fachmann bekannt sind. Das erfindungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat bzw. die katalytische Zusammensetzung, welche das erfindungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo- Phosphat enthält, kann zu einem Washcoat verarbeitet werden, der zur Beschichtung von Katalysatorträgern oder Katalysatorformkörpern geeignet ist. Vorzugsweise umfasst der Washcoat 5 Gew.-% bis 70 Gew.-%, mehr bevorzugt 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 50 Gew.-% des erfindungsgemäßen Silico-Alumo-Phosphats. Das Auftragen über einen Washcoat ist dabei von Vorteil, da so eine gleichmäßige Beschichtung des Katalysatorträgers erfolgt. Embodiment, the catalytic composition according to the invention contains the transition metal preferably, in the range of 5 to 95% by weight, more preferably in the range of 20 to 80% by weight, of silico-aluminophosphate. The catalytic composition may further contain other metal oxides, binders, promoters, stabilizers and / or fillers known to those skilled in the art. The transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention or the catalytic composition containing the transition-metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention can be processed into a washcoat which is suitable for coating catalyst supports or shaped catalyst bodies. Preferably, the washcoat comprises 5 wt% to 70 wt%, more preferably 10 wt% to 50 wt%, most preferably 15 wt% to 50 wt% of the silico-aluminophosphate of the present invention , The application over a washcoat is advantageous, since so a uniform coating of the catalyst carrier takes place.
Das erfindungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat bzw. die katalytische Zusammensetzung, welche das erfindungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat enthält, kann auch durch Strangpressen zu einem Katalysator in einer beliebigen extrudierten Form, vorzugsweise in Wabenform, wie sie üblicherweise in automobilen Anwendungen eingesetzt wird, verarbeitet werden. The transition metal-containing silico-alumino-phosphate according to the invention or the catalytic composition containing the transition-metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention can also be extruded into a catalyst in any extruded form, preferably in honeycomb form, such as commonly used in US Pat automotive applications is used, processed.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch ein Katalysatorformkörper, enthaltend das erfin- dungsgemäße Übergangsmetall-enthaltende Silico-Alumo-Phosphat bzw. die erfindungsgemäße katalytische Zusammensetzung. The invention thus also relates to a shaped catalyst body comprising the transition metal-containing silico-aluminophosphate according to the invention or the catalytic composition according to the invention.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von nicht als einschränkend zu verstehenden Beispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail below by way of non-limiting examples.
Beispiel 1 (erfindungsgemäß) Example 1 (according to the invention)
Das nachstehende Beispiel veranschaulicht die Herstellung von SAPO-34, einem Silico-Alumo- Phosphat, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. The following example illustrates the preparation of SAPO-34, a silico-aluminophosphate, by the process of the present invention.
32,50 Gewichtsteile entionisiertes Wasser und 13,93 Gewichtsteile Siliciumdioxid (Elkem Submicron Silica 995, amorphes Siliciumdioxid mit einer Reinheit von 99,997 %, durchschnittliche Teilchengröße dioo < 4 μm, BET-Oberfläche = 50 m2/g, von Elkem Materials, Norwegen, erhältlich) wurden gemischt. Ferner wurde ein Gemisch aus 89,17 Gewichtsteilen entionisiertem Wasser und 90,70 Gewichtsteilen Hydrargillit (Aluminiumhydroxid SH10, von Aluminium Oxid Stade GmbH, Deutschland, erhältlich) hergestellt, dem 132,29 Gewichtsteile Phosphorsäure (85 %ig) und 241 ,41 Gewichtsteile TEAOH (Tetraethylammoniumhydroxid) (35 % in Wasser) zugesetzt wurden. Das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Siliciumdioxid/Wasser-Gemisch wurde dem erhaltenen Hydrargillit-Gemisch zugesetzt, so dass ein Synthesegelgemisch mit der folgenden molaren Zusammensetzung erhalten wurde: AI2O3: P2O5:0,4 SiO2:1 TEAOH:35 H2O 32.50 parts by weight of deionized water and 13.93 parts by weight of silica (Elkem Submicron Silica 995, 99.997% pure amorphous silica, average particle size dioo <4 μm, BET surface area = 50 m 2 / g, from Elkem Materials, Norway, available) were mixed. Further, a mixture of 89.17 parts by weight of deionized water and 90.70 parts by weight of hydrargillite (aluminum hydroxide SH10, available from Aluminum Oxide Stade GmbH, Germany) was prepared containing 132.29 parts by weight phosphoric acid (85%) and 241. 41 parts by weight TEAOH (Tetraethylammonium hydroxide) (35% in water). The silica / water mixture prepared in the manner described above was added to the resultant hydrargillite mixture to obtain a synthesis gel mixture having the following molar composition: Al 2 O 3 : P 2 O 5 : 0.4 SiO 2 : 1 TEAOH : 35 H 2 O
Das Synthesegelgemisch mit der vorstehenden Zusammensetzung wurde in einen The synthesis gel mixture having the above composition was placed in a
Edelstahlautoklaven überführt. Der Autoklav wurde gerührt und auf 180 0C aufgeheizt, wobei diese Temperatur 72 Stunden gehalten wurde. Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene Produkt abfiltriert, mit entionisiertem Wasser gewaschen und im Ofen bei 100 0C getrocknet. Ein Röntgend iffraktogramm des erhaltenen Produkts zeigte, dass es sich bei dem Produkt um reinen SAPO-34 handelte. Die Elementaranalyse ergab eine Zusammensetzung von 3,9 % Si, 22,0 % AI und 20,1 % P, was einer Stöchiometrie von Sio,o77Alo,5i4Po,4O9 entspricht. Gemäß einer SEM (Rasterelektronenmikroskop)- Analyse des Produkts lag dessen Kristallgröße im Bereich von 0,5 bis 1 μm. Stainless steel autoclave transferred. The autoclave was stirred and heated to 180 0 C, this temperature was maintained for 72 hours. After cooling, the product obtained was filtered off, washed with deionized water and dried in an oven at 100 0 C. An X-ray diffraction pattern of the resulting product showed that the product was pure SAPO-34. The elemental analysis showed a composition of 3.9% Si, 22.0% Al and 20.1% P, which corresponds to a stoichiometry of Si o, o 77 Al o , 5 i 4 Po, 409 . According to an SEM (Scanning Electron Microscope) analysis of the product, its crystal size was in the range of 0.5 to 1 μm.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel) Example 2 (comparative example)
Das nachstehende Vergleichsbeispiel veranschaulicht die Herstellung von SAPO-34 mittels eines herkömmlichen Verfahrens, bei dem AI2O3 in Form von Pseudoböhmit und Silicasol als Ausgangsma- terialien eingesetzt wurden. The following comparative example illustrates the preparation of SAPO-34 by a conventional method using Al 2 O 3 in the form of pseudoboehmite and silica sol as starting materials.
79,97 Gewichtsteile entionisiertes Wasser und 65,25 Gewichtsteile Pseudoböhmit (Pural SB, 74 % AI2O3, BET-Oberfläche = 257 m2/g, von Sasol Limited, Südafrika, erhältlich) wurden gemischt. Dem erhaltenen Gemisch wurden 124,92 Gewichtsteile Phosphorsäure (85 %ig) und 201 ,13 Gewichtsteile TEAOH (35 % in Wasser) und dann 28,72 Gewichtsteile Silicasol (Köstrosol 1030, 30 % 79.97 parts by weight of deionized water and 65.25 parts by weight of pseudoboehmite (Pural SB, 74% Al 2 O 3 , BET surface area = 257 m 2 / g, available from Sasol Limited, South Africa) were mixed. 124.92 parts by weight of phosphoric acid (85%) and 201, 13 parts by weight of TEAOH (35% in water) and then 28.72 parts by weight of silica sol (Köstrosol 1030, 30%) were added to the resulting mixture.
Siliciumdioxid, erhältlich von CWK Chemiewerk Bad Köstritz, Deutschland) zugesetzt, so dass ein Synthesegelgemisch mit der folgenden molaren Zusammensetzung erhalten wurde:  Silica, available from CWK Chemiewerk Bad Köstritz, Germany) to give a synthesis gel mixture having the following molar composition:
AI2O3:P2O5:0,4 SiO2:1 TEAOH:35 H2O Al 2 O 3 : P 2 O 5 : 0.4 SiO 2 : 1 TEAOH: 35 H 2 O
Das Synthesegelgemisch mit der vorstehenden Zusammensetzung wurde in einen The synthesis gel mixture having the above composition was placed in a
Edelstahlautoklaven überführt. Der Autoklav wurde gerührt und auf 180 0C aufgeheizt, wobei diese Temperatur 320 Stunden gehalten wurde. Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene Produkt abfiltriert, mit entionisiertem Wasser gewaschen und im Ofen bei 100 0C getrocknet. Ein Röntgendiffraktogramm des erhaltenen Produkts zeigte, dass es sich bei dem Produkt um reinen SAPO-34 handelte. DieStainless steel autoclave transferred. The autoclave was stirred and heated to 180 0 C, this temperature was held for 320 hours. After cooling, the product obtained was filtered off, washed with deionized water and dried in an oven at 100 0 C. An X-ray diffractogram of the resulting product showed that the product was pure SAPO-34. The
Elementaranalyse ergab eine Zusammensetzung von 3,8 % Si, 20,4 % AI und 18,1 % P, was einer Stöchiometrie von Sio,o9oAlo,482Po,428 entspricht. Gemäß einer SEM (Rasterelektronenmikroskop)- Analyse des Produkts lag dessen Kristallgröße im Bereich von 1 bis 3 μm. Elemental analysis showed a composition of 3.8% Si, 20.4% Al and 18.1% P, giving a Stoichiometry of Si o , o 9 oAl o, 482 Po , 428 corresponds. According to an SEM (Scanning Electron Microscope) analysis of the product, its crystal size was in the range of 1 to 3 μm.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel) Das nachstehende Vergleichsbeispiel entspricht der Herstellung von SAPO-34 gemäß dem vorstehenden Beispiel 2, wobei jedoch anstelle von Pseudoböhmit Hydrargillit (Aluminiumhydroxid SH 10) eingesetzt wurde. Example 3 (Comparative Example) The following comparative example corresponds to the preparation of SAPO-34 according to Example 2 above, but instead of pseudo-boehmite, hydrargillite (aluminum hydroxide SH 10) was used.
Es wurde ein Synthesegelgemisch mit der folgenden molaren Zusammensetzung erhalten: A synthesis gel mixture having the following molar composition was obtained:
AI2O3: P2O5:0,4 SiO2:1 TEAOH:35 H2O Al 2 O 3 : P 2 O 5 : 0.4 SiO 2 : 1 TEAOH: 35 H 2 O
Das Synthesegelgemisch mit der vorstehenden Zusammensetzung wurde in einen The synthesis gel mixture having the above composition was placed in a
Edelstahlautoklaven überführt. Der Autoklav wurde gerührt und auf 180 0C aufgeheizt, wobei diese Temperatur 32 Stunden gehalten wurde. Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene Produkt abfiltriert, mit entionisiertem Wasser gewaschen und im Ofen bei 100 0C getrocknet. Ein Röntgendiffraktogramm des erhaltenen Produkts zeigte, dass es sich bei dem Produkt um reinen SAPO-34 handelte. Die Elementaranalyse ergab eine Zusammensetzung von 3,6 % Si, 21 ,0 % AI und 17,6 % P, was einer Stöchiometrie von Sio,o85Alo,498Po,4i7 entspricht. Gemäß einer SEM (Rasterelektronenmikroskop)- Analyse des Produkts lag dessen Kristallgröße im Bereich von 0,5 bis 1 μm. Stainless steel autoclave transferred. The autoclave was stirred and heated to 180 0 C, this temperature was maintained for 32 hours. After cooling, the product obtained was filtered off, washed with deionized water and dried in an oven at 100 0 C. An X-ray diffractogram of the resulting product showed that the product was pure SAPO-34. The elemental analysis showed a composition of 3.6% Si, 21, 0% AI and 17.6% P, which corresponds to a stoichiometry of Si o, o 85 Alo , 498 Po , 4 i 7 . According to an SEM (Scanning Electron Microscope) analysis of the product, its crystal size was in the range of 0.5 to 1 μm.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Silico-Alumo-Phosphats, umfassend die Schritte des a) Bereitstellens einer Mischung enthaltend eine ein Templat enthaltende wäss- rig-alkalische Suspension eines Aluminiumhydroxid-Pulvers und einer Phosphorquelle A process for producing a silico-aluminophosphate, comprising the steps of a) providing a mixture comprising a template-containing aqueous-alkaline suspension of an aluminum hydroxide powder and a phosphorus source
b) Zugebens von SiO2 b) adding SiO 2
c) Umsetzens der in Schritt b) erhaltenen Reaktionsmischung bei mehr als 100 0C.  c) reacting the reaction mixture obtained in step b) at more than 100 0C.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Phosphor-Quelle Phosphorsäure ist. 2. The method of claim 1, wherein the phosphorus source is phosphoric acid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Templat 3. The method according to claim 1 or 2, wherein as a template
Tetraethylammoniumhydroxid (TEAOH) verwendet wird.  Tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) is used.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das SiO2-Pulver eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung dioo von < 0,6 μm aufweist. 4. The method of claim 1 or 2, wherein the SiO 2 powder has an average particle size distribution dioo of <0.6 microns.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das SiO2-Pulver eine Reinheit von > 99,99 % aufweist. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the SiO 2 powder has a purity of> 99.99%.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das SiO2-Pulver eine BET- Oberfläche in einem Bereich von 35 m2/g bis 70 m2/g aufweist. 6. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the SiO 2 powder has a BET surface area in a range of 35 m 2 / g to 70 m 2 / g.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Aluminiumhydroxid-Pulver eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 μm bis 200 μm aufweist. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the aluminum hydroxide powder has an average particle size of 5 microns to 200 microns.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Aluminiumhydroxid-Pulver ein Hydrargillit-Pulver ist. 8. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the aluminum hydroxide powder is a hydrargillite powder.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umsetzens bei einer Temperatur im Bereich von 100 0C bis 250 0C durchgeführt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the step of reacting at a temperature in the range of 100 0 C to 250 0 C is performed.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the
Schritt des Umsetzens für einen Zeitraum im Bereich von 50 Stunden bis 100 Stunden durchgeführt wird. Step of implementation is carried out for a period in the range of 50 hours to 100 hours.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es fer- ner Schritte des Filtrierens, des Waschens und des Trocknens des erhaltenen Silico-11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it further comprises steps of filtering, washing and drying of the obtained silico
Alumo-Phosphats umfasst. Aluminophosphate.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Trocknen des erhaltenen Silico-Alumo-Phosphats ferner einen Schritt des lo- nenaustauschs des Silico-Alumo-Phosphats mit einem oder mehreren Übergangsme- tall(en) umfasst. 12. The method according to claim 10, characterized in that the method further comprises a step of ion exchange of the silico-alumino-phosphate with one or more transition metal (s) after drying the obtained silico-alumino-phosphate.
13. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsmetall ein Edelmetall oder Eisen oder Kupfer oder eine Kombination von Eisen und Kupfer ist. 13. The method according to claim 11, characterized in that the transition metal is a noble metal or iron or copper or a combination of iron and copper.
14. Silico-Alumo-Phosphat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10. 14. silico-aluminophosphate, obtainable by the process according to one of claims 1 to 10.
15. Silico-Alumo-Phosphat, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12. 15. silico-aluminophosphate, obtainable by the process according to claim 11 or 12.
16. Katalytische Zusammensetzung, enthaltend ein Silico-Alumo-Phosphat nach Anspruch 14. 16. A catalytic composition containing a silico-alumino-phosphate according to claim 14.
17. Verwendung eines Silico-Alumo-Phosphats nach Anspruch 14 als aktive Komponente in einem Abgasreinigungskatalysator. 17. Use of a silico-alumino-phosphate according to claim 14 as active component in an exhaust gas purification catalyst.
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