于吉红&闫文付&徐君Angew.：富含Al对的低硅Cu-CHA沸石合成与氨选择性催化还原性能！
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研究内容
在没有有机模板的情况下合成的Cu交换低硅CHA沸石（Si/Al≤4）是氨（NH3）选择性催化还原氮氧化物（NH3-SCR）有前途的候选催化剂，但由于其水热稳定性低，其实际应用受到限制。
受双链DNA到RNA转录的启发，吉林大学于吉红院士、闫文付教授和中国科学院精密测量科学与技术创新研究院徐君研究员使用硅铝磷酸盐（SAPO）作为种子，合成了富含Al对的低硅CHA沸石（CHA-SPAEI，Si/Al=3.7），其特征是-Al-O-P（Si）-O-Al-O-四面体的严格交替。在800°C下水热老化6小时后，在225-500°C内，在200000 h-1的气时空速下，Cu交换的CHA-SPAEI显示出90%以上的NO转化率，这比Cu交换的CHA-LS要好得多。相关工作以“Low-silica Cu-CHA Zeolite Enriched with Al Pairs Transcribed from Silicoaluminophosphate Seed: Synthesis and Ammonia Selective Catalytic Reduction Performance”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。
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研究要点
要点1.作者首先由合成的SAPO-18-DIPEA种子辅助合成获得了具有高比例配对Al的低硅CHA沸石。首次报道了合成的SAPO-18-DIPEA种子的结构导向和框架Al调节作用。
要点2.CHA-SPAEI中Al对的比例为78%，远高于传统的低硅CHA（CHA-LS，52%）。在800°C下水热老化6小时后，在225-500°C内，在200000 h-1的气时空速下，Cu交换的CHA-SPAEI在NOx的NH3-SCR中表现出优异的性能（90%以上的NO转化率、宽的温度窗口和高的水热稳定性）。这比Cu交换的CHA-LS要好得多。
要点3.通过27Al双量子单量子二维NMR（27Al DQ-SQ 2D NMR）分析，发现合成的SAPO-18-DIPEA晶种直接改变了初始铝硅酸盐反应混合物中Al的空间接近度，从而增加了所得低硅CHA沸石骨架中成对Al的比例。
该工作不仅报道了一种简单有效的合成具有高比例配对Al的低硅CHA沸石的方法，而且为使用硅铝磷酸盐沸石种子精确调节Al分布和铝硅酸盐沸石的局部组成开辟了一条新途径。
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研究图文
图1.（a）CHA沸石的模拟XRD和CHA-SPAEI的实验图；CHA-SPAEI的（b）SEM和（c）27Al MAS NMR和29Si MAS NMR光谱；（d）CHA-SPAEI在77K下，H的N2吸附-解吸等温线。27Al MAS NMR光谱中的星号表示自旋边带。
图2. SAPO-18-DIPEA种子结构导向和Al调节过程的机理。SAPO-18种子溶解产生的（-P-O-Al-O-P-O-）n··DIPEA复合物通过转录过程从初始混合物中诱导-Al-O-Si-O-Al-的形成，导致在所得的CHA-SPAEI中富集Al对。
图3. 在新鲜和老化的Cu交换的CHA催化剂的标准NH3-SCR过程中，NO转化率和N2选择性作为温度的函数。催化条件：500 ppm NO，500 ppm NH3，5%O2，5%H2O，与N2平衡，GHSV=200000 h-1。
图4.（a）Cu4.3-CHA-SPAEI和（b）Cu4.3/CHA-SPAEI-A的TEM（插图：CuOx的粒度分布）；新鲜和水热老化的Cu4.3-CHA-SPAEI的27Al（c）和29Si（d）MAS NMR光谱。
图5.新鲜和水热老化的Cu4.3-CHA-SPAEI的（a）H2-TPR曲线、（b）UV-vis光谱、（c）XPS光谱和（d）EPR光谱。
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文献详情
Low-silica Cu-CHA Zeolite Enriched with Al Pairs Transcribed from Silicoaluminophosphate Seed: Synthesis and Ammonia Selective Catalytic Reduction Performance
Yunzheng Wang, Jinfeng Han, Mengyang Chen, Wenting Lv, Pengtong Meng, Wei Gao, Xiangju Meng, Weibin Fan, Jun Xu,* Wenfu Yan,* Jihong Yu*
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202306174
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