用于去除氮氧化物的负载催化剂、制备其的方法、以及使用其去除氮氧化物的方法技术

公开了用于去除氮氧化物的负载催化剂、制备其的方法、以及使用其去除氮氧化物的方法。其中，用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂，包括载体和固定在载体中的银（Ag）基化合物和氟化铝。制备用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的方法，包括：浸渍步骤，其中氟化铝、其水合物或盐，和银（Ag）基化合物或其水合物与载体反应，以及煅烧载体的步骤。在用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的存在下，通过与还原剂的反应去除尾气中的氮氧化物。其中，该负载催化剂在270℃至400℃的实际排气温度下具有优异的氮氧化物去除效率。

【技术实现步骤摘要】
用于去除氮氧化物的负载催化剂、制备其的方法、以及使用其去除氮氧化物的方法相关申请的引用本申请要求于2012年12月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2012-0142981的优先权的权益，将其全部内容通过援引结合于此。
本公开内容涉及用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂、用于制备该负载催化剂的方法、以及使用该负载催化剂用于去除氮氧化物的方法。更具体地，本公开内容涉及在270℃至400℃的实际排气温度下具有优异的氮氧化物去除效率的负载催化剂、用于制备该负载催化剂的方法、以及使用该负载催化剂和还原剂用于去除尾气中的氮氧化物的方法。
技术介绍
与汽油机动车相比，柴油机动车由于其优异的里程油耗和小的CO2排放量而被广泛的使用。然而，在柴油机动车的尾气中包含了对人体和环境有害的氮氧化物(NOx)和颗粒物质(PM)。对于柴油机动车排放的主要管理规则是针对氮氧化物和颗粒物质的。特别的，氮氧化物是引起烟雾和酸雨的主因，因而该管理规则正变得更严格。因此，已经开发了用于从汽车的尾气中去除氮氧化物(其是引起烟雾和酸雨并且对人体和环境有害的主要物质)的技术。通常，已经使用了选择性催化还原(SCR)方法以去除排放自柴油发动机的氮氧化物，其中将氮氧化物转化成氮气并且使用还原剂用催化剂处理该氮氧化物。该选择性催化还原方法使用尿素、碳氢化合物等作为还原剂并且使用沸石或氧化铝催化剂等选择性地还原氮氧化物并转化成氮气。已知尿素/SCR技术的氮氧化物去移性能是优异的。然而，在尿素/SCR技术中使用的沸石催化剂具有低的水热稳定性(hydrothermalstability)，催化活性易于被包含在尾气中的SO2和碳氢化合物降低，并且需要用于定期注入尿素的贮槽。开发了用于解决尿素/SCR技术的各种问题的HC/SCR技术，HC/SCR技术通过直接使用从尾气中排出的碳氢化合物或燃料作为还原剂来去除氮氧化物，并且HC/SCR技术具有高催化剂反应活性和选择性。然而，HC/SCR技术产生了对人体有害的氨(NH3)并且使用之前广泛使用的Ag/Al2O3催化剂不能除去氨。已知柴油机动车的柴油发动机排气温度对于轻型机动车(light-dutyvehicle)是约150℃至250℃，并且对于重型机动车(heavy-dutyvehicle)是约200℃至350℃(R.G.Gonzales,“DieselExhaustEmissionSystemTemperatureTest”,T&DReport0851-1816P,SDTDC,U.S.DepartmentofAgriculture,Dec.(2008))。因此，用于尾气的后处理技术需要在350℃以下的温度下能够去除排出的氮氧化物。此外，在HC/SCR中广泛使用的Ag/Al2O3催化剂在300℃以上的温度下表现出优异的氮氧化物去除效率，但是在300℃以下的温度下表现出低的活性。因此，存在用于在还原反应期间对产生的氨(NH3)具有优异的去除效率并且在低温下即尾气的实际温度下具有改善的氮氧化物去除性能的催化剂的开发的需要。
技术实现思路
本公开内容提供了一种用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂，该负载催化剂可以高效地还原氮氧化物，并且更具体地在低温范围下例如350℃以下与先前已知的催化剂相比可以更高效地还原氮氧化物。根据本公开内容的示例性实施方式，用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂包括载体。银(Ag)基化合物(silver(Ag)-basedcompound)和氟化铝被固定在载体中。根据本公开内容的另一个示例性实施方式，制备用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的方法包括：浸渍步骤，其中氟化铝、其水合物或盐，和Ag基化合物或其水合物与载体反应，以及煅烧该载体的步骤。该方法可以进一步包括在90℃至150℃下干燥浸渍步骤中获得的产品持续1小时至24小时的步骤。一种用于去除尾气中的氮氧化物的方法，包括在用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的存在下将包含氮氧化物的尾气与还原剂反应。附图说明图1示出了根据实施例1至实施例3和比较例1的方法将氮氧化物转化成氮气(N2)的转化率的曲线图。图2示出了根据实施例1至实施例3和比较例1的方法将氮氧化物转化成氨(NH3)的转化率的曲线图。图3示出了根据实施例2和比较例1和比较例2的方法将氮氧化物转化成氮气(N2)的转化率的曲线图。图4示出了根据实施例4和比较例3的方法的氨转化率的曲线图。图5示出了根据实施例4和比较例3的方法将氨转化成氮氧化物(NOx)的转化率的曲线图。图6示出了根据实施例4和比较例3的方法将氨转化成氮气(N2)的转化率的曲线图。具体实施方式在下文中，参考实施例和附图将详细地说明根据该公开内容的具体实施方式的用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂、负载催化剂的制备方法、以及使用该负载催化剂用于除去氮氧化物的方法。针对在350℃以下的低温下提高低氮氧化物去除效率以解决以前的氮氧化物去移技术的问题的研究结果，确定了用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂包括结合至具体载体的Ag基化合物和氟化铝，该负载催化剂可以在实际的排气温度下例如270℃至400℃的温度下，特别是甚至在300℃以下的低温范围下更高效率的去除或还原氮氧化物。当使用上文提及的负载催化剂时，极大地提高了有害氨(NH3)(当将氮氧化物转化成氮气时其已经预先产生)的转化，从而可以更有效地去除尾气中的氮氧化物。术语‘氮氧化物的还原反应’是指在氮氧化物与还原剂之间进行反应期间的全部过程。具体地，氮氧化物的还原反应可以包括还原氮氧化物以产生氮气或氨的步骤，并且可以进一步包括将反应过程期间产生的中间产物或副产物(例如，氨等)转化成最终产物(例如，氮气)的步骤。根据本公开内容的实施方式，用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂包括载体。其中银(Ag)基化合物和氟化铝被固定在载体中。该载体可以包括那些已知的在氮氧化物的还原反应中有用的载体等，而没有具体的限制。载体的实例可以包括氧化铝、天然的或人造的沸石、天然的或人造的皂粘土(膨润土，bentonite)、粘土、飞尘(粉煤灰，flyash)、活性炭、活性氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、或它们的混合物。氧化铝可以具有α、γ、η、δ、或θ型晶体结构。为了实现氮氧化物更好的还原反应，可以使用具有γ结构的氧化铝载体。特别是，与其它氧化铝相比，由于γ-Al2O3的相对大的比表面积而适宜用于载体，从而均匀地分布少量的负载金属。该载体可以具有10m2/g至300m2/g或150m2/g至200m2/g的Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积。如果载体的比表面积太小，结合或固定的Ag基化合物和氟化铝可能没有均匀分布，从而可能降低负载催化剂的活性。氟化铝、其水合物或盐可以增加在负载催化剂或载体的表面上形成的酸性位。通过使用氟化铝，在氮氧化物的还原反应中另外产生的氨可以被更有效地吸附，并且可以将吸附的氨更有效地转化成氮气。基于催化剂的总重量，负载催化剂可以包括0.5wt.％至30wt.％的氟化铝、0.5wt.％至20wt.％的氟化铝、或1wt.％至15wt.％的氟化铝。如果氟化铝的含量低于0.5wt.％或大于30wt.％，在低温或高温下可以降低氮氧化物向氮气的转化率。Ag基化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂，包括：载体，所述载体具有10m2/g至300m2/g的BET比表面积；和固定在所述载体中的0.1wt.％至15wt.％的银基化合物和0.5wt.％至30wt.％的氟化铝，并且其中，所述载体是具有γ型晶体结构的氧化铝，其中，所述银基化合物是Ag、AgO、Ag2O、或它们的混合物。

【技术特征摘要】
2012.12.10 KR 10-2012-01429811.一种用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂，包括：载体，所述载体具有10m2/g至300m2/g的BET比表面积；和固定在所述载体中的0.1wt.％至15wt.％的银基化合物和0.5wt.％至30wt.％的氟化铝，并且其中，所述载体是具有γ型晶体结构的氧化铝，其中，所述银基化合物是Ag、AgO、Ag2O、或它们的混合物。2.一种制备根据权利要求1所述的用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的方法，包括：浸渍步骤，其中氟化铝、其水合物或盐，和银基化合物或其水合物与载体反应；以及煅烧所述载体的步骤，并且其中，所述载体是具有γ型晶体结构的氧化铝，其中，所述载体具有10m2/g至300m2/g的BET比表面积。3.根据权利要求2所述的制备用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的方法，其中，所述浸渍步骤包括将包含所述氟化铝、其所述水合物或所述盐的溶液，或包含所述银基化合物或其所述水合物的溶液与所述载体反应持续1小时至24小时。4.根据权利要求2所述的制备用于氮氧化物的还原反应的负载催化剂的方法，进一步包括在90℃至150℃下干燥在所述浸渍步骤中所获得的产品持续1小时至24小时的步骤。5.根据权利要求2所述的制备用于氮氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑镇宇，南寅植，金纹圭，金平淳，赵炳权，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR