用于废气净化的催化剂制造技术

包括蜂窝体的用于废气净化的蜂窝型催化剂，所述蜂窝体包括：充当污染物捕集器和/或具有基于包括贱金属的催化活性体系的催化活性部分的部分；和催化非活性部分，其中所述催化非活性部分包括至少一种用于减少蜂窝体的热诱导的收缩的热稳定的硫酸盐或硫化物组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于废气净化的催化剂本专利技术涉及用于废气净化，特别是用于来自机动车辆的废气的废气净化的催化剂。取决于使用领域，通常已知在每种情况下匹配具体应用的许多催化剂用于废气净化。对于机动车辆中的废气净化，经常使用陶瓷蜂窝型催化剂，废气在运行期间从其中流过。这些催化剂经常为挤出的陶瓷体。它们通常具有圆形的横截面。在运行期间典型地将所述催化剂暴露至400-700℃的升高的温度。例如，所述催化剂尤其用于还原氮氧化物。出于该目的，尤其可以使用本身已知的选择性催化还原(SCR)方法。在该方法中，在含氮还原剂(典型地，氨)存在下将氮氧化物还原成氮气和氧气。原理上意指许多SCR催化剂类型和系统用于加速该反应。其它废气净化系统促进一氧化碳到二氧化碳的氧化以及未燃烧的烃到水(蒸气)和一氧化碳的氧化或者来自贫燃发动机的废气的氮氧化物(NOx)的循环吸附，然后在富烃废气中解吸和还原NOx(所谓的NOx捕集方法，其使用被称为NOx捕集或NOx吸附剂催化剂(NAC)的特别配制的催化剂)。如果将机动车辆发动机控制至至少大致化学计量比运行，则可以通过三效催化剂进行同时催化氧化一氧化碳和未燃烧的烃以及还原氮氧化物。除了用于来自机动车辆的废气的废气净化的催化剂的这些常见的一般知识以外，还已知组合的催化剂，其中将过滤器作用与催化剂作用组合。出于该目的，例如优选使用已被催化活化的壁流式过滤器。壁流式过滤器是包括具有多孔壁布置蜂窝体的蜂窝型过滤器，其中所述壁限定了在纵向上延伸的平行的第一和第二通道的阵列。第一通道在蜂窝体的第一端处封闭并且第二通道在蜂窝体的第二端处封闭。在此的具体应用领域是催化碳烟过滤器(CSF)，其尤其用于汽车领域用于氧化一氧化碳、未燃烧的烃和颗粒物质。特别用于SCR催化剂的已建立的催化剂类别基于尤其是氧化钛-钒体系(例如，V2O5/TiO2或V2O5/WO3/TiO2)，其具有在氧化钛载体材料中的作为催化活性组分的氧化钒。通常可以将该钛-钒体系指定为基于贱金属的催化剂类别；在此为钒。此外，存在基于贵金属的催化剂体系以及特别是还存在基于催化活性或经活化的结晶分子筛，尤其是沸石，即铝硅酸盐结晶分子筛的催化剂体系。这些经常包括用于催化活化的来自贱金属的促进剂金属。在汽车领域，促进剂金属典型地为铜或铁。今天用于机动车辆中的催化剂主要基于陶瓷蜂窝型催化剂。在运行期间，待净化的废气流过例如挤出的催化剂主体的通道。在此，在挤出的陶瓷蜂窝型催化剂与经涂布的载体之间进行原则上的区分，称为“载体涂层”。在挤出的陶瓷蜂窝型催化剂的情况下，催化活性的催化剂组合物形成挤出的主体，即催化剂的通道壁由催化活性材料形成。在载体涂层的情况下，将催化惰性挤出的载体主体用实际的催化活性催化剂材料涂布。这例如通过将挤出的载体主体浸入包含催化剂材料的悬浮液中而进行。为了制备挤出的陶瓷蜂窝型催化剂和惰性载体主体二者，将通常以粉末形式存在的陶瓷起始组分彼此混合并且加工，以产生陶瓷组合物。在挤出的主体的情况下，将这种之后通常为糊状的组合物挤出以制备蜂窝体。随后使以该方式获得的“生”主体经受热处理，从而形成最终的陶瓷主体。催化非活性组分，例如粘结剂或填料对于制备挤出的陶瓷蜂窝型催化剂而言通常是必要的，从而设定陶瓷主体的合适的机械性质。这些催化非活性组分通常为粘土或氧化铝。为了提高机械强度，经常添加纤维，尤其是玻璃纤维。在烧结陶瓷催化剂组合物期间通常经由粘结剂部分形成烧结桥，并且这些对于将刚度和固有稳定性赋予最终催化剂而言是重要的。在机动车辆领域，通常将挤出的陶瓷蜂窝型催化剂和经载体涂布的载体，尤其是挤出的陶瓷蜂窝型催化剂布置在管状圆形壳体中，并且随着插入耐热纤维垫压入。催化剂在壳体内的固定经常排他地受到压入力和通过纤维垫赋予的保持力的影响。陶瓷蜂窝型催化剂，尤其是挤出的陶瓷蜂窝型催化剂显示出热诱导收缩，其尤其还由于使用期间的热应力而明显增加。该热或老化相关的收缩在将催化剂用于废气净化时的升高的运行温度时是特别显著的。然而，过度收缩导致催化剂壳体内的保持力降低的问题并且催化剂因此在一些情况下不再足够牢固地保持在壳体之内。甚至约0.5％以上的收缩在此也是不期望的。然后催化剂的不令人满意的固定可能导致问题并且在进一步运行期间导致对催化剂或对废气系统的损害。除了例如由于振动的催化剂的增加的机械应力和与此相关的不期望的噪声发射之外，还存在催化剂将会被从其中布置它的管状壳体推出的危险。由此出发，本专利技术的目的在于尽可能避免由于陶瓷催化剂主体老化相关的收缩的催化剂在壳体内的这种松动。根据本专利技术，所述目的通过包括蜂窝体的用于废气净化的蜂窝型催化剂得以实现，所述蜂窝体包括：充当污染物捕集器和/或具有基于包括贱金属的催化活性体系的催化活性部分的部分；和催化非活性部分，其中催化非活性部分包括至少一种用于减少蜂窝体的热诱导的收缩的热稳定的硫酸盐或硫化物组分。催化剂优选用于废气净化并且尤其优选被构造为SCR催化剂。出于本目的，催化剂为成形的陶瓷主体，其具有特别针对期望的废气净化的催化活性。尤其是，所述催化剂为例如由挤出的陶瓷蜂窝型催化剂组成的催化剂，其中陶瓷主体的全部体积显示出催化活性。催化剂因此包括具有催化非活性部分和催化活性部分的成形的陶瓷主体。将基于贱金属的体系，尤其是具有钒作为催化活性组分的体系用作催化活性部分的催化活性体系。催化非活性部分进一步包括至少一种用于减少催化剂的热诱导的收缩的热稳定的组分。该用于减少收缩的组分为硫酸盐或硫化物，其为热稳定的并且抵抗热诱导的收缩。因此添加所述组分作为热稳定添加剂。本专利技术从在成形的催化剂主体具有贱金属体系作为催化活性组分的情况下借助于合适地改变催化剂的成形的陶瓷主体的组成而减少催化剂的老化相关的收缩的想法出发。出于本目的，热稳定意味着组分长期承受至少600℃并且优选至少800℃的温度而没有挥发或转变并且它们的性质并不明显改变。研究已显示，添加选自硫酸盐或硫化物的这样的组分可以导致老化相关的收缩方面的明显减少。以该方式，确保了催化剂永久地牢固保持在壳体内，所述催化剂借助于垫压入所述壳体中。催化活性部分尤其包括具有在金属氧化物载体材料中的作为催化活性组分氧化钒的氧化钒/金属氧化物部分，所述金属氧化物载体材料选自铝、钛、锆、铈、硅及其组合。作为替代，催化活性部分包含结晶分子筛，尤其是铝氧化物，其提供有贱促进剂金属。优选的分子筛为所谓的小孔分子筛，其具有最多具有8个原子的四面体开环结构。类似地可以有利地将具有最多具有10个原子的四面体开环结构的中孔分子筛如FER或MFI或大孔分子筛如BEA或MOR(具有最多具有12个原子的四面体开环结构)用于本专利技术的目的。优选的小孔分子筛包括具有拥有CHA、AEI或ASX骨架类型编码的骨架类型的那些。用于促进剂的贱金属优选为铜和/或铁，可以通过离子交换将其引入分子筛的晶格结构。催化剂优选包括具有作为活性部分的钒-钛体系的钒-钛催化剂。优选使用五氧化二钒或五氧化二钒与氧化钨的组合作为催化活性组分。尤其是将V2O5/TiO2或V2O5/WO3/TiO2用作催化活性部分。作为五氧化二钒的替代或除了五氧化二钒以外，将钒-铁化合物用作催化活性组分，尤其是钒酸铁(FeVO4)和/或钒酸铁铝(Fe0.8Al0.2VO4)。钒基体系尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括蜂窝体的用于废气净化的蜂窝型催化剂(2)，所述蜂窝体包括：充当污染物捕集器和/或具有基于包括贱金属的催化活性体系的催化活性部分的部分；和催化非活性部分，其中所述催化非活性部分包括至少一种用于减少蜂窝体的热诱导的收缩的热稳定的硫酸盐或硫化物组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 DE 102015205843.31.包括蜂窝体的用于废气净化的蜂窝型催化剂(2)，所述蜂窝体包括：充当污染物捕集器和/或具有基于包括贱金属的催化活性体系的催化活性部分的部分；和催化非活性部分，其中所述催化非活性部分包括至少一种用于减少蜂窝体的热诱导的收缩的热稳定的硫酸盐或硫化物组分。2.根据权利要求1所述的蜂窝型催化剂(2)，其包括氧化钒/金属氧化物催化剂，其中所述催化活性部分包含负载在金属氧化物载体材料上的作为催化活性组分的氧化钒。3.根据权利要求1或2所述的蜂窝型催化剂(2)，其包括具有基于贱金属的促进剂的结晶分子筛。4.根据前述权利要求任一项所述的蜂窝型催化剂(2)，其中所述热稳定的组分为碱金属硫酸盐、碱土金属硫酸盐、金属硫酸盐或过渡金属的硫酸盐。5.根据前述权利要求任一项所述的蜂窝型催化剂(2)，其中所述热稳定的组分选自硫酸锂(LiSO4)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸钡(BaSO4)和TiO(SO4)。6.根据权利要求1至4任一项所述的蜂窝型催化剂(2)，其中所述热稳定的组分为硫酸钙。7.根据前述权利要求任一项所述的蜂窝型催化剂(2)，其中所述热稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·鲍尔，D·比斯库泊斯基，R·多特泽尔，J·W·约德劳克，R·勒佩尔特，J·W·明奇，I·皮拉斯，J·舒，G·斯梅德勒，
申请(专利权)人：庄信万丰催化剂德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE