选择性氨氧化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种选择性氨氧化催化剂，其包：铂族金属和包含掺杂有0

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】选择性氨氧化催化剂
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年4月11日提交的国际申请No.PCT/CN2019/082306全部内容的优先权权益。


[0003]本专利技术涉及选择性氨氧化(AMO
x
)催化剂、其制造方法以及用于处理排气料流的集成催化剂体系。
技术背景
[0004]柴油机排放物是一种非均相混合物，其含有微粒排放物如烟灰和气态排放物(包括一氧化碳、未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物和氮氧化物(统称为NO
x
))。将催化剂组合物(通常设置于一种或多种整料基材上)置于发动机排气系统中以将某些或所有这些排气组分转化为无害化合物。
[0005]选择性催化还原(SCR)是一种NO
x
减排技术，其将用于满足柴油机和贫燃机中严格的NO
x
排放目标。在氨SCR过程中，NO
x
(通常由NO+NO2组成)与氨(或氨前体如尿素)在通常包含贱金属的催化剂上反应而形成双氮(N2)。该技术能够在典型的柴油机驾驶循环中获得大于90％的NO
x
转化率，且因此它代表了实现积极的NO
x
减排目标的最佳方法之一。
[0006]一些SCR催化剂材料的一个特性特征是在典型驾驶循环的低温部分过程中，催化剂表面上的路易斯和布朗斯台德酸性位点上保留显著量氨的倾向。随后排气温度的升高可能导致氨由氨SCR催化剂表面解吸并由车辆排气管排出。为了提高NO
x
转化率而过量添加氨是另一潜在的情况，其中氨可能由氨SCR催化剂排出。
[0007]氨气由SCR催化剂泄漏会带来大量问题。NH3的气味阈值在空气中是20ppm。眼睛和咽喉刺激在100ppm以上是显著的，皮肤刺激在400ppm以上发生，且对生命和健康的直接危险(IDLH)在空气中是500ppm。NH3是腐蚀性的，特别是其水溶液形式。在排气催化剂下游的排气管线的较冷区域中，NH3和水的凝结会产生腐蚀性混合物。
[0008]因此，希望在氨可能通入尾管之前将其消除。为此，采用选择性氨氧化(AMO
x
)催化剂，目的是将过量氨转化为N2。希望AMO
x
催化剂还应产生最少N2O(其是一种强效的温室气体)。理想地，AMO
x
催化剂应显现出高NH3氧化活性和高N2选择性。然而，大多数已知的AMO
x
催化剂显示出活性和选择性之间的折中关系，即较高NH3氧化活性伴随着较低N2选择性(较高的副产物形成水平，如N2O和NO
x
)。
[0009]通常AMO
x
催化剂包含负载在难熔金属氧化物载体如氧化铝、二氧化硅、氧化锆或其组合上的贵金属。尽管如专利文件WO2010/062730A1、WO2011/140251A1、WO 2017/037006A1和US 2011/0286900A1所述，公开了许多难熔金属氧化物载体用于AMO
x
催化剂中，但本领域没有报告纯二氧化钛用作AMO
x
催化剂中的载体，可能是因为认为纯二氧化钛具有差水热稳定性。熟知在高温下老化后，特别是高于560℃下，二氧化钛的比表面积显著减少。因此，通常不认为纯二氧化钛为适合用于需要经受严苛水热老化条件的负载催化剂的担
体。
[0010]然而，本申请中公开的专利技术的本专利技术人发现含有负载在由TiO2组成的载体上的铂族金属(PGM)，特别是Pt的AMO
x
催化剂既显现出高NH3氧化活性，又显现出高N2形成选择性，特别是较少形成N2O。
[0011]专利技术概述
[0012]本专利技术提供一种选择性氨氧化(AMO
x
)催化剂，其包含铂族金属(PGM)和由TiO2组成的载体，其中TiO2掺杂有0
‑
10重量％的SiO2、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3或其混合物。
[0013]本专利技术还提供一种用于处理排气料流的集成SCR/AMO
x
催化剂体系，包括：
[0014]上述选择性氨氧化(AMO
x
)催化剂，和
[0015]选择性催化还原(SCR)催化剂以促进氨与氮氧化物的反应而选择性地形成氮和H2O。
[0016]本专利技术还提供一种排气处理系统，包括
[0017]柴油机氧化催化剂(DOC)，催化烟灰过滤器(CSF)，还原剂喷射器和上述集成SCR/AMO
x
催化剂体系；
[0018]任选地，该排气处理系统进一步包括第二选择性催化还原(SCR)催化剂和/或贫NOx捕集器(LNT)。
[0019]与含有铂族金属(PGM)和除纯TiO2或掺杂有少量(<10％)的SiO2、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3或其混合物的TiO2以外的常规难熔金属氧化物载体的AMO
x
催化剂相比，本专利技术AMO
x
催化剂既显示出高NH3活性如较低NH3起燃温度(light
‑
off temperature)T
70
，又显示出高N2选择性如较少氧化亚氮(N2O)副产物的形成。
附图说明
[0020]图1A显示了根据一个或多个实施方案的AMO
x
催化剂的布局；
[0021]图1B显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0022]图1C显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0023]图2A显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0024]图2B显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0025]图3A显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0026]图3B显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0027]图4A显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0028]图4B显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局；
[0029]图4C显示了根据一个或多个实施方案的集成催化剂体系的布局。
[0030]图5显示了实施例1的样品和对比例的样品在水热老化后的催化性能(NH3转化率和N2O形成)；
[0031]图6显示了实施例1、实施例2的样品以及对比例的样品的新鲜和老化的催化性能(NH3转化率和N2O形成)；
[0032]图7显示了TiO2的孔隙体积和孔隙直径；
[0033]图8显示了实施例和对比例的样品在水热老化后的催化性能(NH3转化率和N2O形成)。
[0034]实施方案
[0035]如在本说明书和所附权利要求中所用，除非另外在上下文中明确指出，否则单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数个指示物。
[0036]术语“NH3氧化”是指其中使氨(NH3)与氧气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种选择性氨氧化(AMO
x
)催化剂，包含：铂族金属和由TiO2组成的载体，其中TiO2掺杂有0
‑
10重量％的SiO2、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3或其混合物。2.根据权利要求1的AMO
x
催化剂，其中TiO2在750℃下10体积％的H2O水热老化20小时后具有5
‑
120m2/g，具体是7
‑
50m2/g的BET比表面积。3.根据权利要求1或2的AMO
x
催化剂，其中TiO2在750℃下老化20小时后具有0.01
‑
0.2cm3/g的平均孔隙体积；或在750℃老化20小时后具有2
‑
50nm的平均孔隙直径。4.根据权利要求1
‑
3中任一项的AMO
x
催化剂，其中铂族金属的负载量为约0.3g/ft3至约20g/ft3，优选约0.5g/ft3至约10g/ft3，更优选约0.8g/ft3至约3g/ft3，以相对于基材体积的铂族金属的总重量计。5.根据权利要求1
‑
4中任一项的AMO
x
催化剂，其中铂族金属是Pt。6.根据权利要求1
‑
5中任一项的AMO
x
催化剂，其中将AMO
x
催化剂涂覆在基材上，其中干增量为0.1
‑
1.5g/in3，以相对于基材体积的AMO
x
催化剂的总重量计。7.一种集成催化剂体系，包含根据权利要求1
‑
6中任一项的AMO
x
催化剂；和选择性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝裕芬，李跃进，S，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：