在过滤器上的选择性催化还原催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种包含多孔壁流过滤器基材的选择性催化还原催化剂，其中在多孔内壁的孔中和在多孔内壁的表面上，该催化剂包含含有选择性催化还原组分的选择性催化还原涂层，该选择性催化还原组分包含含有铜和铁中一种或多种的沸石材料。本发明专利技术进一步涉及一种使用含碳添加剂的颗粒制备选择性催化还原催化剂的方法以及一种包含所述含碳添加剂的颗粒的含水混合物。混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在过滤器上的选择性催化还原催化剂
[0001]本专利技术涉及制备选择性催化还原催化剂的方法，选择性催化还原催化剂和使用所述催化剂选择性催化还原氮氧化物的方法。
[0002]在过滤器应用上的选择性催化还原中，洗涂层(washcoat)负载量(2g/in3和更高)对于使低温NOx转化率和NH3储存最大化是必要的。然而已知的是在将该洗涂层负载量加入过滤器中时，过滤器壁的孔越来越被堵塞，这导致背压大为增加。在废气处理系统中，高背压是不希望的，因为它们降低发动机效率。此外，据信孔的堵塞也将妨碍最佳NH3储存。因此，需要提供在壁流过滤器基材上的改进选择性催化还原催化剂以处理被动点火发动机的废气流，所述催化剂允许在所述过滤器中降低背压，同时呈现良好催化活性。
[0003]因此，本专利技术的目的是要提供一种在呈现良好催化活性的同时允许降低背压的改进选择性催化还原催化剂以及一种制备改进选择性催化还原催化剂的改进方法。
[0004]I.SCR催化剂和制备SCR催化剂的方法(背压/催化活性)
[0005]惊人地发现本专利技术的选择性催化还原(SCR)催化剂在呈现良好催化活性的同时允许降低背压并且本专利技术方法允许生产在呈现良好催化活性的同时允许降低背压的选择性催化还原催化剂。
[0006]因此，本专利技术涉及一种选择性催化还原催化剂，包含：
[0007]包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由该多孔壁流过滤器基材的多孔内壁限定的通道的多孔壁流过滤器基材，其中该多个通道包括具有敞开入口端和封闭出口端的入口通道以及具有封闭入口端和敞开出口端的出口通道，其中通道和多孔内壁之间的界面由多孔内壁的表面限定；
[0008]其中在多孔内壁的孔中和在多孔内壁的表面上，该催化剂包含选择性催化还原涂层，其包含选择性催化还原组分，该选择性催化还原组分包含沸石材料，其包含铜和铁中一种或多种；
[0009]其中在多孔内壁的孔中，该选择性催化还原催化涂层作为壁内涂层存在，并且在多孔内壁的表面上，该选择性催化还原催化涂层作为壁上涂层存在；其中除了所述选择性催化还原催化涂层外，该催化剂在多孔内壁的孔中不包含其他涂层且在多孔内壁的表面上不包含其他涂层；
[0010]其中该选择性催化还原涂层以为壁内涂层负载量l(壁内涂层)和壁上涂层负载量l(壁上涂层)之和的总负载量l(总)存在，其中在该催化剂中定义为壁上涂层负载量l(壁上涂层)相对于壁内涂层负载量l(壁内涂层)的负载量之比—所述负载量之比定义为l(壁上涂层):l(壁内涂层)—在17:83
‑
80:20范围内。
[0011]优选所述负载量之比l(壁上涂层):l(壁内涂层)在18:82
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70:30，更优选19:81
‑
60:40，更优选20:80
‑
60:40，更优选20:80
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50:50，更优选20:80
‑
45:55范围内。
[0012]优选该催化剂中该选择性催化还原涂层的总负载量l(总)在1.3
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6g/in3，更优选1.5
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5g/in3，更优选1.8
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4.5g/in3范围内。优选本专利技术的选择性催化还原催化剂具有高负载量。尤其更优选该催化剂中该选择性催化还原涂层的总负载量l(总)在2
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4g/in3，更优选2
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3g/in3范围内。
[0013]优选该选择性催化还原涂层在基材轴长的x％上延伸，其中x在80
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100，更优选85
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100，更优选90
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100，更优选95
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100，更优选98
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100范围内。更优选该选择性催化还原涂层从基材入口端向出口端延伸。或者，更优选该选择性催化还原涂层从基材出口端向入口端延伸。
[0014]对于该选择性催化还原壁上涂层，优选它在入口通道的多孔内壁表面上延伸。更优选该选择性催化还原壁上涂层仅在入口通道的多孔内壁表面上延伸。替换地，优选该选择性催化还原壁上涂层在出口通道的多孔内壁表面上延伸。更优选它仅在出口通道的多孔内壁表面上延伸。作为另外的替换，优选该选择性催化还原壁上涂层在入口通道的多孔内壁表面上延伸且在出口通道的多孔内壁表面上延伸。
[0015]对于包含在该选择性催化还原涂层中所含该选择性催化还原组分中的沸石材料，优选所述沸石材料是8员环孔沸石材料，其中所述沸石材料更优选具有选自CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型，更优选选自CHA、AEI、RTH、AFX、其中两种或更多种的混合物以及其中两种或更多种的混合类型的骨架结构。更优选所述沸石材料选自CHA和AEI，更优选CHA。
[0016]优选包含在该选择性催化还原组分中的沸石材料具有如下骨架结构，其中95
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100重量％，更优选98
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100重量％，更优选99
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100重量％，更优选99.5
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100重量％该沸石材料的骨架结构由Si、Al和O构成。优选至多1重量％，更优选0
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0.5重量％，更优选0
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0.1重量％该沸石材料的骨架结构由P构成。
[0017]优选包含在该选择性催化还原中的沸石材料具有的Si/Al摩尔比作为SiO2:Al2O3摩尔比计算在2:1
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50:1，更优选2:1
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40:1，更优选5:1
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30:1，更优选10:1
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30:1，更优选14:1
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28:1范围内。
[0018]优选包含在该选择性催化还原涂层中的沸石材料，更优选具有骨架类型CHA的沸石材料具有的平均晶粒尺寸经由扫描电子显微术测定为至少0.1微米，更优选在0.1
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3.0微米，更优选0.3
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1.5微米，更优选0.4
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1.0微米范围内。
[0019]优选该选择性催化还原涂层以在0.1
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3g/in3，更优选0.5
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2.75g/in3，更优选1
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2.5g/in3，更优选1.5
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2.25g/in3范围内的负载量包含该沸石材料。
[0020]优选包含在该选择性催化还原涂层的选择性催化还原组分中的沸石材料包含铜。更优选该选择性催化还原涂层基于包含在该选择性催化还原涂层中的沸石材料的重量以在1
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15重量％，更优选1.25
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10重量％，更优选1.5
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7重量％，更优选1.75
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6重量％，更优选2
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5重量％，更优选2.5
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4.5重量％范围内的量包含作为CuO计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种选择性催化还原催化剂，包含：包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由所述多孔壁流过滤器基材的多孔内壁限定的通道的多孔壁流过滤器基材，其中所述多个通道包括具有敞开入口端和封闭出口端的入口通道以及具有封闭入口端和敞开出口端的出口通道，其中通道和多孔内壁之间的界面由多孔内壁的表面限定；其中在多孔内壁的孔中和在多孔内壁的表面上，所述催化剂包含含有选择性催化还原组分的选择性催化还原涂层，所述选择性催化还原组分包含含有铜和铁中一种或多种的沸石材料；其中在多孔内壁的孔中，所述选择性催化还原催化涂层作为壁内涂层存在，并且在多孔内壁的表面上，所述选择性催化还原催化涂层作为壁上涂层存在；其中除了所述选择性催化还原催化涂层外，所述催化剂在多孔内壁的孔中不包含其他涂层且在多孔内壁的表面上不包含其他涂层；其中所述选择性催化还原涂层以为壁内涂层负载量l(壁内涂层)和壁上涂层负载量l(壁上涂层)之和的总负载量l(总)存在，其中在所述催化剂中定义为壁上涂层负载量l(壁上涂层)相对于壁内涂层负载量l(壁内涂层)的负载量之比—所述负载量之比定义为l(壁上涂层):l(壁内涂层)—在17:83
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80:20范围内。2.权利要求1的催化剂，其中所述负载量之比l(壁上涂层):l(壁内涂层)在20:80
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60:40，更优选20:80
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50:50，更优选20:80
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45:55范围内；其中在所述催化剂中所述选择性催化还原涂层的总负载量l(总)优选在1.3
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6g/in3，更优选1.5
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5g/in3，更优选1.8
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4.5g/in3，更优选2
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4g/in3，更优选2
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3g/in3范围内。3.权利要求1或2的催化剂，其中包含在所述选择性催化还原涂层中所含选择性催化还原组分中的沸石材料是8员环孔沸石材料；其中包含在所述选择性催化还原涂层的所述选择性催化还原组分中的所述沸石材料优选包含铜，其中所述选择性催化还原涂层基于包含在所述选择性催化还原涂层中的沸石材料的重量以优选在1
‑
15重量％，更优选1.25
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10重量％，更优选1.5
‑
7重量％，更优选1.75
‑
6重量％，更优选2
‑
5重量％，更优选2.5
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4.5重量％范围内的量包含作为CuO计算的铜。4.权利要求1
‑
3中任一项的催化剂，其中所述多孔壁流过滤器基材的包含壁内涂层的多孔内壁具有在15
‑
60％，更优选20
‑
50％，更优选25
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45％，更优选30
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40％范围内的相对平均孔隙率，其中相对平均孔隙率定义为相对于不包含壁内涂层的内壁的平均孔隙率的包含壁内涂层的内壁的平均孔隙率；以及其中所述选择性催化涂层的总负载量l(总)在1.8
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4.5g/in3，更优选2
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4g/in3，更优选2
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3g/in3范围内；其中所述不包含壁内涂层的内壁的平均孔隙率优选在30
‑
75％，更优选40
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73％，更优选50
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70％，更优选55
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65％范围内。5.权利要求1
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4中任一项的催化剂，其中所述多孔壁流过滤器基材的包含壁内涂层的多孔内壁具有在5
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30微米，优选10
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25微米，更优选14
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20微米范围内的平均孔度。6.权利要求1
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5中任一项的催化剂，其中所述壁内涂层包含孔，其中至少15％，优选15
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50％，更优选20
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30％壁内涂层的孔具有在0.5
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18微米，优选1
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17微米，更优选1
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16微米范
围内的平均孔度。7.权利要求1
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6中任一项的催化剂，其中所述壁内涂层包含孔，其中3
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12％，优选5
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11％壁内涂层的孔具有在0.005
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2微米，优选0.01
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1微米范围内的平均孔度。8.一种制备选择性催化还原催化剂，优选根据权利要求1
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7中任一项的选择性催化还原催化剂的方法，所述方法包括：(i)提供包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由所述多孔壁流过滤器基材的多孔内壁限定的通道的多孔壁流过滤器基材，其中所述多个通道包括具有敞开入口端和封闭出口端的入口通道以及具有封闭入口端和敞开出口端的出口通道，其中通道和多孔内壁之间的界面由多孔内壁的表面限定；(ii)制备一种包含水、含碳添加剂的颗粒和包含沸石材料的选择性催化还原组分来源及铜和铁中一种或多种的来源的含水混合物，其中所述含碳添加剂具有在120
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900℃范围内的去除温度；(iii)将在(ii)中得到的混合物分配于在(i)中提供的多孔基材的内壁表面上，并且任选干燥包含分配于其上的混合物的基材；(iv)在温度在500
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1000℃范围内的气体气氛中煅烧在(iii)中得到的基材，得到包含选择性催化还原涂层的多孔壁流过滤器基材；其中在(ii)中制备的含水混合物中所含所述含碳添加剂的颗粒具有在0.5
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40微米范围内的Dv50。9.权利要求8的方法，其中在(ii)中制备的含水混合物中所含含碳添加剂是石墨、合成石墨、炭黑、石墨烯、金刚石、富勒烯、碳纳米管和无定形碳中的一种或多种；其中所述含碳添加剂优选具有在400
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850℃，...

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