用于选择性催化还原的金属氧化物催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种非钒基金属氧化物催化剂组合物，其包含至少一种金属氧化物，其包含锰氧化物并分散在载体上；和载体，其包含铝和选自铈、锰和钛的至少一种金属的复合氧化物的粒子，其中铝按Al2O3计算以基于复合氧化物的总重量计50重量％至80重量％的量存在于所述复合氧化物中，并且其中锰氧化物按MnO2计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计2.5重量％至10重量％的量存在于所述金属氧化物催化剂组合物中。化剂组合物中。化剂组合物中。

【技术实现步骤摘要】
用于选择性催化还原的金属氧化物催化剂


[0001]本专利技术涉及用于选择性催化还原的非钒基金属氧化物催化剂、其制备方法和通过选择性催化还原处理含氮氧化物的排气的方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NOx)是常见空气污染物，其通常包含在来自移动源如汽车和固定源如发电厂的排气中。由于NOx对生态系统、人类、动物和植物的环境负面影响，NOx排放的控制始终是例如汽车制造领域中最重要的课题之一。
[0003]各种处理方法，例如氮氧化物的催化还原已用于减少排气中的NOx。一种典型的催化还原法是在大气氧存在下用氨(NH3)或氨前体作为还原剂的选择性催化还原，其也被称为SCR法。SCR法被认为是优越的，因为可用少量还原剂获得高度NOx减排。通常，氮氧化物和还原剂NH3根据以下方程反应：
[0004]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O(标准SCR反应)
[0005]2NO2+4NH3+O2→
3N2+6H2O(缓慢SCR反应)
[0006]NO+NO2+2NH3→
2N2+3H2O(快速SCR反应)。
[0007]伴随选择性催化还原的副反应是由还原剂NH3和氧气形成低价氮氧化物，尤其是一氧化二氮(N2O)。
[0008]就例如NOx转化和N2O形成而言的NOx处理效果极大取决于SCR法中所用的催化剂。可用于NOx的选择性催化还原的催化剂，即SCR催化剂是被熟知的。
[0009]典型的一类SCR催化剂是钒基催化剂，其通常在载体如TiO2上包含作为活性物类的氧化钒和任选作为助催化剂的一种或多种其它金属氧化物，如WO3。但是，钒基催化剂不具有理想的热耐久性。钒基催化剂一旦老化，将在低温(例如低于300℃)下表现出相当低的活性。钒基催化剂的另一缺点是V2O5可能逸出到周围环境中，造成环境问题。
[0010]另一类SCR催化剂是沸石基催化剂，其通常包含过渡金属交换的小孔铝硅酸盐沸石。沸石基催化剂在低温(例如210℃)下表现出高活性，但具有对还原剂喷射的响应慢的缺点。慢响应被认为归因于沸石骨架的酸位点，还原剂NH3在此被吸收到饱和后才能有效用于NOx还原。
[0011]最近，一类非钒金属氧化物已被提议作为沸石基催化剂和钒基催化剂的替代物用于SCR。如一些在先专利申请中所述，这些金属氧化物催化剂通常包含在载体上的一种或多种贱金属氧化物活性物类。
[0012]JP 2003326167A描述了一种SCR催化剂，其包含在锆基载体上的氧化钨或氧化钼。
[0013]WO2009001131A描述了一种SCR催化剂，其包含分散在作为载体材料的由铈和锆组成的混合氧化物或复合氧化物或其混合物上的至少一种过渡金属。
[0014]CN106824173A描述了一种SCR催化剂，其包含分散在作为载体的铈和铝的复合氧化物(CeO2‑
Al2O3)上的锰氧化物(MnOx)。通过铈和铝的氢氧化物的共沉淀和随后煅烧获得铈和铝的复合氧化物来制备载体。
[0015]如果可开发出具有改进的NOx处理效果的非钒基金属氧化物SCR催化剂，则是理想的。

技术实现思路

[0016]本专利技术的一个目的是提供尤其在低温下(例如低于210℃)表现良好的SCR催化剂。
[0017]已经令人惊讶地发现，该目的通过一种非钒基金属氧化物组合物实现，所述组合物包含分散在载体上的锰(Mn)物类，所述载体包含铝(Al)和选自铈(Ce)、锰和钛(Ti)的至少一种金属的复合氧化物的粒子。
[0018]本专利技术的另一目的要提供特别可用于制备具有改进的NOx处理效果的非钒基金属氧化物组合物的方法。
[0019]该目的通过这样的方法实现，该方法包括在水溶性醇溶剂中将Mn物类的前体浸渍到包含铝和选自铈、锰和钛的至少一种金属的复合氧化物的粒子的载体上。
[0020]相应地，在一个方面，本专利技术涉及一种非钒基金属氧化物催化剂组合物，其包含
[0021]‑
至少一种金属氧化物，其包含锰氧化物，和
[0022]‑
载体，其包含铝和选自铈、锰和钛的至少一种金属的复合氧化物的粒子，其中铝按Al2O3计算以基于复合氧化物的总重量计50重量％至80重量％的量存在于所述复合氧化物中，
[0023]其中所述至少一种金属氧化物分散在所述载体上，和
[0024]其中锰氧化物按MnO2计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计2.5重量％至10重量％的量存在于所述金属氧化物催化剂组合物中。
[0025]在另一方面，本专利技术涉及一种制备如本文所述的非钒基金属氧化物催化剂组合物的方法，其包括将所述至少一种金属氧化物的一种或多种前体浸渍到所述载体上和煅烧，特别是在水溶性醇溶剂中进行。
[0026]在再一方面，本专利技术涉及一种通过选择性催化还原处理含氮氧化物的排气的方法，其包括使排气与如本文所述的金属氧化物催化剂组合物在还原剂存在下接触。
[0027]在进一步方面，本专利技术涉及一种用于处理排气，尤其是来自内燃机的排气的系统，其包含还原剂源、如本文所述的金属氧化物催化剂组合物和任选以下一种或多种：柴油机氧化催化剂(DOC)、三元转化催化剂(TWC)、四元转化催化剂(FWC)、无催化或催化的滤烟器(CSF)、氨氧化催化剂(AMOx)、NOx捕集器、NOx吸收器催化剂、烃捕集催化剂、传感器和混合器。
[0028]本专利技术的专利技术人已经发现，根据本专利技术的金属氧化物催化剂组合物具有改进的NOx处理效果，尤其可用于处理来自汽车发动机，特别是重型柴油机的排气。根据本专利技术的金属氧化物催化剂组合物表现出在低温下(例如低于210℃)的良好SCR性能和理想的热稳定性。
附图说明
[0029]图1显示如实施例中所用的新鲜复合氧化物载体材料的XRD图样。
[0030]图2显示如实施例中所用的老化复合氧化物载体材料的XRD图样。
[0031]专利技术详述
[0032]下面详细描述本专利技术。要理解的是，本专利技术可具体体现为许多不同的形式并且不应被解释为限于本文阐述的实施方案。
[0033]在本文中，除非上下文清楚地另行规定，单数形式“a”，“an”和“the”包括复数对象。术语“包含”等与“含有”等可互换使用，并且应以非限制性的开放方式解释。也就是说，例如，可存在另外的组分或元素。短语“由
……
组成”或“基本由
……
组成”或同源词可涵盖在“包含”或同源词内。
[0034]本文所用的术语“复合氧化物”是指由两种或更多种元素的氧化物组成的氧化物材料，其可通过X
‑
射线衍射被识别为各自的氧化物和结晶相。各自的氧化物密切接触但不是通过物理手段(例如机械混合或掺合)获得的氧化物的物理混合物。
[0035]本文所用的术语“非钒基”是指不包含有意并入该组合物中的任何钒(例如以氧化钒的形式)的金属氧化物催化剂组合物。术语“非钒基金属氧化物催化剂组合物”和术语“金属氧化物催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非钒基金属氧化物催化剂组合物，其包含
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至少一种金属氧化物，其包含锰氧化物，和
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载体，其包含铝和选自铈、锰和钛的至少一种金属的复合氧化物的粒子，其中铝按Al2O3计算以基于复合氧化物的总重量计50重量％至80重量％的量存在于所述复合氧化物中，其中所述至少一种金属氧化物分散在所述载体上，和其中锰氧化物按MnO2计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计2.5重量％至10重量％的量存在于所述金属氧化物催化剂组合物中。2.根据权利要求1的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述至少一种金属氧化物进一步包含钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)或铝(Al)的氧化物或它们的任意组合。3.根据权利要求2的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中Ti、Fe、Mg和Al的氧化物各自按各自的氧化物计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计不大于10重量％、不大于8重量％或不大于6重量％的量存在。4.根据前述权利要求任一项的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中锰氧化物按MnO2计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计3重量％至8重量％的量存在。5.根据前述权利要求任一项的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述至少一种金属氧化物进一步包含钛氧化物，其优选按TiO2计算以基于催化剂组合物的总重量计1至6重量％或2至4重量％的量存在。6.根据前述权利要求任一项的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述至少一种金属氧化物进一步包含铁氧化物，其优选按Fe2O3计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计1至5重量％或3至5重量％的量存在。7.根据前述权利要求任一项的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述载体包含复合氧化物的粒子和选自Ti、Si、Zr、La和Ba的掺杂剂，所述掺杂剂优选按各自的氧化物计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计1至10重量％或3至6重量％的量存在。8.根据前述权利要求任一项的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述载体包含铝、铈和任选锰和/或钛的复合氧化物的粒子。9.根据权利要求7的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中所述载体由铝和铈的复合氧化物的粒子和任选的掺杂剂组成。10.根据权利要求8或9的非钒基金属氧化物催化剂组合物，其中铈按CeO2计算以基于复合氧化物的总重量计20重量％至50重量％、20重量％至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登松，王芃芦，李红蕊，李跃进，陈效林，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：