贱金属氧化物氧化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及贱金属氧化物氧化催化剂。可以使用含或不含钯的MnOx与一种或多种其它贱金属氧化物的混合物氧化含氧气体料流，如来自柴油机或其它稀燃发动机的废气料流中的化学物类，如一氧化氮（NO）、一氧化碳和低分子量烃（例如C1-C5和饱和或烯键式不饱和的）。该氧化在高于大约200℃的温度下将大约90%或更多的一氧化碳有效转化成二氧化碳和消耗烃。该氧化还有效地将大量NO转化成NO2。通常，该混合贱金属氧化物可用作氧化含氧热气体料流中的一氧化氮的催化剂。它们可任选与钯或铂联合使用。但在这种氧化反应中不必使用非常昂贵的铂。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及柴油机或其它稀燃发动机的废气中或其它含氧气体混合物中的一氧化碳、一氧化氮(NO)和不完全燃烧烃(HC)的催化氧化。更具体地，本专利技术涉及MnOx与其它合适的金属氧化物联合用于催化此类氧化反应的用途。此外，MnOx与其它贱金属氧化物的合适组合可用于氧化许多含氧气体混合物中的NO。贱金属氧化物的这些组合可以与钯和/ 或钼的负载粒子联合用于此类氧化反应。
技术介绍
柴油机、一些汽油发动机和许多以烃为燃料的发电厂在高于化学计量的空气-燃料质量比下运行以改进燃料经济性。但是，此类稀燃发动机和其它动力源产生具有相对较高的氧气、水和氮氧化物(主要为NO和NO2,统称为NOx)含量的热废气。在柴油机的情况下， 来自温热发动机的废气的温度典型为大约200°C至400°C并具有按体积计大约10%氧气、6% 二氧化碳、0. 1% —氧化碳(CO)、180 ppm烃(HC)、235 ppm NOx和基本余量的氮气和水的代表性组成。该废气常含有一些极小的富碳粒子。在烃燃料含硫的情况下，来自燃烧源的废气还可能含有二氧化硫。希望处理此类废气组合物以使氮气、二氧化碳和水以外的任何物质的大气排放最小化。由于热废气体料流中的氧气(O2)含量(和水含量)，通常包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的各种混合物的NOx气体难以还原成氮气偶)。据发现，当大量NO被氧化成NO2 时，存在用于将热废气中的大量NO2还原成氮气的选择性催化还原添加剂和反应方法。但是废气中NO (以及CO和HC)的有效和及时氧化要求使用钼作为催化剂。需要便宜得多的用于此类氧化反应的催化剂材料，无论是在燃烧废蒸汽中还是在另一气态环境中。
技术实现思路
据发现，可以制备氧化锰(MnOx)与一种或多种其它合适的贱金属氧化物的混合物以用于柴油机、其它稀燃发动机或其它以烃为燃料的燃烧装置的富氧废气中的C0、HC和NO 的有效氧化。此类含氧化锰的混合物可在包含一氧化氮(NO)、HC (典型地饱和和不饱和的 C1-C5烃)和CO中的一种或多种与氧气或氧气和水的组合的其它气体混合物的氧化中用作有效催化剂。锰据观察根据使用其的气体环境在其氧化物中表现出几种可能的氧化态(例如 +2,+3和+4)。在特定的氧化的锰材料中可能存在两种或更多种这样的氧化锰，因此这些材料在本说明书中被称作MnOx，其中χ可能具有1至4 (或至大约4)的值。在本专利技术的实践中，MnOx与一种或多种其它贱金属氧化物联合使用，金属氧化物的此类组合例如不要求存在钼(或钼氧化催化剂中所用的大量钼)就能有效充当氧化催化剂。贱金属的此类组合(混合物)的优选实例包括二元金属混合物，如MnOx-CeO2、Μη0χ-Υ203 和MnOx-ZiO2和三元(或更多)金属氧化物混合物，如Mn0x-Ce02-&02。各金属氧化物可以以等摩尔份数存在，但不要求如此。MnOx是所需成分，但金属和它们的氧化物的比例可以在被认为适合实现特定催化剂要求的宽范围内变化。例如，贱金属氧化物混合物中锰与其它贱金属的摩尔比例可根据氧化催化剂用途从大约5摩尔％锰到大约90摩尔％锰不等。在本专利技术的实施方案中，不同于铈、钇或锆的贱金属的一种或多种氧化物可以与 MnOx组合。总体而言，合适的金属氧化物包括(除氧化锰外)例如过渡金属(周期表第VIII 族)铁、钴和镍；第IIIB族金属和稀土金属钇、镧、铈和镨；第IVB族金属钛和锆；第VB 族金属钒和铌；第VIB族金属铬、钼和钨；第IB族金属铜；和第IIB族金属如锌，的氧化物。包括MnOx的此类金属氧化物混合物可作为金属氧化物的简单混合物制备(例如通过球磨金属氧化物的混合物)并例如以所容纳的一定体积的细粒形式或以小压实丸粒形式或以沉积在负载表面上的引导涂层(washcoat)材料中的沉积粒子形式用于接触含有要氧化的成分的流动气体料流。该负载表面或基底可以例如是在陶瓷材料的挤出蜂窝形整料中形成的通道的许多薄壁，或金属氧化反应室或容器的合适的基底表面。在本专利技术的另一些实施方案中，可以从合适的溶剂中共沉淀或共沉积锰和相伴贱金属的可溶化合物(通过蒸发和干燥，如在水或含氨的水中的硝酸盐化合物)并煅烧或以其它方式氧化该混合产物以形成锰和相伴金属氧化物的更密切混合物。贱金属氧化物的这种密切混合物可以以适合置于进行氧化反应用的反应位置或容器中的催化剂材料形式制备。根据特定的氧化反应要求，该混合氧化物可以与负载的钯粒子(或与Pd粒子联用) 或甚至与负载的钼粒子组合以促进较低温度下的氧化反应和/或更高的反应完成度。但是，在本专利技术的许多实施方案中，该混合氧化物不要求在一氧化氮、一氧化碳和烃的氧化中存在钼。在本专利技术的优选实施方案中，该金属氧化物混合物(任选与钯一起)用作柴油机废气氧化催化剂以处理柴油机废气体料流或其它稀燃发动机废气体料流以选择性催化还原该废气中的残留N0X。特定催化剂混合物氧化可氧化成分的效力通常取决于该催化剂在热废气体料流中被加热(或以其它方式加热)至的温度。发动机废气温度典型地取决于该发动机已运行多久和燃料在该发动机中的消耗速率(即该发动机的载荷多大)。通常，选择本专利技术的贱金属氧化物催化剂以在废气或其它气体混合物的预期工作温度范围内发挥作用。在本专利技术的更通常实施方案中，该含MnOx的贱金属氧化物混合物可用于氧化含 NOx和氧气(和通常水)的气体混合物中的NO。本专利技术进一步体现在如下方面1.将还含有氧气、氮气和水的气体中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮的方法，该气体处于高于大约200°C的温度；该方法包括使所述含一氧化氮的气体料流接触包含MnOx和至少一种其它贱金属氧化物的混合物的固体催化剂粒子，其中χ具有1至4的值，所述含一氧化氮的气体与所述催化剂粒子接触适合将至少一部分NO氧化成NO2的时间。2.如方面1中所述的氧化方法，其中所述至少一种其它金属氧化物选自由铁、 钴、镍、钇、镧、铈、镨、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、铜和锌的氧化物组成的组。3.如方面1中所述的氧化方法，其中使所述含一氧化氮的气体料流还接触作为氧化催化剂负载的钯和钼的至少之一的粒子。4.如方面1中所述的氧化方法，其中所述至少一种其它金属氧化物选自由铁、钴、镍、钇、镧、铈、镨、钛、锆、钒、铌、铬、钼、钨、铜和锌的氧化物组成的组；且所述含一氧化氮的气体还接触钯和钼的至少之一的粒子。5.如方面1中所述的氧化方法，其中所述固体催化剂粒子包含Ce02、Y2O3和^O2 中的至少一种与MnOx的混合物。6.如方面1中所述的氧化方法，其中所述固体催化剂粒子包含Ce02、Y2O3和^O2 中的至少一种、钯和钼的至少之一的粒子、和MnOx的混合物。7.氧化还含有氧气、水和氮气的气体料流中的一氧化氮(NO)、一氧化碳和低分子量烃的方法，该气体处于大约200°C至大约500°C的温度，该方法包括使该气体料流越过或穿过包含MnOx和至少一种其它金属氧化物的混合物的固体催化剂粒子，其中χ具有1至4的值，所述气体料流与所述催化剂粒子接触适合将至少一部分NO 氧化成NO2、将至少一部分一氧化碳氧化成二氧化碳和将至少一部分所述烃氧化成二氧化碳和水的时间。8.如方面7中所述的氧化方法，其中所述至少一种其它金属氧化物选自由铁、 钴、镍、钇、镧、铈、镨、钛、锆、钒、铌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G齐，W李，
申请(专利权)人：G齐，W李，
类型：发明
国别省市：