NOx吸收催化剂制造技术

技术编号:8108662 阅读:191 留言:0更新日期:2012-12-21 18:29
包含挤出固体的NOx吸收催化剂包含:(A)10-100重量%的至少一种粘合剂/基质组分;和5-90重量%的沸石分子筛、非沸石分子筛或它们的任何两种或更多种的混合物,所述催化剂包含以下的至少一种金属:(a)至少一种贵金属;和(b)至少一种碱金属或至少一种碱土金属,其中(a)和(b)携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层;或者(B)10-100重量%的至少一种粘合剂/基质组分;和5-80重量%的任选稳定的二氧化铈,所述催化剂包含以下的至少一种金属:(a)至少一种贵金属;和(b)至少一种碱金属或至少一种碱土金属,其中:(i)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体中;(ii)大部分的所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属位于挤出固体的表面;(iii)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层;(iv)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体中且在挤出固体的表面也以较高的浓度存在;(v)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体且也携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层;或(vi)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体,在挤出固体的表面以较高的浓度存在且也携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】NOx吸收催化剂本专利技术涉及包含挤出固体的催化剂,用于处理来自固定源且特别是移动应用(即机动车辆)的内燃机的废气排放物中包含的氮氧化物。US2002/0077247公开了蜂窝状的NOx储存催化剂,其中所述蜂窝由至少一种碱土金属硫酸盐(作为NOx储存材料的前体化合物)形成。所述催化剂一般含有过渡金属,优选选自以下的金属:钯、铂、铑、铱和钌,所述金属可通过溶胶浸渍或通过浸入盐溶液中而引入。汽车工程师学会(SAE)技术文献2007-01-0658题为"FundamentalStudyandPossibleApplicationofNewConceptHoneycombSubstrateforEmissionControl(用于排放控制的新概念蜂窝基底的基础研究和可能应用)",公开了包含分散于催化载体上的铂催化剂的柴油氧化催化剂(DOC),所述催化载体包含γ-氧化铝、无机纤维和(未命名的)粘合材料的多个挤出片段,它们粘合成全尺寸块体。所述铂通过普通浸渍法以1.0-2.7g/l施用于催化载体。所述文献建议也可用相同的方式制造NOx储存催化剂(NSC),不过没有提供具体实施例。EP1739066公开了包含以下的蜂窝结构:具有多重通孔的多重蜂窝单元;和通过蜂窝单元的各个闭合外表面将蜂窝单元彼此连接的密封层,其中所述通孔不开口。所述蜂窝单元至少包括无机颗粒、无机纤维和/或晶须(whisker)。例证的无机颗粒为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅和二氧化锆;例证的无机纤维为二氧化硅-氧化铝纤维;且例证的无机粘合剂为二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、海泡石和绿坡缕石。催化剂组分可携带于所述蜂窝结构上。所述催化剂组分可包括选自贵金属(包括铂、钯和铑)、碱金属(比如钾和钠)、碱土金属(例如钡)和氧化物的至少一种类型。所述蜂窝结构可用作催化转化器(例如三效催化剂)或NOx储存催化剂,用于转化车辆的废气。WO2009/093071公开了孔隙率为至少40%、由挤出型选择性催化还原催化剂形成的壁流式过滤器整料基底。我们现已开发了包含挤出固体和至少一种金属的催化剂系列,所述催化剂在内燃机废气的废气后处理领域中具有特定的应用。这种废气可由固定源排放物产生,但是开发所述催化剂特别用于处理移动排放源,比如客车、卡车和公共汽车。根据一方面,本专利技术提供包含挤出固体的NOx吸收催化剂,其包含:(A)10-100重量%的至少一种粘合剂/基质组分;和5-90重量%的沸石分子筛、非沸石分子筛或它们的任何两种或更多种的混合物,所述催化剂包含以下的至少一种金属:(a)至少一种贵金属;和(b)至少一种碱金属或至少一种碱土金属,其中(a)和(b)携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层;或者(B)10-100重量%的至少一种粘合剂/基质组分;和5-80重量%的任选稳定的二氧化铈,所述催化剂包含以下的至少一种金属:(a)至少一种贵金属;和(b)至少一种碱金属或至少一种碱土金属,其中:(i)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体中;(ii)大部分的所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属位于挤出固体的表面;(iii)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层:(iv)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体且在挤出固体的表面也以较高的浓度存在;(v)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体且也携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层;或(vi)所述至少一种碱金属或至少一种碱土金属存在于整个挤出固体,在挤出固体的表面以较高的浓度存在且也携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层。将本专利技术分成实施方案(A)和(B)的原因是沸石分子筛和非沸石分子筛一般为酸性性质(例如取决于程序升温脱附)。但是,从废气中吸收氮氧化物的过程一般涉及将一氧化氮氧化成二氧化氮(其为温和酸性),和将二氧化氮吸收在碱性金属化合物(比如铈化合物)、碱金属化合物或碱土金属化合物上。于是,如果所述沸石分子筛或非沸石分子筛与碱性金属化合物结合,则降低了碱性金属化合物吸收氮氧化物的能力。但是,沸石分子筛和/或非沸石分子筛的存在可为有利的,原因在于其可通过在低于贵金属组分催化烃氧化成二氧化碳和水的温度下吸附冷启动烃来促进所谓的"冷启动"烃转化,并当贵金属催化剂的温度升高至超过其用于氧化烃的"点火"温度时促进烃脱附。已知,某些结合金属可有助于HC吸附,具有用于本专利技术的优势。优选的吸附促进金属包括Pd和/或Cu、Ag、碱土金属和碱金属(例如Cs)。但是,对于后者情况,所述碱金属和碱土金属旨在促进烃吸附而非NOx吸收。因此,在其中期望通过将沸石和/或非沸石分子筛包括在挤出固体内和/或一个或多个涂层中来促进冷启动烃吸附的实施方案中,将实施方案(A)和(B)设计成实质上防止旨在用于NOx吸附的碱金属化合物、碱土金属化合物或铈化合物接触所述沸石和/或非沸石分子筛。由于这个原因,在实施方案(A)中,碱金属化合物、铈化合物和/或碱土金属化合物存在于一个或多个涂层中。(B)的实施方案可包括包含沸石和/或非沸石分子筛的涂层。但是,在这些实施方案中,所述沸石和/或非沸石分子筛存在于与碱金属化合物、铈化合物和/或碱土金属化合物分离的离散层中。本专利技术的一个优势是通过除去常用于催化涂层中的催化组分,可以减少涂层的数目,例如从两层减少到一层;或可以一起除去单层且催化金属可以负载在挤出固体本身的表面上。这有利于降低排气系统中的背压,提高发动机的效率。此外,通过提供无涂层的催化剂的可能性,挤出固体可以较高的胞孔密度制造,增强了强度且降低了胞孔壁的厚度(其可改善点火性能)并提高了通过传质的活性。相对于惰性基底整料上的涂层,也可以增加活性组分在挤出固体中的量。这种增大的催化剂密度具有长期稳定性和催化剂性能的优势,其对于车载诊断是重要的。在机动车背景中的“车载诊断”(OBD)是通用术语,用于描述自我诊断并报告由连接于合适的电子管理系统的传感器网络提供的车辆系统的能力。如果检测到问题,OBD系统的早期实例仅仅会点亮故障指示灯,但是关于问题的本质则不提供信息。更现代的OBD系统使用标准化的数字接口且能够提供关于标准化的诊断故障代码和选择实时数据的信息,其允许车辆系统的快速问题识别和解决。现在的OBD要件要求在排放系统的故障或劣化会导致排放物超过强制性阈值的情况下必须通知驾驶员。因此,例如,Euro4:98/69/EC对于柴油客车(如70/156/EEC所定义的M类车辆)的OBD限制是:一氧化碳(CO)-3.2g/km;烃(HC)-0.4g/km;氮氧化物(NOx)-1.2g/km;和微粒物质(PM)0.18g/km。对于汽油客车,Euro4限制是:CO-3.2g/km;HC-0.4g/km;NOx-0.6g/km;和PM-无限制。未来的车辆排放物法规(尤其在美国和欧洲)在诊断功能方面要求更高的敏感性,以便连续监视排气系统后处理催化剂的能力以符合排放物法规。例如,目前草拟的Euro5:715/2007/EC对于压缩点火(柴油)客车的OBD限制是:CO-1.9g/km;非甲烷系烃(NMHC)-0.25g/km;NOx-0.54g/km;PM-0.05g/km;且对于主动点火(汽油)客车:CO-1.9g/本文档来自技高网...
NOx吸收催化剂

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 US 61/300,2791.一种NOx吸收催化剂,其包含含有以下的挤出固体:10-95重量%的至少一种基料组分;和5-90重量%的沸石分子筛、非沸石型分子筛或它们的任何两种或更多种的混合物,所述NOx吸收催化剂包含含有以下的至少一种金属:(a)至少一种贵金属;和(b)至少一种碱金属或至少一种碱土金属,其中(a)和(b)携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层,其中所述至少一种贵金属负载于挤出固体表面上的一个或多个涂层,其中所述或各个涂层包含以下一种或多种:氧化铝、稳定的氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、稳定的二氧化铈、二氧化锆、稳定的二氧化锆、氧化钒、氧化镧、尖晶石和它们的任何两种或更多种的混合物,并且其中所述沸石和/或非沸石型分子筛存在于与所述碱金属和/或碱土金属分离的离散层中。2.根据权利要求1的NOx吸收催化剂,其中存在于以下各项的至少一种金属不同于存在于其它位置的至少一种金属:(a)整个挤出固体;(b)以较高的浓度存在于挤出固体的表面;和(c)携带于挤出固体表面上的一个或多个涂层。3.根据权利要求1的NOx吸收催化剂,其包含两个或更多个涂层,其中第一底层包含二氧化铈、稳定的二氧化铈和尖晶石的混合物。4.根据权利要求3的NOx吸收催化剂,其中覆盖第一底层的第二层包含负载在一种或多种氧化铝、二氧化锆和稳定的二氧化锆上的铑。5.根据权利要求4的NOx吸收催化剂,其中覆盖第二层的第三层包含不含碱金属和碱土金属的沸石或负载在块体可还原氧化物上的铂和/或钯。6.根据权利要求1的NOx吸收催化剂,其包含一个或多个涂层,其中铂和/或钯位于挤出固体的表面且其中第一底层包含负载在一种或多种氧化铝、二氧化锆和稳定的二氧化锆上的铑。7.根据权利要求6的NOx吸收催化剂,其中覆盖第一层的第二层包含不含碱金属和碱土金属的沸石或负载在块体可还原氧化物上的铂和/或钯。8.根据权利要求5或7的NOx吸收催化剂,其中所述块体可还原氧化物选自包含选自锰、铁、锡、铜、钴或铈的一种或多种金属的氧化物、稳定的氧化物。9.根据权利要求8的NOx吸收催化剂,其中所述氧化物为复合氧化物、稳定的复合氧化物、混合氧化物或稳定的混合氧化物。10.根据权利要求8的NOx吸收催化剂,其中所述至少一种可还原氧化物包含MnO2、Mn2O3、Fe2O3、SnO2、CuO、CoO和CeO2。11.根据权利要求8的NOx吸收催化剂,其中稳定的CeO2包含二氧化锆、至少一种非铈稀土氧化物或二氧化锆和至少一种非铈稀土氧化物两者。12.根据权利要求9的NOx吸收催化剂,其中稳定的CeO2包含二氧化锆、至少一种非铈稀土氧化物或二氧化锆和至少一种非铈稀土氧化物两者。13.根据权利要求10的NOx吸收催化剂,其中稳定的CeO2包含二氧化锆、至少一种非铈稀土氧化物或二氧化锆和至少一种非铈稀土氧化物两者。14.根据权利要求1-3任意一项的NOx吸收催化剂,其中所述至少一种基料组分选自:堇青石、氮化物、碳化物、硼化物、金属间化合物、铝硅酸锂、尖晶石、氧化铝、掺杂的氧化铝、二氧化硅源、二氧化钛、二氧化锆、二氧化钛-二氧化锆、锆石和它们的任何两种或更多种的混合物。15.根据权利要求14的NOx吸收催化剂,其中所述尖晶石为MgAl2O4或其中所述Mg用选自以下的金属部分代替:Co、Zr、Zn或Mn。16.根据权利要求15的NOx吸收催化剂,其中MgAl2O4中MgO的含量相对于Al2O3为0.8:2.5。17.根据权利要求1-3任意一项的NOx吸收催化剂,其中所述挤出固体包含:10-95重量%的堇青石、氮化物、碳化物、硼化物、金属间化合物、铝硅酸锂、氧化铝、掺杂的氧化铝、二氧化硅源、二氧化钛、二氧化锆、二氧化钛-二氧化锆、锆石和它们的任何两种或更多种的混合物;0-80重量%的尖晶石;5-90重量%的沸石分子筛、含有一种或多种金属的沸石分子筛、非沸石型分子筛、含有一种或多种金属的非沸石型分子筛或它们的任何两种或更多种的混合物;和0-25重量%的无机纤维。18.根据权利要求17的NOx吸收催化剂,其中所述挤出固体由以下组成:10-95重量%的堇青石、氮化物、碳化物、硼化物、金属间化合物、铝硅酸锂、尖晶石、氧化铝、掺杂的氧化铝、二氧化硅源、二氧化钛、二氧化锆、二氧化钛-二氧化锆、锆石和它们的任何两种或更多种的混合物;50-90重量%的沸石分子筛、含有一种或多种金属的沸石分子筛、非沸石型分子筛、含有一种或多种金属的非沸石型分子筛或它们的任何两种或更多种的混合物;和0-25重量%的无机纤维。19.根据权利要求18的NOx吸收催化剂,其为壁流式过滤器的形式。20.根据权利要求18的NOx吸收催化剂,其为流通式结构。21.根据权利要求14的NOx吸收催化剂,其中所述氧化铝选自:α氧化铝、β氧化铝、γ氧化铝、χ氧化铝、η氧化铝、ρ氧化铝、κ氧化铝、θ氧化铝、δ氧化铝、镧β氧化铝和它们的两种或更多种的混合物。22.根据权利要求14的NOx吸收催化剂,其中所述二氧化硅源选自:二氧化硅、石英、硅酸钠、无定形铝硅酸盐、烷氧基硅烷、硅酮树脂粘合剂、粘土、滑石或它们的任何两种或更多种的混合物。23.根据权利要求22的NOx吸收催化剂,其中所述二氧化硅选自二氧化硅溶胶、熔融或无定形二氧化硅。24.根据权利要求14的NOx吸收催化剂,其中所述无机纤维选自:碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、硼纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、二氧化硅-氧化铝纤维、碳化硅纤维、钛酸钾纤维、硼酸铝纤维和陶瓷纤维。25.根据权利要求1-3任意一项的NOx吸收催化剂,其包含沸石分子筛或非沸石型分子筛,其中所述沸石分子筛或非沸石型分子筛具有如国际沸石协会结构委员会所定义的以下代码的骨架类型:ABW、AEL、AET、AFG、AFI、AFO、AFR、AFS、AFY、AHT、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CFI、CGF、CGS、-CHI、-CLO、CON、CZP、DAC、DFO、DOH、DON、EMT、...

【专利技术属性】
技术研发人员:R多策尔R莱佩尔特EH芒特斯蒂芬斯JW明希PR菲利普斯H舍德尔D斯瓦洛夫
申请(专利权)人:约翰逊马西有限公司
类型:
国别省市:

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