提供了一种涂覆有SCR催化剂组合物的壁流式过滤器，其中该催化剂组合物包含过渡金属助催化的分子筛晶体，和其中：(i)该晶体具有约0.5μm至约15μm的平均晶粒尺寸，(ii)所述晶体作为单个晶体、具有小于约15μm的平均粒度的聚集体或者所述单个晶体和所述聚集体的组合存在于所述组合物中；和(iii)所述分子筛是具有八个四面体原子的最大环尺寸的骨架类型的铝硅酸盐或硅-铝磷酸盐。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了一种涂覆有SCR催化剂组合物的壁流式过滤器，其中该催化剂组合物包含过渡金属助催化的分子筛晶体，和其中：(i)该晶体具有约0.5μm至约15μm的平均晶粒尺寸，(ii)所述晶体作为单个晶体、具有小于约15μm的平均粒度的聚集体或者所述单个晶体和所述聚集体的组合存在于所述组合物中；和(iii)所述分子筛是具有八个四面体原子的最大环尺寸的骨架类型的铝硅酸盐或硅-铝磷酸盐。【专利说明】用于处理废气的催化过滤器交叉参考相关申请本申请要求于2011年11月2日提交的美国临时申请61/554，529和于2012年I月19日提交的美国非临时申请13/353，842的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文，为了所有目的。专利技术背景1.专利
本专利技术涉及用于处理燃烧废气的制品。更具体地说，本专利技术涉及用于减少贫燃废气中的烟灰和NOx，涂覆有选择性还原催化剂的颗粒过滤器。2.相关技术的描述多数燃烧废气的最大部分包含相对良性的氮气(N2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2);但废气还含有相对小部分的有害和/或有毒的物质，如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)，来自未燃烧燃料的烃(HC)，来自过高燃烧温度的氮氧化物(NOx)和颗粒物质(主要是烟灰)。为了减轻释放到大气中的废气对环境的影响，需要消除或减少这些不希望的组分的量，优选通过不产生其他有害或有毒物质的方法。最难以从车辆废气中除去的的组分之一是N0X，其包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、一氧化二氮(N2O)。将例如由柴油发动机产生的贫燃废气中的NOx还原为N2特别成问题，因为废气含有高浓度的氧，这有利于氧化反应而不是还原。然而，通过通常被称为选择性催化还原(SCR)的方法，NOx可以在柴油机废气中被还原。SCR方法涉及在催化剂的存在下与还原剂的帮助下NOx转化成单质氮(N2)和水。在SCR方法中，将气态还原剂如氨添加到废气流中，然后使废气与SCR催化剂接触。还原剂被吸收到催化剂上，NOx还原反应随着气体穿过或经过催化基底而发生。使用氨的化学计量的SCR反应的化学方程式是:4N0+4NH3+302 — 4N2+6H202N02+4NH3+302 — 3N2+6H20 N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20已知的SCR催化剂包括沸石和其他分子筛。这种分子筛的例子包括具有CHA(菱沸石)、BEA(i3)，M0R(丝光沸石)等骨架类型的铝硅酸盐和硅-铝磷酸盐。为了提高材料的催化性能和水热稳定性，用于SCR应用的分子筛常常由一种或多种过渡金属如铜或铁(松散地保持到分子筛的骨架作为交换的金属离子)助催化。例如，W02010/043891描述了大晶体的、铜助催化的、具有CHA骨架的沸石。因为SCR催化剂通常用作非均相催化剂(即与气体和/或液体反应物接触的固体催化剂)，催化剂通常通过基底承载。在移动应用中使用的优选的基底包括具有所谓蜂窝状几何形状的流通式整料，其包括多个相邻的平行通道，这些通道在两端开口并通常从该基底的入口面延伸到出口面，由此具有高的表面积与体积之比。催化材料施加到基底上，典型地作为活化涂层(washcoat)或可以包含在基底上和/或基底的壁中的其他浆料。除了 NOx之外，柴油发动机的废气倾向于还具有烟灰和其他颗粒物质。烟灰排放可以通过使含有烟灰的废气经过柴油机颗粒过滤器(DFP)如壁流式过滤器来减轻。壁流式过滤器类似于流通式蜂窝状基底，也包含多个相邻的平行通道。但是，流通式蜂窝状基底的通道在两端开口，而壁流式基底的通道的一端封闭，其中封闭以交替模式发生在相邻通道的相反端部。封闭通道的交替端部防止进入基底入口面的气体直接流过通道并离开。相反，废气进入基底的前部，行进到通道约一半的地方，在此被迫穿过通道壁，然后进入通道的后一半，并离开基底的背面。为了减少排气系统所需的空间量，通常需要设计单独的排气组件来执行一个以上的功能。例如，将SCR催化剂应用到壁流式过滤器基底，而不是流通式基底，通过允许一个基底有两个功能，即由SCR催化器催化转化NOx并由过滤器除去烟灰，用来减少废气处理系统的总体尺寸(参见例如W02003/054364)。但是，用可操作量的SCR催化剂涂覆过滤器会不期望地增加跨越过滤器的背压，这又降低了发动机性能和燃料经济性。这对于高性能SCR催化剂如包含过渡金属助催化的沸石的活化涂层尤其如此。制备用于壁流式过滤器的浆料活化涂层的常规方法包括碾磨小晶体沸石聚集体以减小催化剂晶体的平均粒径，从而实现过滤器壁的孔上涂层的所需的渗透。例如，W02008/106519的实施例16和17表明，碾磨小晶体CHA沸石的聚集体以得到含有90%的小于3.5 μ m的颗粒的浆料，与仅碾磨到8.4 μ m的类似催化剂组合物相比，产生更好的NOx转化率。然而，研磨该催化剂还产生不需要的非常小的颗粒部分，由于其体积小，该部分进入过滤器基底的孔隙使它们更少接触到NOx和NH3的气流，从而降低了催化剂的整体活性。为了防止小的催化剂颗粒进入微裂纹中，过滤器基底典型地例如用聚合物涂层钝化，然后再用催化剂涂覆过滤器。然而，过滤器的钝化有显著缺点。一个缺点是，钝化显著增加了过滤器的成本。另一个缺点是，用聚合物层涂覆基底降低了气体渗透。W02010/097638公开了可以通过施加过渡金属助催化的沸石催化剂作为DFP的壁的入口表面和/或出口表面上的涂层，从而与用类似催化剂组合物渗透过滤器壁相比，降低跨越催化DFP的背压。然而，仍然需要对背压和/或催化剂性能的进一步改进。因此，当用有效量的SCR催化剂涂覆时，仍然需要产生相对较低的背压的DFP。专利技术概述 申请人:已经惊奇地发现，用具有最小聚集的大晶体小孔分子筛催化剂涂覆壁流式过滤器的内部多孔结构，与涂覆有小晶体催化剂的类似过滤器基底相比，产生具有更好性能的SCR过滤器，并且与在过滤器表面上涂覆有大晶体催化剂层的类似过滤器基底相比，也有更好的或类似的性能。本专利技术的催化剂涂层提供了超越以前已知的催化剂涂层的一些优点，包括改进的热稳定性和改进的SCR性能。不希望受到任何特定理论的束缚，据信用具有很少或几乎没有聚集的大晶体分子筛涂覆壁流式过滤器将催化剂限制在过滤器相对较大的互连孔。如果没有这个限制，催化剂涂层可能会进入更小的孔隙空间，阻塞或转移经过这种小孔的废气流。此外，相对于传统的渗透催化剂，采用具有很少乃至没有聚集的大晶体令人惊奇地改善了(即减少了)背压。本专利技术的另一个优点是催化剂与基底如钛酸铝(AT)之间不利的相互作用被减少。例如，催化剂涂层被限制进入基底内的亚微米的热膨胀结点，否则当基底经受热应力时，可能导致过滤器开裂。而本专利技术的另一个优点是，它消除了对多孔基底的钝化的需要。 因此，提供一种过滤器制品，其包括:(a)壁流式过滤器，其包括具有入口面和出口面的多孔基底；和(b) SCR催化剂组合物，其涂覆在所述入口面和出口面之间的多孔基底上，其中该催化剂组合物包含过渡金属助催化的分子筛晶体，和其中:(i)所述晶体具有约0.5 μ m至约15 μ m的平均晶粒尺寸，(ii)所述晶体作为单个晶体、具有小于约15 μ m的平均粒度的聚集体或者所述单个晶体和所述聚集体的组合存在于所述组合物中；和(iii)所述分子筛是具有八个四面体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种过滤器制品，其包括：a.壁流式过滤器，其包括具有入口面和出口面的多孔基底；和b.SCR催化剂组合物，其涂覆在该多孔基底入口面、出口面和所述入口面和出口面之间中的至少之一上，其中该催化剂组合物包含过渡金属助催化的分子筛晶体，和其中：i.所述晶体具有约0.5至约15μm的平均晶粒尺寸，ii.所述晶体作为单个晶体、具有小于约15μm的平均粒度的聚集体或者所述单个晶体和所述聚集体的组合存在于所述组合物中；和iii.所述分子筛是具有八个四面体原子的最大环尺寸的骨架类型的铝硅酸盐或硅‑铝磷酸盐。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·菲利浦斯，G·R·钱德勒，K·A·弗拉纳甘，A·N·M·格林，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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