包含碳酸铜的选择性催化还原催化剂制造技术

本公开提供能够减少发动机废气中的氮氧化物(NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含碳酸铜的选择性催化还原催化剂
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月9日提交的美国临时申请第62/845,366号整体的优先权。


[0003]本公开通常涉及废气处理催化剂领域，特别是能够选择性减少发动机废气中的氮氧化物的催化剂组合物、涂覆有此类组合物的催化剂制品以及用于制备此类催化剂组合物的方法。更具体地提供可用作选择性催化还原(SCR)催化剂的改进的金属促进的沸石及其制备方法。

技术介绍

[0004]随着时间的推移，氮氧化物(NO
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)的有害组分造成了大气污染。如来自内燃机(例如，汽车和卡车中)、燃烧装置(例如，由天然气、石油或煤加热的发电站)和硝酸生产设备的废气中含有NO
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。
[0005]已经使用各种处理方法来处理含NO
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的气体混合物以减少大气污染。一种处理涉及氮氧化物的催化还原。有两种过程：(1)非选择性还原过程，其中一氧化碳、氢或较低分子量烃用作还原剂；和(2)选择性还原过程，其中氨或氨前体用作还原剂。在选择性还原过程中，用化学计量的还原剂可以实现高度的氮氧化物去除。
[0006]选择性还原过程被称为SCR(选择性催化还原)过程。SCR过程在大气氧存在下用还原剂(例如，氨)催化还原氮氧化物，从而导致主要形成氮气和蒸汽：
[0007]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O(标准SCR反应)；
[0008]2NO2+4NH3+O2→
3N2+6H2O(慢速SCR反应)；
[0009]NO+NO2+2NH3→
2N2+3H2O(快速SCR反应)。
[0010]理想地，SCR过程中使用的催化剂应该能够在水热条件下在宽范围的使用温度条件(例如200℃至600℃或更高温度)下保持良好的催化活性。SCR催化剂通常用于水热条件，如在烟灰过滤器的再生期间，所述烟灰过滤器是废气处理系统的用于去除颗粒的组件。
[0011]目前在SCR过程中使用的催化剂包括金属促进的沸石，其已用于氮氧化物与还原剂如氨、尿素或碳氢化合物在氧气存在下的SCR。金属促进的沸石SCR催化剂是已知的，其中包括铁促进和铜促进的沸石催化剂。例如，铁促进的β沸石是用氨选择性还原氮氧化物的有效商业催化剂。不幸的是，已经发现，在苛刻的水热条件下(例如，如在局部温度超过700℃的烟灰过滤器的再生期间所表现出的)，许多金属促进型沸石的活性开始下降。这种下降归因于沸石的脱铝以及由此导致的沸石内含金属活性中心的损失。
[0012]金属促进型铝硅酸盐沸石，具体地是具有CHA骨架类型的铜促进型铝硅酸盐沸石引起了对在使用含氮还原剂的稀燃发动机中将其作为氮氧化物的SCR催化剂的高度兴趣。这些材料在宽的温度范围内表现出活性和优异的水热耐久性，如美国专利号7,601,662中所述。
[0013]虽然美国专利号7,601,662中描述的催化剂表现出优异的性质，使它们变得有用，
例如在SCR催化的背景下，持续需要在延长的和/或不同的温度窗口上具有改进性能的SCR催化剂。满足当前政府NO
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法规的挑战之一是提供具有改进的低温性能的金属促进的、基于沸石的SCR催化剂。因此，仍然需要提供用于制备具有相对于目前可用的金属促进的沸石SCR和SCRoF催化剂改进的低温和高温性能的金属促进的沸石SCR和过滤器选择性催化还原(SCRoF)催化剂的进一步改进的方法。

技术实现思路

[0014]本公开通常涉及一种用于制备高级选择性催化还原(SCR)催化剂和过滤器选择性催化还原(SCRoF)催化剂的方法，以及包含根据所公开的方法制备的SCR或SCRoF催化剂的制品。令人惊讶地，发现本公开的方法提供实现高催化活性的SCR和SCRoF催化剂，例如相对于标准Cu
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菱沸石参考SCR催化剂，在任何温度下，尤其是在低温下显著增加的NO
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转化率。
[0015]因此，一方面提供一种制备包含金属离子交换的沸石的SCR催化剂或SCRoF催化剂的方法，所述方法包括：(i)将沸石与包含水和包含铜、铁或其混合物的碳酸盐的金属离子源混合以形成包含经处理的沸石的浆料。
[0016]在一些实施方案中，该方法进一步包括在混合步骤期间加入粘合剂。
[0017]在一些实施方案中，该方法进一步包括在进行混合步骤之前研磨水性混合物。在一些实施方案中，水性混合物包含具有约0.5至约20微米的D90值的金属离子源颗粒。在一些实施方案中，水性混合物包含具有约1至约3微米的D50值和约4至约10微米的D90值的金属离子源颗粒。在一些实施方案中，水性混合物进一步包含一种或多种添加剂，其选自糖、分散剂、表面张力降低剂、流变改性剂或其组合中的一种或多种。
[0018]在一些实施方案中，沸石具有选自以下的骨架类型：ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、EWT、EZT、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、ITN、ITR、ITT、ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、SSO、SSY、STF、STI、STO、STT、STW、SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VS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】1.一种用于制备选择性催化还原(SCR)催化剂或选择性催化还原过滤器(SCRoF)催化剂的方法，所述SCR或SCRoF催化剂包含金属离子交换的沸石，所述方法包括：(i)将沸石与包含水和包含铜、铁或其混合物的碳酸盐的金属离子源的水性混合物混合，以形成包含经处理的沸石的浆料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合步骤还包括在混合步骤期间加入粘合剂。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括在进行所述混合步骤之前研磨水性混合物。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中所述浆料包含具有约0.5至约20微米的D90值的金属离子源颗粒。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述浆料包含具有约1至约3微米的D50值和约4至约10微米的D90值的金属离子源颗粒。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中所述水性混合物进一步包含一种或多种选自糖、分散剂、表面张力降低剂、流变改性剂或其组合中的一种或多种的添加剂。7.根据权利要求1
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6任一项所述的方法，其中所述沸石具有选自ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、EZT、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、IFY、IHW、IMF、IRN、ISV、ITE、ITG、ITH、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JRY、JSR、JST、KFI、LAU、LEV、LIO、LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MVY、MTW、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、PAR、PAU、PCR、PHI、PON、PUN、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SCO、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、SFW、SGF、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、SSY、STF、STI、STO、STT、STW、SVR、SZR、TER、THO、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WIE、WEN、YUG、ZON及其混合物或共生物的骨架类型。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中所述沸石具有选自CHA和AEI的骨架类型。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中所述沸石具有CHA骨架类型。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法，其中所述沸石具有由Si、Al和O组成的骨架，其中所述骨架中SiO2:Al2O3的摩尔比为约1至约100，或约2至约50。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中所述沸石在与所述水性混合物混合之前以基于沸石重量的CuO计算包含约0重量％至约1.25重量％的铜。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其中所述沸石在与水性混合物混合之前包含具有约1至约5微米的D50值和约4至约10微米的D90值的颗粒。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的方法，其中所述沸石具有约200至约1500m2/g的BET比表面积。14.根据权利要求2
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13中任一项所述的方法，其中所述粘合剂包括Al、Si、Ti...

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