氨氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氨氧化催化剂(AMOX催化剂)，其中该催化剂包含如下组分作为组分：(a)作为一种或多种铂族金属的Pt和/或Pd，其中该一种或多种铂族金属负载于载体材料上；(b)一种或多种稀土金属氧化物，选自Pr、Nd和Ce的氧化物，包括其中两种或更多种的组合；(c)一种或多种过渡金属氧化物，选自Mn、Ti、V、Nb和Ta的氧化物，包括其中两种或更多种的组合；(d)一种或多种沸石材料；和(e)任选地，一种或多种粘合剂；其中该一种或多种沸石材料负载有Cu和/或Fe。本发明专利技术还涉及一种包括本发明专利技术氨氧化催化剂的尾气处理系统以及一种制备氨氧化催化剂的方法和本发明专利技术催化剂的用途。方法和本发明专利技术催化剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氨氧化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种氨氧化催化剂(AMOX催化剂)以及一种制备AMOX催化剂的方法。此外，本专利技术涉及一种使用AMOX催化剂选择性催化还原NOx的方法以及本专利技术AMOX催化剂的一般用途。
[0002]引言
[0003]柴油发动机尾气是含有颗粒排放物如烟灰和气体排放物如一氧化碳、未燃烧或部分燃烧烃和氮氧化物(统称为NOx)的非均相混合物。将通常设置在一个或多个整体式基材上的催化剂组合物放置在发动机尾气系统中以将这些尾气组分中的一些或所有转化为无害化合物。氨选择性催化还原(SCR)是一种用来在柴油发动机和稀燃发动机中满足严格的NOx排放目标的NOx减排技术。在氨SCR工艺中，使NOx(通常由NO+NO2组成)与氨(或氨前体如尿素)在通常由贱金属构成的催化剂上反应而形成分子氮(N2)。该技术能够在典型的柴油驱动循环内实现大于90％的NOx转化率，因此它代表实现积极的NOx减排目标的最好方法之一。
[0004]一些氨SCR催化剂材料的典型特征是倾向于在典型驱动循环的低温部分期间在催化剂表面上的路易斯和布朗斯台德酸性位置保留显著量的氨。尾气温度的随后增加可能使氨从氨SCR催化剂表面解吸并从车辆的排气管排出。过量投料氨以提高NOx转化速率是其中氨可以从氨SCR催化剂排出的另一潜在情景。
[0005]来自氨SCR催化剂的氨逃逸提出了许多问题。NH3的嗅味阈值在空气中为20ppm。超过100ppm眼睛和喉咙刺激明显，超过400ppm出现皮肤刺激并且IDLH在空气中为500ppm。NH3是腐蚀性的，尤其是在其含水形式下是腐蚀性的，NH3和水在尾气催化剂下游的排气管路的冷却器区域中冷凝将产生腐蚀性混合物。
[0006]因此，希望在氨可能进入排气管之前将其清除。将选择性氨氧化(AMOX)催化剂用于该目的，目标是将过量的氨转化为N2。希望提供一种用于选择性氨氧化的催化剂，其能够在其中在车辆驱动循环中发生氨逃逸的宽温度范围内转化氨并且可以产生最少的氮氧化物副产物。该AMOX催化剂还应产生最少的N2O，后者为强效温室气体。
[0007]WO 2015/172000 A1涉及一种具有浸渍在高孔隙率基材上的Pt的氨逃逸催化剂。CN 109590021 A涉及一种夹心结构氨氧化催化剂以及其制备方法。
[0008]另一方面，US2012/0167553 A1涉及一种尾气处理系统，包括用储氧材料促进的NH3‑
SCR催化剂。Jingdi，C.等在Chem.J.of Chin.Univ.2015，第36卷，第3期，第523
‑
530页中就其本身而言涉及V2O5‑
MoO3/TiO2催化剂中Pr掺杂对NH3‑
SCR活性的促进效果。
[0009]WO 2017/037006 A1公开了一种包含洗涂层的AMOX催化剂，该洗涂层包括与在掺杂耐火金属氧化物载体上的铂和铑混合的在小孔分子筛材料上的铜或铁。
[0010]WO 2020/234375 A1公开了一种包含设置在基材上的涂层的AMOX催化剂，其中该涂层包含为包含铜和铁中一种或多种的沸石材料的选择性催化还原组分和包含负载于多孔非沸石氧化物载体上的铂的氧化催化组分。
[0011]WO 2020/210295 A1公开了一种包含铂族金属和载体的AMOX催化剂，该载体包含
掺杂有0
‑
10重量％SiO2、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3或其混合物的TiO2。
[0012]对于AMOX催化剂，已知使用Pt和Rh的组合在氨转化为氮气中提供了高效力—仅产生低NOx和N2O—并且具有低NH
3 T50起燃温度。然而，对于Pt来说，Rh在该类催化剂中是昂贵的组分，因而仍然需要提供成本有效的AMOX催化剂，该催化剂在尾气处理系统中的氨氧化中提供相当的结果，同时维持可接受的NH
3 T50起燃温度。
[0013]详细描述
[0014]因此，本专利技术的目的是提供一种改进的AMOX催化剂，尤其是对催化活性和选择性而言以及对成本有效性而言。所述目的由本专利技术的AMOX催化剂以及制备AMOX催化剂的本专利技术方法实现。因此，惊人地发现储氧组分与一种或多种金属二氧化物的特定组合产生在氨氧化中显示出的效力与包括Rh作为催化金属的AMOX催化剂相当的AMOX催化剂。
[0015]因此，本专利技术涉及一种氨氧化催化剂(AMOX催化剂)，其中该催化剂包含如下组分作为组分：
[0016](a)作为一种或多种铂族金属的Pt和/或Pd，其中该一种或多种铂族金属负
[0017]载于载体材料上；
[0018](b)一种或多种稀土金属氧化物，选自Pr、Nd和Ce的氧化物，包括其中两
[0019]种或更多种的组合，其中优选该一种或多种稀土金属氧化物包含Pr和/
[0020]或Nd的氧化物，优选Pr的氧化物，其中更优选该一种或多种稀土金属
[0021]氧化物由Pr和/或Nd的氧化物，优选Pr的氧化物组成；
[0022](c)一种或多种过渡金属氧化物，选自Mn、Ti、V、Nb和Ta的氧化物，包括其中两种或更多种的组合；
[0023](d)一种或多种沸石材料；和
[0024](e)任选地，一种或多种粘合剂；
[0025]其中该一种或多种沸石材料负载有Cu和/或Fe，优选Cu。优选该一种或多种铂族金属包含Pt，优选其中该一种或多种铂族金属由Pt组成。
[0026]优选该一种或多种铂族金属Pt和/或Pd作为元素计算并且基于100重量％该催化剂中所含组分(a)
‑
(e)的总量以在0.003
‑
0.87重量％，优选0.009
‑
0.58重量％，更优选0.014
‑
0.43重量％，更优选0.023
‑
0.29重量％，更优选0.029
‑
0.2重量％，更优选0.043
‑
0.15重量％，更优选0.058
‑
0.12重量％，更优选0.072
‑
0.1重量％范围内的量包含在该催化剂中。
[0027]优选该一种或多种铂族金属Pt和/或Pd以在0.1
‑
30g/ft3，优选0.3
‑
20g/ft3，更优选0.5
‑
15g/ft3，更优选0.8
‑
10g/ft3，更优选1
‑
7g/ft3，更优选1.5
‑
5g/ft3，更优选2
‑
4g/ft3，更优选2.5
‑
3.5g/ft3范围内的负载量包含在该催化剂中。
[0028]优选该载体材料选自氧化铝、二氧化硅、二氧化硅
‑
氧化铝、氧化镧
‑
氧化铝、氧化镧
‑
二氧化硅、氧化镧
‑
二氧化硅
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氨氧化催化剂(AMOX催化剂)，其中所述催化剂包含如下组分作为组分：(a)作为一种或多种铂族金属的Pt和/或Pd，其中所述一种或多种铂族金属负载于载体材料上；(b)一种或多种稀土金属氧化物，选自Pr、Nd和Ce的氧化物，包括其中两种或更多种的组合；(c)一种或多种过渡金属氧化物，选自Mn、Ti、V、Nb和Ta的氧化物，包括其中两种或更多种的组合；(d)一种或多种沸石材料；和(e)任选地，一种或多种粘合剂；其中所述一种或多种沸石材料负载有Cu和/或Fe。2.权利要求1的催化剂，其中所述一种或多种铂族金属包含Pt。3.权利要求1或2的催化剂，其中所述一种或多种铂族金属Pt和/或Pd以在0.1
‑
30g/ft3范围内的负载量包含在所述催化剂中。4.权利要求1
‑
3中任一项的催化剂，其中所述催化剂包含作为元素计算并且基于100重量％作为元素计算的所述一种或多种铂族金属Pt和/或Pd的总量为1重量％或更少的Rh。5.权利要求1
‑
4中任一项的催化剂，其中所述催化剂包含作为元素计算并且基于100重量％作为元素计算的所述一种或多种铂族金属Pt和Pd的总量为1重量％或更少的Pd。6.权利要求1
‑
5中任一项的催化剂，其中所述一种或多种稀土金属氧化物包含氧化镨。7.权利要求1
‑
6中任一项的催化剂，其中在(c)中的所述一种或多种过渡金属氧化物选自MnO2、TiO2、VO2、V2O5、Nb2O5和Ta2O5，包括其中两种或更多种的混合物。8.权利要求1
‑
7中任一项的催化剂，其中所述一种或多种稀土金属氧化物和所述一种或多种过渡金属氧化物作为混合氧化物存在。9.权利要求1
‑
8中任一项的催化剂，其中所述一种或多种过渡金属氧化物包含MnO2和TiO2，其中所述一种或多种过渡金属氧化物由MnO2和TiO2组成。10.权利要求1
‑
9中任一项的催化剂，其中所述一种或多种沸石材料具有选自以下的骨架类型结构：CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI和AFX，包括其中两种或更多种的组合或混合结构。11.权利要求1
‑
10中任一项的催化剂，其中所述催化剂进一步包含基材。12.一种处理由内燃机排出的尾气的尾气处理系统，所述系统包括根据权利要求1
‑
...

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