催化剂及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种催化剂组合物，其包含固定到多孔底物的催化金属。所述底物具有模板化的孔。所述催化剂组合物通过包括以下步骤的方法制备：混合(98)催化金属盐、模板剂和水以形成混合物，向所述混合物中加入(100)底物前体以形成浆料，和煅烧(110)所述浆料以形成具有能够支撑所述催化剂组合物的多孔模板的底物。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及催化剂和生产催化剂的方法，更详细地讲，用于从排气流中除去氮氧化物(NOx)的催化剂。
技术介绍
当前的排放控制法规鼓励在交通工具的排放系统中使用催化剂以将在发动机操作期间生成的一氧化碳(Co)、烃(HC)和NOx转化为有害程度较低的排放气体。装有柴油发动机的交通工具可以提供燃料经济性增加的益处。这类交通工具可受益于排气后处理系统 (exhaust after-treatment system)，所述排气后处理系统使用一种或多种催化剂以有助于在将排放气体排到环境中之前将N0x、HC、C0和其它污染物化学转化为有害程度较低的化合物。
技术实现思路
下文概述在范围上与原始要求保护的专利技术相当的某些实施方案。这些实施方案不是用来限制本要求保护的专利技术的范围，而仅用来提供本专利技术的可能形式的概述。实际上，本专利技术可涵盖多种形式，它们可类似于下文陈述的实施方案或者可与其不同。第一实施方案涉及一种催化剂组合物，其包含固定到底物的催化金属。所述底物具有模板化的孔。所述催化剂组合物通过包括以下步骤的方法制备混合催化金属盐、模板剂和水以形成混合物，向所述混合物中加入底物前体以形成浆料；和煅烧所述浆料以形成具有能够支撑所述催化剂组合物的多孔模板的底物。第二实施方案涉及一种催化剂组合物，其包含固定到多孔底物的催化金属。所述多孔底物为向包含催化金属盐、模板剂和水的混合物中加入底物前体的产物。第三实施方案涉及一种方法，其包括混合催化金属盐、模板剂和水以形成混合物， 向所述混合物中加入底物前体以形成浆料，和煅烧所述浆料以形成具有能够支撑催化剂组合物的多孔模板的底物。附图说明在参考附图阅读以下详述时将更加透彻地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优势，在所述附图中相同的符号表示相同元件，其中图1描述根据本文公开的生产催化剂的技术可用于模板剂中的各种表面活性剂的化学结构；图2描述根据本文公开的技术可用于模板剂中的α -环糊精的化学结构；图3描述根据本文公开的技术可用于模板剂中的β -环糊精的化学结构；图4描述根据本文公开的技术可用于模板剂中的Y-环糊精的化学结构；图5描述根据本文公开的技术可用于模板剂中的冠醚的化学结构；图6为表示根据本专利技术的一个实施方案用于生产催化剂的方法的流程3图7为表示根据本专利技术的一个实施方案生产的催化剂的NOx转化率的曲线图。图8为表示根据本专利技术的一个实施方案生产的催化剂的活性的曲线图；图9为表示根据本专利技术的一个实施方案生产的催化剂的NOx转化率的曲线图；和图10为表示根据本专利技术的一个实施方案生产的催化剂的NOx转化率的条形图。具体实施例方式在没有其它限定词的情况下，本文使用的“中孔”是指包括直径在约2纳米到50 纳米范围内的孔的材料。“催化剂”为可以引起化学反应速率改变而自身在反应中没有消耗的物质。“浆料”为液体和细散颗粒的混合物。“粉末”为包括细散固体颗粒的物质。“模板化”是指受控图案化且“模板化的”是指施加图案的确定的控制且可包括分子自组装。“整料”可为具有许多通道的陶瓷块(ceramic block)且可通过挤出粘土、粘合剂和添加剂通过模头以产生某种结构来生产。在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修饰任何定量表述，这些表达可容许在不导致其相关的基本功能发生变化的条件下进行改变。因此，通过例如“约”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在有些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精确度。类似地，“不含”可与某一术语组合使用且可包括非实质数量或痕量，而仍然视为不含所修饰的术语。本文公开了用于减少包含由在炉子、烘炉、发动机等中燃烧产生的排放物的排气流中存在的NOx的催化剂组合物。当使用本文公开的方法生产时，所得催化剂组合物可具有意料不到的对NOx还原的改进的催化剂活性。例如，使用示例性方法制备的催化剂组合物可为现有催化剂组合物活性的大约1. 2倍。换句话说，与现有催化剂组合物相比，使用本文公开的示例性方法制备的催化剂组合物可将更多的NOx转化为氮气、水和/或氨。示例性催化剂组合物包含布置于底物上的催化金属。所述底物具有可有效阻止芳族物质使催化剂组合物中毒大小的孔。当将催化剂组合物用以减少在来自燃烧源的排放物中产生的N0X， 可将多种烃有效用作还原剂。在一个示例性实施方案中，可将柴油用作还原剂。如下文详细描述，本文公开的示例性催化剂组合物可通过向包含催化金属盐、合适的模板剂和水的混合物中加入底物前体来生产。合适的底物前体可包括无机醇盐。在制备期间，将催化金属盐、模板剂和水混合以形成混合物。底物前体的加入产生浆料或凝胶。 将浆料或凝胶煅烧以生成底物，其中将催化金属加到底物中以产生催化剂组合物。在混合物中使用模板剂控制底物中孔的形成。平均示例性催化组合物粒度小于约100纳米。在一个实施方案中，所述平均催化组合物粒度可为约0. 1纳米-1纳米、1纳米-5纳米、5纳米-15纳米、15纳米-25纳米、25 纳米-50纳米或大于约50纳米。示例性催化剂组合物可包含催化金属。合适的催化金属可包括一种或多种碱金属、碱土金属、过渡金属和主族金属。合适催化金属的实例包括但不限于银、钼、金、钯、铁、 镍、钴、镓、铟、钌、铑、锇和铱。一种示例性催化金属是银。在一个实施方案中，所述催化金属可包括两种或更多种上述金属的组合。例如，所述催化金属可包括助金属(promoting metal)，其为增强催化剂的作用的金属。在一个实施方案中，所述助金属可选自镓、铟、金、 钒、锆、锌、锡、铋、钴、铑、钼、钼和钨。基于所述催化剂组合物的总重量计算，所述助金属的存在量可为约0. 重量-20%重量、0. 5%重量-15%重量、重量-12%重量。所述催化金属可以大于约0.025%摩尔的量存在于所述催化剂组合物中。所选的量可基于最终用途参数、经济方面的考虑、所需功效等。例如，催化金属在所述催化剂组合物中的量可为约0. 025%摩尔-0. 2%摩尔、0. 2%摩尔-1%摩尔、摩尔-5%摩尔、5% 摩尔-10%摩尔、10%摩尔-25%摩尔、25%摩尔-35%摩尔、35%摩尔-45%摩尔、45%摩尔-50%摩尔或大于约50%摩尔。催化金属在所述催化剂组合物中的示例性量为约1. 5% 摩尔-5%摩尔。催化金属在所述催化剂组合物中可以簇形式出现，所述簇的大小可为约1个原子-10个原子、2个原子-5个原子或2个原子-3个原子。这类簇可以小到足以在如下更详细论述的底物的孔范围内合身。可以使用诸如可见紫外(UV)光谱的各种方法来确定在催化金属簇中的原子数目。另外，可使用诸如透射电子显微术(TEM)的各种方法来证实通过示例性方法生成的簇的大小为约10埃(人)或更小。所述催化剂组合物的底物可包括无机材料。合适的无机材料包括但不限于无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物、无机氢氧化物、无机氧化物、无机碳氮化物、无机氮氧化物、 无机硼化物和无机碳化硼。在一个实施方案中，所述无机氧化物可具有氢氧化物涂层。在另一实施方案中，所述无机氧化物可为金属氧化物。所述金属氧化物可具有氢氧化物涂层。 其它合适的金属无机材料包括但不限于一种或多种金属碳化物、金属氮化物、金属氢氧化物、金属碳氮化物、金属氮氧化物、金属硼化物或金属碳化硼。上述无机材料中使用的金属阳离子可为本文档来自技高网...

【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：L·N·路易斯，R·E·科尔博恩，A·B·哈德什瓦，D·汉库，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：