氨氧化催化剂及其制备方法与流程
未命名
10-18
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1.本发明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,本发明涉及一种使用amox催化剂选择性催化还原nox的方法以及本发明amox催化剂的一般用途。
2.引言
3.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。
4.一些氨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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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nh
3-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v2o
5-moo3/tio2催化剂中pr掺杂对nh
3-scr活性的促进效果。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.详细描述
14.因此,本发明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。所述目的由本发明的amox催化剂以及制备amox催化剂的本发明方法实现。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。
15.因此,本发明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:
16.(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
17.载于载体材料上;
18.(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
19.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/
20.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
21.氧化物由pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧化物组成;
22.(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;
23.(d)一种或多种沸石材料;和
24.(e)任选地,一种或多种粘合剂;
25.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。
26.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。
27.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。
28.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-氧化铝、氧化钡-氧化铝、氧化钡-二氧化硅和氧化钡-二氧化硅-氧化铝,包括其中两种或更多种的混合物,优选氧化铝。
29.优选该载体材料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1-30重量%,优选5-25重量%,更优选10-20重量%,更优选13-17重量%范围内的量包含在该催化剂中。
30.优选该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%作为元素计算的该一种或多
种铂族金属pt和/或pd的总量为1重量%或更少,优选小于0.1重量%,更优选小于0.01重量%,更优选小于0.001重量%,更优选小于0.0001重量%的rh。
31.优选该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%作为元素计算的该一种或多种铂族金属pt和pd的总量为1重量%或更少,优选小于0.1重量%,更优选小于0.01重量%,更优选小于0.001重量%,更优选小于0.0001重量%的pd。
32.优选该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量为0.25-1.75重量%,优选0.5-1.5重量%,更优选0.75-1.25重量%,更优选0.9-1.1重量%该一种或多种稀土金属氧化物。
33.优选该一种或多种稀土金属氧化物包含氧化镨,优选pr(iii,iv)氧化物,更优选pr6o
11
,其中更优选氧化镨,优选pr(iii,iv)氧化物,更优选pr6o
11
为该稀土金属氧化物。
34.优选该催化剂包含作为mo2计算并且基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量为1-3.4重量%,优选1.7-2.9重量%,更优选2.0-2.4重量%该一种或多种过渡金属氧化物。
35.优选在(c)中的该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,优选选自mno2、tio2、vo2、v2o5和nb2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,其中更优选在(c)中的该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和/或tio2,其中更优选在(c)中的该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和/或tio2组成。
36.优选该一种或多种稀土金属氧化物和该一种或多种过渡金属氧化物作为混合氧化物存在。
37.优选该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由mno2组成。
38.优选该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由tio2组成。
39.优选该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和tio2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和tio2组成。
40.优选该催化剂包含基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量为65-95重量%,优选70-90重量%,更优选75-85重量%,更优选78-82重量%该一种或多种沸石材料。
41.优选该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,优选cha、rth和aei,更优选cha和/或aei,更优选cha。
42.在其中该一种或多种沸石材料具有cha类型骨架结构的情况下,优选该一种或多种沸石材料优选包含一种或多种选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、sapo-34、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、meapo-47、coapo-44、meapso-47、sapo-47、alpo-34、gapo-34、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21、[zn-as-o]-cha、[al-as-o]-cha、|co|[be-p-o]-cha、(ni(deta)2)-ut-6和ssz-62,更优选选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21和ssz-62,更优选选自菱沸石、ssz-13和ssz-62的沸石,其中更优选该沸石材料包含菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13,并且其中更优选该沸石材料由菱
沸石和/或ssz-13,优选ssz-13组成。
[0043]
优选该一种或多种沸石材料以作为元素计算并且基于100重量%该一种或多种沸石材料在1-8重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选4-4.8重量%该一种或多种过渡金属范围内的量负载有该一种或多种过渡金属。
[0044]
优选该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素。
[0045]
在其中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素的情况下,优选该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合,优选选自al、b和ga,包括其中两种或更多种的组合,其中更优选x表示al和/或b,优选al。
[0046]
在其中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素的情况下,优选该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0047]
在其中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素并且该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合的情况下,优选该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0048]
优选该一种或多种任选的粘合剂基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量以在1-7重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选3.5-4.5重量%范围内的量包含在该催化剂中。
[0049]
优选该一种或多种粘合剂选自zro2、al2o3和sio2,其中优选该一种或多种粘合剂包含zro2,其中更优选该一种或多种粘合剂由zro2组成。
[0050]
优选该催化剂进一步包含基材,其中该基材优选为整体式基材,更优选蜂窝状基材。
[0051]
在其中该催化剂进一步包含基材的情况下,优选该基材为壁流式基材或流通式基材,优选流通式基材。
[0052]
在其中该催化剂进一步包含基材的情况下,优选该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0053]
在其中该基材为壁流式基材或流通式基材的情况下,优选该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0054]
优选组分(a)-(e)作为一个或多个洗涂层提供在该基材上,其中优选组分(a)-(e)包含在相同洗涂层中,其中更优选该基材涂敷有包含组分(a)-(e)的单一洗涂层,其中更优选该基材涂敷有由组分(a)-(e)组成的单一洗涂层。
[0055]
本发明还涉及一种处理由内燃机,优选稀燃内燃机,更优选稀燃汽油发动机或柴油发动机排出的尾气的尾气处理系统,该系统包括根据本发明特定和优选实施方案中任一项的amox催化剂以及柴油氧化催化剂、选择性催化还原no
x
的催化剂(scr催化剂)和任选催化的烟灰过滤器中的一种或多种。
[0056]
优选该系统包含柴油氧化催化剂、任选催化的烟灰过滤器和scr催化剂,其中该柴油氧化催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该任选催化的烟灰过滤器位于该
scr催化剂上游并且其中该amox催化剂位于该scr催化剂下游,其中该柴油氧化催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该柴油氧化催化剂之间不存在催化剂。
[0057]
优选该系统进一步包括还原剂喷射器,该还原剂喷射器位于该任选催化的烟灰过滤器下游和该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0058]
在其中该系统进一步包括还原剂喷射器,该还原剂喷射器位于该任选催化的烟灰过滤器下游和该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素的情况下,优选该系统包括柴油氧化催化剂、任选催化的烟灰过滤器和scr催化剂,其中该柴油氧化催化剂位于该scr催化剂上游并且其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游,以及其中该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该柴油氧化催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该柴油氧化催化剂之间不存在催化剂。
[0059]
在其中该系统包括柴油氧化催化剂、任选催化的烟灰过滤器和scr催化剂,其中该柴油氧化催化剂位于该scr催化剂上游并且其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游,以及其中该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游的情况下,优选该系统进一步包括还原剂喷射器,该还原剂喷射器位于该柴油氧化催化剂下游和该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0060]
优选该系统包括scr催化剂和任选催化的烟灰过滤器,其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游并且该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该scr催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该选择性催化还原氮氧化物的催化剂之间不存在催化剂。
[0061]
在其中该系统包括scr催化剂和任选催化的烟灰过滤器,其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游并且该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游的情况下,优选该系统进一步包括第一还原剂喷射器,该第一还原剂喷射器位于该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0062]
本发明还涉及一种选择性催化还原no
x
的方法,其中该no
x
包含在尾气料流中,所述方法包括:
[0063]
(a)提供该尾气料流,优选来自内燃机,更优选来自稀燃内燃机,更优选
[0064]
来自稀燃汽油发动机或柴油发动机;
[0065]
(b)使在(a)中提供的尾气料流通过根据本发明特定和优选实施方案中任
[0066]
一项的amox催化剂或者通过根据本发明特定和优选实施方案中任一项的尾气处理系统。
[0067]
本发明还涉及一种制备氨氧化催化剂,优选根据本发明特定和优选实施方案中任一项的氨氧化催化剂的方法,其中该方法包括:
[0068]
(1)提供一种或多种pt和/或pd盐;
[0069]
(2)提供一种或多种载体材料;
[0070]
(3)将在(1)中提供的该一种或多种pt和/或pd盐浸渍于在(2)中提供的该一种或多种载体材料上;
[0071]
(4)提供一种或多种过渡金属氧化物和/或一种或多种其前体,其中该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;
[0072]
(5)将在(4)中提供的该一种或多种过渡金属氧化物和/或该一种或多种其前体加
入在(3)中得到的该一种或多种浸渍载体材料中并混合所得混合物;
[0073]
(6)提供一种或多种稀土金属氧化物和/或一种或多种其前体,选自pr、nd和ce的氧化物,包括其中两种或更多种的组合;
[0074]
(7)将在(6)中提供的该一种或多种稀土金属氧化物和/或该一种或多种其前体加入在(5)中得到的混合物中并混合所得混合物;
[0075]
(8)任选干燥在(7)中得到的混合物;
[0076]
(9)煅烧在(7)或(8)中得到的混合物;
[0077]
(10)将在(9)中得到的煅烧混合物悬浮于溶剂体系中;
[0078]
(11)任选研磨在(10)中得到的悬浮液;
[0079]
(12)提供一种或多种沸石材料;
[0080]
(13)任选提供一种或多种粘合剂和/或一种或多种其前体;
[0081]
(14)将在(13)中提供的该任选的一种或多种粘合剂和/或该一种或多种前体加入在(12)中提供的该一种或多种沸石材料中并混合所得混合物;
[0082]
(15)将在(10)或(11)中得到的悬浮液加入在(14)中得到的混合物中并混合所
[0083]
得混合物而得到淤浆;
[0084]
(16)提供基材;
[0085]
(17)将在(15)中得到的淤浆涂敷于在(16)中提供的基材上而得到涂敷基材;
[0086]
(18)任选干燥在(17)中得到的涂敷基材;以及
[0087]
(19)煅烧在(17)或(18)中得到的混合物;
[0088]
其中在(12)中提供的该一种或多种沸石材料负载有cu和/或fe,优选cu。
[0089]
优选在(2)中该一种或多种载体材料显示在80-220m2/g,优选100-200m2/g,更优选130-170m2/g,更优选145-155m2/g范围内的bet表面积,其中优选该bet表面积根据iso 9277:2010测量。
[0090]
优选在(4)中该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,优选选自mno2、tio2、vo2、v2o5和nb2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,其中更优选该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和/或tio2,其中更优选该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和/或tio2组成。
[0091]
优选在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2并且其中tio2优选作为水凝胶提供。
[0092]
优选在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2,其中优选在(4)中提供一种或多种mno2前体,其中更优选该一种或多种mno2前体包含一种或多种mn(ii)盐,其中更优选该一种或多种mno2前体包含硝酸锰,其中更优选在(4)中提供硝酸锰作为该一种或多种mno2前体。
[0093]
优选在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2和mno2,其中优选在(4)中提供一种或多种mno2前体。
[0094]
优选在(5)中将该一种或多种过渡金属氧化物依次加入该一种或多种浸渍载体材料中并混合。
[0095]
优选在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物包含pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧
化物,其中更优选在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物由pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧化物组成。
[0096]
优选在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物包含氧化镨,其中优选在(6)中提供一种或多种氧化镨前体,其中更优选该一种或多种氧化镨前体包含一种或多种pr(iii)盐,其中更优选该一种或多种氧化镨前体包含硝酸镨,其中更优选在(6)中提供硝酸镨作为该一种或多种氧化镨前体。
[0097]
优选在(8)中干燥在40-200℃,优选50-190℃,更优选60-180℃,更优选70-170℃,更优选80-160℃,更优选90-150℃,更优选100-140℃,更优选110-130℃,更优选115-125℃,更优选118-122℃范围内的温度下进行。
[0098]
优选在(8)中干燥进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0099]
优选在(9)中煅烧在200-1000℃,优选300-900℃,更优选350-850℃,更优选400-800℃,更优选450-750℃,更优选500-700℃,更优选565-625℃,更优选580-600℃范围内的温度下进行。
[0100]
优选在(9)中煅烧进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0101]
优选在(10)中该溶剂体系包含蒸馏水,其中在(10)中将蒸馏水用作溶剂体系。
[0102]
优选在(11)中将在(10)中得到的悬浮液研磨至粒度dv90在1-30μm,优选5-25μm,更优选10-20μm,更优选13-17μm范围内,其中优选粒度dv90根据iso 13320:2020测定。
[0103]
优选在(12)中该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,优选cha、rth和aei,包括其中两种或更多种的组合或混合结构,其中更优选在(12)中该一种或多种沸石材料具有cha和/或aei骨架类型结构,更优选cha骨架类型结构。
[0104]
在其中在(12)中该一种或多种沸石材料具有cha类型骨架结构的情况下,优选该一种或多种沸石材料包含一种或多种选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、sapo-34、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、meapo-47、coapo-44、meapso-47、sapo-47、alpo-34、gapo-34、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21、[zn-as-o]-cha、[al-as-o]-cha、|co|[be-p-o]-cha、(ni(deta)2)-ut-6和ssz-62,更优选选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21和ssz-62,更优选选自菱沸石、ssz-13和ssz-62的沸石,其中更优选该沸石材料包含菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13,并且其中更优选该沸石材料由菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13组成。
[0105]
优选在(12)中该一种或多种沸石材料以作为元素计算并且基于100重量%该一种或多种沸石材料在1-8重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选4-4.8重量%该一种或多种过渡金属范围内的量负载有该一种或多种过渡金属。
[0106]
优选在(12)中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素。
[0107]
在其中在(12)中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表
示一种或多种四价元素的情况下,优选在(12)中该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合,优选选自al、b和ga,包括其中两种或更多种的组合,其中更优选x表示al和/或b,优选al。
[0108]
在其中在(12)中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素的情况下,优选在(12)中该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0109]
在其中在(12)中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素,该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合的情况下,优选在(12)中该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0110]
优选在(12)中该一种或多种沸石材料显示在1-10μm,优选3-8μm,更优选6-7,更优选6.5-5.5μm范围内的粒度dv90,其中优选粒度dv90根据iso 13320:2020测定。
[0111]
优选在(13)中该一种或多种粘合剂选自zro2、al2o3和sio2,其中优选该一种或多种粘合剂包含zro2,其中更优选该一种或多种粘合剂由zro2组成。
[0112]
优选在(13)中该一种或多种粘合剂包含zro2,其中优选在(13)中提供一种或多种zro2前体,其中更优选该一种或多种zro2前体包含一种或多种zr(iv)盐,其中更优选该一种或多种zro2前体包含乙酸锆,其中更优选在(13)中提供乙酸锆作为该一种或多种zro2前体。
[0113]
优选在(14)中的混合进行4-20小时,优选6-18小时,更优选8-16小时,更优选10-14小时,更优选11-13小时范围内的时间。
[0114]
优选在(16)中该基材为整体式基材,优选为蜂窝状基材。
[0115]
在其中在(16)中该基材为整体式基材的情况下,优选该基材为壁流式基材或流通式基材,优选流通式基材。
[0116]
在其中在(16)中该基材为整体式基材的情况下,优选该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0117]
在其中在(16)中该基材为壁流式基材或流通式基材的情况下,优选该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0118]
优选在(8)中干燥在40-200℃,优选50-190℃,更优选60-180℃,更优选70-170℃,更优选80-160℃,更优选90-150℃,更优选100-140℃,更优选110-130℃,更优选115-125℃,更优选118-122℃范围内的温度下进行。
[0119]
优选在(8)中将干燥进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0120]
优选在(9)中煅烧在300-900℃,优选350-850℃,更优选400-800℃,更优选450-750℃,更优选500-700℃,更优选550-650℃,更优选590-610℃,更优选598-602℃范围内的温度下进行。
[0121]
优选在(9)中将煅烧进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0122]
本发明进一步涉及一种根据本发明制备氨氧化催化剂的方法的特定和优选实施方案中任一项得到或者可得到的氨氧化催化剂。
[0123]
本发明还涉及根据本发明的特定和优选实施方案中任一项的氨氧化催化剂的用途,优选在排放物处理系统中作为氨逃逸催化剂,更优选在固定或汽车排放物处理系统中作为氨逃逸催化剂,更优选在汽车排放物处理系统中作为处理来自稀燃内燃机的尾气的氨逃逸催化剂,更优选在汽车排放物处理系统中作为处理来自稀燃汽油发动机或柴油发动机的尾气的氨逃逸催化剂。
[0124]
本发明由下面这组实施方案以及由所示从属关系和回引得到的实施方案组合进一步说明。尤其要注意的是在其中提到一定范围实施方案的各种情况中,例如就术语如“实施方案1-4中任一项的方法”而言,意欲对熟练技术人员明确公开该范围内的每一实施方案,即该术语的措辞应被熟练技术人员理解为与“实施方案1、2、3和4中任一项的方法”是同义的。此外,明确应注意的是下面这组实施方案不是确定保护范围的那组权利要求,而是表示说明书中涉及本发明一般和优选方面的适当构成部分。
[0125]
1.一种氨氧化催化剂(amox催化剂),其中该催化剂包含如下组分作为组分:
[0126]
(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
[0127]
载于载体材料上;
[0128]
(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
[0129]
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/
[0130]
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
[0131]
氧化物由pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧化物组成;
[0132]
(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;
[0133]
(d)一种或多种沸石材料;和
[0134]
(e)任选地,一种或多种粘合剂;
[0135]
其中该一种或多种沸石材料负载有cu和/或fe,优选cu。
[0136]
2.实施方案1的催化剂,其中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构成。
[0137]
3.实施方案1或2的催化剂,其中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。
[0138]
4.实施方案1-3中任一项的催化剂,其中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。
[0139]
5.实施方案1-4中任一项的催化剂,其中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-氧化铝、氧化钡-氧化铝、氧化钡-二氧化硅和氧化钡-二氧化硅-氧化铝,包括其中两种或更多种的混合物,优选
氧化铝。
[0140]
6.实施方案1-5中任一项的催化剂,其中该载体材料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1-30重量%,优选5-25重量%,更优选10-20重量%,更优选13-17重量%范围内的量包含在该催化剂中。
[0141]
7.实施方案1-6中任一项的催化剂,其中该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%作为元素计算的该一种或多种铂族金属pt和/或pd的总量为1重量%或更少,优选小于0.1重量%,更优选小于0.01重量%,更优选小于0.001重量%,更优选小于0.0001重量%的rh。
[0142]
8.实施方案1-7中任一项的催化剂,其中该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%作为元素计算的该一种或多种铂族金属pt和pd的总量为1重量%或更少,优选小于0.1重量%,更优选小于0.01重量%,更优选小于0.001重量%,更优选小于0.0001重量%的pd。
[0143]
9.实施方案1-8中任一项的催化剂,其中该催化剂包含作为元素计算并且基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量为0.25-1.75重量%,优选0.5-1.5重量%,更优选0.75-1.25重量%,更优选0.9-1.1重量%该一种或多种稀土金属氧化物。
[0144]
10.实施方案1-9中任一项的催化剂,其中该一种或多种稀土金属氧化物包含氧化镨,优选pr(iii,iv)氧化物,更优选pr6o
11
,其中更优选氧化镨,优选pr(iii,iv)氧化物,更优选pr6o
11
为该稀土金属氧化物。
[0145]
11.实施方案1-10中任一项的催化剂,其中该催化剂包含作为mo2计算并且基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量为1-3.4重量%,优选1.7-2.9重量%,更优选2.0-2.4重量%该一种或多种过渡金属氧化物。
[0146]
12.实施方案1-11中任一项的催化剂,其中在(c)中的该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,优选选自mno2、tio2、vo2、v2o5和nb2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,其中更优选在(c)中的该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和/或tio2,其中更优选在(c)中的该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和/或tio2组成。
[0147]
13.实施方案1-12中任一项的催化剂,其中该一种或多种稀土金属氧化物和该一种或多种过渡金属氧化物作为混合氧化物存在。
[0148]
14.实施方案1-13中任一项的催化剂,其中该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由mno2构成。
[0149]
15.实施方案1-14中任一项的催化剂,其中该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由tio2组成。
[0150]
16.实施方案1-15中任一项的催化剂,其中该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和tio2,其中该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和tio2组成。
[0151]
17.实施方案1-16中任一项的催化剂,其中该催化剂基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量包含65-95重量%,优选70-90重量%,更优选75-85重量%,更优选78-82重量%该一种或多种沸石材料。
[0152]
18.实施方案1-17中任一项的催化剂,其中该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,优选cha、rth和aei,更优选cha和/或aei,更优选cha。
[0153]
19.实施方案18的催化剂,其中该一种或多种沸石材料具有cha类型骨架结构,其中该一种或多种沸石材料优选包含一种或多种选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、sapo-34、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、meapo-47、coapo-44、meapso-47、sapo-47、alpo-34、gapo-34、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21、[zn-as-o]-cha、[al-as-o]-cha、|co|[be-p-o]-cha、(ni(deta)2)-ut-6和ssz-62,更优选选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21和ssz-62,更优选选自菱沸石、ssz-13和ssz-62的沸石,其中更优选该沸石材料包含菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13,并且其中更优选该沸石材料由菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13组成。
[0154]
20.实施方案1-19中任一项的催化剂,其中该一种或多种沸石材料以作为元素计算并且基于100重量%该一种或多种沸石材料在1-8重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选4-4.8重量%该一种或多种过渡金属范围内的量负载有该一种或多种过渡金属。
[0155]
21.实施方案1-20中任一项的催化剂,其中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素。
[0156]
22.实施方案21的催化剂,其中该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合,优选选自al、b和ga,包括其中两种或更多种的组合,其中更优选x表示al和/或b,优选al。
[0157]
23.实施方案21或22的催化剂,其中该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0158]
24.实施方案1-23中任一项的催化剂,其中该一种或多种任选的粘合剂以基于100重量%该催化剂中所含组分(a)-(e)的总量在1-7重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选3.5-4.5重量%范围内的量包含在该催化剂中。
[0159]
25.实施方案1-24中任一项的催化剂,其中该一种或多种粘合剂选自zro2、al2o3和sio2,其中优选该一种或多种粘合剂包含zro2,其中更优选该一种或多种粘合剂由zro2组成。
[0160]
26.实施方案1-25中任一项的催化剂,其中该催化剂进一步包含基材,其中该基材优选为整体式基材,更优选蜂窝状基材。
[0161]
27.实施方案26的催化剂,其中该基材为壁流式基材或流通式基材,优选流通式基材。
[0162]
28.实施方案26或27的催化剂,其中该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0163]
29.实施方案1-28中任一项的催化剂,其中组分(a)-(e)作为一个或多个洗涂层提供在该基材上,其中优选组分(a)-(e)包含在相同洗涂层中,其中更优选该基材涂敷有包含组分(a)-(e)的单一洗涂层,其中更优选该基材涂敷有由组分(a)-(e)组成的单一洗涂层。
[0164]
30.一种处理由内燃机,优选稀燃内燃机,更优选稀燃汽油发动机或柴油发动机排出的尾气的尾气处理系统,该系统包括根据实施方案1-29中任一项的amox催化剂以及柴油
氧化催化剂、选择性催化还原no
x
的催化剂(scr催化剂)和任选催化的烟灰过滤器中的一种或多种。
[0165]
31.实施方案30的系统,包括柴油氧化催化剂、任选催化的烟灰过滤器和scr催化剂,其中该柴油氧化催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该任选催化的烟灰过滤器位于该scr催化剂上游并且其中该amox催化剂位于该scr催化剂下游,其中该柴油氧化催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该柴油氧化催化剂之间不存在催化剂。
[0166]
32.实施方案30或31的系统,进一步包括还原剂喷射器,该还原剂喷射器位于该任选催化的烟灰过滤器下游和该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0167]
33.实施方案30的系统,包括柴油氧化催化剂、任选催化的烟灰过滤器和scr催化剂,其中该柴油氧化催化剂位于该scr催化剂上游并且其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游,以及其中该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该柴油氧化催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该柴油氧化催化剂之间不存在催化剂。
[0168]
34.实施方案33的系统,进一步包括还原剂喷射器,该还原剂喷射器位于该柴油氧化催化剂下游和该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0169]
35.实施方案30的系统,包括scr催化剂和任选催化的烟灰过滤器,其中该scr催化剂位于该amox催化剂上游并且该amox催化剂位于该任选催化的烟灰过滤器上游,其中该scr催化剂优选为该系统的第一催化剂并且优选在发动机和该选择性催化还原氮氧化物的催化剂之间不存在催化剂。
[0170]
36.实施方案35的系统,进一步包括第一还原剂喷射器,该第一还原剂喷射器位于该scr催化剂上游,其中该还原剂优选为尿素。
[0171]
37.一种选择性催化还原no
x
的方法,其中该no
x
包含在尾气料流中,所述方法包括:
[0172]
(a)提供该尾气料流,优选来自内燃机,更优选来自稀燃内燃机,更优选
[0173]
来自稀燃汽油发动机或柴油发动机;
[0174]
(b)使在(a)中提供的尾气料流通过根据实施方案1-29和70中任一项的amox催化剂或者通过根据实施方案30-36中任一项的尾气处理系统。
[0175]
38.一种制备氨氧化催化剂,优选根据实施方案1-29中任一项的氨氧化催化剂的方法,其中该方法包括:
[0176]
(1)提供一种或多种pt和/或pd盐;
[0177]
(2)提供一种或多种载体材料;
[0178]
(3)将在(1)中提供的该一种或多种pt和/或pd盐浸渍于在(2)中提供的该一种或多种载体材料上;
[0179]
(4)提供一种或多种过渡金属氧化物和/或一种或多种其前体,其中该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;
[0180]
(5)将在(4)中提供的该一种或多种过渡金属氧化物和/或该一种或多种其前体加入在(3)中得到的该一种或多种浸渍载体材料中并混合所得混合物;
[0181]
(6)提供一种或多种稀土金属氧化物和/或一种或多种其前体,选自pr、nd和ce的氧化物,包括其中两种或更多种的组合;
[0182]
(7)将在(6)中提供的该一种或多种稀土金属氧化物和/或该一种或多种其前体加
入在(5)中得到的混合物中并混合所得混合物;
[0183]
(8)任选干燥在(7)中得到的混合物;
[0184]
(9)煅烧在(7)或(8)中得到的混合物;
[0185]
(10)将在(9)中得到的煅烧混合物悬浮于溶剂体系中;
[0186]
(11)任选研磨在(10)中得到的悬浮液;
[0187]
(12)提供一种或多种沸石材料;
[0188]
(13)任选提供一种或多种粘合剂和/或一种或多种其前体;
[0189]
(14)将在(13)中提供的该任选的一种或多种粘合剂和/或该一种或多种其前体加入在(12)中提供的该一种或多种沸石材料中并混合所得混合物;
[0190]
(15)将在(10)或(11)中得到的悬浮液加入在(14)中得到的混合物中并混合所
[0191]
得混合物而得到淤浆;
[0192]
(16)提供基材;
[0193]
(17)将在(15)中得到的淤浆涂敷于在(16)中提供的基材上而得到涂敷基材;
[0194]
(18)任选干燥在(17)中得到的涂敷基材;以及
[0195]
(19)煅烧在(17)或(18)中得到的混合物;
[0196]
其中在(12)中提供的该一种或多种沸石材料负载有cu和/或fe,优选cu。
[0197]
39.实施方案38的方法,其中在(2)中该一种或多种载体材料显示在80-220m2/g,优选100-200m2/g,更优选130-170m2/g,更优选145-155m2/g范围内的bet表面积,其中优选该bet表面积根据iso 9277:2010测量。
[0198]
40.实施方案38或39的方法,其中在(4)中该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,优选选自mno2、tio2、vo2、v2o5和nb2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,包括其中两种或更多种的混合物,更优选选自mno2、tio2、vo2和v2o5,其中更优选该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2和/或tio2,其中更优选该一种或多种过渡金属氧化物由mno2和/或tio2组成。
[0199]
41.实施方案38-40的方法,其中在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2并且其中tio2优选作为水凝胶提供。
[0200]
42.实施方案38-41中任一项的方法,其中在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含mno2,其中优选在(4)中提供一种或多种mno2前体,其中更优选该一种或多种mno2前体包含一种或多种mn(ii)盐,其中更优选该一种或多种mno2前体包含硝酸锰,其中更优选在(4)中提供硝酸锰作为该一种或多种mno2前体。
[0201]
43.实施方案38-42中任一项的方法,其中在(4)中该一种或多种过渡金属氧化物包含tio2和mno2,其中优选在(4)中提供一种或多种mno2前体。
[0202]
44.实施方案38-43中任一项的方法,其中在(5)中将该一种或多种过渡金属氧化物依次加入该一种或多种浸渍载体材料中并混合。
[0203]
45.实施方案38-44中任一项的方法,其中在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物包含pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧化物,其中更优选在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物由pr和/或nd的氧化物,优选pr的氧化物组成。
[0204]
46.实施方案38-45中任一项的方法,其中在(6)中该一种或多种稀土金属氧化物
包含氧化镨,其中优选在(6)中提供一种或多种氧化镨前体,其中更优选该一种或多种氧化镨前体包含一种或多种pr(iii)盐,其中更优选该一种或多种氧化镨前体包含硝酸镨,其中更优选在(6)中提供硝酸镨作为该一种或多种氧化镨前体。
[0205]
47.实施方案38-46中任一项的方法,其中在(8)中干燥在40-200℃,优选50-190℃,更优选60-180℃,更优选70-170℃,更优选80-160℃,更优选90-150℃,更优选100-140℃,更优选110-130℃,更优选115-125℃,更优选118-122℃范围内的温度下进行。
[0206]
48.实施方案38-47中任一项的方法,其中在(8)中干燥进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0207]
49.实施方案38-48中任一项的方法,其中在(9)中煅烧在200-1000℃,优选300-900℃,更优选350-850℃,更优选400-800℃,更优选450-750℃,更优选500-700℃,更优选565-625℃,更优选580-600℃范围内的温度下进行。
[0208]
50.实施方案38-49中任一项的方法,其中在(9)中煅烧进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0209]
51.实施方案38-50中任一项的方法,其中在(10)中该溶剂体系包含蒸馏水,其中在(10)中将蒸馏水用作溶剂体系。
[0210]
52.实施方案38-51中任一项的方法,其中在(11)中将在(10)中得到的悬浮液研磨至粒度dv90在1-30μm,优选5-25μm,更优选10-20μm,更优选13-17μm范围内,其中优选粒度dv90根据iso 13320:2020测定。
[0211]
53.实施方案38-52中任一项的方法,其中在(12)该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,优选cha、rth和aei,包括其中两种或更多种的组合或混合结构,其中更优选在(12)中该一种或多种沸石材料具有cha和/或aei骨架类型结构,更优选cha骨架类型结构。
[0212]
54.实施方案53的方法,其中在(12)中该一种或多种沸石材料具有cha类型骨架结构,其中该一种或多种沸石材料优选包含一种或多种选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、sapo-34、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、meapo-47、coapo-44、meapso-47、sapo-47、alpo-34、gapo-34、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21、[zn-as-o]-cha、[al-as-o]-cha、|co|[be-p-o]-cha、(ni(deta)2)-ut-6和ssz-62,更优选选自zk-14、菱沸石、linde r、phi、三斜钾沸石、ssz-13、zyt-6、linde d、[si-o]-cha、daf-5、uio-21和ssz-62,更优选选自菱沸石、ssz-13和ssz-62的沸石,其中更优选该沸石材料包含菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13,并且其中更优选该沸石材料由菱沸石和/或ssz-13,优选ssz-13组成。
[0213]
55.实施方案38-4中任一项的方法,其中在(12)中该一种或多种沸石材料以作为元素计算并且基于100重量%该一种或多种沸石材料在1-8重量%,优选2-6重量%,更优选3-5重量%,更优选4-4.8重量%该一种或多种过渡金属范围内的量负载有该一种或多种过渡金属。
[0214]
56.实施方案38-55中任一项的方法,其中在(12)中该一种或多种沸石材料在其骨架结构中包含sio2和x2o3,其中x表示一种或多种四价元素。
[0215]
57.实施方案56的方法,其在(12)中该一种或多种四价元素x选自al、b、ga和in,包括其中两种或更多种的组合,优选选自al、b和ga,包括其中两种或更多种的组合,其中更优选x表示al和/或b,优选al。
[0216]
58.实施方案56或57的方法,其中在(12)中该一种或多种沸石材料的sio2:x2o3摩尔比在1-200,优选5-100,更优选10-50,更优选15-40,更优选20-30,更优选23-25,更优选23.5-24范围内。
[0217]
59.实施方案38-58中任一项的方法,其在(12)中该一种或多种沸石材料显示在1-10μm,优选3-8μm,更优选6-7,更优选6.5-5.5μm范围内的粒度dv90,其中优选粒度dv90根据iso 13320:2020测定。
[0218]
60.实施方案38-59中任一项的方法,其中在(13)中该一种或多种粘合剂选自zro2、al2o3和sio2,其中优选该一种或多种粘合剂包含zro2,其中更优选该一种或多种粘合剂由zro2组成。
[0219]
61.实施方案38-60中任一项的方法,其中在(13)中该一种或多种粘合剂包含zro2,其中优选在(13)中提供一种或多种zro2前体,其中更优选该一种或多种zro2前体包含一种或多种zr(iv)盐,其中更优选该一种或多种zro2前体包含乙酸锆,其中更优选在(13)中提供乙酸锆作为该一种或多种zro2前体。
[0220]
62.实施方案38-61中任一项的方法,其中在(14)中的混合物进行4-20小时,优选6-18小时,更优选8-16小时,更优选10-14小时,更优选11-13小时范围内的时间。
[0221]
63.实施方案38-62中任一项的方法,其中在(16)中该基材为整体式基材,优选为蜂窝状基材。
[0222]
64.实施方案63的方法,其中该基材为壁流式基材或流通式基材,优选流通式基材。
[0223]
65.实施方案63或64的方法,其中该基材为金属基材或陶瓷基材,优选陶瓷基材,其中更优选该基材为堇青石基材。
[0224]
66.实施方案38-65中任一项的方法,其中在(8)中干燥在40-200℃,优选50-190℃,更优选60-180℃,更优选70-170℃,更优选80-160℃,更优选90-150℃,更优选100-140℃,更优选110-130℃,更优选115-125℃,更优选118-122℃范围内的温度下进行。
[0225]
67.实施方案38-66中任一项的方法,其中在(8)中干燥进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0226]
68.实施方案38-67中任一项的方法,其中在(9)中煅烧在300-900℃,优选350-850℃,更优选400-800℃,更优选450-750℃,更优选500-700℃,更优选550-650℃,更优选590-610℃,更优选598-602℃范围内的温度下进行。
[0227]
69.实施方案38-68中任一项的方法,其中在(9)中煅烧进行40-200分钟,优选60-180分钟,更优选70-170分钟,更优选80-160分钟,更优选90-150分钟,更优选100-140分钟,更优选110-130分钟,更优选115-125分钟范围内的持续时间。
[0228]
70.一种根据实施方案38-69中任一项得到或者可得到的氨氧化催化剂。
[0229]
71.根据实施方案1-29和70中任一项的催化剂在氨氧化中的用途,优选在排放物处理系统中作为氨逃逸催化剂,更优选在固定或汽车排放物处理系统中作为氨逃逸催化
剂,更优选在汽车排放物处理系统中作为处理来自稀燃内燃机的尾气的氨逃逸催化剂,更优选在汽车排放物处理系统中作为处理来自稀燃汽油发动机或柴油发动机的尾气的氨逃逸催化剂。
附图说明
[0230]
图1显示来自实施例6中催化测试的结果,其中由包括根据实施例3-5以及对比例1、2、4和5的amox催化剂的尾气系统排出的nox和n2o的量(g/l)显示在左手侧并且hn
3 t50起燃温度(℃)显示在右手侧。
[0231]
图2显示来自实施例6中催化测试的结果,其中由包括根据实施例1和2以及对比例3的amox催化剂的尾气系统排出的nox和n2o的量(g/l)显示在左手侧并且hn
3 t50起燃温度(℃)显示在右手侧。
实施例
[0232]
实施例1:制备仅含pt的amox催化剂
[0233]
pt-氧化铝悬浮液
[0234]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0235]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后在剧烈混合下滴加261g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)。此外,在剧烈混合下滴加146g硝酸镨溶液(pr含量作为pr6o
11
计算基于该溶液重量为38重量%)。
[0236]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0237]
沸石悬浮液
[0238]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0239]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0240]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,0.02g/in3 mno2,0.024g/in3 pr6o
11
,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3 zro2,3g/ft3 pt。
[0241]
实施例2:制备仅含pt的包含cu-cha的amox催化剂
[0242]
pt-氧化铝悬浮液
[0243]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0244]
然后将261g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用150ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。此外,将146g硝酸镨溶液(pr含量作为pr6o
11
计算基于该溶液重量为38重量%)用300ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0245]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0246]
沸石悬浮液
[0247]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0248]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0249]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.02g/in3 mno2,0.024g/in3 pr6o
11
,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3zro2,3g/ft3 pt。
[0250]
实施例3:制备仅含pt的包含cu-cha的amox催化剂
[0251]
pt-氧化铝悬浮液
[0252]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0253]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18重量%tio2)。然后将130g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用50ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。此外,还将73g硝酸镨溶液(pr含量作为pr6o
11
计算基于该溶液重量为38重量%)用50ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0254]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0255]
沸石悬浮液
[0256]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩
尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0257]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0258]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,0.01g/in3 mno2,0.012g/in3 pr6o
11
,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3 zro2,3g/ft3 pt。
[0259]
实施例4:制备仅含pt的包含cu-cha的amox催化剂
[0260]
pt-氧化铝悬浮液
[0261]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0262]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后将65g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用100ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。此外,还将146g硝酸镨溶液(pr含量作为pr6o
11
计算基于该溶液重量为38重量%)用50ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0263]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0264]
沸石悬浮液
[0265]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0266]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0267]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,0.02g/in3 mno2,0.006g/in3 pr6o
11
,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3 zro2,3g/ft3 pt。
[0268]
实施例5:制备仅含pt的包含cu-cha但不含二氧化锰的amox催化剂pt-氧化铝悬浮液
[0269]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物
滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0270]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后将146g硝酸镨溶液(pr含量作为pr6o
11
计算基于该溶液重量为38重量%)用200ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0271]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0272]
沸石悬浮液
[0273]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0274]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0275]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,0.024g/in3 pr6o
11
,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3zro2,3g/ft3 pt。
[0276]
对比例1:制备仅含pt的包含cu-cha但不含氧化镨的amox催化剂pt-氧化铝悬浮液
[0277]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0278]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后将261g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用100ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0279]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0280]
沸石悬浮液
[0281]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0282]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0283]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长
度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,0.02g/in3 mno2,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3zro2,3g/ft3 pt。
[0284]
对比例2:制备仅含pt的包含cu-cha但不含mn和pr氧化物的amox催化剂
[0285]
pt-氧化铝悬浮液
[0286]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0287]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加与260ml去离子水混合的300g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。
[0288]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0289]
沸石悬浮液
[0290]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0291]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0292]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.024g/in3二氧化钛,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3 zro2,3g/ft3 pt。对比例3:制备仅含pt的包含cu-cha但不含氧化镨的amox催化剂pt-氧化铝悬浮液
[0293]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。
[0294]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/氧化铝混合物中滴加用200ml去离子水稀释的150g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后将141g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用150ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0295]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0296]
沸石悬浮液
[0297]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0298]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0299]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.01g/in3二氧化钛,0.008g/in3 mno2,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3zro2,3g/ft3 pt。
[0300]
对比例4:制备仅含pt的包含cu-cha但不含ti、pr和mn氧化物的amox催化剂
[0301]
pt-氧化铝悬浮液
[0302]
在另一容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与560ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g掺杂有20%氧化锆的氧化铝粉末(bet比表面积为200m2/g,平均孔体积为约0.7ml/cm3,平均孔径为5纳米)上。将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在600℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h。将煅烧的粉末加入4.5kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0303]
沸石悬浮液
[0304]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0305]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0306]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.25g/in3氧化铝(掺有氧化锆),1.6g/in3cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3 zro2,3g/ft3 pt。
[0307]
对比例5:制备包含cu-cha的pt/rh amox催化剂
[0308]
pt/rh-氧化铝悬浮液
[0309]
在容器中将24g铂胺盐溶液(具有17重量%pt)与120ml去离子水混合。将该混合物滴加于716g氧化铝粉末(γ-al2o3,bet比表面积为150m2/g,孔体积为0.9-1ml/cm3,平均孔径为10-15纳米)上。然后将4.1ml硝酸铑溶液(基于该溶液重量具有10重量%rh)用50ml去离子水稀释并滴加于该pt-氧化铝混合物上。
[0310]
在用eirich混合机剧烈混合下向该pt/rh/氧化铝混合物中滴加用230ml去离子水稀释的150g tio2水凝胶(基于该水凝胶的重量具有18.5重量%tio2)。然后将141g硝酸锰溶液(mn含量作为mno计算基于该溶液重量为21.3重量%)用150ml去离子水稀释并在剧烈混合下滴加。
[0311]
将所得混合物在120℃下干燥2h,然后在590℃下在空气中在箱式烘炉中煅烧2h,得到粉末。将煅烧的粉末加入1.2kg去离子水中。然后将所得悬浮液用球磨机研磨以使得该悬浮液的颗粒具有15微米的dv90。
[0312]
沸石悬浮液
[0313]
将193g cuo(99%)加入2.18kg去离子水中并在球磨机中研磨而实现1.9微米的d50。将所得悬浮液加入2kg去离子水中,随后加入3.83kg h-ssz-13沸石材料(sio2:al2o3摩尔比为25,bet比表面积为约500-600m2/g且dv90为5微米),结果是该cuo溶解并且随后离子交换到该沸石中。最后加入0.58kg具有17% zro2含量的乙酸氧化锆溶液并将该混合物搅拌12h。
[0314]
然后将该pt-氧化铝悬浮液加入该沸石悬浮液中并将该混合物彻底混合30min。
[0315]
将未涂敷的蜂窝状流通式陶瓷整体式基材(堇青石—直径:2.54cm(1英寸)
×
长度:10.16cm(4英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个孔/平方厘米和0.1毫米(4密耳)壁厚)用所得悬浮液在100%基材长度上浸涂。将该涂敷基材在120℃下干燥2小时并在空气中于600℃下煅烧2小时。在煅烧之后涂层在该催化剂中的最终负载量为2g/in3,包括0.3g/in3氧化铝,0.01g/in3二氧化钛,0.008g/in3 mno2,1.6g/in3 cucha(包括5.5%作为cuo计算的铜),0.08g/in3zro2,7g/ft3 pt和3g/ft3 rh。
[0316]
实施例6:催化剂测试
[0317]
该测试用由含有尺寸为1英寸直径和4英寸长度的测试样品的加热管构成的实验室反应器进行。测试程序以在600℃下用12% o2、4% h2o、4%co2在n2中的进料气体在90k h-1
的空速下8min的加热期开始。然后将入口温度调节至150℃并在达到稳定条件之后将进料气体浓度设定为在n2中的220ppm nh3,12% o2,4% h2o,4% co2,保持空速为90k h-1
。该测试在这些条件下运行30min。然后将温度设定为以40℃/min升高,直到达到550℃(sv=90k h-1
,225ppm nh3,12% o2,4% h2o,4% co2)。在该测试过程中用ftir测量入口和出口浓度。
[0318]
在150-550℃的10min加热期取出n2o和nox排放物,在该时间段内进行积分并以mg/l催化剂体积计算。因此,nh
3 t50起燃温度越低,则越多nh3被氧化。nh
3 t50为在加热期内达到入口nh3浓度的50%时的温度。
[0319]
测试结果示于图1和2中。因此,由催化剂测试的结果可见,在实施例1-4中使用pr6o
11
和mno2的组合在氨转化为氮气中在低nox和n2o产生下获得最好结果,然后是使用mno2和tio2的组合的实施例5。另一方面,在对比例1和3中mno2和tio2的组合或者在对比例2中单独的tio2在no
x
和n2o减排上提供显著更差的结果。对于不含mno2、pr6o
11
和tio2中任一种的对比例4得到最差结果。
[0320]
由不仅含有更多量pt而且还含有rh的对比例5得到的结果可见,这些与用本发明催化剂得到的那些完全相仿。因此,非常惊人地发现在氨氧化催化剂中,储氧组分,尤其是pr6o
11
,与mn和/或ti的二氧化物的特定组合可以用作使用rh与显著较高量pt的高度成本有
效替代方案。
[0321]
引用的现有技术:
[0322]-wo 2015/172000 a1
[0323]-cn 109590021 a
[0324]-us2012/0167553 a1
[0325]-jingdi,c.等,chem.j.of chin.univ.2015,第36卷,第3期,第523-530页
[0326]-wo 2017/037006 a1
[0327]-wo 2020/234375 a1
[0328]-wo 2020/210295 a1
技术特征:
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1-11中任一项的amox催化剂以及柴油氧化催化剂、选择性催化还原no
x
的催化剂(scr催化剂)和任选催化的烟灰过滤器中的一种或多种。13.一种选择性催化还原no
x
的方法,其中所述no
x
包含在尾气料流中,所述方法包括:(a)提供所述尾气料流;(b)使在(a)中提供的尾气料流通过根据权利要求1-11中任一项的amox催化剂或者通过根据权利要求12的尾气处理系统。14.一种制备氨氧化催化剂的方法,其中所述方法包括:(1)提供一种或多种pt和/或pd盐;(2)提供一种或多种载体材料;(3)将在(1)中提供的所述一种或多种pt和/或pd盐浸渍于在(2)中提供的所述一种或
多种载体材料上;(4)提供一种或多种过渡金属氧化物和/或一种或多种其前体,其中所述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;(5)将在(4)中提供的所述一种或多种过渡金属氧化物和/或所述一种或多种其前体加入在(3)中得到的所述一种或多种浸渍载体材料中并混合所得混合物;(6)提供一种或多种稀土金属氧化物和/或一种或多种其前体,选自pr、nd和ce的氧化物,包括其中两种或更多种的组合;(7)将在(6)中提供的所述一种或多种稀土金属氧化物和/或所述一种或多种其前体加入在(5)中得到的混合物中并混合所得混合物;(8)任选干燥在(7)中得到的混合物;(9)煅烧在(7)或(8)中得到的混合物;(10)将在(9)中得到的煅烧混合物悬浮于溶剂体系中;(11)任选研磨在(10)中得到的悬浮液;(12)提供一种或多种沸石材料;(13)任选提供一种或多种粘合剂和/或一种或多种其前体;(14)将在(13)中提供的所述任选的一种或多种粘合剂和/或所述一种或多种其前体加入在(12)中提供的所述一种或多种沸石材料中并混合所得混合物;(15)将在(10)或(11)中得到的悬浮液加入在(14)中得到的混合物中并混合所得混合物而得到淤浆;(16)提供基材;(17)将在(15)中得到的淤浆涂敷于在(16)中提供的基材上而得到涂敷基材;(18)任选干燥在(17)中得到的涂敷基材;以及(19)煅烧在(17)或(18)中得到的混合物;其中在(12)中提供的所述一种或多种沸石材料负载有cu和/或fe。15.根据权利要求1-11中任一项的催化剂在氨氧化中的用途。
技术总结
本发明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。本发明还涉及一种包括本发明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催化剂的用途。方法和本发明催化剂的用途。
技术研发人员:M
受保护的技术使用者:巴斯夫公司
技术研发日:2022.02.16
技术公布日:2023/10/11
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