[发明专利]低温氨矫正催化剂

说明书

相关申请的交叉参考

依照35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2005年12月8日提交的美国临时 申请60/748,340的优先权，该申请的内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及负载型金属催化剂。本发明特别涉及以单体或聚合物的形 式存在于载体表面并基本不形成团块的负载型金属氧化物催化物，还涉及 所述负载型催化剂在低温且没有UV辐照的情况下，在氨(NH₃)和含氮化 合物矫正(remediation)中的应用。

背景技术

氨(NH₃)和其它含氮化合物(通常具有臭的和令人不愉快的气味)是 空气中的污染物，它们危害人类的健康。已经发展了很多方法来消除这样 的污染物。

人们发现，负载型金属氧化物催化剂对NH₃和含氮化合物的选择性催 化氧化是有效的(见L.Gang，J.van Grondelle，B.G.Anderson and R.A.van Santen，J.Catal.186：100-109(1999)；L.Gang，B.G.Anderson，J.van Grondelle，R.A.van Santen，W.J.H.van Gennip，J.W.Niemantsverdriet，P.J. Kooyman，A.Knoester and H.H.Brongersma，J.Catal.206：60(2002)；Lu Gang，B.G.Anderson，J.van Grondelle and R.A.van Santen，Appl.Catal.B40： 101(2003))。

在现有技术中，负载型金属氧化物催化剂通常包括纳米级的金属氧化 物颗粒，这些颗粒以晶体形式附着于另外的金属氧化物载体上。这种负载 型金属氧化物催化剂的缺点是，在低温下催化活性低。因此，为了进行有 效的降解就必须高温(>250℃)。另一个缺点是，由于这些催化剂的选择 性问题，导致高的金属氧化物负载和形成副产物(例如氮氧化物(NO_x)和 一氧化二氮(N₂O))。需要新的方法来制备新的载体材料，用于承载金属 氧化催化剂，使得催化剂以单体或聚合物的形式，而不是结晶形式存在于 载体材料上，来增强催化剂的活性和选择性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种催化材料，其中金属氧化物催化剂以单 体和/或聚合物的形式(取决于负载的程度)沉积在另外作为载体的金属氧 化物表面上，并且在载体表面上基本没有金属氧化物团块。因此，本发明 的催化材料在低温下是稳定的且具有活性。

在一种实施方案中，由式(A)说明，本发明的催化材料包括载体金属氧 化物和附着于该载体金属氧化物表面的金属氧化物催化剂。所述金属氧化 物催化剂，通过直接沉积在载体金属氧化物上，以单体或聚合物或它们的 混合物的形式被固着于表面上。所述载体金属氧化物是晶体形式的。优选， 晶体形式的载体金属氧化物的尺寸为约3-25nm，更优选是约7-15nm。还优 选，载体氧化物的结晶度是100％。载体金属氧化物优选自TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、 ZrO₂和WO₃。更优选，载体金属氧化物是TiO₂。

在另一种实施方案中，由式(B)说明，本发明的催化材料还包括另一种 金属氧化物作为助催化剂与所述金属氧化物催化剂一起在载体金属氧化物 表面上。金属氧化物催化剂和载体金属氧化物如上所述。优选，所述助催 化剂在载体金属氧化物的表面上是单体或聚合物或二者混合物的形式。助 催化剂可以是任何能形成单体或聚合物层的金属氧化物。优选其选自氧化 钒、氧化钨、氧化锰、氧化铬和氧化钼。助催化剂金属氧化物在载体上的 负载量是约0.1-1单层。

助催化剂促进固着在载体上的金属氧化物催化剂的催化效果。其还可 以直接或间接地改变金属氧化物催化剂和/或载体金属氧化物的电子性能和 催化性能。优选在将金属氧化物催化剂沉积到载体表面上的同时，也沉积 助催化剂剂，不过其也可以在沉积催化剂之前或之后沉积到载体上。优选， 金属氧化物催化剂中的金属元素对金属氧化物助催化剂中的金属元素的原 子比为1:2-1:40，更优选为1:4-1:20。