[发明专利]N2O的分解方法，用于该方法的催化剂以及该催化剂的制备

说明书

本申请是2006年11月17日提交的申请号为200580015795.2的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及催化分解含N₂O的气体中的N₂O的方法。本发明还涉及用于该方法的催化剂，以及这一催化剂的制备。

背景技术

氧化二氮或笑气(N₂O)显著地促进温室效应并且具有高的全球变暖潜力(一个分子促进温室效应的程度相当于一个CO₂分子)。在过去几年中，已提出政策来减少温室气体的排放。已鉴定了各种重要的N₂O排放源：农业、尼龙前体的工业制备(己二酸和己内酰胺)、硝酸的制备和装备有三效催化转换器的机动车辆。

可以使用各种催化的和非催化的技术使笑气变得无害。已知的各种催化剂是，例如将N₂O催化分解或转化成N₂和O₂(例如JP专利申请号Hei-06-154611，其中描述了基于具有过渡金属和贵金属的载体的催化剂)。然而，利用根据现有技术的催化剂的这一反应受到氧和水的存在的严重妨碍，这在几乎来自所有上述N₂O源的尾气中发生。

有前景的替代方案是选择性催化还原。从文献中已知的各种催化剂借助于还原剂如烯烃类(C_nH_2n)、醇或氨将N₂O进行转化。基于技术和经济考虑，添加饱和烃类(C_nH_2n+2)到所述还原剂中将是优选的。关于这一点，天然气(CH₄)和LPG(C₃H₈和C₄H₁₀的混合物)尤其是优选的。

使用能够借助于烃类还原N₂O的催化剂的方法的缺点在于必须引入用于烃类的额外设施并且可能排出烃类和/或CO。从环境方面考虑，经常要使用额外的催化剂来避免烃类的排放。

WO 2004009220描述了NO_x的催化还原，但是这一公开内容没有提供N₂O的催化分解方法。

用于分解N₂O的许多已知催化剂的缺点在于这些催化剂经常是不稳定的和/或由于气体如NO_x(NO、NO₂、N₂O₃(x＝3/2)等)、O₂和H₂O的存在而被钝化。然而，在实际情况中(例如将来自烟道气的N₂O分解)，这些气体几乎总是存在的。

发明概述

因此，本发明的目的是提供N₂O的催化分解方法，其中上述缺点完全地或部分地得到消除。本发明的另一个目的是提供用于这一方法的催化剂，以及这一催化剂的制备方法。

令人惊奇地发现，根据本发明的催化剂即使在低温下也实现N₂O的良好转化，在分解反应(N₂O分解成N₂和O₂)期间是稳定的并且如果其它的气体(如NO、NO₂、N₂O₃等、O₂和H₂O)也存在于含N₂O的气体中，也能实现良好的转化且具有良好的稳定性。此外，有利的是，没有必要将烃类添加到含N₂O的气体中。因此，这些催化剂特别适合用于分解N₂O。

本发明涉及在催化剂的存在下催化分解含N₂O的气体中的N₂O的方法，其中该催化剂包括已负载有第一金属和第二金属的沸石，该第一金属选自贵金属：钌、铑、银、铼、锇、铱、铂和金，优选钌、铑、锇和铱，该第二金属选自过渡金属：钒、铬、锰、铁、钴、镍和铜，并且其中用所述金属对所述沸石的负载通过首先用所述贵金属然后用所述过渡金属负载来完成。

本发明还提供用于催化分解含N₂O的气体中的N₂O的催化剂的制备方法，其中该催化剂包括沸石，所述沸石首先用第一金属负载，然后用第二金属负载，该第一金属选自贵金属：钌、铑、银、铼、锇、铱、铂和金，该第二金属选自过渡金属：钒、铬、锰、铁、钴、镍和铜。