[发明专利]具有低一氧化二氮副产物形成的氨氧化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含位于酸性含钨混合氧化物上的贵金属的催化组合物、用于生产该催化组合物的方法，以及该催化组合物作为氧化催化剂的应用。本发明还涉及一种具有负载于载体上的该催化组合物的催化剂成形体、一种含有根据本发明的催化组合物的载体涂料，以及该载体涂料在生产涂层式催化剂模制体中的应用。

背景技术

为了实现柴油发动机的NOx排放的显著减少，近年来使用了所谓的选择性催化还原(SCR)技术，其中利用尿素对废气进行后处理。在这种情况下通常将尿素溶液喷射到废气流中。尿素被水解成氨，所释放的氨在归中反应中与氮氧化物发生反应而生成氮。

使用SCR允许对发动机进行优化以用于重度贫燃。尽管这导致了发动机的非常高的氮氧化物排放（其之后通过SCR去除），但可以实现显著的燃料节约。然而其缺点是，浓度超过20ppm的氨会作为异味而被闻到。这意味着在所有的、包括动态的操作状态下，要求小于20ppm浓度的氨排放。为此，SCR中的氨转化的完全性应当非常高。这并不总能得到保证。为了降低所谓的氨泄漏，可以在SCR之后还设置所谓的氨氧化催化剂（=阻滞催化剂=ASC=AMOX）。氨的氧化进行得很快，因此可以利用该反应来阻止SCR之后的残余氨排放。然而重要的是，该催化剂具有很高的氮气选择性，并且产生少量的NO、NO₂和N₂O（笑气）。在SAE2006-01-0640的综述中介绍了这些关系和要求。

尽管并没有法令限制作为副产品的N₂O，然而低的N₂O排放是重要的，这是因为N₂O属于温室气体，并因此具有温室效应。笑气的GWP（全球变暖潜能值）标定为310，也就是说，就全球变暖而言，大气中一定量的笑气比相应量的CO₂危险310倍。令人遗憾的是，目前常用的含铂催化剂具有很高的氨氧化活性，表现出很高的形成N₂O的趋势。

在SCR之后使用氨氧化催化剂来对废气进行后处理也已经长时间地用在静态设备如发电厂的废气后处理中。在这种静态设备中通常使用V/W/Ti基SCR催化剂。已经发现，通过直接与SCR催化剂相结合，这种氨氧化催化剂的选择性可以得到提高。这意味着贵金属催化剂不是简单地仅布置在SCR催化剂之后，而是在氧化催化剂的区域中同时也存在SCR功能。在贵金属催化剂处形成的NO和N₂O能与仍存在的氨一起再选择性地转化成N₂。

EP410440B1公开了一种V/W/Ti均质挤压的SCR催化剂，其在出口区域处涂覆有贵金属。

在EP544282B1中公开了一种催化剂，其具有V/W/Ti催化剂以及负载于沸石上的铂或负载于氧化铝上的铂或负载于二氧化硅上的铂的组合。这里只使用非常低浓度的铂。在该文献中表明，不含V/W/Ti组分的纯的铂/丝光沸石催化剂具有负的NO_x转化性，因此氨又被部分地重新氧化成NO_x，然而纯的V/W/Ti催化剂则具有较高的氨泄漏。仅有这两种催化剂的组合才显示出较高的N₂选择性和较小的氨泄漏。

EP1399246B1公开了一种具有V/W/Ti基SCR组分的整体型催化剂，其在出口侧浸渍了铂。在这种情况下，还原催化剂(VWT-SCR)的催化活性材料作为铂系金属的载体。这里，铂直接涂覆在V/W/Ti催化剂上，而不是如同EP544282B1中那样与两种催化剂混合。

US7393511B2公开了一种用于从废气中除去氨的方法，其中在废气中添加氨，并且在SCR之后使该气体经过氧化催化剂，该氧化催化剂含有负载在TiO₂或Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、Al-Si氧化物、MgO、HfO₂或La₂O₃载体上的贵金属和钒。这里还涉及到如EP544282或EP1399246中所述的催化剂。

上述催化剂的基本构想是一种具有第一组分和第二组分的组合物，其中第一组分对于用氨还原氮氧化物具有活性，第二组分对于从氨中形成氮（例如通过贵金属）具有活性。