[发明专利]多孔催化剂活化涂层

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂活化涂层以及制备催化剂活化涂层的方法的领域。本发明还涉及用催化剂活化涂层涂覆的催化剂制品以及使用这些催化剂制品用于废气消除的方法。

背景

在催化转化器中，用包含催化剂、催化剂载体等的催化剂活化涂层(washcoat)涂覆基底。在活化涂层中高表面积是可取的以使催化作用最大化。其他所需的活化涂层特性包括热稳定性和允许气体高流通量以优化与催化剂接触的孔尺寸分布)。尤其是，在活化涂层中细小颗粒的使用可导致孔隙度减小并且催化活性受损的致密活化涂层。此外，致密无孔活化涂层可在热处理期间破裂，其导致粘附性差和耐久性不佳。

存在对于具有增加孔隙度的催化剂活化涂层的需要，尤其是可使用易于结合到催化剂制品(如催化转化器)制造中的简便方法而生产的催化剂活化涂层。本发明满足了这些需要。

概述

在一个方面，本发明涉及用于增加催化剂活化涂层中的孔隙度的方法。该方法包括将含水的水包油(O/W)粗乳液引入至包含催化剂和活化涂层的其他组分的活化涂层浆料中，用活化涂层浆料涂覆载体基底，并且煅烧已涂覆的载体基底以去除粗乳液。在煅烧之后，粗乳液的油、水和其他有机组分被烧掉，并且在煅烧的活化涂层中乳液的油大粒子留下大孔隙。在一个或多个实施方案中，O/W粗乳液包含油或其他疏水碳氢化合物、水或其他水相和具有8-16或10-12的亲水亲油平衡值(HLB)的表面活性剂。在一个或多个特定实施方案中，O/W粗乳液包含矿物油、HLB 10-12的非离子表面活性剂和水。

在第二方面，本发明涉及催化剂活化涂层组合物，其中在催化剂活化涂层中至少约30％(即，30-100％)的孔在至少一个维度上的尺寸为约15μm-100μm，或者如果孔大体上是球形的那么孔的直径为约15μm-100μm。在某些特定实施方案中，在催化剂活化涂层中至少约70％(即，70-100％)的孔在至少一个维度上的尺寸为约15μm-100μm，或者如果孔大体上是球形的那么孔的直径为约15μm-100μm。在其他特定实施方案中，在催化剂活化涂层中至少约30％(即，30-100％)、至少约60％(即，60-100％)或者至少约70％(即，70-100％)的孔在至少一个维度上的尺寸为约15μm-50μm，或者如果孔大体上是球形的那么孔的直径为约15μm-50μm。

在特定实施方案中，可选择催化剂制品的催化剂活化涂层的催化剂和其他固体组分以用于废气排放物的消除。待消除的排放物可为合适的催化剂可利用的任一类型。催化剂应能够被配制成活化涂层浆料。例如，在某些特定实施方案中，催化剂活化涂层可包含用于汽油和柴油发动机中碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物(NOx)的氧化的催化剂。在替代实施方案中，催化剂活化涂层可包含在废气排放物中用于NOx的储存还原的催化剂(NSR催化剂)或用于NOx的选择性催化还原成氮的催化剂(SCR催化剂)。在其他特定实施方案中，可选择活化涂层的催化剂组分，以用于源自工业生产过程(如甲基溴、一氧化碳、苯和挥发性有机物(VOC)，挥发性有机物包括甲烷、甲苯、二甲苯、醋酸、甲醇等)的废气排放物的消除。

在另一方面，本发明涉及适用于废气排放物的消除的催化剂制品，其中催化剂制品包括用根据上述的任一催化剂活化涂层实施方案和方面的催化剂活化涂层涂覆的载体基底。在一个或多个实施方案中，载体基底为具有蜂窝结构的陶瓷结构或金属结构，其中平行气流通道从流体入口延伸通过该结构至流体出口。用催化剂活化涂层涂覆通道的壁，以使流过通道的废气接触催化剂活化涂层。载体基底可为具有多条纵向延伸的通道的壁流式单块体(monolith)。通道包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通道以及具有封闭入口端和开放出口端的出口通道。形成通道的壁是多孔的，其允许废气从入口通道穿过至出口通道以离开单块体，由此废气在壁上流过催化剂活化涂层。在一个或多个实施方案中，陶瓷或金属载体基底可为小球、波纹片或用催化剂活化涂层涂覆的单块体的形式存在。

在另一方面，本发明涉及使用根据本发明的前述的任何方面和实施方案的催化剂制品的废气排放物的消除的方法。使含有待消除的排放物的废气与催化剂制品接触，使得催化剂活化涂层以有效的方式接触废气以产生所需的催化转化并且消除废气的所选择的一种组分或多种组分。