[发明专利]用于选择性氨氧化的双功能催化剂

说明书

本申请是由巴斯夫催化剂公司于2008年2月27日提交的国际申请号为PCT/US2008/055148的发明名称为“用于选择性氨氧化的双功能催化剂”的国际申请的分案申请。该国际申请PCT/US2008/055148进入中国国家阶段的日期为2009年10月26日，国家申请号为200880013740.1。

对相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求2007年2月27日提交的美国专利申请60/891,835和2008年2月27日提交的美国专利申请12/038,459的优先权，它们全文经此引用并入本文。

技术领域

本发明公开了用于内燃机的废气排放物处理系统和催化剂、它们的制造方法以及用于稀燃发动机(包括柴油机和稀燃汽油机)的用途。

背景技术

柴油机废气是多相混合物，不仅含有气态排放物，例如一氧化碳(“CO”)、未燃烃或部分燃烧的烃或其含氧化合物(“HC”)和氮氧化物(“NO_x”)，还含有构成所谓微粒或颗粒物的凝相材料(液体和固体)。通常在柴油机排气系统中提供催化剂组合物和具有该组合物的基底，以将某些或所有这些废气组分转化成无害组分。例如，柴油机排气系统可以含有柴油机氧化催化剂、滤烟器和用于减除NO_x的催化剂中的一种或多种。

应用于在稀燃废气条件下的固定源的公认NO_x减除技术是氨选择性催化还原(SCR)。在这种方法中，使NO_x(＝NO+NO₂)与氨在通常在由贱金属构成的催化剂的作用下反应，形成分子氮(N₂)。该技术能够减少超过90％的NO_x，因此代表了用于实现严峻的NO_x减除目标的最佳方法之一。只要废气温度在该催化剂的活性温度范围内，SCR就提供NO_x的有效转化。

使用NH₃将NO_x类物质还原成N₂有助于达到稀燃发动机中的NO_x排放指标。使用NH₃作为还原剂的后果是在不完全转化或废气温度上升的情况下，NH₃会从车辆废气中逸出。为避免NH₃逸出，可以将亚化学计算量的NH₃喷入废气流，但NO_x转化率会降低。或者，可以将过量NH₃加入该系统以提高NO_x转化率，但之后需要进一步处理该废气，以除去过量或逸出的NH₃。即使在NH₃的亚化学计算剂量下，废气温度的提高也可能释放出储存在NO_x减除催化剂上的氨，造成NH₃逸出。传统的贵金属基氧化催化剂，例如负载在氧化铝上的铂，在去除NH₃方面非常有效，但它们产生显著的N₂O和NO_x作为不需要的副产物，而非所需的N₂产物。因此，需要在低至225℃的温度下对NH₃氧化呈活性并在250℃至400℃之间具有超过大约60％的N₂选择性的催化剂组合物。

还需要稳定的抵抗正常车辆运行的长期的热、化学和物理应力的氨氧化催化剂，对典型柴油机用途而言，这包括最多大约450℃的温度。此外，车辆排气系统可能在高于800℃的温度下短时间运行，例如在微粒过滤器的热再生过程中。重要的是，氨氧化催化剂也应在这些严苛的热应激源下稳定。为此，确定了模拟这些长期和严苛应激源对催化剂活性的累积影响的加速老化条件。这类老化条件包括催化剂在空气中最多大约10％水蒸气存在下在700℃至800℃的温度暴露5至50小时。

发明内容