[发明专利]生产催化剂和催化剂制品的方法

说明书

为了生产催化剂(2)，a)提供功能颗粒(8)，其具有被催化活性材料层包围的作为载体的无催化活性的成孔体(4)，b)将该功能颗粒(8)用另外的无机颗粒(10)处理来产生催化材料(12)，c)将催化材料(12)热处理来形成该陶瓷催化剂(2)，其中该催化剂(2)包含至少多孔的无催化活性的孔腔(20)，‑其通过该功能颗粒(8)中的该成孔体(4)形成，‑其嵌入到包含该另外的无机颗粒(10)的基质(24)中，‑其形成多孔结构(18)，和‑其至少部分地被包含该功能颗粒(8)的该催化活性材料层的活性界面层(22)包围。以此方式生产的SCR催化剂(2)与常规生产的SCR催化剂相比，具有改进的NO转化率。

本发明涉及一种生产催化剂的方法和催化剂制品，特别是用于废 气处理。

催化剂通常用于广泛的多种不同的技术应用领域来加速化学反 应。一种特定情况是废气处理，例如降低来自于固定燃烧系统和移动 燃烧系统二者，特别是机动车辆的废气中的氮氧化物水平。在本文上 下文中，使用已知的选择性催化还原(SCR)。

在这种方法中，氮氧化物(NO_x)在氨和氧存在下被还原成氮。已知 各种催化剂类型和体系原则上用于加速这种反应。一种公知的催化剂 种类基于钛-钒催化剂体系(V₂O₅/TiO₂或V₂O₅/WO₃/TiO₂)。这类钛-钒 催化剂被用于固定系统和移动燃烧系统二者中。已经成为近期关注的 主题，特别是用于机动车辆中的移动应用的另一类催化剂是基于结晶 分子筛，特别是基于沸石的催化剂，其是铝硅酸盐。在本文上下文中， 特别是所谓的铁或铜交换的分子筛，优选具有MFI、BEA或CHA晶 格类型。对于机动车应用来说，优选铜交换的分子筛。

其他废气处理系统包含一氧化碳氧化成二氧化碳和未燃烧的烃氧 化成水(蒸汽)和一氧化碳(所谓的柴油氧化催化剂，DOC)，或者从贫燃 发动机废气循环吸附氮氧化物(NO_x)，随后解吸和还原富烃废气中的 NO_x(所谓的NO_x阱，也称作NO_x吸附催化剂，NAC)。如果将机动车 辆发动机控制到至少约化学计量操作，则依靠所谓的三元催化转化器， 可以同时催化氧化一氧化碳和未燃烧的烃和还原氮氧化物。

当前机动车辆中所用的催化剂主要是基于陶瓷蜂窝体催化剂。在 操作中，待处理的废气刘静催化剂体例如挤出的催化剂体中的通道。 本文在所谓的全活性挤出物和涂覆载体(称作“载体涂层(washcoat)”) 之间存在基本的区别。在全活性挤出物中，催化活性催化剂组合物形 成挤出体，这意味着催化剂的通道壁完全由催化活性材料形成。在载 体涂层中，催化惰性挤出载体涂覆有实际的催化活性催化剂材料。这 例如通过将挤出的载体浸入含有催化剂材料的悬浮液中来进行。

原则上，催化剂的目标是催化活性最大化，即在SCR催化剂的情 况中NO_x转化率最大化。

催化活性最大化的一个关键因素是待处理的废气与催化活性材料 之间非常好的接触。催化转化率在废气流过的各流动通道的壁处的近 表面区域中进行到关键的程度。特别是在全活性挤出物蜂窝体催化剂， 其中全部的挤出体由催化活性组合物组成的情况中，其效应是催化剂 组合物的相当大体积区域保持未用于NO_x转化。

除了这些常规催化剂，还存在着组合催化剂，其中过滤器效应与 催化剂效应组合。为此目的，例如使用所谓的壁流式过滤器，这些已 经催化活化。壁流式过滤器是具有蜂窝体和交叉多孔壁的阵列的蜂窝 体过滤器，该壁限定了在纵向上延伸的平行的第一和第二通道的阵列。 所述第一通道在蜂窝体的第一端封闭，所述第二通道在蜂窝体的第二 端封闭。所述第一和第二通道可以具有相同或不同的横截面。如果第 一和第二通道具有不同的横截面，则它们被称作是非对称的。在这种 情况中，具有比第二通道更大的水力直径的第一通道与第二通道的侧 面邻接。本文的一个特定应用领域是催化的烟灰过滤器(CSF)，其具体 用于机动车领域。