[发明专利]低磷菱沸石

说明书

提供了一种催化剂组合物，其具有CHA晶体结构；约0.5‑约5.0mol％的磷；和摩尔比为约5‑约40的SiO₂和Al₂O₃。该催化剂组合物能够在高温转化NO_x。一种催化活性活化涂层，包括这种催化剂组合物和一种或多种促进剂或稳定剂，并且能够施用到整料基底以生成催化活性制品。还提供了使用该催化剂组合物来还原NO_x的方法。

本申请是基于申请号为201280042160.1、申请日为2012年7月26日、发明名称为“低磷菱沸石”的中国专利申请的分案申请。

发明背景

A.)应用领域：

本发明涉及催化剂、系统和方法，其可用于处理来自于燃烧烃燃料的废气——更具体地，含有氮氧化物的废气，例如由柴油发动机、燃气轮机或者燃煤发电装置所产生的废气。

B.)相关领域说明：

废气是在燃料(例如天然气、汽油、柴油燃料、燃料油或者煤)燃烧时产生的，并且通过废气管、烟道气烟囱等排出到大气中。大部分燃烧废气的最大部分包含相对的无害的氮气(N₂)、水蒸气(H₂O)和二氧化碳(CO₂)；但是该废气还包含相对小部分的有害的和/或有毒的物质，例如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)、来自未燃烧燃料的烃(HC)、来自过高燃烧温度的氮氧化物(NO_x)和微粒物质(主要是烟灰)。与本发明特别相关的是含有NO_x的废气，其包括氧化一氮(NO)、二氧化氮(NO₂)和一氧化二氮(N₂O)，其来源于贫燃发动机，例如用于移动应用的柴油发动机。

经常地，用于处理柴油发动机废气的系统包括一种或多种催化剂组合物，其涂覆于基底上或者扩散入基底中，以将某些或者全部的有害和/或有毒的废气组分转化成无害的化合物。一种这样的转化方法，通常称作选择性催化还原(SCR)，包括在催化剂存在下和借助于还原剂将NO_x转化成单质氮(N₂)和水。在SCR方法中，在与催化剂接触之前，将气态还原剂(典型的是无水氨、氨水或者尿素)加入到废气流中。还原剂被吸收到催化剂上，并且当所述气体流过催化的基底之中或者之上时发生NO_x还原反应。对于SCR方法来说，使用无水氨或者氨水的化学计量反应的化学方程式是：

4NO+4NH₃+3O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+3O₂→3N₂+6H₂O

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

已知的SCR催化剂包括位于整料基底上的沸石或者其他分子筛。分子筛是具有明确定义结构的微多孔结晶固体，并且通常在它们的骨架中包含硅、铝和氧，并且还可以在它们的孔中包含阳离子。分子筛的明确特征是它们的骨架由分子四面体的互连网络构成。硅铝酸盐分子筛例如作为共角的[AlO₄]-和[SiO₄]-四面体的开放网络来排列。在二氧化硅四面体的情况中，硅原子处于四面体的中心，而四个包围的氧原子处于该四面体的角上。两个或者更多个四面体然后可以在它们的角上连接在一起，以形成不同的晶体结构。