[发明专利]NOx还原催化剂和NOx还原催化剂系统

说明书

本申请是国际申请日为2007年5月17日、申请号为200780019885.8、发明名称为“NOx还原催化剂、NOx还原催化剂系统、及NOx还原方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将汽车排气和发电厂的烟道气中所含的氮氧化物还原的NOx还原催化剂、NOx还原催化剂系统、及NOx还原方法。

背景技术

汽车排气和发电厂的烟道气含有有害的氮氧化物(NOx)。已经开发出选择性还原这些NOx的催化剂(以下称为SCR催化剂)。例如，公开了使用SCR催化剂将柴油机排气中所含的NOx还原为N₂的技术，该SCR催化剂包括用铁和镧进行了离子交换的β型沸石(参见专利文献1)。

专利文献1：特开2005-177570号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，常规的SCR催化剂的NOx还原性能在200℃或更低的低温下会显著下降。因此，存在常规的SCR催化剂不能充分降低低温处理气体如柴油机排气中的NOx的问题。

本发明针对上述问题作出。本发明的一个目的是提供即使在低温下也表现出高的NOx处理性能的NOx还原催化剂、NOx还原催化剂系统、和NOx还原方法。

解决问题的技术方案

(1)本发明的第1方面提供还原处理气体中的NOx的NOx还原催化剂，其包含：含有氧化物的催化剂载体；NOx吸收组分(component)；和NOx净化组分。

本发明的NOx还原催化剂在低温范围(例如在200℃或更低的温度下)通过NOx吸收组分吸收NOx。在较高的温度范围(例如在高于200℃的温度下)，NOx吸收组分释放所吸收的NOx。释放的NOx通过在高温下活化的NOx净化组分还原。在高温下活化的NOx净化组分不仅还原由NOx吸收组分吸收的NOx，而且还还原新流入的处理气体中的NOx。因此，本发明的NOx还原催化剂可以在从低温到高温的宽温度范围内净化NOx，非常实用。

所述处理气体的实例为：汽车发动机(例如，汽油发动机、柴油发动机等)排放的排气和发电厂的烟道气等。

氧化物的实例为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、沸石等，它们可单独使用、或者两种或更多种组合使用。

NOx吸收组分与具有NOx吸收性能的组分大致相当。NOx吸收组分的实例为碱金属、碱土金属、稀土等，更具体地，为K、Ba、Ce、Nd、Pd、Li等，它们可单独使用、或者两种或更多种组合使用。NOx吸收组分的混合量优选在0.05～2mol/L的范围内。

NOx净化组分与可以由NOx和氨生成氮气和水的组分大致相当。NOx净化组分的实例为V、Fe、Ce、La等，它们可单独使用、或者两种或更多种组合使用。NOx净化组分的混合量优选在0.1～3mol/L的范围内。NOx吸收组分与NOx净化组分的混合量比(重量比)优选在1:0.5～20的范围内，更优选在1:1～15的范围内。在混合了可以既是NOx吸收组分同时也是NOx净化组分的物质(例如Ce)的情形中，假设经离子交换的沸石中的Ce为NOx净化组分，并假设其它的Ce为NOx吸收组分，以计算NOx吸收组分与NOx净化组分的混合量比(重量比)。

本发明的NOx还原催化剂在全部或部分催化剂中可含有混合状态的NOx吸收组分和NOx净化组分。或者，NOx还原催化剂可分别包括其中不均匀地分布有NOx吸收组分的部分和其中不均匀地分布有NOx净化组分的部分。其中不均匀地分布有NOx吸收组分的部分是其中NOx吸收组分的浓度高于其它区域的部分，更优选地是含有基本上全部NOx吸收组分的部分。优选的是，其中不均匀地分布有NOx吸收组分的部分基本上不含NOx净化组分。其中不均匀地分布有NOx净化组分的部分是其中NOx净化组分的浓度高于其它区域的部分，更优选地是含有基本上全部NOx净化组分的部分。优选的是，其中不均匀地分布有NOx净化组分的部分基本上不含NOx吸收组分。

本发明的NOx还原催化剂可含有作为其它组分的贵金属(例如，Pt、Rh、Pd、Ru、Ir、Au、Ag等)。贵金属的混合量优选在0.1～3.0g/L的范围内。混合0.1g/L或更多的贵金属对于净化处理气体中除NOx以外的有害组分(例如，HC和CO)是高效的。混合3.0g/L或更少的贵金属不妨碍NOx吸收组分和NOx净化组分的效果。