[发明专利]双金属分子筛催化剂

说明书

发明背景

发明领域：

本发明涉及合成含有金属的分子筛的方法和涉及这样的分子筛作为用于处理燃烧废气的催化剂的用途。

相关领域说明：

在骨架外位置上具有Cu²⁺阳离子的小孔分子筛例如沸石和硅铝磷酸盐(SAPO)在用NH₃选择性催化还原(SCR)NO中表现出优异的活性，其是用于消除贫燃发动机污染物的一种重要的转化。已经研究了将具有CHA和AEI拓扑类型的材料(分别是沸石SSZ-13和SSZ-39和SAPOs-34和-18)用于这种反应。Cu²⁺阳离子可以通过所述材料的阳离子交换来引入所述固体中，初始的烷基铵结构引导剂已经通过煅烧而从所述材料中除去。不同于需要分开的制备步骤，在SAPO中这也会导致结晶度的降低和Cu²⁺阳离子的不均匀分布。

但是，铜容易被少量硫中毒和/或失活，硫经常存在于烃燃烧所形成的废气中，特别是柴油机废气中。因此，仍然需要耐硫的SCR催化剂。本发明尤其是满足了这种需要。

发明内容

申请人已经发现一种用镍与另一种金属例如铁和/或铜相组合促进的双金属分子筛催化剂出人意料地改进了所述催化剂的耐硫中毒和失活性，同时实现了在低温时一致的NO_x高转化水平。归因于镍对于硫，特别是对于贫燃(即，富含氧)废气中的硫的强亲和性，已经令人惊讶和出人意料地发现镍可以有益地用于高硫环境或者作为减轻硫中毒的手段。此外，镍促进的催化剂通常在低温具有差的NO_x转化性能。所以本发明的含镍的小孔分子筛催化剂一致的高NO_x转化性能也是令人惊讶的。

申请人还已经发现一种新的合成路线来将镍和铜二者引入小孔分子筛中。典型地，两种过渡金属合成后交换到分子筛中导致了许多的复杂情况。如果使用两种金属的共浸渍，无论是通过离子交换还是初湿含浸法，金属溶解性经常导致两种金属在整个分子筛晶体中缺乏均匀性。对于依次交换来说，金属间的交换竞争经常会导致一种金属阻挡另一金属接近交换位置。本发明人已经发现可以实现在分子筛合成过程中引入两种金属，而不导致分子筛在形成过程中失稳。

因此，提供一种催化剂组合物，其包含小孔分子筛，大约0.5-5重量％的选自铜和/或铁的过渡金属(T_M)(基于该分子筛的总重量)，和大约0.5-5重量％镍(基于该分子筛的总重量)，其中该过渡金属和镍以T_M：Ni比为大约10：1-大约1：2存在。还提供含有这样的Ni/T_M/分子筛的SCR催化剂，其中该催化剂对于在还原剂存在下将NO_x还原成N₂是有效。还提供一种催化剂制品，其包含用这样的SCR催化剂涂覆或挤出的蜂窝基底。还提供一种废气处理系统，其包含这样的催化剂制品和上游氨或者氨前体注射器，HC注射器或者NO_x吸收剂催化剂。

还提供一种合成双金属沸石的方法，其包含步骤：(1)将包含二氧化硅源、氧化铝源、铜和/或铁源、镍源和至少一种结构引导剂的混合物加热，来形成含有镍和至少一种铜和铁的分子筛晶体，和(2)从母液中分离该分子筛晶体。

附图说明

图1是对比数据的图示，其显示了本发明的催化剂相比于常规的催化剂的NOx转化性能。

具体实施方式

本发明至少部分地涉及催化剂和方法，其用于改进环境空气质量，和特别是用于处理发电厂，燃气涡轮，贫燃内燃机等所产生的废气排放物。废气排放至少部分地通过使用催化剂来降低NO_x浓度来改进，该催化剂需要很少的再生。