[发明专利]具有SCR活性涂层的催化剂

说明书

本发明涉及一种催化剂，所述催化剂包含长度为L的催化剂基材和两种SCR催化活性材料A和B，其中SCR催化活性材料A包含含有离子交换的铁和/或铜的插晶菱沸石结构类型的沸石，并且SCR催化活性材料B包含含有离子交换的铁和/或铜的菱沸石结构类型的沸石，其中(i)SCR催化活性材料A和B为两个材料区A和B的形式，其中材料区A从催化剂基材的第一端延伸至少超过长度L的一部分，并且材料区B从催化剂基材的第二端延伸至少超过长度L的一部分，或者其中(ii)催化剂基材由SCR催化活性材料A或B和基质组分形成，并且SCR催化活性材料B或A以材料区B或A的形式延伸至少超过催化剂基材的长度L的一部分。

本发明涉及用于降低内燃机废气中的氮氧化物的具有SCR活性涂层的催化剂。

配备主要以稀燃操作的内燃机的机动车辆的废气具体地含有除了颗粒排放物之外的主要排放物一氧化碳(CO)、烃(HC)以及氮氧化物(NOx)。由于相对较高的氧气含量为至多15体积％，因此一氧化碳和烃可相对容易地通过氧化而变得无害。然而，将氮氧化物还原成氮气要困难得多。

用于在存在氧气的情况下从废气中去除氮氧化物的一种已知方法是在合适的催化剂上借助于氨的选择性催化还原方法(SCR方法)。在该方法中，利用氨将废气中待去除的氮氧化物转化为氮气和水。

用作还原剂的氨可通过将氨前体化合物如尿素、氨基甲酸铵或甲酸铵按剂量加入到排气系统中并随后水解而可用。

借助颗粒过滤器可非常有效地从废气中除去颗粒。由陶瓷材料制成的壁流式过滤器已特别成功。它们由多个平行通道构造，这些平行通道由多孔壁形成。通道在过滤器的两端中的一个上以气密方式交替地密封，使得形成第一通道，其在过滤器的第一侧上敞开并且在过滤器的第二侧上封闭；以及第二通道，其在过滤器的第一侧封闭并且在过滤器的第二侧上敞开。例如，流入第一通道的废气只能通过第二通道离开过滤器，并且为了这样做必须流过第一通道和第二通道之间的多孔壁。当废气穿过壁时，颗粒保持不变。

还已知使用SCR活性材料涂覆壁流式过滤器，从而同时从废气去除颗粒和氮氧化物。此类产品通常称为SDPF。

就所需量的SCR活性材料施加到通道之间的多孔壁(所谓的壁上涂层)而言，然而这会导致过滤器中的反压力的不可接受的增加。

在此背景下，JPH01-151706和WO2005/016497例如提出用SCR催化剂涂覆壁流式过滤器，使得SCR催化剂穿透多孔壁(所谓的壁内涂层)。

还提出(参见US 2011/274601)将第一SCR催化剂引入多孔壁中，即涂覆孔的内表面，并将第二SCR催化剂置于多孔壁的表面上。在这种情况下，第一SCR催化剂的平均粒度小于第二SCR催化剂的平均粒度。

此外，在WO2013/014467A1中已经提出在颗粒过滤器上连续布置两个或更多个SCR活性区。这些区可包含不同浓度的相同SCR活性材料或不同的SCR活性材料。在任何情况下，热稳定性更高的SCR活性材料优选布置在过滤器入口处。

颗粒过滤器必须以某些时间间隔再生，即必须烧掉收集的烟尘颗粒，以便将废气反压保持在可接受的范围内。为了再生过滤器并引发烟尘燃烧，需要约600℃的废气温度。在燃烧期间，可能发生非常高的温度，其可为800℃。

如今常见的NH₃-SCR催化剂可通过不期望的副反应产生一氧化二氮(N₂O)形成。对于颗粒过滤器和NH₃SCR催化剂的组合，例如在过滤器再生中也是如此。由于N₂O是已知的温室气体，因此应尽可能地防止其形成。

WO2015/145113公开了一种减少废气中N₂O排放的方法，其特征在于使用具有约3至约15的SAR的小孔沸石，其包含约1重量％至5重量％的交换过渡金属。