[发明专利]活性SCR催化剂

说明书

本发明涉及一种包含小孔沸石的催化剂，所述小孔沸石含有铁和铜并且具有八个四面体原子的最大环尺寸，其特征在于，所述小孔沸石的所述通道宽度在至少一个维度上总计＞(0.38nm)。

本发明涉及用于降低内燃机废气中的氮氧化物的活性SCR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、碳氢化合物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％，因此一氧化碳和碳氢化合物可相对容易地通过氧化而变得无害。然而，氮氧化物还原成氮气变得更加困难。

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和水。用作还原剂的氨可通过将氨前体化合物例如尿素、氨基甲酸铵或甲酸铵按剂量给料到废气流中并随后水解而可用。

例如，某些金属交换沸石可用作SCR催化剂。通常根据沸石最大孔开口的环尺寸将沸石细分成大孔、中孔和小孔沸石。大孔沸石具有12的最大环尺寸，并且中孔沸石具有10的最大环尺寸。小孔沸石具有8的最大环尺寸。

在重型车辆领域，过去已大范围地使用基于铁交换β沸石(即，大孔沸石)的SCR催化剂。然而，在这些产品中，随着使用寿命的增加，可观察到非常明显的铁颗粒附聚和沸石结构脱铝现象。因此，基于铁交换β沸石的SCR催化剂的水热稳定性无法满足增加了的要求。

基于小孔沸石的SCR催化剂也已为人所知，参见例如，US2014/154175、WO2010/043891 A1、WO2008/106519 A1、WO2008/118434 A1和WO2008/132452 A2。最后提及的文献公开了大量的小孔沸石，尤其还具有结构类型EAB、ERI和LEV。然而，已发现，基于铁交换小孔沸石的SCR催化剂在新鲜状态下呈现出缺点。

也可从上述文献以及从EP 2 878 361 A1中了解到基于铜交换小孔沸石的SCR催化剂，尤其是基于铜交换菱沸石的SCR催化剂。

从EP 2520365 A2已知，可将包含第一金属的第一分子筛与包含第二金属的第二分子筛混合。

WO2013/126619 A1还公开了与两种金属(例如，铁和铜)交换的沸石。根据该文献，如果废气中存在等份的NO和NO₂并且所谓的快速SCR反应可因此根据以下反应方程式继续，与铁和铜交换的菱沸石(SSZ-13，参见实施例1至3)具有优势：

4 NH₃+2 NO+2 NO₂→4 N₂+6 H₂O

WO2013/082560 A1描述了一种微孔晶体材料，其具有3至10的SAR值并且包含选自碱土金属基团、稀土基团、碱基团或它们的混合物的第一金属和选自铜、铁或它们的混合物的第二材料。

WO2010/043891 A1公开了具有＞0.5微米的平均微晶尺寸的小孔铝硅酸盐沸石。这些为结构类型CHA、ERI和LEV，其中CHA是优选的。在实施方案中，沸石可包含铜和铁。

WO2011/045252 A1公开了结构类型LEV的含铜沸石，其具有小于30的SAR值并且具有小于0.45的Cu∶A1比率。除铜之外，沸石还可包含一种或多种过渡金属，也提及了铁。

US2012/014867公开了结构类型ZSM-34、OFF和/或ERI的含铜沸石，其具有4至50的SAR值，并且ZSM-5是优选的。除铜之外，沸石还可包含一种或多种过渡金属，也提及了铁。

EP 2985068A1公开了包含氮氧化物储存催化剂和SCR催化剂的催化剂体系。该系统的SCR催化剂可选自包括ERI和LEV的一系列沸石。钴、铁、铜或者这些金属中两者或三者的混合物被公开为金属。