[发明专利]复合材料

说明书

一种复合材料，其包含用至少一种微孔沸石至少部分取代的大孔硅酸盐基材料，其中所述微孔沸石用铜、铁或铜和铁二者官能化，和其中所述复合材料为粒子形式。该复合材料可以使用包括以下步骤的方法来获得：(i)提供混合物，其包含具有大孔结构的含硅酸盐的骨架、铝源和有机模板；(ii)水热处理所述混合物以形成含微孔沸石的结构，其基本上保留了所述含硅酸盐的骨架的大孔结构；(iii)将铜、铁或铜和铁二者引入所述沸石中。所述含硅酸盐的骨架可以是硅藻土。

本发明涉及一种复合材料。特别地，本发明涉及一种用作SCR催化剂的复合材料。

在柴油发动机、固定式燃气轮机和其他系统中的烃燃烧产生了必须被处理以除去氮氧化物(NO_x)的废气，该氮氧化物(NO_x)包含NO(一氧化氮)、NO₂(二氧化氮)和N₂O(一氧化二氮)，并且NO是所形成NO_x的大部分。已知NO_x引起人们的许多健康问题并且引起许多有害的环境影响，包括形成烟雾和酸雨。为了减轻来自废气中NO_x的人类和环境的影响，令人期望的是消除这些不期望的组分，优选通过不产生其他有害或有毒物质的方法进行。

贫燃和柴油发动机中所产生的废气通常是氧化性的。NO_x需要用催化剂和还原剂在称作选择性催化还原(SCR)的期间被选择性还原，SCR将NO_x转化成元素氮(N₂)和水。在SCR期间，将气态还原剂(典型地是无水氨、氨水或尿素)加入废气流中，然后使废气接触所述催化剂。将还原剂吸收到催化剂上，并且NO_x在气体送过催化基底之中或之上时被还原。

本领域已知的用于SCR的合适催化剂包括例如负载于TiO₂上的V₂O₅/WO₃(参见WO99/39809)和过渡金属交换的沸石(参见US4961917和WO2008/106519)或二者的混合物(参见WO2014/027207)。当将这样的催化剂引入废气处理系统时，废气中的物质(例如NO_x、NO₂、N₂O和NH₃)进入催化剂内的催化位点可以受到限制。结果，典型地无法实现废气至元素氮和水的完全转化。

因此，令人期望的是提供一种SCR催化剂，其中进入催化活性位点的与现有技术相关的至少一些问题得以改进和/或解决，或至少提供对其而言是一种商业上有用的替代方案。

WO2016/016622公开了一种催化剂制品和生产该催化剂制品的方法。该催化剂可以是用于选择性催化还原NO_x的催化剂。该方法包括以下步骤：a)提供官能化粒子，其具有被催化活性材料层包围的作为载体的无催化活性的成孔剂，b)用另外的无机粒子加工该官能化粒子以产生催化材料，c)热处理该催化材料以形成陶瓷催化剂，其中所述催化剂包含至少多孔的无催化活性的孔腔，其是通过官能化粒子中的成孔剂形成的，其嵌入包含另外无机粒子的基质中，其形成多孔结构并且其至少部分地被包含所述官能化粒子层的催化活性材料的活性界面层包围。

WO2015/145181也公开了一种催化剂和生产该催化剂的方法。在所述方法中，将无机粘合剂部分(其在起始态是无催化活性的，并且已经处理以产生催化活性)混入催化剂组合物中。用于粘合剂部分的无机粘合剂组分在起始态可以是硅藻土。为了进行催化活化，将单个粒子用催化活性层涂覆或转换成催化活性沸石，并且保持中孔性。

WO2015/145178公开了一种通过选择性催化还原(SCR)来还原内燃机的废气中的氮氧化物的方法，其包括使还含有氨和氧气的废气与包含催化剂的催化转化器接触，该催化剂包含至少一种最大环开口是八个四面体基本构架块的结晶小孔分子筛催化活性组分，该结晶小孔分子筛催化活性组分包含中孔。

根据第一方面，提供一种复合材料，其包含用至少一种微孔沸石至少部分取代的大孔硅酸盐基材料(或骨架)，其中所述微孔沸石用铜、铁或铜和铁二者官能化，和其中所述复合材料为粒子形式。