[发明专利]SCR催化剂

说明书

本发明涉及一种催化剂，所述催化剂包含至少一种钒的氧化物、至少一种钨的氧化物、至少一种铈的氧化物、至少一种钛的氧化物和至少一种铌的氧化物，以及含有所述氧化物的排气系统。

本发明涉及基于氧化钒的含有氧化铌和氧化铈的SCR催化剂。

用稀燃内燃机(诸如柴油发动机)操作的机动车辆的废气除一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x)之外还含有因燃料在气缸的燃烧室中不完全燃烧而产生的组分。除了通常也主要以气态形式存在的残余烃(HC)之外，这些组分还包括颗粒排放物。这些颗粒排放物是主要来自含碳颗粒物和粘附液相的复杂团聚体，通常主要包含长链烃缩合物。粘附到固体组分的液相也称为“可溶性有机馏分SOF”或“挥发性有机馏分VOF”。

为了清洁这些废气，必须将上述组分尽可能完全地转化为无害化合物，这只有在使用合适的催化剂的情况下才可能实现。

用于在存在氧的情况下从废气中去除氮氧化物的熟知的工艺是在合适的催化剂上使用氨的选择性催化还原(SCR工艺)。利用该工艺，使用氨作为还原剂将废气中的待去除的氮氧化物转化为氮和水。

根据公式(I)的所谓“标准SCR反应”

NH₃+NO+1/4O₂→N₂+3/2H₂O       (I)

以及根据公式(II)的所谓的“快速SCR反应”

NH₃+1/2NO+1/2NO₂→N₂+3/2H₂O      (II)

被认为是SCR反应的重要反应途径。

由于稀燃内燃机的废气通常仅包含NO₂，其量约为氮氧化物总比例的10％，因此通常期望增加其量以便从快速SCR反应中获益。这例如通过上游氧化催化转化器来完成。然而，取决于在特定情况下使用的排气系统，SCR催化剂仍可能面临非常不同的NO₂/NOx比，其范围可从NO过量到NO₂过量。

用作还原剂的氨可通过将氨前体化合物诸如尿素、氨基甲酸铵或甲酸铵按剂量加入排气管道中并随后水解而可用。

所谓的混合氧化物催化剂也可用作SCR催化剂，所述混合氧化物催化剂基于钒的氧化物，并且通常还含有钛的氧化物和另外金属的氧化物，例如钨的氧化物(参见IsabellaNova和Enrico Tronconi(编)，Urea-SCR Technology for deNOx After Treatment ofDiesel Exhausts，第3章，Springer Verlag，2014)。

如果废气中所含的氮氧化物以NO的形式存在或至少主要以NO的形式存在，则基于氧化钒的SCR催化剂的特征在于良好的活性和稳定性。然而，在NO₂过量的情况下，它们显示出明显的活性降低。尽管在基于氧化钒的SCR催化剂中添加氧化铈在NO₂过量的情况下提高了活性，但在NO过量的情况下也损害了低温活性(T250℃)。

因此，需要对于NO₂过量和NO过量以及低温(T250℃)都具有良好活性的基于氧化钒的SCR催化剂。此外，还需要改善基于钒的SCR催化剂的热稳定性。

已知在基于金属氧化物的SCR催化剂中也使用氧化铌。例如，US9,555,371公开了一种含有至少91重量％的氧化铈和0.1重量％至9重量％的氧化铌或氧化钽的SCR催化剂。WO 2012/004263 A1还描述了含有氧化铈和2重量％至20重量％的氧化铌的催化剂。也可存在氧化锆和另外的金属氧化物。