[发明专利]用于将NH3选择性地氧化为N2的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，其能够通过氨的选择性氧化反应将在对配备有尿素-SCR(尿素-选择性催化还原)系统的车辆的废气中的氮氧化物(NO_x)进行氮(N₂)处理后残余的氨(NH₃)在排放到空气中之前转化为氮(N₂)；本发明涉及制备该催化剂的方法；本发明还涉及通过使用该催化剂作为用于氨的选择性氧化的催化剂来减少氨的方法。 

背景技术

近年来，随着对空气污染的日益关注，已付出各种努力以减少来自车辆、工业锅炉中的内燃机等的氮氧化物(NO_x)。目前用于除去氮氧化物的使用最广泛的商业技术为SCR(选择性催化还原)技术，其中通过催化还原反应并采用氨作为还原剂将氮氧化物转化为无害的物质，即水和双原子的氮气。然而，还原剂氨具有这样的缺点：由于其具有爆炸性、不舒服的强烈的气味和毒性，因而其难以运输、储存和处理。因此，使用相对易于运输，储存和处理的固体尿素或尿素水溶液的技术已经引起人们的注意。尿素具有这样的化学结构，其中两个氨基由羰基(C＝O)的碳连接，并转化为氨，这使得有可能当废气从配备有SCR系统的车辆的内燃机中排出时，将氮氧化物选择性地转化为N₂。 

然而，一些由尿素转化为的氨未能参与将氮氧化物至N₂的还原转化而被排放到空气中，从而造成一额外的问题，即成为空气污染的另一个原因。 

关于它的易燃性和毒性，含有氨的废气不应该被原样地排放到空气中，而需要进一步处理以除去氨，从而消除其危险性和毒性。 

在废气处理方法中有湿法工艺、燃烧工艺和干法工艺。在湿法工艺中，废气通过化学液体清洗；在燃烧工艺中，废气由燃烧器等在高温下进一步燃烧，从而产生无害的气体；以及在干法工艺中，废气流通过填充有固体处理剂或分解催化剂的柱，其中待处理气体通过它们之间的化学相互作用，即吸附和/或化学反应，而被吸收至处理剂或通过催化剂转化为无害 的物质。干法工艺经常用于处理废气，如含金属氢化物的气体、含卤化物的气体或含氨的气体。 

同时，当使用湿法工艺时，工艺排出的废水含有氨，因此需要进一步的废水处理。燃烧工艺中也有这样的问题：由氨燃烧产生的NO_x需要进一步处理。 

在本领域已知有许多涉及用于通过干法工艺减少氨的氨减少催化剂。例如，作为氨减少催化剂，日本专利公开特开平11-042422公开了铜氧化物、铬氧化物、锰氧化物、铁氧化物、钯、铂等；日本专利公开特开平07-328440公开了负载于沸石上的铬、铜、或钴；或日本专利公开特开平10-249165公开了元素周期表(副族格式)中第8族和/或 1B族的金属元素。 

然而，虽然由这些铜氧化物、铬氧化物、锰氧化物、铁氧化物、钯、或铂制备的催化剂具有优异的氨减少率，但是这些催化剂产生N₂的选择性不高，而是也产生氮氧化物，如N₂O、NO₂和NO，从而造成进一步的环境问题。 

此外，关于其中沸石上负载有铬、铜、或钴的催化剂，尽管其目的是减少氨同时尽可能抑制氮氧化物的生成，但是发现待处理气体仅具有非常低的氨浓度如30ppm和非常低的氧浓度如2％。这意味着，只有在非常有限的条件下该催化剂才有效。由于从半导体制造工艺等中排出的废气中氨的浓度非常高，高达百分之几，并且氧浓度也高达与空气中的氧浓度相同的水平，所以当使用上述负载催化剂时，不能避免产生氮氧化物如N₂O、NO₂和NO。 

含有元素周期表(副族格式)中第8族和/或 1B族的金属元素的催化剂可以在低温下减少氨而不会产生氮氧化物，这是由于存在氢作为还原剂，但是，就工艺经济性而言，它是不利的，因为它需要氢作为必要组分。 

发明内容

技术问题 

本发明的目的是提供：一种催化剂，其能够通过氨的选择性氧化反应将配备有尿素-SCR系统的车辆的废气中的氨转化为氮气；制备该催化剂的方法；以及由此通过将所述催化剂与含氨的废气接触以通过选择性氧化 将氨转化为氮气来减少氨的方法。 

技术方案