[发明专利]用于减少NOx的添加铜捕集组分的催化组合物

说明书

本公开提供用于NO_x转化的催化剂组合物和包含此类催化剂组合物的壁流式过滤器基底。某些催化剂组合物包括沸石，所述沸石具有足够的Cu交换至其阳离子位点中以提供0.1至0.5的Cu/Al比和1至15wt.％的CuO负载量；以及铜捕集组分(例如，氧化铝)，所述铜捕集组分包括浓度为约1至20wt.％的D₉₀粒度为约0.5至20微米的多个颗粒。所述沸石和所述铜捕集组分可以在相同的载体涂料层中或可以在不同的载体涂料层中(使得所述铜捕集组分用作所述壁流式过滤器基底上的“预涂层”)。

技术领域

本发明涉及其中添加了能够捕集移动铜的载体涂料组分的含沸石的SCR催化剂组合物、用于稀薄排放控制应用的此类催化剂组合物的制备和使用方法，以及使用此类催化剂组合物的催化剂制品和系统。

背景技术

随着时间的推移，氮氧化物(NO_x)的有害组分造成了大气污染。如来自内燃机(例如，汽车和卡车中)、燃烧装置(例如，由天然气、石油或煤加热的发电站)和硝酸生产设备的废气中含有NO_x。

已经使用各种处理方法来处理含NO_x的气体混合物以减少大气污染。一种处理涉及氮氧化物的催化还原。有两种过程：(1)非选择性还原过程，其中一氧化碳、氢或较低分子量烃用作还原剂；和(2)选择性还原过程，其中氨或氨前体用作还原剂。在选择性还原过程中，用少量化学计量的还原剂可以实现高度的氮氧化物去除。

选择性还原过程被称为SCR(选择性催化还原)过程。SCR过程使用还原剂(例如，氨)在过量氧气存在的情况下催化还原氮氧化物，从而导致主要形成氮气和蒸汽：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O(标准SCR反应)

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O(缓慢SCR反应)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O(快速SCR反应)

理想地，SCR过程中使用的催化剂应该能够在水热条件下在宽范围的使用温度条件(例如200℃至600℃或更高温度)下保持良好的催化活性。排气排放控制应用中使用的SCR催化剂在烟灰过滤器(用于去除颗粒的废气处理系统的组件)的再生期间暴露于高温水热条件。

分子筛(如沸石)已用于在氧气存在的情况下用还原剂(如氨、尿素或烃)选择性催化还原(SCR)氮氧化物。沸石是具有均匀孔径的结晶材料，取决于沸石的类型和沸石晶格中包括的阳离子的类型和量，其直径在约3至约10埃的范围内。最近研究了具有8环孔开口和双六环二级构造单元的沸石，特别是那些具有笼状结构的沸石，用作SCR催化剂。具有这些特性的特殊类型的沸石是菱沸石(CHA)，所述菱沸石是具有可通过其3维多孔性进入的8元环孔开口的小孔沸石(约3.8埃)。笼状结构是由4个环连接的双六环构造单元形成的。

已知用于用氨选择性催化还原氮氧化物的金属促进的沸石催化剂，其中包括铁促进的和铜促进的沸石催化剂。例如，铁促进的β沸石是用氨选择性还原氮氧化物的有效商业催化剂，例如，如美国专利第4,961,917号所述。一直需要改进催化剂的性能，因此，提供具有改进的低温和/或高温性能的SCR催化剂(特别是过滤器基底上的SCR催化剂，即，SCRoF)将是有益的。

发明内容