[发明专利]用于选择性催化还原的金属氧化物催化剂

说明书

本发明涉及一种非钒基金属氧化物催化剂组合物，其包含至少一种金属氧化物，其包含锰氧化物并分散在载体上；和载体，其包含铝和选自铈、锰和钛的至少一种金属的复合氧化物的粒子，其中铝按Al₂O₃计算以基于复合氧化物的总重量计50重量％至80重量％的量存在于所述复合氧化物中，并且其中锰氧化物按MnO₂计算以基于金属氧化物催化剂组合物的总重量计2.5重量％至10重量％的量存在于所述金属氧化物催化剂组合物中。

技术领域

本发明涉及用于选择性催化还原的非钒基金属氧化物催化剂、其制备方法和通过选择性催化还原处理含氮氧化物的排气的方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是常见空气污染物，其通常包含在来自移动源如汽车和固定源如发电厂的排气中。由于NOx对生态系统、人类、动物和植物的环境负面影响，NOx排放的控制始终是例如汽车制造领域中最重要的课题之一。

各种处理方法，例如氮氧化物的催化还原已用于减少排气中的NOx。一种典型的催化还原法是在大气氧存在下用氨(NH₃)或氨前体作为还原剂的选择性催化还原，其也被称为SCR法。SCR法被认为是优越的，因为可用少量还原剂获得高度NOx减排。通常，氮氧化物和还原剂NH₃根据以下方程反应：

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)。

伴随选择性催化还原的副反应是由还原剂NH₃和氧气形成低价氮氧化物，尤其是一氧化二氮(N₂O)。

就例如NOx转化和N₂O形成而言的NOx处理效果极大取决于SCR法中所用的催化剂。可用于NOx的选择性催化还原的催化剂，即SCR催化剂是被熟知的。

典型的一类SCR催化剂是钒基催化剂，其通常在载体如TiO₂上包含作为活性物类的氧化钒和任选作为助催化剂的一种或多种其它金属氧化物，如WO₃。但是，钒基催化剂不具有理想的热耐久性。钒基催化剂一旦老化，将在低温(例如低于300℃)下表现出相当低的活性。钒基催化剂的另一缺点是V₂O₅可能逸出到周围环境中，造成环境问题。

另一类SCR催化剂是沸石基催化剂，其通常包含过渡金属交换的小孔铝硅酸盐沸石。沸石基催化剂在低温(例如210℃)下表现出高活性，但具有对还原剂喷射的响应慢的缺点。慢响应被认为归因于沸石骨架的酸位点，还原剂NH₃在此被吸收到饱和后才能有效用于NOx还原。

最近，一类非钒金属氧化物已被提议作为沸石基催化剂和钒基催化剂的替代物用于SCR。如一些在先专利申请中所述，这些金属氧化物催化剂通常包含在载体上的一种或多种贱金属氧化物活性物类。

JP 2003326167A描述了一种SCR催化剂，其包含在锆基载体上的氧化钨或氧化钼。

WO2009001131A描述了一种SCR催化剂，其包含分散在作为载体材料的由铈和锆组成的混合氧化物或复合氧化物或其混合物上的至少一种过渡金属。