發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及選擇性氨氧化催化劑，也稱作氨泄漏催化劑，和從已經(jīng)經(jīng)過(guò)通過(guò)氨注入的氮氧化物(nox)的選擇性催化還原(scr)的廢氣中除去氨的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種復(fù)合催化劑，其具有包含scr催化劑的層和包含鈣鈦礦的層。

發(fā)明背景

烴類燃料在電站和發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒產(chǎn)生煙氣或廢氣，其含有大部分的是相對(duì)無(wú)害的氮?dú)?n2)、水蒸氣(h2o)和二氧化碳(co2)。但是煙氣和廢氣還含有相對(duì)小部分的有害和/或有毒物質(zhì)，例如來(lái)自于不完全燃燒的一氧化碳(co)、來(lái)自于未燃燒燃料的烴(hc)、來(lái)自于過(guò)高燃燒溫度的氮氧化物(nox)，和顆粒物質(zhì)(主要是煙灰)。為減輕煙氣和廢氣釋放到大氣中的環(huán)境影響，期望消除或減少不期望的組分的量，優(yōu)選通過(guò)不進(jìn)而產(chǎn)生其他有害或有毒物質(zhì)的方法。

典型地，貧燃內(nèi)燃機(jī)的廢氣和電站的煙氣由于高比例的氧氣而具有凈氧化作用，該氧氣用于保證烴類燃料充分燃燒。在這些氣體中，最難以除去的組分之一是nox，其包括一氧化氮(no)、二氧化氮(no2)和一氧化二氮(n2o)。將nox還原成n2尤其成問(wèn)題，因?yàn)閺U氣含有足夠的氧，從而有利于氧化反應(yīng)而不是還原反應(yīng)。盡管如此，可以通過(guò)通常稱作選擇性催化還原(scr)的方法來(lái)還原nox。scr方法包括在催化劑存在下并借助于含氮還原劑例如氨，將nox轉(zhuǎn)化成單質(zhì)氮(n2)和水。在scr方法中，在使廢氣與scr催化劑接觸之前，將氣態(tài)還原劑例如氨添加到廢氣流中。還原劑吸附到催化劑上，并且在氣體經(jīng)過(guò)催化基底之中或之上時(shí)，發(fā)生nox還原反應(yīng)。使用氨的化學(xué)計(jì)量的scr反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

4no+4nh3+o2→4n2+6h2o

2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o

no+no2+2nh3→2n2+3h2o

大部分scr方法使用化學(xué)計(jì)量過(guò)量的氨來(lái)使得nox的轉(zhuǎn)化率最大化。經(jīng)過(guò)scr方法的未反應(yīng)的氨(也稱作“氨泄漏”)是不期望的，因?yàn)橐莩龅陌睔鈺?huì)負(fù)面地影響大氣，并會(huì)與其他燃燒物質(zhì)反應(yīng)。為減少氨泄漏，scr系統(tǒng)可以包含scr催化劑下游的氨氧化催化劑(amox)(也稱作氨泄漏催化劑(asc))。

用于氧化廢氣中過(guò)量的氨的催化劑是已知的。例如，美國(guó)專利7,393,511描述了一種氨氧化催化劑，該氨氧化催化劑含有在二氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯等載體上的貴金屬例如鉑、鈀、銠或金。其他氨氧化催化劑含有在二氧化鈦載體上的氧化釩、氧化鎢和氧化鉬的第一層，和在二氧化鈦載體上的鉑的第二層(參見(jiàn)例如美國(guó)專利8,202,481和7,410,626)。然而，這些催化劑在轉(zhuǎn)化氨，特別是在相對(duì)低溫時(shí)不是特別有效。大部分用于氧化過(guò)量的氨的已知系統(tǒng)依賴于作為氧化催化劑中的組分的昂貴的貴金屬。因此，本領(lǐng)域仍然需要改進(jìn)的氨泄漏催化劑。本發(fā)明尤其滿足這種需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一方面中，一種氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣。

在本發(fā)明的另一方面中，一種生產(chǎn)氨泄漏催化劑的方法包括：(a)通過(guò)向基底上施用包含鈣鈦礦的底層載體涂層(washcoat)，來(lái)在基底上形成底層，(b)干燥該基底上的該底層載體涂層，(c)煅燒該基底上的該底層載體涂層；(d)通過(guò)將包含scr催化劑的頂層載體涂層施用到步驟(c)中形成的經(jīng)煅燒的底層上，來(lái)形成位于該底層上的頂層，(e)干燥該基底上的該經(jīng)煅燒的底層上的該頂層載體涂層，和(f)煅燒該基底上的該底層載體涂層上的該頂層載體涂層。

在本發(fā)明的又一方面中，一種降低由燃燒源產(chǎn)生的廢氣流中的氨濃度的方法包括：使含有氨的廢氣流與氨泄漏催化劑接觸，該氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣。

在本發(fā)明的又一方面中，一種系統(tǒng)包含至少一種scr催化劑、鈣鈦礦和鉑族金屬，其中該scr催化劑的至少一部分在布置在包含該鈣鈦礦的層上的覆蓋層中，和該scr催化劑的至少一部分在布置在包含該鉑族金屬的層上的覆蓋層中。

在本發(fā)明的另一方面中，一種催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。

在本發(fā)明的又一方面中，一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣處理系統(tǒng)包含：(a)催化劑制品，其包含：(i)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(ii)第一組合物，其包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(iii)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置；和(b)該催化制品上游的氨或尿素源。

在本發(fā)明的又一方面中，一種處理廢氣的方法包括：使具有一定濃度的nox的廢氣流與含氮還原劑在約150℃-約750℃的溫度在催化劑制品存在下接觸，該催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。

在本發(fā)明的又一方面中，用于減少?gòu)U氣中的nox的方法包括：使該廢氣與催化劑制品接觸足以降低該廢氣中的nox化合物水平的時(shí)間和溫度，該催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖來(lái)閱讀時(shí)，可以從以下詳細(xì)說(shuō)明來(lái)理解本發(fā)明。

圖1是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的圖示。

圖2a-2g是催化劑制品構(gòu)造的圖，其顯示了scr催化劑、鈣鈦礦和鉑族金屬的位置。

圖3的圖顯示了在300℃通過(guò)laco和不同鈣鈦礦的nh3轉(zhuǎn)化率百分比。

圖4的圖顯示了在250℃通過(guò)la0.5ba0.5mn；la0.9sr0.1co；和ce0.9sr0.1co的nh3轉(zhuǎn)化率百分比。

圖5a的圖顯示了使用包含cuscr頂層和底層中的鈣鈦礦的組合物的nh3轉(zhuǎn)化率。圖5b的圖顯示了使用包含cuscr頂層和底層中的鈣鈦礦的組合物的n2選擇性。

圖6的圖顯示了使用包含組合物的nh3轉(zhuǎn)化率，該組合物包含：(a)cuscr頂層和鈣鈦礦底層，(b)cuscr頂層和鉑底層，和(c)(a)和(b)二者。

圖7的圖顯示了使用包含組合物的n2選擇性，該組合物包含：(a)cuscr頂層和鈣鈦礦底層，(b)cuscr頂層和鉑底層，和(c)(a)和(b)二者。

具體實(shí)施方式

作為本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)指代對(duì)象，除非上下文另有明確指示。因此，例如提及“一種催化劑”時(shí)包括兩種或更多種催化劑的混合物等。

作為本文使用的，術(shù)語(yǔ)“煅燒”表示將材料在空氣或氧氣中加熱。這個(gè)定義與iupac煅燒定義一致。(iupac.compendiumofchemicalterminology，第2版(“goldbook”)。由a.d.mcnaught和a.wilkinson編纂，blackwellscientificpublications，牛津(1997)。xml在線修正版：http://goldbook.iupac.org(2006-)，由m.nic，j.jirat，b.kosata創(chuàng)建；由a.jenkins編纂更新，isbn0-9678550-9-8，doi:10.1351/goldbook)。進(jìn)行煅燒來(lái)分解金屬鹽和促進(jìn)催化劑內(nèi)的金屬離子的交換，以及使催化劑粘附到基底。煅燒所用溫度取決于待煅燒材料的組分，通常在約400℃-約900℃進(jìn)行約1-8小時(shí)。在一些情況中，煅燒可以在至多約1200℃的溫度進(jìn)行。在包括本文所述方法的應(yīng)用中，煅燒通常在約400℃-約700℃的溫度進(jìn)行約1-8小時(shí)，優(yōu)選在約400℃-約650℃的溫度進(jìn)行約1-4小時(shí)。

作為本文使用的，術(shù)語(yǔ)“約”表示大概，并且指的是與該術(shù)語(yǔ)相關(guān)的值的任選±25％，優(yōu)選±10％，更優(yōu)選±5％，或最優(yōu)選±1％的范圍。

當(dāng)提供不同數(shù)值的范圍時(shí)，該范圍可以包括該值，除非另有規(guī)定。

術(shù)語(yǔ)“鉑族金屬”或pgm表示釕、銠、鈀、鋨、銥和鉑。短語(yǔ)“不包含鉑族金屬”表示在催化劑形成中不添加鉑族金屬，但是不排除存在痕量的一種或多種鉑族金屬，其不具有可測(cè)量的催化活性的水平。本文所述的組合物和方法優(yōu)選不包含鉑族金屬。

在本發(fā)明的幾個(gè)方面中，氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的頂層和包含鈣鈦礦的底層。

scr催化劑

scr催化劑可以是賤金屬的氧化物、分子篩、金屬交換的分子篩或其混合物。賤金屬可以選自釩(v)、鉬(mo)和鎢(w)、鉻(cr)、鈰(ce)、錳(mn)、鐵(fe)、鈷(co)、鎳(ni)和銅(cu)及其混合物。由負(fù)載在難熔金屬氧化物例如氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鈰及其組合上的釩組成的scr組合物是公知的，并且在商業(yè)上廣泛用于移動(dòng)應(yīng)用。典型的組合物描述在美國(guó)專利4,010,238和4,085,193中，其全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)參考引入。商業(yè)上，特別是移動(dòng)應(yīng)用中所用的組合物包含tio2，在其上已經(jīng)分別以5-20重量％和0.5-6重量％的濃度分散有wo3和v2o5。這些催化劑可以包含其他無(wú)機(jī)材料例如sio2和zro2，其充當(dāng)粘合劑和促進(jìn)劑。

當(dāng)scr催化劑是賤金屬時(shí)，催化劑制品可以進(jìn)一步包含至少一種賤金屬促進(jìn)劑。作為本文使用的，“促進(jìn)劑”被理解為表示當(dāng)添加到催化劑時(shí)增加催化劑活性的物質(zhì)。賤金屬促進(jìn)劑可以是金屬、金屬氧化物或其混合物的形式。至少一種賤金屬催化劑促進(jìn)劑可以選自釹(nd)、鋇(ba)、鈰(ce)、鑭(la)、鐠(pr)、鎂(mg)、鈣(ca)、錳(mn)、鋅(zn)、鈮(nb)、鋯(zr)、鉬(mo)、錫(sn)、鉭(ta)、鍶(sr)及其氧化物。至少一種賤金屬催化劑促進(jìn)劑可以優(yōu)選是mno2、mn2o3、fe2o3、sno2、cuo、coo、ceo2及其混合物。至少一種賤金屬催化劑促進(jìn)劑可以以在水溶液中的鹽例如硝酸鹽或醋酸鹽的形式添加到催化劑中。至少一種賤金屬催化劑促進(jìn)劑和至少一種賤金屬催化劑例如銅可以從水溶液浸漬到氧化物載體材料上，可以添加到包含氧化物載體材料的載體涂層中，或者可以浸漬到事先用載體涂層涂覆的載體中。scr催化劑可以含有至少約0.1重量％，至少約0.5重量％，至少約1重量％，或至少約2重量％到至多為約10重量％，約7重量％，約5重量％的促進(jìn)劑金屬，基于促進(jìn)劑金屬和載體的總重量計(jì)。

scr催化劑可以包含分子篩或金屬交換的分子篩。作為本文使用的，“分子篩”被理解為表示含有精確和均勻尺寸的微孔的亞穩(wěn)材料，其可以用作氣體或液體的吸附劑。足夠小以穿過(guò)孔的分子被吸附，而較大分子不能。分子篩可以是沸石分子篩、非沸石分子篩或其混合物。

沸石分子篩是微孔鋁硅酸鹽，其具有在國(guó)際沸石協(xié)會(huì)(iza)出版的沸石結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中所列骨架結(jié)構(gòu)的任何一種。骨架結(jié)構(gòu)包括但不限于cha、aei、fau、bea、mfi、mor類型的那些。具有這些結(jié)構(gòu)的沸石的非限定性例子包括菱沸石、ssz-39、八面沸石、沸石y、超穩(wěn)定的沸石y、β沸石、絲光沸石、硅分子篩、沸石x和zsm-5。鋁硅酸鹽沸石的二氧化硅/氧化鋁摩爾比(sar，定義為sio2/al2o3)可以是至少約5，優(yōu)選至少約15，并且有用的范圍是約10-200.

作為本文使用的，術(shù)語(yǔ)“非沸石分子篩”指的是共角四面體骨架，其中四面體位置的至少一部分被非硅或鋁的元素占據(jù)。非沸石分子篩的具體的非限定性例子包括硅鋁磷酸鹽，例如sapo-18、sapo-34、sapo-37和sapo-44。硅鋁磷酸鹽可以具有含有在沸石中發(fā)現(xiàn)的骨架元素的骨架結(jié)構(gòu)，例如cha、aei、fau、bea、mfi、mor和下述的其他類型。

scr催化劑可以包含小孔，中孔或大孔分子篩，或者其組合。

scr催化劑可以包含選自以下的小孔分子篩：鋁硅酸鹽分子篩、金屬取代的鋁硅酸鹽分子篩、鋁磷酸鹽(alpo)分子篩、金屬取代的鋁磷酸鹽(mealpo)分子篩、硅-鋁磷酸鹽(sapo)分子篩和金屬取代的硅-鋁磷酸鹽(meapso)分子篩及其混合物。scr催化劑可以包含選自以下骨架類型的小孔分子篩：aco、aei、aen、afn、aft、afx、ana、apc、apd、att、cdo、cha、ddr、dft、eab、edi、epi、eri、gis、goo、ihw、ite、itw、lev、kfi、mer、mon、nsi、owe、pau、phi、rho、rth、sat、sav、siv、tho、tsc、uei、ufi、vni、yug和zon及其混合物和/或共生物。優(yōu)選小孔分子篩選自以下骨架類型：cha、lev、aei、afx、eri、sfw、kfi、ddr和ite。

scr催化劑可以包含選自以下骨架類型的中孔分子篩：ael、afo、aht、bof、boz、cgf、cgs、chi、dac、euo、fer、heu、imf、ith、itr、jry、jsr、jst、lau、lov、mel、mfi、mfs、mre、mtt、mvy、mww、nab、nat、nes、obw、-par、pcr、pon、pun、rro、rsn、sff、sfg、stf、sti、stt、stw、-svr、szr、ter、ton、tun、uos、vsv、wei和wen及其混合物和/或共生物。優(yōu)選中孔分子篩選自mfi、fer和stt的骨架類型。

scr催化劑可以包含選自以下骨架類型的大孔分子篩：afi、afr、afs、afy、asv、ato、ats、bea、bec、bog、bph、bsv、can、con、czp、dfo、emt、eon、ezt、fau、gme、gon、ifr、isv、itg、iwr、iws、iwv、iww、jsr、ltf、ltl、maz、mei、mor、moz、mse、mtw、npo、off、oko、osi、-ron、rwy、saf、sao、sbe、sbs、sbt、sew、sfe、sfo、sfs、sfv、sof、sos、sto、ssf、ssy、usi、uwy和vet及其混合物和/或共生物。優(yōu)選大孔分子篩選自mor、off和bea的骨架類型。

金屬交換的分子篩可以具有選自以下的至少一種金屬：周期表的第vb、vib、viib、viiib、ib或iib族之一，其沉積在外表面上的骨架外位置上，或者在分子篩的通道、腔室或籠內(nèi)。金屬可以是幾種形式之一，該形式包括但不限于零價(jià)金屬原子或簇、分離的陽(yáng)離子、單核或多核氧陽(yáng)離子(oxycation)或作為延長(zhǎng)的金屬氧化物。優(yōu)選金屬可以是鐵、銅及其混合物或組合物。

金屬可以使用金屬前體在適宜溶劑中的混合物或溶液來(lái)與沸石合并。術(shù)語(yǔ)“金屬前體”表示可以分散在沸石上來(lái)產(chǎn)生催化活性金屬組分的任何化合物或絡(luò)合物。優(yōu)選溶劑是水，這是由于使用其他溶劑的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境方面二者。當(dāng)使用銅，一種優(yōu)選的金屬時(shí)，合適的絡(luò)合物或化合物包括但不限于無(wú)水和水合硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅、乙酰丙酮酸銅、氧化銅、氫氧化銅和銅胺的鹽(例如[cu(nh3)4]²⁺)。本發(fā)明不限于具體類型、組成或純度的金屬前體。分子篩可以添加到金屬組分的溶液中來(lái)形成懸浮液，然后使其反應(yīng)以使得金屬組分分布在沸石上。金屬可以分布在孔通道中以及分子篩的外表面上。金屬可以以離子形式或作為金屬氧化物來(lái)分布。例如，銅可以作為銅(ii)離子、銅(i)離子或者作為銅氧化物來(lái)分布。含有金屬的分子篩可以與懸浮液的液相分離，清洗和干燥。形成的含金屬的分子篩然后可以煅燒來(lái)將金屬固定在分子篩中。

金屬交換的分子篩可以包含約0.10％-約10重量％的第vb、vib、viib、viiib、ib或iib族金屬，其位于外表面上的骨架外位置上或在分子篩的通道、腔室或籠內(nèi)。優(yōu)選骨架外金屬的存在量可以是約0.2％-約5％重量。

金屬交換的分子篩可以是銅(cu)負(fù)載的小孔分子篩，其具有基于催化劑總重量計(jì)的約0.1-約20.0重量％的銅。優(yōu)選銅以催化劑總重量的約1重量％-約6重量％，更優(yōu)選催化劑總重量的約1.8重量％-約4.2重量％存在。

金屬交換的分子篩可以是鐵(fe)負(fù)載的小孔分子篩，其具有基于催化劑總重量計(jì)的約0.1-約20.0重量％的鐵。優(yōu)選鐵以催化劑總重量的約1重量％-約6重量％，更優(yōu)選催化劑總重量的約1.8重量％-約4.2重量％存在。

鈣鈦礦

作為本文使用的，術(shù)語(yǔ)“鈣鈦礦”或“鈣鈦礦氧化物”指的是與氧化鈣鈦(catio3)相同的晶體結(jié)構(gòu)類型的任何材料，具有在面中心的氧。鈣鈦礦化合物的通式是abx3，其中“a”和“b”是尺寸明顯不同的兩種陽(yáng)離子，和x是鍵合到兩個(gè)陽(yáng)離子的陰離子。x可以是多種陰離子中的任一種，優(yōu)選是氧。鈣鈦礦可以含有用于a、b或a和b二者的兩種不同的金屬。當(dāng)鈣鈦礦含有用于a、b或a和b二者的兩種不同的金屬，該式可以寫作aa'bo3、abb'o3或aa'bb'o3。鈣鈦礦的特征在于表現(xiàn)為立方體的緊密填充的結(jié)構(gòu)，具有位于立方體單元的角的較大金屬離子a，和位于中心處的較小的金屬離子b。

a可以包括堿金屬、堿土金屬或元素周期表的原子數(shù)57-71的鑭系元素。a可以優(yōu)選是鈉(na)、鈣(ca)、鍶(sr)、鋇(ba)、鉍(bi)、鎘(cd)、鈰(ce)、鉛(pb)、釔(y)、鑭(la)和釹(nd)。優(yōu)選鑭和鍶。還可以使用這些元素的混合物。含有a元素的混合物的鈣鈦礦的例子包括laysr(1-y)coo3和laysr(1-y)mno3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)，并且la0.9sr0.1mno3是具體的例子。

b可以包括在周期表中原子數(shù)是21-32、39-51和57-83的金屬。b可以優(yōu)選是過(guò)渡金屬例如鈷(co)、鈦(ti)、鋯(zr)、鈮(nb)、錫(sn)、鋁(al)、鎳(ni)、鉻(cr)、錳(mn)、銅(cu)、鐵(fe)和鈧(sc)，金屬例如鎵(ga)或銦(in)，貴金屬例如鉑、鈀、銠、金和銀。

基底

術(shù)語(yǔ)“基底”指的是基本上惰性的基底材料，如本領(lǐng)域公知的?；卓梢允侨魏瓮ǔ：线m的形式。例如，基底可以包括流通式整料，例如陶瓷或蜂窩結(jié)構(gòu)，或者基底可以是泡沫的形式，或者基底可以是粒料、流化床微粒的形式，或者可以包含顆粒例如球或短的擠出段。

固體基底可以是典型地用于制備廢氣處理催化劑的那些材料的任一種，并且將優(yōu)選包括具有蜂窩結(jié)構(gòu)的金屬或難熔陶瓷?？梢允褂萌魏魏线m的基底，例如具有多個(gè)細(xì)小的、平行的氣體流動(dòng)通道的類型的整料基底，該通道從載體的入口或出口面延伸穿過(guò)，以使得通道對(duì)于穿過(guò)其中的流體流動(dòng)是開放的。從它們的流體入口到它們的流體出口基本上是直線路徑的通道通過(guò)壁來(lái)限定，氨氧化催化劑作為“載體涂層”來(lái)涂覆在該壁上，以使得流過(guò)通道的氣體接觸催化材料。整料載體的流動(dòng)通道是薄壁通道，其可以是任何合適的橫截面形狀和尺寸例如梯形、矩形、正方形、正弦形、六邊形、橢圓形、圓形等。這樣的結(jié)構(gòu)可以包含約60-約600或更多個(gè)氣體入口開口(即“孔”)/平方英寸橫截面。

蜂窩基底包含多個(gè)相鄰的、平行的通道，其通常從基底的入口面延伸到出口面，并且在兩端上開口(流通式基底)或者以棋盤類型圖案在交替的端部封閉(壁流式過(guò)濾器)。這種幾何形狀產(chǎn)生了高的表面積與體積之比。蜂窩體構(gòu)造比平板類型更緊湊，但是具有更高的壓力降和更容易堵塞。但是，對(duì)于大部分移動(dòng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的基底是蜂窩體。對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，蜂窩體流通式整料具有高孔密度，例如約600-800個(gè)孔/平方英寸，和/或平均內(nèi)壁厚度是約0.02-0.35mm，優(yōu)選約0.05-0.20mm。對(duì)于某些其他應(yīng)用來(lái)說(shuō)，蜂窩體流通式整料優(yōu)選具有約150-600個(gè)孔/平方英寸，更優(yōu)選約200-400個(gè)孔/平方英寸的低孔密度。優(yōu)選地，蜂窩體整料是多孔的。除了堇青石、碳化硅、氮化硅、陶瓷和金屬之外，可以用于基底的其他材料包括氮化鋁，氮化硅，鈦酸鋁，α-氧化鋁，莫來(lái)石例如針狀莫來(lái)石，銫榴石，熱處理金屬陶瓷(thermet)例如al2oszfe、al2o3/ni或b4czfe，或者包含其任意兩種或更多種的片段的復(fù)合材料。優(yōu)選的材料包括堇青石、碳化硅和氧化鋁鈦酸鹽。在某些實(shí)施方案中，基底是惰性的。

載體涂層

術(shù)語(yǔ)“載體涂層”是本領(lǐng)域公知的術(shù)語(yǔ)，指的是一種或多種催化劑或催化劑前體，載體材料，和任選地其他材料例如粘合劑、促進(jìn)劑或穩(wěn)定劑的混合物。

本發(fā)明的催化劑可以用于非均相催化反應(yīng)系統(tǒng)(即與氣體反應(yīng)物接觸的固體催化劑)。為了改進(jìn)接觸表面積、機(jī)械穩(wěn)定性和流體流動(dòng)特性，催化劑組分可以位于基底之上和/或之內(nèi)，例如作為涂層。在某些實(shí)施方案中，含有催化劑組分中的一種或多種的載體涂料作為涂層施用到惰性基底例如波形金屬板或蜂窩體堇青石塊。載體涂料優(yōu)選是溶液、懸浮液或漿料。合適的涂層包括覆蓋一部分或整個(gè)基底的表面涂層，穿過(guò)基底的一部分的涂層，滲透基底的涂層，或者其某種組合。除了催化劑組分之外，載體涂層還可以包含組分，例如填料、粘合劑、穩(wěn)定劑、流變改性劑和其他添加劑，包括氧化鋁、二氧化硅、非沸石二氧化硅氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰中的一種或多種。在某些實(shí)施方案中，載體涂層包含成孔劑例如石墨、纖維素、淀粉、聚丙烯酸酯和聚乙烯等。這些另外的組分不必需催化所需應(yīng)，而是相反地例如通過(guò)增大它的操作溫度范圍，增大催化劑的接觸表面積，增大催化劑對(duì)基底的附著性，對(duì)流變性改性來(lái)用于更好的加工等來(lái)改進(jìn)催化材料的效力。典型地，用作粘合劑的金屬氧化物顆粒在粒度方面可與用作載體的金屬氧化物顆粒相區(qū)別，并且粘合劑顆粒明顯小于載體顆粒。

用于將催化劑沉積到基底上的多種沉積方法是本領(lǐng)域已知的。將催化劑沉積到基底上的方法包括，例如將催化劑置于液體媒介中來(lái)形成漿料，和通過(guò)將基底浸入漿料，將漿料噴涂到基底上等來(lái)用漿料潤(rùn)濕基底。載體涂層典型地作為水基漿料施用到基底。典型地，漿料將含有至少20重量％的總水含量。還有例子是至少30重量％，至少40重量％，至少50重量％或至少60重量％的水含量。漿料涂覆的基底在使用前可以干燥和煅燒(在空氣或氧氣存在下熱處理)。煅燒所用的溫度和時(shí)間取決于待煅燒的材料的組成，通常是約400℃-約900℃。在包括本文所述方法的應(yīng)用中，煅燒通常在約500℃-約550℃的溫度進(jìn)行約2-約6小時(shí)。

用于氧化催化劑的載體可以與其他組分例如填料、粘合劑和增強(qiáng)劑一起捏合成可擠出的糊，其然后通過(guò)模頭擠出來(lái)形成蜂窩體塊。在蜂窩體塊干燥和/或煅燒之前或之后，將氧化催化劑的金屬組分添加到塊的一個(gè)或多個(gè)部分中或者添加到整個(gè)塊中，來(lái)形成氧化催化劑。在其他實(shí)施方案中，含有負(fù)載的金屬的氧化催化劑可以在擠出之前引入到可擠出糊中。scr催化劑然后可以作為涂層施用到含有氧化催化劑的擠出塊上?？捎糜诒景l(fā)明的兩種基底設(shè)計(jì)是板和蜂窩體。板型催化劑具有與蜂窩體型相比相對(duì)更低的壓力降，并且不太容易堵塞和結(jié)垢，但是板構(gòu)造明顯更大和更昂貴。板典型地由金屬或波形金屬構(gòu)成。

在某些實(shí)施方案中，在基底之上和/或之內(nèi)，用于每個(gè)層或兩個(gè)或更多個(gè)層的組合的載體涂層或浸漬負(fù)載量是0.1-8g/in³，更優(yōu)選0.5-6g/in³，甚至更優(yōu)選1-4g/in³。在某些實(shí)施方案中，在基底之上和/或之內(nèi)，用于每個(gè)層或兩個(gè)或更多個(gè)層的組合的載體涂層或浸漬負(fù)載量>1.00g/in³，例如>1.2g/in³，>1.5g/in³，>1.7g/in³或>2.00g/in³，或者例如1.5-2.5g/in³。

氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣。第一層可以是位于第二層上的覆蓋層。第一層可以負(fù)載于第一載體材料上，和第二層可以負(fù)載于第二載體材料上。scr催化劑可以包含賤金屬的氧化物、分子篩、金屬交換的分子篩或其混合物。賤金屬可以選自鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、銅(cu)、鐵(fe)、錳(mn)、鉬(mo)、鎳(ni)、鎢(w)和釩(v)及其混合物。scr催化劑可以包含金屬交換的分子篩，其中金屬選自鈣、鈷、銅、鎵、銦、鐵、鎳、銀和錫。scr催化劑可以包含分子篩或金屬交換的分子篩。分子篩或金屬交換的分子篩可以是小孔、中孔、大孔或其混合物。scr催化劑的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

鈣鈦礦可以具有式abo3，其中a包括鈣(ca)、鋇(ba)、鉍(bi)、鎘(cd)、鈰(ce)、銅(cu)、鑭(la)、鉛(pb)、釹(nd)、鎳(ni)、鍶(sr)和釔(y)中的至少一種，和b包括鋁(al)、鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、鐵(fe)、錳(mn)、鈮(nb)、錫(sn)、鈦(ti)和鋯(zr)中的至少一種。鈣鈦礦可以具有式lacoo3、lamno3、laysr(1-y)coo3或laysr(1-y)mno3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)。優(yōu)選鈣鈦礦具有式laysr(1-y)coo3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)，和scr催化劑包含銅或鐵交換的分子篩。鈣鈦礦的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

氨泄漏催化劑在約250℃-約650℃的溫度可以具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％或至少90％的n2選擇性。

一種制備氨泄漏催化劑的方法，該氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣，和第一層是位于第二層上的覆蓋層，該方法包括：

(a)通過(guò)向基底施用包含鈣鈦礦的底層載體涂層，來(lái)在基底上形成底層，

(b)干燥該基底上的該底層載體涂層，

(c)煅燒該基底上的該底層載體涂層；

(d)通過(guò)將包含scr催化劑的頂層載體涂層施用到步驟(c)中形成的經(jīng)煅燒的底層上，來(lái)形成位于該底層上的頂層，

(e)干燥該基底上的該經(jīng)煅燒的底層上的該頂層載體涂層，和

(f)煅燒該基底上的該底層載體涂層上的該頂層載體涂層。

scr催化劑可以包含賤金屬的氧化物、分子篩、金屬交換的分子篩或其混合物。賤金屬可以選自鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、銅(cu)、鐵(fe)、錳(mn)、鉬(mo)、鎳(ni)、鎢(w)和釩(v)及其混合物。scr催化劑可以包含金屬交換的分子篩，其中金屬選自鈣、鈷、銅、鎵、銦、鐵、鎳、銀和錫。優(yōu)選scr催化劑可以包含分子篩或金屬交換的分子篩。分子篩或金屬交換的分子篩可以是小孔、中孔、大孔或其混合物。scr催化劑的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

鈣鈦礦可以具有式abo3，其中a包括鈣(ca)、鋇(ba)、鉍(bi)、鎘(cd)、鈰(ce)、銅(cu)、鑭(la)、鉛(pb)、釹(nd)、鎳(ni)、鍶(sr)和釔(y)中的至少一種，和b包括鋁(al)、鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、鐵(fe)、錳(mn)、鈮(nb)、錫(sn)、鈦(ti)和鋯(zr)中的至少一種。鈣鈦礦可以具有式lacoo3、lamno3、laysr(1-y)coo3或laysrz(1-y)mno3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)。鈣鈦礦可以具有式laysr(1-y)coo3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)，和scr催化劑包含銅或鐵sapo-34，或者銅或鐵交換的分子篩。鈣鈦礦的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

一種降低由燃燒源產(chǎn)生的廢氣流中的氨濃度的方法，其包括使含有氨的廢氣流與氨泄漏催化劑接觸，該氨泄漏催化劑包含：包含scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣。第一層可以是位于第二層上的覆蓋層。第一層可以負(fù)載于第一載體材料上，和第二層可以負(fù)載于第二載體材料上。

scr催化劑可以包含賤金屬的氧化物、分子篩、金屬交換的分子篩或其混合物。賤金屬可以選自鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、銅(cu)、鐵(fe)、錳(mn)、鉬(mo)、鎳(ni)、鎢(w)和釩(v)及其混合物。優(yōu)選scr催化劑可以包含分子篩或金屬交換的分子篩。分子篩或金屬交換的分子篩可以是小孔、中孔、大孔分子篩或其混合物。scr催化劑可以包含金屬交換的分子篩，其中金屬選自鈣、鈷、銅、鎵、銦、鐵、鎳、銀和錫。scr催化劑的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

鈣鈦礦可以具有式abo3，其中a包括鈣(ca)、鋇(ba)、鉍(bi)、鎘(cd)、鈰(ce)、銅(cu)、鑭(la)、鉛(pb)、釹(nd)、鎳(ni)、鍶(sr)和釔(y)中的至少一種，和b包括鋁(al)、鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、鐵(fe)、錳(mn)、鈮(nb)、錫(sn)、鈦(ti)和鋯(zr)中的至少一種。鈣鈦礦可以具有式lacoo3、lamno3、laysr(1-y)coo3或laysr(1-y)mno3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)。優(yōu)選鈣鈦礦具有式laysr(1-y)coo3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)，和scr催化劑包含銅或鐵sapo-34，或者銅或鐵交換的沸石。鈣鈦礦的存在濃度可以是約0.2-約5.0g/in³。

氨泄漏催化劑在約250℃-約650℃的溫度可以具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％或至少90％的n2選擇性。

一種系統(tǒng)包含至少一種scr催化劑、鈣鈦礦和鉑族金屬，其中該scr催化劑的至少一部分布置在包含該鈣鈦礦的層上的覆蓋層中，和該scr催化劑的至少一部分布置在包含該鉑族金屬的層上的覆蓋層中。布置在包含鈣鈦礦的層上的覆蓋層中的scr催化劑，和布置在包含鉑族金屬的層上的覆蓋層中的scr催化劑可以是相同的scr催化劑。布置在包含鈣鈦礦的層上的覆蓋層中的scr催化劑，和布置在包含鉑族金屬的層上的覆蓋層中的scr催化劑可以在鈣鈦礦層和鉑族金屬層二者上的單個(gè)層中。布置在包含鈣鈦礦的層上的覆蓋層中的scr催化劑，和布置在包含鉑族金屬的層上的覆蓋層中的scr催化劑位于彼此位置相鄰的單獨(dú)的催化劑制品中，以使得廢氣流首先經(jīng)過(guò)包含布置在包含鈣鈦礦的層上的覆蓋層中的scr催化劑的制品，然后經(jīng)過(guò)包含布置在包含鉑族金屬的層上的覆蓋層中的scr催化劑的制品。

一種催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣，和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。第一scr催化劑和第二scr催化劑可以是相同的scr催化劑。第一scr催化劑和第二scr催化劑可以是不同的scr催化劑。第一和第二scr催化劑可以包含賤金屬的氧化物、分子篩、金屬交換的分子篩或其混合物。賤金屬可以選自鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、銅(cu)、鐵(fe)、錳(mn)、鉬(mo)、鎳(ni)、鎢(w)和釩(v)及其混合物。優(yōu)選第一scr催化劑和第二scr催化劑的至少一種包含金屬交換的分子篩，其中金屬選自鈣、鈷、銅、鎵、銦、鐵、鎳、銀和錫。優(yōu)選scr催化劑包含分子篩或金屬交換的分子篩。分子篩或金屬交換的分子篩可以是小孔、中孔或大孔分子篩或其混合物。第一和第二scr催化劑各自的存在濃度是約0.2-約5.0g/in³。

鈣鈦礦可以具有式abo3，其中a包括鈣(ca)、鋇(ba)、鉍(bi)、鎘(cd)、鈰(ce)、銅(cu)、鑭(la)、鉛(pb)、釹(nd)、鎳(ni)、鍶(sr)和釔(y)中的至少一種，和b包括鋁(al)、鈰(ce)、鉻(cr)、鈷(co)、鐵(fe)、錳(mn)、鈮(nb)、錫(sn)、鈦(ti)和鋯(zr)中的至少一種。鈣鈦礦可以具有式lacoo3、lamno3、laysr(1-y)coo3或laysr(1-y)mno3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)。鈣鈦礦可以具有式laysr(1-y)coo3，其中y＝0.6-1.0，包括端點(diǎn)，和scr催化劑包含銅或鐵交換的分子篩。鈣鈦礦的存在濃度是約0.2-約5.0g/in³。

氨泄漏催化劑在約250℃-約650℃的溫度可以具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％或至少90％的n2選擇性。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣處理系統(tǒng)包含：(a)催化劑制品，其包含：(i)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(ii)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(iii)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置；和(b)在催化制品上游的氨或尿素源。

一種處理廢氣的方法包括：使具有一定濃度的nox的廢氣流與含氮還原劑在約150℃-約750℃的溫度在催化劑制品存在下接觸，該催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。

一種減少?gòu)U氣中的nox的方法包括：使氣體與催化劑制品接觸足以降低該廢氣中的nox化合物水平的時(shí)間和溫度，該催化劑制品包含：(a)壁流式整料，其具有入口面端和出口面和從所述入口面到所述出口面的氣體流動(dòng)軸；(b)第一組合物，其包含：包含第一scr催化劑的第一層和包含鈣鈦礦的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；和(c)第二組合物，其包含：包含第二scr催化劑的第一層和包含貴金屬的第二層，其中第一層經(jīng)布置以在第二層之前接觸廢氣；其中第一和第二組合物布置在該壁流式整料的一部分內(nèi)并沿著所述軸串聯(lián)，和其中所述第一組合物鄰近該入口面布置，所述第二區(qū)鄰近該出口面布置。

scr和氧化催化劑的構(gòu)造

scr催化劑和氧化催化劑可以以多種構(gòu)造存在。圖2a顯示了一種制品的構(gòu)造，其中單個(gè)scr催化劑存在于位于含有鈣鈦礦的下層12上的覆蓋層10中。下層12位于固體載體14上。

圖2b顯示了一種構(gòu)造，其中單個(gè)scr催化劑存在于兩個(gè)相鄰下層上的覆蓋層10中。廢氣流動(dòng)的方向用標(biāo)記50顯示。包含鈣鈦礦的第一下層(12)位于包含鉑族金屬的第二下層(13)的上游。下層12和13位于固體載體14上。

圖2c顯示了一種構(gòu)造，其中第一scr催化劑存在于包含鈣鈦礦的第一下層12上的第一覆蓋層10中，和第二scr催化劑存在于包含鉑族金屬的第二下層(13)上的第二覆蓋層11中，和第一scr催化劑位于第二scr催化劑的上游。廢氣流動(dòng)方向用標(biāo)記50表示。下層12和13位于固體載體14上。

圖2d顯示了一種構(gòu)造，其中包含scr催化劑的scr層10位于包含鈣鈦礦的下層12上，和氧化層12位于固體基底14上。在圖2a中，scr層和氧化層都位于基底的整個(gè)軸長(zhǎng)上。scr層10和包含鈣鈦礦的下層12可以位于基底的一部分軸長(zhǎng)上，如圖2d和2e所示。在將scr層置于包含鈣鈦礦的下層12上中，scr載體涂層的一部分可以占據(jù)相鄰的氧化層之間的空間的一些或全部。圖2f顯示了相鄰氧化層之間的全部空間包含一種或多種scr催化劑。相鄰氧化層之間的空間可以完全用scr覆蓋層填充，該scr覆蓋層還填充氧化層之間的空間，如圖2g所示。通常，本發(fā)明的催化劑層滲透到基底中；穿過(guò)基底的一部分，例如大部分；涂覆基底的表面；或者其組合。作為涂覆在基底壁上的替代，氧化催化劑可以引入高孔隙率基底中，例如作為滲透到壁中的內(nèi)涂層，或者可以引入形成基底的可擠出糊中。

實(shí)施例1

制備了包含laco和不同的鈣鈦礦的一系列配混物，并且如下所述測(cè)試了氨氧化活性。

以下配混物每個(gè)通過(guò)形成含有每個(gè)金屬的硝酸鹽的溶液來(lái)制備：laco；y0.9sr0.1co；nd0.9sr0.1co；lay0.9ba0.1co；la0.9sr0.1fe；la0.5ba0.5mn；la0.9sr0.1co0.4fe0.6；la0.9sr0.1co；和ce0.9sr0.1co?；旌系慕饘傧跛猁}溶液通過(guò)將所需配混物中每個(gè)金屬的金屬硝酸鹽添加到與檸檬酸的溶液中來(lái)制備。添加到溶液中的每個(gè)金屬硝酸鹽的量基于最終配混物中所需的金屬比例來(lái)確定?；旌系慕饘傧跛猁}溶液在80℃的烘箱中干燥，然后加熱到700℃持續(xù)4小時(shí)。將形成的材料研磨和通過(guò)#80(180微米)篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)篩。

這些配混物每個(gè)用于在300℃降解氨的催化活性通過(guò)使包含200ppm氨、12％氧氣、4.5％co2和4.5％h2o和余量是氮?dú)獾臍怏w經(jīng)過(guò)催化劑，并且測(cè)量暴露到催化劑之前和之后氨的存在量來(lái)測(cè)定。氣體中氨的存在量使用傅里葉變換紅外(ftir)光譜法來(lái)量化。

圖1顯示了配混物每個(gè)在300℃的氨的％轉(zhuǎn)化率。僅含有鈷作為b金屬的配混物每個(gè)轉(zhuǎn)化了70％以上的氨。另外，含有錳的配混物轉(zhuǎn)化了95％以上的氨。含有鐵作為b金屬的兩種配混物和含有鈷和鐵的混合物作為b金屬的配混物分別轉(zhuǎn)化了約18％和52％的氨。鈣鈦礦la0.5ba0.5mn；la0.9sr0.1co；和ce0.9sr0.1co每個(gè)轉(zhuǎn)化了94％或更多的氨。這些測(cè)試證實(shí)，具有許多不同的a和b金屬的鈣鈦礦可以用于在300℃轉(zhuǎn)化氨。

測(cè)試了在300℃轉(zhuǎn)化了94％或更多的氨的三種配混物(la0.5ba0.5mn；la0.9sr0.1co；和ce0.9sr0.1co)，來(lái)測(cè)定在相同條件下在250℃氨的轉(zhuǎn)化率。la0.9sr0.1co能夠在250℃轉(zhuǎn)化約60％的氨，ce0.9sr0.1co能夠在250℃轉(zhuǎn)化約40％的氨，而la0.5ba0.5mn能夠在250℃轉(zhuǎn)化約13％的氨。

這些測(cè)試證實(shí)，鈣鈦礦可以用于在250℃轉(zhuǎn)化氨。

實(shí)施例2

評(píng)價(jià)了四種不同的組合物，來(lái)測(cè)定它們對(duì)于氨降解和n2選擇性的催化活性。

組合物1具有兩層：底層和頂層，并且頂層最靠近氣體流動(dòng)。底層包含la0.9sr0.1coo3，其組成是51.9％的la、3.6％的sr、24.5％的co。底層通過(guò)將包含la0.9sr0.1coo3的載體涂層施用到堇青石基底來(lái)制備。頂層包含銅交換的菱沸石和粘合劑，并且銅交換的菱沸石以1.95g/in³的負(fù)載量來(lái)存在。

組合物2僅包含la0.9sr0.1coo3的層，如上所述。

組合物3具有兩個(gè)層：底層和頂層，并且頂層最靠近氣體流動(dòng)。包含鉑的底層通過(guò)將包含鉑和研磨的氧化鋁的載體涂層施用到堇青石基底來(lái)制備。鉑負(fù)載量是1g/ft³。頂層包含銅交換的sapo-34和粘合劑，并且銅交換的sapo-34以負(fù)載量2.072g/in³存在。

組合物4將第一組合物和第三組合物合并。

通過(guò)在60,000/h^-1的空速sv測(cè)量包含在n2中的200ppmnh3、12％o2、4.5％co2和4.5％h2o的氣體中的轉(zhuǎn)化率，來(lái)評(píng)價(jià)組合物1和2，以測(cè)定氨轉(zhuǎn)化率和n2選擇性。氣體中的氨、no、no2和n2o的存在量使用傅里葉變換紅外(ftir)光譜法來(lái)量化。n2選擇性通過(guò)下式計(jì)算：

其中nh3(i)是進(jìn)入系統(tǒng)(在暴露到組合物之前)的氨的量，和nh3(o)、no(o)、no2(o)和n2o(o)是離開系統(tǒng)(在暴露到組合物之后)的相應(yīng)化合物的量。

圖5a顯示了在250-650℃的溫度，具有在鈣鈦礦底層上的cuscr頂層的組合物1具有與僅含有單個(gè)鈣鈦礦層的組合物2大致相同的氨轉(zhuǎn)化率。圖5b顯示，組合物1提供了明顯更大的n2選擇性，并且具有在350-450℃幾乎100％的n2選擇性和在550℃約95％的選擇性。甚至在650℃，組合物1提供了約75％的n2選擇性。但是，組合物2在350-650℃的溫度提供了小于5％的選擇性。

通過(guò)測(cè)量包含在n2中的200ppmnh3、12％o2、4.5％co2和4.5％h2o的氣體的轉(zhuǎn)化率，來(lái)評(píng)價(jià)組合物1、3和4，以測(cè)定氨轉(zhuǎn)化率和n2選擇性。使用120,000/h^-1的空速sv來(lái)評(píng)價(jià)組合物1和3，但是將權(quán)利要求1和3的組合物合并的系統(tǒng)使用了空速60,000/h^-1。氣體中的氨、no、no2和n2o的存在量使用傅里葉變換紅外(ftir)光譜法來(lái)量化。n2選擇性如上所述來(lái)計(jì)算。

圖6和7顯示了包含在覆蓋層中的scr催化劑和在下層中的鈣鈦礦的氨泄漏催化劑，隨后是氨泄漏催化劑下游的鉑催化劑，該組合提供了良好的氨轉(zhuǎn)化率，同時(shí)在比僅使用氨泄漏催化劑或鉑催化劑更寬的溫度范圍內(nèi)保持良好的n2選擇性。包含在覆蓋層中的scr催化劑和在下層中的鈣鈦礦的氨泄漏催化劑，隨后是氨泄漏催化劑下游的鉑催化劑，該組合在低至250℃的溫度表現(xiàn)出非常高的nh3氧化活性(參見(jiàn)圖6)，同時(shí)它還表現(xiàn)出在整個(gè)溫度范圍內(nèi)優(yōu)異的n2選擇性；例如在550℃>90％(參見(jiàn)圖7)。具有包含在覆蓋層中的scr催化劑和在下層中的鈣鈦礦的氨泄漏催化劑，隨后是氨泄漏催化劑下游的鉑催化劑的組合的系統(tǒng)，在非常寬的溫度窗口內(nèi)提供了高nh3氧化活性和n2選擇性。這種組合的系統(tǒng)可以相對(duì)于目前商業(yè)pgm-asc催化劑改進(jìn)對(duì)于nh3泄漏控制的n2選擇性，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)。

雖然本文參考具體的實(shí)施方案說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不打算受限于所示的細(xì)節(jié)。而是，可以在權(quán)利要求書的等價(jià)物的范圍和范疇內(nèi)進(jìn)行細(xì)節(jié)上的不同改變，并且不脫離本發(fā)明。