CN104841480A - 用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法 - Google Patents
用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104841480A CN104841480A CN201510075867.8A CN201510075867A CN104841480A CN 104841480 A CN104841480 A CN 104841480A CN 201510075867 A CN201510075867 A CN 201510075867A CN 104841480 A CN104841480 A CN 104841480A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- sapo
- iron
- mixture
- described mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 212
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 120
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 41
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 22
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical compound C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical group [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 50
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 abstract description 35
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 abstract description 35
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 4
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 241000269350 Anura Species 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007848 Bronsted acid Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009955 starching Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- -1 such as Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/82—Phosphates
- B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
- B01J29/85—Silicoaluminophosphates [SAPO compounds]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/80—Mixtures of different zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/04—Mixing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/54—Phosphates, e.g. APO or SAPO compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20738—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20761—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/50—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
- B01J2229/183—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself in framework positions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法。所述的***和方法提供用于还原来自汽车发动机尾气的氮氧化物(NOx)的SCR催化剂中的Fe-SAPO-34催化剂。在一个实例中，通过在SAPO-34沸石的合成期间并入铁形成催化剂，其允许铁被并入沸石晶格结构并且去除了合成后的离子交换步骤。可与Cu-CHA催化剂组合或除了Cu-CHA催化剂之外还可使用的所得Fe-SAPO-34催化剂在550℃以上的温度显示出良好的高温活性并且提供良好的热稳定性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年2月19日提交的标题为“Fe-SAPO-34Catalystfor Use in NOx Reduction and Method of Making(用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法)”的美国临时专利申请号61/941,717的优先权，为了所有目的通过引用以其全部内容并入本文。
技术领域
本说明书涉及在还原来自汽车尾气的氮氧化物(NOx)中铁沸石催化剂的制备和用途，以及更特别地涉及可用作还原氮氧化物的SCR催化剂的Fe-SAPO-34催化剂。
背景技术
近年来，在美国和其他地方的政府规章已经限制来自汽车发动机尾气的氮氧化物(NOx)的排放。这些措施对于开发用于汽车尾气***中用以促进NOx还原的催化剂已产生增加的努力。使尾气组分转化为环境可接受化合物的许多催化剂是已知的。例如，选择性催化还原催化剂(SCR)用于使NOx转化为N2。SCR装置可以包括金属促进的沸石并利用尿素水溶液(aqueous urea)形式的氨还原剂，其被注入尾气流。考虑到该组合物，在汽车尾气***中遇到的宽范围的温度条件下——例如，从大约200℃至600℃或更高——SCR催化剂可以保持可接受的催化活性。
两种类型的催化剂经常用于选择性催化还原来自汽油或柴油发动机尾气的NOx。第一种类型基于具有菱沸石(CHA)框架的铜沸石催化剂，例如，铜菱沸石催化剂。CHA是具有通式(Ca,K2,Na2)2[Al2Si4O12]2的架状构造硅酸盐矿物。然而，这种催化剂在较高温度——例如高于550℃——下趋于失去活性，并且实际上可通过氧化氨增加NOx的产生。第二种类型的SCR催化剂基于包括β-型沸石的铁-沸石催化剂，例如，铁交换的β沸石(BEA)。这种催化剂在高温下提供充分的NOx还原但是也遭受其他的缺点。例如，β沸石在高温下对于持续长时间的使用具有不充分的热稳定性，并且进一步趋于吸附大量的烃，其可导致能够损害催化剂的放热反应。
虽然期望将金属例如铁并入菱沸石以实现高活性和改进的热稳定性二者，但是使用传统的离子-交换方法将铁颗粒并入菱沸石例如SSZ-13的是困难的。将铁并入菱沸石的困难是由于菱沸石结构的较小的孔开口。例如，SSZ-13CHA具有大约3至5埃的孔径。另一个已知的菱沸石结构包括具有式(SiO2)x(Al2O3)y(P2O5)z的硅磷酸铝(SAPO)。特别地，SAPO-34已被建议在各种反应中用作催化剂，因为它显示出高选择性以及高催化活性，这可能是由于该材料的高质子酸度。然而，由于SAPO菱沸石结构中较小的孔开口，使用传统的离子交换方法将铁并入这种催化剂中也是困难的。因此，在本领域中存在对用于还原氮氧化物的基于金属的SCR催化剂的需要，该SCR催化剂在汽车尾气***中遇到的宽范围的温度下提供改进的高温活性和热稳定性二者。
发明内容
发明人已经认识到使用这种方法的问题，并且在此描述了用于汽车发动机尾气的将铁并入沸石催化剂的晶体结构的***和方法。在一个具体实例中，制备Fe-SAPO-34催化剂的方法包括：制备含有氧化铝源、磷酸和水的水性混合物；添加来自富铁源的铁至所述混合物；添加模板剂至所述混合物；以及煅烧所述混合物以形成所述催化剂。使用此安排，通过在SAPO-34沸石的合成期间并入铁形成催化剂，其允许铁被并入沸石晶格结构并且去除了合成后的离子交换步骤。如本文所述，添加铁至所述混合物包括添加硝酸铁形式的铁至所述混合物。以这种方式，实现了通过利用在菱沸石晶体结构内包含铁的SAPO-34催化剂在汽车发动机尾气中还原氮氧化物排放物的技术结果。Fe-SAPO-34催化剂进一步展现出在高温下(例如，在高于550℃的温度下)显著的活性以及在该温度下的热稳定性。
在另一个实施方式中，提供了Fe-SAPO-34SCR催化剂。Fe-SAPO-34SCR催化剂包括SAPO-34沸石，该SAPO-34沸石包含并入所述沸石的晶格结构的铁，该铁在无离子交换步骤的所述沸石的合成期间并入晶格结构。
在另一个实施方式中，通过在选自堇青石整体结构和碳化硅壁流过滤器中的一个的衬底上洗涂包含铁并入其中的SAPO-34沸石形成所述催化剂。
在另一个实施方式中，Fe-SAPO-34SCR催化剂进一步包括将Fe-SAPO-34催化剂与Cu-CHA催化剂结合，结合的铁和铜催化剂容纳在催化剂单元内。
在另一个实施方式中，所述Fe-SAPO-34催化剂和所述Cu-CHA催化剂被涂覆在催化剂单元内单一衬底上的多个区中。
在另一个实施方式中，所述Fe-SAPO-34催化剂和所述Cu-CHA催化剂被涂覆在催化剂单元内单一衬底上的多个层中。
在另一个实施方式中，提供了尾气处理***。尾气处理***包括放置在发动机的排气通道内的SCR催化剂，其中所述SCR催化剂包括Fe-SAPO-34催化剂，该Fe-SAPO-34催化剂包含其中并入铁的SAPO-34沸石，在无离子交换步骤的所述沸石的合成期间铁被并入所述沸石的晶格结构。
在另一个实施方式中，尾气处理***进一步包括Cu-CHA催化剂，其中Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA催化剂被涂覆在所述发动机的排气通道中的单一衬底上的多个区中。
在另一个实施方式中，Cu-CHA催化剂被包括在放置在Fe-SAPO-34催化剂下游的第二SCR催化剂内。
在另一个实施方式中，涂覆Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA催化剂包括布置区为具有上层-下层结构的多层。
在另一个实施方式中，上层-下层结构包括在Cu-CHA催化剂下层的上部涂覆Fe-SAPO-34上层，多个层形成SCR催化剂的壁。
当单独从以下具体实施方式或连同附图时，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上发明内容为了以简化的形式介绍概念的选择，其将在具体实施方式中进一步描述。其并不意欲确定要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，要求保护的主题不限于解决以上或本公开的任何部分所指出的缺点的实施。
附图说明
当单独通过阅读本文称为具体实施方式的实施方式的实例或参考附图时，将更完全地理解本文描述的优点，其中：
图1示出了包括根据本发明的实施方式的Fe-SAPO-34SCR催化剂的尾气处理***的示意图；
图2示出了包括根据本发明的另一个实施方式的结合的Fe-SAPO-34SCR催化剂和Cu-CHA催化剂的尾气处理***的示意图；
图3A和3B示出了实例图解，其中根据本公开的SCR催化剂配置为具有包括Fe-SAPO-34催化剂与Cu-CHA催化剂组合的区；
图4A和4B是示出了根据本发明的实施方式的Fe-SAPO-34催化剂的老化的和新制的样品的％NOx转化率对温度的图；
图5是图4的样品的％NOx转化率的图；
图6A、6B和6C是图解了与示例性Cu-CHA催化剂即Cu-SAPO-34相比，对于根据本发明的实施方式制备的Fe-SAPO-34催化剂样品，老化对NOx和NH3转化率对温度的影响的图。
图7A和7B是图解了与单独Cu-SAPO-34催化剂相比在组合的Fe-SAPO-34和Cu-SAPO-34催化剂上老化对NOx和NH3的影响的图；以及
图8示出了根据本说明书用于制备其中并入铁的Fe-SAPO-34催化剂的实例方法。
具体实施方式
用于还原汽车尾气排放物的Fe-SAPO-34催化剂的使用提供超过其他SCR催化剂例如铜-菱沸石催化剂以及铁交换的β-沸石催化剂的优点，因为其在高于450℃的温度下提供更大的NOx还原活性，其是热稳定的并且由于相对小的孔径不显示高的烃吸附。另外，通过在SAPO-34菱沸石的合成期间将铁并入沸石晶体结构，没有实施合成后的离子交换步骤，在该步骤中添加了铁但铁基本上没有并入晶体结构，在一些情况下其允许简化制备方法。例如，常规离子交换方法通过替代处于质子酸(或质子给体)位的阳离子并入引入晶体结构内部的阳离子。然而，由于相对于待被并入其中的铁颗粒菱沸石的小孔径，通过这种离子交换方法并入铁的尝试直到现在都是困难的。而且，通过再布置进入菱沸石的成功交换的任何铁趋于浅薄地位于菱沸石的表面。相反，通过在SAPO-34催化剂的合成期间添加铁，铁可以变得并入或陷入在遍及整体结构的SAPO-34晶体结构内(例如，在SAPO-34催化剂中>90％的可用位点被铁颗粒或离子占据)。
为此原因，图1和2示出了包含根据本公开的实施方式的Fe-SAPO-34SCR催化剂的尾气处理***的示意图。随后，图3A和3B示出了配置带有包含Fe-SAPO-34催化剂与Cu-CHA催化剂的结合的区的SCR催化剂的实例图解。在制备或合成Fe-SAPO-34催化剂期间，包含老化(aging)步骤在NOx和NH3转化中产生全面增长。因此，图4A-7B图解了显示这种转化根据本公开的Fe-SAPO-34催化剂的各种图。迄今为止，用于将铁并入催化剂的沸石晶体结构的方法尚未实施。因此，图8示出了用于制备将铁并入其中的Fe-SAPO-34催化剂的实例方法。为了可以更容易理解说明书，参考以下实施例，其意欲说明本发明的实施方式，而非限制其范围。
现在参见图1，示出了尾气处理***10的一个实施方式，其包括Fe-SAPO-34催化剂。如图所示，例如，尾气处理***连接至包含氧化催化剂14的汽车发动机的尾气歧管12。因此，包含根据本发明的实施方式的Fe-SAPO-34催化剂的SCR催化剂16被放置在氧化催化剂下游。处理***可进一步包括连接至SCR催化剂16上游的尾气歧管的还原剂传输***30。还原剂例如氨、尿素水溶液或其他产生氨的化合物，通常以还原剂和水的蒸气混合物的形式以计量的量被传输至还原剂传输***。还原剂传输***进一步包括用于在适当的时间注射还原剂至尾气流的注射器32。
处理***10可以进一步包括在Fe-SAPO-34催化剂下游的第二SCR催化剂18。例如，这种SCR催化剂可以包括常规的Cu-菱沸石(或CHA)催化剂，或特别地Cu-SAPO-34催化剂。当该催化剂包括Cu-CHA催化剂时，该催化剂优选地由SSZ-13菱沸石形成。如在图1的实例中所显示，尾气处理***10是包含放置在发动机排气通道中的SCR催化剂的尾气处理***，其中所述SCR催化剂包含Fe-SAPO-34催化剂。此外，根据本说明书，形成将铁并入其中的SAPO-34沸石，在无离子交换步骤的所述沸石的合成期间铁被并入所述沸石的晶格结构。根据示出的实施方式，Cu-CHA催化剂被包括在放置在Fe-SAPO-34催化剂下游的第二SCR催化剂内。在运行期间，当由发动机产生的尾气穿过尾气歧管12时，其穿过柴油氧化催化剂14，使得未燃烧的烃和CO被氧化为CO2和水蒸气。随后尾气流过Fe-SAPO-34催化剂16，使得通过从还原剂传输***30供给的氨选择性催化还原以形成氮气和水蒸气从气体流中除去NOx。
然而，其他实例是可能的并且Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA(例如，Cu-SAPO-34催化剂)也可以形成为单一催化剂。为此原因，在图2中图解了可选的实施方式，其中提供了包含在单一催化剂载体上Fe-SAPO-34催化剂16与Cu-CHA催化剂18的结合的SCR催化剂20。可在一个衬底上的多个区中提供这些催化剂，例如，如所示Fe-SAPO-3416在一个区中，以及Cu-CHA 18或，在一些实施中，Cu-SAPO-34在另一个区中。考虑到图2的催化剂，除了Fe-SAPO-34催化剂之外尾气处理***可进一步包括一种或多种Cu-CHA催化剂，其中Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA催化剂被涂覆在所述发动机的排气通道中的单一衬底上的多个区中。
可选地，催化剂可包括包含Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA的多层。图3A和3B示出了两个这种实例图解，其中根据本公开形成的SCR催化剂包括包含Fe-SAPO-34催化剂与Cu-CHA催化剂的结合的不同区。为简单起见，示出了重复结构的区。然而，这是非限制性的并且在其他的实施方式中，在催化剂单元内可以可选地采用其他的带状结构。
在图3A中，SCR催化剂20可选地包括Fe-SAPO-3416和Cu-CHA18的重复区，作为一个实例其可以是Cu-SAPO-34。在运行期间，当由发动机产生的尾气40穿过SCR催化剂20时，其穿过催化剂的各种带状区域。虽然显示包括多于两个重复区域，但是在一些实例中可以存在两个重复区域。然而，这是非限制性的并且如显示可以存在包括多个重复区域(例如，三个或更多)的实例。
图3B示出了包括层状结构的带状区域的催化剂20。以这种方式，根据本发明的SCR催化剂可以包括在SCR催化剂壁内布置成层的不同区，其中涂覆Fe-SAPO-34催化剂和Cu-CHA催化剂包括布置区成为具有上层-下层结构的多个层。例如，如图所示，上层-下层结构包括在被涂覆作为下层的Cu-CHA催化剂18上部涂覆Fe-SAPO-3416上层，多个层形成SCR催化剂的壁。换句话说，SCR催化剂20配置为具有在Cu-CHA下层上的Fe-SAPO-34上层。例如，如果使用高孔隙率(高于50％)陶瓷衬底，可以在壁内涂覆Cu-CHA并且可以涂覆Fe-SAPO-34作为上层。
所得的Fe-SAPO-34催化剂可以以挤出的独立催化剂的形式使用或可以被洗涂在衬底上。衬底可包括任何合适的整体衬底例如堇青石、碳化硅、钛酸铝、氧化铝或包括泡沫、箔和由不锈钢或镍合金制成的纤维的金属。整体也可以具有颗粒过滤性能。
Fe-SAPO-34催化剂可形成为浆(slurry)并且通过添加粘合剂例如二氧化硅、氧化钛或氧化锆可以作为洗涂被施加至衬底。当作为洗涂被施加至整体衬底上时，优选沉积催化剂组合物以提供大约0.5至4.0g/in3的浓度。然后优选地干燥并煅烧涂覆的衬底以提供粘附的涂层。催化剂可以以一个或多个层施加至衬底。Fe-SAPO-34催化剂也可以是涂覆在衬底上的区，例如，在一个或多个区中可以提供不同的规划。例如，区可提供通过SCR的NOx还原、NO的氧化以促进更快的SCR反应，或NH3的氧化用于滑动控制。
在用于处理发动机尾气的方法中，Fe-SAPO-34催化剂被安置在发动机的排气通道中并且暴露于含有NOx的发动机尾气排放物，使得在大约150℃至170℃之间的温度下至少一部分排放物被转化为N2。如上所指出，该方法可包括第二SCR催化剂，其包含作为一个实例可以是Cu-SAPO-34的Cu-CHA，并且暴露发动机尾气至Fe-SAPO-34催化剂下游的第二催化剂。该方法还可以包括用在单一催化剂载体上与Cu-CHA催化剂组合的Fe-SAPO-34催化剂处理发动机尾气。
实施例
现在转向图解了增加的NOx转化的示例性数据，图4A-7B图解了示出根据本公开的Fe-SAPO-34催化剂的转化率的各种图。
以下生产了含或不含铁的SAPO-34样品：
磷酸和水与氧化铝源例如类勃姆石组合以形成浆。然后在室温下搅拌混合物12小时。在除了一个以外的所有样品中，添加硝酸铁形式的铁。搅拌混合物30分钟，并且然后连同吗啉一起添加胶态氧化硅，其是示例性的模板剂。然后在室温下搅拌所得的混合物7小时接着在室温下老化24小时以及在200℃下老化72小时。其后，离心分离混合物并在洗涤步骤洗涤该混合物，并且在200℃干燥所得的固体材料12小时接着在560℃下煅烧6小时。以下表1中示出了示例性样品的组成。
表1化学组成(wt％)
| 样品 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | P2O5 |
| SAPO-34 | 13.9 | 37.8 | ＜0.1 | 31.6 |
| SF-1 | 14.4 | 38.2 | 0.381 | 33.2 |
| SF-2 | 14.7 | 39.3 | 0.663 | 34.7 |
| SF-3 | 12.0 | 24.4 | 1.46 | 28.2 |
还测试了不含铁的SAPO-34以供参考。发现不含铁的SAPO-34样品含有13.9wt％SiO2、37.8％Al2O3以及31.6％P2O5。样品SF-1、SF-2和SF-3含有不同的铁含量。利用X-射线衍射(XRD)研究了样品的晶体结构，并且添加铁至SAPO-34没有改变沸石结构。测量了样品的BET表面积并且除了SF-3样品没有显著改变，SF-3样品展现出更高的表面积(例如，671.3m2g-1)。因此，例如，较高的铁含量可以影响SAPO结构并且从而增加表面积。在含铁样品在800℃在流动的湿空气中老化24小时之前和之后进行NOx和NH3转化反应的测试。测试了作为陶瓷蜂巢衬底上的涂覆的整体的每个样品。
图4A是示出了根据本发明的实施方式Fe-SAPO-34催化剂的老化和新制样品的％NOx转化率对温度的图400。图4B是示出了Fe-SAPO-34催化剂的老化和新制样品的％NH3转化率对温度的图410。如图4A和4B中所示，在老化步骤之后观察到了在总NOx和NH3转化率的实质性提高。例如，包括箭头402以图解与未在800℃老化24小时的新制样品相比SF-1的老化样品的增加的％NOx转化率。同样地，虽然为简单起见图中没有明确地包括增加的转化率的箭头，但是在其他的样品中也观察到了各种程度的增加的NOx和NH3转化率。
图5是在落入从大约600至800摄氏度延伸的温度范围510内的较高温度下图4的样品的％NOx转化率的图500。图5更详细地图解了老化的催化剂的高温性能。如图所示，在650℃下，Fe-SAPO-34催化剂显示获得大约60％的NOx转化率。60％的NOx转化率表示比目前使用市售Cu-CHA催化剂所达到的实质上更高的转化率(例如，提高的性能)，在这种高温下市售Cu-CHA催化剂可能具有接近于零或甚至负的NOx转化率。
图6A、6B和6C分别是图解了根据本发明制备的Fe-SAPO-34催化剂样品相对于Cu-SAPO-34催化剂老化对于NOx和NH3转化率对温度的影响的图600、610和620。换句话说，在图6A-6C中，比较了Cu-SAPO-34催化剂与制备的Fe-SAPO-34样品的活性。其中，在低于500℃的温度下，Cu-SAPO-34催化剂的转化率超过了Fe-SAPO-34催化剂的转化率。然而，基于图所示，在较高温度下——例如通常用于过滤器再生的高于500℃的温度——相对于Fe-SAPO-34催化剂Cu-SAPO-34催化剂的转化是不充分的。因此，包括单独或组合或除了Cu-CHA催化剂如Cu-SAPO-34的Fe-SAPO-34催化剂的***的使用可进一步在更宽的温度窗口，特别是在更高温度下提供稳定并且增强的SCR性能。
图7A和7B是图解了与单独Cu-SAPO-34催化剂相比在组合的Fe-SAPO-34和Cu-SAPO-34催化剂上老化对NOx(例如，图710)和NH3(例如，图720)的影响的图。图7A和7B图解了与组合的Fe-SAPO-34/Cu-SAPO-34催化剂相比老化后Cu-SAPO-34催化剂的NOx和NH3转化性能。可见，组合催化剂在较宽的温度范围内提供增加的转化。
现在转向用于生产根据本公开的Fe-SAPO-34催化剂的方法，图8示出了用于制备将铁并入其中的Fe-SAPO-34催化剂的实例方法800。如所述，与其他的菱沸石催化剂材料相比Fe-SAPO-34催化剂展示出提高的性能，因为铁是在菱沸石的合成期间而不是通过使用在合成步骤之后进行的常规的离子交换技术并入晶体结构的。
根据本发明的一个方面，提供了包含SAPO-34沸石的Fe-SAPO-34催化剂，该SAPO-34沸石包括并入所述沸石的晶格结构的铁，在无离子交换步骤的所述沸石的合成期间将铁并入晶格结构。换句话说，SAPO-34沸石包括其中的铁，其中在沸石的合成期间，不通过离子交换步骤铁已经被并入沸石的晶格结构。
优选地，Fe-SAPO-34催化剂形成为浆并用作SCR催化剂被洗涂在衬底例如整体堇青石或壁流衬底上。为此原因，根据本公开的Fe-SAPO-34SCR催化剂可通过将包含铁并入其中的SAPO-34沸石洗涂在选自整体堇青石和碳化硅壁流过滤器中的一个的衬底上而形成。如所述，铁可以基于菱沸石的总重量以从大约0.25wt％至大约2.0wt％的量并且优选地，以从大约0.4wt％至大约1.5wt％的量存在于SAPO-34催化剂中。在一个实施方式中，Fe-SAPO-34催化剂具有至少500，并且优选地，大约600m2/g的表面积，如从干浆(dried slurry)测量的。
然而，根据本发明的另一个实施方式，提供了制备Fe-SAPO-34催化剂的方法800，其包括形成包含磷酸、水和氧化铝源的浆，如在810处所显示。在一个实例中，氧化铝源包括类勃姆石。然而，其他实例也是可能的并且可用于一些情况中。Fe-SAPO-34催化剂优选地通过磷酸和水与氧化铝源例如类勃姆石组合以形成浆来制备。优选地在室温下搅拌混合物大约10至15小时，接着添加硝酸铁形式的铁。
在820处，方法800包括添加来自富铁源的铁至所述混合物。如本文所述，添加硝酸铁形式的铁至浆。在一个实例中，硝酸铁以按重量计大约5至大约100％的量，并且更优选地，按重量计大约5至20％的量被包含在混合物中。除非另有说明，说明书和权利要求中的任何范围的公开将被理解为包括范围自身和包含在其中的任何内容，以及由指定范围指示的端点。虽然提供了示例性范围，但是该范围可以包括在超出指示的下限的时间期间实施方法，例如，在一些情况下搅拌混合物大约15至45分钟，可以包括搅拌混合物至少15分钟。
在830处，方法800包括连同模板剂一起添加胶态氧化硅至浆。在一个实例中，模板剂包括吗啉。其后，方法包括在干燥前老化混合物并且煅烧以形成催化剂。因此，步骤830包括连同模板剂例如吗啉一起添加胶态氧化硅。然后在室温下搅拌混合物大约5至10小时(例如，至少5小时)，接着是老化过程，其已经被发现在一些情况下增加NOx的转化率。
在840处，方法800包括在室温下老化样品大约23至25小时(例如，或1天)。然后，在850处，方法800包括在老化之后调节混合物的温度至在150和250摄氏度之间的范围，并且在大约150℃至250℃下继续老化混合物70至75小时(例如，至少另外3天)，接着如在步骤860中所指出，离心分离并且洗涤。
在870处，然后在大约150℃至250℃下干燥所得的固体材料大约10至15小时(例如，至少10小时)，接着在880处煅烧，其包括在大约500℃至600℃下加热混合物大约5至7小时(例如，大于5小时)。因此，方法进一步包括通过在500和600摄氏度之间的温度下加热混合物至少5小时煅烧所述混合物以形成所述催化剂。
Fe-SAPO-34催化剂作为SCR催化剂被并入尾气处理***中，其中在一个实施例中，Fe-SAPO-34催化剂被放置在汽车发动机的排气通道中。为此原因，在一些情况下，***进一步包括将Fe-SAPO-34催化剂与Cu-CHA催化剂以及特别是与Cu-SAPO-34催化剂组合，其可以包括在放置在Fe-SAPO-34催化剂下游的第二SCR催化剂内。换句话说，根据本公开的尾气处理***可以进一步包括发动机排气通道中的Fe-SAPO-34催化剂下游的第二SCR催化剂。在一个实例中，第二SCR催化剂包括其为Cu-SAPO-34的Cu-菱沸石(CHA)催化剂。然而，在另一个实施方式中，第二SCR催化剂可以可选地或额外地包括Cu-SSZ-13催化剂。在又另一个实施方式中，Fe-SAPO-34催化剂可以与布置或放置在发动机的排气通道内的Cu-CHA催化剂结合。
因此，提供还原来自汽车尾气的氮氧化物并且在汽车尾气***中遇到的温度范围内提供良好的高温活性并显示出热稳定性的Fe-SAPO-34催化剂是本发明实施方式的一个特征。Fe-SAPO-34催化剂还可以作为用于还原氮氧化物的SCR催化剂用于处理来自汽油或柴油发动机的尾气流。可与其他的气体处理成分例如三效催化剂、氧化催化剂、其他SCR催化剂或微粒过滤器配合提供该催化剂。从以下的描述、附图和权利要求中，本发明的其他特征和优点将是显而易见的。
注意，本文所包括的实例控制和估算程序可与各种发动机和/或汽车***配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行命令存储在非暂时性存储器中并且可通过包括与各种传感器、执行器以及其他发动机硬件结合的控制器的控制***实施。本文所述的具体程序可代表一种或多种任意数量的处理策略例如事件驱动、中断驱动、多任务和多线程等。因此，所述的各种动作、操作和/或功能可以以说明的顺序、平行地或在某些情况下省略地实施。同样地，处理顺序不是实现本文所述的实例实施方式的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供。根据使用的特殊策略一种或多种说明的动作、操作和/或功能可重复执行。进一步地，所述的动作、操作和/功能可以以图形表示待被编程到发动机***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件元件的***中的指令实施。
将领会本文所公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施方式不应当以限制性的意义考虑，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括各种***和配置的所有新颖的并且非显而易见的组合和子组合，以及本文公开的其他的特征、功能和/或性质。
权利要求特别指出了被认为是新颖的并且非显而易见的组合以及子组合。这些权利要求可以涉及“一个”要素或“第一”要素或其等价物。这种权利要求应当理解为包括一个或多个这种要素的并入，既不要求也不排除两个或多个这种要素。可以通过本权利要求的修改或通过在此或相关申请中新权利要求的呈现而要求保护公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合。这种权利要求，不论在范围上比原始的权利要求更宽、更窄、相等或不同，也被认为是包括在本公开的主题之内。
Claims (10)
1.一种制备Fe-SAPO-34催化剂的方法，包括：
制备含有氧化铝源、磷酸和水的水性混合物；
添加来自富铁源的铁至所述混合物；
添加模板剂至所述混合物；
煅烧所述混合物以形成所述催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中添加铁至所述混合物包括添加硝酸铁形式的铁至所述混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中制备含有所述氧化铝源、磷酸和水的所述水性混合物进一步包括形成浆并且在室温下搅拌所述浆至少10小时。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括添加所述来自所述富铁源的铁至所述混合物以形成浆并且搅拌所得的浆至少15分钟。
5.根据权利要求4所述的方法，其中添加所述模板剂包括添加吗啉并且在室温下搅拌所述混合物至少5小时。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括连同所述模板剂一起添加胶态氧化硅。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在添加所述模板剂之后在室温下老化所述混合物一天或多天。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包括在所述老化之后调节所述混合物的温度至在150和250摄氏度之间的范围，并且继续老化所述混合物至少额外3天。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在所述额外3天的老化之后通过在从150至250摄氏度的温度范围内加热固体产物至少10小时来干燥所述固体产物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中煅烧所述混合物以形成所述催化剂包括在500和600摄氏度之间的温度下加热所述混合物至少5小时。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201461941717P | 2014-02-19 | 2014-02-19 | |
| US61/941,717 | 2014-02-19 | ||
| US14/597,134 | 2015-01-14 | ||
| US14/597,134 US20150231617A1 (en) | 2014-02-19 | 2015-01-14 | Fe-SAPO-34 CATALYST FOR USE IN NOX REDUCTION AND METHOD OF MAKING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104841480A true CN104841480A (zh) | 2015-08-19 |
Family
ID=53759170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510075867.8A Withdrawn CN104841480A (zh) | 2014-02-19 | 2015-02-12 | 用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150231617A1 (zh) |
| CN (1) | CN104841480A (zh) |
| DE (1) | DE102015202934A1 (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160220988A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Direct Incorporation of Iron Complexes into SAPO-34 (CHA) Type Materials |
| CN106732763A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 华南理工大学 | 一种Fe2O3/SAPO‑34低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用 |
| CN107855132A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-30 | 大连理工大学 | 一种利用SAPO‑34分子筛制备Fe/SAPO‑34催化剂的方法及其应用 |
| CN109317193A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-12 | 上海第二工业大学 | 一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用 |
| CN111686797A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-22 | 常州工程职业技术学院 | 一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂、制备方法及应用 |
| CN115870014A (zh) * | 2019-01-18 | 2023-03-31 | 康明斯排放处理公司 | 具有增强的抗硫性的经处理的scr催化剂 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190105650A1 (en) * | 2016-04-13 | 2019-04-11 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalyst having scr-active coating |
| KR20180129946A (ko) * | 2016-04-13 | 2018-12-05 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | Scr 활성 코팅을 갖는 입자 필터 |
| DE102023101772A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-10-12 | Umicore Ag & Co. Kg | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen |
| WO2023198574A1 (de) | 2022-04-11 | 2023-10-19 | Umicore Ag & Co. Kg | Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1683078A (zh) * | 2004-04-16 | 2005-10-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 含金属离子硅磷铝分子筛的合成方法 |
| CN1704334A (zh) * | 2004-05-28 | 2005-12-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 含金属离子硅磷铝分子筛的制备方法 |
| CN1966149A (zh) * | 2005-11-17 | 2007-05-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 氯甲烷转化制低碳烯烃的催化剂及应用 |
| WO2012138652A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Pq Corporation | Fe-sapo-34 catalyst and methods of making and using the same |
| CN102744102A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-24 | 新疆大学 | 金属改性sapo-34分子筛催化剂及制备方法和使用方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5024981A (en) * | 1989-04-20 | 1991-06-18 | Engelhard Corporation | Staged metal-promoted zeolite catalysts and method for catalytic reduction of nitrogen oxides using the same |
| US5083427A (en) * | 1990-02-12 | 1992-01-28 | Ford Motor Company | Apparatus and method to reduce automotive emissions using filter catalyst interactive with uego |
| US5589147A (en) * | 1994-07-07 | 1996-12-31 | Mobil Oil Corporation | Catalytic system for the reducton of nitrogen oxides |
| WO2003054364A2 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Johnson Matthey Public Limited Company | Method and apparatus for filtering partriculate matter and selective catalytic reduction of nox |
| JP5777339B2 (ja) * | 2007-04-26 | 2015-09-09 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 遷移金属／ゼオライトｓｃｒ触媒 |
| CN101827654B (zh) * | 2007-08-13 | 2013-11-06 | Pq公司 | 含铁铝硅酸盐沸石及其制备和使用方法 |
| US20090196812A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Basf Catalysts Llc | Catalysts, Systems and Methods Utilizing Non-Zeolitic Metal-Containing Molecular Sieves Having the CHA Crystal Structure |
| JPWO2009141895A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2011-09-22 | イビデン株式会社 | 排ガス浄化装置 |
| GB2507902B (en) * | 2009-04-17 | 2015-03-11 | Johnson Matthey Plc | Small pore molecular sieve supported copper catalysts durable against lean/rich aging for the reduction of nitrogen oxides |
-
2015
- 2015-01-14 US US14/597,134 patent/US20150231617A1/en not_active Abandoned
- 2015-02-12 CN CN201510075867.8A patent/CN104841480A/zh not_active Withdrawn
- 2015-02-18 DE DE102015202934.4A patent/DE102015202934A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1683078A (zh) * | 2004-04-16 | 2005-10-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 含金属离子硅磷铝分子筛的合成方法 |
| CN1704334A (zh) * | 2004-05-28 | 2005-12-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 含金属离子硅磷铝分子筛的制备方法 |
| CN1966149A (zh) * | 2005-11-17 | 2007-05-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 氯甲烷转化制低碳烯烃的催化剂及应用 |
| WO2012138652A1 (en) * | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Pq Corporation | Fe-sapo-34 catalyst and methods of making and using the same |
| CN102744102A (zh) * | 2012-06-14 | 2012-10-24 | 新疆大学 | 金属改性sapo-34分子筛催化剂及制备方法和使用方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| LEI XU 等: "Synthesis,characterization,and MTO performance of MeAPSO-34 molecular sieves", 《STUDIES IN SURFACE SCIENCE AND CATALYSIS》 * |
| MISOOK KANG: "Methanol conversion on metal-incorporated SAPO-34s(MeAPSO-34s)", 《METHANOL CONVERSION ON METAL-INCORPORATED SAPO-34S (MEAPSO-34S)》 * |
| YINGXU WEI 等: "Synthesis, characterization and catalytic performance of metal-incorporated SAPO-34 for chloromethane transformation to light olefins", 《CATALYSIS TODAY》 * |
| 朱洪法: "《催化剂载体制备及其应用技术》", 31 May 2002, 石油工业出版社 * |
| 王红霞 等: "SAPO-34和MeAPSO-34分子筛的合成及催化性能", 《北京化工大学学报（自然科学版）》 * |
| 陈俊武 等: "《石油替代综论》", 31 May 2009, 中国石化出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160220988A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Direct Incorporation of Iron Complexes into SAPO-34 (CHA) Type Materials |
| US9868116B2 (en) * | 2015-01-29 | 2018-01-16 | Johnson Matthey Public Limited Company | Direct incorporation of iron complexes into SAPO-34 (CHA) type materials |
| CN106732763A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 华南理工大学 | 一种Fe2O3/SAPO‑34低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用 |
| CN107855132A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-30 | 大连理工大学 | 一种利用SAPO‑34分子筛制备Fe/SAPO‑34催化剂的方法及其应用 |
| CN107855132B (zh) * | 2017-11-07 | 2020-02-18 | 大连理工大学 | 一种利用SAPO-34分子筛制备Fe/SAPO-34催化剂的方法及其应用 |
| CN109317193A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-12 | 上海第二工业大学 | 一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用 |
| CN115870014A (zh) * | 2019-01-18 | 2023-03-31 | 康明斯排放处理公司 | 具有增强的抗硫性的经处理的scr催化剂 |
| CN111686797A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-22 | 常州工程职业技术学院 | 一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂、制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102015202934A1 (de) | 2015-08-20 |
| US20150231617A1 (en) | 2015-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104841480A (zh) | 用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法 | |
| CN108472636B (zh) | 排气处理催化剂 | |
| CN105026038B (zh) | 选择性催化还原催化剂*** | |
| US10105649B2 (en) | Methods utilizing non-zeolitic metal-containing molecular sieves having the CHA crystal structure | |
| KR102345100B1 (ko) | Scr 촉매에 대한 탈황 방법 | |
| US7943548B2 (en) | Catalysts to reduce NOx in an exhaust gas stream and methods of preparation | |
| DK2414079T3 (en) | Stable aging the catalyst for the oxidation of NO to NO2 in the exhaust gas streams | |
| JP7467448B2 (ja) | 希薄燃焼エンジン用の排気処理システム | |
| CN104971766A (zh) | 用于nox还原的含铁和铜的菱沸石催化剂 | |
| RU2770116C2 (ru) | Изделия и системы для селективного каталитического восстановления | |
| CN110475611A (zh) | 催化制品 | |
| KR20150128697A (ko) | 선택적 촉매 환원 촉매 시스템 | |
| JP7152401B2 (ja) | 酸化バナジウムを含有するｓｃｒ触媒装置、及び鉄を含有するモレキュラーシーブ | |
| US20180021764A1 (en) | Stabilized metal-exchanged sapo material | |
| US11358127B2 (en) | NOx adsorber catalyst | |
| US20200078768A1 (en) | Diesel oxidation catalyst | |
| KR20210003871A (ko) | 초저 NOx 제어용 디젤 산화 촉매 | |
| CN111954577A (zh) | 含有混合沸石的scr催化剂 | |
| KR20190127953A (ko) | 수소-보조된 통합된 배출물 제어 시스템 | |
| JP2020513300A (ja) | ＮＯの酸化、炭化水素の酸化、ＮＨ３の酸化およびＮＯｘの選択触媒還元のための四機能性触媒 | |
| WO2017109705A1 (en) | Process for preparing iron(iii)-exchanged zeolite composition | |
| US20240109036A1 (en) | Exhaust gas treatment system for reducing ammonia emissions from mobile gasoline applications | |
| CN111511458B (zh) | Scr催化剂和废气清洁*** | |
| US20150231620A1 (en) | IRON-ZEOLITE CHABAZITE CATALYST FOR USE IN NOx REDUCTION AND METHOD OF MAKING | |
| CN108712927B (zh) | 具有scr活性涂层的催化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20150819 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |