DE102020117432A1 - Katalysator zum entfernen von stickoxiden - Google Patents

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Chang Hwan Kim
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Abstract

Ein Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden, aufweisend: einen ersten Katalysator mit einer Komponente, aufweisend Pt, Ba und Ce, welche auf einen ersten Träger aufgebracht sind, und einen zweiten Katalysator, welcher physikalisch mit dem ersten Katalysator vermischt ist und eine Komponente aufweist, welche Cu und Ce aufweist, welche auf einen zweiten Träger aufgebracht sind.

Description

  • Hintergrund der Offenbarung
  • Gebiet der Offenbarung
  • Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen einen Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden und betreffen insbesondere einen Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden, welcher eine Reinigungsleistung von Stickoxiden bei einer niedrigen Temperatur vor und nach hydrothermischer Alterung verbessert.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen weist Abgas eines Dieselfahrzeugs Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide auf, was schädliche Substanzen sind. unter diesen verursachen das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe relativ wenige Probleme, verursachen aber Stickoxide Umweltprobleme, wie zum Beispiel photochemischen Smog, sauren Regen und menschliche Erkrankungen. Es gibt daher einen Bedarf, eine Abgasnachbehandlungstechnologie zusammen mit einer Verbesserung eines Verbrennungsmotors zu entwickeln.
  • Ein Katalysator vom Mager-NOx-Falle-(LNT-)Speichertyp (LNT = Englisch „Lean NOx Trap) ist ein Katalysator, welcher Emissionen von Stickoxiden (NOx) unterbindet, indem NOx als Nitrate in einem Magerverbrennungsbereich, bei welchem die NOx-Reduktion durch eine Edelmetallreaktion aufgrund einer hohen Sauerstoffkonzentration im Abgas im Vergleich zu einem theoretischen Luft-KraftstoffVerhältnis, bei welchem Luft und Kraftstoff vollständig verbrannt werden können, schwierig ist, gespeichert (oder absorbiert) werden. Wenn der NOx-Speicherungsprozess für eine vorbestimmte Zeit fortdauert, wird eine NOx-Speicherkapazität des Katalysators erreicht, und, wenn in diesem Fall die Sauerstoffkonzentration im Abgas durch eine Motorverbrennungssteuerung (Nacheinspritzung) verringert wird und eine Reduktionskomponente, wie zum Beispiel CO/HC, erhöht wird, dann reagieren die gespeicherten Nitrate mit einem Reduktionsmittel (zum Beispiel HC, CO, H2, etc.), so dass sie zu Stickstoff (N2) reduziert werden.
    • (1) Reaktion in einer NOx-Speicherungsperiode: BaCO3 + 2 NO2 + V2O2 → Ba(NO3)2+ CO2
    • (2) Reaktion in einer NOx-Reduktionsperiode: Ba(NO3)2+ 2 R → 2NOx+ BaO + 2RO2.5-x NOX + R → ½N2+ ROx (In Reaktionsgleichung (2) repräsentiert R ein Reduktionsmittel)
  • Der Mager-NOx-Falle-(LNT-)Katalysator weist eine NOx-Speicherfähigkeit in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C auf und weist eine NOx-Reduktionsfähigkeit bei 250°C oder mehr auf. Da jedoch in dem LNT-Katalysator für einen Dieselmotor die NOx-Speicherung bei einer niedrigeren Temperatur als dem Temperaturbereich durchgeführt wird, wird als das NOx-Speicherungsmaterial zusätzlich zu Barium (Ba) auch Cerium (Ce) verwendet. Cerium (Ce) hat einen Vorteil dahingehend, dass es eine exzellente Speicherleistung bei niedriger Temperatur im Vergleich zu Barium (Ba) aufweist, wobei seine Speicherstärke geringer als die von Barium ist, so dass es ein Hauptgrund für ein Thermische-Desorption-Phänomen ist, bei welchem es das gespeicherte NOx nicht länger hält, sondern auslässt, im Falle einer schnellen Erhöhung der Katalysatortemperatur aufgrund einer Fahrzeugbeschleunigung, was ein Hauptgrund für eine Verschlechterung der NOx-Reinigungsleistung ist.
  • Der LNT-Katalysator wurde von Toyota für Fahrzeuge in den frühen 1990er Jahren vorgeschlagen und wurde für Magerverbrennungsbenzinkatalysatoren entwickelt. Ein separater Drei-Wege-Katalysator ist dem LNT-Katalysator vorausgeschaltet angeordnet. Aufgrund der Eigenschaften des Benzinmotors, ist die katalytische Reaktionstemperatur höher als die eines PKW-Dieselmotors. Daher wurde ein Katalysator, welcher Ba, K, etc. als ein Hochtemperatur-Speicherungsmaterial mit einem hohen Anteil von 10 bis 20 Gew.-% aufweist, entwickelt, und danach wurde ein Katalysator entwickelt, welcher zusätzlich eine Ce-Komponente zur Niedrigtemperatur-Speicherung aufweist.
  • Aluminiumoxid (Englisch „Ceria“) wird hauptsächlich als ein LNT-KatalysatorTräger verwendet. Patentdokument 1 offenbart einen NOx-Speicherkatalysator, bei welchem ein Metall, wie zum Beispiel Platin, Palladium und Kobalt, und das Barium-NOx-Speicherungsmaterial gleichzeitig auf einen porösen Aluminiumoxid-Träger aufgebracht sind. Außerdem offenbart Patentdokument 2 einen NOx-Speicherkatalysator, bei welchem der Katalysator aus einem Dieselkraftstoff-Zersetzungskatalysator, einer Stickoxid-Speicherungsschicht und einer Stickstoffreduktionsschicht ausgebildet ist, Barium (Ba) auf den Aluminiumoxid-Träger in der Stickoxid-Speicherungsschicht in Form eine Beschichtung aufgebracht ist, und Platinum (Pt) auf einen Mischträger aus Aluminiumoxid-Cerdioxid (Al2O3-CeO2) in der Stickstoffreduktionsschicht aufgebracht ist. Wenn jedoch Barium (Ba) auf dem Aluminiumoxid-Träger aufgebracht ist, reagieren Barium und Aluminiumoxid, so dass BaAl2O4 gebildet wird, und dies kann die NOx-Speicherungsleistung von Ba verschlechtern. Um dieses Problem zu beheben, wurde eine Technik des Nutzens von Aluminiumoxid (MgAl2O4) mit einer Spinell-Struktur, bei welcher Magnesium eingesetzt ist, als der Träger entwickelt. Ferner offenbart Patentdokument 3 einen NOx-Speicherkatalysator, bei welchem Barium (Ba) und ein Edelmetall auf einen Mischträger aus Aluminiumoxid und Cerdioxid aufgebracht sind.
  • Mit einer Ankündigung von EURO-VI-Abgasvorschriften werden jüngst die meisten PKW-Dieselfahrzeuge mit dem NOx-Minderungskatalysator ausgestattet. Da die Menge des zulässigerweise ausgestoßenen NOx in EURO VI im Vergleich zu EURO V halbiert ist, ist eine Katalysatorverbesserung des NOx-Reduktionskatalysators dringend erforderlich.
  • [Patentdokumente]
    • Patentdokument 1: Koreanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. KR 10-2009-086517
    • Patentdokument 2: Koreanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr KR 10-2010-061152
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr JP 1995-213902
  • Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören, angesehen werden.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung (nachfolgend kurz: Offenbarung) wurde in dem Bestreben getätigt, einen hochwärmebeständigen Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden zu schaffen, welcher eine Reinigungsleistung von Stickoxiden bei einer niedrigen Temperatur vor und nach hydrothermischer Alterung verbessert.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt einen Katalysator (z.B. eine Katalysatorzusammensetzung) zum Entfernen von Stickoxiden bereit, welche aufweist: einen ersten Katalysator (z.B. ein erstes Katalysatormaterial) mit einer auf einen ersten Träger (z.B. auf ein erstes Trägermaterial) aufgebrachten Komponente, welche Pt, Ba und Ce aufweist, und einen zweiten Katalysator (z.B. ein zweites Katalysatormaterial), welcher physikalisch bzw. physisch mit dem ersten Katalysator vermischt ist und eine auf einen zweiten Träger (z.B. auf ein zweites Trägermaterial) aufgebrachte Komponente, welche Cu und Ce aufweist, aufweist.
  • Der Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden gemäß der Ausführungsform stellt eine physikalische Mischung des ersten Katalysators und des zweiten Katalysators dar und weist folglich eine exzellente Stickoxid-Reinigungsleistung bei einer niedrigen Temperatur vor und nach hydrothermischer Alterung auf. Folglich ist es möglich, einen Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden mit signifikant verbesserter Wärmebeständigkeit bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 stellt ein Prinzip des Entfernens von Stickoxiden durch einen typischen LNT-Katalysator dar.
    • 2A stellt ein Verfahren der Synthetisierung eines ersten Katalysators, welcher in einer Ausführungsform enthalten ist, dar, und 2B stellt ein Verfahren der Synthetisierung eines zweiten Katalysators dar.
    • 3A stellt ein Ergebnis des Messens von temperaturprogrammierter Reduktion (TPR) für Oberflächen-Al3+ und Massen-Al3+ dar, und 3B stellt 27AI-MAS-NMR-Messergebnisse für γ-Al2O3 dar.
    • 4 stellt eine Struktur einer Reaktionsvorrichtung, welche zur Katalysatorevaluation genutzt wird, einer Ausführungsform dar.
    • 5 stellt eine Stickoxidumwandlungsrate bei 200°C vor und nach hydrothermischer Alterung für Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 1 dar.
    • 6 stellt eine gemessene Stickoxidumwandlungsrate gemäß einem Mischungsgewichtsverhältnis des ersten und des zweiten Katalysators dar.
    • 7A und 7B stellen Stickoxidumwandlungsraten bezüglich Temperaturen vor und nach hydrothermischer Alterung für Katalysatoren, welche im Einklang mit Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, dar.
    • 8 stellt eine gemessene Wasserstoffmenge, welche vor und nach hydrothermischer Alterung erzeugt wird, für einen Cu/CeO2-Katalysator und einen zweiten Katalysator (Cu/CeOP2/γ-Al203) der vorliegenden Offenbarung dar.
    • 9A und 9B stellen Röntgenbeugungsmuster dar, welche strukturelle Änderungen vor und nach hydrothermischer Alterung für einen Cu/CeO2-Katalysator und einen zweiten Katalysator (Cu/CeO2/γ-Al2O3) der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung und Techniken zum Erreichen derselben können durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen leichter verstanden werden. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die nachstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann diese auf diverse Weisen umgesetzt werden. Die folgenden beispielhaften Ausführungsformen werden bereitgestellt, um die Offenbarung der vorliegenden Erfindung zu vervollständigen und es den Fachleuten in der Technik zu erlauben, den Umfang der vorliegenden Offenbarung klar und eindeutig zu verstehen, und die vorliegende Offenbarung wird nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert. Durchgehend durch die Beschreibung kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Bestandteile.
  • Wenn ein Element als „auf“ oder „über“ einem anderen Element liegend bezeichnet wird, kann dieses Element unmittelbar auf oder über dem anderen Element angeordnet sein oder kann ein anderes Element dazwischen angeordnet sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt über“ oder „unmittelbar über“ einem anderen Element bezeichnet wird, dann ist kein anderes Element dazwischen angeordnet.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen wird eine detaillierte Beschreibung von hinlängliche bekannten Technologien weggelassen, um zu verhindern, dass die Offenbarung der vorliegenden Erfindung unklar verstanden werden könnte. Wenn nicht andersartig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe) die gleiche Bedeutung wie von einem Fachmann in der Technik im Allgemeinen verstanden wird. In der vorliegenden Beschreibung sind, falls nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, das Wort „aufweisen“ und Abwandlungen davon, wie „aufweist“ oder „aufweisend“, so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung von angegebenen Elementen, aber nicht die Ausschließung von irgendeinem anderen Element bedeuten. Die wie hierin verwendeten Singular-Formen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ sind dazu gedacht, auch die Mehrzahlformen einzuschließen, außer der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin.
  • Nachstehend wird ein Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 stellt ein Prinzip des Entfernens von Stickoxiden durch einen allgemeinen LNT-Katalysator (Mager-NOx-Falle-Katalysator, Stickoxidentfernungskatalysator - Englisch „Lean NOx Trap Catalyst“) dar.
  • Der LNT-Katalysator wird hauptsächlich in einem Dieselmotor-Fahrzeug als ein NOx-Entfernungskatalysator durch eine Mager-/Fett-Steuerung verwendet. In dem typischen LNT-Katalysator wird NO zu NO2 unter einer mageren Atmosphäre an einem Edelmetallkatalysator oxidiert und an einer Ba-Stelle gespeichert. Dann wird das gespeicherte NOx unter einer fetten Atmosphäre zu N2 reduziert durch Reaktion mit Reduktionsmittelgasen aus H2, CO und HC.
  • Im Falle eines gegenwärtigen kommerziell verfügbaren LNT tritt eine NOx-Reinigungsleistung in dem Temperaturbereich von 250-350°C auf. Laut der Einführung von Tests zur Emission im realen Fahrbetrieb (RDE - Englisch „Real Driving Emission“) erfordert die NOx-Reinigungsleistung die Einführung eines exzellenten LNT-Katalysators bei niedrigem Temperaturbereich, wie zum Beispiel 150-200°C.
  • Um die NOx-Reinigungsleistung bei der niedrigen Temperatur zu verbessern, ist es erforderlich, sowohl die NOx-Speichermenge als auch die Reduktionseffizienz bei der niedrigen Temperatur zu verbessern. Daher ist es erforderlich, die Reinigungsleistung zu verbessern, indem ein funktionelles Material (z.B. Wirkmaterial) zum Verbessern der NOx-Speicherung und -Reduktion bei niedriger Temperatur zum existierenden LNT-Katalysator hinzugefügt wird. Um diesen auf ein Dieselfahrzeug anzuwenden, ist außerdem ein hochwärmebeständiger Katalysator mit exzellenter NOx-Reinigungsleistung bei niedriger Temperatur nach hydrothermischer Alterung (Englisch „hydrothermal aging“ - z.B. Alterung unter dem Einfluss von (insbesondere hoher) Temperatur und Wasserstoff) erforderlich.
  • Daher werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die existierende LNT-Katalysator-Komponente und die Nicht-Edelmetall-Katalysator-Komponente jeweilig auf einen Reduziertes-Aluminiumoxid-Träger aufgebracht (z.B. darauf getragen) und dann physikalisch vermischt und angewendet, wodurch ein Katalysator mit hoher Hitzebeständigkeit und exzellenter Stickoxid-Reinigungsleistung bei einer niedrigen Temperatur bereitgestellt wird.
  • Das heißt, dass der Katalysator (z.B. die Katalysatorzusammensetzung) zum Entfernen von Stickoxiden gemäß der Ausführungsform aufweist: einen ersten Katalysator (z.B. ein erstes Katalysatormaterial), bei welchem eine Komponente, welche Pt, Ba und Ce aufweist, auf einen ersten Träger (z.B. ein erstes Trägermaterial) aufgebracht ist, und einen zweiten Katalysator (z.B. ein zweites Katalysatormaterial), welcher physikalisch bzw. physisch mit dem ersten Katalysator vermischt ist und bei welchem eine Komponente, welche Cu und Ce aufweist, auf einen zweiten Träger (z.B. ein zweites Trägermaterial) aufgebracht ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Träger und der zweite Träger Reduziertes-Aluminiumoxid-Träger (z.B. reduzierte Aluminiumoxid-Träger, Träger aus reduziertem Aluminiumoxid, - Englisch „reduced alumina support“), und der Reduziertes-Aluminiumoxid-Träger ist insbesondere zum Beispiel γ-Al2O3.
  • 2A und 2B stellen ein Cu/CeO2-Synthetisierungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Bezugnehmend auf 2A und 2B wird der Cu/CeO2-Katalysator gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt, indem Cu in einen CeO2-Träger imprägniert wird (z.B. dieser damit getränkt wird), und der Katalysator bei 110°C für 5 Stunden oder länger getrocknet wird und dann für 5 Stunden kalziniert wird, während die Temperatur auf 500°C mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Min in einem Kalzinierofen erhöht wird.
  • 2A stellt ein Verfahren der Synthetisierung eines ersten Katalysators, welcher in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, dar, und 2B stellt ein Verfahren der Synthetisierung eines zweiten Katalysators als eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
  • Bezugnehmend auf 2A wird der erste Katalysator hergestellt, indem eine H2PtCl6-6H2O-Lösung, eine Ba(CH3COO)2-Lösung und eine Ce(NO3)3-6H2O-Lösung in den Reduziertes-γ-Al2O3-Träger imprägniert wird (z.B. dieser damit getränkt wird), dieser dann bei 80 °C für eine Zeitdauer getrocknet wird (zum Beispiel ungefähr über Nacht), und dieser dann für 5 Stunden kalziniert wird, während die Temperatur auf 500°C in einem Kalzinierofen erhöht wird.
  • Bezugnehmend auf 2B wird der zweite Katalysator hergestellt, indem eine Cu(CH3COO)2-H2O-Lösung und eine Ce(NO3)3-6H2O-Lösung in den Reduziertes-γ-Al2O3-Träger imprägniert wird (z.B. dieser damit getränkt wird), dieser dann bei 80 °C für eine Zeitdauer getrocknet wird (zum Beispiel ungefähr über Nacht), und dieser dann für 5 Stunden kalziniert wird, während die Temperatur auf 500°C in einem Kalzinierofen erhöht wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden der erste Katalysator und der zweite Katalysator unter Anwendung des reduzierten γ-Al2O3-Trägers auf sowohl den ersten als auch den zweiten Träger hergestellt.
  • 3A und 3B stellen ein Verfahren des Herstellens des reduzierten γ-Al2O3 dar.
  • 3A stellt ein Ergebnis des Messens von temperaturprogrammierter Reduktion (TPR) für Oberflächen-Al3+ (z.B. oberflächiges Al3+ - Englisch „surface Al3+“) und Massen-Al3+ (z.B. in Masse vorgesehenes Al3+ - Englisch „bulk Al3+“) dar. Bezugnehmend auf 3A wurden Reduktionsspitzenwerte bei 267°C und 661 °C jeweilig zugeordnet für das Oberflächen-Al3+ und Massen-Al3+ bestätigt. Anhand des obigen Ergebnisses kann gesehen werden, dass zur Erlangung des Reduziertes-Aluminiumoxid-Trägers für die Nutzung als der erste Träger und der zweite Träger der vorliegenden Ausführungsform das Oberflächen-Al3+ benötigt wird. Folglich wurde der Reduziertes-γ-Al2O3-Träger durch Reduzieren des γ-Al2O3 bei 350°C für 1 Stunde während des Zuströmens von 10% H2- und N2-Gas hergestellt.
  • 3B stellt 27Al-MAS-NMR-Messergebnisse für γ-Al2O3, wobei frisches γ-Al2O3, reduziertes γ-Al2O3 und PT-CeO2 imprägniert wurden, dar. 3B zeigt, dass eine AL3+ penta-Stelle erzeugt wird, wenn mittels Wasserstoff reduziert wird, und, wenn PT-CeO2 auf γ-Al2O3, in welchem eine AL3+ penta-Stelle erzeugt ist, imprägniert wird, kann gesehen werden, dass die AL3+ penta-Stelle verschwindet. Die Ergebnisse von 3B zeigen, dass PT-CeO2 an einer Penta-Stelle fixiert wird, wenn eine Katalysatorkomponente imprägniert wird. Es kann daher gesehen werden, dass sogar bei hydrothermischer Alterung sich das PT-CeO2 auf einfache Weise bewegen kann und sich nicht konzentrieren (z.B. Klumpen bilden) kann.
  • Daher können in der vorliegenden Ausführungsform der erste und der zweite Träger, welche in dem ersten und dem zweiten Katalysator enthalten sind, das reduzierte γ-Al2O3 sein.
  • Die NOx-Reinigungsleistung wurde evaluiert, indem der erste und der zweite Katalysator, welche auf die vorstehende Weise hergestellt wurden, miteinander vermischt wurden.
  • Die NOx-Reinigungsleistung wurde unter Verwendung der in 4 gezeigten Reaktionsvorrichtung unter den Experimentbedingungen evaluiert, wie in nachstehender Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Mager Fett
    Dauer (Min) 12 2
    Raumgeschwindigkeit(mL gcal -1h-1) 120,000 120,000
    NO (ppm) 200 200
    O2 (%) 8 -
    CO (%) - 2
    H2O (%) 5 5
    Ar Rest Rest
  • Das bedeutet, dass bei der Evaluierung des Katalysators zum Entfernen von Stickoxiden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die NOx-Reinigungsleistung evaluiert wurde, nachdem eine Vorbehandlung bei 500°C für 1 Stunde durchgeführt wurde, während nach dem Einfüllen von 0,1g von Pulverkatalysator in ein Quart-Reaktionsglas unter den Bedingungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, 1% H2/Ar-Gas zugeströmt wurde.
  • Als Nächstes wurde die NOx-Reinigungsleistung nach einer hydrothermischen Alterung für 25 Stunden mit 10% H2/Luft und 750°C evaluiert.
  • Zum Vergleich der Wirkung wurde als Vergleichsbeispiel 1 ein Pt/Ba/CeO2-Katalysator und als Vergleichsbeispiel 2 ein Katalysator, bei welchem Pt/Ba/CeO2 und Cu/CeO2 physikalisch mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 vermischt wurden, hergestellt. Außerdem wurde ein Katalysator nach Beispiel 1 hergestellt, bei welchem Pt/Ba/CeO2/γ-Al2O3 als der erste Katalysator und Cu/CeO2/γ-Al2O3 als der zweite Katalysator physikalisch miteinander mit Gewichtsverhältnis einem von 1:1 vermischt wurden, hergestellt.
  • 5 stellt eine Stickoxidumwandlungsrate bei 200°C vor und nach hydrothermischer Alterung für Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 1 dar.
  • Bezugnehmend auf 5 kann bestätigt werden, dass im Falle des Vergleichsbeispiels 1 die Stickoxidumwandlungsrate vor und nach hydrothermischer Alterung sehr niedrig bei 200°C ist und dass im Falle des Vergleichsbeispiels 2 die Stickoxidumwandlungsrate vor der hydrothermischen Alterung sehr hoch bei 200°C ist, während die Stickoxidumwandlungsrate nach der hydrothermischen Alterung erheblich verringert ist.
  • Demgegenüber kann bestätigt werden, dass in dem Falle des Beispiels 1 die die Stickoxidumwandlungsrate sogar vor der hydrothermischen Alterung sehr hoch bei 200°C ist, während sogar nach hydrothermischer Alterung für 25 Stunden bei 750°C die Stickoxidumwandlungsrate sehr hoch ist.
  • Ein Mischgewichtsverhältnis des ersten Katalysators und des zweiten Katalysators kann von 1:3 bis 3:1 und insbesondere von 1:2 bis 2:1 reichen.
  • 6 stellt Ergebnisse des Messens einer Stickoxidumwandlungsrate unter Verändern des Mischungsgewichtsverhältnisses des ersten und des zweiten Katalysators dar.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann gesehen werden, dass, wenn das Mischungsgewichtsverhältnis des ersten und des zweiten Katalysators sich in einem Bereich von 1:3 bis 3:1 befindet, die Stickoxidumwandlungsrate bei einer niedrigen Temperatur verbessert wird, und im Besonderen wird die beste Leistung in einem Bereich von 1:2 bis 2:1, insbesondere in einem Bereich von 1:1, erlangt.
  • Ein Anteil von Cu in dem zweiten Katalysator kann unterdessen 1 Gew.-% bis 8 Gew.-% betragen, insbesondere 1 Gew.-% bis 6 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des zweiten Trägers.
  • In dem zweiten Katalysator kann ein Anteil einer Verbindung, welche Ce enthält, 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% betragen, insbesondere 15 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des zweiten Trägers.
  • Außerdem kann ein Anteil von Pt in dem ersten Katalysator kann 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% betragen, insbesondere 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
  • Ein Anteil von Ba in dem ersten Katalysator kann 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% betragen, insbesondere 7 Gew.-% bis 12 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
  • In dem ersten Katalysator kann ein Anteil einer Verbindung, welche Ce enthält, 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% betragen, insbesondere 15 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
  • 7A und 7B stellen Stickoxidumwandlungsraten bezüglich Temperaturen vor und nach hydrothermischer Alterung für Katalysatoren, welche im Einklang mit Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, dar.
  • Beispiel 1 ist ein Fall, in welchem 1 Gew.-% Pt /10 Gew.-% Ba / 20 Gew.-% CeO2/γ-Al2O3 (PBCrA) + 5 Gew.-% Cu / 20 Gew.-% CeO2/γ-Al203 (CCrA) mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 vermischt werden, und Vergleichsbeispiel 1 ist ein Fall, in welchem PBCrA alleine genutzt wird (PBCrA + Sand). In Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 bleiben die Gesamtmengen an Edelmetallen gleich.
  • Unter Bezugnahme auf 7A und 7B kann gesehen werden, dass im Falle des Beispiels 1 die Stickoxidumwandlungsrate sowohl vor der hydrothermischen Alterung als auch nach der hydrothermischen Alterung in einem Temperaturbereich von zum Beispiel 150 bis 350°C hervorragend ist. Im Falle des Vergleichsbeispiels 1 kann hingegen gesehen werden, dass die Stickoxidumwandlungsrate sowohl vor als auch nach der hydrothermischen Alterung niedrig ist.
  • 8 stellt eine gemessene Wasserstoffmenge, welche sich vor und nach hydrothermischer Alterung ergibt, für einen Cu/CeO2-Katalysator und einen zweiten Katalysator (Cu/CeO2/γ-Al2O3) der vorliegenden Offenbarung dar, und 9A und 9B stellen strukturelle Änderungen, welche vor und nach hydrothermischer Alterung gemessen werden, für einen Cu/CeO2-Katalysator und einen zweiten Katalysator (Cu/CeO2/γ-Al2O3) der vorliegenden Offenbarung dar.
  • Bezugnehmend auf 8 kann im Falle des zweiten Katalysators gesehen werden, dass eine Ertragsmenge an H2 nicht wesentlich verringert sogar nach der hydrothermischen Alterung. Da das H2-Gas ein Reduktionsmittel ist, welches hervorragend bei der NOx-Reduktion bei niedriger Temperatur ist und effektiv beim Verbessern der Niedrigtemperaturleistung ist, kann prognostiziert werden, dass der Katalysator der vorliegenden Ausführungsform, welcher den zweiten Katalysator aufweist, eine exzellente NOx-Reinigungsrate bei niedrigen Temperaturen haben wird.
  • Bezugnehmend auf 9A und 9B kann in dem Falle von Cu/CeO2 (kurz CC in 9b) gesehen werden, dass Ce (bzw. CeO2) nach der hydrothermischen Alterung konzentriert (z.B. geklumpt) wird und dass folglich CuO gebildet wird. Jedoch kann im Falle des Cu/CeO2/γ-Al2O3, was der zweite Katalysator ist, gesehen werden, dass Ce nach der hydrothermischen Alterung kaum konzentriert (z.B. geklumpt) ist.
  • Außerdem kann gesehen werden, dass das aufgebrachte Cu nicht in Form von CuO konzentriert (z.B. geklumpt) wird. Hierdurch kann erwartet werden, dass der Katalysator der vorliegenden Ausführungsform eine exzellente NOx-Reinigungsrate bei niedrigen Temperaturen haben wird
  • Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend offenbart wurden, ist es durch die Fachleute in der Technik zu verstehen, dass zahlreiche Abwandlungen in der Ausgestaltung und den Details vorgenommen werden können, ohne dabei vom technischen Wesen und den wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Es ist daher zu verstehen, dass die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung nicht darauf einschränken. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird nicht durch die vorstehende Beschreibung bestimmt, sondern durch die nachfolgenden Ansprüche, und alle Abwandlungen oder Modifikationen ausgehend vom Sinn, Umfang und Äquivalenten der Ansprüche sind als im Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung enthalten zu verstehen.
  • Obwohl die Offenbarung/Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was gegenwärtig als zweckmäßige, beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, ist es zu verstehen, dass die Erfindung/Offenbarung nicht auf die (hierin) offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil ist sie dazu gedacht, diverse Modifikationen und Abwandlungen abzudecken, die im Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche enthalten sein können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • KR 102010061152 [0007]
    • JP 7213902 [0007]

Claims (9)

  1. Katalysator zum Entfernen von Stickoxiden, aufweisend: einen ersten Katalysator, aufweisend Pt, Ba und Ce, welche auf einen ersten Träger aufgebracht sind, und eine Mischung, welche einen zweiten Katalysator mit dem ersten Katalysator aufweist, wobei der zweite Katalysator Cu und Ce aufweist, welche auf einen zweiten Träger aufgebracht sind.
  2. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß Anspruch 1, wobei der erste Träger und der zweite Träger Reduziertes-Aluminiumoxid-Träger aufweisen.
  3. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß Anspruch 2, wobei der Reduziertes-Aluminiumoxid-Träger γ-Al2O3 aufweist.
  4. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Mischgewichtsverhältnis des ersten Katalysators und des zweiten Katalysators im Bereich von 1:3 bis 3:1 liegt.
  5. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Anteil von Cu in dem zweiten Katalysator 1 Gew.-% bis 8 Gew.-% beträgt, bezogen auf 100 Gew.-% des zweiten Trägers.
  6. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Anteil einer Verbindung, welche Ce enthält, 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% beträgt, bezogen auf 100 Gew.-% des zweiten Trägers.
  7. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Anteil von Pt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% beträgt, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
  8. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Anteil von Ba 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% beträgt, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
  9. Katalysator zum Entfernen der Stickoxide gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Anteil einer zum ersten Katalysator hinzugefügten Verbindung, welche Ce enthält, 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% beträgt, bezogen auf 100 Gew.-% des ersten Trägers.
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