CN113784788A - 选择性催化还原悬浮液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源以及氧化物载体的颗粒的含水悬浮液;其中该含水悬浮液的颗粒呈现由包括最大值M(I)在0.5‑15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1‑40微米范围内的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
Description
本发明涉及一种含水悬浮液,一种制备所述含水悬浮液的方法和一种使用所述含水悬浮液制备选择性催化还原催化剂的方法。本发明进一步涉及一种由上述方法得到或者可以由其得到的选择性催化还原催化剂。
具有负载于氧化物材料如二氧化钛上的钒和钨的选择性催化还原(SCR)催化剂是众所周知的。涉及沉淀的在催化剂中生产这些二氧化钛颗粒的典型方法集中于平均粒度在1-3微米范围内的小颗粒。然而,很明显的是使用该类SCR催化剂存在一些洗涂层(washcoat)附着力问题。US 2015/0005158 A1讨论了优化烃转化催化剂在金属基材上的洗涂层附着力。该文献强调了通常对于SCR催化剂(沸石基SCR催化剂和TiO2基SCR催化剂二者)而言附着的困难。因此,仍然需要提供改进的悬浮液和使用所述悬浮液制备选择性催化还原催化剂的改进方法,以改进在基材上的洗涂层附着力,同时维持或改进该选择性催化还原催化剂的催化活性。
因此,本发明的目的是要提供一种含水悬浮液和一种使用所述悬浮液制备选择性催化还原催化剂的方法,其呈现在基材上的改进洗涂层附着力,同时维持或改进该选择性催化还原催化剂的催化活性。
惊人地发现在制备选择性催化还原催化剂的方法中使用本发明的含水悬浮液允许改进在基材上的洗涂层附着力,同时维持或改进该选择性催化还原催化剂的催化活性。
因此,本发明涉及一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源以及氧化物载体的颗粒的含水悬浮液;
其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
优选该含水悬浮液的颗粒呈现双峰粒度分布。
事实上发现通过在用于制备选择性催化还原催化剂的含水悬浮液中引入多峰粒度分布,改进了洗涂层附着力以及所得催化剂的催化活性。
在本发明上下文中,优选该含水悬浮液进一步包含一种含铈混合氧化物的颗粒。
对于该混合氧化物,优选该混合氧化物相对于该氧化物载体的重量比在1:1-1:10,更优选1:1.5-1:8,更优选1:2-1:7,更优选1:2.5-1:5范围内。
对于该混合氧化物,优选它额外包含锆、铌、钼、镧、钇、钕、镨和铪中的一种或多种,更优选锆、镧、镨、钇和铪中的一种或多种,更优选锆、镨、镧和铪中的一种或多种。更优选该混合氧化物额外包含锆、镨、镧和铪。更优选20-60重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%的该混合氧化物由作为CeO2计算的铈构成并且40-80重量%,更优选50-70重量%,更优选55-65重量%的该混合氧化物由分别作为ZrO2、Pr6O11、La2O3和HfO2计算的锆、镨、镧和铪构成。更优选30-60重量%,更优选40-55重量%,更优选45-55重量%的该混合氧化物由作为ZrO2计算的锆构成。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该混合氧化物由铈、氧、锆、镨、镧和铪构成。
优选该含水悬浮液基于该氧化物载体的重量以在10-50重量%,更优选20-45重量%,更优选25-40重量%,更优选25-35重量%范围内的量包含该混合氧化物。
对于该含铈混合氧化物的颗粒,优选它们呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布或多峰粒度分布,更优选多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布。
在本发明上下文中,优选(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≥0.5,更优选0.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤20,更优选1.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤15。
因此,本发明优选一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源以及氧化物载体的颗粒的悬浮液;
其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1并且其中(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≥0.5,更优选0.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤20,更优选1.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤15。
替换地,本发明优选涉及一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、含铈混合氧化物的颗粒和氧化物载体的颗粒的悬浮液;其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1并且其中(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≥0.5,更优选0.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤20,更优选1.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤15。根据所述替换方案,更优选3≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤12,更优选4≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤10。
在本发明上下文中,优选M(I)在0.5-5微米,更优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内。
优选M(II)在5.5-40微米,更优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选6.5-10微米,更优选6.75-9微米范围内。更优选在M(I)和M(II)之间的关系及其相应值如前文所定义。
对于M(I)和M(II),当该含水悬浮液不包含该混合氧化物时,优选M(I)在0.5-5微米,更优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内并且M(II)在5.5-40微米,更优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选8-15微米,更优选10-15微米范围内。
对于M(I)和M(II),当该含水悬浮液包含该混合氧化物时,优选M(I)在0.5-5微米,更优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内并且M(II)在5.5-40微米,更优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选6.5-10微米,更优选6.75-9微米范围内。
对于该含水悬浮液的颗粒,优选它们具有在0.01-3微米,优选0.1-2.5微米,更优选0.25-2微米,更优选0.4-1.5微米范围内的Dv10。当该含水悬浮液不包含该含铈混合氧化物的颗粒时,优选该含水悬浮液的颗粒具有在0.01-3微米,更优选0.1-2.5微米,更优选0.25-2微米,更优选0.4-1.5微米,更优选0.4-0.75微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。当该含水悬浮液包含一种含铈混合氧化物的颗粒时,优选该含水悬浮液的颗粒具有在0.01-3微米,更优选0.1-2.5微米,更优选0.25-2微米,更优选0.4-1.5微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。更优选该含水悬浮液的颗粒具有在0.5-1.25微米,更优选0.6-0.75微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
在本发明上下文中,优选该含水悬浮液的颗粒具有在0.2-10微米,更优选0.5-7微米,更优选0.75-4微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
在本发明上下文中,优选该含水悬浮液的颗粒具有在1-30微米,更优选1.5-20微米,更优选1.75-10微米,更优选2-5微米,更优选2-4微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
优选该含水悬浮液基于该含水悬浮液的重量具有在10-60重量%,更优选20-55重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
优选该悬浮液具有在2-12,更优选3-10,更优选4-9,更优选5-8,更优选6-7.5范围内的pH。
优选该悬浮液在300转/秒下测量具有在20-200mPa*s,更优选50-100mPa*s范围内的粘度。
优选该含水悬浮液包含钒氧化物来源,其中该钒氧化物来源更优选选自草酸钒溶液、偏钒酸铵以及其中两种或更多种的混合物,更优选草酸钒溶液。
优选该含水悬浮液基于该氧化物载体的重量以在1.5-8重量%,更优选2-7重量%,更优选3-6重量%范围内的量包含作为V2O5计算的钒氧化物来源。
优选该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布。替换地,优选该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布。
当该含水悬浮液不包含该含铈混合氧化物的颗粒时,优选该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布。当该含水悬浮液包含该含铈混合氧化物的颗粒时,优选该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布。
优选该氧化物载体包含钛、硅、锆和钨中的一种或多种,更优选钛、硅和锆中的一种或多种,更优选钛、硅和钨中的一种或多种,更优选二氧化钛。更优选该氧化物载体包含二氧化钛以及钨和硅中的一种或多种。
更优选该氧化物载体除了二氧化钛外包含钨。替换地,更优选该氧化物载体除了二氧化钛外包含钨和硅。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该氧化物载体由二氧化钛以及更优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅构成。
更优选70-99重量%,更优选75-95重量%,更优选80-90重量%,更优选85-90重量%的该氧化物载体由二氧化钛构成。当该氧化物载体包含二氧化钛、钨和硅时,优选0.5-15重量%,更优选3-15重量%,更优选6-12重量%的该氧化物载体由作为WO3计算的钨构成并且0.5-15重量%,更优选2-10重量%,更优选4-8重量%的该氧化物载体由作为SiO2计算的硅构成。
优选40-90重量%,更优选50-85重量%,更优选55-80重量%的该含水悬浮液由水构成。
优选该含水悬浮液进一步包含酸,更优选有机酸。更优选该有机酸选自乙酸、酒石酸、甲酸、乳酸、草酸以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自乙酸、酒石酸、甲酸、草酸以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自乙酸、酒石酸以及其中两种或更多种的混合物。更优选该有机酸是酒石酸。应注意的是该酸可以用作流变改性剂。更优选将该酸用作流变改性剂。
优选该含水悬浮液进一步包含一种或多种分散剂,其中该分散剂更优选是有机聚合物,其中该有机聚合物更优选是丙烯酸系聚合物。
优选该含水悬浮液进一步包含氧化物粘合剂的来源,其中该氧化物粘合剂更优选选自氧化铝、二氧化硅、二氧化锆以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氧化铝、二氧化硅以及其中两种或更多种的混合物,更优选二氧化硅。更优选该氧化物粘合剂的来源是胶态二氧化硅。
优选0-0.1重量%,更优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%的该含水悬浮液由沸石材料,更优选分子筛构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该含水悬浮液基本不含,更优选不含沸石材料,更优选分子筛。
优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%的该含水悬浮液由铜,更优选铜和铁构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该含水悬浮液基本不含,更优选不含铜和铁。
优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%的该含水悬浮液由铂,优选铂和钯,更优选铂、钯和铑,更优选铂族金属构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该含水悬浮液基本不含,更优选不含铂,更优选铂和钯,更优选铂、钯和铑。更优选该含水悬浮液基本不含,更优选不含铂族金属。
优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及优选如前文所定义的酸、如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种构成。更优选该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及更优选如前文所定义的酸、如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种构成。
替换地,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒、如前文所定义的含铈混合氧化物的颗粒以及更优选如前文所定义的酸、如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种,更优选如前文所定义的酸、如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源构成。更优选该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒、如前文所定义的含铈混合氧化物的颗粒以及更优选如前文所定义的酸、如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种,更优选如前文所定义的酸,如前文所定义的分散剂和如前文所定义的氧化物粘合剂的来源构成。
本发明进一步涉及一种制备本发明含水悬浮液的方法,所述方法包括:(i)任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如前文所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现单峰粒度分布;或者
任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如前文所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1在0.5-20微米范围内的第一峰和最大值M2在1-50微米范围内的第二峰,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1;
(ii)制备一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源并且进一步包含氧化物载体的颗粒的含水悬浮液,其中所述钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源优选是如前文所定义的钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源,其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内的峰,或者其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布;
(iii)任选将由(ii)得到的悬浮液与由(i)得到的悬浮液混合,得到一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及任选含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
(i)
优选本发明的方法包括:
(i)制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物更优选是如前文所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现单峰粒度分布;或者
制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物更优选是如前文所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1在0.5-20微米范围内的第一峰和最大值M2在1-50微米范围内的第二峰,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1;
(ii)制备一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源并且进一步包含氧化物载体的颗粒的含水悬浮液,其中所述钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源优选是如前文所定义的钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源,其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内的峰,或者其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布;
(iii)将由(ii)得到的悬浮液与由(i)得到的悬浮液混合,得到一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
优选在(i)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在20-50重量%,更优选25-45重量%,更优选30-40重量%范围内的固体含量。
对于(i),优选它进一步包括加入酸,其中该酸更优选是如前文所定义的酸。
优选(M2/μm)-(M1/μm)≥0.5,更优选0.5≤(M2/μm)-(M1/μm)≤30,更优选5≤(M2/μm)-(M1/μm)≤25,更优选10≤(M2/μm)-(M1/μm)≤23。更优选13≤(M2/μm)-(M1/μm)≤19。
优选根据(i)得到的含水悬浮液的颗粒的粒度分布由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1在0.5-8微米范围内的第一峰和最大值M2在9-50微米范围内的第二峰。
优选根据(i),M1在1.25-6微米,更优选1.75-4微米,更优选1.85-3微米范围内;以及根据(i),M2在9-35微米,更优选10-25微米,更优选12-25微米范围内。
优选根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在0.2-8微米,更优选0.45-5微米,更优选0.5-4微米,更优选0.6-2.5微米,更优选0.8-1.25微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
优选根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在1-25微米,更优选1.5-10微米,更优选1.75-7微米,更优选2-4微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
优选根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在3-30微米,更优选6-25微米,更优选8-20微米,更优选10-18微米,更优选12-16微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
优选根据(i)制备该含水悬浮液包括:
(i.1’)提供含铈混合氧化物的颗粒,其中该混合氧化物的颗粒呈现由根据本
文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在5.5-40微米,更优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选6.5-10微米,更优选6.75-9微米范围内的峰;
(i.2’)制备一种含水悬浮液,包括将在(i.1’)中提供的颗粒悬浮于水中。替换地,优选根据(i)制备该含水悬浮液包括:
(i.1)提供含铈混合氧化物的颗粒,其中该混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1'在0.5-30微米范围内的第一峰和最大值M2'在1-60微米范围内的第二峰,其中(M1'/μm):(M2'/μm)<1:1;
(i.2)制备一种含水悬浮液,包括将在(i.1)中提供的颗粒悬浮于水中;
(i.3)任选研磨在(i.2)中制备的含水悬浮液,直到该含水悬浮液的颗粒呈现由包括具有最大值M1的第一峰和具有最大值M2的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1并且其中(M2/μm)<(M2'/μm)和/或(M1/μm)<(M1'/μm)。
对于(i),优选(M2'/μm)-(M1'/μm)≥0.5,更优选0.5≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤30,更优选5≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤25,更优选10≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤23,更优选15≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤20。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒的粒度分布由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1'在0.5-7微米范围内的第一峰和最大值M2'在8-60微米范围内的第二峰,其中该方法包括根据(i.3)的研磨。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒的粒度分布曲线的第一峰具有在1-5微米,更优选1.5-4微米,更优选1.75-3微米范围内的最大值M1'。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒的粒度分布曲线的第二峰具有在10-40微米,更优选12-30微米,更优选15-25微米范围内的最大值M2',其中该粒度分布根据本文中参考实施例1测定。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒具有在0.2-10微米,更优选0.5-7微米,更优选0.6-4微米,更优选0.75-3微米,更优选0.9-1.75微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒具有在1-30微米,更优选1.5-20微米,更优选1.75-10微米,更优选2-5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒具有在5-45微米,更优选8-40微米,更优选12-30微米,更优选15-25范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。更优选在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒具有在17-24微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
(ii)
在本发明上下文中,对于(ii),优选在(ii)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
优选(ii)进一步包括加入分散剂,其中该分散剂优选如前文所定义。
优选在根据(ii)得到的悬浮液中的氧化物载体的颗粒具有在0.3-4微米,更优选0.4-3微米,更优选0.5-2微米,更优选0.55-1微米,更优选0.6-0.8微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
优选在根据(ii)得到的悬浮液中的氧化物载体的颗粒具有在0.5-5微米,更优选0.6-4微米,更优选0.7-2微米,更优选0.8-1.5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
优选在根据(ii)的悬浮液中的氧化物载体的颗粒具有在0.5-6微米,更优选1-4微米,更优选1.5-3.5微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。更优选在根据(ii)得到的悬浮液中的氧化物载体的颗粒具有在2-3微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
当在(iii)中得到的含水悬浮液不包含该含铈混合氧化物的颗粒时,优选在根据(ii)的悬浮液中该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布。当在(iii)中得到的含水悬浮液包含该含铈混合氧化物的颗粒时,优选该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布。
(iii)
优选在(iii)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
优选(iii)进一步包括测量该悬浮液的水相的pH以及将该pH调节至在4-9,更优选5-8,更优选6-7范围内的值。
优选(iii)进一步包括加入氧化物粘合剂的来源,其中该氧化物粘合剂的来源更优选是如前文所定义的氧化物粘合剂的来源。
优选在加入该氧化物粘合剂的来源之后,在(iii)中的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
优选(iii)在加入该氧化物粘合剂的来源之后包括测量所得悬浮液的水相的pH以及将该pH调节至在4-9,更优选5-8,更优选6.5-7.5范围内的值。
优选该方法由(ii)和(iii),更优选(i)、(ii)和(iii)构成。
本发明进一步涉及一种制备选择性催化还原催化剂的方法,该方法包括:
(a)制备本发明的含水悬浮液,优选根据本发明的方法制备本发明的含水悬浮液;
(b)将在(a)中得到的悬浮液分配在基材的内壁表面上,该基材包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;并且任选干燥包含分配在其上的悬浮液的基材;
(c)煅烧在(b)中得到的基材。
优选根据(b)分配该悬浮液通过将该悬浮液喷雾于该基材上或者通过将该基材浸入该悬浮液中,更优选通过将该基材浸入该悬浮液中进行。
优选在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x%上根据(b)分配在(a)中得到的含水悬浮液,其中x在80-100,更优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
优选(b)中的基材是直通基材,更优选堇青石直通基材和碳化硅直通基材中的一种或多种,更优选堇青石直通基材。替换地,优选(b)中的基材是壁流基材,更优选堇青石壁流基材和碳化硅壁流基材中的一种或多种,更优选堇青石壁流基材。还有可能的是该基材是金属基材。更优选(b)中的基材是直通基材,更优选堇青石直通基材。更优选(b)中的直通基材的内壁具有在15-80%,更优选25-75%,更优选30-60%范围内的未涂敷平均孔隙率,其中平均孔隙率根据参考实施例4测定。
优选在(b)中的干燥在温度在60-180℃,更优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
优选在(b)中的干燥进行5分钟至3小时,更优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
对于(b),优选分配包括:
(b.1)将第一部分在(a)中得到的含水悬浮液分配在基材的内壁表面上,该基材包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;并且干燥包含分配在其上的第一部分悬浮液的基材;
(b.2)将第二部分在(a)中得到的含水悬浮液分配在(b.1)中得到的包含分配在其上的第一部分悬浮液的基材上并且任选干燥包含分配在其上的第一和第二部分悬浮液的基材。
优选在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x1%上根据(b.1)分配第一部分在(a)中得到的含水悬浮液,其中x1在80-100,更优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
优选在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x2%上根据(b.2)分配第二部分在(a)中得到的含水悬浮液,其中x2在80-100,更优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
优选在从基材入口端到出口端的基材轴长的x1%上根据(b.1)分配第一部分在(a)中得到的含水悬浮液并在从基材出口端到入口端的基材轴长的x2%上根据(b.2)分配第二部分在(a)中得到的含水悬浮液。
优选根据(b.1)的干燥在温度在60-180℃,更优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
优选根据(b.1)的干燥进行5分钟至3小时,更优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
对于(b.1),优选它进一步包括在干燥之后的煅烧,后者在温度在300-600℃,更优选350-550℃,更优选400-500℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
对于(b.1),优选它进一步包括在干燥之后的煅烧,后者在气体气氛中进行0.5-8小时,更优选1-6小时,更优选3-5小时范围内的持续时间,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
优选根据(b.2)的干燥在温度在60-180℃,更优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
优选根据(b.2)的干燥进行5分钟至3小时,更优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
优选根据(c)的煅烧在温度在300-600℃,更优选350-550℃,更优选400-500℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
优选根据(c)的煅烧进行0.5-8小时,更优选1-6小时,更优选3-5小时范围内的持续时间,其中该气体气氛更优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
本发明进一步涉及一种选择性催化还原催化剂,优选由本发明方法得到或者可以由其得到的选择性催化还原催化剂,该催化剂包含:
包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道的基材,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;
分配在该基材的内壁表面上的涂层,其中该涂层包含负载于氧化物载体上的钒氧化物和钨氧化物中的一种或多种以及优选含铈混合氧化物。
优选该涂层包含负载于该氧化物载体上的钒氧化物,其中该钒氧化物是氧化钒(V)、氧化钒(IV)和氧化钒(III)中的一种或多种。
优选该涂层基于该氧化物载体的重量以在1.5-10重量%,更优选2.5-8重量%,更优选3-5重量%范围内的量包含该钒氧化物。
优选该氧化物载体包含钛、硅、锆和钨中的一种或多种,优选钛、硅和钨中的一种或多种,更优选该氧化物载体包含二氧化钛。更优选该氧化物载体包含二氧化钛以及钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该氧化物载体由二氧化钛以及更优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅构成。
优选70-99重量%,更优选75-95重量%,更优选80-90重量%,更优选85-90重量%的该氧化物载体由二氧化钛构成。更优选0.5-15重量%,更优选3-15重量%,更优选6-12重量%的该氧化物载体由作为WO3计算的钨构成并且0.5-15重量%,更优选2-10重量%,更优选4-8重量%的该氧化物载体由作为SiO2计算的硅构成。
优选在该催化剂中该涂层以在1.5-10g/in3,更优选2-7g/in3,更优选2.5-5g/in3,更优选2.5-4.2g/in3范围内的负载量包含该氧化物载体。
优选该催化剂的涂层包含该含铈混合氧化物,其中该混合氧化物额外包含锆、铌、钼、镧、钇、钕、镨和铪中的一种或多种,更优选锆、镧、镨、钇和铪中的一种或多种,更优选锆、镨、镧和铪中的一种或多种。更优选该混合氧化物额外包含锆、镨、镧和铪。
优选20-60重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%的该混合氧化物由作为CeO2计算的铈构成并且40-80重量%,更优选50-70重量%,更优选55-65重量%的该混合氧化物由分别作为ZrO2、Pr6O11、La2O3和HfO2计算的锆、镨、镧和铪构成,其中更优选30-60重量%,更优选40-55重量%,更优选45-55重量%的该混合氧化物由作为ZrO2计算的锆构成。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该混合氧化物由铈、氧、锆、镨、镧和铪构成。
优选在该催化剂中该涂层以在0.4-2.5g/in3,更优选0.6-2g/in3,更优选0.7-1.5g/in3范围内的负载量包含该混合氧化物。
优选该涂层以负载量l1(l1)包含该混合氧化物并且以负载量l2(l2)包含该氧化物载体,其中该混合氧化物相对于该氧化物载体的负载量之比(l1):(l2)在1:1-1:10,更优选1:1.5-1:8,更优选1:2-1:7,更优选1:2.5-1:5范围内。
优选该涂层进一步包含氧化物粘合剂,其中该氧化物粘合剂更优选选自氧化铝、二氧化硅、二氧化锆以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氧化铝、二氧化硅以及其中两种或更多种的混合物,更优选二氧化硅。更优选该涂层以负载量l1(l1)包含该混合氧化物并且以负载量l3(l3)包含该氧化物粘合剂,其中该混合氧化物与该氧化物粘合剂的负载量之比(l1):(l3)在3.5:1-15:1,更优选4:1-10:1,更优选5:1-8:1范围内。
优选在该催化剂中该涂层以在0.05-0.5g/in3,更优选0.07-0.3g/in3,更优选0.08-0.25g/in3范围内的负载量包含该氧化物粘合剂。
优选该催化剂以在2.5-12g/in3,更优选3-8g/in3,更优选3.5-6g/in3,更优选4-5.5g/in3范围内的负载量包含该涂层。
优选0-0.1重量%,更优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%的该涂层由沸石材料,更优选分子筛构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该涂层基本不含,更优选不含沸石材料,更优选分子筛。
优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0.00001重量%的该涂层由铜,更优选铜和铁构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该涂层基本不含,更优选不含铜,更优选不含铜和铁。
优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0.00001重量%的该涂层由铂,更优选铂和钯,更优选铂、钯和铑,更优选铂族金属构成。在本发明上下文中,应理解的是优选该涂层基本不含,更优选不含铂,更优选铂和钯,更优选铂、钯和铑。更优选该涂层基本不含,更优选不含铂族金属。
优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该涂层由负载于氧化物载体上的钒氧化物和钨氧化物中的一种或多种以及更优选含铈混合氧化物以及更优选如前文所定义的氧化物粘合剂构成。
优选该涂层在从入口端到出口端或者从出口端到入口端的基材轴长的x%上在内壁表面上延伸,其中x在90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
优选该基材是直通基材,更优选堇青石直通基材和碳化硅直通基材中的一种或多种,更优选堇青石直通基材。替换地,优选该基材是壁流基材,更优选堇青石壁流基材和碳化硅壁流基材中的一种或多种,更优选堇青石壁流基材。还有可能的是该基材是金属基材。更优选该基材是直通基材,更优选堇青石直通基材。
优选本发明的催化剂由该基材和该涂层构成。
本发明进一步涉及本发明的选择性催化还原催化剂在选择性催化还原氮氧化物中的用途。
本发明进一步涉及本发明的含水悬浮液在制备催化剂,更优选选择性催化还原催化剂中的用途。
本发明进一步涉及一种选择性催化还原氮氧化物的方法,该方法包括:
(1)提供一种来自柴油机的包含NOx的废气流;
(2)使在(1)中提供的废气流通过本发明的选择性催化还原催化剂。
本发明进一步涉及一种在催化剂中改进催化涂层对基材的附着的方法,该方法包括使用本发明的含水悬浮液制备该催化剂。优选该催化剂是选择性催化还原催化剂。
本发明由下面这套实施方案以及由所示从属关系和回溯引用得到的实施方案组合进一步说明。尤其应注意的是在其中提到一定范围实施方案的各种情况中,例如就术语如“实施方案1-3中任一项的含水悬浮液”而言,意欲对熟练技术人员明确公开该范围内的每一实施方案,即该术语的措辞应被熟练技术人员理解为与“实施方案1、2和3中任一项的含水悬浮液”是同义的。此外,明确应注意的是下面这套实施方案不是那套确定保护范围的权利要求,而是表示说明书中涉及本发明一般和优选方面的适当构成部分。
1.一种含水悬浮液,包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源以及氧化物载体的颗粒;
其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
2.实施方案1的悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒呈现双峰粒度分布。
3.实施方案1或2的悬浮液,进一步包含一种含铈混合氧化物的颗粒。
4.实施方案3的悬浮液,其中该混合氧化物额外包含锆、铌、钼、镧、钇、钕、镨和铪中的一种或多种,优选锆、镧、镨、钇和铪中的一种或多种,更优选锆、镨、镧和铪中的一种或多种,其中该混合氧化物更优选额外包含锆、镨、镧和铪;
其中更优选20-60重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%的该混合氧化物由作为CeO2计算的铈构成并且其中更优选40-80重量%,更优选50-70重量%,更优选55-65重量%的该混合氧化物由分别作为ZrO2、Pr6O11、La2O3和HfO2计算的锆、镨、镧和铪构成,其中更优选30-60重量%,更优选40-55重量%,更优选45-55重量%的该混合氧化物由作为ZrO2计算的锆构成;
其中更优选95-100重量%,更优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该混合氧化物由铈、氧、锆、镨、镧和铪构成。
5.实施方案3或4的悬浮液,其中该含水悬浮液基于该氧化物载体的重量以在10-50重量%,优选20-45重量%,更优选25-40重量%,更优选25-35重量%范围内的量包含该混合氧化物。
6.实施方案3-5中任一项的悬浮液,其中该混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布或多峰粒度分布,优选多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布。
7.实施方案1-6中任一项的悬浮液,其中(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≥0.5,优选0.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤20,更优选1.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤15,更优选3≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤12,更优选4≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤10。
8.实施方案1-7中任一项的悬浮液,其中M(I)在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内;其中M(II)在5.5-40微米,优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选6.5-10微米,更优选6.75-9微米范围内。
9.实施方案1-8中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒具有在0.01-3微米,优选0.1-2.5微米,更优选0.25-2微米,更优选0.4-1.5微米,更优选0.5-1.25微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
10.实施方案1-9中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒具有在0.2-10微米,优选0.5-7微米,更优选0.75-4微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
11.实施方案1-10中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒具有在1-30微米,优选1.5-20微米,更优选1.75-10微米,更优选2-5微米,更优选2-4微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
12.实施方案1-11中任一项的悬浮液,基于该含水悬浮液的重量具有在10-60重量%,优选20-55重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
13.实施方案1-12中任一项的悬浮液,具有在2-12,优选3-10,更优选4-9,更优选5-8,更优选6-7.5范围内的pH。
14.实施方案1-13中任一项的悬浮液,在300转/秒下测量具有在20-200mPa*s,优选50-100mPa*s范围内的粘度。
15.实施方案1-14中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液包含钒氧化物来源,其中该钒氧化物来源优选选自草酸钒溶液、偏钒酸铵以及其中两种或更多种的混合物,更优选草酸钒溶液。
16.实施方案1-15中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液基于该氧化物载体的重量以在1.5-8重量%,优选2-7重量%,更优选3-6重量%范围内的量包含作为V2O5计算的钒氧化物来源。
17.实施方案1-16中任一项的悬浮液,其中该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布;或者其中该氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布。
18.实施方案1-17中任一项的悬浮液,其中该氧化物载体包含钛、硅、锆和钨中的一种或多种,优选钛、硅和锆中的一种或多种,更优选钛、硅和钨中的一种或多种,更优选二氧化钛以及更优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅。
19.实施方案18的悬浮液,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该氧化物载体由二氧化钛以及优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅构成。
20.实施方案19的悬浮液,其中70-99重量%,优选75-95重量%,更优选80-90重量%,更优选85-90重量%的该氧化物载体由二氧化钛构成;其中0.5-15重量%,优选3-15重量%,更优选6-12重量%的该氧化物载体由作为WO3计算的钨构成;其中0.5-15重量%,优选2-10重量%,更优选4-8重量%的该氧化物载体由作为SiO2计算的硅构成。
21.实施方案1-20中任一项的悬浮液,其中40-90重量%,优选50-85重量%,更优选55-80重量%的该含水悬浮液由水构成。
22.实施方案1-21中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液进一步包含酸,优选有机酸,其中该有机酸优选选自乙酸、酒石酸、甲酸、乳酸、草酸以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自乙酸、酒石酸、甲酸、草酸以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自乙酸、酒石酸以及其中两种或更多种的混合物,更优选该有机酸是酒石酸。
23.实施方案1-22中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液进一步包含一种或多种分散剂,其中该分散剂优选是有机聚合物,其中该有机聚合物优选是丙烯酸系聚合物。
24.实施方案1-23中任一项的悬浮液,其中该含水悬浮液进一步包含氧化物粘合剂的来源,其中该氧化物粘合剂优选选自氧化铝、二氧化硅、二氧化锆以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氧化铝、二氧化硅以及其中两种或更多种的混合物,更优选二氧化硅,其中该氧化物粘合剂的来源更优选是胶态二氧化硅。
25.实施方案1-24中任一项的悬浮液,其中0-0.1重量%,优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%的该含水悬浮液由沸石材料,优选分子筛构成。
26.实施方案1-25中任一项的悬浮液,其中优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%的该含水悬浮液由铜,优选铜和铁构成。
27.实施方案1-26中任一项的悬浮液,其中0-0.01重量%,优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%,更优选0-0.00001重量%的该含水悬浮液由铂,优选铂和钯,更优选铂、钯和铑,更优选铂族金属构成。
28.实施方案1或2的悬浮液,其中98-100重量%,优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种构成;
其中该含水悬浮液更优选由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及更优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种构成。
29.实施方案1-27中任一项的悬浮液,其中98-100重量%,优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该含水悬浮液由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒、如实施方案3-6中任一项所定义的含铈混合氧化物的颗粒以及优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种,更优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源构成;
其中该含水悬浮液更优选由水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒、如实施方案3-6中任一项所定义的含铈混合氧化物的颗粒以及更优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源中的一种或多种,更优选如实施方案22中所定义的酸、如实施方案23中所定义的分散剂和如实施方案24中所定义的氧化物粘合剂的来源构成。
30.一种制备根据实施方案1-29中任一项的含水悬浮液的方法,所述方法包括:
(i)任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如实施方案4-6中任一项所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现单峰粒度分布;或者
任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如实施方案4-6中任一项所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1在0.5-20微米范围内的第一峰和最大值M2在1-50微米范围内的第二峰,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1;
(ii)制备一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源并且进一步包含氧化物载体的颗粒的含水悬浮液,其中所述钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源优选是如实施方案15所定义的钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源,其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内的峰,或者其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布;
(iii)任选将由(ii)得到的悬浮液与由(i)得到的悬浮液混合,得到一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及任选含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
31.实施方案30的方法,其中在(i)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在20-50重量%,优选25-45重量%,更优选30-40重量%范围内的固体含量。
32.实施方案30或31的方法,其中(i)进一步包括加入酸,其中该酸优选是如实施方案23中所定义的酸。
33.实施方案30-32中任一项的方法,其中(M2/μm)-(M1/μm)≥0.5,优选0.5≤(M2/μm)-(M1/μm)≤30,更优选5≤(M2/μm)-(M1/μm)≤25,更优选10≤(M2/μm)-(M1/μm)≤23,更优选13≤(M2/μm)-(M1/μm)≤19。
34.实施方案30-33中任一项的方法,其中根据(i)得到的含水悬浮液的颗粒的粒度分布由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1在0.5-8微米范围内的第一峰和最大值M2在9-50微米范围内的第二峰。
35.实施方案30-34中任一项的方法,其中根据(i),M1在1.25-6微米,优选1.75-4微米,更优选1.85-3微米范围内;并且M2在9-35微米,更优选10-25微米,更优选12-25微米范围内。
36.实施方案30-35中任一项的方法,其中根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在0.2-8微米,优选0.45-5微米,更优选0.5-4微米,更优选0.6-2.5微米,更优选0.8-1.25微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
37.实施方案30-36中任一项的方法,其中根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在1-25微米,优选1.5-10微米,更优选1.75-7微米,更优选2-4微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
38.实施方案30-37中任一项的方法,其中根据(i)得到的悬浮液的颗粒具有在3-30微米,优选6-25微米,更优选8-20微米,更优选10-18微米,更优选12-16微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
39.实施方案30-38中任一项的方法,其中根据(i)制备该含水悬浮液包括:
(i.1’)提供含铈混合氧化物的颗粒,其中该混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在5.5-40微米,优选6-20微米,更优选6.25-15微米,更优选6.5-10微米,更优选6.75-9微米范围内的峰;
(i.2’)制备一种含水悬浮液,包括将在(i.1’)中提供的颗粒悬浮于水中。
40.实施方案30-38中任一项的方法,其中根据(i)制备该含水悬浮液包括:
(i.1)提供含铈混合氧化物的颗粒,其中该混合氧化物的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1'在0.5-30微米范围内的第一峰和最大值M2'在1-60微米范围内的第二峰,其中(M1'/μm):(M2'/μm)<1:1;
(i.2)制备一种含水悬浮液,包括将在(i.1)中提供的颗粒悬浮于水中;
(i.3)任选研磨在(i.2)中制备的含水悬浮液,直到该含水悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括具有最大值M1的第一峰和具有最大值M2的第二峰,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1并且其中(M2/μm)<(M2'/μm)和/或(M1/μm)<(M1'/μm)。
41.实施方案40的方法,其中(M2'/μm)-(M1'/μm)≥0.5,优选0.5≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤30,更优选5≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤25,更优选10≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤23,更优选15≤(M2'/μm)-(M1'/μm)≤20。
42.实施方案40或41的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒的粒度分布由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征,其中所述粒度分布曲线包括最大值M1'在0.5-7微米范围内的第一峰和最大值M2'在8-60微米范围内的第二峰,其中该方法包括根据(i.3)的研磨。
43.实施方案40-42中任一项的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒的粒度分布曲线的第一峰具有在1-5微米,优选1.5-4微米,更优选1.75-3微米范围内的最大值M1'。
44.实施方案40-43中任一项的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒的粒度分布曲线的第二峰具有在10-40微米,优选12-30微米,更优选15-25微米范围内的最大值M2',其中该粒度分布根据本文中参考实施例1测定。
45.实施方案40-44中任一项的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒具有在0.2-10微米,优选0.5-7微米,更优选0.6-4微米,更优选0.75-3微米,更优选0.9-1.75微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
46.实施方案40-45中任一项的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒具有在1-30微米,优选1.5-20微米,更优选1.75-10微米,更优选2-5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
47.实施方案40-46中任一项的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒具有在5-45微米,优选8-40微米,更优选12-30微米,更优选15-25微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
48.实施方案47的方法,其中在(i.1)中提供的该混合氧化物的颗粒具有在17-24微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
49.实施方案30-48中任一项的方法,其中在(ii)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
50.实施方案30-49中任一项的方法,其中(ii)进一步包括加入分散剂,其中该分散剂优选如实施方案24中所定义。
51.实施方案30-50中任一项的方法,其中在根据(ii)得到的悬浮液中该氧化物载体的颗粒具有在0.3-4微米,优选0.4-3微米,更优选0.5-2微米,更优选0.55-1微米,更优选0.6-0.8微米范围内的Dv10,其中该Dv10根据本文中参考实施例1测定。
52.实施方案30-51中任一项的方法,其中在根据(ii)得到的悬浮液中该氧化物载体的颗粒具有在0.5-5微米,优选0.6-4微米,更优选0.7-2微米,更优选0.8-1.5微米范围内的Dv50,其中该Dv50根据本文中参考实施例1测定。
53.实施方案30-52中任一项的方法,其中在根据(ii)的悬浮液中该氧化物载体的颗粒具有在0.5-6微米,优选1-4微米,更优选1.5-3.5微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
54.实施方案53的方法,其中在根据(ii)得到的悬浮液中该氧化物载体的颗粒具有在2-3微米范围内的Dv90,其中该Dv90根据本文中参考实施例1测定。
55.实施方案30-54中任一项的方法,其中在(iii)中得到的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
56.实施方案30-55中任一项的方法,其中(iii)进一步包括测量该悬浮液的水相的pH并将该pH调节至在4-9,优选5-8,更优选6-7范围内的值。
57.实施方案30-56中任一项的方法,其中(iii)进一步包括加入氧化物粘合剂的来源,其中该氧化物粘合剂的来源优选是如实施方案25中所定义的氧化物粘合剂的来源。
58.实施方案57的方法,其中在加入该氧化物粘合剂的来源之后在(iii)中的悬浮液基于所述悬浮液的重量具有在25-55重量%,优选30-50重量%,更优选35-45重量%范围内的固体含量。
59.实施方案57或58的方法,其中(iii)在加入该氧化物粘合剂的来源之后包括测量所得悬浮液的水相的pH并将该pH调节至在4-9,优选5-8,更优选6.5-7.5范围内的值。
60.实施方案30-59中任一项的方法,由(ii)和(iii),优选(i)、(ii)和(iii)构成。
61.一种制备选择性催化还原催化剂的方法,该方法包括:
(a)制备根据实施方案1-29中任一项的含水悬浮液,优选根据实施方案30-60中任一项的方法制备根据实施方案1-29中任一项的含水悬浮液;
(b)将在(a)中得到的悬浮液分配在基材的内壁表面上,该基材包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;并且任选干燥包含分配在其上的悬浮液的基材;
(c)煅烧在(b)中得到的基材。
62.实施方案61的方法,其中根据(b)分配该悬浮液通过将该悬浮液喷雾于该基材上或者通过将该基材浸入该悬浮液中,优选通过将该基材浸入该悬浮液中进行。
63.实施方案61或62的方法,其中在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x%上根据(b)分配在(a)中得到的含水悬浮液,其中x在80-100,优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
64.实施方案61-63中任一项的方法,其中在(b)中的基材是直通基材,优选堇青石直通基材和碳化硅直通基材中的一种或多种,更优选堇青石直通基材;或者
其中在(b)中的基材是壁流基材,优选堇青石壁流基材和碳化硅壁流基材中的一种或多种,更优选堇青石壁流基材;
其中在(b)中的基材优选是直通基材,更优选堇青石直通基材;
其中在(b)中的直通基材的内壁更优选具有在15-80%,更优选25-75%,更优选30-60%范围内的未涂敷平均孔隙率,其中平均孔隙率根据参考实施例4测定。
65.实施方案61-64中任一项的方法,其中在(b)中的干燥在温度在60-180℃,优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气;
其中在(b)中的干燥优选进行5分钟至3小时,更优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
66.实施方案61-65中任一项的方法,其中根据(b)的分配包括:
(b.1)将第一部分在(a)中得到的含水悬浮液分配在基材的内壁表面上,该基材包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;并且干燥包含分配在其上的第一部分悬浮液的基材;
(b.2)将第二部分在(a)中得到的含水悬浮液分配在(b.1)中得到的包含分配在其上的第一部分悬浮液的基材上并且任选干燥包含分配在其上的第一和第二部分悬浮液的基材。
67.实施方案66的方法,其中在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x1%上根据(b.1)分配第一部分在(a)中得到的含水悬浮液,其中x1在80-100,优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
68.实施方案66或67的方法,其中在从基材入口端到出口端或从基材出口端到入口端的基材轴长的x2%上根据(b.2)分配第二部分在(a)中得到的含水悬浮液,其中x2在80-100,优选90-100,更优选95-100,更优选98-100范围内。
69.实施方案67或68的方法,其中在从基材入口端到出口端的基材轴长的x1%上根据(b.1)分配第一部分在(a)中得到的含水悬浮液并且在从基材出口端到入口端的基材轴长的x2%上根据(b.2)分配第二部分在(a)中得到的含水悬浮液。
70.实施方案66-69中任一项的方法,其中根据(b.1)的干燥在温度在60-180℃,优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气;其中根据(b.1)的干燥优选进行5分钟至3小时,更优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
71.实施方案66-70中任一项的方法,其中(b.1)进一步包括在干燥之后的煅烧,后者在温度在300-600℃,优选350-550℃,更优选400-500℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
72.实施方案66-71中任一项的方法,其中(b.1)进一步包括在干燥之后的煅烧,后者在气体气氛中进行0.5-8小时,优选1-6小时,更优选3-5小时范围内的持续时间,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
73.实施方案66-72中任一项的方法,其中根据(b.2)的干燥在温度在60-180℃,优选90-150℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气;其中根据(b.2)的干燥优选进行5分钟至3小时,优选10分钟至2小时,更优选20分钟至1小时范围内的持续时间。
74.实施方案61-73中任一项的方法,其中根据(c)的煅烧在温度在300-600℃,优选350-550℃,更优选400-500℃范围内的气体气氛中进行,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
75.实施方案61-74中任一项的方法,其中根据(c)的煅烧在气体气氛中进行0.5-8小时,优选1-6小时,更优选3-5小时范围内的持续时间,其中该气体气氛优选包含氧气,该气体气氛更优选是空气。
76.一种选择性催化还原催化剂,优选由根据实施方案61-75中任一项的方法得到或者可以由其得到,该催化剂包含:
包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的该基材的内壁限定的通道的基材,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;
分配在该基材的内壁表面上的涂层,其中该涂层包含负载于氧化物载体上的钒氧化物和钨氧化物中的一种或多种以及优选含铈混合氧化物。
77.实施方案76的催化剂,其中该涂层包含负载于该氧化物载体上的钒氧化物,其中该钒氧化物是氧化钒(V)、氧化钒(IV)和氧化钒(III)中的一种或多种。
78.实施方案76或77的催化剂,其中该涂层基于该氧化物载体的重量以在1.5-10重量%,优选2.5-8重量%,更优选3-5重量%范围内的量包含该钒氧化物。
79.实施方案76-78中任一项的催化剂,其中该氧化物载体包含钛、硅、锆和钨中的一种或多种,优选钛、硅和钨中的一种或多种,更优选该氧化物载体包含二氧化钛;其中该氧化物载体更优选包含二氧化钛以及钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅。
80.实施方案79的催化剂,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该氧化物载体由二氧化钛以及优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅构成。
81.实施方案80的催化剂,其中70-99重量%,优选75-95重量%,更优选80-90重量%,更优选85-90重量%的该氧化物载体由二氧化钛构成;其中0.5-15重量%,优选3-15重量%,更优选6-12重量%的该氧化物载体由作为WO3计算的钨构成;其中0.5-15重量%,优选2-10重量%,更优选4-8重量%的该氧化物载体由作为SiO2计算的硅构成。
82.实施方案76-81中任一项的催化剂,其中在该催化剂中该涂层以在1.5-10g/in3,优选2-7g/in3,更优选2.5-5g/in3,更优选2.5-4.2g/in3范围内的负载量包含该氧化物载体。
83.实施方案76-82中任一项的催化剂,其中该催化剂的涂层包含该含铈混合氧化物,其中该混合氧化物额外包含锆、铌、钼、镧、钇、钕、镨和铪中的一种或多种,优选锆、镧、镨、钇和铪中的一种或多种,更优选锆、镨、镧和铪中的一种或多种,其中该混合氧化物更优选额外包含锆、镨、镧和铪;
其中更优选20-60重量%,更优选30-50重量%,更优选35-45重量%的该混合氧化物由作为CeO2计算的铈构成并且其中更优选40-80重量%,更优选50-70重量%,更优选55-65重量%的该混合氧化物由分别作为ZrO2、Pr6O11、La2O3和HfO2计算的锆、镨、镧和铪构成,其中更优选30-60重量%,更优选40-55重量%,更优选45-55重量%的该混合氧化物由作为ZrO2计算的锆构成。
84.实施方案76-83中任一项的催化剂,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该混合氧化物由铈、氧、锆、镨、镧和铪构成。
85.实施方案76-84中任一项的催化剂,其中在该催化剂中该涂层以在0.4-2.5g/in3,优选0.6-2g/in3,更优选0.7-1.5g/in3范围内的负载量包含该混合氧化物。
86.实施方案76-85中任一项的催化剂,其中该涂层以负载量l1(l1)包含该混合氧化物并且以负载量l2(l2)包含该氧化物载体,其中该混合氧化物相对于该氧化物载体的负载量之比(l1):(l2)在1:1-1:10,优选1:1.5-1:8,更优选1:2-1:7,更优选1:2.5-1:5范围内。
87.实施方案76-86中任一项的催化剂,其中该涂层进一步包含氧化物粘合剂,其中该氧化物粘合剂优选选自氧化铝、二氧化硅、二氧化锆以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氧化铝、二氧化硅以及其中两种或更多种的混合物,更优选二氧化硅。
88.实施方案87的催化剂,其中该涂层以负载量l1(l1)包含该混合氧化物并且以负载量l3(l3)包含该氧化物粘合剂,其中该混合氧化物与该氧化物粘合剂的负载量之比(l1):(l3)在3.5:1-15:1,优选4:1-10:1,更优选5:1-8:1范围内。
89.实施方案87或88的催化剂,其中在该催化剂中该涂层以在0.05-0.5g/in3,优选0.07-0.3g/in3,更优选0.08-0.25g/in3范围内的负载量包含该氧化物粘合剂。
90.实施方案76-89中任一项的催化剂,以在2.5-12g/in3,优选3-8g/in3,更优选3.5-6g/in3,更优选4-5.5g/in3范围内的负载量包含该涂层。
91.实施方案76-90中任一项的催化剂,其中0-0.1重量%,优选0-0.01重量%,更优选0-0.001重量%的该涂层由沸石材料,优选分子筛构成。
92.实施方案76-91中任一项的催化剂,其中0-0.01重量%,优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%的该涂层由铜,优选铜和铁构成。
93.实施方案76-92中任一项的催化剂,其中0-0.01重量%,优选0-0.001重量%,更优选0-0.0001重量%的该涂层由铂,优选铂和钯,更优选铂、钯和铑,更优选铂族金属构成。
94.实施方案76-93中任一项的催化剂,其中95-100重量%,优选98-100重量%,更优选99-100重量%,更优选99.5-100重量%的该涂层由负载于氧化物载体上的钒氧化物和钨氧化物中的一种或多种以及优选含铈混合氧化物以及更优选如实施方案87-89中任一项所定义的氧化物粘合剂构成。
95.实施方案76-94中任一项的催化剂,其中该涂层在从入口端到出口端或者从出口端到入口端的基材轴长的x%上在内壁表面上延伸,其中x在90-100,优选95-100,更优选98-100范围内。
96.实施方案76-95中任一项的催化剂,其中该基材是直通基材,优选堇青石直通基材和碳化硅直通基材中的一种或多种,更优选堇青石直通基材;或者其中该基材是壁流基材,优选堇青石壁流基材和碳化硅壁流基材中的一种或多种,更优选堇青石壁流基材;其中该基材更优选是直通基材,更优选堇青石直通基材。
97.实施方案76-96中任一项的催化剂,由该基材和该涂层构成。
98.实施方案76-97中任一项的选择性催化还原催化剂在选择性催化还原氮氧化物中的用途。
99.实施方案1-29中任一项的含水悬浮液在制备选择性催化还原催化剂中的用途。
100.一种选择性催化还原氮氧化物的方法,该方法包括:
(1)提供一种来自柴油机的包含NOx的废气流;
(2)使在(1)中提供的废气流通过根据实施方案76-97中任一项的选择性催化还原催化剂。
101.一种在催化剂中改进催化涂层对基材的附着的方法,该方法包括使用根据实施方案1-29中任一项的含水悬浮液制备该催化剂。
在本发明上下文中,术语“X为A、B和C中的一种或多种”—其中X为给定特征并且A、B和C各自表示所述特征的具体实现方式—应理解为公开了X为A或B或C或者A和B或者A和C或者B和C或者A、B和C。就此而言,应注意的是熟练人员能够将上述抽象术语转化成具体实例,例如其中X是化学元素并且A、B和C是具体元素如Li、Na和K,或者X是温度并且A、B和C是具体温度如10℃,20℃和30℃。就此而言进一步应注意的是熟练人员能够将上述术语延伸到所述特征的不太具体的实现方式,例如“X为A和B中的一种或多种”公开了X是A或B或A和B,或者所述术语的更具体实现方式,例如“X为A、B、C和D中的一种或多种”公开了X为A,或者B,或者C,或者D,或者A和B,或者A和C,或者A和D,或者B和C,或者B和D,或者C和D,或者A、B和C,或者A、B和D,或者B、C和D,或者A、B、C和D。
此外,在本发明上下文中,术语“内壁的表面”应理解为壁的“裸露”或“暴露”或“空白”表面,即呈未处理状态的壁表面,该壁表面除了表面可能被其污染的任何不可避免杂质外由壁材料构成。
此外,在本发明上下文中,术语“由……构成”就一种或多种组分的重量%而言表示基于100重量%的所述实体,所述组分的重量%量。例如,措辞“其中0-0.001重量%该涂层由铂构成”表示在100重量%构成所述涂层的组分中,0-0.001重量%是铂。
本发明由下列参考实施例、对比例和实施例进一步说明。
实施例
参考实施例1粒度分布Dv10、Dv50、Dv90值的测定
粒度分布通过使用Sympatec HELOS设备的静态光散射法测定,其中样品的光学浓度在5-10%范围内。
参考实施例2BET比表面积的测量
BET比表面积根据DIN 66131或DINISO 9277使用液氮测定。
参考实施例3通用涂敷方法
为了对直通基材涂敷一个或多个涂层,将该直通基材以特定基材长度垂直浸入一部分给定淤浆中。以此方式该洗涂层接触基材壁。将该样品留在该淤浆中特定时间,通常是1-10秒。施加真空以将该淤浆引入该基材中。然后将该基材从该淤浆中取出并倒置,过量淤浆通过使其从该基材流出,然后用压缩空气吹气(与淤浆渗透方向相反)而从该基材除去。
参考实施例4未涂敷基材的平均孔隙率的测定
该多孔壁流基材的平均孔隙率通过使用压汞仪的汞压入根据DIN 66133和ISO15901-1测定。
实施例1.1非本发明的钒基SCR催化剂(具有双峰粒度分布的氧化物载体)
将草酸钒水溶液(在除去所有溶剂时基于该溶液的重量在水中产生11重量%钒氧化物)在蒸馏水中稀释,从而使该溶液的最终溶质质量百分数为3重量%。计算草酸钒的用量以使得作为V2O5计算的钒氧化物在煅烧之后在该催化剂中以最终涂层负载量的2.5%的负载量存在。向该稀释草酸钒混合物中加入二氧化钛粉末(90重量%TiO2和10重量%WO3,BET比表面积为约90m2/g,Dv10为约0.4微米,Dv50为约1微米,Dv90为约2.5微米且Dv99为约15.3微米,并且具有由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在约1.25微米下的第一峰和最大值在约14微米下的第二峰)。此外,将有机分散剂(丙烯酸系聚合物)溶液—pH为8—加入该悬浮液中,从而使该溶液重量的39重量%是该丙烯酸系聚合物。计算该分散剂混合物的量以使得在煅烧之后在该催化剂中它是二氧化钛+氧化钨总重量的5重量%。将所得悬浮液搅拌几分钟并通过加入氢氧化铵溶液将pH调节为约5.5。此外,加入蒸馏水以得到固体含量为45.3重量%的悬浮液。
然后将含水胶态二氧化硅(固体含量为40重量%)以使得在煅烧之后在该催化剂中最终SiO2负载量为0.21g/in3的量与额外的蒸馏水一起加入所得悬浮液中,得到45重量%的最终悬浮液固体含量。该悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在约1.25微米下的第一峰和最大值在约14微米下的第二峰。所述悬浮液的颗粒的粒度分布曲线示于图1中。
将未涂敷蜂窝状直通堇青石整块基材(平均孔隙率为35%,直径:26.67cm(10.5英寸)×长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个泡孔/平方厘米和0.10毫米(4mil)壁厚)从该基材入口端到出口端用所得悬浮液根据参考实施例3中所述方法在该基材长度的100%上涂敷。将该涂敷基材在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。将该涂敷基材从该基材出口端到入口端用所述悬浮液在该基材长度的100%上涂敷第二次,然后在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。煅烧之后该涂层在该催化剂中的最终负载量为4.5g/in3,包括4.18g/in3二氧化钛+WO3,0.11g/in3钒(作为V2O5计算)和0.21g/in3 SiO2。
对比例1非本发明的钒基SCR催化剂(没有双峰粒度分布的组分)
将草酸钒水溶液(在除去所有溶剂时基于该溶液的重量在水中产生11重量%钒氧化物)在蒸馏水中稀释,从而使该最终溶液在煅烧时基于该溶液的重量在水中产生3.1重量%钒氧化物。计算草酸钒的用量以使得作为V2O5计算的钒氧化物在煅烧之后在该催化剂中以最终涂层负载量的4%的负载量存在。加入pH为8的丙烯酸系有机分散剂(丙烯酸系聚合物)溶液以形成一种混合物,从而使该溶液重量的39重量%是该丙烯酸系聚合物。计算该分散剂混合物的量以使得在煅烧之后在该催化剂中它是涂层总重量的5重量%。
将二氧化钛粉末(87重量%TiO2,8重量%WO3和5重量%SiO2,BET比表面积为约85m2/g,Dv10为0.7微米,Dv50为1.3微米,Dv90为2.5微米且Dv99为约5微米)加入所得混合物中,形成一种悬浮液。在煅烧之后在该催化剂中二氧化钛+氧化钨+二氧化硅的最终负载量为4.11g/in3。将该悬浮液的pH调节为约7.0。加入额外的蒸馏水以使该悬浮液的固体含量为40.6重量%。将第二有机分散剂(有机聚合物)混合物加入该悬浮液中,其中该悬浮液具有31重量%的固体含量。该第二分散剂混合物以该催化剂中最终涂层负载量的1重量%的量加入。
最后将含水胶态二氧化硅(固体含量为40重量%)与额外的蒸馏水一起加入该悬浮液中以得到固体含量为39重量%的最终悬浮液。计算胶态二氧化硅的用量以使得在煅烧之后在该催化剂中最终SiO2负载量(来自胶态二氧化硅)为二氧化钛+氧化钨+二氧化硅最终负载量的5%。该悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在约1.7微米下的峰。所述最终悬浮液的颗粒的粒度分布示于图2中。测量该悬浮液的pH并将其调节为约7。
将未涂敷蜂窝状直通堇青石整块基材(平均孔隙率为35%,直径:26.67cm(10.5英寸)×长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个泡孔/平方厘米和0.10毫米(4mil)壁厚)从该基材入口端到出口端用该最终悬浮液根据参考实施例3中所述方法在该基材长度的100%上涂敷。将该涂敷基材在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。将该涂敷基材从该基材出口端到入口端用所述悬浮液在该基材长度的100%上涂敷第二次,然后在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。煅烧之后该涂层在该催化剂中的最终负载量为4.5g/in3,包括4.11g/in3二氧化钛+氧化钨+二氧化硅,0.18g/in3钒(作为V2O5计算),0.21g/in3 SiO2(来自胶态二氧化硅)。
实施例1.2钒基SCR催化剂(具有双峰粒度分布的混合氧化物)
将Ce和Zr的混合氧化物的粉末(40重量%作为CeO2计算的Ce,50重量%分别作为ZrO2和HfO2计算的Zr(~49重量%)和Hf,5重量%La2O3和5重量%Pr6O11,BET比表面积为约80m2/g,Dv10为约1微米,Dv50为约4微米,Dv90为约21微米且Dv99为约37微米并且具有由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线如图3所示包括最大值在约2.25微米下的第一峰和最大值在20微米下的第二峰)加入蒸馏水和酒石酸(1g酒石酸/4000g该混合氧化物)中。使用连续研磨设备研磨所得悬浮液,从而使所述悬浮液的颗粒的Dv10为0.98微米,所述悬浮液的颗粒的Dv50为3.06微米,所述悬浮液的颗粒的Dv90为13.61微米且所述悬浮液的颗粒的Dv99为27.34微米。所得悬浮液呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线如图4所示包括最大值在约2.25微米下的第一峰和最大值在约15微米下的第二峰。计算Ce和Zr的混合氧化物的量以使得其在该催化剂中的负载量为1g/in3。所得悬浮液的固体含量为35重量%。
分开地,将草酸钒水溶液(在除去所有溶剂时基于该溶液的重量在水中产生11重量%钒氧化物)在蒸馏水中稀释,从而使该最终溶液在煅烧时基于该溶液的重量在水中产生3.3重量%钒氧化物。计算草酸钒的用量以使得作为V2O5计算的钒氧化物在煅烧之后在该催化剂中以二氧化钛+氧化钨+二氧化硅负载量的4.5%的负载量存在。将pH为8的丙烯酸系有机分散剂(丙烯酸系聚合物)溶液加入该含钒溶液中,从而使该溶液重量的39重量%是该丙烯酸系聚合物。计算该分散剂混合物的量以使得在煅烧之后在该催化剂中它是涂层总重量的5重量%。将二氧化钛粉末(87重量%TiO2,8重量%WO3和5重量%SiO2,BET比表面积为约85m2/g,Dv10为约0.7微米,Dv50为约1.3微米,Dv90为约2.5微米且Dv99为约4.8微米)加入所得混合物中,形成一种悬浮液。煅烧之后在该催化剂中二氧化钛+氧化钨+二氧化硅的最终负载量为3.2g/in3。所得悬浮液具有约42.3重量%的固体含量。
将该含Ce-Zr悬浮液以及该含钒和二氧化钛悬浮液混合并用搅拌叶轮搅拌。测量所得悬浮液的pH并将其调节为约6.5。加入额外的蒸馏水以使该悬浮液的固体含量为40重量%。在300转/秒下该悬浮液的粘度为50-100mPa*s。最后将含水胶态二氧化硅(固体含量为40重量%)与额外的蒸馏水一起加入该悬浮液中,得到固体含量为40重量%的最终悬浮液。计算胶态二氧化硅的用量以使得在煅烧之后在该催化剂中最终SiO2负载量(来自胶态二氧化硅)为二氧化钛+氧化钨+二氧化硅最终负载量的5%。所述悬浮液的颗粒的粒度分布示于图5中。该悬浮液的颗粒呈现由根据本文中参考实施例1测定的粒度分布曲线表征的双峰粒度分布,其中所述粒度分布曲线包括最大值在约1.75微米下的第一峰和最大值在约8微米下的第二峰。测量该悬浮液的pH并将其调节为约7。
将未涂敷蜂窝状直通堇青石整块基材(平均孔隙率为35%,直径:26.67cm(10.5英寸)×长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个泡孔/平方厘米和0.10毫米(4mil)壁厚)从该基材入口端到出口端用该最终悬浮液根据参考实施例3中所述方法在该基材长度的100%上涂敷。将该涂敷基材在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。将该涂敷基材从该基材出口端到入口端用所述悬浮液在该基材长度的100%上涂敷第二次,然后在110-130℃之间分阶段干燥总共30分钟(以除去至多80%的水)并在空气中煅烧4小时,其中大约30分钟处于450℃。煅烧之后该涂层在该催化剂中的最终负载量为4.5g/in3,包括3.2g/in3二氧化钛+WO3+SiO2,0.14g/in3钒(作为V2O5计算),1g/in3 Ce/Zr混合氧化物,0.16g/in3SiO2(来自胶态二氧化硅)。
实施例2洗涂层附着力测试
从对比例1、实施例1.1和1.2中得到的各催化剂(涂敷基材)钻出芯。各芯具有3英寸的长度和1英寸的直径。称重这3个所得芯。使对比例1、实施例1.1和1.2的各样品的芯暴露于高压空气处理(2巴),从而迫使空气均匀通过该芯。在空气流停止之后再次称重这些芯。比较在相同的高压空气处理之前和之后的重量。这三个芯各自的结果示于图6中。
由图6可见,本发明实施例1.1的催化剂的涂层和实施例1.2的催化剂的涂层显示出小于1.5%的洗涂层损失,这表明具有良好的洗涂层附着力,而对比例1的催化剂的涂层呈现约18%的增加洗涂层损失。不想束缚于任何理论,据信它是由于在用于涂敷的本发明实施例1.1和1.2的悬浮液中存在双峰粒度分布。实施例1.2的催化剂的涂层和对比例1的催化剂的涂层之间的区别是存在具有双峰粒度分布的Ce/Zr混合氧化物。因此,该特定混合氧化物在涂敷用悬浮液中的存在允许大大改进在基材上的洗涂层附着力。此外,实施例1.2的催化剂的涂层和实施例1.1的催化剂的涂层之间的区别是二氧化钛载体的类型和存在双峰含Ce混合氧化物。尤其是在实施例1.1的涂层中,二氧化钛载体是具有双峰粒度分布的二氧化钛载体,而实施例1.2中所用载体具有单峰粒度分布。因此,这表明仅存在双峰粒度分布的含Ce混合氧化物(粘合剂)与包含以高得多的比例存在的双峰粒度分布氧化物载体的涂层相比也可以允许得到类似洗涂层附着力。因此,实施例2表明在涂敷之前在悬浮液中使用双峰粒度分布允许大大提高洗涂层附着力。
实施例3.1非本发明的钒基SCR催化剂(具有双峰粒度分布氧化物载体)
实施例3.1的催化剂如实施例1.1的催化剂那样制备,不同的是该整块基材是未涂敷蜂窝状直通堇青石整块基材(直径:33.02cm(13英寸)×长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个泡孔/平方厘米和0.10毫米(4mil)壁厚)。
实施例3.2钒基SCR催化剂(具有双峰粒度分布的含Ce混合氧化物)
实施例3.2的催化剂如实施例1.2的催化剂那样制备,不同的是该整块基材是未涂敷蜂窝状直通堇青石整块基材(直径:33.02cm(13英寸)×长度:15.24cm(6英寸)圆柱形基材,具有400/(2.54)2个泡孔/平方厘米和0.10毫米(4mil)壁厚)。
实施例4性能评价—DeNOx
在13L发动机上测试实施例3.1和3.2的SCR催化剂。为此将3种柴油氧化催化剂(DOC)—各DOC是12英寸×6英寸,含有20g/ft3 Pt—安装在两种实施例3.2的SCR催化剂的上游以在SCR入口实现80%NO2/NOx。所述两种SCR催化剂串联安装在DOC和尿素喷射器下游。实现270℃的SCR入口温度。一旦该系统达到稳态,则以增加的化学计量比投料尿素,直到再次达到稳态。这同样对根据实施例3.2制备的SCR催化剂进行。结果示于图7。
由图7可见,结果表明该参照甚至在100%的化学计量比之前达到性能平台(尽管它确实比该Ce/Zr方案更快速响应)。使用该Ce/Zr混合氧化物的优点是在严重的尿素过度投料下,最终在超高NO2浓度下得到比该参照要高的转化率。
附图简述
图1示出在实施例1.1中制备的最终悬浮液的粒度分布。
图2示出在对比例1中制备的最终悬浮液的粒度分布。
图3示出用于制备实施例1.2的Ce/Zr混合氧化物的粒度分布。
图4示出在实施例1.2中研磨之后包含Ce/Zr混合氧化物的悬浮液的粒度分布。
图5示出在实施例1.2中制备的最终悬浮液的粒度分布。
图6示出对对比例1以及实施例1.1和1.2的催化剂的涂层测量的洗涂层损失。
图7示出实施例3.1和3.2的催化剂在高NO2/NOx比和270℃的SCR入口温度下测量的DeNOx性能。
引用文献
-US 2015/0005158 A1
Claims (15)
1.一种含水悬浮液,包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源以及氧化物载体的颗粒;
其中所述含水悬浮液的颗粒呈现由包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)在1-40微米范围内的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
2.权利要求1的悬浮液,其中所述含水悬浮液的颗粒呈现双峰粒度分布。
3.权利要求1或2的悬浮液,进一步包含一种含铈混合氧化物的颗粒;其中所述混合氧化物优选额外包含锆、铌、钼、镧、钇、钕、镨和铪中的一种或多种,更优选锆、镧、镨、钇和铪中的一种或多种,更优选锆、镨、镧和铪中的一种或多种,其中所述混合氧化物更优选额外包含锆、镨、镧和铪。
4.权利要求3的悬浮液,其中所述混合氧化物的颗粒呈现单峰粒度分布或多峰粒度分布,优选多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布。
5.权利要求1-4中任一项的悬浮液,其中(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≥0.5,优选0.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤20,更优选1.5≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤15,更优选3≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤12,更优选4≤(M(II)/μm)-(M(I)/μm)≤10。
6.权利要求1-5中任一项的悬浮液,其中M(I)在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内;其中M(II)在5.5-40微米,优选6-20微米,更优选6.25-15微米范围内。
7.权利要求1-6中任一项的悬浮液,其中所述含水悬浮液的颗粒具有在0.2-10微米,优选0.5-7微米,更优选0.75-4微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米范围内的Dv50。
8.权利要求1-7中任一项的悬浮液,其中所述含水悬浮液基于所述氧化物载体的重量以在1.5-8重量%,优选2-7重量%,更优选3-6重量%范围内的量包含作为V2O5计算的钒氧化物来源。
9.权利要求1-8中任一项的悬浮液,其中所述氧化物载体的颗粒呈现单峰粒度分布;或者其中所述氧化物载体的颗粒呈现多峰粒度分布,优选双峰粒度分布。
10.权利要求1-9中任一项的悬浮液,其中所述氧化物载体包含钛、硅、锆和钨中的一种或多种,优选钛、硅和锆中的一种或多种,更优选钛、硅和钨中的一种或多种,更优选二氧化钛以及更优选钨和硅中的一种或多种,更优选钨或者更优选钨和硅。
11.权利要求1-10中任一项的悬浮液,其中所述含水悬浮液进一步包含氧化物粘合剂的来源,其中所述氧化物粘合剂优选选自氧化铝、二氧化硅、二氧化锆以及其中两种或更多种的混合物,更优选选自氧化铝、二氧化硅以及其中两种或更多种的混合物,更优选二氧化硅,其中所述氧化物粘合剂的来源更优选是胶态二氧化硅。
12.一种制备根据权利要求1-11中任一项的含水悬浮液的方法,所述方法包括:
(i)任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如权利要求3中所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现单峰粒度分布;或者
任选制备一种包含水和含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述混合氧化物优选是如权利要求3中所定义的混合氧化物,其中所述含水悬浮液中所含混合氧化物的颗粒呈现由包括最大值M1在0.5-20微米范围内的第一峰和最大值M2在1-50微米范围内的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1;
(ii)制备一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源,优选钒氧化物来源并且进一步包含氧化物载体的颗粒的含水悬浮液,其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现由包括最大值在0.5-5微米,优选0.7-4微米,更优选0.8-3.5微米,更优选0.9-3微米,更优选1-2.5微米,更优选1.25-2微米范围内的峰的粒度分布曲线表征的单峰粒度分布,或者其中所述含水悬浮液中所含氧化物载体的颗粒呈现多峰粒度分布,更优选双峰粒度分布;
(iii)任选将由(ii)得到的悬浮液与由(i)得到的悬浮液混合,得到一种包含水、钒氧化物和钨氧化物中一种或多种的来源、氧化物载体的颗粒以及任选含铈混合氧化物的颗粒的含水悬浮液,其中所述含水悬浮液的颗粒呈现由包括最大值M(I)在0.5-15微米范围内的第一峰和最大值M(II)
在1-40微米范围内的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,其中(M(I)/μm):(M(II)/μm)<1:1。
13.权利要求12的方法,其中根据(i)制备所述含水悬浮液包括:
(i.1)提供所述含铈混合氧化物的颗粒,其中所述混合氧化物的颗粒呈现由包括最大值M1'在0.5-30微米范围内的第一峰和最大值M2'在1-60微米范围内的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中(M1'/μm):(M2'/μm)<1:1;
(i.2)制备一种含水悬浮液,包括将在(i.1)中提供的颗粒悬浮于水中;
(i.3)任选研磨在(i.2)中制备的含水悬浮液,直到所述含水悬浮液的颗粒呈现由包括具有最大值M1的第一峰和具有最大值M2的第二峰的粒度分布曲线表征的多峰粒度分布,优选双峰粒度分布,其中(M1/μm):(M2/μm)<1:1并且其中(M2/μm)<(M2'/μm)和/或(M1/μm)<(M1'/μm)。
14.权利要求13的方法,其中在(i.1)中提供的混合氧化物的颗粒具有在1-30微米,优选1.5-20微米,更优选1.75-10微米,更优选2-5微米范围内的Dv50。
15.一种制备选择性催化还原催化剂的方法,所述方法包括:
(a)制备根据权利要求1-11中任一项的含水悬浮液,优选根据权利要求12-14中任一项的方法制备根据权利要求1-11中任一项的含水悬浮液;
(b)将在(a)中得到的悬浮液分配在基材的内壁表面上,所述基材包括入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由在其中延伸的所述基材的内壁限定的通道,其中通道和内壁之间的界面由内壁表面限定;并且任选干燥包含分配在其上的悬浮液的基材;
(c)煅烧在(b)中得到的基材。
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