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EP3710158A1 - Scr-katalysator - Google Patents

Scr-katalysator

Info

Publication number
EP3710158A1
EP3710158A1 EP18796990.2A EP18796990A EP3710158A1 EP 3710158 A1 EP3710158 A1 EP 3710158A1 EP 18796990 A EP18796990 A EP 18796990A EP 3710158 A1 EP3710158 A1 EP 3710158A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalyst
oxide
weight
catalyst according
vanadium
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.)
Pending
Application number
EP18796990.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elodie Quinet
Stephan Malmberg
Nicola Soeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Umicore AG and Co KG
Original Assignee
Umicore AG and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Umicore AG and Co KG filed Critical Umicore AG and Co KG
Publication of EP3710158A1 publication Critical patent/EP3710158A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a SCR catalyst based on vanadium oxide containing antimony and cerium oxide.
  • the exhaust gas of motor vehicles which are operated with lean-burn combustion engines, for example with diesel engines, contains not only carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx) but also components resulting from the incomplete combustion of the fuel in the combustion chamber of the cylinder.
  • CO carbon monoxide
  • NOx nitrogen oxides
  • HC residual hydrocarbons
  • these also include particulate emissions.
  • These are complex agglomerates of predominantly carbon-containing solid particles and an adhering liquid phase, which mostly consists of relatively long-chain hydrocarbon condensates.
  • Liquid phase is also referred to as “Soluble Organic Fraction SOF” or “Volatile Organic Fraction VOR”.
  • One known method of removing nitrogen oxides from exhaust gases in the presence of oxygen is the selective catalytic reduction by means of ammonia on a suitable catalyst (SCR process).
  • SCR process the nitrogen oxides to be removed from the exhaust gas are reacted with ammonia as a reducing agent to nitrogen and water.
  • the exhaust gas from lean-burn internal combustion engines usually comprises NO.sub.2 in amounts of only about 10% of the total nitrogen oxide fraction, it is normally the intention to increase its proportion in order to benefit from the rapid SCR reaction. This happens, for example, by means of an upstream oxidation catalyst. Depending on the exhaust system used in the specific case, however, an SCR catalytic converter may nevertheless have very different NO 2 / NO x ratios
  • ammonia used as a reducing agent can be prepared by metering in an ammonia precursor compound, such as, for example, urea,
  • Ammonium carbamate or ammonium formate are made available in the exhaust line and subsequent hydrolysis.
  • mixed oxide catalysts are based on oxides of vanadium and usually also oxides of titanium and other metals, such as tungsten, contain (see Isabella Nova and Enrico Tronconi (ed.), Urea SCR Technology for deOx After Treatment of Diesel Exhausts, Chapter 3, Springer Verlag, 2014).
  • SCR catalysts based on vanadium oxide are characterized by good activity and stability. However, they show significant activity losses in the case of excess N02. Although the addition of ceria to the vanadium oxide-based SCR catalysts improves N02 excess activity, it also decreases the low temperature activity (T ⁇ 250 ° C) with NO excess.
  • vanadium oxide-based SCR catalysts which have both good NO 2 excess activity and NO excess and low temperatures (T ⁇ 250 ° C) have. Furthermore, there is a need to improve the thermal stability of vanadium-based SCR catalysts. It is already known to also use antimony oxide in metal oxide-based SCR catalysts. For example, US 9,662,610 discloses a process for the reduction of nitrogen oxides by means of a catalyst comprising titanium dioxide, vanadium compounds and antimony compounds. The
  • WO2017 / 101449 A1 discloses the use of a catalyst composition containing titanium dioxide, a composite oxide containing vanadium and antimony, and optionally oxides of silicon. Vanadiums and antimony covers.
  • CN106215929 discloses a cerium-antimony composite oxide known as
  • US Pat. No. 8,975,206 discloses a catalyst composition which, in addition to vanadium and titanium, may also contain antimony.
  • the present invention accordingly relates to a catalyst which
  • At least one oxide of cerium in an amount of 2 to 4% by weight
  • At least one oxide of the antimony in an amount of 1 to 7 wt .-%, and
  • At least one oxide of titanium in an amount calculated to result in a total of 100% by weight
  • the at least one oxide of titanium acts as a carrier material
  • the at least one oxide of vanadium acts as the active catalyst component
  • the respective at least one oxide of tungsten, cerium and antimony as promoters. Promoters are substances
  • the catalyst according to the invention additionally contains at least one oxide of silicon. In further embodiments of the catalyst according to the invention, it additionally contains at least one oxide of molybdenum, of niobium, of zirconium, of tantalum and / or of hafnium.
  • the catalyst according to the invention contains at least one oxide of cerium in amounts of 2 to 4 wt .-%, based on the weight of the catalyst and calculated as CeO 2. In further preferred embodiments of the invention
  • Catalyst it contains at least one oxide of the antimony in amounts of 1 to 7 wt .-%, based on the weight of the catalyst and calculated as Sb 2 0. 5
  • At least one oxide of the antimony in amounts of 1 to 7 wt .-%, based on the weight of the catalyst and calculated as Sb 2 0. 5
  • the at least one oxide of cerium in amounts of 2 to 4 wt .-% and calculated as Ce0 2
  • at least one oxide of the antimony in amounts of 1 to 7 wt .-%, each based on the weight of the catalyst and calculated as Sb 2 Os, included.
  • At least one oxide of vanadium in an amount of 2 to 6% by weight At least one oxide of vanadium in an amount of 2 to 6% by weight
  • the catalyst according to the invention contains at least one oxide of the silicon, it is preferably present in amounts of from 2 to 7% by weight, based on the weight of the catalyst and calculated as S1O2. If the catalyst according to the invention at least one oxide of
  • Hafnium comprises, the total amount of these oxides is preferably 0.5 to 20 wt .-%, based on the weight of the catalyst and calculated as M0O3, Nb 2 0 5 , ZrÜ2, Ta2Ü 5 or Hf02.
  • the catalyst according to the invention is preferably free of magnesium or compounds of magnesium.
  • the catalyst according to the invention is also free of zirconium or compounds of zirconium.
  • oxide of vanadium in the context of the present invention comprises all oxides which are formed under the conditions of preparation, storage and use of the catalyst according to the invention or
  • V2O5 may be present. It thus includes, for example, V2O5, but also all other oxides of vanadium.
  • oxide of tungsten includes, for example, WO3, but also all other oxides of tungsten, the term oxide of cerium for example CeÜ2, but also all other oxides of cerium, the term oxide of the antimony for example Sb2Ü 5 , but also all others Oxides of antimony, the term oxide of titanium, for example, T1O2, but also all other oxides of titanium, and oxide of silicon, for example S1O2, but also all other oxides of silicon.
  • oxide of molybdenum, niobium, zirconium, tantalum or hafnium oxide of tungsten.
  • the catalyst according to the invention can be prepared in a simple manner.
  • oxides of vanadium, tungsten, cerium, antimony and titanium and, if appropriate, the other metal oxides in powder form can be intimately mixed in the desired amounts and then calcined. However, it is generally advantageous to suspend the said oxides in water and then to dry and calcine.
  • Suitable water-soluble vanadium compounds are in particular Vanadyloxalat, by
  • Vanadium pentoxide with amines or ethanolamines see for example WO89 / 03366 Al and W02011 / 013006), especially ammonium metavanadate.
  • DE 11 2007 000 814 T5 also describes the use of vanadium oxytrichloride.
  • oxides of vanadium, cerium, antimony and titanium can also be introduced and then with the aqueous solution of a water-soluble
  • Tungsten compound impregnated and subsequently dried and calcined A suitable water-soluble tungsten compound is
  • two or more metal oxides may also be used in the form of the corresponding mixed oxides or in the form of metal oxides doped with one or more other metal oxides.
  • the catalyst according to the invention can be present as a mixture of metal oxides, as mixed oxide, but especially in the form of intermediates between a mixture of metal oxides and mixed oxide.
  • two or three metals may be in the form of a mixed oxide impregnated with the remaining metals.
  • the catalyst according to the invention is present as a coating on a carrier body, which may be present as a flow-through honeycomb body or wall-flow filter.
  • the support body is catalytically inert and is made of ceramic or metallic material, for example of silicon carbide, aluminum titanate or cordierite. In these embodiments, all components of the catalyst according to the invention are present in a coating.
  • Coated carrier bodies can be produced by methods familiar to the person skilled in the art, for example by the customary dip coating methods or by pumping and suction coating methods
  • Inventive catalyst itself component of the support body, which is formed in this case from the catalyst of the invention, and a matrix component.
  • catalyst substrates used inert materials can be used. These are, for example, silicates, oxides, nitrides or carbides, with particular preference being given to magnesium-aluminum silicates.
  • the catalyst according to the invention is outstandingly suitable for the reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of lean-operated
  • the present invention thus also relates to a method for
  • a reducing agent is particularly ammonia in question, with particular advantage to nitrogen oxides containing exhaust gas not ammonia itself, but an ammonia precursor, in particular urea,
  • the catalyst of the invention is used as part of an exhaust gas purification system which, for example, in addition to the catalyst according to the invention arranged upstream
  • Oxidation catalyst and a diesel particulate filter comprises.
  • the catalyst according to the invention can also be used as a coating on the
  • the present invention thus also relates to an exhaust gas purification system for treating diesel exhaust gas in the flow direction of the exhaust gas
  • Suitable for the inventive exhaust gas purification system oxidation catalysts in particular platinum, palladium or platinum and palladium supported on, for example, alumina, and diesel particulate filter are known in the art and available on the market.
  • the exhaust gas purification system according to the invention comprises a device arranged downstream of the catalyst according to the invention for dosing in the reducing agent.
  • the injection device can be chosen arbitrarily by the person skilled in the art, suitable devices being able to be taken from the literature (see, for example, T. Mayer, Solid-SCR System Based on Ammonium Carbamate, Dissertation, TU Kaiserslautern, 2005).
  • a reducing agent in particular ammonia as such or in the form of a compound is introduced into the exhaust gas stream via the injection device, from which ammonia is formed at the ambient conditions.
  • aqueous solutions of urea or ammonium formate in question, as well as solid ammonium carbamate As such, for example, aqueous solutions of urea or ammonium formate in question, as well as solid ammonium carbamate.
  • the reducing agent or a precursor thereof is kept in stock in a entrained container which is connected to the injection device.
  • Figure 1 nitrogen oxide conversions in the standard SCR reaction, measured on the catalyst of the invention Kl in comparison to comparative catalysts VK1, VK2 VK3, VK4 and VK5 in the fresh state (Klf, VKlf, VK2f, VK3f, VK4f and VK5f).
  • FIG. 2 Nitrogen oxide conversions in the standard SCR reaction, measured on the catalyst Kl according to the invention in comparison to comparative catalysts VK1, VK2, VK3, VK4 and VK5 in the aged state (Kla, VKla, VK2a, VK3a, VK4a and VK5a).
  • FIG. 3 Nitrogen oxide conversions in the rapid SCR reaction, measured on the inventive catalyst Kl in comparison to comparative catalysts VK1, VK2, VK3, VK4 and VK5 in the fresh state (Klf, VKlf, VK2f, VK3f, VK4f and VK5f).
  • FIG. 4 Nitrogen oxide conversions in the rapid SCR reaction, measured on the inventive catalyst Kl in comparison to comparative catalysts VK1, VK2, VK3, VK4 and VK5 in the aged state (Kla, VKla, VK2a, VK3a, VK4a and VK5a).
  • FIG. 5 nitrogen oxide conversions in the standard SCR reaction at 200 ° C. and the rapid SCR reaction at 300 ° C. against the WO 3 content, measured on the inventive catalyst Kl in comparison to the comparative catalysts VK 4, VK 6 and VK 7 in fresh and aged condition.
  • Catalyst Kl is fresh and will therefore be
  • Klf hereinafter referred to as Klf.
  • Anatase titanium dioxide was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2) and tungsten trioxide (WO3) were added in amounts such that a catalyst of the composition 90.5 wt% T1O2, 4.75 wt% S1O2, 3.75 wt .-% V2O5, 1.00 wt .-% WO3 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally stirred in a commercially available stirred ball mill.
  • VKla obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). The catalyst VK1 is then aged and is referred to below as VKla.
  • Anatase titanium dioxide was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3) and ceria (CeCte) were added in amounts to form a catalyst of composition 88.60
  • VK2a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK2 is then aged and is referred to below as VK2a. Comparative Example 3
  • Titanium dioxide in the anatase form was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO 2), tungsten trioxide (WO 3) and antimony pentoxide were added in amounts such that a catalyst of composition 87.9
  • VK3a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). The catalyst VK3 is then aged and is referred to below as VK3a.
  • Titanium dioxide in the anatase form was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3) and antimony pentoxide were added in amounts such that a catalyst of the composition 86.9% by weight of T1O2, 4.60% by weight of S1O2, 3, 75 wt .-% V2O5, 2.00 wt .-% CeOi and 2.75 wt .-% Sb2Ü 5 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • the dispersion obtained in a) was in the usual manner to a
  • VK4a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). The catalyst VK4 is then aged and is referred to below as VK4a. Comparative Example 5
  • VO2 vanadium dioxide
  • WO3 tungsten trioxide
  • CeCh roxide
  • Sb20s antimony pentoxide
  • VK5a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK5 is then aged and is referred to below as VK5a.
  • Titanium dioxide in the anatase form was dispersed in water and then Vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3), ceria (CeCte) and antimony pentoxide (Sb20s) were added in amounts such that a catalyst of the composition 86.45 wt .-% T1O2, 4.55 wt .-% S1O2, 3.75 wt .-% V2O5, 0.50 wt .-% WO3, 2.00 wt .-% and 2.75 wt .-% CeCte Sb2Ü 5 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • VK6a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK6 is then aged and is referred to below as VK6a. Comparative Example 7
  • Anatase titanium dioxide was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3), ceria (CeCte) and antimony pentoxide (Sb20s) were added in amounts to form a catalyst of composition 85.03 wt% T1O2, 4.47 Wt% S1O2, 3.75 wt% V2O5, 2.00 wt% WO3, 2.00 wt% CeCte, and 2.75 wt% Sb2Ü5. The slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • VO2 vanadium dioxide
  • WO3 tungsten trioxide
  • CeCte ceria
  • Sb20s antimony pentoxide
  • VK7a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK7 is then aged and is referred to below as VK7a.
  • Anatase titanium dioxide was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3), ceria (CeCte) and antimony pentoxide (Sb20s) were added in amounts to form a catalyst of the composition 84.07 wt% T1O2, 4.43 wt .-% S1O2, 3.75 wt .-% V2O5, 1.00 wt .-% WO3, 4.00 wt .-% and 2.75 wt .-% CeCte Sb2Ü 5 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • VK8a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK8 is then aged and is referred to below as VK8a.
  • Titanium dioxide in the anatase form was dispersed in water and then Vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3), ceria (CeCte) and antimony pentoxide (Sb20s) were added in amounts such that a catalyst of the composition 84.79 wt .-% T1O2, 4.46 wt .-% S1O2, 3.75 wt .-% V2O5, 1.00 wt .-% WO3, 2.00 wt .-% 4.00 wt .-% and Cech Sb2Ü 5 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • VK9a obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). Catalyst VK9 is then aged and is referred to below as VK9a. Comparative Example 10
  • Anatase titanium dioxide was dispersed in water and then vanadium dioxide (VO2), tungsten trioxide (WO3), ceria (CeCte) and antimony pentoxide (Sb20s) were added in amounts to form a catalyst of the composition 81.94 wt% T1O2, 4.31 wt .-% S1O2, 3.75 wt .-% V2O5, 1.00 wt .-% WO3, 2.00 wt .-% 7.00 wt .-% and Cech Sb2Ü 5 results.
  • the slurry was stirred vigorously and finally ground in a commercially available stirred ball mill.
  • VK10a The VKlOa obtained according to b) was subjected to a hydrothermal aging for 48 hours at 700 ° C. in a gas atmosphere (10% O 2, 10% H 2 O, remainder N 2). The catalyst VK10 is then aged and is referred to below as VK10a.
  • Table 1 summarizes the compositions of the catalysts of the examples mentioned.
  • the composition of the catalyst according to the invention is not limited to explicitly shown examples.
  • Table 1 Compositions of the catalysts from the examples
  • the nitrogen oxide concentrations of the model gas were detected after passing through the catalyst with a suitable analysis. From the known, metered nitrogen oxide contents, which were verified during conditioning at the beginning of the respective test run with a pre-catalytic exhaust gas analysis, and the measured
  • Nitrogen oxide conversion based on the ratio of Nhb to NO, over the catalyst for each temperature measurement point calculated as follows:
  • Table 2 shows the NOx conversion in the standard SCR reaction for the examples described above.
  • Table 3 shows the NOx conversion in the fast SCR reaction for the examples described above.
  • VK4 was varied over 0.50 wt% (VK6), 1.00 wt% (KI) and 2.00 wt% (VK7).
  • VK3 was varied over 2.00 wt.% (KI) and 2.00 wt.% (K7).
  • VK2 was varied over 2.75 wt.% (KI), 4.00 wt.% (VK9) and 7.00 wt.% (VK10).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator, der mindestens ein Oxid des Vanadiums, mindestens ein Oxid des Wolframs, mindestens ein Oxid des Cers, mindestens ein Oxid des Titans und mindestens ein Oxid des Antimons enthält, sowie ein diesen enthaltendes Abgassystem.

Description

SCR-Katalysator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen SCR-Katalysator auf Basis von Vanadiumoxid, der Antimon- und Ceroxid enthält.
Das Abgas von Kraftfahrzeugen, die mit mager betriebenen Verbrennungs- motoren, beispielsweise mit Dieselmotoren, betrieben werden, enthält neben Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) auch Bestandteile, die aus der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Zylinders herrühren. Dazu gehören neben Rest-Kohlenwasserstoffen (HC), die meist ebenfalls überwiegend gasförmig vorliegen, auch Partikel- emissionen. Dabei handelt es sich um komplexe Agglomerate aus überwiegend Kohlenstoff-haltigen Feststoffteilchen und einer anhaftenden Flüssigphase, die meist mehrheitlich aus längerkettigen Kohlenwasserstoff- Kondensaten besteht. Die auf den festen Bestandteilen anhaftende
Flüssigphase wird auch als„Soluble Organic Fraction SOF" oder„Volatile Organic Fraction VOR' bezeichnet.
Zur Reinigung dieser Abgase müssen die genannten Bestandteile möglichst vollständig in unschädliche Verbindungen umgewandelt werden, was nur unter Einsatz geeigneter Katalysatoren möglich ist.
Ein bekanntes Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen in Gegenwart von Sauerstoff ist die selektive katalytische Reduktion mittels Ammoniak an einem geeigneten Katalysator (SCR- Verfahren). Bei diesem Verfahren werden die aus dem Abgas zu entfernenden Stickoxide mit Ammoniak als Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser umgesetzt.
Als wesentliche Reaktionswege der SCR-Reaktion wurden die sogenannte „Standard SCR Reaktion" nach der Gleichung (I)
NHs + NO + 1/4 Ö2 -> N2 + 3/2 H20 (I)
sowie die sogenannte„schnelle SCR Reaktion" nach der Gleichung (II) NHs + 1/2 NO + 1/2 N02 -> N2 + 3/2 H2O (II)
identifiziert.
Nachdem das Abgas von mager betriebenen Verbrennungsmotoren üblicherweise NO2 nur in Mengen von ca. 10% des gesamten Stickoxid- anteils umfasst, wird normalerweise angestrebt, seinen Anteil zu erhöhen, um in den Genuss der schnellen SCR Reaktion zu kommen. Dies geschieht zum Beispiel mittels eines vorgeschalteten Oxidationskatalysators. Abhängig vom im konkreten Fall eingesetzten Abgassystem kann ein SCR-Katalysator aber dennoch mit ganz unterschiedlichen N02/N0x-Verhältnissen
konfrontiert sein, die von einem Überschuss an NO bis zu einem Überschuss an NO2 reichen können.
Der als Reduktionsmittel verwendete Ammoniak kann durch Eindosierung einer Ammoniakvorläuferverbindung, wie beispielsweise Harnstoff,
Ammoniumcarbamat oder Ammoniumformiat, in den Abgasstrang und anschließende Hydrolyse verfügbar gemacht werden.
Als SCR-Katalysatoren können sogenannte Mischoxid-Katalysatoren verwendet werden, die auf Oxiden des Vanadiums basieren und die in der Regel noch Oxide des Titans und weiterer Metalle, etwa des Wolframs, enthalten (siehe Isabella Nova und Enrico Tronconi (Hrsg.), Urea-SCR Technology for deNOx After Treatment of Diesel Exhausts, Kapitel 3, Springer Verlag, 2014).
Sofern das im Abgas enthaltene Stickoxid ausschließlich oder zumindest vorwiegend in Form von NO vorliegt, zeichnen sich SCR-Katalysatoren auf Vanadiumoxid-Basis durch gute Aktivität und Stabilität aus. Allerdings weisen sie bei N02-Überschuss deutliche Aktivitätseinbußen auf. Die Zugabe von Ceroxid zu den Vanadiumoxid-basierten SCR-Katalysatoren verbessert zwar die Aktivität bei N02-Überschuss, verschlechtert aber gleichzeitig die Tieftemperaturaktivität (T < 250°C) bei NO-Überschuss.
Es besteht demnach Bedarf nach Vanadiumoxid-basierten SCR- Katalysatoren, die sowohl gute Aktivität bei N02-Überschuss, als auch bei NO-Uberschuss und tiefen Temperaturen (T < 250°C) aufweisen. Des Weiteren besteht Bedarf, die thermische Stabilität Vanadium-basierter SCR- Katalysatoren zu verbessern. Es ist bereits bekannt, in auf Metalloxid-basierten SCR-Katalysatoren auch Antimonoxid einzusetzen. So offenbart etwa die US 9,662,610 ein Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden mit Hilfe eines Katalysators, der Titandioxid, Vanadiumverbindungen und Antimonverbindungen umfasst. Die
W02017/101449 Al offenbart die Verwendung einer Katalysator- Zusammensetzung, die Titandioxid, ein Kompositoxid, das Vanadium und Antimon enthält, sowie gegebenenfalls Oxide des Siliziums. Vanadiums und des Antimons umfasst.
Die CN106215929 offenbart ein Cer-Antimon-Kompositoxid, das als
Denitrierungskatalysator Verwenung findet.
Schließlich offenbart die US 8,975,206 eine Katalysatorzusammensetzung, die neben Vanadium und Titan auch Antimon enthalten kann.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass ausgehend von Vanadiumoxid- basierten SCR-Katalysatoren, die Ceroxid enthalten, das oben genannte technische Probleme gelöst werden kann, wenn man dem Katalysator ein Oxid des Antimons zugibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach einen Katalysator, der
• mindestens ein Oxid des Vanadiums in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-%, · mindestens ein Oxid des Wolframs in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Cers in einer Menge von 2 bis 4 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Antimons in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-%, und
• mindestens ein Oxid des Titans in einer Menge, die so bemessen ist, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren,
enthält,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators und berechnet als V2O5, WO3, CeÜ2, Sb205 bzw. T1O2. Dabei fungiert das mindestens eine Oxid des Titans als Trägermaterial, das mindestens eine Oxid des Vanadiums als aktive Katalysatorkomponente, und die jeweils mindestens einen Oxide des Wolframs, des Cers und des Antimons als Promotoren. Unter Promotoren werden dabei Stoffe
verstanden, die die Aktivität eines Katalysators bewahren oder erhöhen.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysators enthält er zusätzlich mindestens ein Oxid des Siliziums. In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Katalysators enthält er zusätzlich mindestens ein Oxid des Molybdäns, des Niobiums, des Zirkoniums, des Tantals und/oder des Hafniums.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Katalysators enthält er mindestens ein Oxid des Cers in Mengen von 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als Ce02. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Katalysators enthält er mindestens ein Oxid des Antimons in Mengen von 1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als Sb205. Es sind darüber hinaus Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Katalysators bevorzugt, die mindestens ein Oxid des Cers in Mengen von 2 bis 4 Gew.-% und berechnet als Ce02, sowie mindestens ein Oxid des Antimons in Mengen von 1 bis 7 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als Sb2Os, enthalten.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Katalysators enthält er
• mindestens ein Oxid des Vanadiums in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Wolframs in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%, · mindestens ein Oxid des Cers in einer Menge von 2 bis 4 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Antimons in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-% und • mindestens ein Oxid des Titans in einer Menge, die so bemessen ist, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren,
jeweils bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als V2O5, WO3, CeÜ2 bzw. Sb205.
Sofern der erfindungsgemäße Katalysator mindestens ein Oxid des Siliziums enthält, so ist es bevorzugt in Mengen von 2 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als S1O2, vorhanden. Sofern der erfindungsgemäße Katalysator mindestens ein Oxid des
Molybdäns, des Niobiums, des Zirkoniums, des Tantals und/oder des
Hafniums umfasst, so ist die Gesamtmenge dieser Oxide bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als M0O3, Nb205, ZrÜ2, Ta2Ü5 bzw. Hf02.
Der erfindungsgemäße Katalysator ist bevorzugt frei von Magnesium oder Verbindungen des Magnesiums.
In weiteren Ausführungsformen ist der erfindungsgemäße Katalysator auch frei von Zirkonium bzw. Verbindungen des Zirkoniums.
Der Begriff Oxid des Vanadiums umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Oxide, die unter den Bedingungen der Herstellung, Lagerung und Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators entstehen bzw.
vorliegen können. Er umfasst somit zum Beispiel V2O5, aber auch alle anderen Oxide des Vanadiums.
Analog umfasst der Begriff Oxid des Wolframs zum Beispiel WO3, aber auch alle anderen Oxide des Wolframs, der Begriff Oxid des Cers zum Beispiel CeÜ2, aber auch alle anderen Oxide des Cers, der Begriff Oxid des Antimons zum Beispiel Sb2Ü5, aber auch alle anderen Oxide des Antimons, der Begriff Oxid des Titans zum Beispiel T1O2, aber auch alle anderen Oxide des Titans, sowie Oxid des Siliziums zum Beispiel S1O2, aber auch alle anderen Oxide des Siliziums. Ebenso verhält es sich mit den Begriffen Oxid des Molybdäns, des Niobiums, des Zirkoniums, des Tantals bzw. des Hafniums.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann in einfacher Weise hergestellt werden.
So können beispielsweise Oxide des Vanadiums, des Wolframs, des Cers, des Antimons und des Titans und gegebenenfalls der weiteren Metalloxide in Pulverform in den gewünschten Mengen innig vermischt und anschließend kalziniert werden. Es ist aber in der Regel vorteilhaft, die genannten Oxide in Wasser aufzuschlämmen und dann zu trocknen und zu kalzinieren.
In einer Variante dieses Verfahrens wird nur ein Teil der Metalloxide als solche vorgelegt, während die übrigen Metalle in Form wasserlöslicher Metallsalze zugegeben werden. So können beispielsweise Oxide des
Wolframs, Cers, Antimons und Titans vorgelegt und dann mit der wässrigen Lösung einer wasserlöslichen Vanadiumverbindung imprägniert und nachfolgend getrocknet und kalziniert werden. Geeignete wasserlösliche Vanadiumverbindungen sind insbesondere Vanadyloxalat, das durch
Auflösen von Vanadiumpentoxid in Oxalsäure erhalten werden kann (siehe zum Beispiel EP 0 345 695 A2) oder Umsetzungsprodukte von
Vanadiumpentoxid mit Aminen oder Ethanolaminen (siehe zum Beispiel WO89/03366 Al und W02011/013006), besonders Ammonium- Metavanadat. Die DE 11 2007 000 814 T5 beschreibt auch die Verwendung von Vanadiumoxytrichlorid.
Alternativ können auch Oxide des Vanadiums, Cers, Antimons und Titans vorgelegt und dann mit der wässrigen Lösung einer wasserlöslichen
Wolframverbindung imprägniert und nachfolgend getrocknet und kalziniert werden. Eine dafür geeignete wasserlösliche Wolframverbindung ist
Ammoniummetawolframat.
An Stelle der einzelnen Oxide können zwei oder mehr Metalloxide auch in Form der entsprechenden Mischoxide oder in Form von mit ein oder mehreren anderen Metalloxiden dotierten Metalloxiden verwendet werden. So kann zum Beispiel ein mit Siliziumdioxid und Wolframtrioxid dotiertes Titandioxid mit wasserlöslichen Verbindungen des Vanadiums und des Antimons imprägniert und dann getrocknet und kalziniert werden.
Insbesondere abhängig vom Herstellungsverfahren kann der erfindungs- gemäße Katalysator als Mischung von Metalloxiden, als Mischoxid, insbesondere aber in Form von Zwischenstufen zwischen Mischung von Metalloxiden und Mischoxid vorliegen. So können zum Beispiel zwei oder drei Metalle in Form eines Mischoxides vorliegen, das mit den übrigen Metallen imprägniert ist.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators nötigen
Ausgangsverbindungen, wie Metalloxide, Mischoxide bzw. wasserlöslichen Metallsalze sind dem Fachmann bekannt und am Markt erhältlich.
Der erfindungsgemäße Katalysator liegt in bevorzugten Ausführungsformen als Beschichtung auf einem Tragkörper vor, der als Durchflusswabenkörper oder Wandflussfilter vorliegen kann.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Tragkörper katalytisch inert und besteht aus keramischem oder metallischem Material, beispielsweise aus Silicium-Carbid, Aluminium-Titanat oder Cordierit. Bei diesen Ausführungsformen liegen alle Bestandteile des erfindungsgemäßen Katalysators in einer Beschichtung vor.
Beschichtete Tragkörper können nach dem Fachmann geläufigen Methoden hergestellt werden, so etwa nach den üblichen Tauchbeschichtungs- verfahren bzw. Pump- und Saug-Beschichtungsverfahren mit sich
anschließender thermischer Nachbehandlung (Kalzination).
In anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der
erfindungsgemäße Katalysator selbst Bestandteil des Tragkörpers, der in diesem Fall aus dem erfindungsgemäßen Katalysator, sowie einer Matrix- komponente gebildet ist.
Trägersubstrate, Durchflusssubstrate ebenso wie Wandflussfilter, die nicht nur aus inertem Material, wie beispielsweise Cordierit bestehen, sondern die daneben auch ein katalytisch aktives Material enthalten, sind dem
Fachmann bekannt. Zu ihrer Herstellung wird eine Mischung aus
beispielsweise 10 bis 95 Gew.-% inerter Matrixkomponente und 5 bis 90 Gew.-% katalytisch aktiven Materials nach an sich bekannten Verfahren extrudiert. Als Matrixkomponenten können dabei alle auch sonst zur
Herstellung von Katalysatorsubstraten verwendeten inerten Materialien verwendet werden. Es handelt sich dabei beispielsweise um Silikate, Oxide, Nitride oder Carbide, wobei insbesondere Magnesium-Aluminium-Silikate bevorzugt sind.
Der erfindungsgemäße Katalysator eignet sich in hervorragender Weise zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen von mager betriebenen
Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur
Verminderung von Stickoxiden in Abgasen von mager betriebenen
Verbrennungsmotoren umfassend die Verfahrensschritte
Zugabe eines Reduktionsmittels zum Stickoxide enthaltenden Abgas und Überleitung des resultierenden Gemisches aus Stickoxide enthaltendem Abgas und Reduktionsmittel über einen erfindungsgemäßen Katalysator.
Als Reduktionsmittel kommt insbesondere Ammoniak in Frage, wobei mit besonderem Vorteil zum Stickoxide enthaltenden Abgas nicht Ammoniak selbst, sondern ein Ammoniak-Precursor, insbesondere Harnstoff,
zugegeben wird.
Insbesondere wird der erfindungsgemäße Katalysator als Bestandteil eines Abgasreinigungssystems verwendet, das beispielsweise neben dem erfindungsgemäßen Katalysator einen anströmseitig angeordneten
Oxidationskatalysator und ein Dieselpartikelfilter umfasst. Dabei kann der erfindungsgemäße Katalysator auch als Beschichtung auf dem
Dieselpartikelfilter vorliegen. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Abgasreinigungssystem zur Behandlung von Dieselabgas, das in Strömungsrichtung des Abgases
- einen Oxidationskatalysator,
- ein Dieselpartikelfilter und
- einen erfindungsgemäßen Katalysator
oder
- einen Oxidationskatalysator und
- ein Dieselpartikelfilter, auf dem ein erfindungsgemäßer Katalysator als Beschichtung vorliegt
umfasst.
Für das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem geeignete Oxidations- katalysatoren, insbesondere Platin, Palladium oder Platin und Palladium geträgert auf zum Beispiel Aluminiumoxid, und Dieselpartikelfilter sind dem Fachmann bekannt und am Markt erhältlich.
In der Regel umfasst das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem eine anströmseitig zum erfindungsgemäßen Katalysator angeordnete Vorrichtung zum Eindosieren des Reduktionsmittels.
Die Einspritzvorrichtung kann vom Fachmann beliebig gewählt werden, wobei geeignete Vorrichtungen der Literatur entnommen werden können (siehe etwa T. Mayer, Feststoff-SCR-System auf Basis von Ammonium- carbamat, Dissertation, TU Kaiserslautern, 2005). Als Reduktionsmittel wird über die Einspritzvorrichtung insbesondere Ammoniak als solches oder in Form einer Verbindung in den Abgasstrom eingebracht, aus der bei den Umgebungsbedingungen Ammoniak gebildet wird. Als solche kommen beispielsweise wässrige Lösungen von Harnstoff oder Ammoniumformiat in Frage, ebenso wie festes Ammoniumcarbamat. In der Regel wird das Reduktionsmittel bzw. ein Vorläufer davon in einem mitgeführten Behälter, der mit der Einspritz-vorrichtung verbunden ist, vorrätig gehalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren und Beispiele weitergehend erläutert. Es zeigen : Figur 1 : Stickoxid-Umsätze in der Standard-SCR-Reaktion, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK1, VK2 VK3, VK4 und VK5 in frischem Zustand (Klf, VKlf, VK2f, VK3f, VK4f und VK5f).
Figur 2 : Stickoxid-Umsätze in der Standard-SCR-Reaktion, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK1, VK2, VK3, VK4 und VK5 in gealtertem Zustand (Kla, VKla, VK2a, VK3a, VK4a und VK5a).
Figur 3 : Stickoxid-Umsätze in der schnellen SCR-Reaktion, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK1, VK2, VK3, VK4 und VK5 in frischem Zustand (Klf, VKlf, VK2f, VK3f, VK4f und VK5f).
Figur 4: Stickoxid-Umsätze in der schnellen SCR-Reaktion, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK1, VK2, VK3, VK4 und VK5 in gealtertem Zustand (Kla, VKla, VK2a, VK3a, VK4a und VK5a).
Figur 5: Stickoxid-Umsätze in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C gegen den WO3 Gehalt, gemessen am erfindungsgemäßen Katalysator Kl in Vergleich zu den Vergleichskatalysatoren VK4, VK6 und VK7 in frischem und gealtertem Zustand.
Figur 6: Stickoxid-Umsätze in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C gegen CeOi Gehalt, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in
Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK3 und VK8 in frischem und gealtertem Zustand.
Figur 7: Stickoxid-Umsätze in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C gegen Sb2Ü5 Gehalt, gemessen an dem erfindungsgemäßen Katalysator Kl in
Vergleich zu Vergleichskatalysatoren VK2, VK9 und VK10 in frischem und gealtertem Zustand. Beispiel 1
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der
Zusammensetzung 86,00 Gew.-% T1O2, 4,50 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.- % V2O5, 1,00 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCte und 2,75 Gew.-%
Sb205 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene
Katalysator Kl liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb
nachfolgend mit Klf bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene Katalysator Kl wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydro- thermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator Kl liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als Kla bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 1
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2) und Wolframtrioxid (WO3) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 90,5 Gew.-% T1O2, 4,75 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gerührt.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK1 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VKlf bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VKla wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK1 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VKla bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 2
a) Ein kommerziell erhältliches mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde im Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3) und Cerdioxid (CeCte) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 88,60
Gew.-% T1O2, 4,65 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3 und 2,00 Gew.-% CeOi resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gerührt.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK2 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK2f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK2a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK2 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK2a bezeichnet. Vergleichsbeispiel 3
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3) und Antimonpentoxid in Mengen zugefügt, dass eine Katalysator der Zusammensetzung 87,9
Gew.-% T1O2, 4,60 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3 und 2,75 Gew.-% Sb20s resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen. b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK3 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK3f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK3a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK3 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK3a bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 4
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde im Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3) und Antimonpentoxid in Mengen zugefügt, dass eine Katalysator der Zusammensetzung 86,9 Gew.-% T1O2, 4,60 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 2,00 Gew.-% CeOi und 2,75 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen. b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK4 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK4f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK4a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK4 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK4a bezeichnet. Vergleichsbeispiel 5
a) Ein kommerziell Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser
dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), roxid (CeCh) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass eine Katalysator der Zusammensetzung 90,5 Gew.-% T1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCte und 2,75 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer
Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK5 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK5f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK5a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK5 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK5a bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 6
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 86,45 Gew.-% T1O2, 4,55 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 0,50 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCte und 2,75 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK6 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK6f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK6a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK6 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK6a bezeichnet. Vergleichsbeispiel 7
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 85,03 Gew.-% T1O2, 4,47 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 2,00 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCte und 2,75 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK7 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK7f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK7a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK7 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK7a bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 8
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 84,07 Gew.-% T1O2, 4,43 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3, 4,00 Gew.-% CeCte und 2,75 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer
Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK8 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK8f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK8a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK8 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK8a bezeichnet.
Vergleichsbeispiel 9
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 84,79 Gew.-% T1O2, 4,46 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCh und 4,00 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK9 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VK9f bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VK9a wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK9 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VK9a bezeichnet. Vergleichsbeispiel 10
a) Ein kommerziell erhältliches, mit 5 Gew.-% Siliziumdioxid dotiertes
Titandioxid in der Anatasform wurde in Wasser dispergiert und sodann Vanadiumdioxid (VO2), Wolframtrioxid (WO3), Cerdioxid (CeCte) und Antimonpentoxid (Sb20s) in Mengen zugefügt, dass ein Katalysator der Zusammensetzung 81,94 Gew.-% T1O2, 4,31 Gew.-% S1O2, 3,75 Gew.-% V2O5, 1,00 Gew.-% WO3, 2,00 Gew.-% CeCh und 7,00 Gew.-% Sb2Ü5 resultiert. Die Slurry wurde intensiv gerührt und schließlich in einer handelsüblichen Rührwerkskugelmühle gemahlen.
b) Die nach a) erhaltene Dispersion wurde in üblicher Weise auf ein
handelsübliches keramisches Durchflusssubstrat mit einem Volumen von 0,5 L und einer Zellzahl von 62 Zellen pro Quadratzentimeter bei einer Wandstärke von 0,17 mm auf dessen gesamter Länge mit einer
Washcoat-Beladung von 360 g/L beschichtet. Sodann wurde bei 90°C getrocknet und bei 600°C für 2 Stunden kalziniert. Der so erhaltene Katalysator VK10 liegt in frischem Zustand vor und wird deshalb nachfolgend mit VKlOf bezeichnet.
c) Der nach b) erhaltene VKlOa wurde für 48 Stunden bei 700°C in einer Gasatmosphäre (10% O2, 10% H2O, Rest N2) einer hydrothermalen Alterung unterworfen. Der Katalysator VK10 liegt dann in gealtertem Zustand vor und wird nachstehend als VKlOa bezeichnet.
In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen der Katalysatoren der genannten Beispiele zusammengefasst. Dabei ist die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Katalysators nicht auf explizit gezeigte Beispiele beschränkt.
Tabelle 1: Zusammensetzungen der Katalysatoren aus den Beispielen
Untersuchung des Stickoxid-Umsatzes als Maß für die SCR-Aktivität:
Die Bestimmung der NO-Umsätze der nach den vorstehend beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Katalysatoren bzw.
Vergleichskatalysatoren erfolgte in einem Reaktor aus Quarzglas. Dazu wurden Bohrkerne mit L = 3" und D = 1" zwischen 200 und 400°C unter Stationärbedingungen getestet. Die Testung erfolgte in einer Labor- Modellgasanlage unter den folgenden Bedingungen.
Während der Messung wurden die Stickoxid-Konzentrationen des Modell- gases nach Durchströmen des Katalysators mit einer geeigneten Analytik erfasst. Aus den bekannten, dosierten Stickoxid-Gehalten, die während der Konditionierung zu Beginn des jeweiligen Prüflaufs mit einer Vor- Katalysator-Abgasanalytik verifiziert wurden, und den gemessenen
Stickoxid-Gehalten nach Durchströmen des Katalysators wurde der
Stickoxid-Umsatz, bezogen auf das Verhältnis von Nhb zu NO, über dem Katalysator für jeden Temperaturmesspunkt wie folgt berechnet:
UN0 [%] 100
mit
(NOx) = (NO) + (N02) + (N20) Die erhaltenen Stickoxid-Umsatz-Werte UNOX [%] wurden zur Beurteilung der SCR-Aktivität der untersuchten Materialien als Funktion der vor dem Katalysator gemessenen Temperatur aufgetragen.
Tabelle 2 zeigt den NOx-Umsatz in der Standard-SCR-Reaktion für die oben beschriebenen Beispiele.
Tabelle 2: NOx-Umsatz in der Standard-SCR-Reaktion
Die Ergebnisse der Standard-SCR-Reaktion der frischen Katalysatoren sind in Fig. 1 gezeigt.
Die Ergebnisse der Standard-SCR-Reaktion der gealterten Katalysatoren sind in Fig. 2 gezeigt.
Tabelle 3 zeigt den NOx-Umsatz in der schnellen SCR-Reaktion für die oben beschriebenen Beispiele.
Tabelle 3: NOx-Umsatz in der schnellen SCR-Reaktion
Die Ergebnisse der schnellen SCR-Reaktion der frischen Katalysatoren sind in Fig. 3 gezeigt.
Die Ergebnisse der schnellen SCR-Reaktion der gealterten Katalysatoren sind in Fig. 4 gezeigt.
Der Einfluss W03-Gehalts des Katalysators auf den NOx-Umsatz in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und in der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C im frischen und gealterten Zustand ist in Tabelle 4 gezeigt. Die Mengen von V2O5, CeÜ2 und Sb2Ü5 wurden konstant bei 3,75 wt.-%, 2,00 wt.-% bzw. 2,75 wt.-% gehalten, während der W03-Gehalt von 0,00 wt.-%
(VK4) über 0,50 wt.-% (VK6), 1,00 wt.-% (Kl) und 2,00 wt.-% (VK7) variiert wurde.
Tabelle 4: Einfluss des W03-Gehalts auf den NOx-Umsatz
Die Ergebnisse des Einflusses des W03-Gehalts sind in Fig. 5 dargestellt. Der Einfluss CeCte-Gehalts des Katalysators auf den NOx-Umsatz in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und in der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C im frischen und gealterten Zustand ist in Tabelle 5 gezeigt. Die Mengen von V2O5, WO3 und Sb2Ü5 wurden konstant bei 3,75 wt.-%, 1,00 wt.-% bzw. 2,75 wt.-% gehalten, während der Ce02-Gehalt von 0,00 wt.-%
(VK3) über 2,00 wt.-% (Kl) und 2,00 wt.-% (K7) variiert wurde.
Tabelle 5: Einfluss des Ce02-Gehalts auf den NOx-Umsatz
Die Ergebnisse des Einflusses des Ce02-Gehalts sind in Fig. 6 dargestellt.
Der Einfluss Sb20s-Gehalts des Katalysators auf den NOx-Umsatz in der Standard-SCR-Reaktion bei 200°C und in der schnellen SCR-Reaktion bei 300°C im frischen und gealterten Zustand ist in Tabelle 6 gezeigt. Die Mengen von V2O5, WO3 und CeCte wurden konstant bei 3,75 wt.-%, 1,00 wt.-% bzw. 2,00 wt.-% gehalten, während der Sb20s-Gehalt von 0,00 wt.-
% (VK2) über 2,75 wt.-% (Kl), 4,00 wt.-% (VK9) und 7,00 wt.-% (VK10) variiert wurde.
Tabelle 6: Einfluss des Sb2Os-Gehalts auf den NOx-Umsatz
Die Ergebnisse des Einflusses des Sb20s-Gehalts sind in Fig. 7 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Katalysator, der
• mindestens ein Oxid des Vanadiums in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-%, · mindestens ein Oxid des Wolframs in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Cers in einer Menge von 2 bis 4 Gew.-%,
• mindestens ein Oxid des Antimons in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-%. und
• mindestens ein Oxid des Titans in einer Menge, die so bemessen ist, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren,
enthält, jeweils bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als
V2O5, WO3, CeÜ2, Sb205 bzw. T1O2.
2. Katalysator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
er mindestens ein Oxid des Siliziums enthält.
3. Katalysator gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Oxid des Molybdäns, des Niobiums, des
Zirkoniums, des Tantals und/oder des Hafniums enthält.
4. Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Oxid des Siliziums in Mengen von 2 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als Si02, enthält.
5. Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Oxid des Molybdäns, des
Niobiums, des Zirkoniums, des Tantals und/oder des Hafniums in einer Gesamtmenge dieser Oxide von 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators und berechnet als M0O3, Nb2Ü5, ZrÜ2, Ta2Ü5 bzw. Hf02, enthält.
6. Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er als Beschichtung auf einem Tragkörper vorliegt.
7. Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er als Bestandteil eines Tragkörpers vorliegt.
8. Verfahren zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen von mager betriebenen Verbrennungsmotoren umfassend die Verfahrensschritte
- Zugabe eines Reduktionsmittels zum Stickoxide enthaltenden
Abgas und
- Überleitung des resultierenden Gemisches aus Stickoxide
enthaltendem Abgas und Reduktionsmittel über einen Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.
9. Abgasreinigungssystem zur Behandlung von Dieselabgas, das
- einen Oxidationskatalysator,
- ein Dieselpartikelfilter und
- einen Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7
oder
- einen Oxidationskatalysator und
- ein Dieselpartikelfilter, auf dem ein Katalysator gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 als Beschichtung vorliegt umfasst.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114401789B (zh) * 2019-07-16 2024-11-05 国一因套特株式会社 包含催化剂用涂料组合物的催化反应装置及涂覆方法
CN110773211B (zh) * 2019-09-18 2022-09-13 上海瀚昱环保材料有限公司 高-低温脱硝催化剂及其制备方法
KR20220065013A (ko) * 2019-09-19 2022-05-19 바스프 코포레이션 선택적 접촉 환원 촉매 조성물, 이를 포함하는 촉매 물품, 및 촉매 물품의 제조 방법
US20230347288A1 (en) * 2020-05-15 2023-11-02 Basf Corporation Selective catalytic reduction catalyst and catalytic article comprising the same
KR20230012001A (ko) * 2020-05-15 2023-01-25 바스프 코포레이션 선택적 촉매 환원 촉매 및 이를 포함하는 촉매 물품
KR102438438B1 (ko) * 2020-11-25 2022-09-01 한서대학교 산학협력단 고정배출원의 배기가스 처리 저온 탈질촉매 및 그 제조방법
EP4063003A1 (de) 2021-03-23 2022-09-28 UMICORE AG & Co. KG Filter zur nachbehandlung von abgasen von verbrennungsmotoren
CN115707513B (zh) * 2021-08-19 2024-07-05 巴斯夫公司 用于选择性催化还原的金属氧化物催化剂
WO2023046146A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Basf Corporation Catalytic system comprising antimony-containing catalyst
DE102022130469A1 (de) 2022-11-17 2024-05-23 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Substrats für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102023117464A1 (de) 2023-07-03 2025-01-09 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Substrats für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung
EP4360742A1 (de) 2023-08-03 2024-05-01 Umicore AG & Co. KG Verbesserung der denox-scr-leistungen von vandiumbasierten scr-katalysatoren durch verwendung von washcoats mit unterschiedlichen vanadiumgehalten

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55165132A (en) 1979-06-08 1980-12-23 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Removing method for nitrogen oxide
WO1989003366A1 (en) 1987-10-06 1989-04-20 Johnson Matthey Inc. Vanadium/tungsten catalyst and process
US4929586A (en) 1988-06-09 1990-05-29 W. R. Grace & Co.-Conn. Catalysts for selective catalytic reduction DeNOx technology
DE4314896A1 (de) * 1992-05-18 1993-11-25 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur selektiven katalytischen Umsetzung von Ammoniak in ammoniakhaltigem Abgas
DE4321555C1 (de) * 1993-06-29 1994-09-15 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Mischoxidpulvern für Entstickungskatalysatoren
JP2004290753A (ja) 2003-03-26 2004-10-21 Mitsubishi Chemical Engineering Corp 耐熱性脱硝触媒
JP4507901B2 (ja) * 2005-02-07 2010-07-21 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及びその排気ガス浄化方法
KR100671978B1 (ko) 2005-07-19 2007-01-24 한국과학기술연구원 탈질환원촉매
KR100767563B1 (ko) 2006-04-03 2007-10-17 한국전력기술 주식회사 볼 밀링의 도입에 의하여 넓은 온도 대역에서 우수한질소산화물의 제거활성을 갖는 바나듐/티타니아계 촉매의제조방법 및 이의 사용방법
US8545796B2 (en) 2009-07-31 2013-10-01 Cristal Usa Inc. Silica-stabilized ultrafine anatase titania, vanadia catalysts, and methods of production thereof
DE112010003613T5 (de) 2009-09-10 2012-11-08 Cummins Ip, Inc. Niedertemperatur-Katalysator für die selektive katalytische Reduktion sowie dazugehörige Systeme und Verfahren
EP2558196B1 (de) 2010-04-16 2020-10-14 Treibacher Industrie AG Verwendung einer katalysatorzusammensetzung für die selektive katalytische reduktion von abgasen
FR2962431B1 (fr) 2010-07-07 2018-01-19 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de cerium, de niobium et, eventuellement, de zirconium et son utilisation en catlyse.
US8617502B2 (en) * 2011-02-07 2013-12-31 Cristal Usa Inc. Ce containing, V-free mobile denox catalyst
EP2700447B1 (de) 2011-04-21 2021-06-16 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Siliciumdioxid-trägerkatalysator
US9242211B2 (en) 2011-05-30 2016-01-26 The Babcock & Wilcox Company Catalysts possessing an improved resistance to poisoning
KR101284214B1 (ko) * 2012-10-04 2013-07-08 한국과학기술연구원 질소산화물 분해 촉매 및 그 제조 방법
DE202013011730U1 (de) * 2012-11-12 2014-04-03 Umicore Ag & Co. Kg Katalysatorsystem zur Behandlung von NOx- und partikelhaltigem Dieselabgas
EP2875863A1 (de) * 2013-11-25 2015-05-27 Umicore AG & Co. KG SCR-Katalysator
DE102014119178A1 (de) 2013-12-30 2015-07-02 Johnson Matthey Public Limited Company Selektive katalytische Reduktionsverfahren unter Verwendung von dotierten Ceroxiden
KR101513834B1 (ko) * 2014-04-14 2015-04-20 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 및 이의 제조방법
JP2017530000A (ja) * 2014-09-22 2017-10-12 トライバッハー インダストリー アーゲー 熱安定性ｎｈ３−ｓｃｒ触媒組成物
PL3320193T3 (pl) * 2015-07-09 2019-09-30 Umicore Ag & Co. Kg Układ usuwania cząstek stałych oraz szkodliwych związków ze spalin silnikowych
US11260371B2 (en) * 2015-12-17 2022-03-01 Basf Corporation Selective catalytic reduction (SCR) catalyst comprising a composite oxide containing V and SB, preparation process thereof, and use thereof for nitrogen oxides removal
CN106215929B (zh) 2016-08-18 2019-01-29 上海众仕环境科技股份有限公司 一种铈基脱硝催化剂及其制备工艺
CN106423139A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 包头稀土研究院 一种稀土基scr脱硝催化剂及制备方法
CN106861675A (zh) * 2016-12-30 2017-06-20 大连瑞克科技有限公司 堇青石蜂窝陶瓷为基体的整体式低温脱硝催化剂及其制备方法

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EP3482825A1 (de) 2019-05-15
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