BR112021008252A2

BR112021008252A2 - artigo catalisador, artigo catalisador de scr, sistema de tratamento de gases de escape e métodos de preparação de um scrof com conversão aprimorada de nox

Info

Publication number: BR112021008252A2
Application number: BR112021008252-2A
Authority: BR
Inventors: Yuejin Li
Original assignee: Basf Corporation
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-08-03
Also published as: EP3873664A1; CN112969534A; WO2020092113A1; KR20210068517A; JP2022509023A; US20220001371A1; EP3873664A4

Abstract

ARTIGO CATALISADOR, ARTIGO CATALISADOR DE SCR, SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES DE ESCAPEE MÉTODOSDE PREPARAÇÃO DE UM SCRoF COM CONVERSÃO APRIMORADADE NOx. A presente divulgação fornece composições de catalisador para conversão de NOx e substratos de filtro de fluxo de parede compreendendo tais composições de catalisador. Certas composições de catalisador incluem um zeólito com Cu suficiente trocado em sítios de cátions do mesmo para produzir uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e um componente de captura de cobre (por exemplo, alumina), incluindo uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons, em uma concentração de cerca de 1 a 20% em peso. O zeólito e o componente de captura de cobre podem estar na mesma camada de película de recobrimento ou podem estar em diferentes camadas de película de recobrimento (de modo que o componente de captura de cobre sirva como um pré-revestimento no substrato do filtro de fluxo de parede).

Description

“ARTIGO CATALISADOR, ARTIGO CATALISADOR DE SCR, SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES DE ESCAPE E MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE UM SCROF COM CONVERSÃO APRIMORADA DE NOX” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a composições de catalisador de SCR contendo zeólito com adição de componentes de película de recobrimento (washcoat) capazes de reter cobre móvel, métodos para a preparação e uso de tais composições de catalisador para aplicações de controle de emissão pobre e artigos catalisadores e sistemas empregando tais composições de catalisador.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Com o tempo, os componentes prejudiciais de óxidos de nitrogênio (NOx) levaram à poluição atmosférica. O NOx está contido em gases de exaustão, tais como de motores de combustão interna (por exemplo, em automóveis e caminhões), de instalações de combustão (por exemplo, centrais elétricas aquecidas por gás natural, óleo ou carvão) e de plantas de produção de ácido nítrico.

[0003] Vários métodos de tratamento têm sido usados para o tratamento de misturas de gases contendo NOx para diminuir a poluição atmosférica. Um tipo de tratamento envolve a redução catalítica de óxidos de nitrogênio. Existem dois processos: (1) um processo de redução não seletivo em que monóxido de carbono, hidrogênio ou um hidrocarboneto de peso molecular mais baixo é usado como agente de redução; e (2) um processo de redução seletiva em que amônia ou um precursor de amônia é usado(a) como agente de redução. No processo de redução seletiva, um alto grau de remoção de óxido de nitrogênio pode ser alcançado com uma pequena quantidade estequiométrica de agente de redução.

[0004] O processo de redução seletiva é conhecido como processo de SCR (Redução Catalítica Seletiva). O processo de SCR usa redução catalítica de óxidos de nitrogênio com um redutor (por exemplo, amônia) na presença de oxigênio atmosférico, resultando na formação predominantemente de nitrogênio e vapor: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (reação de SCR padrão); 2NO2 + 4NH3 + O2→ 3N2 + 6H2O (reação de SCR lenta); e NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (reação de SCR rápida).

[0005] Os catalisadores empregados no processo de SCR idealmente devem ser capazes de reter boa atividade catalítica em uma ampla faixa de condições de temperatura de uso, por exemplo, 200 °C a 600 °C ou mais, sob condições hidrotérmicas. Os catalisadores de SCR usados em aplicações de controle de emissão de escape são expostos a condições hidrotérmicas de alta temperatura durante a regeneração de um filtro de fuligem, um componente do sistema de tratamento de gases de escape usado para a remoção de partículas.

[0006] Peneiras moleculares, tais como zeólitos, têm sido usadas na redução catalítica seletiva (SCR) de óxidos de nitrogênio com um redutor tal como amônia, ureia ou um hidrocarboneto na presença de oxigênio.

Zeólitos são materiais cristalinos com tamanhos de poros bastante uniformes que, dependendo do tipo de zeólito e do tipo e da quantidade de cátions incluídos na rede de zeólitos, variam de cerca de 0,3 a 1 nanômetro (3 a 10 Angstroms) de diâmetro. Os zeólitos com aberturas de poros de 8 anéis e unidades de construção secundárias de seis anéis duplos, particularmente aqueles com estruturas em forma de gaiola, foram recentemente estudados para uso como catalisadores de SCR. Um tipo específico de zeólito com essas propriedades é a chabazita (CHA), que é um zeólito de poros pequenos com aberturas de poros de anéis de 8 membros (~ 0,38 nanômetro (3,8 Angstroms)) acessíveis através de sua porosidade tridimensional. Uma estrutura em forma de gaiola resulta da conexão de unidades de construção de seis anéis duplos por 4 anéis.

[0007] São conhecidos catalisadores de zeólito promovidos por metal incluindo, dentre outros, catalisadores de zeólito promovidos por ferro e promovidos por cobre, para a redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio com amônia. Por exemplo, o zeólito beta promovido por ferro tem sido um catalisador comercial eficaz para a redução seletiva de óxidos de nitrogênio com amônia, por exemplo, conforme descrito na Patente nº U.S. 4.961.917. Há sempre um desejo de desempenho melhorado de catalisadores e, consequentemente, seria benéfico fornecer catalisadores de SCR (e, em particular, catalisadores de SCR em substratos de filtro, isto é, SCRoFs) com desempenho melhorado em baixa e/ou alta temperatura.

SUMÁRIO

[0008] A presente divulgação fornece composições de catalisador compreendendo um componente de captura de cobre (por exemplo, alumina) e um ou mais zeólitos (por exemplo, um ou mais zeólitos promovidos por metal). A divulgação fornece ainda artigos catalíticos e sistemas que compreendem tais artigos catalíticos, em que os artigos catalíticos compreendem a composição de catalisador referenciada disposta em um substrato, por exemplo, um substrato de filtro (fornecendo um catalisador de redução catalítica seletiva em um filtro, isto é, um SCRoF). Vantajosamente, em algumas de tais modalidades, as composições de catalisador (e artigos e sistemas associados) podem exibir propriedades benéficas, como conversão de NOx melhorada em relação a composições de catalisador comparáveis sem adição de componente de captura de cobre. Embora não se pretenda ser limitado pela teoria, acredita-se que a adição de alumina pode levar à modificação da microporosidade da composição de catalisador resultante. Essas microporosidades podem ser descritas, por exemplo, por área de superfície zeolítica (ZSA) da composição de catalisador. A microporosidade específica de uma determinada composição de catalisador e, em particular, a microporosidade de uma composição de catalisador na forma calcinada e envelhecida, pode afetar a atividade dessa composição. Vantajosamente, em várias modalidades, as composições divulgadas exibem perda de atividade de SCR relativamente baixa com o envelhecimento.

[0009] Em um aspecto, a divulgação fornece um artigo catalisador que compreende: um substrato de filtro de fluxo de parede; e uma composição de catalisador revestida no substrato de filtro de fluxo de parede, em que a composição de catalisador compreende: um zeólito com Cu suficiente trocado em sítios de cátions do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e um carregamento de CuO de 1 a 15% em peso; e um componente de captura de cobre em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 20% em peso com base no peso do zeólito com Cu trocado; em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons.

[0010] Em algumas modalidades, a composição de catalisador está na forma de uma primeira película de recobrimento que compreende o zeólito e uma segunda película de recobrimento que compreende o componente de captura de cobre, em que a segundpelícula de recobrimento está disposta diretamente em pelo menos uma porção do substrato de filtro de fluxo de parede e a primeira película de recobrimento é disposta diretamente em pelo menos uma porção da segunda película de recobrimento. Em algumas modalidades, a composição do catalisador está na forma de uma película de recobrimento que compreende uma mescla física do zeólito e do componente de captura de cobre, e a película de recobrimento é disposta diretamente em pelo menos uma porção do substrato de filtro de fluxo de parede. Em outras dessas modalidades, a primeira película de recobrimento compreende ainda um segundo componente de captura de cobre, em que o segundo componente de captura de cobre pode ser o mesmo ou diferente do componente de captura de cobre na segunda película de recobrimento.

[0011] Tais artigos catalisadores podem exibir atividade intensificada em temperaturas baixas e/ou altas. Por exemplo, em algumas modalidades, o artigo catalisador divulgado exibe conversão aprimorada de NOx em 200 °C em comparação com uma composição de catalisador que não compreende o componente de captura de cobre. Em algumas modalidades, o artigo catalisador divulgado exibe conversão aprimorada de NOx em 600 °C em comparação com uma composição de catalisador que não compreende o componente de captura de cobre.

[0012] A composição e a forma do componente de captura de cobre podem variar. Em algumas modalidades, compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em alumina, sílica, zircônia, nióbio, molibdênio e combinações dos mesmos. Em modalidades particulares, o componente de captura de cobre compreende alumina. Tal alumina pode ser selecionada, por exemplo, a partir do grupo que consiste em boemita, gama- alumina, sílica-alumina, alumina estabilizada e combinações das mesmas. Em uma modalidade particular, o componente de captura de cobre compreende gama-alumina. Em algumas modalidades, o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 5 mícrons. Em algumas modalidades, o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 3 mícrons.

[0013] A composição e a forma do zeólito dentro da composição divulgada também podem variar. Em algumas modalidades, o zeólito tem um tamanho médio de partícula de cerca de 0,01 a cerca de 5 mícrons. O zeólito, em várias modalidades, pode ter uma estrutura de base “8 anéis” selecionada a partir do grupo que consiste em AEI, AFT, AFV, AFX, AVL,

CHA, DDR, EAB, EEI, ERI, IFY, IRN, KFI, LEV, LTA, LTN, MER, MWF, NPT, PAU, RHO, RTE, RTH, SAS, SAT, SAV, SFW, TSC, UFI e combinações e intercrescimentos dos mesmos. Em modalidades particulares, o zeólito tem uma estrutura de base selecionada dentre AEI, AFT, CHA, LTA e combinações e intercrescimentos dos mesmos. Em uma modalidade particular, o zeólito tem uma estrutura de base de CHA. Em outras modalidades, o zeólito pode ter uma estrutura de base “10 anéis” selecionada a partir do grupo que consiste em AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e combinações e intercrescimentos dos mesmos. Tais estruturas de base podem, por exemplo, ser selecionadas dentre FER, MEL, MFI, STT e combinações e intercrescimentos dos mesmos. Em modalidades adicionais, o zeólito pode ter uma estrutura de base “12 anéis” selecionada a partir do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e combinações e intercrescimentos dos mesmos. Por exemplo, o zeólito em certas modalidades tem uma estrutura de base selecionada a partir de AFI, BEA, FAU, MAZ, MOR, OFF e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

[0014] As composições que compreendem zeólitos de duas ou mais estruturas de base diferentes são fornecidas como combinações ou intercrescimento em certas modalidades, que podem ter o mesmo número de anel ou números de anel diferentes (por exemplo, compreendendo duas estruturas de base de 8 anéis, duas estruturas de base de 10 anéis, duas estruturas de base de 12 anéis, uma estrutura de base de 8 e 10 anéis, uma estrutura de base de 8 e 12 anéis ou uma estrutura de base de 10 e 12 anéis).

Em certas modalidades, o zeólito tem uma estrutura de base que compreende um intercrescimento de CHA e GME ou AEI e GME.

[0015] As quantidades dos respectivos componentes dentro da composição de catalisador divulgada podem, em algumas modalidades, ser fornecidas como segue. Em algumas modalidades, o componente de captura de cobre está presente em uma quantidade de cerca de 2 a cerca de 20% em peso com base no peso do zeólito com Cu trocado. Em algumas modalidades, o zeólito dentro da composição do catalisador está presente em uma quantidade de cerca de 0,031 g/ml (0,5 g/pol3) a cerca de 0,31 g/ml (5,0 g/pol3). Em outras modalidades, o zeólito está presente na composição do catalisador em uma quantidade de cerca de 0,06 g/ml (1 g/pol3) a cerca de 0,31 g/ml (5,0 g/pol3).

[0016] Em algumas modalidades, uma primeira porção da segunda película de recobrimento está localizada dentro das paredes do substrato e uma segunda porção da segunda película de recobrimento está localizada sobre as paredes do substrato. Em algumas modalidades, a segunda película de recobrimento está localizada dentro das paredes do substrato. Em algumas modalidades, a primeira película de recobrimento está localizada sobre as paredes do substrato.

[0017] Em outro aspecto da presente divulgação, é fornecido um sistema de tratamento de gás de escape, compreendendo o artigo catalisador conforme divulgado no presente documento acima a jusante de um injetor de ureia e em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

Tal sistema de tratamento de gases de escape pode compreender vários outros componentes adicionais. Por exemplo, em algumas modalidades, o sistema compreende ainda um componente selecionado a partir do grupo que consiste em um catalisador de oxidação de diesel, um filtro de fuligem, um catalisador de oxidação de amônia, um adsorvente de NOx pobre e qualquer combinação dos mesmos. O motor de combustão interna, em algumas modalidades, é um motor a diesel.

[0018] Em um aspecto adicional da divulgação, é fornecido um método de preparação de um SCRoF com conversão de NO x de alta temperatura e baixa temperatura melhorada que compreende: revestir uma primeira película de recobrimento que compreende um componente de captura de cobre em pelo menos uma porção de um substrato de filtro de fluxo de parede, em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons, para produzir um substrato de filtro de parede de fluxo pré-revestido; e revestir o substrato de filtro de fluxo de parede pré-revestido com uma segunda película de recobrimento, compreendendo um zeólito que tem Cu suficiente trocado em sítios catiônicos do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e calcinar o substrato de filtro de fluxo de parede revestido para produzir o SCRoF. Em ainda um aspecto adicional é fornecido um método de preparação de um SCRoF com conversão de NOx de alta temperatura e baixa temperatura melhorada, compreendendo: revestir uma película de recobrimento que compreende uma mistura de um componente de captura de cobre e um zeólito em um substrato de filtro de fluxo de parede, em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas tendo um tamanho de partícula D 90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons, e em que o componente de zeólito compreende Cu suficiente trocado em sítios catiônicos do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e calcinar o substrato de filtro de fluxo de parede revestido para produzir o SCRoF. Em algumas de tais modalidades, o componente de captura de cobre é alumina. A etapa de revestimento com o componente de captura de cobre pode, em algumas modalidades, ser conduzida de modo a fornecer um pré-revestimento de alumina de cerca de 0,003 g/ml (0,05 g/pol3) a cerca de 0,031 g/ml (0,5 g/pol3) de alumina no substrato de filtro de fluxo de parede.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A fim de proporcionar uma compreensão das modalidades da invenção, é feita referência aos desenhos anexos, que não são necessariamente desenhados em escala, e nos quais numerais de referência se referem a componentes de modalidades exemplares da invenção. Os desenhos são apenas exemplares e não devem ser interpretados como limitativos da invenção.

[0020] A Figura 1 ilustra uma vista externa de uma modalidade de um substrato de filtro de fluxo de parede tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída.

[0021] A Figura 2 ilustra uma vista em corte transversal de uma modalidade exemplar de uma pluralidade de paredes porosas se estendendo longitudinalmente de uma extremidade de entrada a uma extremidade de saída de um substrato de filtro de fluxo de parede.

[0022] A Figura 3 é um sistema de tratamento de gás de escape exemplar incluindo o substrato de filtro de fluxo de parede revestido divulgado no presente documento.

[0023] A Figura 4 é um gráfico de medições de fluxo frio ΔP nas amostras de SCRoF do Exemplo fornecido no presente documento, a uma vazão de 0,02 m³/s (35 pés3/min).

[0024] A Figura 5 é um gráfico de medições de capacidade de armazenamento de NH3 nas amostras de SCRoF frescas e envelhecidas do Exemplo.

[0025] A Figura 6 é um gráfico de perfis de dessorção de NH3 programada por temperatura de determinadas amostras do Exemplo.

[0026] A Figura 7 é um gráfico de barras de conversão de NOx a 200 °C nas amostras de SCRoF frescas e envelhecidas do Exemplo.

[0027] A Figura 8 é um gráfico que compara a conversão de NOx a 200 °C e a dessorção de NH3 cumulativa nas amostras envelhecidas.

[0028] A Figura 9 fornece gráfico de barras de conversão de NOx a 600 °C nas amostras de SCRoF frescas e envelhecidas do Exemplo.

[0029] A Figura 10 é um gráfico que compara a atividade de alta e baixa temperatura de amostras de SCRoF envelhecidas do Exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] A presente divulgação será agora descrita mais completamente a seguir com referência a modalidades exemplares da mesma.

Essas modalidades exemplares são descritas de modo que esta divulgação seja minuciosa e completa e transmita totalmente o escopo da divulgação para aqueles versados na técnica. De fato, a divulgação pode ser incorporada de muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades apresentadas no presente documento; em vez disso, essas modalidades são fornecidas para que esta divulgação atenda aos requisitos legais aplicáveis. Como usado no relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares “um”, “uma” e “o/a” incluem referências plurais, salvo se o contexto claramente ditar o contrário.

[0031] A presente divulgação fornece de modo geral composições de catalisador, por exemplo, composições de catalisador de SCR, adequadas para pelo menos conversão parcial de emissões de NO x de um motor, tal como um motor a diesel. As composições de catalisador geralmente compreendem uma ou mais peneiras moleculares promovidas por metal (por exemplo, zeólitos) e podem ser preparadas e revestidas em um substrato usando uma técnica de película de recobrimento conforme apresentado mais detalhadamente abaixo. Modalidades particulares descritas no presente documento empregam tais composições de catalisador como revestimentos em substratos de filtro de fluxo de parede, fornecendo filtros de fluxo de parede catalisados, isto é, artigos de catalisador de redução catalítica seletiva em filtro (SCRoF). As composições de catalisador divulgadas no presente documento podem fornecer desempenho eficaz em alta e/ou baixa temperatura, dependendo das propriedades físicas particulares das composições de catalisador e, em particular, em certas modalidades, dependendo da porosidade (e, em particular, da microporosidade) da composição de catalisador. As composições divulgadas incluem um agente de captura de cobre, tal como alumina, e podem, em algumas modalidades, exibir conversão de NO x melhorada (em alta e/ou baixa temperatura) e/ou formação de N2O reduzida em comparação com uma composição comparável sem tal agente de captura de cobre adicionado.

[0032] Um aspecto da presente divulgação é o reconhecimento de que o cobre trocado por íons dentro das estruturas de zeólito é móvel sob condições hidrotérmicas de alta temperatura. Sem ser limitado por um mecanismo específico, quando o cobre sai da rede da zeólito, acredita-se que ele forma pequenos aglomerados de CuO que se tornam ativos para a oxidação do NH3 e perda da atividade de SCR. Além disso, quando o cobre é removido dos locais de troca iônica do zeólito, em condições hidrotérmicas, ele desestabiliza a estrutura, o que causa desaluminação, perda de cristalinidade de zeólito e área de superfície zeolítica e, portanto, perda de atividade de SCR. Para minimizar a formação de pequenos aglomerados de CuO, a invenção reconhece que o CuO móvel pode ser capturado, fixado ou sequestrado como um óxido de cobre ternário por um óxido de metal adequado, ou seja, um “agente de captura de cobre”, como referenciado acima, formando uma estrutura ABxOy onde A = Cu e B = um segundo metal. Óxidos metálicos conhecidos por formar óxidos de metal ternários são: Y2O3, CeO2, TiO2, ZrO2, V2O5, Nb2O5, Ta2O5, Cr2O3, Nb2O5,

WO3, Mn2O3, Fe2O3, Co2O3, Al2O3, Ga2O3, SiO2 e Bi2O3. Como tal, embora o pedido se concentre amplamente na inclusão de alumina como fornecendo essa função, entende-se que os princípios, composições e métodos divulgados no presente documento são aplicáveis também ao óxido de metal referido acima.

[0033] É geralmente entendido que as composições de catalisador exibem algum grau de porosidade que, seguindo a definição IUPAC de tamanhos de poros, pode ser descrito como estando comumente na forma de macroporosidade (contendo poros com diâmetros maiores que 50 nm) e/ou mesoporosidade (contendo poros com diâmetros de 2 nm a 50 nm) e/ou microporosidade (contendo poros com diâmetros de cerca de 2 nm ou menos).

A macroporosidade e a mesoporosidade são conhecidas por serem importantes para considerações de transferência de massa e a microporosidade afeta o acesso aos sítios do catalisador e, portanto, a atividade catalítica. Conforme descrito no presente documento, a inclusão de alumina dentro de uma composição de catalisador contendo uma peneira molecular promovida por metal pode levar a uma película de recobrimento de composição com área de superfície zeolítica (ZSA) notavelmente maior em comparação com uma película de recobrimento de composição correspondente sem inclusão de alumina, particularmente após envelhecimento severo (por exemplo, envelhecimento a 800 °C ou mais). Além disso, conforme descrito no presente documento, a inclusão de alumina em uma camada de película de recobrimento adjacente a uma película de recobrimento de composição que compreende uma composição de catalisador contendo uma peneira molecular promovida por metal pode exibir conversão de NOx aprimorada e/ou formação de N2O reduzida.

[0034] Esta divulgação descreve modificações do teor de alumina de uma composição de catalisador, o que se constatou resultar em modificação da microporosidade da composição de catalisador (tal como definido por ZSA em m2/g). Ao alterar o teor de alumina e, assim, alterar a ZSA da composição de catalisador (particularmente na forma envelhecida), foi observada atividade catalítica diferente. Especificamente, catalisadores com alumina adicionada, exibindo valores de ZSA mais altos, são demonstrados aqui como tendo desempenho de SCR melhorado, ou seja, aumento da conversão de NOx e/ou diminuição da produção de N2O.

[0035] “ZSA” como usado no presente documento é a “área de superfície zeolítica” e pode ser expressa em m 2/g, m2/pol3, ou simplesmente em m2 em que os objectos de tamanho igual por peso ou volume são comparados. ZSA refere-se à área de superfície associada principalmente aos microporos de um zeólito (normalmente cerca de 2 nm ou menos de diâmetro).

Embora “ZSA” se refira pelo nome especificamente à área de superfície de “zeólito”, esse termo se destina a ser mais amplamente aplicável a áreas de superfície de peneira molecular em geral. Métodos de avaliação de ZSA são divulgados ao longo do presente relatório descritivo.

COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR

[0036] As composições de catalisador divulgadas no presente documento geralmente compreendem peneiras moleculares e um componente de captura de cobre, por exemplo, alumina. As peneiras moleculares e o componente de captura de cobre podem estar contidos na mesma camada de película de recobrimento ou podem estar contidos em camadas de película de recobrimento separadas, que juntas compreendem uma “composição de catalisador” para os fins da presente divulgação.

Vantajosamente, a presente divulgação se refere particularmente a estruturas em camadas, em que a composição de catalisador compreende um “pré- revestimento” contendo componente de captura de cobre em um substrato, com um revestimento contendo uma peneira molecular disposto em pelo menos uma porção do pré-revestimento. Note-se que a divulgação se refere a “um componente de captura de cobre” como estando presente nas composições de catalisador; deve ser entendido que essa nomenclatura é relevante quando, por exemplo, a peneira molecular é promovida por cobre. No entanto, os tipos de “componentes de captura de cobre” referenciados abaixo no presente documento não são entendidos como requerendo a promoção com cobre dos zeólitos e “componentes de captura de cobre” podem ser úteis e relevantes em que a peneira molecular é promovida com outro tipo de metal, por exemplo, ferro.

[0037] No que diz respeito ao componente de peneira molecular das composições de catalisador divulgadas, as peneiras moleculares geralmente compreendem peneiras moleculares promovidas por metal (por exemplo, promovidas por Cu, Fe ou Cu/Fe). Em modalidades particularmente preferidas, as peneiras moleculares são promovidas por cobre. A frase “peneira molecular”, tal como usada no presente documento, refere-se a materiais de estrutura, como zeólitos e outros materiais de estrutura (por exemplo, materiais substituídos isomorficamente), que podem ser usados, por exemplo, na forma particulada, em combinação com um ou mais metais promotores, como catalisadores. Peneiras moleculares são materiais baseados em uma extensa rede tridimensional de íons de oxigênio contendo sítios de tipo geralmente tetraédrico e tendo uma distribuição de poros substancialmente uniforme, com o tamanho de poro médio não sendo maior que 2 nm (20 Å). Os tamanhos dos poros são definidos pelo tamanho do anel. Como aqui utilizado, o termo “zeólito” se refere a um exemplo específico de uma peneira molecular, incluindo ainda átomos de silício e alumínio. De acordo com uma ou mais modalidades, será apreciado que definir as peneiras moleculares por seu tipo de estrutura se destina a incluir ambas as peneiras moleculares tendo esse tipo de estrutura e todo e qualquer material de estrutura isotípica, tais como materiais SAPO, AlPO e MeAPO com o mesmo tipo de estrutura.

[0038] Em modalidades mais específicas, a referência a um tipo de estrutura de zeólito de aluminossilicato limita o material a peneiras moleculares que não intencionalmente incluem fósforo ou outros metais substituídos na estrutura de base. Para ficar claro, como aqui utilizado, “zeólito de aluminossilicato” exclui materiais de aluminofosfato, tais como materiais SAPO, AlPO e MeAPO, e o termo mais amplo “zeólito” se destina a incluir aluminossilicatos e aluminofosfatos. Os zeólitos são materiais cristalinos, entendidos como aluminossilicatos com estruturas de base tridimensionais abertas compostas por tetraedros TO4 de canto compartilhado, em que T é Al ou Si. Zeólitos geralmente compreendem razões molares entre sílica e alumina (SAR) de 2 ou maior. Os zeólitos para uso nas composições de catalisador divulgadas não são particularmente limitados em termos de valores de SAR, embora o valor de SAR particular associado a um zeólito possa, em algumas modalidades, afetar o desempenho de SCR da composição de catalisador na qual está incorporado (por exemplo, particularmente após o envelhecimento).

Em algumas modalidades, os valores de SAR dos zeólitos são de cerca de 5 a cerca de 100 ou cerca de 5 a cerca de 50. Em algumas modalidades, a SAR é de 5 a 20 e, em outras modalidades, a SAR é de 20 a 50.

[0039] Os cátions que equilibram a carga da estrutura de base aniônica estão vagamente associados aos oxigênio da estrutura de base, e o volume de poro restante pode ser potencialmente preenchido com moléculas de água. Os cátions não estruturais são geralmente permutáveis e as moléculas de água removíveis. Zeólitos tipicamente têm tamanhos de poros bastante uniformes que, dependendo do tipo de zeólito e do tipo e da quantidade de cátions incluídos na rede de zeólitos, variam de cerca de 0,3 a 1 nanômetro (3 a 10 Angstroms) de diâmetro.

[0040] As peneiras moleculares podem ser classificadas por meio da topologia da estrutura de base pela qual as estruturas são identificadas. Tipicamente, qualquer tipo de estrutura de zeólito pode ser usado, tal como tipos de estrutura de ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR,

AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, SCO, CFI, SGF, CGS, CHA, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SGT, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WIE, WEN, YUG, ZON ou combinações dos mesmos. Em certas modalidades, o tipo de estrutura é selecionado a partir do grupo que consiste em AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, CHA, DDR, EAB, EEI, ERI, IFY, IRN, KFI, LEV, LTA, LTN, MER, MWF, NPT, PAU, RHO, RTE, RTH, SAS, SAT, SAV, SFW, TSC, UFI e combinações dos mesmos. Os intercrescimentos existentes desses materiais, por exemplo, incluindo, mas não se limitando a, AEI-CHA, também se destinam a ser englobados no presente documento.

[0041] Os zeólitos são compostos por unidades de construção secundárias (SBU) e unidades de construção compósitas (CBU) e aparecem em muitas estruturas diferentes. As unidades de construção secundárias contêm até 16 átomos tetraédricos e não são quirais. As unidades de construção compósita não precisam ser aquirais e não podem necessariamente ser usadas para construir toda a estrutura. Por exemplo, um grupo de zeólitos tem uma única unidade de construção compósita de 4 anéis (s4r) em sua estrutura. Nos 4 anéis, o “4” denota as posições dos átomos de silício e alumínio tetraédricos, e os átomos de oxigênio estão localizados entre os átomos tetraédricos. Outras unidades de construção compósitas incluem, por exemplo, uma única unidade de 6 anéis (s6r), uma unidade de 4 anéis (d4r) dupla e uma unidade de 6 anéis (d6r) dupla. A unidade d4r é criada juntando duas unidades s4r. A unidade d6r é criada juntando duas unidades s6r. Em uma unidade d6r, existem doze átomos tetraédricos. Tipos de estrutura zeolítica que têm uma unidade de construção secundária d6r incluem AEI, AFT, AFX, CHA, EAB, EMT, ERI, FAU, GME, JSR, KFI, LEV, LTL, LTN, MOZ, MSO, MWW, OFF, SAS, SAT, SAV, SBS, SBT, SFW, SSF, SZR, TSC e WEN. Em uma ou mais modalidades específicas da presente divulgação, as peneiras moleculares das composições de catalisador têm o tipo de estrutura de CHA. Em modalidades particulares, as peneiras moleculares têm o tipo de estrutura de CHA e são selecionadas a partir do grupo que consiste em SSZ-13, SSZ-62, chabazita natural, zeólito K-G, Linde D, Linde R, LZ-218, LZ-235, LZ- 236, ZK-14, SAPO- 34, SAPO-44, SAPO-47 e ZYT-6.

[0042] Em certas modalidades, o zeólito das composições de catalisador divulgadas compreende um zeólito de poros pequenos. Um zeólito de poros pequenos contém canais definidos por até oito átomos tetraédricos. A frase zeólito de “8 anéis” se refere a um zeólito com aberturas de poros de 8 anéis e em alguns casos o zeólito de “8 anéis” pode também compreender unidades de construção secundárias de seis anéis duplos e pode ter uma estrutura em forma de gaiola resultante da conexão de unidades de construção de seis anéis duplos por 4 anéis. Zeólitos de poros pequenos exemplificativos incluem tipos de estrutura de base ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Por exemplo, em certas modalidades, o zeólito compreende um zeólito de poros pequenos com um tipo de estrutura de base selecionado a partir do grupo que consiste em CHA, LEV, AEI, AFT, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR, ITE e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[0043] Em certas modalidades, o zeólito das composições de catalisador divulgadas compreende um zeólito de poros médios. Um zeólito de poros médios contém canais definidos por anéis de dez membros. Zeólitos de poros médios exemplificativos incluem tipos de estrutura de base AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Por exemplo, em certas modalidades, o zeólito compreende um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura de base selecionado dentre FER, MEL, MFI, STT e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[0044] Em certas modalidades, o zeólito das composições de catalisador divulgadas compreende um zeólito de poros grandes. Um zeólito de poros grandes contém canais definidos por anéis de doze membros. Zeólitos de poros grandes exemplificativos incluem tipos de estrutura de base AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Por exemplo, em certas modalidades, o zeólito compreende um zeólito de poros grandes com um tipo de estrutura de base selecionado dentre BEA, FAU, MOR e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[0045] Como referenciado aqui acima, as composições de catalisador divulgadas geralmente compreendem peneiras moleculares (por exemplo, zeólitos) que são promovidas por metal. Tal como aqui utilizado, “promovido” refere-se a uma peneira molecular que compreende um ou mais componentes que são intencionalmente adicionados, em oposição a compreender impurezas que podem ser inerentes à peneira molecular. Assim, um promotor é um componente que é intencionalmente adicionado para intensificar a atividade de um catalisador, em comparação com um catalisador que não tem promotor adicionado intencionalmente. A fim de promover o SCR de óxidos de nitrogênio, em uma ou mais modalidades de acordo com a presente divulgação, um metal adequado é trocado nas peneiras moleculares. Cobre participa da conversão de óxidos de nitrogênio e, portanto, pode ser um metal particularmente útil para troca. Por conseguinte, em modalidades particulares, é fornecida uma composição de catalisador que compreende uma peneira molecular promovida por cobre (por exemplo, zeólito), por exemplo, Cu-CHA. No entanto, a invenção não se destina a ser limitada à mesma e as composições de catalisador compreendendo outras peneiras moleculares promovidas por metal também são aqui incluídas.

[0046] Metais promotores geralmente podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em metais alcalinos, metais alcalino terrosos, metais de transição nos Grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB e IIB, elementos do Grupo IIIA, elementos do Grupo IVA, lantanídeos, actinídeos e combinações dos mesmos. Certos metais promotores que podem, em várias modalidades, ser usados para preparar peneiras moleculares promovidas por metal incluem, mas sem limmitação, cobre (Cu), cobalto (Co), níquel (Ni), lantânio (La), manganês (Mn), ferro (Fe), vanádio (V), prata (Ag), cério (Ce), neodímio (Nd), praseodímio (Pr), titânio (Ti), cromo (Cr), zinco (Zn), estanho (Sn), nióbio (Nb), molibdênio (Mo), háfnio (Hf), ítrio (Y), tungstênio (W) e combinações dos mesmos. Combinações de tais metais podem ser empregadas, por exemplo, cobre e ferro, produzindo uma peneira molecular promovida por Cu-Fe mista, por exemplo, Cu-Fe-CHA. Em certas modalidades, o metal promotor associado ao componente zeólito divulgado compreende cobre

(por exemplo, como CuO), ferro (por exemplo, como Fe2O3) ou manganês (por exemplo, como MnO2).

[0047] O teor de metal promotor de uma peneira molecular promovida por metal, calculado como o óxido, é, em uma ou mais modalidades, pelo menos cerca de 0,1% em peso, com base no peso total da peneira molecular calcinada (incluindo o promotor) e relatado em uma base livre de voláteis. Em modalidades específicas, o metal promotor do componente de zeólito compreende Cu, e o teor de Cu, calculado como CuO, está na faixa de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso, incluindo cerca de 0,5% em peso a cerca de 17% em peso, cerca de 2% em peso a cerca de 15% em peso, ou cerca de 2% em peso a cerca de 10% em peso, em cada caso com base no peso total da peneira molecular calcinada relatado em uma base livre volátil. Em algumas modalidades, o componente de zeólito (incluindo metal promotor) pode ser definido pela razão de metal promotor para alumínio dentro do zeólito promovido. Por exemplo, em algumas modalidades, a razão molar entre metal promotor e alumínio é de cerca de 0,1 a cerca de 0,5 (por exemplo, a razão Cu/Al é de cerca de 0,1 a cerca de 0,5).

[0048] O componente de captura de cobre da composição de catalisador divulgada pode variar. Em modalidades preferidas, o componente de captura de cobre é alumina ou sílica-alumina. A discussão abaixo se concentra na alumina como o componente de captura de cobre; no entanto, deve ser entendido que os recursos e parâmetros discutidos aqui abaixo não se destinam a ser limitados à mesma e podem se aplicar também a outros “componentes de captura de cobre”. A alumina pode ser, por exemplo, boemita, gama-alumina, delta/teta alumina, alumina de transição ou estabilizada, alumina dopada (por exemplo, alumina dopada com sílica) ou uma combinação das mesmas. Em certas modalidades, o componente de alumina nas composições divulgadas está na forma de “gama alumina” ou “alumina ativada”, que exibe tipicamente uma área superficial BET em excesso de 60 metros quadrados por grama (“m2/g”), muitas vezes até cerca de 200 m2/g ou mais. “Área de superfície BET” tem seu significado usual de se referir ao método de Brunauer, Emmett, Teller para determinar a área de superfície por adsorção de N2. Em uma ou mais modalidades, a área de superfície BET varia de cerca de 100 a cerca de 150 m2/g. Essa alumina ativada é geralmente uma mistura das fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais das fases de alumina eta, capa e teta. A alumina comercial útil inclui alumina de alta área superficial, tal como gama-alumina de alta densidade bruta e gama-alumina de poro grande de baixa ou média densidade bruta. Geralmente, o componente de alumina da composição de catalisador divulgada não é um ligante de alumina.

Um ligante de alumina é tipicamente na forma de alumina solúvel (por exemplo, Al(NO3)3 ou uma alumina coloidal dispersível possuindo tipicamente um tamanho de partícula D90 na faixa de 5 a 50 nm. Por outro lado, no componente de alumina da composição de catalisador divulgada, a alumina divulgada é geralmente não dispersável e tem um tamanho de aglomerado D10 > 0,1 mícron.

[0049] Normalmente, o componente de alumina da composição de catalisador divulgada é substancialmente livre de qualquer metal ativo a ele associado. “Substancialmente livre” significa “pouco ou nenhum” ou “nenhum adicionado intencionalmente” e também tendo apenas vestígios e/ou quantidades inadvertidas. Por exemplo, em certas modalidades, “substancialmente livre” significa menos de 2% em peso, menos de 1,5% em peso, menos de 1,0% em peso, menos de 0,5% em peso, 0,25% em peso ou menos de 0,01% em peso de metal associado ao componente de alumina, com base no peso da composição total indicada. Assim sendo, o componente de alumina vantajosamente não é adicionado intencionalmente de modo a atuar como um suporte para qualquer espécie de metal (por exemplo, metal ativo) e, em algumas de tais modalidades, o componente de alumina é referido no presente documento como um componente de “alumina livre” (isto é, sendo substancialmente livre de espécies de metal ativo).

[0050] Em algumas modalidades, a alumina está presente na forma de partículas, que podem, em algumas modalidades, ser tão grandes quanto 20 micrômetros. A alumina pode ter uma distribuição de tamanho de partícula D90, por exemplo, de cerca de 0,5 mícron a cerca de 20 mícrons. O tamanho de partícula refere-se a partículas primárias. O tamanho de partícula pode ser medido por técnicas de espalhamento de luz de laser, com dispersões ou pós secos, por exemplo de acordo com o método ASTM D4464. A distribuição de tamanho de partícula D90 indica que 90% das partículas (por número) têm um diâmetro de Feret abaixo de um certo tamanho, como medidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) ou Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) para partículas de tamanho submícron; e um analisador de tamanho de partícula para partículas de tamanho mícron.

[0051] A quantidade relativa de zeólito promovido e componente de alumina nas composições de catalisador divulgadas pode variar.

Em algumas modalidades, o componente de alumina está presente em uma quantidade de cerca de 1 a 50 por cento em peso da composição de catalisador, por exemplo, cerca de 1 a cerca de 20 por cento em peso da composição de catalisador; cerca de 5 a cerca de 15 por cento em peso da composição de catalisador; ou cerca de 5 a cerca de 10 por cento em peso de catalisador.

Teores de alumina exemplificativos na composição de catalisador divulgada são pelo menos cerca de 1 por cento em peso, pelo menos cerca de 5 por cento em peso, pelo menos cerca de 10 por cento em peso, pelo menos cerca de 12 por cento em peso, ou pelo menos cerca de 15 por cento em peso, com base no peso total da composição de catalisador.

[0052] Em algumas modalidades, a quantidade de zeólito promovido dentro da composição de catalisador pode ser reduzida em relação a uma composição de catalisador comparável que compreende apenas o zeólito promovido sem o componente de alumina aqui divulgado, ao mesmo tempo que se obtém atividade catalítica comparável ou melhor (por exemplo, conversão de NOx comparável ou aumentada e/ou produção de N2O comparável ou inferior).

Como tal, em algumas modalidades, pode ser possível reduzir a quantidade de componente zeólito promovido por metal conforme a quantidade de alumina dentro da composição divulgada é aumentada. Por exemplo, aumentar a quantidade de alumina na composição de catalisador pode reduzir diretamente a quantidade de zeólito na mesma quantidade. Em outras palavras, em algumas modalidades, uma porção do zeólito promovido em uma composição de catalisador comparativa é substituída por um componente de alumina como aqui divulgado e a composição de catalisador resultante pode exibir atividade de SCR comparável ou melhor. No entanto, em outras modalidades, a alumina é adicionada de modo que o zeólito promovido das composições inventivas e comparativas seja fornecido em quantidades comparáveis. Em tais modalidades, aumentar a quantidade de alumina na composição de catalisador (enquanto se mantém a mesma quantidade de zeólito promovido) pode fornecer uma composição de catalisador com atividade de SCR comparável ou melhor.

[0053] Em algumas modalidades, a composição de catalisador divulgada compreende uma mistura do zeólito promovido e o componente de alumina. Em algumas modalidades, a composição de catalisador divulgada compreende formulações separadas, em que uma formulação compreende os componentes do catalisador de SCR ativo (por exemplo, o zeólito (ou zeólitos) promovido) e uma segunda formulação compreende o componente de alumina. Por exemplo, em uma modalidade particular, uma formulação que compreende o componente de alumina está presente como um “pré-revestimento” em pelo menos uma porção do substrato e uma formulação que compreende um zeólito promovido é aplicada ao mesmo para produzir a composição de catalisador desejada. Por “pré-revestimento” significa que uma primeira película de recobrimento que compreende a alumina é aplicada diretamente ao substrato (com uma ou mais películas de recobrimento adicionais, incluindo uma película de recobrimento que compreende o zeólito promovido, aplicada a pelo menos uma porção do “pré-revestimento”).

SUBSTRATO

[0054] De acordo com uma ou mais modalidades, o substrato (sobre o qual a composição de catalisador divulgada é aplicada para produzir um artigo catalítico, por exemplo, um artigo catalítico de SCR, como um SCRoF) pode ser construído de qualquer material tipicamente usado para preparar catalisadores automotivos e tipicamente compreende uma estrutura alveolar de metal ou cerâmica. Conforme usado no presente documento, o termo “substrato” se refere ao material monolítico sobre o qual a composição de catalisador é é aplicada, normalmente na forma de uma película de recobrimento. O substrato tipicamente fornece uma pluralidade de superfícies de parede nas quais uma composição de película de recobrimento de SCR (por exemplo, compreendendo a peneira molecular promovida por metal divulgada acima no presente documento) é aplicada e aderida, agindo, assim, como um transportador para a composição de catalisador.

[0055] Substratos metálicos exemplares incluem metais e ligas de metal resistentes ao calor, tais como titânio e aço inoxidável, bem como outras ligas nas quais ferro é um componente substancial ou principal. Essas ligas podem conter um ou mais de níquel, cromo e/ou alumínio e a quantidade total destes metais pode vantajosamente compreender pelo menos 15% em peso da liga, por exemplo, 10 a 25% em peso de cromo, 3 a 8% em peso de alumínio e até 20% em peso de níquel. As ligas também podem conter quantidades pequenas ou de traços de um ou mais outros metais, tal como manganês, cobre, vanádio, titânio e similares. A superfície ou os transportadores de metal podem ser oxidados a altas temperaturas, por exemplo, 1.000 °C e mais altas, para formar uma camada de óxido na superfície do substrato, melhorando a resistência à corrosão da liga e facilitando a adesão da camada de película de recobrimento à superfície de metal. Materiais cerâmicos usados para construir o substrato podem incluir qualquer material refratário adequado, por exemplo, cordierita, mulita, cordierita-α alumina, carboneto de silício, titanato de alumínio, nitreto de silício, zircônia mulita, espodumênio, alumina-sílica magnésia, silicato de zircônia, silimanita, silicatos de magnésio, zircônia, petalita, α alumina, aluminossilicatos e similares.

[0056] Qualquer substrato adequado pode ser empregado, tal como um substrato de fluxo direto monolítico tendo uma pluralidade de passagens de fluxo de gás paralelas finas se estendendo de uma entrada para uma face de saída do substrato, de modo que as passagens sejam abertas ao fluxo de fluido. As passagens, que são essencialmente caminhos retos da entrada até a saída, são definidas por paredes nas quais o material catalítico é revestido como um revestimento de lavagem, de modo que os gases fluindo através das passagens contatem o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato monolítico são canais de paredes finas que podem ser de qualquer forma de seção transversal adequada, tal como trapezoidal, retangular, quadrada, senoidal, hexagonal, oval, circular e similares. Tais estruturas podem conter de cerca de 60 a cerca de 1.200 ou mais aberturas de entrada de gás (isto é, “células”) por polegada quadrada de seção transversal (cpsi), mais usualmente de cerca de 300 a 600 cpsi. A espessura de parede de substratos de fluxo contínuo pode variar, com uma faixa típica sendo entre 0,00508 e 0,0254 centímetro (0,002 e 0,01 polegada). Um substrato de fluxo contínuo comercialmente disponível representativo é um substrato de cordierita com 400 cpsi e uma espessura de parede de 0,1016 a 0,1524 milímetro (4 a 6 mil), ou 600 cpsi e uma espessura de parede de 0,0762 a 0,1016 milímetro (3 a 4 mil).

No entanto, será entendido que a invenção não está limitada a um tipo, material ou geometria de substrato particulares.

[0057] As Figuras 1 e 2 ilustram um substrato de filtro de fluxo de parede típico 10 (também referido como um filtro de fluxo de parede) que tem uma pluralidade de passagens 12. As passagens são formadas e tubularmente encerradas pelas paredes internas 13 do substrato de filtro. A Figura 1 representa uma vista externa de uma modalidade de um substrato de filtro de fluxo de parede tendo uma extremidade de entrada 14 e uma extremidade de saída 16. Passagens alternativas são obstruídas na extremidade de entrada com tampões de entrada 18 e na extremidade de saída com tampões de saída 20 para formar padrões de tabuleiro de damas opostos nas extremidades de entrada 14 e saída 16 do substrato.

[0058] A Figura 2 ilustra uma vista em seção transversal de uma modalidade de uma pluralidade de paredes porosas se estendendo longitudinalmente de uma extremidade de entrada a uma extremidade de saída de um substrato de filtro de fluxo de parede. Uma vista parcial em corte transversal de uma modalidade de uma pluralidade de paredes porosas 13 se estendendo longitudinalmente de uma extremidade de entrada 14 para uma extremidade de saída 16 e formando uma pluralidade de passagens paralelas 12 é mostrada. Uma corrente de gás 22 (mostrada como setas) entra pela extremidade aberta e desobstruída das passagens de entrada 24, é interrompida na extremidade fechada pelo tampão de saída 20 e se difunde através das paredes porosas 13 formando as passagens para as passagens de saída 26. A corrente de gás 22 sai do filtro fluindo através da extremidade aberta e desobstruída das passagens de saída 26 e é interrompida na extremidade fechada pelo tampão de entrada 18. O gás é impedido de fluir para trás para a extremidade de entrada do filtro a partir das passagens de saída pelos tampões de entrada 18 e impedido de entrar novamente nas passagens de entrada a partir da extremidade de saída pelos tampões de saída 20. Dessa forma, uma quantidade das passagens são passagens de entrada que são abertas na extremidade de entrada e fechadas na extremidade de saída, e uma quantidade de passagens são passagens de saída que são fechadas na extremidade de entrada e abertas na extremidade de saída, em que as passagens de saída são passagens diferentes das passagens de entrada.

[0059] Tais substratos monolíticos podem conter até cerca de 700 ou mais cpsi, tal como cerca de 100 a 400 cpsi e mais tipicamente cerca de 200 a cerca de 300 cpsi. A forma de seção transversal das células pode variar conforme descrito acima. Substratos de fluxo de parede tipicamente têm uma espessura de parede entre 0,02032 e 0,0508 centímetro (0,008 e 0,02 polegada).

Um substrato de fluxo de parede disponível comercialmente representativo é construído de uma cordierita porosa, um exemplo da qual tem 200 cpsi e 0,254 milímetro (10 mil) de espessura de parede ou 300 cpsi com 0,2032 milímetro (8 mil) de espessura de parede e porosidade de parede entre 45 a 65%. Outros materiais cerâmicos, tal como titanato de alumínio, carboneto de silício e nitreto de silício, também são usados como substratos de filtro de fluxo de parede. No entanto, será entendido que a presente divulgação não está limitada a um tipo, material ou geometria de substrato particulares. Observem que quando o substrato for um substrato de fluxo de parede, a composição de catalisador associada ao mesmo pode permear na estrutura de poro das paredes porosas (isto é, ocluindo parcialmente ou totalmente as aberturas de poros), além de ser disposta na superfície das paredes.

[0060] O substrato de artigo de filtro de fluxo de parede pode ter um volume de, por exemplo, cerca de 50 cm 3, cerca de 100 cm3, cerca de 200 cm3, cerca de 300 cm3, cerca de 400 cm3, cerca de 500 cm3, cerca de 600 cm3, cerca de 700 cm3, cerca de 800 cm3, cerca de 900 cm3 ou cerca de 1.000 cm3 a cerca de 1.500 cm3, cerca de 2.000 cm3, cerca de 2.500 cm3, cerca de

3.000 cm3, cerca de 3.500 cm3, cerca de 4.000 cm3, cerca de 4.500 cm3 ou cerca de 5.000 cm3. Em algumas modalidades, o substrato de artigo de filtro de fluxo de parede pode ter um volume de 2,0 l, 2,5 l, 5,0 l, 10 l, 20 l ou 30 l; e deve ser entendido que todos os volumes entre quaisquer dois desses valores exemplares também são contemplados pela invenção. Os substratos de filtro de fluxo de parede têm tipicamente uma espessura de parede de cerca de 200 mícrons a cerca de 500 mícrons, por exemplo, de cerca de 200 mícrons a cerca de 300 mícrons.

[0061] As paredes de um filtro de fluxo de parede são porosas e geralmente têm uma porosidade de parede de pelo menos cerca de 50% ou pelo menos cerca de 60% com um tamanho de poro médio de pelo menos cerca de 5 mícrons antes da disposição do revestimento funcional. Por exemplo, o substrato de artigo de filtro de fluxo de parede em algumas modalidades terá uma porosidade de ≥ 50%, ≥ 60%, ≥ 65% ou ≥ 70%. Por exemplo, o substrato de artigo de filtro de fluxo de parede terá uma porosidade de parede de cerca de 50%, cerca de 60% ou cerca de 65% a cerca de 70% e um tamanho de poro médio de cerca de 10 mícrons, cerca de 20 mícrons ou cerca de 25 mícrons a cerca de 30 mícrons antes da disposição de um revestimento catalítico. Os termos “porosidade de parede” e “porosidade de substrato” significam a mesma coisa e são intercambiáveis. Porosidade é a razão do volume de vazios dividido pelo volume total de um substrato. O tamanho do poro pode ser determinado de acordo com o procedimento ISO15901-2 (volumétrico estático) para a análise do tamanho dos poros do nitrogênio. O tamanho dos poros do nitrogênio pode ser determinado nos instrumentos da série TRISTAR 3000 da Micromeritics. O tamanho dos poros do nitrogênio pode ser determinado usando cálculos BJH (Barrett-Joyner-Halenda) e 33 pontos de dessorção. Filtros de fluxo de parede úteis têm alta porosidade, permitindo altas cargas de composições de catalisador sem contrapressão excessiva durante a operação.

[0062] Em modalidades particulares, é fornecido um filtro de fluxo de parede que compreende uma composição de catalisador que compreende um componente de captura de cobre (por exemplo, alumina), conforme divulgado no presente documento. Tal filtro revestido, comumente referido como um SCRoF (isto é, catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) no filtro) pode, em algumas modalidades, exibir conversão aprimorada de NO x em relação a um filtro revestido que compreende uma composição de catalisador sem adição de componente de captura de cobre (por exemplo, alumina).

[0063] Em uma modalidade, a composição de catalisador é fornecida de modo que a alumina esteja em mistura com os outros componentes da composição de catalisador. Observa-se que, em tais modalidades, o SCRoF pode aumentar vantajosamente a conversão de NO x em alta temperatura em comparação com um SCRoF que compreende uma composição de catalisador sem alumina.

[0064] Em uma modalidade, um filtro é fornecido em que alumina é fornecida como uma primeira película de recobrimento, também referida no presente documento como um “pré-revestimento” (disposto diretamente sobre/adjacente ao substrato), e uma película de recobrimento contendo zeólito é revestida sobre pelo menos uma porção do pré-revestimento de alumina. O carregamento desse revestimento de alumina pode formar uma camada ou camada parcial dentro da microestrutura das paredes do filtro ou próximo à superfície das paredes. A carga da película de recobrimento de alumina pode variar de cerca de 0,003 g/ml (0,05 g/pol 3) a cerca de 0,031 g/ml (0,5 g/pol3) de alumina, tal como cerca de 0,009 g/ml (0,15 g/pol3) de alumina.

Em algumas modalidades, a espessura da camada pode ser difícil de caracterizar com exatidão, por exemplo, devido à microestrutura do filtro. A alumina na primeira película de recobrimento pode ter tamanhos de partícula,

por exemplo, com um D90 de cerca de 0,5 a cerca de 20 µm. Tal SCRoF, em algumas modalidades, exibe atividade de SCR de baixa temperatura melhorada em comparação com uma composição de catalisador sem alumina (por exemplo, compreendendo os mesmos tipos/quantidades de outros componentes).

MÉTODO DE FAZER UMA COMPOSIÇÃO DE SCR

[0065] De acordo com a presente divulgação, uma composição de catalisador de SCR é geralmente preparada fornecendo um material de peneira molecular promovido por metal. Uma peneira molecular com a estrutura de CHA pode ser preparada de acordo com várias técnicas conhecidas na técnica, por exemplo, as Patentes norte-americanas nº 4.544.538 de Zones e nº 6.709.644 de Zones, bem como a Patente norte-americana nº

8.883.119 de Bull et al., que são aqui incorporadas por referência em sua totalidade. Os métodos de preparação de outros tipos de peneiras moleculares são conhecidos na técnica e podem ser prontamente empregados para fornecer a estrutura de zeólito desejada para inclusão na composição divulgada.

[0066] Para preparar peneiras moleculares promovidas por metal de acordo com várias modalidades da invenção, um metal (por exemplo, cobre) é adicionado por troca iônica às peneiras moleculares. Tais metais são geralmente adicionados por troca iônica peneiras moleculares de metal alcalino ou NH4 (que podem ser preparadas por troca iônica de NH4+ em uma peneira molecular de metal alcalino por métodos conhecidos na técnica, por exemplo, como divulgado em Bleken, F. et al. Topics in Catalysis 2009, 52, 218 a 228, que é aqui incorporado por referência).

[0067] A preparação de peneiras moleculares promovidas por metal tipicamente compreende um processo de troca iônica das peneiras moleculares em forma de partículas com uma solução de precursor de metal. Por exemplo, um sal de cobre pode ser usado para fornecer cobre. Quando o acetato de cobre é usado para fornecer cobre, a concentração de cobre da solução de cobre líquida usada na troca iônica de cobre está em modalidades específicas em aproximadamente cerca de 0,01 a cerca de 0,4 molar, mais especificamente na faixa de cerca de 0,05 a cerca de 0,3 molar, ainda mais especificamente na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,25 molar, ainda mais especificamente na faixa de cerca de 0,125 a cerca de 0,25 molar, ainda mais especificamente na faixa de cerca de 0,15 a cerca de 0,225 molar e ainda mais especificamente na faixa de cerca de 0,2. Em modalidades específicas, um metal, tal como cobre, é adicionado por troca iônica em metal alcalino ou NH 4+- Chabazita para formar Cu-Chabazita.

[0068] Para promoção adicional de SCR de óxidos de nitrogênio, em algumas modalidades, as peneiras moleculares podem ser promovidas com dois ou mais metais (por exemplo, cobre em combinação com um ou mais outros metais). Quando dois ou mais metais devem ser incluídos em um material de peneira molecular promovido por metal, múltiplos precursores de metal (por exemplo, precursores de cobre e ferro) podem ser adicionados por troca iônica ao mesmo tempo ou separadamente, em múltiplas etapas de troca.

Em certas modalidades, o segundo metal pode ser adicionado por troca iônica a um material de peneira molecular que foi primeiro promovido com o primeiro metal (por exemplo, um segundo metal pode ser adicionado por troca iônica a um material de peneira molecular promovido por cobre). O segundo material de peneira molecular pode variar e, em algumas modalidades, pode ser um metal de transição (por exemplo, ferro ou manganês) ou um metal alcalinoterroso ou alcalino.

PROCESSO DE REVESTIMENTO DE SUBSTRATO

[0069] Como referenciado acima, a composição de catalisador é preparada e revestida em um substrato. Esse método pode compreender misturar uma composição de catalisador (ou um ou mais componentes da composição de catalisador) como geralmente divulgado no presente documento com um solvente (por exemplo, água) para formar uma pasta fluida para fins de revestimento de um substrato de catalisador. Como referenciado acima, o componente zeólito promovido por metal e o componente alumina podem ser preparados dentro da mesma pasta fluida ou dentro de pastas fluidas separadas, isto é, levando a uma película de recobrimento ou películas de recobrimento independentes no substrato, respectivamente. Em algumas modalidades, é fornecida uma pasta fluida que compreende o componente de captura de cobre (por exemplo, alumina) e uma segunda pasta fluida é fornecida que compreende o componente de zeólito promovido por metal e que pode opcionalmente compreender ainda um componente de alumina adicional (que pode ser o mesmo ou diferente do componente de alumina na primeira pasta fluida).

[0070] Além do componente (ou componentes) catalisador (isto é, as peneiras moleculares promovidas por metal e/ou componente de captura de cobre) dentro de uma determinada pasta fluida de película de recobrimento, a pasta fluida pode opcionalmente conter vários componentes adicionais. Os componentes adicionais típicos incluem, mas não estão limitados a, um ou mais ligantes e aditivos para controlar, por exemplo, o pH e a viscosidade da pasta fluida. Componentes adicionais particulares podem incluir ligantes (por exemplo, sílica, titânia, zircônia ou uma combinação dos mesmos, tipicamente em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 10 por cento em peso, com base no peso da película de recobrimento), espessantes associativos e/ou tensoativos (incluindo tensoativos aniônicos, catiônicos, não iônicos ou anfotéricos) e acetato de zircônio.

[0071] A pasta fluida pode, em algumas modalidades, ser moída para intensificar a mistura das partículas e a formação de um material homogêneo. A moagem pode ser realizada em um moinho esférico, moinho contínuo ou outro equipamento semelhante, e o teor de sólidos da pasta fluida pode ser, por exemplo, cerca de 20 a 60% em peso, mais particularmente, cerca de 30 a 40% em peso. Em uma modalidade, a pasta fluida pós-moagem é caracterizada por um tamanho de partícula D90 de cerca de 5 a cerca de 50 mícrons (por exemplo, cerca de 5 a cerca de 20 mícrons ou cerca de 10 a cerca de 20 mícrons).

[0072] A pasta fluida é, geralmente, revestida no substrato de catalisador usando uma técnica de película de recobrimento conhecida na técnica. Como usado no presente documento, o termo “película de recobrimento” tem seu significado usual na técnica de um revestimento aderente fino de um material (por exemplo, um material catalítico) aplicado a um “substrato”, tal como um substrato de monólito de fluxo contínuo em forma alveolar ou um substrato de filtro que é suficientemente poroso para permitir a passagem da corrente de gás a ser tratada. Tal como aqui utilizado e descrito em Heck, Ronald e Robert Farrauto, Catalytic Air Pollution Control, Nova Iorque: Wiley-Interscience, 2002, pág. 18 a 19, uma camada de película de recobrimento inclui uma camada de composição distinta de material disposto na superfície de um substrato monolítico ou uma camada de película de recobrimento subjacente. Um substrato pode conter uma ou mais camadas de película de recobrimento e cada camada de película de recobrimento pode ter funções catalíticas químicas exclusivas.

[0073] Uma película de recobrimento é geralmente formada pela preparação de uma pasta fluida contendo um teor de sólidos especificado (por exemplo, 30 a 60% em peso) de material catalisador (aqui, o componente zeólito promovido por metal, o componente de alumina ou ambos) em um veículo líquido, que é então revestido no substrato (ou substratos) e seco para fornecer uma camada de película de recobrimento. Para revestir os substratos de fluxo de parede com o material catalisador de uma ou mais modalidades, os substratos podem ser imersos verticalmente em uma porção da pasta fluida de catalisador de modo que o topo do substrato esteja localizado logo acima da superfície da pasta fluida. Dessa maneira, a pasta fluida entra em contato com a face de entrada de cada parede alveolar, mas é impedida de entrar em contato com a face de saída de cada parede. A amostra é deixada na pasta fluida por cerca de 30 segundos. O substrato é removido da pasta fluida e o excesso de pasta fluida é removido do substrato de fluxo de parede primeiro permitindo que drene dos canais, em seguida, soprando ar comprimido (contra a direção de penetração da pasta fluida) e, em seguida, puxando um vácuo da direção de penetração da pasta fluida. Ao usar essa técnica, a pasta fluida de catalisador permeia as paredes do substrato, mas os poros não são obstruídos a ponto de contrapressão indevida se acumular no substrato acabado. Conforme usado no presente documento, o termo “permear”, quando usado para descrever a dispersão da pasta fluida de catalisador no substrato, significa que a composição de catalisador está dispersa em toda a parede do substrato.

[0074] Posteriormente, o substrato revestido é seco a uma temperatura elevada (por exemplo, 100 a 150 °C) por um período (por exemplo, 10 minutos a 3 horas) e, então, calcinado por aquecimento, por exemplo, a 400 a 600 °C, tipicamente por cerca de 10 minutos a cerca de 3 horas. Em seguida a secagem e calcinação, a camada de película de recobrimento de lavagem pode ser vista como essencialmente isenta de solvente.

[0075] Após calcinação, o carregamento de catalisador pode ser determinado através de cálculo da diferença de pesos revestidos e não revestidos do substrato. Como será evidente para os especialistas na técnica, o carregamento de catalisador pode ser modificado alterando a reologia da pasta fluida. Além disso, o processo de revestimento/secagem/calcinação pode ser repetido conforme necessário para construir o revestimento até o nível de carregamento ou a espessura desejados.

[0076] O envelhecimento pode ser conduzido sob várias condições e, como usado no presente documento, “envelhecimento” é entendido como abrangendo uma variedade de condições (por exemplo, temperatura, tempo, atmosfera). Os protocolos de envelhecimento exemplificativos envolvem submeter o substrato revestido calcinado a uma temperatura de 750 °C por cerca de 5 horas em 10% de vapor ou a uma temperatura de 800 °C por cerca de 16 horas em 10% de vapor. No entanto, esses protocolos não se destinam a ser limitantes e a temperatura pode ser inferior ou superior (por exemplo, incluindo, mas não se limitando a, temperaturas de 400 °C e superiores, por exemplo, 400 °C a 1.000 °C, 600 °C a 950 °C, ou 650 °C a 800 °C); o tempo pode ser menor ou maior (por exemplo, incluindo, mas não se limitando a, tempos de cerca de 1 hora a cerca de 100 horas ou cerca de 2 horas a cerca de 50 horas); e a atmosfera pode ser modificada (por exemplo, para ter diferentes quantidades de vapor e/ou outros constituintes presentes na mesma).

ARTIGOS CATALISADORES

[0077] Os artigos catalisadores resultantes (compreendendo uma ou mais camadas de película de recobrimento em um substrato, fornecendo um substrato revestido com uma composição de catalisador) podem ter configurações variadas. Em algumas modalidades, como aqui referido, todos os componentes da composição de catalisador divulgada (incluindo o componente de zeólito promovido por metal e o componente de captura de cobre) estão contidos em uma única camada de película de recobrimento de composição de catalisador (ou seja, uma mistura), que é fornecida como uma ou mais camadas no substrato. Em algumas modalidades, um artigo catalisador é fornecido em que a composição de catalisador revestida no substrato compreende camadas de película de recobrimento separadas, em que pelo menos uma camada de película de recobrimento compreende o componente de zeólito promovido por metal e pelo menos uma camada de película de recobrimento (separada) compreende o componente de alumina. Por exemplo, em uma modalidade específica, uma primeira camada de película de recobrimento de composição de catalisador, compreendendo o componente de alumina, está diretamente em contato com o substrato, e uma segunda camada de película de recobrimento de composição de catalisador, compreendendo o componente de zeólito promovido por metal, está diretamente em pelo menos uma porção da primeira camada de película de recobrimento de composição de catalisador. Nessa modalidade específica, um artigo catalítico exemplificativo compreende um substrato com uma camada de película de recobrimento contendo alumina disposta diretamente na sua superfície a uma carga de 0,012 a 0,122 g/ml (0,2 a 2,0 g/pol3) e uma camada de película de recobrimento contendo zeólito promovido por metal disposta na camada de película de recobrimento contendo alumina.

[0078] A camada (ou camadas) de recobrimento pode ser aplicada de modo que diferentes camadas de revestimento possam estar em contato direto com o substrato. Alternativamente, um ou mais “sub- revestimentos” podem estar presentes, de modo que pelo menos uma porção de uma camada ou camadas de película de recobrimento de composição de catalisador não esteja em contato direto com o substrato (mas, em vez disso, estejam em contato com o sub-revestimento). Um ou mais “revestimentos” também podem estar presentes, de modo que pelo menos uma porção da camada ou camadas de revestimento não sejam diretamente expostas a uma corrente ou atmosfera gasosa (mas, em vez disso, estejam em contato com o revestimento).

[0079] Diferentes camadas de de película de recobrimento de composição de catalisador podem estar em contato direto umas com as outras sem uma zona de sobreposição “intermediária”. Alternativamente, diferentes camadas de película de recobrimento de composição de catalisador podem não estar em contato direto, com uma “lacuna” entre as duas zonas. No caso de um “sub-revestimento” ou “sobrerrevestimento”, a lacuna entre as diferentes camadas é denominada “intercamada”. Um sub-revestimento é uma camada “sob” uma camada de película de recobrimento de composição de catalisador, um sobrerrevestimento é uma camada “sobre” uma camada de película de recobrimento de composição de catalisador e uma intercamada é uma camada “entre” duas camadas de película de recobrimento de composição de catalisador. A intercamada (ou intercamadas), subcamada (ou subcamadas) e sobrecamada (ou sobrecamadas) podem conter uma ou mais composições funcionais ou podem estar isentas de composições funcionais.

[0080] O revestimento catalítico pode compreender mais do que uma camada aderente fina, as camadas aderentes umas às outras e o revestimento aderente ao substrato. Todo o revestimento compreende as “camadas de revestimento” individuais. O revestimento catalítico pode ser vantajosamente “zoneado”, compreendendo camadas catalíticas zoneadas. Isso também pode ser descrito como “zoneado lateralmente”. Por exemplo, uma camada pode se estender da extremidade de entrada em direção à extremidade de saída se estendendo cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80% ou cerca de 90% do comprimento do substrato. Outra camada pode se estender da extremidade de saída em direção à extremidade de entrada se estendendo cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80% ou cerca de 90% do comprimento do substrato. Diferentes camadas de revestimento podem ser adjacentes umas às outras e não se sobreporem. Alternativamente, diferentes camadas podem se sobrepor a uma porção uma da outra, fornecendo uma terceira zona “intermediária”. A zona intermediária pode, por exemplo, se estender de cerca de 5% a cerca de 80% do comprimento do substrato, por exemplo cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60% ou cerca de 70% do comprimento do substrato.

[0081] Camadas diferentes podem se estender por todo o comprimento do substrato ou podem se estender, cada uma, por uma porção do comprimento do substrato e podem se sobrepor ou se subjazer umas às outras, parcial ou totalmente. Cada uma das diferentes camadas pode se estender a partir da extremidade de entrada ou da extremidade de saída.

[0082] Diferentes composições catalíticas podem residir em cada camada de revestimento separada. Por exemplo, uma camada de revestimento pode compreender uma composição de catalisador de SCR conforme divulgado no presente documento (em que a camada de revestimento inclui os componentes de zeólito promovido por metal e de alumina) e uma segunda camada pode compreender outro tipo de composição de catalisador para fornecer uma funcionalidade catalítica diferente. Como outro exemplo, dois revestimentos podem ser fornecidos para fornecer a composição de catalisador divulgada no presente documento (incluindo uma camada que compreende o zeólito promovido por metal e uma segunda camada que compreende a alumina), e um terceiro revestimento que compreende outro tipo de composição de catalisador pode ser incluído para fornecer uma funcionalidade catalítica diferente. Assim, a discussão relacionada a diferentes camadas pode corresponder a qualquer uma dessas camadas. O revestimento catalítico pode compreender uma, duas ou três ou mais camadas de revestimento. As uma ou mais camadas de revestimento juntas compreendem as composições catalíticas.

[0083] As zonas da presente divulgação são definidas pela relação das camadas de revestimento. No que diz respeito às diferentes camadas de revestimento, existem várias configurações de zoneamento possíveis. Por exemplo, pode haver uma zona a montante e uma zona a jusante, pode haver uma zona a montante, uma zona intermediária e uma zona a jusante, pode haver quatro zonas diferentes, etc. Onde duas camadas são adjacentes e não se sobrepõem, há as zonas montante e jusante. Onde duas camadas se sobrepõem em certo grau, existem zonas a montante, a jusante e intermediárias.

Onde, por exemplo, uma camada de revestimento se estende por todo o comprimento do substrato e uma camada de revestimento diferente se estende da extremidade de saída em um certo comprimento e se sobrepõe a uma porção da primeira camada de revestimento, existem zonas a montante e a jusante. Os presentes revestimentos catalíticos podem compreender mais do que uma camada idêntica.

[0084] Os artigos catalíticos resultantes, que compreendem uma composição de catalisador como divulgada no presente documento em um substrato, podem vantajosamente, em algumas modalidades, exibir boa atividade de SCR. Embora não se pretenda ser limitado pela teoria, acredita-se que a atividade de SCR aumentada associada aos artigos catalíticos divulgados pode, em algumas modalidades, ser devido à estabilidade hidrotérmica melhorada do componente de zeólito. A esse respeito, os artigos catalisadores que compreendem um zeólito promovido por metal comumente sofrem desativação severa após o envelhecimento (por exemplo, em 800 °C por 16 horas), como demonstrado pela baixa conversão de NOx após o envelhecimento.

Surpreendentemente, constatou-se que artigos catalíticos que compreendem uma composição de catalisador, tal como divulgado no presente documento (incluindo tanto um componente zeólito promovido por metal quanto um componente de alumina) mantêm uma elevada atividade (isto é, a conversão de NOx), sob tais condições de envelhecimento. Essa alta atividade foi, de fato, demonstrada em uso em altas e baixas temperaturas em várias modalidades, incluindo, em algumas modalidades, em toda a janela de teste de 200 °C a 600 °C.

[0085] Em certas modalidades, os artigos catalíticos divulgados exibem ainda com vantagem a formação de N 2O reduzida a baixa temperatura e/ou alta temperatura. Por exemplo, no estado fresco, certas amostras contendo alumina mostram menor formação de N2O de pico em temperaturas baixas e altas em relação à referência de apenas zeólito. Após o envelhecimento, todas as amostras contendo alumina mostram menor formação de N2O em altas temperaturas.

[0086] Embora não se pretenda ser limitado pela teoria, acredita-se que, em algumas modalidades, tais melhorias (ou seja, aumento da conversão de NOx e/ou diminuição da formação de N2O) podem estar associadas a maior área de superfície zeolítica (ZSA) da película (ou películas) de recobrimento, particularmente após calcinação e envelhecimento. Assim, acredita-se que, em certas modalidades, a atividade do catalisador pode ser afetada pela ZSA da película (ou películas) de recobrimento que compreende(m) a composição de catalisador. A ZSA, tipicamente fornecida em unidades de m 2/g, m2/pol3 ou m2, proporciona uma medida da área de superfície de microporos (poros de ≤ 2 nm de diâmetro). Os métodos de teste de ZSA são descritos em detalhes no Pedido de Patente Provisório dos EUA 62/517.243, depositado em 9 de junho de 2017 de Petrovic et al., que é incorporado no presente documento por referência em sua totalidade. Resumidamente, tais métodos envolvem o teste de ZSA sem remover revestimentos do substrato e sem esmagar o substrato antes da análise, analisando os pontos de pressão parcial de nitrogênio para obter a área de superfície BET e calculando a ZSA da área de superfície BET. Esse efeito de ZSA é observado, em particular, após envelhecimento severo (por exemplo, envelhecimento em 800 °C por 16 horas). Para artigos catalíticos severamente envelhecidos compreendendo a composição de catalisador divulgada no presente documento, foi demonstrado que a conversão de NOx mais alta (em temperaturas baixas e/ou altas) pode ser correlacionada com ZSA mais alta.

[0087] Os efeitos anteriores associados à inclusão de alumina nas composições/artigos de catalisador contendo zeólito promovido por metal divulgados referem-se a ambas as composições/artigos de catalisador em que os componentes são misturados e composições/artigos de catalisador em que os componentes estão em camadas de película de recobrimento separadas, por exemplo, com o componente de alumina em uma primeira camada de película de recobrimento no substrato e o zeólito promovido por metal em uma segunda camada de película de recobrimento sobre a primeira camada de película de recobrimento.

SISTEMA DE TRATAMENTO DE EMISSÕES

[0088] A redução seletiva de óxidos de nitrogênio utilizando composições de catalisador de acordo com a presente divulgação é geralmente realizada na presença de amônia ou ureia. Em particular, um sistema de SCR incluindo uma composição de catalisador preparada de acordo com os métodos descritos no presente documento pode ser integrado no sistema de tratamento de gases de escape de um veículo. Um sistema de SCR exemplar pode incluir os seguintes componentes: uma composição de catalisador de SCR conforme descrita no presente documento; um tanque de armazenamento de ureia; uma bomba de ureia; um sistema de dosagem de ureia; um injetor/bocal de ureia; e uma respectiva unidade de controle.

[0089] Em alguns aspectos, a presente divulgação também pode se referir a um método para reduzir seletivamente óxidos de nitrogênio (NOx) de uma corrente, tal como um gás de escape. Em particular, a corrente pode ser colocada em contato com uma composição de catalisador preparada de acordo com a presente divulgação. O termo óxidos de nitrogênio, ou NOx, tal como aqui utilizado abrange todo e qualquer óxido de nitrogênio, incluindo, mas não se limitando a, N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5 e NO3.

[0090] Em algumas modalidades, uma composição de catalisador como aqui descrita pode ser eficaz para fornecer uma conversão de

NOx de pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95% ou pelo menos 99% ao longo de uma faixa de temperatura de cerca de 150 °C a cerca de 650 °C, cerca de 200 °C a cerca de 600 °C, cerca de 300 °C a cerca de 600 °C, cerca de 300 °C a cerca de 550 °C, cerca de 300 a cerca de 500 °C, ou cerca de 350 °C a cerca de 450 °C. Em modalidades particulares, uma composição de catalisador pode ser fornecida para fornecer uma conversão de NOx de pelo menos cerca de 70% a 200 °C (por exemplo, em que a composição de catalisador tem uma ZSA maior que cerca de 120 m2/g ou ZSA total maior que cerca de 1.300 m 2 para um núcleo de ~ 21,3032 ml (1,3 pol3), na forma fresca calcinada e/ou envelhecida).

[0091] A presente invenção também fornece um sistema de tratamento de emissões que incorpora a composição ou artigo de SCR aqui descritos. A composição de SCR da presente invenção é tipicamente usada em um sistema de tratamento de emissões integrado que compreende um ou mais componentes adicionais para o tratamento de emissões de gases de escape de diesel. Como tal, os termos “corrente de escape”, “corrente de escape do motor”, “corrente de gás de escape” e semelhantes referem-se ao efluente do motor, bem como ao efluente a montante ou a jusante de um ou mais outros componentes do sistema de catalisador, conforme descritos no presente documento. Esses componentes catalíticos adicionais incluem, mas não estão limitados a, catalisadores de oxidação de diesel (DOCs), filtros de fuligem catalisados (CSFs), adsorventes de NO x pobre (LNTs) e catalisadores de controle de NH 3.

[0092] A Figura 3 ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de motor que compreende um sistema de tratamento de emissões, um injetor de ureia e outros componentes de motor. O catalisador de SCRoF 150, conforme divulgado no presente documento, pode ser disposto diretamente a jusante do motor ou pode estar a jusante de outro componente do catalisador, mostrado aqui como componente opcional 147. Um catalisador adicional opcional 143 pode ser disposto a jusante do catalisador de SCRo F 150 e pode conter um catalisador de AMOx, outro catalisador de SCR e/ou um catalisador para oxidar hidrocarbonetos e monóxido de carbono.

Dependendo do nível desejado de remoção de amônia, monóxido de carbono e hidrocarboneto, catalisadores de oxidação adicionais podem ser incluídos.

O escape contendo poluentes gasosos (incluindo hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono e NO x) e material particulado é transportado do motor 141 através de um conector 142 para os vários componentes mostrados na Figura 3 e o gás de escape sai do sistema através do tubo de escape 144. Entende-se que outros componentes, além daqueles mostrados na Figura 3, podem ser incluídos, a montante ou a jusante do SCRoF 150.

[0093] O sistema mostrado na Figura 3 mostra ainda a injeção de um redutor, por exemplo ureia, que pode ser injetado como um spray através de um bico (não mostrado) na corrente de exaustão. A ureia aquosa mostrada em uma linha 148 pode servir como o precursor de amônia que pode ser misturado com ar em outra linha 149 em uma estação de mistura

146. A válvula 145 pode ser usada para medir quantidades precisas de ureia aquosa que são convertidas na corrente de escape em amônia. A corrente de escape com a amônia adicionada é transportada para o catalisador de SCRoF 150 para a reação de SCR. O injetor mostrado é um exemplo de um tipo de sistema que pode ser usado e outras variantes estão dentro do escopo da divulgação.

EXPERIMENTO

[0094] Os aspectos da presente invenção são mais completamente ilustrados pelo exemplo a seguir, que é apresentado para ilustrar certos aspectos da presente invenção e não deve ser interpretado como limitativo da mesma.

EXEMPLO:

[0095] Diferentes métodos de revestimento e diferentes materiais de alumina foram investigados para formar artigos catalíticos de SCRoF. Especificamente, os materiais de alumina avaliados neste estudo foram alumina Boemita dispersível, gama-alumina e gama-alumina dopada com sílica. A Tabela 1, abaixo, fornece os designs e revestimentos de amostra avaliados.

[0096] As amostras de SCRoF foram preparadas pelo recobrimento em película de uma pasta fluida de catalisador em um substrato de filtro de fluxo de parede. Uma pasta fluida de catalisador composta por um ou dois componentes, de modo que o zeólito e a alumina foram revestidos no filtro sequencialmente ou como uma mistura. Cu-CHA é normalmente moído até D 90 < 5 m (90% de partículas menores que 5 m), e o componente de alumina é moído até D 90 < 3 (para pré-revestimento) ou 5 m (em uma mistura com zeólito). A amostra 70-1 é uma composição de componente único de Cu-CHA (sem alumina) e foi usada como referência.

As amostras 70-4 e 70-5 foram preparadas revestindo-se primeiro alumina e Cu-CHA depois. Para a amostra 70-6, a película de recobrimento contendo Cu-CHA também inclui uma pequena quantidade de material à base de alumina. As amostras 70-7 a 70-10 foram feitas revestindo-se a mistura de Cu-CHA e alumina. A película de recobrimento contendo zeólito (revestimento principal na Tabela 1) foi revestida em um substrato de filtro duas vezes usando-se a mesma pasta fluida para obter a carga de película de recobrimento alvo, primeiro da entrada e, em seguida, da saída com calcinação (450 °C/1 h) entre uma e outra.

[0097] O substrato usado para este exemplo é um segmento de filtro de fluxo de parede de SiC (34 mm x 34 mm x 153 mm) com 63% de porosidade, 23 m de tamanho médio dos poros, uma densidade celular de 300 células/m 2 (células/pol2) e uma espessura de parede de 0,3 mm. A Tabela 1 descreve as composições de película de recobrimento e o projeto da amostra 70-1 e das amostras 70-4 a 70-10. - Al2O3 (A), -Al2O3 (B) e -Al2O 3 (C) na Tabela 1 representam materiais de alumina obtidos de diferentes fornecedores.

TABELA 1: SUMÁRIO DOS PROJETOS DE SCROF: EFEITO DE Al2O3

[0098] A Figura 4 fornece medições de fluxo frio ΔP das amostras na Tabela 1 a uma vazão de 0,02 m³/s (35 pés 3/min). Conforme mostrado no gráfico, o ΔP para a maioria das amostras revestidas era comparável.

[0099] As amostras foram avaliadas quanto à capacidade de armazenamento de NH 3 na forma fresca e, em seguida, submetidas ao envelhecimento (850 °C por 5 h com 10% de vapor]) e novamente avaliadas quanto à capacidade de armazenamento de NH 3. A capacidade de armazenamento de NH 3 foi medida por meio de um experimento de adsorção-dessorção de NH 3. A adsorção de NH 3 foi realizada a 200 °C com uma alimentação de SCR, que consiste em 500 ppm de NO, 500 ppm de

NH3, 10% de O 2, 5% de CO 2, 5% de H2O e o restante N 2 em GHSV = 60.000 h -1. O experimento de dessorção de NH 3 consistiu em duas partes: purga isotérmica a 200 °C (1 hora) com um vapor de gás inerte (5% de CO 2, 5% de H2O e o restante N 2) e dessorção a temperatura programada (TPD) até 550 °C na mesma corrente. A dessorção cumulativa de NH 3 foi usada como a capacidade de armazenamento de NH 3. As capacidades de armazenamento de NH 3 de todas as amostras frescas e envelhecidas estão resumidas na Figura 5. Na Tabela 2, a capacidade de armazenamento de NH3 é subdividida ainda mais nas partes de dessorção isotérmica (NH 3 fracamente ligado) e TPD (NH3 fortemente retido), bem como a diferença entre as amostras frescas e envelhecidas.

[0100] Os dados indicam que em amostras frescas a quantidade total de dessorção de NH 3 da amostra de referência foi 1,18 g/l, e todas as outras amostras estavam dentro de +/- 10% da referência, com as amostras 4, 5 e 10 ligeiramente mais altas (1,22-1,24 g/l). Nas amostras envelhecidas, a quantidade total de NH 3 dessorvido é significativamente menor do que a das amostras frescas correspondentes. Curiosamente, o NH3 dessorvido na parte isotérmica é maior em uma amostra envelhecida do que na amostra fresca correspondente. Embora não se pretenda ser limitado pela teoria, acredita-se que a quantidade de sítios de ácido mais fracos aumentou após o envelhecimento, mas a de sítios de ácidos mais fortes diminuiu.

[0101] Entre as amostras envelhecidas, a amostra 70-5 apresentou a maior capacidade total de NH 3 (1,0 g/l), que foi muito maior do que a referência com apenas zeólito (0,74 g/l). A amostra 70-5 também mostra a menor diminuição na capacidade de NH 3 após envelhecimento a 850 °C/5h. A Figura 6 compara especificamente os perfis de TPD de NH 3 para as amostras 70-1 (controle/referência) e 70-5. Perfis de dessorção de

NH3 semelhantes são encontrados nas amostras frescas. Nas amostras envelhecidas, no entanto, a intensidade de dessorção de NH 3 na amostra 70-5 é significativamente maior do que na amostra 70-1.

TABELA 2: QUANTIFICAÇÃO DA DESSORÇÃO DE NH 3 (g/l)

[0102] As conversões de NOx em amostras de SCRoF frescas e envelhecidas foram medidas de 200 a 600 °C em condições de reação em estado estacionário. A reação foi realizada com uma alimentação que consiste em 500 ppm de NH3, 500 ppm de NO, 10% de O2, 5% de H2O, 5% de CO2 em N2 em GHSV = 60.000 h-1. Para maior clareza, as conversões de NOx em 200 °C e 600 °C são traçadas como gráficos de barras (Figuras 7 e 9).

[0103] Em 200 °C, todas as amostras frescas têm conversão semelhante de NOx (cerca de 80%). No entanto, todas as amostras antigas mostram conversões de NOx mais altas em 200 °C do que a referência (amostra 70-1), entre elas as amostras 70-5, 70-4 e 70-10 são significativamente maiores (em 20%, 9% e 8%, respectivamente). A amostra 70-5 é o catalisador mais ativo em 200 °C.

[0104] A Figura 8 mostra as correlações entre a conversão de NOx em estado estacionário em 200 °C e a dessorção de NH3 cumulativa em 200 °C nas amostras de SCRoF envelhecidas. Como mostrado, a conversão de NOx está linearmente correlacionada com a capacidade de NH3. Grandes diferenças na atividade e na capacidade de NH3 foram observadas em catalisadores envelhecidos. Embora não se pretenda ser limitado pela teoria,

acredita-se que a razão fundamental por trás dessa correlação é que a capacidade de armazenamento de NH3 é uma medida do número de sítios ativos (sítios de cobre trocado) em catalisadores envelhecidos a 850 °C. O que chama a atenção é o fato de terem sido encontradas grandes diferenças, em termos de conversão de NOx e capacidade de adsorção de NH3, nas amostras envelhecidas (que têm a mesma quantidade de Cu-CHA). Novamente, não pretendendo ser limitado pela teoria, isso sugere que, como resultado da inclusão de alumina, diferentes quantidades de sítios de cobre ativo permanecem no zeólito após o envelhecimento a 850 °C.

[0105] Como mostrado na Figura 9, em 600 °C, as conversões de NOx fresco em todas as amostras com adição de alumina são maiores do que a referência, algumas em mais de 10%. Essa é uma observação surpreendente porque não se esperava que o aditivo de alumina tivesse efeito sem qualquer tratamento de alta temperatura. Depois do envelhecimento a 850 °C, a diferença de atividade torna-se mais marcante. Parece que o pré- revestimento do filtro com alumina não altera significativamente a conversão de NOx a 600 °C, mas misturar alumina com o zeólito definitivamente aumenta a conversão de NOx em alta temperatura. O aumento da conversão de NO x pela mistura de alumina com zeólito varia de 7 a 14%, com a amostra 70-9 sendo a melhor. As amostras 5, 6 e 7, todas contendo aditivo de -Al2O3 (A), podem ilustrar os diferentes efeitos devido à metodologia de revestimento.

[0106] Em conclusão, este Exemplo descobriu que, para amostras envelhecidas, a mistura de alumina com zeólito resultou em uma conversão de NOx ligeiramente superior a 200 °C (amostras 70-7 a 70-10). O pré-revestimento com 0,009 g/ml (0,15 g/pol3) -Al2O3 (A) aumentou significativamente a conversão de NOx (amostra 70-5). Para amostras envelhecidas, a mistura de alumina com zeólito resultou em conversão de NOx significativamente maior em 600 °C (amostras 70-6 a 70-10). Essas constatações estão resumidas na Figura 10.

[0107] O N2O é um subproduto do processo de SCR, que normalmente aparece como um pico de baixa temperatura e um pico de alta temperatura. O pico de baixa temperatura normalmente aparece entre 200 e 250 °C para amostras frescas e 200 a 300 °C para amostras envelhecidas. O pico de alta temperatura aparece entre 450 e 550 °C para amostras frescas e entre 500 e 600 °C para amostras envelhecidas. A Tabela 3 mostra o pico de formação de N2O para as amostras frescas e envelhecidas. Para ambos os catalisadores frescos e envelhecidos, os catalisadores contendo alumina mostram menor formação de N2O de pico em altas temperaturas em relação à referência de apenas zeólito. Para alguns catalisadores novos, a formação de N 2O de pico de baixa temperatura também é menor do que a referência.

TABELA 3: FORMAÇÃO DE N2O DE PICO (PPM)

[0108] Embora a invenção aqui divulgada tenha sido descrita por meio de modalidades e aplicações específicas da mesma, numerosas modificações e variações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo da invenção apresentado nas reivindicações.

Além disso, vários aspectos da invenção podem ser usados em outras aplicações além daquelas para as quais foram especificamente descritos no presente documento.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. ARTIGO CATALISADOR caracterizado por compreender: um substrato de filtro de fluxo de parede; uma composição de catalisador revestida no substrato de filtro de fluxo de parede, em que a composição de catalisador compreende: um zeólito com Cu suficiente trocado em sítios catiônicos do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e um componente de captura de cobre em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 20% em peso com base no peso do zeólito com Cu trocado; em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons.

2. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de catalisador estar na forma de uma primeira película de recobrimento que compreende o zeólito e uma segunda película de recobrimento que compreende o componente de captura de cobre, e em que a segunda película de recobrimento é disposta diretamente em pelo menos uma porção do substrato de filtro de fluxo de parede e a primeira película de recobrimento é disposta diretamente em pelo menos uma porção da segunda película de recobrimento.

3. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de catalisador estar na forma de uma película de recobrimento que compreende uma mescla física do zeólito e do componente de captura de cobre, e em que a película de recobrimento é disposta diretamente em pelo menos uma porção do substrato de filtro de fluxo de parede.

4. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 2,

caracterizado pela primeira película de recobrimento compreender ainda um segundo componente de captura de cobre, em que o segundo componente de captura de cobre pode ser igual ou diferente do componente de captura de cobre na segunda película de recobrimento.

5. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo artigo catalisador exibir conversão aprimorada de NOx a 200 °C em comparação com um artigo catalisador que não compreende o componente de captura de cobre.

6. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo artigo de catalisador exibir conversão de NOx aprimorada a 600 °C em comparação com um artigo catalisador que não compreende o componente de captura de cobre.

7. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo componente de captura de cobre compreender um material selecionado a partir do grupo que consiste em alumina, sílica, zircônia, nióbio, molibdênio e combinações dos mesmos.

8. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo componente de captura de cobre compreender alumina.

9. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela alumina ser selecionada a partir do grupo que consiste em boemita, gama-alumina, sílica-alumina, alumina estabilizada e combinações das mesmas.

10. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela alumina compreender gama-alumina.

11. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo componente de captura de cobre compreender uma pluralidade de partículas que têm um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 5 mícrons.

12. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo componente de captura de cobre compreender uma pluralidade de partículas tendo um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 3 mícrons.

13. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo zeólito ter um tamanho médio de partícula de cerca de 0,01 a cerca de 5 mícrons.

14. ARTIGO CATALISADOR DE SCR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo zeólito ter um tipo de estrutura “8 anéis” selecionado a partir do grupo que consiste em AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, CHA, DDR, EAB, EEI, ERI, IFY, IRN, KFI, LEV, LTA, LTN, MER, MWF, NPT, PAU, RHO, RTE, RTH, SAS, SAT, SAV, SFW, TSC, UFI e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

15. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base selecionada a partir dentre AEI, AFT, CHA, LTA e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

16. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base de CHA.

17. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base “10 anéis” selecionada a partir do grupo que consiste em AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

18. ARTIGO DE CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base selecionada dentre FER, MEL, MFI, STT e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

19. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base “12 anéis” selecionada a partir do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

20. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base selecionada dentre AFI, BEA, FAU, MAZ, MOR, OFF e combinações e intercrescimentos dos mesmos.

21. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo zeólito ter uma estrutura de base que compreende um intercrescimento de CHA e GME ou AEI e GME.

22. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo componente de captura de cobre estar presente em uma quantidade de cerca de 2 a cerca de 20% em peso com base no peso do zeólito com Cu trocado.

23. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo zeólito estar presente em uma quantidade de cerca de 0,031 g/ml (0,5 g/pol3) a cerca de 0,31 g/ml (5,0 g/pol3).

24. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo zeólito estar presente em uma quantidade de cerca de 0,06 g/ml (1 g/pol3) a cerca de 0,31 g/ml (5,0 g/pol3).

25. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 24, caracterizado por uma primeira porção da segunda película de recobrimento estar localizada dentro das paredes do substrato e uma segunda porção da segunda película de recobrimento estar localizada sobre as paredes do substrato.

26. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 24, caracterizado pela segunda película de recobrimento estar localizada dentro das paredes do substrato.

27. ARTIGO CATALISADOR, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizado pela primeira película de recobrimento estar localizada sobre as paredes do substrato.

28. SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES DE ESCAPE caracterizado por compreender o artigo catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, a jusante de um injetor de ureia e em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

29. SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES DE ESCAPE, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender ainda um componente selecionado a partir do grupo que consiste em um catalisador de oxidação de diesel, um filtro de fuligem, um catalisador de oxidação de amônia, um adsorvente de NOx pobre e qualquer combinação dos mesmos.

30. SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES DE ESCAPE, de acordo com a reivindicação 28 ou 29, caracterizado pelo motor de combustão interna ser um motor a diesel.

31. MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UM SCRoF COM CONVERSÃO APRIMORADA DE NOx em baixa temperatura e alta temperatura caracterizado por compreender: revestir uma primeira película de recobrimento que compreende um componente de captura de cobre em pelo menos uma porção de um substrato de filtro de fluxo de parede, em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas com um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons, para produzir um substrato de filtro de fluxo de parede pré-revestido; e revestir o substrato de filtro de fluxo de parede pré-revestido com uma segunda película de recobrimento, compreendendo um zeólito tendo Cu suficiente trocado em sítios de cátions do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e calcinar o substrato de filtro de fluxo de parede revestido para produzir o SCRoF.

32. MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UM SCRoF COM CONVERSÃO APRIMORADA de NOx em baixa temperatura e alta temperatura caracterizado por compreender: revestir uma película de recobrimento que compreende uma mistura de um componente de captura de cobre e um zeólito sobre um substrato de filtro de fluxo de parede, em que o componente de captura de cobre compreende uma pluralidade de partículas com um tamanho de partícula D90 de cerca de 0,5 a 20 mícrons, e em que o componente zeólito compreende Cu suficiente trocado em sítios catiônicos do zeólito de modo que o zeólito tenha uma razão Cu/Al de 0,1 a 0,5 e uma carga de CuO de 1 a 15% em peso; e calcinar o substrato de filtro de fluxo de parede revestido para produzir o SCRoF.

33. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 31 ou 32, caracterizado pelo componente de captura de cobre ser alumina.

34. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 31 a 33, caracterizado pelo SCRoF compreender uma carga de alumina de cerca de 0,003 g/ml (0,05 g/pol3) a cerca de 0,031 g/ml (0,5 g/pol3) de alumina no substrato de filtro de fluxo de parede.