CN101708473A - 尿素水解催化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有催化活性组合物的尿素水解催化器，所述催化活性组合物包含二氧化钛、二氧化硅和含硫化合物；本发明还涉及一种用于制造尿素水解催化器的载体涂料悬浮液。此外，本发明还涉及一种制造本发明的尿素水解催化器的方法。最后，本发明还涉及一种包括尿素水解催化器的尾气净化系统，其用于去除移动式及固定式燃烧设备的废气中的氮。

Description

尿素水解催化器
技术领域
本发明涉及一种用于制造尿素水解催化器的载体涂料悬浮液(Washcoat-Suspension)，并且还涉及一种具有催化活性组合物的尿素水解催化器，所述催化活性组合物包含二氧化钛、二氧化硅和含硫化合物。
最后，本发明还涉及一种尾气净化系统，其通过应用尿素水解催化器来去除移动式及固定式燃烧设备的废气中的氮。
背景技术
汽车催化器用于以化学方式转变机动车尾气中的燃烧产物，例如：碳氢化合物(HmCn)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。特别是氮氧化物(NOx)的排放可能会引起呼吸道的局部刺激，或者通过与大气中的水接触形成酸从而导致“酸雨”。因此人们尝试借助催化器从尾气气流中尽可能彻底地去除氮氧化物。
在机动车汽油发动机的情况下例如可以通过三元催化器对烃类(HmCn)和一氧化碳(CO)进行氧化，同时对氮氧化物(NOx)进行还原。
在柴油发动机的情况下，废气中过多的氧妨碍了氮氧化物(NOx)的还原，因此必须采用特殊的催化器。因此在柴油发动机的情况下应该采用所谓的氮氧化物储存催化器，或者称之为SCR(selective catalyticreduction)催化器。
在该选择性催化还原催化器处，有选择地还原氮氧化物。这意味着，其优选还原氮氧化物(NO、NO2)，同时尽量抑制例如将SO2氧化成SO3这样的副反应。
在此，氮氧化物通过还原反应被还原成水(H2O)和氮气(N2)，所述还原反应是借助于被混入废气中的氨实现的。
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
由于(气态的)氨存在安全隐患并且必须按照气罐的形式对其操作，因此按照含32.5％尿素的水溶液形式提供所需的之前所述的氨，这种尿素水溶液被称为
Figure G2009101699667D0000021
将这种尿素水溶液持续地(例如借助于计量泵或者喷射器)喷入废气气流中，此时通过水解产生水和氨。所产生的氨(NH3)在适当温度条件下能够将废气中的氮氧化物还原成氮气。在典型情况下，所消耗的尿素水溶液在数量方面相当于所使用的柴油燃料的大约2％至8％。
为此，这种选择性催化还原系统(SCR系统)包括四个还原阶段，它们分别借助于下列的一种不同类型的催化器来促进：V催化器、H催化器、SCR催化器和Oxi催化器。
在第一步骤中，借助于所谓的前催化器(V催化器)将一氧化氮(NO)部分地氧化成二氧化氮(NO2)。该步骤负责将NO与NO2之比设定在1∶1的范围内，从而使得随后能够按照明显更为快速的“快速选择性催化还原机理”(Fast-SCR Mechanismus)来还原去除氮氧化物。通过这种机理，借助于NH3将NO和NO2催化转化成N2和H2O。
通过彻底蒸发水使得喷入的尿素溶液被转变成气态的氨，这种转变是分两个步骤借助于尿素水解催化器(H催化器)实现的。首先对尿素进行热分解，尿素按照热分解方式被分解成一当量氨和一当量异氰酸。随后通过水解还原从该异氰酸得到另一当量的氨和CO2。水解是在尿素水解催化器(H催化器)处进行的，该尿素水解催化器位于SCR催化器之前。H催化器的任务在于尽可能多地将尿素转变为氨。
热分解：CH4N2O——>NH3+HNCO
水解：HNCO+H2O——>NH3+CO2
随后利用所生成的氨按照“快速选择性催化还原机理”并借助于SCR催化器对氮氧化物混合物进行还原。
2NO+2NO2+4NH3->4N2+6H2O“快速选择性催化还原”
可能会出现输入了过多尿素的情况，从而造成由此形成的氨不能完全与氮氧化物(NOx)进行反应。在这种错误计量的情况下，氨可能会进入环境之中(也就是所谓的氨泄漏)。作为补救措施，在SCR催化器之后设置氧化催化器(Oxi催化器)。当出现不希望的氨排放时，Oxi催化器将NH3转变成N2和H2O。
整个SCR系统的效能主要取决于H催化器提供氨的效率。用于水解催化器(H催化器)的典型的活性涂层是作为活性成分的金属氧化物，尤其是弱酸性的锐钛矿型二氧化钛。通过涂覆方法将这些活性物质施加在蜂窝结构的金属或陶瓷载体上。
利用所谓的“载体涂料”对H催化器的载体结构进行涂覆，该载体涂料通常包括二氧化钛和粘合剂。通过使用适当的粘合剂(通常为无机溶胶)可以改善在该表面上的涂层的机械稳定性。然而，尤其是在使用金属基底时，施加粘附性良好且同时具有活性的涂层是十分困难的。
另外，最好将尿素溶液作为颗粒非常小(小于10μm)的浓雾提供给催化器。在理想情况下，在尿素抵达水解催化器之前，在H催化器处释放NH3时也可以彻底地蒸发该尿素溶液。在实际情况中，对于彻底蒸发来说在废气路途中的蒸发路径过于短小，以致于有较大的液滴抵达该催化器的输入面。
撞击在该催化器上的尿素溶液由于冲击侵蚀而表现为涂层的极端负载，所以涂层的机械稳定性对于H催化器来说十分重要。
另外，目前常见的尿素水解催化器主要由锐钛矿型二氧化钛构成。但是，在高温情况下可能会出现从锐钛矿到金红石的相变。在将异氰酸通过催化水解反应成氨方面，金红石相具有极低的活性。另外，该催化器的比表面积减少。尤其将出现这种所谓的催化器老化，并且在大于550℃时这种催化器老化还将加速。
为了减缓或者在时间上延后催化器老化，可给该二氧化钛添加各种类型的添加剂。这些添加剂尤其是氧化硅、镧系元素氧化物或者氧化钨。这些添加剂虽然延缓了催化器的老化，但是也消极影响了该催化器的效能，并使得从异氰酸至氨的转化被变慢。由于对热水解产物氨的强化学吸附作用，强酸性的混合氧化物(其包括WO3或/和V2O5)的水解活性通常是很低的。因此使用这样的添加剂是存在缺点的。
欧洲专利EP 0894523 B1公开了一种具有固定式混合器的燃烧设备，其用于水解尿素以便有选择地催化还原氮氧化物。该混合器的起到H催化器效果的活性涂层包含二氧化钛，该二氧化钛中含有如氧化钨、氧化钼和钒(四价)氧化物这样的添加剂。通过添加硫酸盐和磷酸盐能够实现更好的催化活性。但是它没有认识到温度稳定性的问题以及涂层粘附牢固度的问题。没有提及对二氧化硅的使用。另外，这种H催化器由于添加了混合的氧化物会出现之前所述的效果弱化。
德国专利DE 19734627 C1在表格3中公开了一种涂覆有涂层的蒸发器，其催化性的涂层由TiO2和各种混合氧化物构成，并且具有增强的NOx还原活性。然而，这里没有注意到抵抗冲击侵蚀的耐受能力以及涂层的粘附牢固度。
欧洲专利EP 0487886 B1公开了一种水解催化器，其能够由包含TiO2、Al2O3、SiO2或者ZrO2的混合物制成。可以添加如WO3这样的五价和六价元素作为稳定剂和促进剂，用于改变酸特性(
Figure G2009101699667D0000041
)。
欧洲专利EP 0555746 B1公开了一种蒸发器，其被构造为流体混合器和水解催化器。在此通过使用非直线的管路实现了更高效率的尿素分解。催化涂层被描述为含有H-沸石的、Al2O3与其他多种氧化物(TiO2、SiO2、ZrO2)的混合物。
欧洲专利EP 1153648 B1公开了一种具有多个流动路径的废气催化器，该废气催化器特征在于在SCR催化器上的额外的水解涂层。该水解涂层可以由TiO2、Al2O3、SiO2或ZrO2构成。
现有技术中的这些催化器的缺点在于，它们对于冲击侵蚀是无抵抗能力的，并且涂层的粘附牢固度是不够的，而这些对于氢催化器的效能是十分重要的。另外，在催化活性涂层的温度稳定性方面也存在未解决的问题。
发明内容
因此本发明的任务在于提供一种尿素水解催化器，在该尿素水解催化器中，二氧化钛成分在较高的温度情况下不会从锐钛矿相变成金红石，并且该二氧化钛成分具有良好的耐老化性，因此即使在短时间内出现很高的温度峰值也仅对其催化活性产生很小的影响。
另外在尿素水解期间，尿素水解催化器应该能够更好地耐受液滴冲击时产生的机械负荷，而且不会出现催化活性方面的恶化。
根据本发明该任务通过一种承载有活性组合物的尿素水解催化器来解决，所述活性组合物包含二氧化钛、二氧化硅和含硫化合物。
本发明所述的尿素水解催化器的催化活性组合物特别牢固地粘附在载体上，并且相对冲击侵蚀具有特别强的耐受能力，尽管如此仍然在尿素水解方面具有极高活性。
优选的是，催化活性组合物包含0.1重量％至10.0重量％的SiO2，优选包含1.0重量％至10.0重量％的SiO2，特别优选包含3.0重量％至7.0重量％的SiO2。
在该催化活性组合物中或者说在制成后的催化器中的SiO2成分最好来自载体涂料(后文对其加以说明)中的有机硅化合物(如：硅氧烷或者硅烷，例如来自Wacker公司的Silres系列或Geniosil系列产品)，而不是如现有技术中常见情况那样来自利用SiO2进行了热预稳定的TiO2。在焙烧时硅化合物的有机成分会热分解，而SiO2将保留在催化器中。从而有利地使得锐钛矿在原位就被稳定了。
当然例如也可以使用SiO2溶胶或者固态SiO2。
另外，该催化活性组合物包含优选为锐钛矿型的二氧化钛，二氧化钛的含量为79重量％至98.8重量％，优选为92重量％至96重量％。
此外，该催化活性组合物还包含含硫化合物。相对于全部的催化活性组合物，硫(以硫元素计)的含量优选为0.01重量％至11重量％，特别优选为0.1至0.6重量％，尤其优选为0.3重量％至0.4重量％。在此，硫通常作为硫酸盐存在。在这里，也可以直到制造催化器或者说催化活性组合物时，才从相应的原料化合物得到硫酸盐，或者已经作为硫酸盐存在于载体涂料悬浮液(下面对其进行说明)中。
由94.4重量％的TiO2、5.3重量％的SiO2和0.3重量％的硫构成的催化活性组合物被认为在通常情况下是适当的。
对于特殊应用来说，可以通过额外的所谓的“底层(Primerschicht)”来改善本发明组合物在载体上的粘附。与本来的催化组合物相比，本发明的“底层”具有相对TiO2成分更高的粘合剂成分。也就是说，载体涂料中的TiO2和/或TiO2溶胶的量被减少了，而载体涂料中的硅化合物的量被增大了。在“底层”中的TiO2越少，那么该底层在载体上的粘附就越好。在此底层优选不含含硫化合物，但是在本发明的某些改进方式中底层也可以包含含硫化合物。一种底层载体涂料悬浮液的特别优选的组合物是将10kg的TiO2与40kg的Silres MP 42E相混合而得到的。
根据本发明，将催化活性组合物或者其前体(
Figure G2009101699667D0000061
)施加在载体上，所述载体是由陶瓷、金属或者合金制成的。
该载体优选呈蜂窝体、单块体、管段或者泡沫体的形状。
这里，在金属基底的情况下能够施加负载量最多为200g/l的本发明的催化活性组合物，这种催化活性组合物即使是在负载量很大的情况下仍然具有极好的粘附效果。对于本发明适当的最佳负载量为80g/l±10％。
特别优选的是，本发明的催化活性组合物被施加在典型的初始催化器用的载体上，该载体由耐高温耐腐蚀的FeCrAl合金制成。这种载体例如已经在欧洲专利EP 0 487 886 B1中公开。
按照相同方式也可以应用由陶瓷材料制成的催化器载体。该陶瓷材料通常是低比表面积的惰性材料，例如：堇青石、多铝红柱石、α氧化铝或者碳化硅。然而，所采用的催化器载体也可以由高比表面积的载体材料制成，例如：γ氧化铝。
代替施加在前述载体上，也可以将水解催化器或者说催化活性组合物布置在尾气净化系统的常用构件之上或者之中，例如：在蒸发器单元上、在配料管路之上或之内，在输送管路(尿素水解催化器能够利用该输送管路与废气管路相连接)之上或之内，或者在输送管路(其用于将气态混合物输送至真正的尿素水解催化器)的至少一部分上，或者在连接单元的局部上。
这提高了转化效率，并且使得能够以相应更小的体积以及以更小的催化活性表面来构造尿素水解催化器。
本发明的主题还在于应用被承载的催化活性组合物作为尿素水解催化器，所述催化活性组合物如上所述地包含二氧化钛、氧化硅和含硫化合物。尤其是，被承载的催化活性组合物作为涂层出现在催化器载体基体上，并且在催化器载体基体上表现出了改善的粘附特性。之前关于尿素水解催化器说明的优选之处，对于该催化活性组合物的其他优选实施方式来说也仍然是有效的。
另外，本发明的任务还通过载体涂料悬浮液来解决，该载体涂料悬浮液被用来制造根据本发明的水解催化器的催化活性组合物。
根据本发明，载体涂料悬浮液包含二氧化钛、有机硅化合物(例如作为粘合材料的聚硅氧烷或者硅烷)、以及含硫化合物。在此，二氧化钛最好以锐钛矿型出现。
“有机硅化合物”这个概念应该被解释为这样的化合物，该化合物是用有机官能团R(organische Reste R)来代替硅烷(SiH4)中的一个或多个氢原子而得到的，其中，该官能团R能够通过不带电荷或者带电荷(ungeladen oder geladen)的硅原子的1至6个单键或者多键与硅原子成键。另外，“有机硅化合物”这个概念还包括硅橡胶、有机低聚硅烷和有机聚硅烷、有机硅烷、硅宾(silene)和Siline、硅氧烷或者聚硅氧烷。
载体涂料悬浮液通常包含由水构成的作为溶剂的分散剂和粒径极细的金属氧化物(例如，二氧化钛或者氧化铝)，这些金属氧化物被用来涂覆催化器载体。这里其尤其可以是溶胶凝胶体系。
意想不到的是，将有机硅化合物与含硫化合物组合使用导致了锐钛矿型TiO2的稳定，而且不会对以后制成的催化器的活性产生不良影响。仅当温度超过690℃时才会出现至活性较低的金红石的相变，因此与未被稳定化处理的锐钛矿相比，该相变温度被提高了大约100℃。在图1中可以从相应的DSC曲线中清楚看到锐钛矿至金红石的相变的推迟。从而对于在出现温度峰值时催化器效率的降低产生了反作用。
在应用根据本发明的载体涂料组合物时还有以下优点，即，因此能够如前文所述的那样在金属基底上施加最高为200g/l的负载量。虽然负载量很高，但是在焙烧载体涂料之后得到的、由本发明催化活性组合物制成的涂层仍然具有极为良好的粘附效果。
在一个优选实施方式中，载体涂料悬浮液还包含二氧化钛溶胶。
尤其是这两种粘合剂成分(二氧化钛溶胶和有机硅化合物)的组合导致了良好的润湿。
在一个特别优选的实施方式中，载体涂料悬浮液包含作为粘合材料的聚硅氧烷(作为有机硅化合物)，该聚硅氧烷优选呈硅树脂乳液的形式，优选为Silres MP42
Figure G2009101699667D0000081
根据本发明，载体涂料悬浮液包含0.01重量％至10重量％的硫含量。特别优选的是该硫含量为0.01重量％至1.0重量％，更为优选的是0.1重量％至0.6重量％，尤其优选的是0.3重量％至0.4重量％。这些数据所涉及的是存在于载体涂料悬浮液中的含硫化合物的全部硫含量。适当的含硫化合物例如是硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、过氧化硫酸盐、硫酸或者尤其是硫酸的钛盐。特别优选的是，硫酸氢钛(Titandisulfat)和硫酸氧钛(Titanylsulfat)。
意想不到的是，这些硫分对本发明的载体涂料悬浮液的特性产生了影响。随着硫含量或者说含硫化合物的增多或减少，载体涂料的粘度也会上升。粘度上升使得在载体上进行涂覆(填料和去除)的可操作性显著变坏，并且导致在基底表面上的粘附特性变得更为糟糕。
载体涂料悬浮液最好具有40.0重量％至60.0重量％的固体含量，优选具有46.0重量％至52.0重量％的固体含量。
已经确定的是，本发明的载体涂料悬浮液尽管具有较多的固体成分但是仍然能够借助本发明的方法简单且均匀地施加在催化器载体上。
其他的载体涂料分散剂的无机成分例如是精细颗粒且高比表面积的氧化物，例如，氧化铝、二氧化硅、稀土元素氧化物、氧化镍、氧化铁、碱土金属氧化物、硅化物(如硅化钼和/或沸石)。这些材料能够完全地或者部分地作为氧化物和/或作为任意的可溶性和/或不可溶性化合物存在于悬浮液中，所述这些化合物例如是硝酸盐、醋酸盐、草酸盐、酒石酸盐、甲酸盐、碳酸盐或者氢氧化物。在可溶性和/或不可溶性化合物的情况下，通常通过热分解来转化成催化活性物质，或者说转化成精细颗粒的涂覆材料。优选将催化剂配方用于或许经过稳定处理的氧化铝和氧化铈、氧化锆、稀土元素氧化物、碱土金属氧化物、铂系金属和/或其前体以及它们的混合物。载体涂料悬浮液优选也包括常见的反絮凝剂，以便稳定载体涂料悬浮液。
在制造载体涂料悬浮液时注意混合顺序也是重要的。如果使用TiO2凝胶，那么必须首先提供TiO2凝胶。这样可能会添加并拌入一些额外的TiO2以及含硫化合物。直到最后才混合并拌入有机化合物。这样就保证了粘合剂成分(TiO2凝胶和有机硅化合物)的最佳润湿，并且在基底或者说载体上的涂层达到了相应优良的粘附牢固度。
在将载体涂料用于涂覆之前，最好将其在室温下放置至少两天，使其老化。
本发明的载体涂料悬浮液被用于制造尿素水解催化器，并且在对该载体涂料焙烧之后得到了催化活性组合物。
在此，通常采用现有技术中已知的方法来施加尿素水解催化器的催化活性组合物或者说根据本发明的载体涂料悬浮液，例如通过浸渍涂覆或者喷涂。在WO 2008/019857 A1、EP 1885495 A2、WO 2006/125648 A2、WO 2007/057209 A1或者WO 2007/057210 A1中已经示例性地说明了一些适当的方法。
载体涂料优选通过浸入载体涂料悬浮液中而被施加到基底的通道内。但是也可以通过多次喷洒涂覆载体涂料，尤其是施加至载体主体的输入端面。此后优选通过吹除来使得通道变得可通风。优选在120℃的气流中干燥该载体。
于是，根据本发明的制造尿素水解催化器的方法优选包括下列步骤：
a)将根据本发明的载体涂料悬浮液施加在载体上；
b)从该载体上去除多余的载体涂料悬浮液；
c)干燥潮湿的载体；
d)焙烧涂覆后的载体；
e)冷却涂覆后的载体。
优选通过将载体浸入载体涂料悬浮液中来实现步骤a)。
另外特别优选的是，通过对浸渍容器进行振动来施加载体涂料。
在步骤b)中最好通过压缩空气来喷吹载体的通道，或者吸走多余的涂覆材料。
进一步优选的是，在步骤b)中通过离心分离机来最终清除多余的载体涂料。该方法尤其是在具有结构的、带有叶片和孔眼的基底的情况下被证明是有效的。
对于本发明催化器的效能或者说催化活性组合物的效能来说，对涂覆有载体涂料的载体进行热处理是十分重要的。已经证实的是，干燥步骤不允许过于短暂。在高温下的立刻焙烧可以在表面上造成“玻璃化”，这使得细孔变得封闭，从而对于反应来说就没有了足够大的表面积。优选的是，在80℃的情况下缓慢地去除所包含的湿气。
因此在步骤c)，优选在50℃至150℃的情况下，特别优选在80℃的情况下对用载体涂料悬浮液涂覆的仍旧潮湿的载体加热至少两个小时，优选加热3至10小时，直到被干燥至质量保持不变为止。在基底体积极大的情况下必须相应地调整干燥时间。最好在空气循环烘箱中进行工作。
随后在步骤d)中，在100℃至1000℃，优选在300℃至600℃，特别优选在400℃至500℃的情况下焙烧涂覆后的载体1至20小时，优选9至11小时。这里通常采用空气循环炉。
在焙烧之后在步骤e)进行冷却，该冷却的速度最好慢于20K/min，最好为10K/min，尤其优选慢于5K/min，特别优选为1至4K/min。
最好按照每单位体积载体40至200g/l的浓度，优选为60至160g/l的浓度对该载体进行涂覆。
在本发明方法的一个特别优选实施方式中，可以如前简述的那样，首先在载体上施加预涂覆溶液或者预涂覆分散剂，充当本发明组合物的粘合增进剂(底层)。如前所述，改善了高负载量的有机硅化合物的粘附效果。典型的配比例如是：将10kg TiO2与40kg Silres MP 42E相混合。因为与水解相关的活性很低，所以极薄地施加该悬浮液。在此，基底上的典型负载量为2至15g/l，优选为大约8至10g/l。
在去除了溶剂之后(例如通过蒸除)可以借助于本发明的方法在催化器载体上施加载体涂料悬浮液。
根据本发明方法制造的尿素水解催化器也是本发明的主题。
根据本发明的尿素水解催化器可应用在用于从尿素水溶液制备氨的系统中。
因此根据本发明的尿素水解催化器特别适用于尾气净化系统，或者特别适于减少来自移动式和固定式燃烧设备的氮氧化物排放。
本发明意义上的移动式燃烧设备例如是机动车的内燃机，尤其是柴油发动机，基于内燃机的发电机组或者基于内燃机的其他机组。
固定式燃烧设备是常见的发电设施、锅炉设备以及垃圾焚烧设备，也可以是居民家用的暖气系统。
附图说明
结合实施例并根据附图进一步说明本发明，其中这些实施例和附图不应该被理解为限制性的。
图1示出了根据本发明的载体涂料悬浮液的DSC曲线的一段；
图2示出了不同催化器转化异氰酸的转化量；
图3示出了借助压缩空气来确定粘附牢固度的测试设备；
图4示出了借助压缩空气来确定粘附牢固度的测试设备的放大视图；
图5示出了借助超声波来确定粘附牢固度的测试设备。
具体实施方式
实施例1：
首先制备载体涂料悬浮液，以便制造根据本发明的尿素水解催化器。这里按照下列的量来使用原料化合物：
20kg TiO2(锐钛矿型，混合有Ti(O)SO4)，其中，在该混合物中含有
的Ti(O)SO4使得总硫含量等于基于TiO2总量的0.35重量％；
26kg TiO2溶胶(固体含量为12％，pH值＝1.1)；
6kg Wacker公司的Silres MP 42
Figure G2009101699667D0000121
(聚硅氧烷+水+二甲苯)。
首先，量取TiO2溶胶并加入到合适的容器中(通常为50至100L的塑料容器)，并且利用三叶片的螺旋桨式搅拌器低转速地搅拌。
随后量取TiO2粉末，并且分批加入TiO2溶胶中，并进行搅拌。当TiO2粉末在液体中被搅拌均匀之后，量取Silres MP 42加入搅拌后的悬浮液并继续搅拌该悬浮液15分钟。随后，利用带齿胶体研磨机(Zahnkolloidmühle
Figure G2009101699667D0000123
FrymaKoruma公司)两次研磨或者说分散如此得到的载体涂料悬浮液。
该载体涂料具有49.0重量％±3.0重量％的固体含量。
在施加之前在室温条件下使得载体涂料被老化5天。
为了涂覆，通过将由FeCrAl合金制成的载体基材(由EMITEC公司提供的(整块的)蜂窝体，孔密度为400个孔/平方英寸(cpsi))完全浸入载体涂料悬浮液中，使得该载体基材被湿润。随后对该载体吹风，使得载体的通道变得畅通。
随后，在空气循环烘箱中在80℃的情况下干燥湿润的单块，直到质量保持不变为止。随后在空气循环炉中在450℃的情况下焙烧该催化器10小时。此时，加热速度为10K/min。随后的冷却速度为2K/min。如此得到的尿素水解催化器例如可以应用在机动车的尾气净化系统中。催化活性组合物的各个组分所占比例分别为：
94.4％的TiO2、5.3％的SiO2、0.3％的硫(以元素硫计)。
负载量为100g/L的活性物质。
这种组合物被证明是特别牢固的，并且相对冲击侵蚀具有特别强的耐受能力。
实施例2：
根据实施例1以载体涂料悬浮液涂覆了另外3个载体基材(由EMITEC公司的FeCrAl合金制成)，以便确定在催化器Kat1、Kat2和Kat3中的催化活性组合物中SiO2的量造成的影响。
在此相应地增加或减少了Silres MP 42E的量，以适于焙烧后的催化器中的相应的SiO2含量。催化器4没有被添加Silres MP 42E。
在空间速度GHSV为53000h-1且在N2气流(5％H2O)中的异氰酸计量为1000ppm的情况下对催化器Kat1至Kat3进行了实验室试验标准测量(Laborprüfstandsmessung)，以便追踪异氰酸的转化。
尤其是自100℃起确定异氰酸的转化。
如图2所示，催化器Kat1在150℃的情况下就已经从异氰酸彻底转化成为氨和二氧化碳，并且在100℃的情况下与催化器Kat2和催化器Kat3相比催化器Kat1实现了更好的转化。
催化器Kat2(SiO2含量为15重量％)和催化器Kat3(SiO2含量为1.5重量％)得到了比较差的数值。
表1示出了如此得到的催化器Kat1至Kat4的组合物(单位均为重量％，Kat4不含SiO2)。
表1：催化器Kat1至Kat4的催化活性组合物
  TiO2   SiO2   S
  Kat 1   94.4％   5.3％   0.3％
  Kat 2   84.7％   15％   0.3％
  Kat 3   98.2％   1.5％   0.3％
  Kat 4   99.7％   ---   0.3％
实施例3：
此外将催化器Kat1至Kat4安放在平整的测试板上，以便执行粘附测试。在此使用了两种不同的测试方法，下面对它们具体说明：
压缩空气测试：
图3和图4示出了所采用的测试设备，其包括针对测试板的固定单元、压力调节器和喷嘴，该喷嘴在一侧指向该测试板的中间。为了进行测试，将相应涂覆后的板(宽度为2.5cm)夹紧在保持部内。将压力表上的预设压力设定为6bar。测试时间为15秒。该板由于压缩空气的流动而处于振荡中，并且模拟车辆废气气流中的条件。
评估：
通过称重来进行评估。
在借助称重来评价粘附时，通过称量测试之前和之后的重量来确定失去的涂层质量的百分比。
超声波测试：
图5示出了所采用的测试设备，该测试设备包括超声波发生器和位于测试容器中的用于测试板的固定单元。称量200g蒸馏水(dest.H2O)并加入该测试容器中。在模发生器(Modulgenerator)处设定最大幅度的54％。将脉冲数量设定为4。脉冲持续时长为1.5秒。用蒸馏水清洗相应涂覆的测试板，随后将其放置到位于测试容器底部的保持部内。
由于超声波的作用，该板处于振荡中，从而出现涂层的相应脱离。
评估：
通过称重来进行评估。
在借助称重来评价粘附时，通过在干燥状态下称量测试之前和之后的重量来确定失去的涂层质量的百分比。
粘附试验得到的结果如下：
表2：在压缩空气测试和超声波测试中催化器1至4失去的涂层。
Figure G2009101699667D0000141
结果清楚示出粘附取决于载体涂料中的有机硅含量。增加Silres MP42E含量能够显著增强载体涂料涂层的粘附牢固度。

Claims (14)

1.一种带有催化活性组合物的尿素水解催化器，所述催化活性组合物包含二氧化钛、二氧化硅和含硫化合物。
2.根据权利要求1所述的尿素水解催化器，其中，所述催化活性组合物含有0.1重量％至10重量％的二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的尿素水解催化器，其中，所述催化活性组合物含有79重量％至98.8重量％的二氧化钛。
4.根据权利要求3所述的尿素水解催化器，其中，所述催化活性组合物含有0.01重量％至1重量％的硫。
5.根据权利要求4所述的尿素水解催化器，其中，所述催化活性组合物用的载体由陶瓷、金属或者金属合金制成。
6.根据权利要求5所述的尿素水解催化器，其中，所述载体呈蜂窝体、单块体、管段或者泡沫体的形状。
7.一种用于制造尿素水解催化器的载体涂料悬浮液，所述载体涂料悬浮液包含二氧化钛、有机硅化合物和含硫化合物。
8.根据权利要求7所述的载体涂料悬浮液，其中，所述载体涂料悬浮液还包含二氧化钛溶胶。
9.根据权利要求7或8所述的载体涂料悬浮液，其中，所述载体涂料悬浮液的硫含量为0.01重量％至10重量％。
10.一种用于制造尿素水解催化器的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将根据权利要求7或8所述的载体涂料施加在载体上；
b)从所述载体上去除多余的所述载体涂料悬浮液；
c)干燥潮湿的所述载体；
d)焙烧涂覆后的所述载体；
e)冷却涂覆后的所述载体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在50℃至150℃的情况下执行所述步骤c)至少两个小时，直到质量保持不变为止。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述步骤e)中的冷却是以小于20K/min的速度进行的。
13.通过权利要求10至12中的任一项所述的方法制造的尿素水解催化器。
14.一种尾气净化系统，所述尾气净化系统用于去除固定式或者移动式燃烧设备的废气中的氮，所述尾气净化系统包括根据权利要求1至6之一或权利要求13所述的尿素水解催化器。
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