DE102014205760A1 - Verfahren zum Herstellen eines Katalysator sowie Katalysator - Google Patents

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Jürgen Bauer
Ralf Dotzel
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Abstract

Um einen SCR-Katalysator (2) insbesondere mit einem Zeolithanteil (Z) als katalytisch aktivem Anteil prozesssicher herstellen zu können und gleichzeitig eine gute katalytische Aktivität des Katalysators (2) zu erzielen, wird einer Katalysatormasse (4) ein anorganischer Binderanteil (B) beigemengt, wobei dieser im Ausgangszustand katalytisch inaktiv ist und zur Ausbildung einer katalytischen Aktivität behandelt ist. Bei der anorganischen Binderkomponente für den Binderanteil (B) handelt es sich im Ausgangszustand vorzugsweise um ein poröse Partikel (10), insbesondere Diatomeenerde, welche eine Mesoporosität zeigen. Zur katalytischen Aktivierung werden die einzelnen Partikel (10) wahlweise mit einer katalytisch aktiven Schicht (12) überzogen oder zu einem katalytisch aktiven Zeolithen (14) unter Beibehaltung der Mesoporosität umgewandelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Katalysators sowie einen Katalysator, insbesondere SCR-Katalysator.
  • Zur Stickoxid-Reduzierung in Abgasen sowohl von stationären als auch von mobilen Verbrennungsanlagen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, wird die bekannte selektive katalytische Reduktion (SCR: selective catalytic reduction) eingesetzt. Bei dieser werden Stickoxide unter Anwesenheit von Ammoniak und Sauerstoff zu Stickstoff reduziert. Für die Beschleunigung dieser Reaktion sind verschiedene Katalysatortypen und Systeme grundsätzlich bekannt. Eine Katalysatorklasse, die in jüngerer Zeit im Fokus insbesondere für den mobilen Einsatz bei Kraftfahrzeugen steht, sind zeolith-basierte Katalysatoren. Hierbei sind insbesondere so genannte Eisen- oder Kupfer ausgetauschte Zeolithe vorzugsweise des Typs ZSM-5 MFI, Beta BEA Chabazit CHA oder auch weitere Zeolithe mit den Gerüststrukturen AEI, ERI, FER als katalytisch aktive Komponenten zu nennen.
  • Die Zeolithe weisen aufgrund ihrer speziellen Morphologie mit einer hohen Mikroporosität bezogen auf das Volumen eine vergleichsweise große Oberfläche auf, so dass sie sich für eine kompakte Bauweise eignen. Die katalytische Aktivität wird zudem durch die eingelagerten Kupfer- oder Eisen-Ionen erhöht.
  • Die heutzutage in Kraftfahrzeugen eingesetzten Katalysatoren sind üblicherweise extrudierte keramische Katalysatoren, insbesondere Wabenkatalysatoren. Im Betrieb durchströmt das zu reinigende Abgas Kanäle des extrudierten Katalysators.
  • Grundsätzlich wird hierbei zwischen so genannten Vollextrudaten und beschichteten Trägern, so genannten „Washcoats“ unterschieden. Bei den Vollextrudaten bildet eine katalytisch aktive Katalysatormasse den extrudierten Körper, d.h. die einzelnen Kanalwände des Katalysators sind massiv aus einem katalytisch aktiven Material ausgebildet. Bei den Washcoats wird ein katalytisch inerter extrudierter Tragkörper mit dem eigentlichen katalytisch aktiven Katalysatormaterial beschichtet. Dies erfolgt üblicherweise durch ein Tauchen des extrudierten Tragkörpers in eine das Katalysatormaterial enthaltende Suspension.
  • Zur Herstellung des extrudierten Katalysatorkörpers wird generell eine keramische Extrusionsmasse bereitgestellt, deren rheologische Eigenschaften für den Extrusionsprozess geeignet eingestellt sind. Bei dieser Extrusionsmasse handelt es sich um eine plastische, zähflüssige Masse. Zur Einstellung der gewünschten rheologischen Eigenschaften der Extrusionsmasse sowie auch der mechanischen Eigenschaften des Extrudats werden der Extrusionsmasse typischerweise Binder oder auch Additive beigefügt.
  • Bei Vollextrudaten liegt die katalytisch aktive Komponente in der Extrusionsmasse vor. Bei herkömmlichen Katalysatoren, die beispielsweise auf dem System Titandioxid / Vanadiumpentoxid beruhen, liegt der Binderanteil typischerweise im Bereich von wenigen Gew.% beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 Gew.%.
  • Bei der Verwendung von Zeolithen als katalytisch aktive Komponente ist die Extrusion jedoch erschwert, da die Zeolithe sich aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften und ihrer Morphologie vergleichsweise schwer extrudieren lassen. Ein weiteres Problem ist auch in der reduzierten mechanischen Stabilität von zeolithbasierten Katalysatorsystemen zu sehen. Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich, dass – im Vergleich zu den Titandioxid / Vanadiumpentoxid-Systemen – deutlich höhere Binderanteile eingesetzt werden müssen, um die rheologischen Eigenschaften für die Extrusion geeignet einzustellen sowie eine ausreichende mechanische Stabilität zu erreichen.
  • Hierdurch wird jedoch insgesamt die katalytisch aktive Komponente relativ zum Gesamtkatalysator verringert, so dass insgesamt die spezifische katalytische Aktivität pro Volumeneinheit in Folge des erhöhten Binderanteils reduziert ist.
  • Unter Binder wird hierbei allgemein eine Komponente verstanden, die dem endgefertigten Katalysator nach einem Sinterprozess eine Festigkeit und Stabilität verleiht. Der Binder bildet dabei insbesondere Sinterbrücken zu der katalytisch aktiven Komponente aus oder bewirkt ein mechanisches Verhaken dieser Komponenten.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vorzugsweise zeolith-basierten Katalysator, insbesondere SCR-Katalysator zu ermöglichen, welcher eine hohe katalytische Aktivität zeigt und sich bevorzugt auch prozesssicher extrudieren lässt.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Katalysators, insbesondere eines SCR-Katalysators mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hierbei wird eine zu extrudierende Katalysatormasse bereitgestellt, die zur Herstellung eines Katalysatorkörpers extrudiert wird. Zur Einstellung von erforderlichen rheologischen Eigenschaften für die Extrusion weist die Katalysatormasse dabei einen Binderanteil aus zumindest einer anorganischen Binderkomponente bestehend aus Partikeln auf. Der Binderanteil ist in einem Ausgangszustand zunächst katalytisch inaktiv, wobei zumindest ein Teil dieses im Ausgangszustand katalytisch inaktiven Binderanteils zur Ausbildung einer katalytischen Aktivität behandelt ist. Unter Ausgangszustand wird hierbei der pulverförmige Zustand der Binderkomponente verstanden.
  • Dieses Verfahren beruht zunächst auf der Überlegung, einen hohen Anteil eines anorganischen Binders einzusetzen, um eine gewünschte Stabilität des endgefertigten Katalysator-Formkörpers zu gewährleisten. Durch die Verwendung von geeigneten anorganischen Binderkomponenten ist dabei gewährleistet, dass die Extrusion prozesssicher ermöglicht ist.
  • Weiterhin beruht die Erfindung auf der Überlegung, die katalytische Aktivität des Katalysators trotz des vergleichsweise hohen erforderlichen Binderanteils ausreichend hoch einzustellen, indem der zunächst inaktiven zumindest einen Binderkomponente durch eine geeignete Behandlung eine katalytische Aktivität anerzogen wird. Diese Behandlung erfolgt dabei vorzugsweise bereits vor der Beimischung des Binderanteils zu der zu extrudierenden Katalysatormasse. Bei diesen der Katalysatormasse beigemengten anorganischen Binderkomponenten handelt es sich allgemein um ein pulverförmiges mineralisches Material bestehend aus einzelnen Partikeln. Diese Pulverpartikel werden daher vorzugsweise vor der Beimischung zu der Katalysatormasse bereits behandelt, um die gewünschte katalytische Aktivierung der zunächst katalytisch inerten Partikel zu erzielen. Sofern daher nachfolgend von „Partikeln“ gesprochen wird, sind derartige Pulverteilchen gemeint.
  • Insgesamt ist dadurch ein extrudierbarer Katalysator mit hoher Stabilität und hoher katalytischer Aktivität prozesssicher herstellbar.
  • In zweckdienlicher Weiterbildung ist der Katalysatormasse neben der Binderkomponente eine herkömmliche katalytisch aktive Komponente beigemengt. Bei dieser handelt es sich vorzugsweise um einen katalytisch aktiven Zeolithen und / oder ein katalytisch aktives Molekularsieb. Unter Zeolithe werden allgemein Zeolithe gemäß des Zeolithatlas der Strukturkommission der Internationalen Zeolith-Vereinigung (Structure Commission of the International Zeolite Association, IZA-SC) verstanden. Neben den klassischen Al-Si-Zeolithen zählen hierzu insbesondere auch die SAPO und AlPO-Zeolith-Typen. Bei dem Katalysator handelt es sich daher vorzugsweise um einen zeolith-basierten Katalysator.
  • Alternativ wird als katalytisch aktive Komponente ein Titan-Vanadium-System oder auch Mischoxid-Systeme, beispielsweise basierend auf Cer-Zirkonium Mischoxiden eingesetzt.
  • Die rheologischen Eigenschaften der Katalysatormasse werden entscheidend von der geometrischen Form, also der Morphologie der einzelnen beigefügten Partikelteilchen geprägt. Diese sind daher bevorzugt in geeigneter Weise ausgewählt, so dass sie eine für die gewünschten rheologischen Eigenschaften geeignete Morphologie aufweisen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung weisen die Partikel zumindest im katalytisch inaktiven Ausgangszustand eine nicht-zeolithische Gerüststruktur auf, Die Partikel sind daher verschieden zu herkömmlichen katalytisch aktiven Komponenten. Im Falle der Beimischung einer aktiven Komponente zur Katalysatormasse sind sie daher zumindest verschieden zu dieser aktiven Komponente. Weiterhin liegen die Partikel typischerweise – zumindest im Ausgangszustand – als amorphe Teilchen im Unterschied zu den üblicherweise kristallinen herkömmlichen aktiven Komponenten vor.
  • Durch diese von der aktiven Komponente abweichende Partikelstruktur ist zunächst gewährleistet, dass die gewünschte Verbesserung der rheologischen Eigenschaften erreicht wird und zugleich die Funktion als Binder für die mechanische Festigkeit des hergestellten Formkörpers gewährleistet ist.
  • In bevorzugter Weiterbildung weisen dabei die Partikel selbst eine Porosität auf. Hierdurch wird die Zugänglichkeit des zu reinigenden Abgases in tiefere Volumenschichten und somit der Stofftransport verbessert, was für die angestrebte hohe katalytische Aktivität von Vorteil ist.
  • In zweckdienlicher Ausgestaltung weisen hierbei die Partikel eine im Vergleich zu einem Zeolithen größere Porenweite auf. Insbesondere weisen die Partikel eine Meso- oder Makroporosität mit einer Porenweite von >2, vorzugsweise >5 nm auf. Unter Mesoporösität werden Poren mit einer Porenweite (Porendurchmesser) im Bereich von 2nm bis 50nm und unter Makroporösität Porenweiten größer 50nm verstanden. Die Partikel der Binderkomponente unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Morphologie daher insbesondere durch die Porenweite von einem Zeolithen bzw. von der aktiven Komponente.
  • Unter Porenweite eines Zeolithen wird hierbei der größte Durchmesser einer Ringstruktur des Zeolithen verstanden. Die Gerüststruktur von geeigneten Zeolithen bildet offen Poren oder Porenkanäle aus. Diese sind durch eine Ringstruktur von den üblicherweise tetraederförmigen Grundbausteinen des Zeolithen gebildet und begrenzt. Allgemein wird zwischen kleinporigen (bis 8er-Ring), mittelporigen (bis 10er Ring), weitporigen (bis 12er Ring) und ultraweitporigen Zeolithen (mehr als 12er Ring) unterschieden. Die maximale Ringgröße liegt heute bei einem 24er Ring, was einer Porenweite von etwa 1,2nm entspricht. Bei geeigneten katalytisch aktiven Zeolithen handelt es sich typischerweise um klein- oder mittelporige Zeolithen mit einer Porenweite von etwa 0,3 bis 0,7nm.
  • Durch die Meso- oder Makroporosität der Partikel der Binderkomponente wird insgesamt die katalytische Aktivität verbessert, da über diese Porosität das zu reinigende Abgas auch in tiefere Schichten der katalytisch aktiven Wände des extrudierten Katalysators vordringen kann. Es erfolgt daher über diese weiten Poren quasi eine Versorgung auch von tieferliegenden katalytisch aktiven Zentren des Katalysators, so dass ein größerer Anteil der katalytisch aktiven Masse ausgenutzt werden kann. Bei herkömmlichen Katalysatoren erfolgt nämlich die katalytische Reaktion in erster Linie lediglich im unmittelbaren Oberflächenbereich der Strömungskanäle im Katalysator, durch die das zu reinigende Abgas strömt. Da der Binderanteil regelmäßig homogen über das Gesamtvolumen des Katalysators verteilt ist, bildet der Binderanteil daher quasi in das Volumen des Katalysators hineinreichende Strömungs- und Versorgungsbahnen, von denen aus dann ein Eindringen in die Mikroporosität des Zeolithen ermöglicht ist.
  • Zur Ausbildung der gewünschten katalytischen Aktivität des Binderanteils ist gemäß einer ersten bevorzugten Variante vorgesehen, dass die zunächst katalytisch inerten Partikel der Binderkomponente mit einer katalytisch aktiven Schicht, vorzugsweise einer Zeolithschicht überzogen werden. Die katalytisch aktivierten Partikel bestehen daher in dieser Variante aus einem katalytisch inertem Kern und einer katalytisch aktiven Schicht. Den jeweiligen Partikeln, die eine definierte Partikelform aufweisen, wird daher durch die katalytische Beschichtung die gewünschte katalytische Aktivität unter Beibehaltung der Partikelform anerzogen. Zur Ausbildung der Schicht können hierbei an sich bekannte Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise ein Abscheiden von katalytisch aktiven Teilchen, insbesondere Zeolithe aus einer Suspension oder auch ein chemisches Aufwachsen durch hydrothermische Kristallisation.
  • Die Partikel weisen dabei typischerweise eine Korngröße im Bereich von einigen wenigen µm bis einigen 10 µm, beispielsweise im Bereich von 1 bis 100 µm auf.
  • Die Schichtdicke beträgt demgegenüber einen Bruchteil hiervon und liegt insbesondere bei unter 20%, bevorzugt unter 10%, des mittleren Partikeldurchmessers und insbesondere im Bereich von 0,5µm bis 10µm. Unter Partikeldurchmesser wird hierbei der mittlere Durchmesser des jeweiligen Partikels verstanden. Bei sich in einer Längsrichtung erstreckenden stäbchenförmigen Partikel wird unter Partikeldurchmesser der mittlere Durchmesser in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung verstanden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden die Partikel unter Beibehaltung ihrer Teilchenform zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig zu einer katalytisch aktiven Zeolithstruktur umgewandelt. Die katalytische Aktivität wird dabei insbesondere durch einen bei Zeolithen üblichen Metallionen-Austausch, insbesondere Cu- oder Fe-Ionen erreicht. Der besondere Vorteil dieser Umwandlung ist darin zu sehen, dass die ursprüngliche Teilchenform der Pulverpartikel beibehalten wird, welche insbesondere für die Einstellung der gewünschten rheologischen Eigenschaften von Bedeutung ist. Unter Teilchenform werden insbesondere geometrische Strukturen einerseits im Bereich der Größe der einzelnen Partikel- oder Korngrößen, also insbesondere im µm-Bereich verstanden, was auch als Makromorphologie bezeichnet werden kann. Andererseits werden auch geometrische Strukturen im Messoberbereich, also beispielsweise im Bereich von einigen nm bis hin zu einem µm unter Teilchenform verstanden, die beibehalten bleibt. Diese Teilchenform, die entscheidend für die rheologischen Eigenschaften aber auch für die Ausbildung von Versorgungskanälen ist, wird daher beibehalten. Gleichzeitig wird durch diese Umwandlung die Gerüststruktur eines Zeolithen ausgebildet. Unter Umwandlung wird daher eine chemische Umwandlung unter Beibehaltung der (meso- und makroskopischen) Morphologie der Binderpartikel verstanden. Als Gerüststruktur wird die für einen Zeolithen typische tetraedische Kristallstruktur insbesondere aus SIO4/2-AlO4/2 Tetraetern ausgebildet. Es werden daher insgesamt Partikel mit zeolithscher Gerüst- oder Nanostruktur jedoch mit nicht zeolithischer Morphologie ausgebildet.
  • Zur Ausbildung der katalytischen Aktivität werden in zweckdienlicher Weiterbildung in die zeolithische Mikrostruktur durch Ionentausch Metallionen, insbesondere Cu- oder Fe-Ionen eingebracht, die dann katalytisch aktiven Zentren bilden.
  • Auch hier ist der besondere Vorteil darin zu sehen, dass die (meso-)poröse Ausgangsstruktur der Partikel erhalten bleibt, so dass die mit der Porosität erreichten Vorteile bezüglich der verbesserten Versorgung von auch tieferliegenden Wandbereichen erhalten bleibt.
  • Die Umwandlung in einen Zeolithen ist grundsätzlich bekannt. Voraussetzung hierfür ist, dass die Partikel aus einem Siliziumoxid-haltigen und / oder Aluminiumoxidhaltigen Material bestehen, welches dann unter Beifügung von weiteren für die Strukturbildung geeigneten Komponenten unter Temperatur- und Druckeinfluss in die gewünschte Zeolith-Mikrostruktur im Rahmen einer Synthese umgewandelt wird.
  • Die Umwandlung erfolgt hierbei mittels der bereits erwähnten hydrothermischen Kristallisation. Bei dieser Umwandlung wird allgemein das jeweilige Partikelteilchen als Substrat für eine trägergestütze Kristallisation herangezogen. Bei der Verwendung von Kieselgurteilchen (Diatomeenerde) wird das in diesem Teilchen enthaltene amorphe SiO2 als Siliziumquelle für die Zeolithbildung benutzt. Die Teilchen werden dabei in eine wässrige Reaktionsmischung eingebracht, die weitere Komponenten enthält, insbesondere eine Aluminiumquelle und üblicherweise ein organisches Template bzw. mehrere organische Template. Diese weiteren Komponenten bilden daher Reaktanten für die angestrebte Netzwerkbildung. Die Umwandlung und Transformation sowie Mikrostruktur-Bildung erfolgt dann durch hydrothermale Kristallisation bei erhöhter Temperatur von typischerweise 80 bis 200 °C und autogenem Druck bei einer Reaktionszeit von typischerweise mehreren Tagen, beispielsweise eins bis zehn Tagen. Anschließend wird das so erhaltene kristalline Material nach der Hydrothermalbehandlung gewaschen, getrocknet und bei Temperaturen von 400 bis 800°C kalziniert. Die Kalzinierung dient insbesondere zum Ausbrennen der organischen Reaktanten (Templates). Die Umwandlung kann dabei partiell lediglich in oberflächennahen Bereichen erfolgen, sodass eine zeolithische Oberflächenschicht ausgebildet wird. Alternativ erfolgt die Umwandlung vollständig, sodass das gesamte Teilchen eine Zeolith-Gerüststruktur einnimmt.
  • Die Umwandlung erfolgt dabei vorzugsweise hin zu einem Zeolithen mit der Gerüststruktur MFI (z.B. ZSM-5), BEA (z.B. Beta), CHA (Chabazit), AEI (z.B. ALPO 18), ERI (z.B. Erionit) oder FER (z.B. Ferrierit). Vorzugsweise werden die Zeolithe nach der Umwandlung noch Eisen oder Kupfer ausgetauscht. Insbesondere erfolgt die Umwandlung hin zu dem gleichen Zeolith-Typ wie er auch für die katalytisch aktive Zeolith-Komponente eingesetzt wird. Diese katalytisch aktive Zeolith-Komponente und der Binder unterscheiden sich in diesem Fall daher durch ihre Meso- und Makromorphologie.
  • Als Ausgangspartikel für die Binderkomponente werden in diesem Fall beispielsweise ein poröses Glas, Kieselgel oder auch ein Aluminiumoxid eingesetzt. Weiterhin werden Tonminerale und in bevorzugter Ausgestaltung wird Diatomeenerde eingesetzt, die eine besonders gute Eignung für die Einstellung der gewünschten rheologischen Eigenschaften der Katalysatormasse aufweist. Bei Bedarf werden auch Mischungen aus mehrerer derartiger Binder-Komponenten für den Binderanteil herangezogen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante wird schließlich als Binderkomponente ein gesäultes Tonmaterial, so genannte Pillard Clays (PILC) eingesetzt. Dieses Tonmaterial weist allgemein durch anorganische Säulen voneinander beabstandete zweidimensionale Tonschichten auf. Die Säulen bestehen beispielsweise aus Titanoxid oder Aluminiumoxid. Ergänzend sind vorzugsweise zur Aufprägung der katalytischen Aktivität zwischen den Tonschichten in die durch die anorganischen Säulen gebildeten Freiräume katalytisch aktive Zellen eingelagert. Hierzu wird wahlweise Eisen, Kupfer, Mangan oder auch Cer eingelagert.
  • In zweckdienlicher Ausgestaltung ist die Binderkomponente eine Diatomeenerde. Diese ist besonders geeignet für die Einstellung der gewünschten rheologischen Eigenschaften. Dies gilt sowohl für die Ausführungsvariante mit den beschichteten Partikeln als auch für die Variante mit den zu einem Zeolithen umgewandelten Partikeln.
  • Ein besonderer Vorteil der Diatomeenerde ist in dessen hoher Porösität zu sehen. Bei Versuchen hat sich die Ditomeenerde als besonders geeignet herausgestellt. Diese wird insbesondere für die Umwandlung zu einem Zeolithen herangezogen. Es wird daher ein Zeolith mit der makroskopischen Morphologie der Diatomeenerde mit einer geeigneten Meso- und Makroporosität ausgebildet, so dass die gewünschte Zugänglichkeit von tieferliegenden Katalysatorebenen erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch einen Katalysator mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bei diesem handelt es sich insbesondere um einen SCR-Katalysator, welcher vorzugsweise mit dem zuvor beschriebenen Verfahren als ein Vollextrudat hergestellt ist. Er weist insbesondere zumindest einen Zeolithen als katalytisch aktive Komponente sowie einen anorganischen Binderanteil auf, welcher eine anorganische Binderkomponente umfasst, die zumindest teilweise katalytisch aktiviert ist.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen, insbesondere im Hinblick auf die Zusammensetzung des Katalysators und insbesondere die Ausgestaltungen des Binderanteils und der Binderkomponente, sind sinngemäß auch auf den Katalysator übertragbar.
  • Bei dem Katalysator handelt es sich insbesondere um einen extrudierten (Waben-)Katalysator. Der Katalysator ist in alternativen Ausgestaltungen als Plattenkatalysator, als Wash-Coat oder auch als extrudierte Pellets (Schüttgut) ausgebildet. Die katalytisch aktive, den eigentlichen Katalysator bildende Katalysatormasse weist – im endgefertigten Zustand – jeweils die Zusammensetzung auf, wie sie auch zum Verfahren beschreiben wurde.
  • Zweckdienlicherweise liegt der anorganische Binderanteil dabei im Bereich zwischen 10 und 80 Gew.% und insbesondere im Bereich von 15 bis 50 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des endgefertigten, gesinterten Katalysators.
  • Im Grenzbereich ist die katalytische Aktivität daher ausschließlich durch die katalytisch aktivierte Binderkomponente gebildet.
  • Der hohe Masseanteil der Binderkomponente ist erst durch die nachträgliche Aktivierung des zuvor inaktiven Binderanteils ermöglicht, um gleichzeitig insgesamt eine hohe Gesamtaktivität des Katalysators bei gegebenem Volumen zu gewährleisten. Der Binderanteil ist dabei grundsätzlich im Hinblick auf seine (Meso- oder Makro-) Morphologie verschieden zu der zeolithischen aktiven Katalysatorkomponente.
  • Zweckdienlicherweise ist ein Großteil, vorzugsweise mehr als 80% des gesamten anorganischen Binderanteils katalytisch aktiviert. Insbesondere ist der gesamte anorganische Binderanteil katalytisch aktiviert. Hierbei sind vorzugsweise auch Kombinationen von unterschiedlichen katalytisch aktivierten Binderkomponenten eingesetzt.
  • Durch eine geeignete Wahl an Binderkomponenten werden insgesamt eine Vielzahl von Vorteilen erzielt.
  • Hierbei ist insbesondere der verbesserte Zugang des zu reinigenden Abgases zu den katalytisch aktiven Zellen des Zeolithen zu sehen. Dadurch ist eine höhere Diffusionsrate des zu reinigenden Abgases in das Volumen des Katalysators erreicht, wodurch insgesamt eine verbesserte katalytische Effizienz und damit Ausnutzung des vergleichsweise teuren zeolithischen katalytischen Materials erreicht ist. Der Binderanteil ist üblicherweise allgemein homogen im Katalysator verteilt. Es werden die üblicherweise µm-großen zeolithischen Kristalle besser für die katalytische Reaktion ausgenutzt. Dies kann auch zu verkleinerten Bauräumen für den Katalysator bei gleicher katalytischer Gesamtaktivität herangezogen werden, was insbesondere im Kraftfahrzeugbereich von Bedeutung ist.
  • Letztendlich werden diese verbesserten Eigenschaften des Katalysators entscheidend auch unterstützt durch die grundsätzliche, prozesssichere Herstellbarkeit eines extrudierten Vollkörpers.
  • Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, als anorganische Binderkomponente lediglich poröse anorganische Binderkomponenten, wie geeignete Tonmineralien, Diatomeenerde und/oder gesäulte Tonmineralien (PILC) ohne eine katalytische Aktivierung einzusetzen. Auch ohne die katalytische Aktivierung des Binderanteils wird nämlich bereits ein Katalysator mit verbesserter katalytischer Aktivität aufgrund der eingebrachten Versorgungskanäle erreicht. Auch sind durch die anorganischen Binder eine gute Extrudierbarkeit sowie eine hohe mechanische Stabilität erreicht. Die Einreichung einer Teilanmeldung auf die Verwendung von derartigen anorganischen Binderkomponenten – wie vorliegend beschrieben jedoch ohne eine katalytische Aktivierung – für einen Katalysator, insbesondere SCR-Katalysator, sowie für ein Herstellungsverfahren bleibt vorbehalten.
  • Der Katalysator enthält zusätzlich zu dem katalytisch aktivierten Binderanteil vorzugsweise zumindest eine katalytisch aktive Komponente. Für die Katalysatoren sind grundsätzlich unterschiedliche Katalysator-Systeme bekannt. Unter Katalysator-Systeme werden hierbei die Komponenten-Systeme mit der zumindest einen katalytisch aktiven Komponente verstanden, welche für die katalytische Aktivität mitverantwortlich sind.
  • Gemäß einer bevorzugten ersten Variante wird als die zumindest eine katalytisch aktive Komponente ein kristallines Molekularsieb verwendet. Dieser weist vorzugsweise einen Anteil von 20–80 Gew.% auf.
  • Unter kristallines Molekularsieb werden hierbei insbesondere Zeolithe im engeren Sinne verstanden, nämlich kristalline Alumosilikate. Darüber hinaus werden unter kristalline Molekularsiebe auch weitere Molekularsiebe verstanden, die keine Alumosilikate sind, jedoch eine zeolithische Gerüststruktur aufweisen wie sie sich aus dem Zeolithatlas der Strukturkommission der internationalen Zeolitvereinigung (Structur commision of the international Ceolith Association, IZA-Sc) ergibt. Insbesondere betrifft dies Silikoaluminophosphate (SAPO) oder auch Aluminophosphate (ALPO), welche ebenfalls in dem erwähnten Zeolithatlas aufgeführt sind.
  • Als katalytisch aktive Komponenten werden hierbei insbesondere Molekularsiebe mit der Gerüststruktur CHA, insbesondere Chabazit, AEI, insbesondere ALPO 18, ERI, MFi, BEA, FAU, AFX oder FER verwendet (Die hier verwendete Nomenklatur greift auf die in dem Zeolithatlas verwendete Nomenklatur zurück).
  • Bei den kristallinen Molekularsieben mit den Gerüststrukturen gemäß dem Zeolithatlas unterscheidet man allgemein zwischen kleinporigen, mittelporigen und großporigen kristallinen Molekularsieben. Kleinporige Molekularsiebe sind dabei solche Siebe, die eine maximale Porenöffnung mit einer Ringstruktur aus acht tetraedrischen Atomstrukturen aufweist. Unter mittelporig und großporig werden schließlich Molekularsiebe verstanden, bei denen die maximalen Porenöffnungen durch eine Ringöffnung mit einem Ring von maximal 10 (mittelporig) bzw. von maximal 12 (großporig) tetraetisch angeordneten Atomstrukturen gebildet ist. Bei der erwähnten Gerüststruktur BEA, handelt es sich dabei um eine großporige Gerüststruktur, bei MFI um eine mittelporige und bei CHA um eine kleinporige Struktur. Bei der erwähnten FAU-Gerüststruktur handelt es sich ebenfalls um eine großporige Struktur, vorzugsweise um einen Y-Zeolithen. Bei AEI handelt es sich um eine kleinporige Gerüststruktur und vorzugsweise wird hierbei ein Zeolith mit der Bezeichnung SSZ-39 eingesetzt. Bei FER handelt es sich um eine mittelporige Gerüststruktur und als Material wird vorzugsweise Ferrierit oder ZSM35 eingesetzt. Bei ERI handelt es sich um eine kleinporige Struktur und als Material wird vorzugsweise Erionit eingesetzt. Bei AFX handelt es sich um eine kleinporige Gerüststruktur und als Material wird vorzugsweise SSZ-16 eingesetzt. Die Gerüststrukturen BEA, MFI und FAU (hier insbesondere Zeolith-Y) werden vorzugsweise als Kohlenwasserstroff-Fallen eingesetzt. Alle genannten Gerüststrukturen und Materialien können als SCR-Katalysatoren eingesetzt werden, geeigneterweise sind sie durch ein Metall aktiviert, insbesondere Ionen ausgetauscht mit Kupfer und / oder Eisen und / oder Cer, vorzugsweise aktiviert mit Kupfer oder Eisen.
  • Zweckdienlicherweise enthält dabei der Molekularsieb allgemein einen metallischen Aktivator (Promotor). Dies ist insbesondere Kupfer, Eisen oder Cer oder eine Mischung hiervon. Insbesondere handelt es sich bei dem Molekularsieb um einen mit derartigen Metallinonen getauschten Molekularsieb, insbesondere Zeolith. Alternativ zum ionengetauschten Molekularsieb, bei dem also die Metallionen in die Gerüststruktur eingebunden sind, besteht auch die Möglichkeit, dass diese Metall-Aktivatoren nicht in der Gerüststruktur eingebunden sind und damit quasi als „freie“ Metalle oder Metallverbindungen (z.B. Metalloxide) in den einzelnen Kanälen der Molekularsiebe enthalten sind, beispielsweise als Ergebnis einer Imprägnation des Molekularsiebs mit einer Lösung enthaltend die Verbindung. Auch eine Kombination von Ionengetauschten Metallen und freien Metallverbindungen im Molekularsieb ist möglich.
  • Alternativ zu den kristallinen Molekularsieben kann grundsätzlich auch ein anderes Katalysator-System mit einer katalytisch aktiven Komponente eingesetzt werden. Bevorzugt weist der Katalysator dabei ein katalytisches, nicht zeolithysiches System basierend auf einem unedlen Metall auf.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist der Katalysator hierbei ein Titan-Vanadium basierender Katalysator mit Vanadium als katalytisch aktive Komponente.
  • Insgesamt werden in verschiedenen Ausführungsvarianten unterschiedliche Titan-Vanadium-Systeme eingesetzt. Insbesondere werden oxidische Systeme mit Mischungen aus Titandioxid (TiO2) und Vanadiumpentoxid (V2O5) eingesetzt. Alternativ umfasst das Titan-Vanadium-System Vanadium-Eisenverbindungen als katalytisch aktive Komponente, die insbesondere Eisenvanadat (FeVO4) und/oder Eisenaluminiumvanadat (Fe0,8Al0,2VO4) aufweisen.
  • Im Falle der oxidischen Systeme sind dies insbesondere Titan-Vanadium-Wolframsysteme, Titan-Vanadium-Wolfram-Silizium-Systeme, Titan-Vanadium-Silizium-System. Im Falle der zweiten Gruppe mit Vanadium-Eisenverbindungen sind dies Titan-Vanadium-Wolfram-Eisen-Systeme, Titan-Vanadium-Wolfram-Silizium-Eisen-System oder Titan-Vanadium-Silizium-Eisen-Systeme.
  • Das Titan / Vanadium-Gewichtsverhältnis (Ti / V) liegt dabei zweckdienlicherweise im Bereich zwischen 35 und 90. Bei oxidischen Titan-Vanadium-Systemen liegt das Gewichtsverhältnis zwischen Titandioxid und Vanadiumpentoxid (TiO2/V2O5) typischerweise im Bereich von 20 bis 60.
  • Das Titan-Vanadium-System weist üblicherweise einen Gewichtsanteil von 70 bis 90 Gew.-% bezogen auf den endgefertigten Katalysator auf. Die verbleibenden 10 bis 30 Gew.-% verteilen sich auf die Binderkomponenten sowie bei Bedarf auf Füllerkomponenten oder Faseranteile.
  • Gemäß einer zweiten Variante des katalytischen Systems basierend auf einem unedlen Metall werden für das katalytische System ein Wolframoxid-Ceroxid-System oder ein stabilisiertes Wolframoxid-Ceroxid-System (WO3/CeO2) eingesetzt.
  • Bei dem stabilisierten Wolfram/Cer-System handelt es sich insbesondere um ein mit Zirkon stabilisiertes System enthaltend Ce-Zirkonmischoxide. Vorzugsweise ist dabei ein Übergangsmetall, insbesondere Eisen in einem derartigen Trägermaterial verteilt. Die verwendeten Übergangsmetalle sind dabei insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, Ce, Mn, Fe, Co, Ni, W und Cu und insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe, W, Ce und Cu.
  • Bei dem katalytischen System handelt es sich insbesondere um ein Fe-W/CeO2 oder ein Fe-W/CeZrO2-System, wie es insbesondere im Zusammenhang mit der 3 der WO 2009/001131 beschrieben ist, auf die hier vollumfänglich verwiesen wird. Der Anteil des Übergangsmetalls im Katalysator liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators.
  • Die hier beschriebenen unterschiedlichen katalytischen Systeme werden entweder wahlweise oder auch in Kombination eingesetzt. Insbesondere wird hierbei eine Mischung des Titan-Vanadium basierenden Systems mit kristallinen Molekularsieben verwendet. Ein derartiger Misch-Katalysator umfasst als erste Komponente dabei insbesondere ein Aluminosilikat oder Eisensilikat Molekularsieb, welches wahlweise in der sogenannten H+-Form ist oder ionenausgetauscht ist mit einem oder mehreren Übergangsmetallen, insbesondere mit Eisen. Die zweite Komponente ist ein Vanadiumoxid auf einem Metalloxid-Träger, der ausgewählt ist aus Aluminium, Titan, Zirkon, Cer, Silizium oder Kombinationen hiervon. Insbesondere handelt es sich bei dem Trägermaterial der zweiten Komponente um Titanoxid. Bei der ersten Komponente handelt es sich insbesondere um einen Eisenausgetauschten MFE, BEA oder FER Aluminosilikat Molekularsieb (Zeolith). Das Verhältnis der ersten Komponente zu der zweiten Komponente in dieser Mischung liegt im Bereich von 5:95 bis etwa 40:60.
  • Bei dem Katalysator handelt es sich insbesondere um einen extrudierten Katalysator, vorzugsweise einen Wabenkatalysator. Der Katalysatorkörper ist gemäß einer Ausführungsvariante dabei mit einer katalytisch aktiven Beschichtung beschichtet, welche entweder identisch oder verschieden zu dem extrudierten Körper ist. Eine derartige Beschichtung ist beispielsweise als eine Washcoat-Beschichtung aufgebracht, wie diese aus der DE 10 2012 213 639 A1 zu entnehmen ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen extrudierten SCR-Wabenkatalysator. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist keine Beschichtung aufgebracht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der extrudierte Katalysator, insbesondere der extrudierte Wabenkatalysator dabei als ein sogenannter Wandstromfilter ausgebildet, bei dem poröse Wände im Betrieb von dem Abgas durchströmt werden. Im Unterschied hierzu ist bei einem Durchströmfilter (welcher ebenfalls häufig als keramischer Wabenkatalysator ausgebildet ist), der Katalysatorkörper in Längsrichtung von Strömungskanälen für das Abgas durchsetzt. Die Ausbildung zum Wandstromfilter geschieht über eine geeignete Einstellung der Porösität. Ein derartiger Wandstromfilter ist beispielsweise in der DE 10 2011 010 106 A1 beschrieben.
  • Der Katalysator ist vorzugsweise als SCR-Katalysator ausgebildet, weist also eine katalytische Aktivität im Hinblick auf die gewünschte DeNOx-Reaktion auf.
  • Das hier beschriebene Konzept mit der katalytisch aktivierten Binderkomponente ist jedoch nicht auf die Verwendung für SCR-Katalysatoren beschränkt. Dieses Konzept eignet sich grundsätzlich für alle Arten von Katalysatoren zur Verbesserung der katalytischen Aktivität.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem Katalysator beispielsweise um eine sogenannte Kohlenwasserstoff-Falle (Hydrocarbon traps), insbesondere ohne zusätzliche katalytische Beschichtung. Derartige Katalysatoren werden auch als sogenannte Kaltstartkatalysatoren bezeichnet, da sie aufgrund ihrer Speicherfähigkeit für Kohlenwasserstoffe während der Startphase eines Verbrennungsmotors den HC-Anteil im Abgas kontrollieren. Ein derartiger Kaltstartkatalysator ist beispielsweise in der WO 2012/166868 A1 beschrieben. Ein derartiger Katalysator ist insbesondere als ein extrudierter Wabenkatalysator mit einem kristallinen Molekularsieb ausgebildet, insbesondere auch als eine Mischung aus einem derartigen Molekularsieb mit einem Edelmetall, insbesondere beispielsweise Paladium (PD). Das Edelmetall kann dabei auch zusammen mit einem unedlen Metall dem Zeolithen beigefügt werden. Untersuchen zeigen, dass mit Paladium imprägnierte kristalline Molekularsiebe, insbesondere ohne Eisen ebenfalls die gewünschten Eigenschaften eines Kaltstartkatalysators zeigen. Derartige Kaltstartkatalysatoren zeigen beispielsweise eine gute NOx Speicher- und Umwandlungsfähigkeit mit hoher Selektivität für N2 bei niedrigeren Temperaturen, eine gute Speicherfähigkeit und Konversion von Kohlenwasserstoff bei niedrigen Temperaturen sowie eine verbesserte Kohlenmonoxidoxidations-Aktivität.
  • Alternativ zu diesen vorzugsweise unbeschichteten extrudierten Katalysatoren, ausgebildet als Kohlenwasserstoff-Fallen, ist der Katalysator als ein beschichteter, extrudierter Wabenkatalysator mit der Eigenschaft als Kohlenwasserstoff-Falle ausgebildet. Der Katalysator weist dabei vorzugsweise wiederum kristalline Molekularsiebe auf, vorzugsweise beispielsweise in der H+-Form und insbesondere „unmetallisiert“, das heißt ohne metallische Aktivatoren. Alternativ enthalten die kristalline Molekularsiebe Palladium und / oder Silber. Derartige extrudierte Wabenkörper sind in dieser Ausführungsvariante mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen, insbesondere zur Ausbildung eines Dieseloxidationskatalysators, eines Dreiwegekatalysators oder er ist umgewandelt in einen Wandstromfilter, welcher anschließend mit einem Oxidationskatalysator beschichtet wird, um ihn – ähnlich zu einem Dieseloxidationskatalysator – in einen sogenannten katalysierten Rußfilter (catalyst soot filter, CSF) umzuwandeln. Ein Beispiel für einen Dreiwege-Katalysator ist aus der WO 2011/092517 A1 zu entnehmen und ein Beispiel für einen extrudierten Dieseloxidationskatalysator sowie für einen extrudierten katalysierten Rußfilter ist beispielsweise aus der WO 2011/092519 zu entnehmen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils
  • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Illustration des Herstellungsverfahrens,
  • 2 eine schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Herstellung von Partikeln für die Binderkomponente, bei der die Partikel mit einer katalytisch aktiven Schicht versehen werden,
  • 3 eine schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Herstellung von Partikeln der Binderkomponente, bei der die Partikel in einen Zeolithen umgewandelt werden, sowie
  • 4 eine schematisierte Darstellung zur Erläuterung der katalytischen Aktivierung eines im Ausgangszustand inaktiven gesäulten Tonminerals als Binderkomponente durch die Einbindung von katalytisch aktiven Zellen.
  • Zur Herstellung eines Katalysators 2 ist gemäß 1 ein Extrusionsverfahren vorgesehen. Zunächst wird eine Katalysatormasse 4 bereitgestellt, die als Hauptkomponente einen katalytisch aktiven Zeolithanteil mit einem Zeolithen Z als katalytisch aktiver Komponente, einen anorganischen Binderanteil B sowie ergänzend üblicherweise einen gewissen Anteil an organischen Bindern O oder eventuell weitere Additive aufweist. Der Zeolithanteil sowie der anorganische Binderanteil B werden als Ausgangspulver gemeinsam mit dem organischen Binderanteil O sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten zu der extrudierbaren Katalysatormasse 4 homogen vermengt. Über die Binderanteile B, O wird dabei die rheologische Eigenschaft der Katalysatormasse 4 für die nachfolgende Extrusion geeignet eingestellt, so dass die Katalysatormasse 4 eine geeignete Plastifizierbarkeit für das Extrusionswerkzeug aufweist.
  • Aus dieser Katalysatormasse 4 wird anschließend durch die Extrusion ein Katalysatorkörper 6 als Vollextrudat hergestellt, welcher zunächst getrocknet und anschließend in einem Ofen 8 gesintert wird, so dass am Ende der keramische Katalysator 2 als extrudierter Vollkatalysator gebildet ist. Bei diesem handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Wabenkatalysator mit beispielsweise zylinderförmiger Grundgeometrie. Der Zeolithanteil besteht dabei vorzugsweise aus einem eisen- oder kupferausgetauschten Zeolithen Z, insbesondere des Typs ZSM-5, Beta oder Chabazit. Der Zeolithanteil kann auch aus einer Mischung derartiger Zeolithe Z bestehen.
  • Bei dem Binderanteil B handelt es sich vorzugsweise um ein im Ursprungszustand katalytisch inaktives Pulver, bestehend aus einzelnen Partikeln 10, insbesondere aus einer Diatomeenerde. Diese Partikel 10 werden dabei durch eine Vorbehandlung katalytisch aktiviert, wobei sie ihre Morphologie beibehalten. Bevorzugt handelt es sich bei den Partikeln 10 um poröse Partikel. Die Partikel 10 weisen dabei insgesamt eine Mesoporösität auf mit einer Porenweite p (mittlerer Porendurchmesser), die typischerweise >5 nm liegt. Als Ausgangsmaterial für diese Partikel 10 wird insbesondere eine Diatomeenerde herangezogen. Die Partikel 10 weisen üblicherweise einen (mittleren) Partikeldurchmesser d im Bereich von wenigen µm bis zu einigen 10 µm auf.
  • Gemäß einer ersten in der 2 dargestellten Ausführungsvariante werden dabei die Partikel 10 mit einer katalytisch aktiven Schicht 12 überzogen und somit katalytisch aktiviert. Bei der Schicht 12 handelt es sich dabei insbesondere um eine Zeolith-Schicht.
  • Gemäß einer zweiten Alternative, die in 3 dargestellt ist, werden die Partikel 10 durch eine geeignete, an sich bekannte Behandlung unter Beibehaltung ihrer Grob-Morphologie, also insbesondere unter Beibehaltung ihrer Mesoporosität, in zeolithische Partikel 14 umgewandelt. Hierbei wird die Mikrostruktur der Partikel 10 in die für den Zeolithen typische Tetraederstruktur bestehend aus Siliziumoxid/Aluminiumoxidtetraedern umgewandelt. Gleichzeitig wird die Meso- oder Makrostruktur der Partikel 10 mit ihrer Mesoporosität beibehalten.
  • Bei der dritten Ausführungsvariante gemäß 4 werden für den Binderanteil B so genannte gesäulte Tonminerale (Pillard Clays) verwendet. Diese bestehen aus voneinander über Säulen 16 beabstandete Tonschichten 18. In diese katalytisch inaktiven Gebilde werden in die Freiräume zwischen den Tonschichten 18 katalytisch aktive Zentren 20 eingelagert.
  • Die Partikel 10 werden also vor der Zugabe und Vermengung zu der Katalysatormasse 4 aufbereitet und damit katalytisch aktiviert. Vorzugsweise wird der gesamte Binderanteil B, also das gesamte anorganische Ausgangspulver derart katalytisch aufbereitet. Alternativ hierzu wird nur ein Teil aufbereitet. Auch können Mischungen aus unterschiedlichen anorganischen Binderkomponenten, wie sie beispielsweise in den 2 bis 4 dargestellt sind, sowohl katalytisch inaktiv als auch katalytisch aktiviert herangezogen werden. Auch besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Ausgangsmaterialien, beispielsweise unterschiedliche Tonmaterialien miteinander zu vermengen. Die Binderkomponenten sind im fertigen Katalysator 2 zumindest weitgehend homogen verteilt.
  • Der fertige Katalysator 2 weist dabei vorzugsweise eine Zusammensetzung bestehend aus 50 bis 80 Gew.% des katalytisch aktiven Zeolithen sowie 20 bis 50 Gew.% des anorganischen Binderanteils B auf, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des gesinterten Katalysators 2 im Endzustand. Weitere Komponenten, wie beispielsweise weitere Additive etc., können dabei weiterhin vorliegen. Deren Anteil liegt dabei insgesamt maximal bei 5 Gew.%,. Der Anteil der flüchtigen organischen Binderanteile O liegt typischerweise bei wenigen Gew.% in Relation hierzu.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Katalysator
    4
    Katalysatormasse
    6
    Katalysatorkörper
    8
    Ofen
    10
    Partikel
    12
    Schicht
    14
    zeolithische Partikel
    16
    Säule
    18
    Tonschicht
    20
    Zentrum
    Z
    Zeolith
    B
    anorganischer Binderanteil
    O
    organischer Binderanteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • WO 2011/092519 [0070]

Claims (23)

  1. Verfahren zum Herstellen eines extrudierten Katalysators (2), bei dem eine Katalysatormasse (4) zur Herstellung eines Katalysatorkörpers (6) extrudiert wird, wobei zur Einstellung von gewünschten rheologischen Eigenschaften der Katalysatormasse (4) diese einen im Ausgangszustand katalytisch inaktiven anorganischen Binderanteil (B) aus zumindest einer anorganischen Binderkomponente bestehend aus einzelnen Partikeln (10) aufweist, wobei zumindest ein Teil des anorganischen Binderanteils (B) zur Ausbildung einer katalytischen Aktivität behandelt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Katalysatormasse (4) neben dem Binderanteil (B) eine katalytisch aktive Komponente (Z) beigemischt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die katalytisch aktive Komponente ausgewählt ist aus einem Zeolithen (Z) oder einem Molekularsieb.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Partikel (10) der zumindest einen anorganischen Binderkomponente im katalytisch inaktiven Ausgangszustand keine zeolithische Gerüststruktur aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Partikel (10) der zumindest einen anorganischen Binderkomponente eine poröse Struktur aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Partikel (10) eine im Vergleich zu einem Zeolithen (Z) größere Porenweite (p) aufweisen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Partikel (10) der zumindest einen anorganischen Binderkomponente mit einer katalytisch aktiven Schicht (12), insbesondere mit einer Zeolithschicht überzogen sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die katalytisch aktive Schicht (12) eine Schichtdicke im Bereich kleiner 20% eines Partikeldurchmessers (d) der Partikel (10) und insbesondere im Bereich von 0,5 µm bis 10µm aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Partikel (10) der zumindest einen anorganischen Binderkomponente unter Beibehaltung ihrer Teilchenform umgewandelt sind, derart, dass sie zumindest teilweise eine zeolithische Gerüststruktur aufweisen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zumindest eine anorganische Binderkomponente ein gesäultes Tonmineral ist, welches durch anorganische Säulen (16) beabstandete Tonschichten (18) aufweist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zumindest eine anorganische Binderkomponente ein Tonmineral ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zumindest eine anorganische Binderkomponente eine Diatomeenerde, Kieselgel oder poröses Glas ist.
  13. Katalysator (4), insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem anorganischen Binderanteil (B) umfassend zumindest eine anorganische Binderkomponente, wobei zumindest ein Teil des anorganischen Binderanteils (B) katalytisch aktiviert ist.
  14. Katalysator nach Anspruch 13, bei dem der anorganische Binderanteil (B) im Bereich von 10 bis 80 Gew.%, insbesondere im Bereich von 15 bis 50 Gew.% liegt.
  15. Katalysator nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die anorganische Binderkomponente Partikel (10) mit einer katalytisch aktiven Schicht (12) aufweist.
  16. Katalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die zumindest eine anorganische Binderkomponente Partikel (10) aufweist, die unter Beibehaltung ihrer Teilchenform zumindest teilweise zu einem Zeolithen umgewandelt sind.
  17. Katalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 16, der als katalytisch aktive Komponente (Z) ein kristallines Molekularsieb aufweist, welches vorzugsweise ein Alumosilikat-Zeolith ist und / oder eine Gerüststruktur MFI, BEA, CHA, AEI, FAU, AFX oder ERI aufweist.
  18. Katalysator nach Anspruch 17, bei dem das Molekularsieb einen metallischen Aktivator enthält und insbesondere ein ionengetauschter Zeolith ist.
  19. Katalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 18, der als katalytisch aktive Komponente (Z) ein katalytisches System basierend auf einem unedlen Metall aufweist.
  20. Katalysator nach Anspruch 19, bei dem ein Titan-Vanadium System mit Vanadium als katalytisch aktive Komponente (V) eingesetzt ist.
  21. Katalysator nach Anspruch 19, bei dem ein katalytisches System basierend auf einem Übergangsmetall verwendet ist, insbesondere ein WO3/CeO2-System oder ein stabilisiertes WO3/CeO2-System.
  22. Katalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 21, der als extrudierter Katalysator, insbesondere Wabenkatalysator ausgebildet ist.
  23. Katalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 21, der als Wandstromfilter ausgebildet ist.
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