DE102016111150A1 - Ammoniak-Sperrkatalysator mit geringer N2O-Bildung - Google Patents

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Jing Lu
Hai-Ying Chen
Joseph Fedeyko
Kanneshalingham Arulraj
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Johnson Matthey PLC
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Abstract

Beschrieben sind Katalysatoren, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem SCR-Katalysator aufweisen. Die Katalysatoren können ferner einen oder zwei zusätzliche SCR-Katalysatoren enthalten. Die Katalysatoren können in einer von verschiedenen Konfigurationen vorliegen. Beschrieben werden katalytische Artikel, die diese Katalysatoren enthalten. Die katalytischen Artikel eignen sich für die selektive katalytische Reduktion (SCR) von NOX in Abgasen und zur Verringerung der Menge des Ammoniakschlupfs. Verfahren zur Herstellung solcher Artikel sind beschrieben. Verfahren zur Verwendung der katalytischen Artikel in einem SCR-Verfahren, worin die Menge an Ammoniakschlupf verringert ist, sind ebenfalls beschrieben.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Ammoniak-Sperrkatalysatoren (ASC), Artikel, die Ammoniak-Sperrkatalysatoren enthalten, und Verfahren zur Herstellung und Verwendung solcher Artikel zur Verringerung des Ammoniakschlupfs.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in Dieselmotoren, stationären Gasturbinen und anderen Systemen erzeugt Abgas, das zur Entfernung von Stickstoffoxiden (NOX), die NO (Stickstoffmonoxid) und NO2 (Stickstoffdioxid) umfassen, behandelt werden muss, wobei NO den Hauptteil des gebildeten NOX ausmacht. Es ist bekannt, dass NOX eine Reihe von Gesundheitsproblemen bei Menschen verursacht, und des Weiteren eine Reihe von schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt zur Folge hat, einschließlich der Bildung von Smog und saurem Regen. Zur Milderung der Auswirkungen von NOx im Abgas sowohl auf Menschen als auch auf die Umwelt ist es wünschenswert, diese unerwünschten Komponenten vorzugsweise durch ein Verfahren, das keine weiteren schädlichen oder toxischen Substanzen erzeugt, zu entfernen.
  • Abgas, das in Magermotoren und Dieselmotoren erzeugt wird, ist allgemein oxidativ. NOX muss selektiv reduziert werden mit einem Katalysator und einem Reduktionsmittel in einem als selektive katalytische Reduktion (SCR) bekannten Verfahren, das NOX zu elementarem Stickstoff (N2) und Wasser umwandelt. Bei einem SCR-Verfahren wird ein gasförmiges Reduktionsmittel, typischerweise wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff zu einem Abgasstrom zugegeben, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt. Das Reduktionsmittel wird auf dem Katalysator absorbiert und das NOX wird reduziert, während die Gase durch oder über das katalysierte Substrat strömen. Zur Maximierung der Umwandlung von NOX ist es häufig erforderlich, mehr als eine stöchiometrische Menge an Ammoniak zu dem Gasstrom zuzugeben. Die Freisetzung des überschüssigen Ammoniaks in die Atmosphäre wäre jedoch schädlich für die Gesundheit der Menschen und für die Umwelt. Darüber hinaus ist Ammoniak basisch, insbesondere in seiner wässrigen Form. Eine Kondensation von Ammoniak und Wasser in Bereichen der Abgasleitung stromab der Abgaskatalysatoren kann zu einem korrosiven Gemisch führen, das das Abgassystem beschädigen kann. Daher sollte die Freisetzung von Ammoniak im Abgas verhindert werden. Bei zahlreichen herkömmlichen Abgassystemen ist ein Ammoniak-Oxidationskatalysator (auch bekannt als Ammoniak-Slip-Katalysator bzw. Ammoniak-Sperrkatalysator oder "ASC") stromab des SCR-Katalysators eingebaut, um Ammoniak aus dem Abgas durch dessen Umwandlung zu Stickstoff zu entfernen. Die Verwendung von Ammoniak-Sperrkatalysatoren kann NOX-Umwandlungen von mehr als 90 % über einen typischen Dieselfahrzyklus hinweg ermöglichen.
  • Es wäre wünschenswert, über einen Katalysator zu verfügen, der sowohl für eine Entfernung von NOX mittels SCR als auch für eine selektive Umwandlung von Ammoniak zu Stickstoff sorgt, wobei die Ammoniakumwandlung über einen breiten Temperaturbereich in einem Fahrzyklus eines Fahrzeugs erfolgt und minimale Stickstoffoxid- und Distickstoffoxid-Nebenprodukte gebildet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Katalysator, der eine Kombination von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator, vorzugsweise einem Cu-SCR-Katalysator oder einem Fe-SCR-Katalysator, umfasst. Der Träger mit geringer Ammoniakspeicherung kann ein silicatischer Träger sein. Der silicatische Träger kann ein Siliciumdioxid oder einen Zeolith mit einem Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von mindestens 100 umfassen. Die Kombination von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung ist entweder (1) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator oder (2) eine Doppelschicht mit einer oberen Schicht, die einen ersten SCR-Katalysator umfasst, und einer unteren Schicht, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst, wobei die untere Schicht auf einem Substrat oder auf einem dritten SCR-Katalysator positioniert ist, der sich zwischen der Unterschicht und dem dritten SCR-Katalysator befindet. Der Katalysator kann des Weiteren einen zweiten SCR-Katalysator umfassen, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und wobei der zweite SCR-Katalysator die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Der Katalysator kann des Weiteren einen dritten SCR-Katalysator umfassen, wobei der dritte SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und wobei die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator den dritten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Die Katalysatoren können eine Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C im Vergleich zu einem Katalysator liefern, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in Form einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfassen, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist.
  • In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Artikel, die Katalysatoren umfassen, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfassen, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, sowie die Verwendung dieser Artikel bei der Bereitstellung einer Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C.
  • In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Abgassysteme, die Katalysatoren, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator umfassen, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, sowie Artikel, die diese Katalysatoren enthalten, umfassen.
  • In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Verfahren zur Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak in einem Abgas bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C durch In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist.
  • In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Verfahren zur Verringerung der N2O-Bildung aus NH3 in einem Abgas, wobei das Verfahren ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator umfasst, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 bis 7 sind schematische Darstellungen von Konfigurationen von Katalysatoren, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfassen. Der Bereich bzw. Teil des Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wird in diesen Figuren als "Mischung" bezeichnet.
  • 1 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom über der Mischung positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt.
  • 2 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR-Katalysator in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt.
  • 3 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und der zweite SCR einen Teil bzw. Bereich der Mischung, jedoch nicht die gesamte Mischung bedeckt.
  • 4 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt und ein Teil bzw. Bereich des zweiten SCR's in dem Abgasstrom hinter der Mischung positioniert ist.
  • 5 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR einen Teil bzw. Bereich der Mischung, jedoch nicht die gesamte Mischung bedeckt, und ein Teil bzw. Bereich des zweiten SCR in dem Abgasstrom hinter der Mischung positioniert ist.
  • 6 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator eine untere Schicht auf einem Substrat ist, wobei eine zweite, die Mischung umfassende Schicht den dritten SCR-Katalysator teilweise bedeckt und wobei eine dritte Schicht, die einen zweiten SCR umfasst, über der zweiten Schicht positioniert ist und die gesamte Mischungsschicht bedeckt.
  • 7 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator eine untere Schicht auf einem Substrat ist, wobei eine zweite, die Mischung umfassende Schicht den dritten SCR-Katalysator teilweise, jedoch nicht vollständig, bedeckt und wobei eine dritte Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, über der zweiten Schicht positioniert ist und die gesamte Mischungsschicht teilweise, jedoch nicht vollständig, bedeckt.
  • 8 zeigt eine Konfiguration, in der eine einzelne Schicht vorhanden ist, die die Mischung umfasst.
  • Die 9 bis 11 zeigen Konfigurationen, in denen Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung in einer Schicht vorhanden ist und die Schicht nicht eine Mischung von Platin auf einem silicatischen Träger in einem ersten SCR-Katalysator umfasst. Der Teil bzw. Bereich des Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wird in diesen Figuren als "geträgertes Pt" bezeichnet.
  • 9 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR-Katalysator in dem Abgasstrom über der Schicht von geträgertem Platin positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Schicht von geträgertem Platin bedeckt.
  • 10 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Schicht von geträgertem Platin bedeckt.
  • 11 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator in einer unteren Schicht auf einem Substrat vorhanden ist, wobei eine zweite, die Schicht von geträgertem Platin umfassende Schicht den dritten SCR-Katalysator teilweise bedeckt und wobei eine dritte Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, über der zweiten Schicht positioniert ist und die gesamte Schicht von geträgertem Platin bedeckt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet, umfassen die Singularformen "ein", "eine", "einer" und "der" "die", bzw. "das" die entsprechenden Mehrzahlformen, wenn der Zusammenhang nicht klar etwas anderes anzeigt. Somit umfasst beispielsweise eine Bezugnahme auf "einen Katalysator" ein Gemisch von zwei oder mehr Katalysatoren und dergleichen.
  • Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff "Ammoniak-Schlupf" die Menge an nicht umgesetztem Ammoniak, die durch den SCR-Katalysator hindurchtritt.
  • Der Begriff "Träger" bedeutet das Material, an das der Katalysator fixiert ist.
  • Der Begriff "ein Träger mit einer geringen Ammoniakspeicherung" bedeutet einen Träger, der weniger als 0,001 mmol NH3 pro m3 des Trägers speichert. Der Träger mit geringer Ammoniakspeicherung ist vorzugsweise ein Molekularsieb oder Zeolith mit einem Gerüsttyp, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, ANA, ATS, BEA, CDO, CFI, CHA, CON, DDR, ERI, FAU, FER, GON, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, -IRY, ISV, ITE, ITG, ITN, ITR, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, LTA, LTF, MEL, MEP, MFI, MRE, MSE, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NON, NSI, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SGT, SOD, SSF, SSO, SSY, STF, STO, STT, SVR, SVV, TON, TUN, UOS, UOV, UTL, UWY, VET, VNI besteht. Stärker bevorzugt ist der Träger mit geringer Ammoniakspeicherung ein Molekularsieb oder Zeolith mit einem Gerüsttyp, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI und MWW besteht, noch stärker bevorzugt ist der Gerüsttyp aus der Gruppe ausgewählt, die aus BEA und MFI besteht.
  • Der Begriff "calcinieren" oder "Calcinierung" bedeutet ein Erhitzen des Materials in Luft oder Sauerstoff. Diese Definition stimmt mit der IUPAC-Definition einer Calcinierung überein. (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2. Ausgabe ("Gold Book"). Erstellt von A. D. McNaught und A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Korrigierte XML-Onlineversion: http://goldbook.iupac.org (2006-), erzeugt von M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; die Updates wurden erzeugt von A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. Doi:10.1351/ goldbook.) Die Calcinierung wird durchgeführt, um ein Metallsalz zu zersetzen und den Austausch von Metallionen in dem Katalysator zu fördern und auch um den Katalysator an ein Substrat anzuheften. Die bei der Calcinierung verwendeten Temperaturen hängen von den Komponenten in dem zu calcinierenden Material ab und liegen im Allgemeinen zwischen etwa 400 °C bis etwa 900 °C während etwa 1 bis 8 Stunden. In einigen Fällen kann eine Calcinierung bis zu einer Temperatur von etwa 1200 °C durchgeführt werden. Bei Anwendungen, die die hier beschriebenen Verfahren einbeziehen, werden die Calcinierungen im Allgemeinen bei Temperaturen von etwa 400 °C bis etwa 700 °C während etwa 1 bis 8 Stunden, vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 400 °C bis etwa 650 °C während etwa 1 bis 4 Stunden durchgeführt.
  • Der Begriff "etwa" bedeutet näherungsweise und bezieht sich auf einen Bereich, der optional ±25 %, vorzugsweise ±10 %, stärker bevorzugt ±5 % oder am stärksten bevorzugt ±1 % des Wertes ist, mit dem der Begriff verbunden ist.
  • Wenn ein Bereich oder Bereiche für verschiedene numerische Elemente bereitgestellt wird (werden), kann der Bereich bzw. können die Bereiche die Werte umfassen, wenn nicht anders angegeben.
  • Der Begriff "N2-Selektivität" bedeutet die prozentuale Umwandlung von Ammoniak zu Stickstoff.
  • In dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Katalysator eine Kombination von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator. Die Kombination von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator ist entweder (a) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator oder (b) eine Doppelschicht, die eine einen ersten SCR-Katalysator umfassende obere Schicht und eine Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfassende untere Schicht aufweist, wobei die untere Schicht auf einem Substrat positioniert sein kann. Der Träger mit geringer Ammoniakspeicherung kann ein silicatischer Träger sein. Der silicatische Träger kann ein Siliciumdioxid oder einen Zeolith mit einem Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von ≥ 100, vorzugsweise ≥ 200, stärker bevorzugt ≥ 250, noch stärker bevorzugt ≥ 300, insbesondere ≥ 400, spezieller ≥ 500, noch spezieller ≥ 750 und am stärksten bevorzugt ≥ 1000 umfassen. In jedem Aspekt der Erfindung ist der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator, stärker (bevorzugt) ein Cu-SCR-Katalysator.
  • Das Verhältnis der Menge des ersten SCR-Katalysators zu der Menge an Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung in der Mischung kann in dem Bereich von 0:1 bis einschließlich 300:1, vorzugsweise von 3:1 bis einschließlich 300:1, stärker bevorzugt von 7:1 bis einschließlich 100:1, noch stärker bevorzugt in dem Bereich von 10:1 bis einschließlich 50:1, bezogen auf das Gewicht dieser Komponenten, liegen.
  • Der Begriff "Beladung mit aktiver Komponente" bzw. "Aktivkomponentenbeladung" bezieht sich auf das Gewicht des Trägers von Platin + das Gewicht von Platin + das Gewicht des ersten SCR-Katalysators in der Mischung. Das Platin kann in dem Katalysator mit einer Aktivkomponentenbeladung von etwa 0,01 Gew.-% bis einschließlich etwa 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,03 Gew.-% bis einschließlich etwa 0,2 Gew.-%, stärker bevorzugt von etwa 0,05 Gew.-% bis einschließlich etwa 0,17 Gew.-%, am stärksten bevorzugt von etwa 0,07 Gew.-% bis einschließlich etwa 0,15 Gew.-% vorhanden sein.
  • Wenn Platin in der unteren Schicht einer Doppelschicht vorhanden ist, kann Platin (in einer Menge) von etwa 0,1 Gew.-% bis einschließlich 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 Gew.-% bis einschließlich 1 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,1 Gew.-% bis einschließlich 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schicht, vorhanden sein. Weitere Katalysatoren, wie Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) können mit Pt, vorzugsweise in der Mischung mit Pt, vorhanden sein.
  • SCR-Katalysatoren
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Zusammensetzungen einen, zwei oder drei SCR-Katalysator(en) umfassen. Der erste SCR-Katalysator, der stets in den Zusammensetzungen vorhanden ist, kann vorhanden sein entweder (1) in einer Mischung mit Pt auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung oder (2) in einer oberen Schicht, wenn die Katalysatoren in einer Doppelschicht vorhanden sind und Pt in einer unteren Schicht vorhanden ist. Der erste SCR-Katalysator ist vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator, stärker bevorzugt ein Cu-SCR-Katalysator. Der Cu-SCR-Katalysator umfasst Kupfer und ein Molekularsieb. Der Fe-SCR-Katalysator umfasst Eisen und ein Molekularsieb. Die Molekularsiebe sind nachfolgend weiter beschrieben. Das Molekularsieb kann ein Alumosilicat, ein Aluminophosphat (AlPO), Silicoaluminophosphat (SAPO) oder Gemische hiervon sein. Das Kupfer oder Eisen kann sich in dem Gerüst des Molekularsiebs und/oder an (austauschbaren) extra-Gerüst-Stellen in dem Molekularsieb befinden.
  • Der zweite und dritte SCR-Katalysator können gleich oder verschieden sein. Der zweite und dritte SCR-Katalysator können ein unedles Metall, ein Oxid eines unedlen Metalls, ein Edelmetall, ein Molekularsieb, ein metallausgetauschtes Molekularsieb oder ein Gemisch hiervon sein. Das unedle Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Vanadium (V), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Chrom (Cr), Cer (Ce), Mangan (Mn), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni) und Kupfer (Cu) und Gemischen hiervon besteht. SCR-Zusammensetzungen, die aus Vanadium, geträgert auf einem hitzebeständigen Metalloxid, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Ceroxid und Kombinationen hiervon bestehen, sind gut bekannt und werden weithin kommerziell in mobilen Anwendungen verwendet. Typische Zusammensetzungen sind in den US-Patenten Nr. 4 010 238 und 4 085 193 beschrieben, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Zusammensetzungen, die kommerziell – insbesondere in mobilen Anwendungen – verwendet werden, umfassen TiO2, auf das WO3 und V2O5 in Konzentrationen in einem Bereich von 5 bis 20 Gew.-% bzw. 0,5 bis 6 Gew.-% verteilt wurden. Das Edelmetall kann Platin (Pt), Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) oder ein Gemisch hiervon sein. Der zweite SCR-Katalysator kann unterstütztes bzw gefördertes Ce-Zr oder MnO2 umfassen. Diese Katalysatoren können weitere anorganische Materialien, wie SiO2 und ZrO2 enthalten, die als Bindemittel und Promotoren wirken.
  • Wenn der SCR-Katalysator ein unedles Metall ist, kann der Katalysatorartikel des Weiteren mindestens einen Promotor des unedlen Metalls umfassen. Wie hier verwendet, ist ein "Promotor" so zu verstehen, dass der Begriff eine Substanz bedeutet, die bei Hinzufügen zu einem Katalysator die Aktivität des Katalysators erhöht. Der Promotor des unedlen Metalls kann in Form eines Metalls, eines Oxids des Metalls oder eines Gemisches hiervon vorliegen. Der mindestens eine Katalysatorpromotor des unedlen Metalls kann aus Neodym (Nd), Barium (Ba), Cer (Ce), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Mangan (Mn), Zink (Zn), Niob (Nb), Zirconium (Zr), Molybdän (Mo), Zinn (Sn), Tantal (Ta), Strontium (Sr) und Oxiden hiervon ausgewählt sein. Der mindestens eine Katalysatorpromotor des unedlen Metalls kann vorzugsweise MnO2, Mn2O3, Fe2O3, SnO2, CuO, CoO, CeO2 und Gemische hiervon sein. Der mindestens eine Katalysatorpromotor des unedlen Metalls kann zu dem Katalysator in Form eines Salzes in einer wässrigen Lösung, wie als ein Nitrat oder ein Acetat, zugegeben werden. Der mindestens eine Katalysatorpromotor eines unedlen Metalls und der mindestens eine ein unedles Metall umfassende Katalysator, z.B. Kupfer, können aus einer wässrigen Lösung auf das bzw. die Oxidträgermaterial(ien) imprägniert werden, können in einen das bzw. die Oxidträgermaterial(ien) umfassenden Washcoat zugegeben werden oder können in einen Träger, der zuvor mit dem Washcoat beschichtet wurde, imprägniert werden.
  • Der SCR-Katalysator kann ein Molekularsieb oder ein metallausgetauschtes Molekularsieb umfassen. Wie hier verwendet, soll der Begriff "Molekularsieb" ein kleine Poren einer präzisen und gleichförmigen Größe enthaltendes metastabiles Material bedeuten, das als ein Adsorptionsmittel für Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden kann. Die Moleküle, die klein genug sind, um durch die Poren hindurchzutreten, werden adsorbiert, wohingegen die größeren Moleküle nicht adsorbiert werden. Das Molekularsieb kann ein zeolithisches Molekularsieb, ein nicht-zeolithisches Molekularsieb oder ein Gemisch hiervon sein.
  • Ein zeolithisches Molekularsieb ist ein mikroporöses Alumosilicat, das eine beliebige der Gerüststrukturen aufweist, die in der von der Internationalen Zeolithvereinigung (IZA) veröffentlichten Datenbank von Zeolithstrukturen aufgelistet ist. Die Gerüststrukturen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, diejenigen der CHA-, FAU-, BEA-, MFI-, MOR-Typen. Nicht einschränkende Beispiele von Zeolithen mit diesen Strukturen umfassen Chabasit, Faujasit, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, Beta-Zeolith, Mordenit, Silicalit, Zeolith X und ZSM-5. Alumosilicatzeolithe können ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) (definiert als SiO2/Al2O3) von mindestens etwa 5, vorzugsweise mindestens etwa 20, mit geeigneten Bereichen von etwa 10 bis 200, aufweisen.
  • Beliebige der SCR-Katalysatoren können ein kleinporiges, ein mittelporiges oder ein großporiges Molekularsieb oder ein Gemisch hiervon umfassen. Ein "kleinporiges Molekularsieb" ist ein Molekularsieb, das eine maximale Ringgröße von 8 tetraedrischen Atomen enthält. Ein "mittelporiges Molekularsieb" ist ein Molekularsieb, das eine maximale Ringgröße von 10 tetraedrischen Atomen enthält. Ein "großporiges Molekularsieb" ist ein Molekularsieb, das eine maximale Ringgröße von 12 tetraedrischen Atomen aufweist. Die zweiten und/oder dritten SCR-Katalysatoren können ein kleinporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alumosilicat-Molekularsieben, metallsubstituierten Alumosilicat-Molekularsieben, Aluminophosphat(AlPO)-Molekularsieben, metallsubstituierten Aluminophosphat(MeAlPO)-Molekularsieben, Silicoaluminophosphat(SAPO)-Molekularsieben und metallsubstituierten Silicoaluminophosphat(MeAPSO)-Molekularsieben und Gemischen hiervon besteht.
  • Beliebige der SCR-Katalysatoren können ein kleinporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe der Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus 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, SFW, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON sowie Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das kleinporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR und ITE besteht.
  • Beliebige der SCR-Katalysatoren können ein mittelporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe der Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus 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 und WEN sowie Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das mittelporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus MFI, FER und STT besteht.
  • Beliebige der SCR-Katalysatoren können ein großporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe der Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus 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 und VET und Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das großporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus MOR, OFF und BEA besteht.
  • Die Molekularsiebe in den Cu-SCR- und Fe-SCR-Katalysatoren sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus 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, BEA, MFI und FER und Mischungen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Stärker bevorzugt sind die Molekularsiebe in dem Cu-SCR und Fe-SCR aus der Gruppe ausgewählt, die aus AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV, SFW, BEA, MFI und FER und Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht.
  • Ein metallausgetauschtes Molekularsieb kann mindestens ein Metall aus einer der Gruppen VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB oder IIB des Periodensystems aufweisen, das auf extra-Gerüst-Stellen auf der äußeren Oberfläche oder innerhalb der Kanäle, Hohlräume oder Käfige der Molekularsiebe deponiert ist. Die Metalle können in einer von mehreren Formen vorliegen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, als nullwertige Metallatome oder Cluster, isolierte Kationen, mononukleäre oder polynukleäre Oxykationen oder als erweiterte (extended) Metalloxide. Vorzugsweise können die Metalle Eisen, Kupfer und Gemische oder Kombinationen hiervon sein.
  • Das Metall kann mit dem Zeolith unter Verwendung eines Gemischs oder einer Lösung des Metallvorläufers in einem geeigneten Lösemittel kombiniert werden. Der Begriff "Metallvorläufer" bedeutet eine beliebige Verbindung oder einen beliebigen Komplex, der auf dem Zeolith zum Erhalten einer katalytisch aktiven Metallkomponente verteilt bzw. dispergiert werden kann. Vorzugsweise ist das Lösemittel Wasser aufgrund sowohl ökonomischer als auch umweltbedingter Aspekte bei der Verwendung anderer Lösemittel. Wenn Kupfer, ein bevorzugtes Metall, verwendet wird, umfassen geeignete Komplexe oder Verbindungen, ohne darauf beschränkt zu sein, wasserfreies und hydratisiertes Kupfersulfat, Kupfernitrat, Kupferacetat, Kupferacetylacetonat, Kupferoxid, Kupferhydroxid und Salze von Kupferamminen (z.B. [Cu(NH3)4]2+). Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Metallvorläufer eines speziellen Typs, einer speziellen Zusammensetzung oder Reinheit beschränkt. Das Molekularsieb kann zu der Lösung der Metallkomponente unter Bildung einer Suspension zugegeben werden, die anschließend reagieren gelassen wird, so dass die Metallkomponente auf dem Zeolith verteilt wird. Das Metall kann in den Porenkanälen sowie auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs verteilt sein. Das Metall kann in ionischer Form oder in Form eines Metalloxids verteilt sein. Beispielsweise kann Kupfer als Kupfer(II)-ionen, Kupfer(I)-ionen oder als Kupferoxid verteilt sein. Das das Metall enthaltende Molekularsieb kann von der flüssigen Phase der Suspension getrennt, gewaschen und getrocknet werden. Das erhaltene Metallenthaltende Molekularsieb kann daraufhin calciniert werden, um das Metall in dem Molekularsieb zu fixieren. Vorzugsweise umfassen der zweite und der dritte Katalysator einen Kupfer und ein Molekularsieb umfassenden Cu-SCR-Katalysator, einen Eisen und ein Molekularsieb umfassenden Fe-SCR, einen Katalysator auf Basis von Vanadium, ein unterstütztes (bzw. gefördertes) Ce-Zr oder ein unterstütztes (bzw. gefördertes) MnO2.
  • Ein metallausgetauschtes Molekularsieb kann in dem Bereich von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% ein Metall der Gruppe VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB oder IIB enthalten, das sich auf extra-Gerüst-Stellen auf der äußeren Oberfläche oder in den Kanälen, Hohlräumen oder Käfigen des Molekularsiebs befindet. Vorzugsweise kann das extra-Gerüst-Metall in einer Menge in dem Bereich von etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% vorhanden sein.
  • Das metallausgetauschte Molekularsieb kann ein Molekularsieb mit geträgertem Kupfer (Cu) oder Eisen (Fe) sein, das etwa 0,1 bis etwa 20,0 Gew.-% Kupfer oder Eisen bezüglich des Gesamtgewichts des Katalysators aufweist. Stärker bevorzugt ist Kupfer oder Eisen von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators vorhanden. Am stärksten bevorzugt ist Kupfer oder Eisen von etwa 1 Gew.-% bis etwa 9 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators vorhanden.
  • Die Zusammensetzungen können eine oder mehrere weitere Metalle in Kombination mit dem Pt umfassen. Dieses eine oder diese mehreren weitere(n) Metall(e) kann bzw. können Gold (Au), Iridium (Ir), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) oder Silber (Ag) sein. Diese Metalle können (in einer Menge) von etwa 0,1 Gew.-% bis einschließlich etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,3 Gew.-% bis einschließlich etwa 10 Gew.-% vorhanden sein.
  • In dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator des Weiteren mindestens einen (Bestandteil) aus Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) umfassen.
  • In dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfassende untere Schicht des Weiteren mindestens einen Bestandteil aus Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Ruthenium (Ru) oder Rhodium (Rh) umfassen. Die untere Schicht kann ferner einen Mischoxidkatalysator, der eine Ammoniakspeicherung aufweist, enthalten. Der Mischoxidkatalysator ist vorzugsweise unterstütztes bzw. gefördertes CeZr oder MnO2.
  • Die hier beschriebenen Katalysatoren können bei der SCR-Behandlung von Abgasen aus verschiedenen Motoren verwendet werden. Eine der Eigenschaften eines Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator ein Cu-SCR- oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, besteht darin, dass er eine Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C im Vergleich zu einem Katalysator liefern kann, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und Platin, geträgert auf einer Schicht, die Ammoniak speichert, in einer zweiten Schicht vorhanden ist, und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt. Eine weitere Eigenschaft eines Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, besteht darin, dass er eine verringerte Bildung von N2O aus NH3 im Vergleich zu einem Katalysator liefern kann, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und Platin, geträgert auf einem Träger, der Ammoniak speichert, in einer zweiten Schicht vorhanden ist, und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, ein Mischen eines Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfassenden Katalysators mit dem ersten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist. Ein durchschnittlicher Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet wäre sich über Möglichkeiten zur Vermischung dieser Materialien im Klaren. Beispielsweise kann Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung durch Imprägnieren eines Trägers mit geringer Ammoniakspeicherung mit einer Lösung eines Platinsalzes, vorzugsweise Platinnitrat, unter Verwendung einer herkömmlichen Trockenimprägniertechnik hergestellt werden. Nach der Imprägnierung kann der Träger vorzugsweise bei etwa 100 °C an Luft in einem statischen Ofen während etwa 5 Stunden getrocknet werden werden und anschließend 2 Stunden an Luft bei etwa 500 °C in einem stationären Ofen calciniert werden. Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung kann mit dem ersten SCR mittels einer Vielzahl von Techniken vermischt werden, die Fachleuten mit durchschnittlichen Kenntnissen auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt sind. Beispielsweise kann ein Gemisch von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator in einem Washcoat durch Aufschlämmen eines Pulvers von Platin auf Träger, der Ammoniak nicht trägert, mit einem Pulver eines SCR-Katalysators unter Verwendung eines Industriemischers vermischt werden. Ein Bindemittel, wie Aluminiumoxid, kann zugegeben werden. Die Aufschlämmung kann anschließend in Form eines Washcoats auf ein Substrat, wie ein Wabensubstrat, appliziert werden.
  • In einem Aspekt der Erfindung können verschiedene Konfigurationen von Katalysatoren, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfassen, hergestellt werden. Der Bereich bzw. Teil des Katalysators, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung in einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wird in dem nachfolgend beschriebenen Figuren als "Mischung" bezeichnet.
  • In einer ersten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und eine zweite Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, umfassen, wobei die zweite Schicht in einer Schicht über der ersten Schicht angeordnet ist und die zweite Schicht die gesamte erste Schicht bedeckt. 1 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom über der Mischung positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt.
  • In einer zweiten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und eine zweite Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, umfassen, wobei ein erster Bereich des zweiten SCR-Katalysators stromauf der ersten Schicht angeordnet ist und ein zweiter Bereich des zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Schicht vorhanden ist, wobei die zweite Schicht die gesamte erste Schicht bedeckt. 2 zeigt eine Konfiguration, bei der der zweite SCR in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt.
  • In einer dritten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise sein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und eine zweite Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, umfassen, wobei ein erster Bereich des zweiten SCR-Katalysators stromauf der ersten Schicht angeordnet ist und ein zweiter Bereich des zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Schicht vorhanden ist, wobei die zweite Schicht einen Teil bzw. Bereich der ersten Schicht, jedoch nicht die gesamte erste Schicht bedeckt. Der zweite SCR-Katalysator kann die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis einschließlich 95 %, vorzugsweise 50 % bis einschließlich 95 % überlappen. 3 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und der zweite SCR einen Teil bzw. Bereich der Mischung, jedoch nicht die gesamte Mischung bedeckt. In 3 bedeckt der zweite SCR etwa 40 % der Mischung.
  • In einer vierten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise sein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und eine zweite Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, umfassen, wobei ein erster Bereich des zweiten SCR-Katalysators stromab der ersten Schicht angeordnet ist und ein zweiter Bereich des zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Schicht vorhanden ist, wobei die zweite Schicht die gesamte erste Schicht bedeckt. 4 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR die gesamte Mischung bedeckt und ein Teil bzw. Bereich des zweiten SCR in dem Abgasstrom nach bzw. hinter der Mischung positioniert ist.
  • In einer fünften Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise sein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und eine zweite Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, umfassen, wobei ein erster Bereich des zweiten SCR-Katalysators stromab der ersten Schicht angeordnet ist und eine zweiter Bereich des zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Schicht vorhanden ist, wobei die zweite Schicht einen Teil bzw. Bereich der ersten Schicht, jedoch nicht die gesamte erste Schicht, bedeckt. Der zweite SCR-Katalysator kann die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis einschließlich 95 %, vorzugsweise 50 % bis einschließlich 95 % überlappen. 5 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR einen Teil bzw. Bereich der Mischung, jedoch nicht die gesamte Mischung bedeckt, und ein Teil bzw. Bereich des zweiten SCR's in dem Abgasstrom nach bzw. hinter der Mischung positioniert ist. In 5 bedeckt der zweite SCR etwa 95 % der Mischung.
  • In einer sechsten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht umfassen, die einen dritten SCR-Katalysator umfasst. Die erste Schicht ist teilweise, jedoch nicht vollständig, von einer Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator bedeckt, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist. Die Mischung kann den dritten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis einschließlich 95 %, vorzugsweise 50 % bis einschließlich 95 %, bedecken. Die zweite Schicht wird von einer dritten Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, bedeckt, wobei die dritte Schicht die gesamte zweite Schicht bedeckt. 6 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator eine untere Schicht auf einem Substrat ist, wobei eine zweite, die Mischung umfassende Schicht den dritten SCR-Katalysator teilweise bedeckt, und eine dritte Schicht, die einen zweiten SCR umfasst, über der zweiten Schicht positioniert ist und die gesamte Mischungsschicht bedeckt.
  • In einer siebten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht umfassen, die einen dritten SCR-Katalysator umfasst. Die erste Schicht ist teilweise, jedoch nicht vollständig, von einer Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator bedeckt, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist. Die Mischung kann den dritten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis einschließlich 95 %, vorzugsweise 50 % bis einschließlich 95 %, bedecken. Die zweite Schicht wird von einer dritten Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, bedeckt, wobei die dritte Schicht die zweite Schicht teilweise, jedoch nicht vollständig, bedeckt und ein Teil bzw. Bereich des zweiten SCR-Katalysators auch stromab der Mischung angeordnet ist und ebenfalls einen Teil bzw. Bereich des dritten SCR-Katalysators stromab der zweiten Schicht bedeckt. Der zweite SCR-Katalysator kann den dritten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis 95 %, vorzugsweise 50 % bis 95 %, bedecken. 7 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator eine untere Schicht auf einem Substrat ist, wobei eine zweite, die Mischung umfassende Schicht, den dritten Katalysator teilweise, jedoch nicht vollständig bedeckt und eine dritte Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, über der zweiten Schicht positioniert ist und teilweise, jedoch nicht vollständig, die gesamte Mischungsschicht bedeckt. Die zweite Schicht bedeckt etwa 60 % der ersten Schicht und die Schicht mit dem zweiten SCR bedeckt etwa 20 % der ersten Schicht. Der Begriff "Bedecken" bedeutet den Bereich einer Schicht, der sich in direktem Kontakt mit einer verschiedenen Schicht befindet.
  • In einer achten Konfiguration kann ein Katalysator eine einzelne Schicht umfassen, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst. 8 zeigt eine Konfiguration, in der eine einzelne Schicht, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst, in dem Abgasstrom positioniert ist.
  • In einer neunten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, und eine zweite, einen zweiten SCR-Katalysator umfassende Schicht umfassen, wobei die zweite Schicht in einer Schicht über der ersten Schicht angeordnet ist und die zweite Schicht die gesamte erste Schicht bedeckt. 9 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom über dem geträgerten Platin positioniert ist und der zweite SCR das gesamte geträgerte Platin bedeckt.
  • In einer zehnten Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst, und eine zweite, einen zweiten SCR-Katalysator umfassende Schicht umfassen, wobei ein erster Bereich des zweiten SCR-Katalysators stromauf der ersten Schicht angeordnet ist und ein zweiter Bereich des zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Schicht vorhanden ist, wobei die zweite Schicht die gesamte erste Schicht bedeckt. 10 zeigt eine Konfiguration, in der der zweite SCR in dem Abgasstrom vor der Mischung positioniert ist und die zweite SCR das gesamte geträgerte Platin bedeckt.
  • In einer elften Konfiguration kann ein Katalysator eine erste Schicht umfassen, die einen dritten SCR-Katalysator umfasst. Die erste Schicht wird teilweise, jedoch nicht vollständig, von einer zweiten Schicht bedeckt, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst. Die geträgertes Platin umfassende Schicht kann den dritten SCR-Katalysator in einem Maß bzw. Umfang von etwa 10 % bis 95 %, vorzugsweise 50 % bis 95 % bedecken. Die geträgertes Platin umfassende zweite Schicht wird von einer dritten Schicht, die einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, bedeckt, wobei die dritte Schicht die gesamte zweite Schicht bedeckt. 11 zeigt eine Konfiguration, in der ein dritter SCR-Katalysator eine untere Schicht auf einem Substrat ist, wobei eine das geträgerte Pt umfassende zweite Schicht den dritten SCR-Katalysator teilweise bedeckt und eine einen zweiten SCR umfassende dritte Schicht über der zweiten Schicht positioniert ist und das gesamte geträgerte Platin bedeckt.
  • In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Artikel: (1) einen Katalysator des ersten Aspekts der Erfindung, (2) ein Substrat, auf dem sich die Katalysatoren befinden, (3) einen Einlass und (4) einen Auslass. Der Katalysator kann eine der oben beschriebenen Konfigurationen aufweisen.
  • Das Substrat für den Katalysator kann ein beliebiges Material sein, das typischerweise zur Herstellung von Automobilkatalysatoren verwendet wird, das eine Durchfluss- oder Filterstruktur umfasst, wie eine Wabenstruktur, ein extrudierter Träger, ein metallisches Substrat oder ein SCRF. Vorzugsweise weist das Substrat eine Vielzahl von feinen, parallelen Gasflussdurchgängen auf, die sich von einer Einlass- zu einer Auslassseite des Substrats erstrecken, so dass Durchgänge für die Strömung des Fluidums offen sind. Solche monolithischen Träger können bis zu etwa 700 oder mehr Strömungsdurchgänge (oder "Zellen") pro Quadratzoll des Durchmessers enthalten, obwohl weit weniger verwendet werden können. Beispielsweise kann der Träger etwa 7 bis 600, stärker üblich etwa 100 bis 400 Zellen pro Quadratzoll ("cpsi") aufweisen. Die Durchgänge, die im Wesentlichen gerade Wege von ihrem Fluidumeinlass zu ihrem Fluidumauslass sind, sind durch Wände definiert, auf die der SCR-Katalysator in Form eines "Washcoats" aufgetragen ist, so dass die durch die Durchgänge strömenden Gase mit dem katalytischen Material in Kontakt gelangen. Die Strömungsdurchgänge des monolithischen Substrats sind dünnwandige Kanäle, die eine beliebige geeignete Querschnittsform, wie trapezförmig, rechteckig, quadratisch, dreieckig, sinusförmig, sechseckig, oval, rund usw., aufweisen können. Die Erfindung ist nicht auf einen speziellen Substrattyp, ein spezielles Material oder eine spezielle Geometrie eines Substrats beschränkt.
  • Keramische Substrate können aus einem beliebigen geeigneten hitzebeständigen Material, wie Cordierit, Cordierit-α-Aluminiumoxid, α-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirconiumoxid, Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid Magnesiumoxid, Zirconiumsilicat, Sillimanit, Magnesiumsilicaten, Zircon, Petalit, Alumosilicaten und Gemischen hiervon hergestellt sein.
  • Wandstromsubstrate können ferner aus keramischen Faserverbundmaterialien gebildet sein, wie solche, die aus Cordierit und Siliciumcarbid gebildet sind. Solche Materialien sind in der Lage, den Umgebungsbedingungen, insbesondere den hohen Temperaturen, zu widerstehen, die bei der Behandlung der Abgasströme angetroffen werden.
  • Die Substrate können ein eine hohe Porosität aufweisendes Substrat bzw. ein hochporöses Substrat sein. Der Begriff "hochporöses Substrat" bezieht sich auf ein Substrat, das eine Porosität von zwischen etwa 40 % und etwa 80 % aufweist. Das hochporöse Substrat kann eine Porosität vorzugsweise von mindestens etwa 45 %, stärker bevorzugt von mindestens etwa 50 % aufweisen. Das hochporöse Substrat kann eine Porosität von vorzugsweise weniger als etwa 75 %, stärker bevorzugt von weniger als etwa 70 % aufweisen. Der Begriff "Porosität", wie hier verwendet, bezieht sich auf die Gesamtporosität, vorzugsweise gemäß Messung mit Quecksilberporosimetrie.
  • Vorzugsweise kann das Substrat Cordierit, ein hochporöser Cordierit, ein metallisches Substrat, ein extrudierter SCR, ein Wandstromfilter, ein Filter oder ein SCRF sein.
  • Ein Washcoat, der eine Mischung von Platin auf einem silicatischen Träger und einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder eine Fe-SCR-Katalysator ist, kann auf die Einlassseite des Substrats unter Verwendung eines auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahrens appliziert werden. Nach Applikation des Washcoats kann die Zusammensetzung getrocknet und calciniert werden. Wenn die Zusammensetzung einen zweiten SCR umfasst, kann der zweite SCR in einem gesonderten Washcoat auf einen calcinierten Artikel, der die untere Schicht aufweist, gemäß obiger Beschreibung appliziert werden. Nach Applikation des zweiten Washcoats kann dieser getrocknet und calciniert werden, wie dies bei der ersten Schicht durchgeführt wurde.
  • Das Substrat mit der Platin enthaltenden Schicht kann getrocknet und bei einer Temperatur in dem Bereich von 300 °C bis 1200 °C, vorzugsweise 400 °C bis 700 °C und stärker bevorzugt 450 °C bis 650 °C calciniert werden. Die Calcinierung wird vorzugsweise unter trockenen Bedingungen durchgeführt, sie kann jedoch auch hydrothermal, d.h. in Gegenwart eines gewissen Feuchtigkeitsgehalts, durchgeführt werden. Die Calcinierung kann während eines Zeitraums von zwischen etwa 30 Minuten und etwa 4 Stunden, vorzugsweise zwischen etwa 30 Minuten und etwa 2 Stunden, stärker bevorzugt zwischen etwa 30 Minuten und etwa 1 Stunde durchgeführt werden.
  • Ein Abgassystem kann einen Katalysator, der eine der oben beschriebenen elf Konfigurationen aufweist, und ein Mittel zur Bildung von NH3 in dem Abgas umfassen, wobei das NH3 in dem Abgas gebildet wird, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt.
  • Ein Abgassystem kann Folgendes umfassen: (1) einen Katalysator, der Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einen ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist und der erste SCR-Katalysator in Form einer Mischung mit dem Platin vorliegt, und (2) ein Mittel zur Bildung von NH3 in dem Abgas, wobei das NH3 in dem Abgas gebildet wird, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt. Ein Abgassystem kann Folgendes umfassen: (1) einen Katalysator, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt, und (3) ein Mittel zur Bildung von NH3 in dem Abgas, wobei das NH3 in dem Abgas gebildet wird, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt. Ein Abgassystem kann Folgendes umfassen: (1) einen Katalysator, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt, (3) einen dritten SCR-Katalysator, wobei der dritte SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator den dritten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt, und (4) ein Mittel zur Bildung von NH3 in dem Abgas, wobei das NH3 in dem Abgas gebildet wird, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak in einem Abgas bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator des ersten Aspekts der Erfindung. Die Verbesserung der Ausbeute kann etwa 10 % bis etwa 20 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, bei der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht tritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak in einem Abgas bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der Folgendes umfasst: (1) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und wobei der erste SCR-Katalysator in Form einer Mischung mit dem Platin vorhanden ist, und (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Die Verbesserung der Ausbeute kann etwa 10 % bis etwa 20 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, bei der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht tritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak in einem Abgas bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der Folgendes umfasst: (1) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und wobei der erste SCR-Katalysator in Form einer Mischung mit dem Platin vorhanden ist, und (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt, und (3) einen dritten SCR-Katalysator, wobei der dritte SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator den dritten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Die Verbesserung der Ausbeute kann etwa 10 % bis etwa 20 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verringerung der Bildung von N2O aus NH3 in einem Abgas ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist. Die Verringerung der N2O-Ausbeute kann etwa 40 % bis etwa 70 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verringerung der Bildung von N2O aus NH3 in einem Abgas ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der Folgendes umfasst: (1) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator, vorzugsweise ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator, in Form einer Mischung mit dem Platin vorhanden ist, und (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Die Verringerung der Ausbeute an N2O kann etwa 40 % bis etwa 70 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, bei der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verringerung der Bildung von N2O aus NH3 in einem Abgas ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator, der Folgendes umfasst: (1) eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator ein Cu-SCR-Katalysator oder ein Fe-SCR-Katalysator ist, und wobei der erste SCR-Katalysator in Form einer Mischung mit dem Platin vorliegt, (2) einen zweiten SCR-Katalysator, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt, und (3) einen dritten SCR-Katalysator, wobei der dritte SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator den dritten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt. Die Verringerung der N2O-Ausbeute kann etwa 40 % bis etwa 70 % bei etwa 250 °C im Vergleich zu einem Katalysator betragen, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  • Die nachfolgenden Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung; der Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt zahlreiche Abwandlungen, die unter den Geist der Erfindung und den Umfang der Patentansprüche fallen.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1: Doppelschicht – Mischung von 1 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht, die einen eine Mischung von 1 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) und einem Cu-CHA (Kupferchabasit) umfassenden Washcoat umfasst, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert. Der Washcoat wurde unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde getrocknet. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,18 g/Zoll3 bzw. 1,8 g/Zoll3.
  • Eine einen zweiten Washcoat umfassende obere Schicht, die einen Cu-CHA umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat an dem Substrat bis zu einer Länge von etwa 50 % der Länge des Substrats unter Verwendung eines Vakuums herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der die Mischung umfassenden unteren Schicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt waren. Dieses Material ist Beispiel 1. Die Konfiguration von Beispiel 1 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 2: Doppelschicht – Mischung von 2 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasst, der eine Mischung von 2 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) und einem Cu-CHA umfasst, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde getrocknet. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,09 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die ein Cu-CHA umfassenden zweiten Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat bis zu einer Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 2. Die Konfiguration von Beispiel 2 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 3: Doppelschicht – Mischung von 2 Gew.-% Pt auf amorphem Siliciumdioxid mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht wurde auf ein keramisches Substrat unter Verwendung eines Washcoats, der eine Mischung von 2 Gew.-% Pt auf einem amorphen Siliciumdioxid und einem Cu-CHA umfasst, appliziert. Der Washcoat wurde auf ein keramisches Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde getrocknet. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,09 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat unter Verwendung eines ein Cu-CHA umfassenden zweiten Washcoats appliziert und anschließend wurde der Washcoat an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats unter Verwendung eines Vakuums herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde getrocknet. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 3. Die Konfiguration von Beispiel 3 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 4: Doppelschicht – Mischung von 1 Gew.-% Pt auf Aluminiumoxid mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch das Cu-CHA bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasst, der eine Mischung von 1 Gew.-% Pt auf Aluminiumoxid und ein Cu-CHA umfasst, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa einer Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,18 g/Zoll3 bzw. 1,8 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen zweiten, einen Cu-CHA umfassenden Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 4. Die Konfiguration von Beispiel 4 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 5: Doppelschicht – Mischung von 2 Gew.-% Pt auf Titanoxid mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine Unterschicht, die einen Washcoat umfasst, der eine Mischung von 2 Gew.-% Pt auf Titanoxid und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,09 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen zweiten Washcoat umfasste, der ein Cu-CHA umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 5. Die Konfiguration von Beispiel 5 ist in 1 gezeigt.
  • Die Beispiele 1 bis 5 vergleichen die NH3-Oxidationsaktivität von frischen Katalysatoren mit einer ähnlichen Mischungskonfiguration in der unteren Schicht und einer vollständig bedeckten Cu-CHA-Oberschicht, wobei die Mischung Pt auf verschiedenen Trägermaterialien umfasst: silicatischer Zeolith, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Titanoxid (Tabelle 1). Die Beispiele 1 bis 2 lieferten die höchste NH3-Oxidationsaktivität bei 250 °C, mit Umwandlungen von mehr als 80 %. Im Gegensatz dazu lieferten die Beispiele 3 bis 5 wesentlich geringere NH3-Umwandlungen bei 250 °C. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass Pt auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung, wie einem silicatischen Träger (beispielsweise einem Zeolith oder Siliciumdioxid), zum Erreichen einer zufriedenstellenden NH3-Oxidationsaktivität erforderlich ist. Tabelle 1: Vergleich der NH3-Oxidationsaktivität im Gleichgewichtszustand von frischen Katalysatoren unter 200 ppm NH3, 10 % O2, 4,5 % H2O, 4,5 % CO2, zum Rest N2 bei SV = 120.000 h–1.
    Beispiel Aktivität bei 250 °C Aktivität bei 450 °C
    NH3-Umwandung (%) N2-Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm) NH3-Umwandung (%) N2 Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm)
    1-frisch 80,2 68,7 11,9 0,2 97,1 95,5 1,1 1,1
    2-frisch 81,6 70,0 11,8 0,4 97,0 95,2 1,3 1,2
    3-frisch 91,2 74,7 17,1 0,1 98,1 95,7 1,7 1,6
    4-frisch 15,4 13,7 1,7 0,0 96,5 94,8 1,3 1,0
    5-frisch 56,5 48,7 7,9 0,2 98,2 94,2 3,2 2,0
  • Beispiel 6: Doppelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 40) mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasste, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 40) und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa einer Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,045 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen zweiten Washcoat umfasste, der ein Cu-CHA umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde anschließend getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung an Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 6. Die Konfiguration von Beispiel 6 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 7: Doppelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 850) mit Cu-CHA in der Unterschicht und Cu-CHA in der Oberschicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine Unterschicht, die einen Washcoat umfasste, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 850) und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,045 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen zweiten, ein Cu-CHA umfassenden Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 7. Die Konfiguration von Beispiel 7 ist in 1 gezeigt.
  • Beispiel 8: Doppelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit Cu-CHA in der Unterschicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei die gesamte Länge der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt ist.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasste, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,045 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen ein Cu-CHA umfassenden zweiten Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der Oberschicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 100 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 8. Die Konfiguration von Beispiel 8 ist in 1 gezeigt.
  • Die Beispiele 6 bis 8 vergleichen Katalysatoren mit einer gemischten unteren Schicht und einer vollständig bedeckenden oberen Schicht, wobei die Mischung Pt, geträgert auf Zeolithen mit verschiedenen SAR-Werten (Tabelle 2), umfasst. In frischem Zustand lieferten alle drei Katalysatoren in den Beispielen 6 bis 8 ähnliche NH3-Umwandlungen bei 250 °C, jedoch war die N2O-Produktion bei 250 °C am höchsten bei Beispiel 6 (SAR = 40) und am niedrigsten bei Beispiel 8 (SAR = 2100). Diese Ergebnisse zeigen an, dass ein in hohem Maße silicatischer Zeolith (wie ein Zeolith mit einem SAR > 1000) als ein Pt-Träger zum Erreichen einer geringen N2O-Bildung und einer hohen hydrothermalen Alterungsbeständigkeit am meisten zu bevorzugen ist. Tabelle 2. Vergleich der NH3-Oxidationsaktivität im Gleichgewichtszustand von frischen Katalysatoren unter 200 ppm NH3, 10 % O2, 4,5 % H2O, 4,5 % CO2, zum Rest N2 bei SV = 120.000 h–1.
    Beispiel Aktivität bei 250 °C Aktivität bei 450 °C
    NH3-Umwandung (%) N2-Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm) NH3-Umwandung (%) N2-Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm)
    6-frisch 88,0 71,9 17,1 0,0 97,8 96,1 1,3 1,1
    7-frisch 88,7 76,4 13,0 0,0 97,3 95,4 1,4 1,2
    8-frisch 90,2 81,1 9,4 0,0 98,3 96,1 1,6 1,5
  • Beispiel 9: Doppelschichtformulierung – Pt auf Aluminiumoxid mit Cu-SCR-Oberschicht – Vergleichsbeispiel
  • Eine Doppelschichtformulierung mit einer Pt auf Aluminiumoxid umfassenden unteren Schicht und einer SCR-Oberschicht wurde als Vergleichsbeispiel verwendet.
  • Eine untere Schicht, die einen 0,3 Gew,-% Pt auf Aluminiumoxid umfassenden Washcoat umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt auf dem Artikel betrug 3 g/ft3.
  • Eine obere Schicht, die einen ein Cu-CHA umfassenden zweiten Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Dieses Material ist Beispiel 9.
  • Eine gealterte Probe wurde durch Altern einer Probe von Beispiel 9 während 50 Stunden bei 620 °C in einer 10 % H2O enthaltenden Atmosphäre hergestellt. Die Konfiguration von Beispiel 9 ist in 8 gezeigt.
  • Beispiel 10: Pt auf einem MFI-Zeolith (SAR = 2100), lediglich mit Cu-SCR-Oberschicht
  • Eine Einzelschichtformulierung von 0,3 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) wurde als Vergleichsbeispiel verwendet.
  • Ein katalytischer Artikel, der eine Washcoat-Aufschlämmung umfasste, die 0,3 Gew.-% Platin auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Die Platinbeladung auf dem Artikel betrug 3 g/ft3. Das Substrat wurde zur Entfernung von Feuchtigkeit getrocknet und anschließend bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Dieses Material ist Beispiel 10. Eine gealterte Probe wurde durch Altern einer Probe von Beispiel 10 während 50 Stunden bei 620 °C in einer 10 % H2O enthaltenden Atmosphäre hergestellt. Die Konfiguration von Beispiel 10 ist in 8 gezeigt.
  • Beispiel 11: Einzelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit einem Cu-CHA
  • Ein Washcoat, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5-Zeolith (SAR = 1500) und einem Cu-CHA umfasst, wurde hergestellt. Der Washcoat wurde auf die Einlassseite eines keramischen Substrats appliziert und anschließend wurde ein Vakuum verwendet, um den Washcoat an dem Substrat herabzuziehen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, ZSM-5 und Cu-CHA betrug 3 g/ft3, 0,045 (g)/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3. Dieses Material ist Beispiel 11. Eine gealterte Probe wurde durch Altern einer Probe von Beispiel 11 während 50 Stunden bei 620 °C in einer 10 % H2O enthaltenden Atmosphäre hergestellt. Die Konfiguration von Beispiel 11 ist in 9 gezeigt.
  • Beispiel 12: Doppelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei 50 % der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht vom Einlass her bedeckt ist.
  • Eine Doppelschichtformulierung, die eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith mit Cu-CHA in der unteren Schicht und eine 50 % Cu-CHA-SCR-Oberschicht umfasste, wurde gemäß nachfolgender Beschreibung hergestellt.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasste, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MFI-Gerüst mit SAR = 2100) und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,045 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen Cu-CHA umfassenden Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert und anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums bis zu einer Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und anschließend bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 50 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht von dem Einlassende her bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 12. Eine gealterte Probe wurde durch Altern einer Probe von Beispiel 12 während 50 Stunden bei 620 °C in einer 10 % H2O enthaltenden Atmosphäre hergestellt. Die Konfiguration von Beispiel 12 ist in 3 gezeigt.
  • Beispiel 13: Doppelschicht – Mischung von 4 Gew.-% Pt auf MFI-Zeolith (SAR = 2100) mit Cu-CHA in der unteren Schicht und Cu-CHA in der oberen Schicht, wobei 90 % der Pt-Unterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht von dem Auslass her bedeckt sind.
  • Eine untere Schicht, die einen Washcoat umfasste, der eine Mischung von 4 Gew.-% Pt auf einem ZSM-5 (MIF-Gerüst mit SAR 2100) und einem Cu-CHA umfasste, wurde auf ein keramisches Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Pt, dem ein hohes SAR aufweisenden Zeolith und dem Cu-CHA auf dem Artikel betrug 3 g/ft3, 0,045 g/Zoll3 bzw. 0,9 g/Zoll3.
  • Eine obere Schicht, die einen zweiten, ein Cu-CHA umfassenden Washcoat umfasste, wurde auf das mit der unteren Schicht beschichtete Substrat appliziert, anschließend wurde der Washcoat unter Verwendung eines Vakuums auf eine Strecke von etwa 50 % der Länge des Substrats an dem Substrat herabgezogen. Der Artikel wurde getrocknet und bei etwa 500 °C während etwa 1 Stunde calciniert. Die Beladung von Cu-CHA in der oberen Schicht betrug 1,8 g/Zoll3. Der Artikel wurde an einer geeigneten Stelle entlang der Länge des Artikels geschnitten, um einen neuen, kleineren Artikel zu bilden, bei dem 90 % der Mischungsunterschicht durch die Cu-CHA-Oberschicht von dem Auslass her bedeckt war. Dieses Material ist Beispiel 12. Eine gealterte Probe wurde durch Altern einer Probe von Beispiel 12 während 50 Stunden bei 620 °C in einer 10 % H2O enthaltenden Atmosphäre hergestellt. Die Konfiguration von Beispiel 13 ist in 10 gezeigt. Tabelle 3. Vergleich der NH3-Oxidationsaktivität im Gleichgewichtszustand von frischen oder bei 620 °C / 10 % H2O / 50 h gealterten Katalysatoren unter 200 ppm NH3, 10 % O2, 4,5 % H2O, 4,5 % CO2, zum Rest N2 bei SV = 120.000 h–1.
    Beispiel Aktivität bei 250 °C Aktivität bei 450 °C
    NH3-Umwandung (%) N2-Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm) NH3-Umwandung (%) N2-Ausbeute (%) N2O (ppm) NOx (ppm)
    9-frisch 89,2 62,3 27,7 0,5 98,4 92,2 2,6 7,8
    9-gealtert 91,1 58,4 33,3 4,5 98,1 73,4 3,7 44,1
    10-frisch 89,7 65,7 24,8 0,3 98,3 95,0 1,5 3,8
    10-gealtert 88,4 70,1 18,8 0,6 97,5 80,0 2,3 31,8
    11-frisch 96,3 83,6 12,4 1,7 98,8 87,7 2,2 18,8
    11-gealtert 85,7 77,2 7,7 2,2 98,6 58,3 3,9 76,1
    12-frisch 95,1 83,7 11,2 1,4 98,7 94,0 1,6 6,7
    12-gealtert 90,4 82,3 7,6 1,5 97,9 81,5 2,6 28,8
    13-gealtert 81,8 75,2 6,5 0,5 98,2 81,5 3,5 27,9
    8-frisch 90,2 81,1 9,4 0,0 98,3 96,1 1,6 1,5
    8-gealtert 80,1 74,8 5,4 0,3 96,3 97,6 2,1 13,8
  • In Tabelle 3, Beispiele 8 bis 13, werden die ASCs mit Pt-auf-Aluminiumoxid als Unterschicht mit einer vollständigen Cu-CHA-Oberschicht (Beispiel 1), Pt auf silicatischem Zeolith als Unterschicht mit einer vollständigen Oberschicht (Beispiel 10) und Pt auf silicatischem Zeolith + Cu-CHA-Mischungsunterschicht mit verschiedenen Oberschichtkonfigurationen (Beispiele 8, 11 bis 13) verglichen.
  • Beispiel 9 im Vergleich zu Beispiel 10:
  • Sowohl die frischen als auch die gealterten Beispiele 9 und 10 lieferten ähnliche NH3-Umwandlungen bei 250 °C und 450 °C. In frischem Zustand produzierten die Beispiele 9 und 10 eine ähnliche Menge an N2O bei 250 °C. Nach der Alterung produzierte Beispiel 10 jedoch im Vergleich zu Beispiel 9 etwa 40 % weniger N2O bei 250 °C. In frischem Zustand produzierten die Beispiele 9 und 10 ähnliche Mengen an NOX bei 450 °C. Nach einer Alterung produzierte Beispiel 10 jedoch etwa 25 % weniger NOX bei 250 °C im Vergleich zu Beispiel 9. In frischem Zustand lieferten die Beispiele 9 und 10 ähnliche N2-Ausbeuten sowohl bei 250 °C als auch bei 450 °C. Nach einer Alterung lieferte Beispiel 10 bei 250 °C bzw. 450 °C jedoch eine etwa 20 % bzw. 10 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu Beispiel 9.
  • Beispiel 9 im Vergleich zu Beispiel 11:
  • Sowohl die frischen als auch die gealterten Beispiele 9 und 11 lieferten ähnliche NH3-Umwandlungen bei 250 °C und 450 °C. Bei 250 °C produzierte frisches bzw. gealtertes Beispiel 11 etwa 55 % weniger bzw. 75 % weniger N2O im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 11 (30 % höhere und) etwa 30 % höhere N2-Ausbeuten im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 250 °C. Bei 450 °C lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 11 etwa 140 % mehr NOx bzw. 70 % mehr NOx im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 11 eine etwa 5 % geringere bzw. 20 % geringere N2-Ausbeute im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 450 °C.
  • Beispiel 9 im Vergleich zu Beispiel 12:
  • Sowohl die frischen als auch die gealterten Beispiele 1 und 12 lieferten ähnliche NH3-Umwandlungen bei 250 °C und 450 °C. Bei 250 °C produzierte frisches bzw. gealtertes Beispiel 12 etwa 60 % weniger bzw. 75 % weniger N2O im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 12 eine etwa 30 % höhere bzw. 40 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 250 °C. Bei 450 °C produzierte frisches bzw. gealtertes Beispiel 12 eine ähnliche Menge und 35 % weniger NOx im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 12 ein ähnliches Niveau und eine 10 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 450 °C.
  • Beispiel 9 im Vergleich zu Beispiel 13:
  • Gealtertes Beispiel 13 lieferte etwa 10 % geringere NH3-Umwandlungen bei 250 °C und ein ähnliche NH3-Umwandlungsniveau bei 450 °C im Vergleich zu gealtertem Beispiel 9. Bei 250 °C produzierte Beispiel 13 80 % weniger N2O im Vergleich zu gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte Beispiel 13 eine etwa 30 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu gealtertem Beispiel 9 bei 250 °C. Bei 450 °C produzierte gealtertes Beispiel 13 etwa 35 % weniger NOX im Vergleich zu gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte gealtertes Beispiel 13 eine etwa 10 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu gealtertem Beispiel 9 bei 450 °C.
  • Beispiel 9 im Vergleich zu Beispiel 8:
  • Die frischen Beispiele 9 und 8 lieferten ähnliche NH3-Umwandlungen bei 250 °C und 450 °C. Gealtertes Beispiel 8 lieferte 10 % weniger NH3-Umwandlung bei 250 °C und ein ähnliches Niveau an NH3-Umwandlung bei 450 °C im Vergleich zu Beispiel 9. Bei 250 °C produzierten frisches und gealtertes Beispiel 8 etwa 65 % weniger bzw. 85 % weniger N2O im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches und gealtertes Beispiel 8 eine etwa 30 % höhere und 30 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 250 °C. Bei 450 °C produzierte frisches und gealtertes Beispiel 8 80 % weniger bzw. 70 % weniger NOX im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9. Als Ergebnis lieferte frisches bzw. gealtertes Beispiel 8 eine 4 % höhere bzw. 20 % höhere N2-Ausbeute im Vergleich zu frischem bzw. gealtertem Beispiel 9 bei 450 °C.
  • Die vorhergehenden Beispiele sollen lediglich der Veranschaulichung dienen; die nachfolgenden Ansprüche definieren den Umfang der Erfindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (15)

  1. Katalysator, der eine Kombination von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und einem ersten SCR-Katalysator umfasst.
  2. Katalysator nach Anspruch 1, wobei die Kombination eine Mischung von Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit einem ersten SCR-Katalysator ist.
  3. Katalysator nach Anspruch 1, wobei die Kombination eine Doppelschicht mit einer oberen Schicht, die einen ersten SCR-Katalysator umfasst, und einer unteren Schicht, die Platin auf einem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung umfasst, ist, wobei die untere Schicht auf einem Substrat oder auf einem dritten SCR-Katalysator, der zwischen der unteren Schicht und dem Substrat angeordnet ist, positioniert ist.
  4. Katalysator nach Anspruch 1, wobei der Träger mit geringer Ammoniakspeicherung ein silicatischer Träger ist, der ein Siliciumdioxid oder einen Zeolith mit einem Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von ≥ 100, vorzugsweise ≥ 500, umfasst.
  5. Katalysator nach Anspruch 2, wobei das Verhältnis der Menge des ersten SCR-Katalysators zu der Menge von Platin auf dem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung in einem Bereich von 0:1 bis einschließlich 300:1, vorzugsweise in dem Bereich von 3:1 bis einschließlich 300:1, bezogen auf das Gewicht dieser Komponenten, liegt.
  6. Katalysator nach Anspruch 1, wobei der erste SCR-Katalysator ein Kupfer und ein Molekularsieb umfassender Cu-SCR-Katalysator oder ein Eisen und ein Molekularsieb umfassender Fe-SCR-Katalysator ist.
  7. Katalysator nach Anspruch 2, wobei Platin in mindestens einem der folgenden Bereiche vorhanden ist: (a) 0,01 Gew.-% bis einschließlich 0,3 Gew.-%, (b) 0,03 Gew.-% bis einschließlich 0,2 Gew.-%, (c) 0,05 Gew.-% bis einschließlich 0,17 Gew.-% und (d) 0,07 Gew.-% bis einschließlich 0,15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Trägers von Platin + das Gewicht von Platin + das Gewicht des ersten SCR-Katalysators in der Mischung.
  8. Katalysator nach Anspruch 3, wobei Platin in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis einschließlich 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 Gew.-% bis einschließlich 1 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,1 Gew.-% bis einschließlich 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schicht, vorhanden ist.
  9. Katalysator nach Anspruch 2, der des Weiteren einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, wobei der zweite SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf dem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf dem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung und dem ersten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt.
  10. Katalysator nach Anspruch 9, der des Weiteren einen dritten SCR-Katalysator umfasst, wobei der dritte SCR-Katalysator benachbart zu der Mischung von Platin auf dem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator angeordnet ist und die Mischung von Platin auf dem Träger mit geringer Ammoniakspeicherung mit dem ersten SCR-Katalysator den dritten SCR-Katalysator mindestens teilweise überlappt.
  11. Katalysator nach Anspruch 1, wobei der Katalysator eine Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C im Vergleich zu einem Katalysator liefert, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  12. Katalysator nach Anspruch 7, wobei der Katalysator für mindestens einen der folgenden Punkte sorgt: (a) eine Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 350 °C bis etwa 450 °C, und (b) eine Verringerung der NOX-Bildung bei einer Temperatur von etwa 350 °C bis etwa 450 °C, im Vergleich zu einem Katalysator, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  13. Katalysator nach Anspruch 1, wobei der Katalysator eine verringerte N2O-Bildung aus NH3 im Vergleich zu einem Katalysator liefert, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das geträgerte Platin in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  14. Verfahren zur Verbesserung der N2-Ausbeute aus Ammoniak in einem Abgas bei einer Temperatur von etwa 250 °C bis etwa 350 °C, wobei das Verfahren ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator nach Anspruch 1 umfasst, wobei die Verbesserung der Ausbeute etwa 5 % bis etwa 10 % im Vergleich zu einem Katalysator beträgt, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das Platin auf einem Träger, der Ammoniak speichert, in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
  15. Verfahren zur Verringerung der N2O-Bildung aus NH3 in einem Abgas, wobei das Verfahren ein In-Kontakt-bringen eines Ammoniak umfassenden Abgases mit einem Katalysator nach Anspruch 1 umfasst, wobei die Verringerung der N2O-Bildung etwa 20 % bis etwa 40 % im Vergleich zu einem Katalysator beträgt, der eine vergleichbare Formulierung umfasst, in der der erste SCR-Katalysator in Form einer ersten Schicht vorhanden ist und das Platin auf einem Träger, der Ammoniak speichert, in einer zweiten Schicht vorhanden ist und NH3 umfassendes Gas durch die erste Schicht hindurchtritt, bevor es durch die zweite Schicht hindurchtritt.
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