DE102017128840A1

DE102017128840A1 - SCR-katalytisches System

Info

Publication number: DE102017128840A1
Application number: DE102017128840.6A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Mizuno; Koji Tsukamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-06-14
Also published as: JP2018094478A; CN108223069A; US20180163598A1

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein SCR-katalytisches System einschließlich eines SCR-Katalysators bereitgestellt, der NHadsorbiert und NOunter Verwendung des adsorbierten NHals ein Reduktionsmittel reduziert. Im SCR-katalytischen System ist der SCR-Katalysator ein Cu- und Mg-enthaltender CHA-Zeolith, dessen Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO/AlOmolares Verhältnis) 10 bis 13 beträgt und der 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% an Mg enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein SCR-katalytisches System, einschließlich eines SCR-Katalysators.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein selektiver NO_x-Katalysator vom Reduktionstyp (nachfolgend als ein „selektiv-katalytischer Reduktionskatalysator (SCR)“ bezeichnet), der selektiv Stickoxide (NO_x) reduziert, die als schädliche Komponenten im von Verbrennungsmotoren ausgestoßenen Abgas enthalten sind, wurde im Stand der Technik weitgehend verwendet. Generell verwendet ein SCR-Katalysator Ammoniak (NH3), um NO_x und NH₃ selektiv miteinander reagieren und in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zerfallen zu lassen.
Es ist bekannt, dass ein Zeolith-Katalysator, welcher Kupfer, Eisen und dergleichen enthält, als der SCR-Katalysator verwendet werden kann. Zum Beispiel wird in der japanischen, ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) No. 2015-533343 ( JP 2015-533343 A ), ein Katalysator für die selektive katalytische Reduktion beschrieben, der ein kleinporiges Molekularsieb enthält, mit 8-Ringen, erleichtert durch Kupfer oder eine Erdalkalikomponente, und es wird ein kleinporiges Molekularsieb mit 8-Ringen beschrieben, welcher ein Zeolith vom Chabazit (CHA)-Typ ist.
Zusätzlich führt eine Abgas-Steuervorrichtung, in welcher ein SCR-katalytisches System in einem hinteren Abschnitt eines Dreiwege-Katalysators oder eines NO_x-Spei-cherreduktions-Katalysators angeordnet ist, eine Steuerung für eine geeignete Umschaltung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases zu einem mageren Luft-Treibstoff-Verhältnis oder einem fetten Luft-Treibstoff-Verhältnis aus, und somit wird NH₃ dem SCR-katalytischen System in dem hinteren Abschnitt zugeführt, und NO_x wird bekanntermaßen entfernt (zum Beispiel, siehe japanisches Patent Nr. 3456408 ( JP 3456408 B ) und japanisches Patent Nr. 4924217 ( JP 4924217 B )).
Jedoch wird im SCR-Katalysator des Standes der Technik unter Verwendung eines Zeoliths, zum Beispiel, die NH₃-Adsorptionsfähigkeit des Katalysators gesenkt, wenn eine im Zeolith-Katalysator enthaltende Menge an Aluminium (A1) klein ist, wie in einem Fall, in dem ein Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis) 15 überschreitet, da die Anzahl der Säurezentren mit einer NH₃-Adsorptionsfunktion verringert ist. Dadurch verschlechtert sich die NO_x-Entfernungsleistung bzw. maximale Abbauleistung des Katalysators. Insbesondere wird keine ausreichende NO_x-Entfernungsleistung in einer Übergangsumgebung erhalten, in der NH₃ nicht konstant zugeführt wird, zum Beispiel in einem Fall, in welchem Kraftstoff zeitweise eingespritzt wird, wird ein fetter Verbrennungszustand zustande gebracht, und es wird das hierbei gebildete NH₃ verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie vorstehend beschrieben, kann in dem SCR-katalytischen System des Standes der Technik, wenn ein Zeolith-Katalysator als SCR-Katalysator verwendet wird, eine ausreichende NO_x-Entfernungsleistung, abhängig von der Verwendungsumgebung, nicht erhalten werden, falls eine Menge an A1 im Zeolith-Katalysator gering ist. Deshalb stellt die vorliegende Erfindung ein SCR-katalytisches System einschließlich eines SCR-Katalysators bereit, der eine ausreichende NO_x-Entfernungsleistung in einer vorübergehenden Umgebung, in der nicht konstant NH₃ zugeführt wird, aufweist.
Die Erfinder fanden, dass der SCR-Katalysator eine ausreichende NO_x-Entfernungsleistung in einer vorübergehenden Umgebung, bei der NH₃ nicht konstant zugeführt wird, aufweisen kann, wenn ein Cu- und Mg-enthaltender Zeolith vom CHA-Typ als ein SCR-Katalysator verwendet wird, und zusätzlich ein Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis) und ein Gehalt an Mg angegeben sind, und vervollständigten die vorliegende Erfindung.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein SCR-katalytisches System einschließlich eines SCR-Katalysators, der NH₃ adsorbiert und NO_x unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als ein Reduktionsmittel reduziert. Der SCR-Katalysator ist ein Cu- und Mg-enthaltender CHA-Zeolith, dessen Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis) 10 bis 13 beträgt, und welcher 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% Mg enthält. Wenn Kraftstoff zeitweise in einen Motor derart eingespritzt wird, dass ein Verbrennungszustand des Motors ein fetter Zustand wird, kann das entstandene NH₃ als ein Reduktionsmittel des SCR-Katalysators verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich ein SCR-katalytisches System einschließlich eines SCR-Katalysators bereitzustellen, welcher einer ausreichende NO_x-Entfernungsleistung in einer vorübergehenden Umgebung bzw. Übergangsumgebung, bei der NH₃ nicht konstant zugeführt wird, aufweist.
Figurenliste
Eigenschaften, Vorteile, und technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Zahlen gleiche Elemente beschreiben, und wobei:

1 ein Diagramm ist, welches den Zusammenhang zwischen einem Gehalt an Mg und einem NO_x-Entfernungsanteil der Katalysatoren, welche einen vorbestimmten SAR-Wert aufweisen, zeigt; und
2 ein Diagramm ist, welches den Zusammenhang zwischen einem SAR und einem NO_x-Entfernungsanteil der Katalysatoren, welche einen vorbestimmten Gehalt an Mg aufweisen, zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein SCR-katalytisches System einschließlich eines Kupfer- (Cu) und Magnesium- (Mg) enthaltenden Zeoliths vom CHA-Typ, als ein SCR-Katalysator.
<SCR-Katalysator>
Der in dem SCR-katalytischen System der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete SCR-Katalysator adsorbiert NH₃ und reduziert unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als ein Reduktionsmittel NO_x. Insbesondere bewirkt der SCR-Katalysator, dass NO_x und NH₃ selektiv miteinander reagieren und in N2 und H₂O zerfallen und reduziert somit NO_x.
Der SCR-Katalysator der vorliegenden Ausführungsform ist ein Cu- und Mg-enthaltender Zeolith vom CHA-Typ.
Der im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform verwendete Zeolith ist ein Zeolith (nachfolgend als „Zeolith vom CHA-Typ“ bezeichnet, oder vereinfacht als „Zeolith“ bezeichnet) ist ein Aluminosilikat, welches eine Kristallsturktur aufweist, welche eine CHA-Struktur ist. Ein Zeolith vom CHA-Typ ist ein Zeolith, welcher dieselbe Kristallstruktur wie natürlich auftretender Chabazit aufweist, und CHA ist eine Abkürzung bzw. Kode, welche bzw. welcher die Struktur des Zeoliths, wie durch die Internationale Zeolithvereinigung („International Zeolite Association“, IZA) definiert, näher beschreibt.
Beispiele des Zeoliths vom CHA-Typ umfassen SSZ-13 und SAPO-34.
Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform weist der Zeolith ein Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis; SAR) von 10 bis 13 auf. Wenn das SAR 10 bis 13 ist, wird eine ausreichende strukturelle Stabilität und Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit beibehalten, und eine hohe NO_x-Entfernungsleistung wird erhalten. Das SAR des Zeoliths kann durch fluoreszierende Röntgenstrukturanalyse („fluorescent X-ray analysis“, XRF) gemessen werden.
Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform enthält der Zeolith Cu und Mg. Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform werden Cu und Mg als auf dem Zeolith geträgert, wie „extra-framework“ bzw. außerhalb des Gitters, durch Ionenaustausch, liegende Metalle, betrachtet. Das heißt, es wird angenommen, dass der Zeolith Cu und Mg im Inneren des Zeoliths und/oder auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Zeoliths, vorzugsweise als ionische Spezies, enthält. Wenn der Zeolith Cu enthält, kommen sich NO_x und NH₃ näher, und es erfolgt eine bessere Reaktion zwischen ihnen. Somit können sie in N₂ und H₂O zerfallen. Zusätzlich kann, wenn der Zeolith Mg enthält, die Adsorption von Wasser an den Säurezentren verhindert werden, da Mg die Säurezentren schützt, welche als Adsorptionszentren bzw. -stellen von Wasser im Zeolith dienen. Dabei kann eine Dealuminierung verhindert werden, und dementsprechend wird die strukturelle Stabilität verbessert und die Katalysatorleistung wird stabilisiert.
Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein Gehalt an Mg im Zeolith 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Zeoliths). Wenn der Gehalt an Mg 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% beträgt, verbessert sich die NO_x-Entfernungsleistung des Katalysators erheblich. Wenn der Gehalt an Mg im Zeolith 0,44 Gew.-% übersteigt, sinkt ein Gehalt an adsorbierten NH₃, und die NO_x-Entfernungsleistung des Katalysators verschlechtert sich.
Die vorliegende Ausführungsform stellt eine unerwartete Wirkung der deutlichen Erhöhung der NO_x-Entfernungsleistung des Katalysators aufgrund der Einstellung des Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnisses und des Gehalts an Mg in besonderen Bereichen im Cu- und Mg-enthaltenden Zeolith-Katalysator vom CHA-Typ dar. Diese Wirkung wird wie folgt angenommen. Das heißt, in einem Zeolith-Katalysator sinkt die strukturelle Stabilität, obwohl die Katalysatorleistung steigt, wenn das Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis sinkt, da die Anzahl an Säurezentren, welche eine NH₃ Adsorptionsfunktion aufweisen, steigt, aufgrund von Dealuminierung, veranlasst durch die Adsorption von Wasser an den Säurezentren, und die Katalysatorleistung verschlechtert sich. Wenn der Zeolith Mg enthält, können Säurezentren geschützt werden. Wenn jedoch, der Gehalt an Mg zu hoch ist, wird eine Adsorptionsfähigkeit für NH₃ gesenkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die NO_x-Entfernungsleistung des Katalysators zu optimieren, wenn das Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis des Zeoliths und der Gehalt an Mg auf die bestimmten Bereiche eingestellt werden, während die strukturelle Stabilität beibehalten wird.
Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein Gehalt an Cu im Zeolith vorzugsweise 1,7 Gew.-% bis 3,6 Gew.-% und bevorzugter 1,8 Gew.-% bis 3,4 Gew.-%. Wenn der Gehalt an Cu 1,7 Gew.-% bis 3,6 Gew.-% beträgt, wird die NO_x-Entfernungsleistung verbessert. Hierbei wird der Gehalt an Cu im Zeolith vorzugsweise gemäß dem Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SAR) eingestellt. Wenn zum Beispiel, das SAR 10 oder höher und weniger als 11 ist, beträgt der Gehalt an Cu vorzugsweise 1,7 oder mehr und weniger als 3,6. Wenn das SAR 11 oder mehr und weniger als 12 ist, beträgt der Gehalt an Cu vorzugsweise 1,7 oder mehr und weniger als 3,3. Wenn das SAR 12 oder mehr und 13 oder weniger ist, beträgt der Gehalt an Cu vorzugsweise 1,7 oder mehr und weniger als 3,1.
Im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform beträgt die mittlere bzw. durchschnittliche Partikelgröße des Zeoliths vorzugsweise 0,3 µm bis 6,0 µm, bevorzugter 0,5 µm bis 5,0 µm, und noch bevorzugter 0,7 µm bis 4,0 µm. Wenn ein Honigwabenkatalysator unter Verwendung eines Zeoliths mit einer derartigen mittleren Partikelgröße hergestellt wird, ist es möglich, die Porengröße (Porengröße der Makroporen in den Trennwänden) der Honigwabeneinheit zu erhöhen, ist es möglich die Kapillarspannung während der Wasseradsorption zu reduzieren, und ferner ist es möglich, die NO_x-Entfernungsleistung durch Gasdiffusion zu verbessern. Die mittlere Partikelgröße des Zeoliths ist eine mittlere Partikelgröße der Primärpartikel, welche mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gemessen bzw. untersucht wurden.
Hinsichtlich einer Kristallstruktur beträgt die spezifische Oberfläche eines im Katalysator der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Zeolithen vorzugsweise 500 m²/g bis 750 m²/g und bevorzugter 550 m²/g bis 700 m²/g.
<Herstellungsverfahren eines SCR-Katalysators >
Der Katalysator der vorliegenden Ausführungsform kann durch ein allgemeines Verfahren ohne besondere Beschränkungen hergestellt werden. Zum Beispiel kann der Katalysator der vorliegenden Ausführungsform durch Herstellen eines Zeoliths vom CHA-Typ und Einführen von Cu und Mg in den Zeolith vom CHA-Typ erhalten werden.
Der Zeolith wird durch Reaktion einer Rohmaterialverbindung einschließlich einer Si-Quelle, einer Al-Quelle, einer Alkali-Quelle, und eines strukturdirigierenden Agens erhalten.
Die Si-Quelle bezieht sich auf eine Verbindung, ein Salz, oder eine Zusammensetzung, welche Rohmaterialien aus einem Siliziumbetandteil des Zeoliths sind. Als Si-Quelle kann, zum Beispiel, kolloidales Siliziumdioxid, amorphes Siliziumdioxid bzw. amorphe Kieselsäure, Natriumsilikat, Tetraethylorthosilikat, und ein Aluminosilikatgel verwendet werden, und zwei oder mehr daraus können in einer Kombination verwendet werden. Unter diesen wird kolloidales Siliziumdioxid bevorzugt, da ein Zeolith mit einer relativ großen Partikelgröße erhalten werden kann.
Die Al-Quelle bezieht sich auf eine Verbindung, ein Salz, oder eine Zusammensetzung, welche Rohmaterialien eines Aluminiumbestandteils des Zeoliths sind. Als Al-Quelle kann, zum Beispiel, ein getrocknetes Aluminiumhydroxidgel verwendet werden.
Beim Verfahren zur Herstellung eines Zeoliths der vorliegenden Ausführungsform beträgt, um einen Zeolith vom CHA-Typ mit einer gewünschten Zusammensetzung herzustellen, das Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis) in der Rohmaterialzusammensetzung vorzugsweise 5 bis 50 und bevorzugter 8 bis 30.
Als die Alkali-Quelle kann, zum Beispiel, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Rubidiumhydroxid, Cäsiumhydroxid, Lithiumhydroxid, ein Alkalibestandteil in Aluminaten und Silikaten, und ein Alkalibestandteil in einem Aluminosilikatgel verwendet werden, und zwei oder mehr derselben können in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid bevorzugt, da ein Zeolith, der eine relativ große Partikelgröße aufweist, erhalten werden kann.
Das strukturdirigierende Agens (SDA) bezieht sich auf ein organisches Molekül, das die Porengröße und die Kristallstruktur des Zeoliths reguliert. Gemäß dem Typ des strukturdirigierenden Agens und dergleichen, ist es möglich, die Struktur des erhaltenen Zeoliths und dergleichen zu steuern. Als das strukturdirigierende Agens kann mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Hydroxid, einem Hologenid, einem Carbonat, einem Methylcarbonatsalz, Sulfate und Nitrate einschließlich N,N,N-Trialkyladamantanammonium, als ein Kation veranschaulicht werden; und es kann ein Hydroxid, ein Halogenid, ein Carbonat, ein Methylcarbonatsalz, und Sulfate und Nitrate, welche ein N,N,N-Trimethylbenzylammoniumion, ein N-Alkyl-3-Quinuclidinolion, oder N,N,N-Trialkylexoaminonorbornan als ein Kation aufweisen, verwendet werden. Unter diesen wird mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus N,N,N-Trimethyladamantanammoniumhydroxid (TMAAOH), einem N,N,N-Trimethyladamantanammoniumhologenid, ein N,N,N-Trimethyladamantanammoniumcarbonat, ein N,N,N-Trimethyladamantanammonium-Methylcarbonatsalz, und einem N,N,N-Trimethyladamantanammoniumsulfat, bevorzugt ausgewählt, und TMAAOH wird bevorzugter verwendet.
Im Verfahren zur Herstellung eines Zeolithen beträgt, um einen gewünschten Zeolith vom CHA-Typ herzustellen, das SDA/SiO₂ molare Verhältnis in der Rohmaterialzusammensetzung vorzugsweise 0,05 bis 0,40 und bevorzugter 0,08 bis 0,25.
Im Verfahren zur Herstellung eines Zeolithen ist es bevorzugt, dass ein Impfkristall des Zeoliths zusätzlich zur Rohmaterialzusammensetzung hinzugefügt wird. Wenn der Impfkristall verwendet wird, steigt eine Kristallisationsrate des Zeoliths an, es kann eine Zeit für die Zeolith-Herstellung verkürzt und eine Ausbeute verbessert werden. Als der Impfkristall des Zeoliths wird bevorzugt ein Impfkristall des Aluminosilikats, welches eine CHA-Struktur aufweist, verwendet. Das Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis im Impfkristall des Zeoliths ist vorzugsweise 5 bis 50 und bevorzugter 8 bis 30. Eine Menge an zugegebenem Zeolith-Impfkristall ist vorzugsweise klein. Jedoch beträgt, unter Berücksichtigung einer Reaktionsrate, einer Verunreinigungsverminderungswirkung und dergleichen, der Gehalt vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-% und bevorzugter 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% bezogen auf den Siliziumdioxidbestandteil, den die Rohmaterialzusammensetzung umfasst.
Im Verfahren zur Herstellung eines Zeoliths ist es, ungeachtet der Anwesenheit eines Zeolith-Impfkristalls bevorzugt, dass Wasser zusätzlich zur Rohmaterialzusammensetzung hinzugefügt wird.
Im Verfahren zur Herstellung eines Zeolithen wird die zubereitete Rohmaterialzusammensetzung zur Reaktion gebracht, um einen Zeolithen zu synthetisieren. Insbesondere ist es bevorzugt, einen Zeolithen durch Hydrothermalsynthese der Rohmaterialzusammensetzung zu synthetisieren.
Ein Reaktionsbehälter, der für die Hydrothermalsynthese verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange er bekannterweise für die Hydrothermalsynthese verwendet wird, und es kann ein hitze- und druckbeständiger Behälter, wie ein Autoklav, verwendet werden. Wenn die Rohmaterialzusammensetzung in einen Reaktionsbehälter gefüllt wird, der dann verschlossen und erhitzt wird, kann der Zeolith kristallisiert werden.
Wenn der Zeolith synthetisiert wird, kann die Rohmaterialmischung in einem stationären Zustand sein, aber ist vorzugsweise in einem gerührten und gemischten Zustand.
Hinsichtlich der Ausbeute und Verunreinigungsverminderung beträgt eine Heiztemperatur, wenn der Zeolith synthetisiert wird, vorzugsweise 100 °C bis 200 °C und bevorzugter 120 °C bis 180 °C.
Im Hinblick auf die Ausbeute und die Kosten beträgt die Heizzeit, wenn der Zeolith synthetisiert wird, vorzugsweise 10 Stunden bis 200 Stunden.
Ein Druck, wenn der Zeolith synthetisiert wird, ist nicht besonders beschränkt. Ein Druck, der dadurch entsteht, dass die Rohmaterialzusammensetzung, die sich im verschlossenen Behälter befindet, auf den vorstehenden Temperaturbereich erhitzt wird, ist ausreichend. Jedoch kann bei Bedarf ein Inertgas, wie Stickstoffgas, hinzugegeben werden, um den Druck zu erhöhen.
Im Verfahren zur Herstellung eines Zeolithen wird, nachdem der Zeolith synthetisiert wurde, der Zeolith vorzugsweise ausreichend gekühlt, einer Trennung von Feststoff und Flüssigkeit unterzogen, mit einer ausreichenden Menge an Wasser gewaschen, und getrocknet. Eine Trocknungstemperatur ist nicht besonders beschränkt, und kann eine beliebige Temperatur von 100 °C bis 150 °C sein.
Da der synthetisierte Zeolith das SDA und/oder Alkalimetalle in den Poren enthalten kann, können diese nach Bedarf entfernt werden. Das SDA und/oder die Alkalimetalle können, zum Beispiel, durch eine Flüssigphasenbehandlung unter Verwendung einer sauren Lösung oder einer chemischen Lösung, die einen SDA Zersetzungsbestandteil einschließt, einer Austauschbehandlung unter Verwendung eines Harzes und Ähnlichem, oder einer Pyrolysebehandlung entfernt werden.
Durch die vorstehenden Prozesse kann der Zeolith vom CHA-Typ hergestellt werden. Die Analyse der Kristallstruktur des Zeoliths kann durch Verwendung eines Röntgendiffraktometers (XRD) ausgeführt werden.
Cu kann in den Zeolith vom CHA-Typ beispielsweise durch Eintauchen eines Zeoliths in eine wässrige Cu-Ionenlösung und Ausführen eines Ionenaustauschs mit Cu-Ionen eingeführt werden. Als die wässrige Cu-Ionenlösung kann, zum Beispiel, eine wässrige Kupfernitratlösung von ungefähr 40 Gew.-% bis 70 Gew.-% und eine wässrige Kupferacetatlösung von ungefähr 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% verwendet werden. Eine Eintauchzeit beträgt ungefähr 0,1 Stunde bis 2 Stunden. Eine Eintauchtemperatur beträgt Raumtemperatur bis ungefähr 50 °C. Die Konzentration und die Eintauchzeit in die wässrige Cu-Ionenlösung werden gemäß dem Anteil an Cu in einem gewünschten Zeolith eingestellt.
Mg kann durch, zum Beispiel, Hinzufügen eines Zeoliths zu einer wässrigen Mg-Ionenlösung und Ausführen eines Ionenaustauschs mit Mg-Ionen, in den Zeolith vom CHA-Typ eingeführt werden. Zum Beispiel kann ein Zeolith zu einer wässrigen Magnesiumnitratlösung mit einer vorbestimmten Konzentration hinzugefügt werden, um eine Suspension zubereiten, und die erhaltene Suspension kann getrocknet und dann bei einer hohen Temperatur (zum Beispiel, 500 °C bis 800 °C) kalziniert werden. Die Konzentration der wässrigen Mg-Ionenlösung wird gemäß dem Gehalt an Mg in einem gewünschten Zeolith eingestellt.
Die Reihenfolge der Einführung von Cu und Mg in den Zeolith ist nicht besonders beschränkt. Jedoch wird bevorzugt Cu in den Zeolith eingeführt, und Mg wird in den erhaltenen Zeolith, der Cu enthält, eingebracht.
Der Katalysator der vorliegenden Ausführungsform kann ein sogenannter Katalysator vom Pellet-Typ sein, und allgemein kann ein Katalysator vom Monolith-Typ, in dem ein Katalysator durch Waschbeschichten („washcoating“) auf ein Trägersubstrat aufgebracht ist, verwendet werden. Als ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators vom Monolith-Typ, kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden. Als das Trägersubstrat kann ein bekanntes Basismaterial, welches in einem Abgasentfernungskatalysator verwendet wird, verwendet werden. Zum Beispiel wird ein Honigwabensubstrat aus einem keramischen, hitzebeständigen Material, wie Cordierit, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, oder Siliziumcarbid, oder einem Metall, wie Edelstahl, vorzugsweise verwendet. Eine Cordierit-Honigwabe mit einer ausgezeichneten Hitzebeständigkeit und einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird besonders bevorzugt verwendet. Das Honigwabensubstrat umfasst bevorzugt eine Mehrzahl an Zellen, deren beide Enden offen sind. In diesem Fall ist die Zellendichte des Honigwabensubstrates nicht besonders beschränkt. Es wird ein sogenanntes Honigwabensubstrat mittlerer Dichte von ungefähr 200 Zellen pro Quadratzoll oder ein sogenanntes Honigwabensubstrat hoher Dichte von 1000 Zellen pro Quadratzoll oder mehr bevorzugt verwendet. Die Querschnittsform der Zelle ist nicht besonders beschränkt, und kann ein Kreis, ein Rechteck, ein Sechseck, oder dergleichen sein. Der Honigwabenkatalysator der vorliegenden Ausführungsform enthält vorzugsweise 100 g bis 200 g des Zeoliths pro Liter Bulkvolumen des Trägersubstrates.
<SCR-katalytisches System>
Das SCR-katalytische System der vorliegenden Ausführungsform umfasst den SCR-Katalysator.
Im SCR-katalytischen System der vorliegenden Ausführungsform, adsorbiert der SCR-Katalysator NH₃, und reduziert NO_x unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als ein Reduktionsmittel.
NH3 wird allgemein in einem System, das in einem vorderen Abschnitt des SCR-katalytischen Systems angeordnet ist, gebildet. Wenn die NH₃-Erzeugungseinheit, zum Beispiel, in dem vorderen Abschnitt des SCR-katalytischen Systems der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt wird, wird NH₃ gebildet. Als eine Ausführungsform, zum Beispiel, wie in JP 3456408 B und JP 4924217 B beschrieben, wird ein Fall veranschaulicht, bei dem das SCR-katalytische System in dem hinteren Bereich eines Dreiwegekatalysators und/oder ein NO_x-Speicherreduktionskatalysator in einem Abgasabschnitt eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. In der Ausführungsform kann der Dreiwegekatalysator und/oder der NO_x-Speicherreduktionskatalysator als die NH₃-Erzeugnungseinheit angesehen werden, und wenn ein Abgas durch den Dreiwegekatalysator und/oder den NO_x-Speicherreduktionskatalysator strömt, reagiert das NO_x im Abgas mit HC oder H₂, und NH₃ wird gebildet. Insbesondere, wenn das Luft-KraftstoffVerhältnis des Abgases, das durch den Dreiwegekatalysator und/oder den NO_x-Speicher-reduktionskatalysator strömt, gleich oder weniger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird NH₃ gebildet. Das gebildete NH₃ wird in einen hinteren Abschnitt des SCR-katalytischen Systems eingeführt, der SCR-Katalysator adsorbiert NH₃, und zersetzt NO_x in N2 und H₂O unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als ein Reduktionsmittel, und führt eine Reduktion aus. Als der Dreiwegekatalysator und der NO_x-Speicherreduktionskatalysator können bekannte Katalysatoren, welche in JP 3456408 B und JP 4924217 B beschrieben sind, verwendet werden.
Deshalb wird in der Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform das SCR-katalytische System der vorliegenden Ausführungsform für ein katalytisches System, offenbart in JP 3456408 B und JP 4924217 B , verwendet.
Das SCR-katalytisches System der vorliegenden Ausführungsform wird besonders wirksam in einer vorübergehenden Umgebung verwendet, in der NH₃ nicht fortlaufend zugeführt wird, sondern NH₃ zeitweise zugeführt wird, weil der SCR-Katalysator eine hohe NH₃-Adsorptionsfähigkeit aufweist und die NOX-Entfernungsleistung optimiert wird. Als eine derartige Verwendungsart kann, zum Beispiel, eine Art, bei der, wenn Kraftstoff zeitweise in einen Verbrennungsmotor (fette Spitze) derart eingespritzt wird, dass ein Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors ein fetter Zustand wird, und das zu diesem Zeitpunkt gebildete NH₃ als ein Reduktionsmittel des SCR-Katalysators verwendet wird, als Veranschaulichung dienen. Die fette Spitze kann durch eine Betätigung einer Steuervorrichtung, welche eingestellt ist, um einen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors zu ändern, ausgeführt werden, wie zum Beispiel in JP 3456408 B und JP 4924217 B beschrieben. Somit wird in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, im SCR-katalytischen System der vorliegenden Ausführungsform, wenn Kraftstoff zeitweise eingespritzt wird, ein fetter Verbrennungszustand erreicht, und NH₃, welches zu diesem Zeitpunkt gebildet wird, wird als ein Reduktionsmittel des SCR-Katalysators verwendet. Das SCR-katalytische System der vorliegenden Ausführungsform kann eine extrem hohe NO_x-Entfernungsleistung aufweisen, selbst unter Bedingungen, bei denen der SCR-Katalysator des Standes der Technik scheitert, eine ausreichende NO_x-Entfernungsleistung zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit weiteren Details mit Bezug auf Beispiele beschrieben. Jedoch ist der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
<Herstellung des Cu enthaltenden Zeoliths vom CHA-Typ >
Herstellung der Probe 1
Ein Cu-enthaltender Zeolith vom CHA-Typ, in dem ein Gehalt an Cu 2,5 Gew.-% betrug und ein Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis; SAR) 10 war, wurde wie folgt hergestellt.
Insbesondere wurden kolloidales Siliziumdioxid (SNOWTEX 30 im Handel erhältlich von Nissan Chemical Industries, Ltd.) als eine Si-Quelle, ein getrocknetes Aluminiumhydroxidgel (im Handel erhältlich von Strem Chemicals) als eine Al-Quelle, Kaliumhydroxid (im Handel erhältlich von Toagosei Co., Ltd.) als eine Alkali-Quelle, eine 25%ige wässrige Lösung von N,N,N-Trimethyladamantanammoniumhydroxid (TMAAOH) (im Handel erhältlich von Sachem) als ein strukturdirigierendes Agens (SDA), SSZ-13 (SAR = 30, im Handel erhältlich von BASF) als ein Impfkristall, und entionisiertes Wasser zusammengemischt, um eine Rohmaterialzusammensetzung herzustellen. Das molare Verhältnis der Rohmaterialzusammensetzung war SiO₂: 10 mol, Al₂O₃: 1,0 mol, K₂O: 3,0 mol, TMAAOH: 2,4 mol, und H₂O: 390 mol. Zusätzlich wurde der Impfkristall, mit einem Anteil von 5 Gew.-% bezogen auf eine Gesamtmenge an Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, und Kaliumoxid in der Rohmaterialzusammensetzung, hinzugegeben.
Die Rohmaterialzusammensetzung wurde in einem 200-mL-Autoklaven gegeben und einer Hydrothermalsynthese (eine Rührgeschwindigkeit von 10 U/min, eine Heiztemperatur von 160 °C, und eine Heizzeit von 24 Stunden) unterzogen, um einen Zeolithen zu synthetisieren.
Der erhaltene Zeolith wurde in eine wässrige Kupfernitratlösung (65 Gew.-%) bei Raumtemperatur für 1 Stunde eingetaucht. Somit wurde ein Cu-enthaltender Zeolith vom CHA-Typ (Probe 1) hergestellt, in dem ein Gehalt an Cu 2,5 Gew.-% betrug und das SAR 10 war.
Hierbei wurde das SAR und der Gehalt an Cu des erhaltenen Cu-enthaltenden Zeoliths vom CHA-Typ mittels ICP-OES (Hochfrequenz induktiv gekoppelte Plasmaemission Spektroskopischer Analysator, ICPV-8100, im Handel erhältlich von Shimadzu Corporation) wie folgt gemessen.
Insbesondere wurden 100 mg der Probe genommen, eine vorbestimmte Menge an Lösungsmittel zugegeben, und bei 1000 °C gelöst. Das erhaltene, aufgelöste Material wurde auf Raumtemperatur gekühlt. Dann wurde eine vorbestimmte Menge einer Lösung hydrochloriger Säure hinzugegeben und auf ungefähr 80 °C geheizt, um die Probe vollständig aufzulösen. Die erhaltene Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt und dann wurde reines Wasser derart hinzugegeben, dass eine Gesamtmenge 100 ml betrug. Gemäß ICP-OES wurden die Gehalte an Cu, Si, und Al in der Lösung gemessen. Aufgrund der Gehalte an Cu, Si, und Al und dem Gewicht der erhaltenen Probe, wurden Gewichtsprozentkonzentrationen an Cu, Si, und Al berechnet und das SiO₂/Al₂O₃ molare Verhältnis (SAR) des Zeoliths wurde berechnet.
Herstellung der Proben 2 bis 5
Cu-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ (bezeichnet als Proben 2, 3, 4, und 5), die das SAR von 13, 15, 22, und 44 aufwiesen, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt außer, dass die Mengen an kolloidalem Siliziumdioxid und einem getrockneten Aluminiumhydroxidgel verändert wurden und das molare Verhältnis der Rohmaterialzusammensetzung auf vorbestimmte Werte eingestellt wurde. Insbesondere, wurden Proben hergestellt, um ein molares Verhältnis der Rohmaterialzusammensetzung zu erhalten, so dass Probe 2 ein SAR von 13 hat, mit SiO₂: 13 mol und Al₂O₃: 1 mol, Probe 3 ein SAR von 15 hat, mit SiO₂: 15 mol und Al₂O₃: 1 mol, Probe 4 ein SAR von 22 hat, mit SiO₂: 22 mol and Al₂O₃: 1 mol, und Probe 5 ein SAR von 44 hat, mit SiO₂: 44 mol und Al₂O₃: 1 mol.
<Herstellung eines Cu- und Mg-enthaltenden Zeoliths vom CHA-Typ >
Mg wurde in die erhaltenen, Cu-enthaltenden Zeolithe vom CHA-Typ (Proben 1 bis 5) eingeführt, welche unterschiedliche SARs aufweisen, um die Cu- und Mg-enthaltenden Zeolithe vom CHA-Typ der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 2, 4, 6 bis 9, 11 bis 14 und 16 bis 19 herzustellen.
(Beispiel 1)
Eine Menge an Magnesiumnitrat-Hexahydrat wurde berechnet, welche derart hinzugegeben ist, dass ein Gehalt an Mg 0,2 Gew.-% mit Bezug auf 1100 g einer Probe mit einem SAR von 10 wurde. Eine vorbestimmte Menge an Magnesiumnitrat-Hexahydrat, erhalten durch Berechnung, wurde in Wasser (600 ml) aufgelöst, um eine wässrige Magnesiumnitratlösung herzustellen. Hierbei wurden 1100 g der Probe zu der hergestellten wässrigen Magnesiumnitratlösung hinzugegeben, um eine Suspension zu erhalten, und die erhaltene Suspension wurde unter vermindertem Druck und in einer Umgebung hoher Temperatur von 80 °C gerührt, um Feuchtigkeit in der Suspension zu entfernen. Der gebildete Kuchen wurde bei 120 °C getrocknet und dann bei 700 °C für 2 Stunden kalziniert, um einen Cu- und Mg-enthaltenden Zeolith vom CHA-Typ zu erhalten. Auf dieselbe Weise wie bei den Gehaltsmessungen von Cu, Si, und Al, wenn ein Gehalt an Mg in der Probe durch ICP-OES gemessen wurde, betrug der Gehalt an Mg 0,18 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des Cu- und Mg-enthaltenden Zeoliths vom CHA-Typ).
(Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiel 2)
Die Cu- und Mg-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ der Beispiele 2 und 3 und des Vergleichsbeispiels 2, bei denen das SAR 10 betrug und der Gehalt an Mg 0,29, 0,44, und 0,58 Gew.-% (tatsächlicher Messwert) betrug, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt, außer dass die Konzentration der wässrigen Magnesiumnitratlösung derart verändert wurde, dass der Gehalt an Mg 0,3, 0,45, und 0,6 Gew.-% betrug.
(Beispiele 4 bis 6 und Vergleichsbeispiel 4)
Die Cu- und Mg-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ der Beispiele 4, 5, und 6 und des Vergleichsbeispiels 4, bei denen das SAR 13 betrug und der Gehalt an Mg 0,18, 0,29, 0,44, und 0,58 Gew.-% (tatsächlicher Messwert) betrug, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt, außer dass eine wässrige Magnesiumnitratlösung, welche eine Konzentration aufwies, bei der der Gehalt an Mg 0,2, 0,3, 0,45, und 0,6 Gew.-% wurde, zur Probe 2 (SAR = 13) hinzugegeben wurde.
(Vergleichsbeispiele 6 bis 9)
Die Cu- und Mg-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ der Vergleichsbeispiele 6, 7, 8, und 9, bei denen das SAR 15 betrug und der Gehalt an Mg 0,18, 0,29, 0,44, und 0,58 Gew.-% (tatsächlicher Messwert) betrug, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt, außer dass eine wässrige Magnesiumnitratlösung, welche eine Konzentration aufwies, bei der der Gehalt an Mg 0,2, 0,3, 0,45, und 0,6 Gew.-% wurde, zu Probe 3 (SAR = 15) hinzugegeben wurde.
(Vergleichsbeispiele 11 bis 14)
Die Cu- und Mg-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ der Vergleichsbeispiele 11, 12, 13, und 14, bei denen das SAR 22 betrug und der Gehalt an Mg 0,18, 0,29, 0,44, und 0,58 Gew.-% (tatsächlicher Messwert) betrug, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt, außer dass eine wässrige Magnesiumnitratlösung, welche eine Konzentration aufwies, bei der der Gehalt an Mg 0,2, 0,3, 0,45, und 0,6 Gew.-% wurde, zur Probe 4 (SAR = 22) hinzugegeben wurde.
(Vergleichsbeispiele 16 bis 19)
Die Cu- und Mg-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ der Vergleichsbeispiele 16, 17, 18, und 19, bei denen das SAR 44 betrug und der Gehalt an Mg 0,18, 0,29, 0,44, und 0,58 Gew.-% (tatsächlicher Messwert) betrug, wurden auf dieselbe Weise wie Probe 1 hergestellt, außer dass eine wässrige Magnesiumnitratlösung, welche eine Konzentration aufwies, bei der der Gehalt an Mg 0,2, 0,3, 0,45, und 0,6 Gew.-% wurde, zur Probe 5 (SAR = 44) hinzugegeben wurde.
Die Proben 1 bis 5 (Cu-enthaltende Zeolithe vom CHA-Typ), welche kein Mg enthielten, wurden jeweils als Vergleichsbeispiele 1, 3, 5, 10, und 15, festgelegt.
Das SAR und der Gehalt an Mg der Katalysatoren der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 19 werden in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt.
<Untersuchungen>
Honigwabenkatalysatoren wurden unter Verwendung der Katalysatoren der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 19 hergestellt, und eine Haltbarkeitsprüfung und eine Leistungsprüfung wurden ausgeführt.
Herstellung des Honigwabenkatalysators
Die Katalysatoren der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 19, ein SiO₂-Sol (mit einem Anteil von 13 g eines SiO₂-Sols bezogen auf SiO₂ bezogen auf 167 g des Zeoliths) und Wasser wurden gemischt und gerührt, um eine Suspension zu erhalten. Die erhaltene Suspension wurde auf eine Cordierit-Honigwabe mit einer Beschichtungsmenge von 180 g/L aufgetragen, bei 150 °C getrocknet, und bei 550 °C für 2 Stunden in Luft kalziniert, um einen Honigwabenkatalysator zu erhalten.
Die erhaltenen Honigwabenkatalysatoren wurden einer Haltbarkeitsprüfung unterzogen, und die Katalysatorleistung wurde dann ausgewertet.
Haltbarkeitsprüfung
Die Haltbarkeitsprüfung des Honigwabenkatalysators wurde derartig ausgeführt, dass abwechselnd zwischen einem fetten Gas (CO (2%)+ H₂O (10%)) und einem mageren Gas (O₂ (10%) + H₂O (10%)) umgeschaltet wurde (das fette Gas für 10 Sekunden und das magere Gas für 60 Sekunden), und die Katalysatoren wurden dazu bei 800 °C und einer Raumgeschwindigkeit (SV) von 114,000 h^-1 für 5 Stunden ausgesetzt.
Leistungsprüfung
Prüfungsstücke (eine Katalysatorgröße von 15 cm³) wurden nach der Haltbarkeitsprüfung aus dem Honigwabenkatalysator ausgeschnitten, eine SCR-Reaktion wurde unter Verwendung eines Modellgasauswertegeräts simuliert, und es wurde eine Übergangsauswertung in einer Übergangsumgebung ausgeführt, bei der NH₃ nicht konstant zugeführt wurde.
Insbesondere wurden die Katalysatorprüfstücke in einem Reaktor vom Festbett-Strömungsrohr-Typ geladen, einem fetten Gas (NO (150 ppm) + NH₃ (550 ppm) + H₂O (5%)) und einem mageren Gas (O₂ (10%) + NO (50 ppm) + H₂O (5%)) umgeschaltet (das fette Gas für 10 Sekunden und das magere Gas für 60 Sekunden), und die Katalysatoren wurden dazu bei 410 °C und einer Raumgeschwindigkeit (SV) von 85,700 h^-1 ausgesetzt.
Unter Verwendung eines NO_x-Analysators (6000FT, im Handel erhältlich bei HORIBA) wurde eine Menge an NO_x, welche in den Katalysator einströmt, und eine Menge an NO_x, welche aus dem Katalysator ausströmt, gemessen und der NO_x-Entfer-nungsanteil wurde mittels der nachstehenden Formel berechnet. $\begin{array}{l} {NO}_{x} - Entfernungsanteil (%) = [({Menge an NO}_{x}, welche in den Katalysator einströmt - \\ {Menge an NO}_{x}, welche aus dem Katalysator ausströmt) \div {Menge an NO}_{x}, welche in den \\ Katalysator einströmt] \times 100 \end{array}$

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und den 1 und 2 gezeigt. 1 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Gehalt an Mg und dem NO_x-Entfer-nungsanteil des Katalysators mit einem vorbestimmten Wert des SAR zeigt. 2 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem SAR und dem NO_x-Entfernungs-anteil des Katalysators mit einem vorbestimmten Gehalt an Mg zeigt. Hierbei ist der NO_x-Entfernungsanteil, welcher in den 1 und 2 gezeigt wird, der Messwert nach der Haltbarkeitsprüfung. [Tabelle 1]

	SAR (SiO₂/Al₂O₃ molares Verhältnis)	Gehalt an Mg (Gew.-%)	NO_x -Entfernungsanteil (%)
Beispiel 1	10	0,18	68,6
Beispiel 2	10	0,29	69,2
Beispiel 3	10	0,44	69,1
Beispiel 4	13	0,18	68,2
Beispiel 5	13	0,29	68,5
Beispiel 6	13	0,44	68,6
Vergleichsbeispiel 1	10	0	64,2 (69,0)
Vergleichsbeispiel 2	10	0,58	56,1
Vergleichsbeispiel 3	13	0	62,3 (68,5)
Vergleichsbeispiel 4	13	0,58	54,5
Vergleichsbeispiel 5	15	0	58,6 (59,6)
Vergleichsbeispiel 6	15	0,18	59,3
Vergleichsbeispiel 7	15	0,29	59,4
Vergleichsbeispiel 8	15	0,44	56,2
Vergleichsbeispiel 9	15	0,58	53,7
Vergleichsbeispiel 10	22	0	55,4 (55,6)
Vergleichsbeispiel 11	22	0,18	55,2
Vergleichsbeispiel 12	22	0,29	55,2
Vergleichsbeispiel 13	22	0,44	54,2
Vergleichsbeispiel 14	22	0,58	52,9
Vergleichsbeispiel 15	44	0	50,2 (50,3)
Vergleichsbeispiel 16	44	0,18	50,5
Vergleichsbeispiel 17	44	0,29	50,5
Vergleichsbeispiel 18	44	0,44	48,5
Vergleichsbeispiel 19	44	0,58	47,9

Der Wert des NO_x-Entfernungsanteils ist der Messwert nach dem Haltbarkeitstest, und der Wert in Klammern ist der Anfangsmesswert (vor dem Haltbarkeitstest).
Gemäß Tabelle 1 und den 1 und 2 weisen das SAR und der Gehalt an Mg Bereiche auf, in welchen der NO_x-Entfernungsanteil deutlich ansteigt. Insbesondere die Katalysatoren der Beispiele 1 bis 6, bei denen das SAR in einem Bereich von 10 bis 13 war und der Gehalt an Mg in einem Bereich von 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% war, hatten einen NO_x-Entfernungsanteil, der deutlich höher war, und eine Katalysatorleistung, welche gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 bis 19, bei denen das SAR und der Gehalt an Mg nicht in diesen Bereichen war, verbessert war. Der Grund dafür wird wie folgt angenommen. In den Katalysatoren der Beispiele 1 bis 6 wurden, wenn Mg enthalten war, Säurezentren, welche als Adsorptionszentren für Wasser im Zeolith dienen, geschützt, und eine Dealuminierung wurde verhindert, und demgemäß wurde die strukturelle Stabilität verbessert. Zusätzlich wurde, wenn das SAR und der Gehalt an Mg auf einen vorbestimmten Wert eingestellt waren, die NO_x-Entfernungsleistung optimiert, während eine ausreichende strukturelle Stabilität beibehalten wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015533343 [0003]
JP 2015533343 A [0003]
JP 3456408 [0004]
JP 3456408 B [0004, 0049, 0050, 0051]
JP 4924217 [0004]
JP 4924217 B [0004, 0049, 0050, 0051]

Claims

SCR-katalytisches System, welches einen SCR-Katalysator umfasst, der NH₃ adsorbiert und NO_x unter Verwendung des adsorbierten NH₃ als ein Reduktionsmittel reduziert, wobei der SCR-Katalysator ein Cu- und Mg-enthaltender CHA-Zeolith ist, bei dem ein molares Verhältnis von Si02 bezogen auf Al₂O₃ im SCR-Katalysator 10 bis 13 beträgt, und der SCR-Katalysator 0,18 Gew.-% bis 0,44 Gew.-% an Mg enthält.
SCR-katalytisches System nach Anspruch 1, wobei NH₃, welches gebildet wird, wenn Kraftstoff zeitweise in einen Motor derart eingespritzt wird, dass ein Verbrennungszustand des Motors ein fetter Zustand wird, als ein Reduktionsmittel des SCR-Katalysators verwendet wird.