JP2017514683A - 高多孔度基材上に含浸された白金を有するアンモニアスリップ触媒 - Google Patents

高多孔度基材上に含浸された白金を有するアンモニアスリップ触媒 Download PDF

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Abstract

高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含有する高多孔度基材を有する触媒物品、及び高多孔度基材のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングが、開示される。白金、パラジウム又はそれらの混合物は、金属として、又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物として、高多孔度担体のウォール中に存在し得る。触媒物品は、排気ガス中のＮＯｘの選択的触媒的還元（ＳＣＲ）に有用であり、かつアンモニアスリップの量を低減するのに有用である。そのような物品を生産する方法が記載される。アンモニアスリップの量が低減される、触媒物品をＳＣＲ法中で使用する方法も、記載される。【選択図】図７

Description

本発明は、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を含む物品、並びにアンモニアスリップを低減するためのこのような物品を製造及び使用する方法に関する。
ディーゼル機関での炭化水素燃焼、定置型ガスタービン及び他のシステムは、ＮＯ（一酸化窒素）及びＮＯ２（二酸化窒素）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために処理されなければならない排気ガスを発生させ、ＮＯは、形成されるＮＯｘの大部分である。ＮＯｘは、スモッグ及び酸性雨の形成を含むいくつかの有害な環境的効果を引き起こすことと同様に、いくつかの人間の健康問題を引き起こすことが知られている。排気ガス中のＮＯＸからの人間及び環境的影響の双方を軽減するために、好ましくは他の有害又は有毒な物質を発生させないプロセスにより、これらの望ましくない成分を除去することが望ましい。
リーンバーン及びディーゼル機関において発生する排気ガスは、一般的に酸化的である。ＮＯｘは、ＮＯｘをエレメンタルな窒素（Ｎ２）及び水に変換する選択的触媒的還元（ＳＣＲ）として知られる方法で、触媒及び還元剤を用いて選択的に還元される必要がある。ＳＣＲプロセスでは、排気ガスが触媒と接触する前に、ガス状還元剤、典型的には無水アンモニア、アンモニア水又は尿素が、排気ガス流に加えられる。還元剤は、触媒上に配され、かつＮＯＸは、触媒化された基材を通り過ぎるか又は触媒化された基材にわたるガスとして、還元される。ＮＯｘの変換率を最大化するために、化学量論量以上のアンモニアをガス流に加えることがしばしば必要である。しかしながら、大気への過剰なアンモニアの放出は、人間の健康及び環境に有害であろう。加えて、アンモニアは、特にその水性形態において、腐食剤である。排気触媒の下流の領域でのアンモニア及び水の濃縮は、排気システムに損傷を与え得る腐食混合物を生じ得る。従って、排気ガス中のアンモニアの放出は、除かれるべきである。多くの慣用な排気システムでは、アンモニア酸化触媒（アンモニアスリップ触媒又は「ＡＳＣ」としても知られる）は、排気ガスからアンモニアを、それを窒素に変換することにより除去するために、ＳＣＲ触媒の下流に取り付けられる。アンモニアスリップ触媒の使用は、典型的なディーゼルドライビングサイクルを上回り９０％を上回るＮＯｘ変換率を可能にし得る。
ＳＣＲによるＮＯｘ除去、及び窒素への選択的アンモニア変換の双方を備える触媒物品を有することが、望まれ得るであろうし、アンモニア変換は、車両ドライビングサイクルにおいて広い範囲の温度にわたり起こり、かつ最小限度の窒素酸化物副生成物が形成される。
ある態様では、本発明は、１以上の窒素酸化物を含有するガスを処理するため、かつアンモニアスリップの量を低減するための触媒物品に関する。触媒物品は：（ａ）高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含む高多孔度基材、及び（ｂ）高多孔度基材のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングを含み、白金、パラジウム又はそれらの混合物が、金属として、又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物として、高多孔度担体のウォール中に存在する。
他の態様では、本発明は、窒素酸化物の選択的触媒的還元に有用な触媒物品を製造するための方法、及び方法を使用してアンモニアスリップの量を低減するための方法に関する。
更に他の態様では、本発明は、還元剤の存在下で窒素酸化物を含む混合ガス中の窒素酸化物を選択的に還元するための方法、及びここで記載される触媒物品を使用することによりアンモニアスリップを低減するための方法にも関する。
６０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品を使用する窒素へのアンモニアの変換率を示すグラフである。 ６０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品を使用するＮ２選択性を示すグラフである。 １２０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品を使用する窒素へのアンモニアの変換率を示すグラフである。 １２０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品を使用するＮ２選択性を示すグラフである。 ６０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品の使用による試験システムからの出口におけるＮ２Ｏ濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。 １２０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品の使用による試験システムからの出口におけるＮ２Ｏ濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。 ６０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品の使用による試験システムからの出口におけるＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。 １２０，０００ｈ−１の空間速度における実施例１−５の物品の使用による試験システムからの出口におけるＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）を示すグラフである。
この明細書及び添付される請求項中で使用されるように、文脈が別の方法で明確に示さない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、複数の指示物を含む。従って、例えば、「ａ ｃａｔａｌｙｓｔ」への言及は、２以上の触媒の混合物等を含む。
ここで使用されるように、用語「アンモニアスリップ」は、ＳＣＲ触媒を通り過ぎる未反応アンモニアの量を意味する。
ここで使用されるように、用語「か焼する」又は「か焼」は、空気又は酸素中で材料を熱することを意味する。この定義は、か焼のＩＵＰＡＣの定義と矛盾しない（IUPAC.Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the 'Gold Book').Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson.Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins.ISBN 0-9678550-9-8.doi:10.1351/ goldbook.）。か焼は、金属塩を分解しかつ触媒内で金属イオンの交換を促進するように、かつ触媒を基材に付着するようにも実施される。か焼で使用される温度は、か焼される材料中の成分に依存し、かつ一般的に、約１から８時間、約４００℃から約９００℃の間である。いくつかの場合では、か焼は、約１２００℃の温度に至るまで実施され得る。ここで記載される方法を含むアプリケーションでは、か焼は、一般的に、約１から８時間、約４００℃から約７００℃の温度において、好ましくは、約１から４時間、約４００℃から約６５０℃の温度において、実施される。
ここで使用されるように、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）を意味し、かつ任意選択的に±２５％、好ましくは±１０％より好ましくは±５％又は最も好ましくは±１％の値である範囲を指し、その用語が関連されるのを伴う。
種々の数の要素のための範囲（ａ ｒａｎｇｅ）又は範囲（ｒａｎｇｅｓ）が提供される場合、別の方法で特定されない限り、範囲（ｔｈｅ ｒａｎｇｅ）又は範囲（ｒａｎｇｅｓ）は値を含み得る。
ここで使用されるように、用語「Ｎ２選択性」は、窒素へのアンモニア変換率を意味する。
ある態様では、触媒物品は：（ａ）高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含む高多孔度基材、及び（ｂ）高多孔度基材のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングを含み、白金、パラジウム又はそれらの混合物が、高多孔度担体のウォール中に、金属としてあるいは担持された白金、パラジウム又はそれらの混合物として存在する。白金、パラジウム又はそれらの混合物、あるいは担持された白金、パラジウム又はそれらの混合物は、高多孔度担体のウォール上のコーティングとしても存在し得る。
高多孔度基材
触媒のための基材は、セラミックハニカム構造又は押出成形された担体を含む自動車の触媒を調製するために典型的に使用され得る任意の材料であってよい。用語「高多孔度基材」は、約４０と約８０％の間の多孔性を有する基材を指し。高多孔度基材は、好ましくは、少なくとも約４５％、より好ましくは、少なくとも約５０％の多孔性を有し得る。高多孔度基材は、好ましくは、約７５％未満、より好ましくは、約７０％未満の多孔性を有し得る。ここで使用されるように、多孔性という用語は、好ましくは水銀ポロシメトリーを用いて測定されるような、総多孔性を指す。
モノリスのフロースロー基材のような任意の適切な基材が、用いられ得る。好ましくは、基材は、流体が流れるように路が開いているような、管が基材の入口から出口面に延びる複数の細かい平行ガス流路を有する。更により少なく使用され得るが、そのようなモノリスのキャリアは、断面の平方インチあたり約７００以上に及ぶ流路（又は「セル」）を含有してよい。例えば、キャリアは、約７から６００まで、より一般的には、約１００から４００までの、平方インチあたりのセル（「ｃｐｓｉ」）を有してよい。それらの流体入口からそれらの流体出口まで実質的に一直線のパスである路は、ウォールにより定義され、その上に、路を流れ通るガスが触媒材料に接触するように、「ウォッシュコート」としてＳＣＲ触媒がコーティングされる。モノリスの基材の流路は、台形、矩形、四角形、三角形、シヌソイド、六角形、楕円、円等のような任意の適切な断面形状であり得る薄壁チャネルである。本発明は、特定の基材タイプ、材料又はジオメトリに限定されない。
セラミック基材は、コーディライト、コーディエライト−αアルミナ、α−アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ−シリカマグネシア、ジルコニウムケイ酸塩、シリマナイト、マグネシウムケイ酸塩、ジルコン、ペタライト、アルミノケイ酸塩及びそれらの混合物のような任意の適切な耐火材料で作製されてよい。
ウォールフロー基材も、コーディエライト及び炭化ケイ素から形成されるそれらのようなセラミック繊維複合材料から形成されてよい。そのような材料は、排気流の処理で直面する環境、特に高温、に耐えることが可能である。
高多孔度基材は、高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含み、白金、パラジウム又はそれらの混合物が、金属として、あるいは担持された白金、パラジウム又はそれらの混合物として、高多孔度担体のウォール中に存在する。白金、パラジウム又はそれらの混合物、あるいは担持された白金、パラジウム又はそれらの混合物は、高多孔度担体のウォール上のコーティングとしても存在し得る。物品は、約０．１重量％から約１重量％の白金、又は約０．１重量％から約２重量％のパラジウムを含み得る。物品中の白金の量は、約０．１重量％から、約０．２重量％から、約０．３重量％から又は約０．４重量％からであり得る。物品中の白金の量は、最大で約１重量％、約０．９重量％、約０．８重量％、約０．７重量％、約０．６重量％又は約０．５重量％であり得る。物品中のパラジウムの量は、約０．１重量％から、約０．２重量％から、約０．３重量％から、約０．４重量％から、約０．５重量％から、約０．６重量％から、約０．７重量％から、約０．８重量％から、約０．９重量％から又は約１．０重量％からであり得る。物品中のパラジウムの量は、最大で約２重量％、約１．８重量％約１．６重量％、約１．４重量％、約１．２重量％、約１．０重量％又は約０．８重量％であり得る。白金及びパラジウムの双方が使用される場合、金属のそれぞれの量は、それらの金属の１種のみが使用される場合に使用される量から低減され得る。これらの金属のそれぞれが使用され得る量は、アンモニアスリップの量及び触媒の作動温度を含む、いくつかの要因に依存するであろう。
ＳＣＲ触媒
ＳＣＲ触媒は、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ又はそれらの混合物であり得る。卑金属は、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）及びそれらの混合物からなる群から選択され得る。アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア及びそれらの組み合わせのような耐火性金属酸化物上に担持されるバナジウムからなるＳＣＲ組成物は、モバイルアプリケーションにおいて商業的に広く使用され、かつよく知られる。典型的な組成物は、米国特許第４，０１０，２３８及び４，０８５，１９３に記載され、それらの内容全体が参照によりここに援用される。特にモバイルアプリケーションにおいて、商業的に使用される組成物は、ＷＯ３及びＶ２Ｏ５が５から２０重量％及び０．５から６重量％のそれぞれの範囲に及ぶ濃度において分散されたＴｉＯ２を含む。これらの触媒は、バインダー及びプロモーターとして作用するＳｉＯ２及びＺｒＯ２のような他の無機材料を含有してよい。
ＳＣＲ触媒が卑金属である場合、触媒物品は、更に少なくとも１の卑金属プロモーターを含み得る。ここで使用されるように、「プロモーター」は、触媒に加えられる場合に触媒の活性を増加させる基材を意味すると理解される。卑金属プロモーターは、金属、金属の酸化物又はそれらの混合物の形態であり得る。少なくとも１の卑金属触媒プロモーターは、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びそれらの混合物から選択されてよい。少なくとも１の卑金属触媒プロモーターは、好ましくは、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｕＯ、ＣｏＯ、ＣｅＯ２及びそれらの混合物であり得る。少なくとも１の卑金属触媒プロモーターは、硝酸塩又は酢酸塩のような水性溶液中の塩の形態で、触媒に加えられてよい。少なくとも１の卑金属触媒プロモーター及び少なくとも１の卑金属触媒、例えば銅、は、酸化物担体材料上に水性溶液から含浸されてよく、酸化物担体材料を含むウォッシュコート中に加えられてよく、又は事前にウォッシュコートでコーティングされた担体中に含浸されてよい。
ＳＣＲ触媒は、モレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブを含み得る。ここで使用されるように「モレキュラーシーブ」は、気体又は液体のための吸着体として使用されてよい、精密かつ一定のサイズの小さな細孔を含有する準安定材料を、意味すると理解される。細孔を通り過ぎるのに十分に小さい分子は吸着され、一方でより大きな分子は吸着されない。モレキュラーシーブは、ゼオライト系モレキュラーシーブ、非ゼオライト系モレキュラーシーブ又はそれらの混合物であり得る。
ゼオライト系モレキュラーシーブは、the International Zeolite Association(IZA)により出版されたthe Database of Zeolite Structuresに列挙されるフレームワーク構造の何れか１を有するミクロ多孔質アルミノケイ酸塩である。フレームワーク構造は、ＣＨＡ、ＦＡＵ、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＭＯＲタイプのそれらを含むが、それらに限定されない。これらの構造を有するゼオライトの限定しない例は、チャバサイト、フォージャサイト、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ベータゼオライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ及びＺＳＭ−５を含む。アルミノケイ酸塩ゼオライトは、約１０から２００までの有用な範囲を有し、少なくとも約５、好ましくは、少なくとも約２０からの、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３として定義されるシリカ／アルミナモル比（ＳＡＲ）を有し得る。
ここで使用されるように、用語「非ゼオライトモレキュラーシーブ」は、四面体サイトの少なくとも一部がケイ素又はアルミニウム以外の元素により占有される四面体フレームワークを共有する角を指す。非ゼオライトモレキュラーシーブの特定の限定しない例は、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−３７及びＳＡＰＯ−４４のようなシリコアルミノリン酸塩を含む。
ＳＣＲ触媒は、小細孔、中細孔又は大細孔モレキュラーシーブあるいはそれらの組み合わせを含み得る。
ＳＣＲ触媒は、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、金属置換されたアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換されたアルミノリン酸塩（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコ−アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換されたシリコ−アルミノリン酸塩（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ及びそれらの混合物からなる群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含み得る。ＳＣＲ触媒が、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及びＺＯＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、小細孔モレキュラーシーブが、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ及びＩＴＥからなるフレームワークタイプの群から選択される。
ＳＣＲ触媒は、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及びＷＥＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークの群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、中細孔モレキュラーシーブがＭＦＩ、ＦＥＲ及びＳＴＴからなるフレームワークタイプの群から選択される。
ＳＣＲ触媒は、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及びＶＥＴ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、大細孔モレキュラーシーブがＭＯＲ、ＯＦＦ及びＢＥＡからなるフレームワークタイプの群から選択される。
金属交換されたモレキュラーシーブは、モレキュラーシーブの骨組み、空洞もしくはチャネル内に又は外面上の余剰フレームワークサイト上に配置される、周期表のＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族の１から少なくとも１の金属を有し得る。金属は、ゼロ価の金属原子もしくはクラスター、単独のカチオン、単核もしくは多核のオキシカチオンを、あるいは延ばされた金属酸化物として、含むが限定しないいくつかの形態の１つであってよい。好ましくは、金属は、鉄、銅、及びそれらの混合物又は組み合わせであり得る。
金属は、適切な溶媒中で、金属前駆体の溶液又は混合物を使用してゼオライトと組み合わせられ得る。用語「金属前駆体」は、触媒的に活性な金属成分を与えるようにゼオライト上に分散され得る任意の化合物又は錯体を意味する。溶媒は、他の溶媒を使用する経済及び環境の双方の面により、好ましくは、水である。銅、好ましい金属、が使用される場合、適切な錯体又は化合物は、無水及び水和された銅サルフェート、銅ナイトレート、銅アセテート、銅アセチルアセトネート、銅オキシド、銅ヒドロキシド及び銅アンミン（例えば［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋）の塩を含むが限定されない。本発明は、特定のタイプ、組成又は純度の金属前駆体に限定されない。モレキュラーシーブは、懸濁液を形成するように金属成分の溶液に加えられ得、その後それは、金属成分がゼオライト上に配置されるように作用することを可能とされる。金属は、モレキュラーシーブの外面上と同様に細孔チャネル中にも配置され得る。金属は、イオンの形態で又は金属酸化物として配置され得る。例えば、銅は、銅（ＩＩ）イオン、銅（Ｉ）イオンとして又は銅酸化物として配置されてよい。金属を含有するモレキュラーシーブは、懸濁液の液相から分離され、洗浄され、乾燥し得る。結果として生じる金属含有モレキュラーシーブは、モレキュラーシーブ中の金属を固定するように、その後か焼され得る。
金属交換されたモレキュラーシーブは、約０．１０重量％及び約１０重量％の範囲中で、モレキュラーシーブの骨組み、空洞もしくはチャネル内に又は外面上の余剰フレームワークサイト上に配置される、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、ＶＩＩＩＢ、ＩＢ又はＩＩＢ族金属を含有し得る。好ましくは、余剰フレームワーク金属は、約０．２重量％及び約５重量％の範囲中の量で存在し得る。
金属交換されたモレキュラーシーブは、触媒の総重量の約０．１から約２０．０重量％の銅を有する銅（Ｃｕ）担持された小細孔モレキュラーシーブであり得る。好ましくは、銅が、触媒の総重量の約１重量％から約６重量％、より好ましくは、触媒の総重量の約１．８重量％から約４．２重量％で存在する。
金属交換されたモレキュラーシーブは、触媒の総重量の約０．１から約２０．０重量％の鉄を有する鉄（Ｆｅ）担持された小細孔モレキュラーシーブであり得る。好ましくは、鉄が、触媒の総重量の約１重量％から約６重量％、より好ましくは、触媒の総重量の約１．８重量％から約４．２重量％で存在する。
触媒物品は、２００ｃｆｍ以上のフローにおいてSuperFlow SF-1020を使用して試験される場合、未処理の高多孔度基材の背圧の１００％以下の、未処理の高多孔度基材の背圧と比較した背圧の増加を、有し得る。背圧の増加は、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％又は少なくとも約９５％であり得る。
物品が９０ｐｓｉの圧力におけるＡｉｒＴＸフィックスドフローノズルからの空気の流れに供され、物品がノズルの面から１２．７ｍｍに配置され、かつノズルが６．７ｍｍ／ｓの速度で物品を横切る場合、触媒物品は、高多孔度担体のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングの２％未満の損失を有し得る。３．１ｍｍ離れて連続する経路は、触媒物品を横切り得る。高多孔度担体上のＳＣＲ触媒コーティングの損失は、約１％、約０．５％、約０．４％、約０．３％、約０．２％、約０．１％、約０．０５％又は約０．０１％であり得る。
高多孔度触媒物品は、高多孔度基材未満の多孔度を有する基材を含む比較物品と比較したＮ２選択性の増加を有し得る。比較物品の多孔度は、約４０％未満、好ましくは３５％以下であり得る。当業者は、増加の量が、使用されるＳＣＲ触媒及び試験条件に依存し得ることを認識するであろう。
他の態様では、触媒物品を調製する方法は：（ａ）白金、パラジウム、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物を、高多孔度基材に塗布すること、及び（ｂ）ウォッシュコート層中のＳＣＲ触媒を、白金、パラジウム、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物を含有する高多孔度基材に塗布することを含む。
白金、パラジウム又はそれらの混合物は、白金、パラジウム又はそれらの混合物の塩の溶液、好ましくは水性溶液、を用いて高多孔度基材を含浸することにより、高多孔度担体に塗布され得る。白金、パラジウム又はそれらの混合物は、懸濁液で高多孔度基材に塗布され得る。白金、パラジウム又はそれらの混合物は、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物としても高多孔度担体に塗布され得る。白金又はパラジウムは、白金又はパラジウム前駆体として塗布され得る。用語「白金前駆体」は、か焼又は加熱において触媒的に活性な形態に分解するかさもなければ変換する任意の化合物又は錯体を意味する。適切な白金錯体又は化合物は、白金クロライド（例えば、［ＰｔＣｌ４］２−、［ＰｔＣｌ６］２−の塩）、白金ハイドロオキシド（例えば、［Ｐｔ（ＯＨ）６］２−の塩）、白金アンミン（例えば、［Ｐｔ（ＮＨ３）４］２＋、［Ｐｔ（ＮＨ３）４］４＋の塩）、白金ハイドレート（例えば、［Ｐｔ（ＯＨ２）４］２＋の塩）、白金ビス（アセチルアセトナート）及び混合された化合物又は錯体（例えば、［Ｐｔ（ＮＨ３）２（Ｃｌ）２］）を含むが限定されない。用語「パラジウム前駆体」は、用語「白金前駆体」について上記されたのと同様な方法で使用される。この発明は、特定のタイプ、組成又は純度の白金又はパラジウムに限定されない。
用語「担持された白金」及び「担持されたパラジウム」は、担体上に白金、パラジウム又はそれらの前駆体を含む組成物を意味する。アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、セリア、モレキュラーシーブ及びそれらの混合物のような、担体の種々のタイプは、当該技術分野で既知である。白金又はパラジウム前駆体の混合物又は溶液は、担体を用いた白金又はパラジウム前駆体の含浸又は共沈により、担体に加えられ得る。
担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物は、ウォッシュコートで高多孔度基材に塗布され得る。ウォッシュコートは、触媒、添加剤及び溶媒、好ましくは水、を含む懸濁液である。ウォッシュコートは、好ましくは、２０から６０重量％、より好ましくは、２５から５０重量％、最も好ましくは、３０から４０重量％の範囲内の固体内容物を有する。水は、好ましくは、４０から８０重量％、より好ましくは、５０から７５重量％、最も好ましくは、６０から７０重量％において存在する。固体内容物は、触媒及び任意の添加剤を含む。一般に、固体は、５０から９９重量％、より好ましくは、６０から９５重量％、最も好ましくは、７５から８５重量％の触媒を含む。ガラス粒子、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、セラミック、モレキュラーシーブ、ゼオライト、クレイ、無機酸化物、鉱物、ポリマー又は他の材料を含み得る添加剤は、固体内容物の残部を埋め合わせる。好ましくは、固体は、１から５０重量％、より好ましくは５から４０重量％、最も好ましくは１５から２５重量％の添加剤を含む。ウォッシュコート成分は、任意の望ましいオーダーで組み合わせられ、かつ均一な懸濁液が生成されるまで混合される。好ましくは、高せん断混合が使用される。
担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物は、ウォッシュコートで高多孔度基材に塗布され、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物の一部が、高多孔度のウォール内に配置され得、かつ一部が、高多孔度基材のウォール上に配置され得る。
触媒物品は、高多孔度基材の１つの側部の少なくとも一部の上又は中に存在する白金、パラジウム又はそれらの混合物を有し得る。好ましくは、白金、パラジウム又はそれらの混合物は、高多孔度基材の１つの側部の少なくとも半分の上又は中に存在し、より好ましくは、白金、パラジウム又はそれらの混合物は、高多孔度基材の１つの側部の実質的に全体上に存在する。ここで使用されるように、用語「実質的に全体」は、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％を意味する。触媒物品は、高多孔度基材の両側部の少なくとも一部の上又は中に存在する白金、パラジウム又はそれらの混合物を有し得る。白金、パラジウム又はそれらの混合物が基材の両側部の上又は中に存在する場合、それは、高多孔度基材の少なくとも１つの側部の少なくとも半分中に存在し得る。白金、パラジウム又はそれらの混合物が基材の両側部の上又は中に存在する場合、それは、高多孔度基材の両側部の少なくとも半分中に存在し得る。
ＳＣＲ触媒コーティングは、白金、パラジウム又はそれらの混合物を含有する高多孔度基材のウォールの少なくとも部分にわたり存在する。白金、パラジウム又はそれらの混合物が基材のウォールの両側部上に配置される場合、ＳＣＲ触媒コーティングは、白金、パラジウム又はそれらの混合物を含有する高多孔度基材のウォールの少なくとも部分にわたり両ウォール上に配置される。白金、パラジウム又はそれらの混合物が基材のウォールの１つだけの側部上に配置される場合、ＳＣＲ触媒コーティングは、高多孔度基材の両ウォール上に配置され得、白金、パラジウム又はそれらの混合物を含有するウォールの少なくとも部分が、ＳＣＲ触媒によりコーティングされる。
白金、パラジウム、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物を有する高い多孔度の基材は、その後、乾燥し、かつ４００℃から１２００℃の範囲、好ましくは、４５０℃から７００℃、より好ましくは、５００℃から６５０℃の範囲内の温度においてか焼され得る。か焼は、好ましくは、乾燥条件下でされ、しかしそれは、水熱的にも、すなわち、幾分かの水分の存在下で、実施され得る。か焼は、約３０分と約４時間の間、好ましくは、約３０分と約２時間、より好ましくは、約３０分と約１時間の時間の間、実施され得る。
ＳＣＲ触媒は、その後、ウォッシュコート層で、白金、パラジウム、担持された白金、担持されたパラジウム又はそれらの混合物を含有する高多孔度基材上に塗布される。ＳＣＲ触媒を含有するウォッシュコートの１以上のアプリケーションは、作製され、高多孔度基材となる。ウォッシュコート層は、上記のように乾燥しかつか焼される。
更に他の態様では、ＮＯｘを含む排気ガスを浄化する方法は、ＮＯｘを含む排気ガスを、（ａ）高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含む高多孔度基材、及び（ｂ）高多孔度基材のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングを含む触媒物品であって、白金、パラジウム又はそれらの混合物が、金属として又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物として、高多孔度担体のウォール中に存在する触媒物品と、接触させることを含む。排気ガスは、アンモニア、又は例えば、尿素、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、カルバミン酸水素アンモニウム及びギ酸アンモニウムのようなアンモニア前駆体を含む。アンモニア及び尿素は好ましく、かつアンモニアは特に好ましい。高多孔度基材は、約４０％から約８０％の多孔度を有し得る。白金、パラジウム若しくはそれらの混合物、又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物は、高多孔度担体のウォール上のコーティングとしても存在し得る。物品は、約０．１重量％から約１重量％の白金、又は約０．１重量％から約２重量％のパラジウムを含み得る。
ＳＣＲ触媒は、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ又はそれらの混合物であり得る。ＳＣＲ触媒は、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）及びそれらの混合物からなる群から選択される卑金属を含み得る。ＳＣＲ触媒は、モレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブを含み得る。モレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブは、小細孔、中細孔、大細孔又はそれらの混合物であり得る。
触媒物品は、少なくとも１の卑金属プロモーターを更に含み得る。少なくとも１の卑金属プロモーターは、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びそれらの酸化物からなる群から選択され得る。金属交換されたモレキュラーシーブは、触媒の総重量に対して約０．１から約２０．０重量％の銅を有する銅（Ｃｕ）担持された小細孔モレキュラーシーブであり得る。
ＳＣＲ触媒は、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、金属置換されたアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属置換されたアルミノリン酸塩（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコ−アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換されたシリコ−アルミノリン酸塩（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ及びそれらの混合物からなる群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含み得る。
ＳＣＲ触媒が、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及びＺＯＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、ＳＣＲ触媒は、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ及びＩＴＥからなるフレームワークタイプの群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含み得る。
ＳＣＲ触媒は、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及びＷＥＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークの群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、ＳＣＲ触媒は、ＭＦＩ、ＦＥＲ及びＳＴＴからなるフレームワークタイプの群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含む。
ＳＣＲ触媒は、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及びＶＥＴ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含み得る。好ましくは、ＳＣＲ触媒は、ＭＯＲ、ＯＦＦ及びＢＥＡからなるフレームワークタイプの群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含む。
排気ガスを浄化する方法は、２００ｃｆｍ以上のフローにおいてＳｕｐｅｒＦｌｏｗ Ｓｆ−１０２０を使用して試験される場合、未処理の高多孔度基材の背圧の１００％以下である、高多孔度担体にわたる背圧の増加をもたらし得る。背圧の増加は、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％又は少なくとも約９５％であり得る。
排気ガスを浄化する方法は、物品が９０ｐｓｉの圧力におけるＡｉｒＴＸフィックスドフローノズルからの空気の流れに供され、物品がノズルの面から１２．７ｍｍに配置され、かつノズルが６．７ｍｍ／ｓの速度において物品を横切る場合、高多孔度担体上のＳＣＲ触媒コーティングの２％未満の損失を有し得る。３．１ｍｍ離れて連続する経路は、触媒物品を横切り得る。高多孔度担体のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングの損失は、≦１％、≦０．５％、≦０．４％、≦０．３％、≦０．２％、≦０．１％、≦０．０５％又は≦０．０１％であり得る。
方法は、３５０℃から４５０℃の温度において、９０％を上回る窒素へのアンモニアの変換率（Ｎ２選択性）を提供し得、かつ５５０℃において、８０％を上回る窒素へのアンモニアの変換率を提供し得る。方法は、約２５０℃から約５５０℃の温度範囲にわたり、高多孔度基材より低い多孔度を有する基材を含む比較物品と比較して増加した窒素へのアンモニアの変換率を提供し得る。比較物品の多孔度は、約４０％未満、好ましくは３５％以下であり得る。増加した窒素へのアンモニアの変換率（Ｎ２選択性）における量は、少なくとも約２．５、好ましくは、少なくとも約５％、より好ましくは少なくとも約７．５％であり得る。
ＮＯｘを含む排気ガスは、約１５０℃から約５５０℃の温度、好ましくは、約２００℃から約５５０℃の温度、より好ましくは、約２５０℃から約５５０℃の温度において上記の触媒物品と接触し得る。
以下の実施例は、単に本発明を例示し、当業者は、本発明の精神及び特許請求の範囲内にある多くの変形例を認識するであろう。
上部及び下部層をそれぞれ有する、５つの異なる触媒物品は、下記のように調製された。実施例１は、低多孔度（３５％）ハニカムウォールフロー基材（「ＬＰフィルタ」）を使用し、かつ実施例２−５は、高多孔度（約５０％）ハニカムウォールフロー基材（「ＨＰフィルタ」）を使用した。
実施例１：低多孔度基材−比較例
触媒物品は、基材上にウォッシュコートを塗布しその後バキューム（ｖａｃｕｕｍ）を使用し基材中にウォッシュコートを引き込むことにより、アルミナ、コハク酸、及び硝酸白金の溶液を含むウォッシュコートスラリーを、ハニカムウォールフロー基材上にコーティングすることにより、低多孔度基材（コーニング３００／５、３５％多孔度）上に下部層を第一に形成することにより調製された。ウォッシュコートスラリーは、７．２０重量％の固体を含有し、かつ約６．０μｍの粒径分布ｄ５０を有した。物品上の白金ロードは、１．９９ｇ／ｆｔ３であった。基材は、水分を除去するように乾燥し、その後、約５００℃において約１時間か焼された。
アルミナ、ヒドロキシエチルセルロース及び銅含有ＣＨＡゼオライト（３．３３％ＣＵ）を含むウォッシュコートスラリーは、上部層として、白金含浸された基材上に、基材上にウォッシュコートを塗布しその後バキュームを使用して基材中にウォッシュコートを引き込むことにより、塗布された。ウォッシュコートスラリーは、３１．２１重量％の固体を含有し、かつ約６．０μｍの粒径分布ｄ５０を有した。スラリーは、２．４８ｇ／ｉｎ３のローディングにおいて塗布され、１２４ｇ／ｆｔ３の銅ロードをもたらした。
上部コートが塗布された後、物品は、乾燥しかつ約５００℃において約１時間か焼された。
実施例２：標準高多孔度基材
触媒物品は、アルミナ、コハク酸及び硝酸白金を含むウォッシュコートスラリーをＨＰ基材上にディップコーティングすることにより、下部層をハニカムウォールフロー基材（「ＨＰ基材」）（約５０％の多孔度を有する、NGK 300/6.5 Material D）（この基材は、実施例２−５で使用された）上に第一に形成することにより調製された。ウォッシュコートスラリーは、８．６１重量％の固体を含有した。下部層を有する高多孔度ハニカムウォールフロー基材（「ＨＰ基材」）は、約５００℃において約１時間か焼された。
上部層は、実施例１に記載されるように基材に塗布された。
物品は、下部層中に１．９７ｇ／ｆｔ３の白金ロード、及び上部層中に１２５．５ｇ／ｆｔ３の銅ロードを有した。
ウォッシュコートが塗布された後、物品は、実施例１に記載されるように乾燥しかつか焼された。
実施例３：基材中に含浸された白金−下部層無し
触媒物品は、高多孔度ハニカムウォールフロー基材を硝酸白金の溶液で第一に含浸し、物品上の１．９７ｇ／ｆｔ３の白金ロードを生成することにより、調製された。基材は、水分を除去するように乾燥し、その後、約５００℃において約３０分から約１時間か焼された。
上部層は、実施例１に記載されるように基材に塗布された。
スラリーは、２．４８ｇ／ｉｎ３のローディングにおいて塗布され、１２５ｇ／ｆｔ３の銅ロードをもたらした。
ウォッシュコートが塗布された後、物品は、実施例１に記載されるように乾燥しかつか焼された。
実施例４：下部層中のＳｉＯ２上の白金
触媒物品は、二酸化ケイ素及び硝酸白金を含むウォッシュコートスラリーをＨＰ上にディップコーティングすることにより、高多孔度ハニカムウォールフロー基材（「ＨＰ基材」）上に下部層を第一に形成することにより調製された。ウォッシュコートスラリーは、８．６１重量％の固体を含有した。物品は、１．９９ｇ／ｆｔ３の白金ロードを有した。
上部層は、実施例１に記載されるように基材に塗布された。スラリーは、２．５２ｇ／ｉｎ３のローディングにおいて塗布され、１２７ｇ／ｆｔ３の銅ロードをもたらした。
ウォッシュコートが塗布された後、物品は、実施例１に記載されるように乾燥しかつか焼された。
実施例５：下部層中のＳｉＯ２−ＴｉＯ２上の白金
触媒物品は、二酸化ケイ素及び硝酸白金を含むウォッシュコートスラリーをＨＰ基材上にディップコーティングすることにより、高多孔度ハニカムウォールフロー基材（「ＨＰ基材」）上に下部層を第一に形成することにより調製された。ウォッシュコートスラリーは、８．６１重量％の固体を含有した。物品は、２．０１ｇ／ｆｔ３の白金ロードを有した。
上部層は、実施例１に記載されるように基材に塗布された。スラリーは、２．５２ｇ／ｉｎ３のローディングにおいて塗布され、１２７ｇ／ｆｔ３の銅ロードをもたらした。
ウォッシュコートが塗布された後、物品は、実施例１に記載されるように乾燥しかつか焼された。
実施例６
実施例１−５の物品のそれぞれの触媒活性は、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４５０及び５５０℃において、以下のガス組成物を使用して、物品のそれぞれの安定状態ＮＨ３の酸化活性を測定することにより、評価された。
Figure 2017514683
アンモニア、ＮＯ、ＮＯ２及びＮ２Ｏの濃度は、ＦＴＩＲを使用して決定された。６０，０００ｈ−１及び１２０，０００ｈ−１の空間速度は、評価された。
図１は、実施例１−５の物品についての６０，０００ｈ−１の空間速度における窒素へのアンモニアの変換率を示すグラフである。３００℃から５５０℃までの温度におけるアンモニアの変換率は、５つの物品全てについて同様であった。実施例１−５の物品は、２５０℃の温度において約８８％から約９６％のアンモニア変換率を提供し、実施例１−４の物品は、９０％と９６％の間のアンモニア変換率を提供した。
図２は、実施例１−５についての６０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮ２選択性を示すグラフである。低多孔度基材は、２５０℃から５５０℃までの範囲の温度を通して、高多孔度物品のそれぞれに対してより低い窒素へのアンモニアの変換率（Ｎ２選択性）を提供した。高多孔度基材のそれぞれは、物品及び温度に依存する約４％から約１０％を上回る選択性を伴い、低多孔度基材に対して増加したＮ２選択性を提供し、シリカ担体上の白金は、約５％と１０％の間の増加したＮ２選択性を一貫して提供した。
図３は、実施例１−５についての１２０，０００ｈ−１の空間速度における窒素へのアンモニアの変換率を示すグラフである。高多孔度基材物品は、３００℃から５５０℃までの温度において同様又はより良好な窒素へのアンモニアの変換率を提供した。
図４は、実施例１−５についての１２０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮ２選択性を示すグラフである。低多孔度基材は、２５０℃から５５０℃までの範囲の温度を通して高多孔度物品のそれぞれに対してより低い窒素へのアンモニアの変換率（Ｎ２選択性）を提供した。高多孔度基材を含有する物品は、低多孔度基材により提供されたそれより約８％高いまでに及ぶ変換率を提供した。
図５は、システムからの出口での６０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮ２Ｏの濃度を示すグラフである。低多孔度基材は、２５０℃から約３５０℃までの温度で高多孔度物品のそれぞれに対して高いＮ２Ｏの濃度を提供した。高多孔度物品、特に、シリカ上の白金を有する物品は、低多孔度基材により提供されるそれより低いＮ２Ｏの形成を提供した。
図６は、システムからの出口での１２０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮ２Ｏの濃度を示すグラフである。低多孔度基材は、２５０℃から約３５０℃までの温度で高多孔度物品のそれぞれに対して高いＮ２Ｏの濃度を提供した。高多孔度物品、特に、シリカ上の白金を有する物品は、低多孔度基材により提供されるそれより低いＮ２Ｏの形成を提供した。
図７は、システムからの出口での６０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮＯｘ濃度を示すグラフである。低多孔度基材は、約３００℃を超える温度において、高多孔度物品のそれぞれに対してより高いＮＯｘの濃度を提供した。高多孔度物品は、約４００℃から約５５０℃までの温度において、低多孔度基材により提供されたそれより約１０ｐｐｍ低いＮＯｘを提供した。
図８は、システムからの出口での１２０，０００ｈ−１の空間速度におけるＮＯｘ濃度を示すグラフである。低多孔度基材は、約３００℃を超える温度において、高多孔度物品のそれぞれに対してより高いＮＯｘの濃度を提供した。高多孔度物品は、約４５０℃から約５５０℃の温度において、低多孔度基材により提供されるそれより約１０ｐｐｍ低いＮＯｘ、及び約４００℃の温度において、低多孔度基材により提供されるそれより約５ｐｐｍ低いＮＯｘを提供した。
実施例７
触媒物品のそれぞれ、未処理の低多孔度基材及び未処理の高多孔度基材、の背圧は、SuperFlow SF-1020を使用して、２００ｃｆｍのフローにおいて測定された。対応する未処理の基材に対する背圧の増加率は、表１に示される。
Figure 2017514683
高多孔度物品は、背圧の１１０％の増加を有した低多孔度基材と比較して、背圧の１００％未満の増加を提供した。高多孔度物品の背圧の増加は、９５％未満及び９０％未満でもあった。いくつかの実施例では、背圧の増加は、８５％未満及び８０％未満であった。
実施例８
触媒物品のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングの損失は、物品のそれぞれを、ＡｉｒＴＸフィックスドフローノズルからの空気の流れに９０ｐｓｉの圧力において供することにより決定され得り、物品はノズルの面から１２．７ｍｍに配置され、かつノズルは６．７ｍｍ／ｓの速度において物品を横切る。３．１ｍｍ離れて連続する路は、触媒物品を横切り得る。
高多孔度基材の触媒物品のそれぞれは、≦１％、
≦０．５％、≦０．４％、≦０．３％、≦０．２％、≦０．１％、≦０．０５％又は≦０．０１％の損失を有し得る。
上記の実施例は、単に例証として意図され、以下の請求項が本発明の範囲を定義する。

Claims (25)

  1. （ａ）高多孔度基材のウォール中に白金、パラジウム又はそれらの混合物を含む高多孔度基材、及び（ｂ）高多孔度基材のウォール上のＳＣＲ触媒コーティングを含む触媒物品であって、白金、パラジウム又はそれらの混合物が、金属として又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物として、高多孔度担体のウォール中に存在する触媒物品。
  2. 白金、パラジウム若しくはそれらの混合物、又は担持された白金、パラジウム若しくはそれらの混合物が、高多孔度担体のウォール上のコーティングとしても存在する、請求項１に記載の触媒物品。
  3. ＳＣＲ触媒コーティングが、高多孔度基材のウォールの少なくとも１部分の両側部上に存在する、請求項１又は２に記載の触媒物品。
  4. 白金、パラジウム又はそれらの混合物が、高多孔度基材のウォールの少なくとも１部分の両側部上に存在する、請求項１から３の何れか一項に記載の触媒物品。
  5. 未処理の高多孔度基材の背圧と比較して１００％以下の背圧の増加を有する、請求項１から４の何れか一項に記載の触媒物品。
  6. 高多孔度基材が約４０％から約８０％の多孔度を有する、請求項１から５の何れか一項に記載の触媒物品。
  7. ＳＣＲ触媒が、卑金属の酸化物、モレキュラーシーブ、金属交換されたモレキュラーシーブ又はそれらの混合物である、請求項１から６の何れか一項に記載の触媒物品。
  8. ＳＣＲ触媒が、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、セリウム（Ｃｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）及びそれらの混合物からなる群から選択される卑金属を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の触媒物品。
  9. ＳＣＲ触媒がモレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブを含む、請求項１から７に記載の触媒物品。
  10. モレキュラーシーブ又は金属交換されたモレキュラーシーブが小細孔、中細孔、大細孔又はそれらの混合物である、請求項１から７及び９に記載の触媒物品。
  11. 約０．１重量％から約１重量％の白金、又は約０．１重量％から約２重量％のパラジウムを含む、請求項１から１０の何れか一項に記載の触媒物品。
  12. 少なくとも１の卑金属プロモーターを更に含む、請求項１から８及び１１に記載の触媒物品。
  13. 少なくとも１の卑金属プロモーターが、ネオジム（Ｎｄ）、バリウム（Ｂａ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びそれらの酸化物からなる群から選択される、請求項１３に記載の触媒物品。
  14. 金属交換されたモレキュラーシーブが、触媒の総重量に対して約０．１から約２０．０重量％の銅を有する銅（Ｃｕ）担持小細孔モレキュラーシーブである、請求項９の触媒物品。
  15. ＳＣＲ触媒が、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、金属置換されているアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、金属交換されているアルミノリン酸塩（ＭｅＡｌＰＯ）モレキュラーシーブ、シリコ−アルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）モレキュラーシーブ及び金属置換されているシリコ−アルミノリン酸塩（ＭｅＡＰＳＯ）モレキュラーシーブ及びそれらの混合物からなる群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１及び１４に記載の触媒物品。
  16. ＳＣＲ触媒が、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及びＺＯＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１、１４及び１５に記載の触媒物品。
  17. ＳＣＲ触媒が、ＣＨＡ、ＬＥＶ、ＡＥＩ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＳＦＷ、ＫＦＩ、ＤＤＲ及びＩＴＥからなるフレームワークタイプの群から選択される小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１及び１４から１６に記載の触媒物品。
  18. ＳＣＲ触媒が、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及びＷＥＮ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１及び１４に記載の触媒物品。
  19. ＳＣＲ触媒が、ＭＦＩ、ＦＥＲ及びＳＴＴからなるフレームワークタイプの群から選択される中細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１、１４及び１８に記載の触媒物品。
  20. ＳＣＲ触媒が、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及びＶＥＴ及びそれらの混合物及び／又は連晶からなるフレームワークタイプの群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１及び１４に記載の触媒物品。
  21. ＳＣＲ触媒が、ＭＯＲ、ＯＦＦ及びＢＥＡからなるフレームワークタイプの群から選択される大細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１から７、９から１１、１４及び２０に記載の触媒物品。
  22. 高多孔度基材の多孔度より低い多孔度を有する基材を含む比較物品より大きな選択性でＮＯｘをＮ２へ変換する、請求項１から２１の何れか一項に記載の触媒物品。
  23. ＮＯｘを含む排気ガスを浄化する方法であって、ＮＯｘを含む排気ガスを、請求項１から２２の何れか一項に記載の触媒物品と接触させることを含む方法。
  24. ＮＯｘを含む排気ガスが、約１５０℃から約５５０℃の温度において請求項１から２３に記載の触媒物品と接触する、請求項２３に記載の方法。
  25. ＮＯｘをＮ２へと変換し、Ｎ２選択性が、高多孔度基材の多孔度より低い多孔度を有する基材を含む比較物品に由来するＮ２選択性より大きい、請求項２３又は２４に記載の方法。
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