JP2023523776A - Scr触媒用組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料;銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である8員環細孔ゼオライト系材料;を含む組成物であって、上記ゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、上記非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており;ここでYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む、組成物に関する。
Description
本発明は、銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を含む組成物、及び銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を含む組成物の調製方法、上記組成物及び該組成物を含むスラリーの使用方法に関する。更に本発明は、前記組成物を含む、燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒、上記触媒の調製方法及び上記触媒を用いた排気ガスの処理方法に関する。
ゼオライト系材料のコアシェル構造は、特許文献1(US 2013/0101503 A1)及び特許文献2(US 2017/7050182 A1)で議論されている。しかし、これらの文献のいずれも、選択的触媒還元技術や低温・高温NOx転化率の改善方法を開示していない。特許文献3(CN 108993579 A)は、低温度での選択的触媒還元(SCR)活性を改善するために、セリウムで含浸したメソ孔シリカによって覆られたFe-ZSM-5ゼオライト系材料の使用を開示しており、及び特許文献4(国際公開第2019/225909号A)は、高温でのSCR活性を改善するために使用されるアルミナで被覆されたゼオライト系材料を開示している。
しかし、これらの文献のいずれもが、低い背圧を維持しながら低温及び高温の両方で高いNOx性能を得ることを可能にするフィルターに関するSCR技術について論じていない。したがって、フィルターの背圧を最小限に抑えながら、低温と高温の両方でNOx転化率を改善することを可能にする組成物及び/又は選択的触媒還元触媒を提供する必要性が依然として存在する。
従って本発明は、
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここでY:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む組成物に関する。
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここでY:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む組成物に関する。
(i)に記載の非ゼオライト系酸化材料の、好ましくは98~100質量%、より好ましくは99~100質量%、更に好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、アルミナから構成される。
(i)に記載の非ゼオライト系酸化材料に含まれるアルミナは、γ-アルミナ、α-アルミナ、δ-アルミナ、θ-アルミナ及びη-アルミナからなる群より選択されることが好ましく、より好ましくはγ-アルミナ、α-アルミナ及びδ-アルミナからなる群より選択される。アルミナはγ-アルミナであることがより好ましい。前記(i)に記載の非ゼオライト系酸化材料を含む層は、平均膜厚が2nm~100nmの範囲にあることが好ましく、より好ましくは5nm~70nmの範囲にあり、更に好ましくは20~50nmの範囲にあり、更に好ましくは25nm~47nmの範囲にあり、より好ましくは25~35nmの範囲にあり、又は更に好ましくは40~47nmの範囲にあり、ここで平均厚さは参照例4のように決定される。
(i)に従う非ゼオライト系酸化材料の好ましくは40~100質量%、より好ましくは50~100質量%、更に好ましくは70~100質量%が層中に含まれる。
前記層の好ましくは99~100質量%で、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料から構成される。
(i)に従う非ゼオライト系酸化物質は、(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系物質の質量に基づいて、好ましくは5~50質量%の範囲の量で組成物中に存在し、より好ましくは7~40質量%の範囲、更に好ましくは8~32質量%の範囲の量で組成物中に存在する。
また、(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料に関し、これはCHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、LTA、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群より選択される骨格型を有することが好ましく、CHA、AEI、RTH、これらの2種以上の混合物及び2種以上の混合型からなる群より選択されることがより好ましく、CHA及びAEIからなる群より選択されることがより好ましい。前記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が骨格型CHAを有することがより好ましい。
前記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が銅を含むことが好ましく、上記ゼオライト系材料中の銅の量は、8員環細孔ゼオライト質材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、より好ましくは0.1~10質量%の範囲であり、更に好ましくは1.5~5.5質量%の範囲であり、更に好ましくは2.5~5.0質量%の範囲であり、より好ましくは3.0~4.75質量%の範囲であり、更に好ましくは3.25~4.5質量%の範囲である。
8員環細孔ゼオライト系材料に含まれる鉄の量は、Fe2O3として計算して、8員環細孔ゼオライト質材料の質量に基づいて、0~0.01質量%の範囲であることがより好ましく、0~0.001質量%の範囲であることが更に好ましく、0~0.0001質量%の範囲であることが更に好ましい。換言すれば、8員環細孔ゼオライト系材料が実質的に鉄を含まないことがより好ましく、鉄を含まないことが更に好ましい。
従って本発明は好ましくは、
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)CHAの骨格構造を有し、銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含み、
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、より好ましくは銅を含む、組成物に関する。
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)CHAの骨格構造を有し、銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含み、
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、より好ましくは銅を含む、組成物に関する。
本発明について、(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料の骨格構造の、好ましくは98~100質量%、より好ましくは99~100質量%、更に好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、X、Y及びOから構成される。
YはSiであることが好ましい。
XがAl及びBの1種以上であることが好ましく、Alであることがより好ましい。YがSiであり、及びYがAlであることがより好ましい。
Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、5:1~30:1の範囲であることが好ましく、10:1~24:1の範囲であることがより好ましく、12:1~22:1の範囲であることが更に好ましく、15:1~20:1の範囲であることが更に好ましく、15:1~18:1の範囲であることが更に好ましい。本発明において、YO2:X2O3として計算して、Y:Xのモル比を上述した好ましい範囲内に有する8員環細孔ゼオライト系材料を含む本発明に従う組成物は、YO2:X2O3として計算して、30:1超、好ましくは24:1超、より好ましくは22:1超、より好ましくは20:1超、より好ましくは18:1超のY:Xのモル比を有する8員環細孔ゼオライト系材料を含む組成物と比較して、改良された触媒活性を有すると信じられている。
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の、好ましくは20~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、又はより好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されている。従って本発明は好ましくは、
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の、20~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、又はより好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、及びXはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む、組成物に関する。より好ましくは本発明は、
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含み、及び骨格型CHAを有する8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の、20~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、より好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、及びXはAl、B、In及びGaの1つ以上を含み、及び上記8員環細孔ゼオライト系材料はより好ましくは、銅を含む、組成物に関する。
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の、20~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、又はより好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、及びXはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む、組成物に関する。より好ましくは本発明は、
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含み、及び骨格型CHAを有する8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の、20~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、より好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、及びXはAl、B、In及びGaの1つ以上を含み、及び上記8員環細孔ゼオライト系材料はより好ましくは、銅を含む、組成物に関する。
本発明では、組成物の0~0.00001質量%、より好ましくは0~0.000001質量%が、任意の白金族金属から構成されることが好ましい。換言すれば、組成物は何れの白金族金属も実質的に含まないことが好ましく、より好ましくは何れの白金族金属も含まない。
組成物の98~100質量%、より好ましくは99~100質量%、更に好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が(i)に従う非ゼオライト系酸化材料及び(ii)に従う銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料か構成されることが好ましい。
組成物中に含まれる銅及び鉄の1種以上の0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、更に好ましくは0.0001質量%以下が(i)に従う非ゼオライト系酸化材料に担持されていることが好ましい。換言すれば、銅及び鉄の1種以上のいずれもが実質的に、より好ましくは銅及び鉄の1種以上のいずれもが、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料に担持されていないことが好ましい。
本発明の組成物はか焼された組成物であることが好ましく、より好ましくは400~800℃の範囲の温度、更に好ましくは450~600℃の範囲、更に好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気下でか焼された組成物であることが好ましい。ガス雰囲気は空気であることが好ましい。
本発明は更に、窒素酸化物の選択的触媒還元のための触媒成分として、本発明に従う組成物を使用する方法に関する。
本発明は更に、本発明に従う組成物及び分散剤を含むスラリーであって、上記分散剤は水、エタノール、酢酸、硝酸、乳酸、及びこれらの2種以上の混合物の1つ以上であるスラリーに関する。分散剤は水及び酢酸の1種以上であることがより好ましく、より好ましくは水及び酢酸である。
本発明は更に、組成物、好ましくは本発明に従う組成物を調製する方法であって、
(a)銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を提供する工程であって、ゼオライト系材料は好ましくは、0.05~5マイクロメートルの範囲に平均結晶サイズを有する結晶を含み、この平均結晶サイズは参照例5のように測定される、工程、
(b)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を提供する工程であって、上記非ゼオライト系酸化材料の供給源が、非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液であり、上記非ゼオライト系酸化材料の粒子が30~200nmの範囲のDv50を有し、及びDv50は、参照例3のように測定される、工程、
(c)(a)で得られたゼオライト系材料及び(b)で得られたアルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を混合し、混合物を形成する工程、
(d)(c)で得られた混合物を、400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程であって、上記ガス雰囲気が空気であることが好ましい工程、
を含む方法に関する。
(a)銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を提供する工程であって、ゼオライト系材料は好ましくは、0.05~5マイクロメートルの範囲に平均結晶サイズを有する結晶を含み、この平均結晶サイズは参照例5のように測定される、工程、
(b)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を提供する工程であって、上記非ゼオライト系酸化材料の供給源が、非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液であり、上記非ゼオライト系酸化材料の粒子が30~200nmの範囲のDv50を有し、及びDv50は、参照例3のように測定される、工程、
(c)(a)で得られたゼオライト系材料及び(b)で得られたアルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を混合し、混合物を形成する工程、
(d)(c)で得られた混合物を、400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程であって、上記ガス雰囲気が空気であることが好ましい工程、
を含む方法に関する。
本発明では、上述の組成物を調製するための工程の順序は、非常に重要であると信じられている。特に、前記8員環細孔ゼオライト系材料が、b)に従うコロイド分散液と混合される前に、銅及び鉄の1種以上を既に含んでいることが重要である。実際、ゼオライト系材料がむしろコロイド分散液と銅及び鉄の1つ以上と混合された場合には、異なる生成物が得られると考えられている。特に、組成物中の銅及び/又は鉄の分布は異なるであろう。本発明の方法を使用する場合、銅及び鉄の1つ以上が大部分、ゼオライト系材料内に分布しているが、ゼオライト系材料、コロイド分散液及び銅及び鉄の1つ以上を一緒に混合する方法では、得られた組成物は、非ゼオライト系酸化材料(アルミナなど)に担持されたより多くの銅及び/又は鉄を示すると考えられる。
(a)としては、これは
(a.1)銅塩及び鉄塩の1種以上の水溶液、より好ましくは銅塩、より好ましくは酢酸銅の水溶液を調製すること、
(a.2)(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料と混合すること;
(a.3)(a.2)で得られた混和物をか焼すること、
を含むことが好ましく、より好ましくはこれらから構成される。
(a.1)銅塩及び鉄塩の1種以上の水溶液、より好ましくは銅塩、より好ましくは酢酸銅の水溶液を調製すること、
(a.2)(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料と混合すること;
(a.3)(a.2)で得られた混和物をか焼すること、
を含むことが好ましく、より好ましくはこれらから構成される。
(a.2)で混合する構成が、(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料に含浸させることを含むことが好ましく、より好ましくはこの構成から成る。
(a.3)におけるか焼(焼成)は、400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気下で行われることが好ましく、この温度は450~600℃の範囲であることがより好ましく、及びガス雰囲気が空気であることが更に好ましい。
(a.3)でのか焼は、ガス雰囲気中で0.5~4時間の範囲の期間行われることが好ましく、この期間は1.5~3時間の範囲であることがより好ましく、ガス雰囲気が空気であることが更に好ましい。
前記8員環細孔ゼオライト系材料の結晶は、0.06~2マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有することが好ましく、この平均結晶サイズは、より好ましくは0.07~1マイクロメートルの範囲、更に好ましくは0.1~0.8マイクロメートルの範囲、更に好ましくは0.2~0.6マイクロメートルの範囲であり、ここで平均結晶サイズは参照例5のように決定される。
前記8員環細孔ゼオライト系材料は、0.5~4マイクロメートルの範囲、より好ましくは1~3マイクロメートルの範囲、更に好ましくは1.5~2.5マイクロメートルの範囲のDv50を有する粒子を含むことが好ましく、ここでDv50は参照例3のように決定される。
前記8員環細孔ゼオライト系材料は、2~15マイクロメートルの範囲、より好ましくは3~10マイクロメートルの範囲、更に好ましくは4~8マイクロメートルの範囲のDv90を有する粒子を含むことが好ましく、ここでDv50は参照例3のように決定される。
(b)に提供される非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液はアルミナゾルであることが好ましい。前記非ゼオライト系酸化材料の粒子、より好ましくはアルミナの粒子が、50~150nmの範囲にDv50を有することが好ましく、より好ましくは70~120nmの範囲、更に好ましくは80~110nmの範囲、更に好ましくは80~90nmの範囲のDv50を有し、ここでDv50は参照例3のように決定される。本発明に関して、Dv50が前述の上限値よりも高い場合には、銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料の周囲にコアシェル構造が得られないと考えられている。
本発明に関し、8員環細孔ゼオライト系材料は、本発明の組成物を記載する場合に、前述のように定義されることが好ましいことが留意される。
本発明に関し、非ゼオライト酸化材料は、本発明の組成物を記載する場合に、前述のように定義された非ゼオライト酸化材料であることが好ましいことが留意される。
本発明に関し、(c)は、
(c.1)水と、(b)で得られる、アルミナ、より好ましくはアルミナゾルを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源との混合物を調製すること、
(c.2)(a)で得られたゼオライト系材料及び(c.1)で得られた混合物を混合すること、
を含み、好ましくはこれらから成る。
(c.1)水と、(b)で得られる、アルミナ、より好ましくはアルミナゾルを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源との混合物を調製すること、
(c.2)(a)で得られたゼオライト系材料及び(c.1)で得られた混合物を混合すること、
を含み、好ましくはこれらから成る。
(d)に記載のか焼は、450~600℃の範囲び温度を有するガス雰囲気内で行われることが好ましく、この温度は450~550℃の範囲であることがより好ましく、ガス雰囲気が空気であることが更に好ましい。
(d)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.5~4時間の範囲の期間行われることが好ましく、この期間はより好ましくは1~3時間の範囲であり、更に好ましくは1.5~2.5時間の範囲であり、ガス雰囲気は空気であることが更に好ましい。
本発明の方法は、(a)、(b)、(c)及び(d)からなることが好ましい。
本発明は更に、組成物に関し、好ましくは本発明に従う方法によって得られるか、又は得ることができる組成物に関する。
本発明は更に、燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒であって、
(1)入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向長さ、及び上記基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材と、
(2)上記基材(i)上に配置されたコーティングと、
を含み、上記コーティングは、本発明に従う組成物を含む、選択的触媒還元触媒に関する。
(1)入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向長さ、及び上記基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材と、
(2)上記基材(i)上に配置されたコーティングと、
を含み、上記コーティングは、本発明に従う組成物を含む、選択的触媒還元触媒に関する。
上記コーティング(2)は、酸化物バインダー(oxidic binder)を更に含むことが好ましく、上記酸化物バインダーは、ジルコニア、アルミナ、チタニア、シリカ、及びZr、Al、Ti、及びSiの2種以上を含む混合酸化物の1種以上を含むことがより好ましく、シリカ、アルミナ及びジルコニアの1種以上を含むことが更に好ましい。酸化物バインダーがアルミナ及びジルコニアの1種以上を含むことがより好ましく、これらから構成されることがより好ましく、ジルコニアであることが更に好ましい。
酸化物バインダー、より好ましくはジルコニアが、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、酸化物として計算して、より好ましくはZrO2と計算して、0.1~10質量%の範囲、より好ましくは1~7質量%の範囲、更に好ましくは2~6.5質量%の範囲、より好ましくは3~6質量%の範囲、4~5.5質量%の範囲の量でコーティング(2)内に含まれることが好ましい。
コーティング(2)は、コーティング(2)の質量に基づいて、組成物を80~100質量%の範囲の量で含むことが好ましく、この量はより好ましくは、90~99質量%の範囲、更に好ましくは92~98質量%の範囲、更に好ましくは94~97質量%の範囲である。
コーティング(2)の充填量は、1~3.5g/in3の範囲であることが好ましく、より好ましくは1.5~3g/in3の範囲、更に好ましくは1.75~2.5g/in3の範囲である。
前記コーティング(2)は、上記基材軸方向の長さのx%に亘り延びていることが好ましく、より好ましくは上記基材の入口端部から出口端部まで延びており、上記xは、80~100の範囲、より好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲であり、より好ましくは98~100の範囲である。
コーティング(2)の好ましくは98~100質量%、より好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、本発明に従う組成物、及びより好ましくは上記に定義した酸化物バインダーから構成される。
コーティング(2)の0~0.00001質量%、より好ましくは0~0.000001質量%が白金族金属から構成されることが好ましい。換言すれば、コーティング(2)は、如何なる白金族金属も実質的に含まないことが好ましく、より好ましくは含まない。
上記基材(substrate)は、ウォールフローフィルタ基材又はフロースルー基材であることが好ましく、より好ましくはウォールフローフィルタ基材であり、ここで上記複数の通路は、更に好ましくは、開口した入口端部及び閉じた出口端部を有する入口通路、及び閉じた入口端部及び開口した出口端部を有する出口通路を含む。
上記ウォールフローフィルタ基材は多孔質ウォールフローフィルタ基材であることが好ましく、ここで上記ウォールフローフィルタ基材は、より好ましくはコージェライトウォールフローフィルタ基材、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材のうちの1つ以上であり、更に好ましくは、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材の1つ以上であり、より好ましくは炭化珪素ウォールフローフィルタ基材である。
コーティングは、ウォールフローフィルタ基材の内壁内、及び/又はウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上にあることが好ましい。
上記コーティングの少なくとも95質量%、より好ましくは95~100質量%、更に好ましくは97~99.9質量%、更に好ましくは98~99.5質量%が、ウォールフローフィルタ基材の内壁内にあることが好ましい。基材の内壁内のコーティングの量は、電子顕微鏡、好ましくは走査型電子顕微鏡(SEM)で定量化される。
上記コーティングの、最大で5質量%、より好ましくは0~5質量%、更に好ましくは0.1~3質量%、更に好ましくは0.5~2質量%が、ウォールフローフィルタ基材の内壁内にあることが好ましい。基材の内壁の表面上のコーティングの量は、電子顕微鏡、好ましくは走査型電子顕微鏡(SEM)で定量される。
上記コーティングは、上記ウォールフロー(壁流)フィルタ基材の内壁内及び上記ウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上にあることが好ましい。
本発明の選択接触還元触媒は、基材(1)とコーティング(2)とから成ることが好ましい。
本発明は更に、本発明に従う燃焼機関の排気ガスを処理するための選択触媒還元触媒を調製するための方法であって、
(A)水、及び本発明に従う組成物、好ましくは本発明に従う製造方法に従って調製された組成物を含む混合物を調製する工程、
(B)(A)に従って得られた混合物を基材上に配置し、混合物処理した基材を得る工程であって、上記基材は、入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向長さと、上記基材を通って延びる上記基材の内壁で定義される複数の流路と含む工程、
(C)(B)に従って得られた混合物処理した基材をか焼(焼成)し、その上に配置されたコーティングを有する基材を得る工程、
を含む方法に関する。
(A)水、及び本発明に従う組成物、好ましくは本発明に従う製造方法に従って調製された組成物を含む混合物を調製する工程、
(B)(A)に従って得られた混合物を基材上に配置し、混合物処理した基材を得る工程であって、上記基材は、入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向長さと、上記基材を通って延びる上記基材の内壁で定義される複数の流路と含む工程、
(C)(B)に従って得られた混合物処理した基材をか焼(焼成)し、その上に配置されたコーティングを有する基材を得る工程、
を含む方法に関する。
(A)に関し、これは好ましくは、
(A.1)水、及び本発明に従う組成物、より好ましくは本件発明に従う方法によって調製された組成物を含む第1の混合物を調製すること;
(A.2)酸化物バインダーの供給源、より好ましくはジルコニウム塩、更に好ましくは酢酸ジルコニウムを、(A.1)で得られた第1の混合物に添加し、第2の混合物を得ること;
(A.3)より好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物に有機酸を添加し、第3の混合物を得ること
(A.4)より好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物を粉砕し、更に好ましくは(A.3)で得られた第3の混合物を粉砕し、
更に好ましくは上記混合物の粒子がDv90を1~10マイクロメートルの範囲、より好ましく2~7マイクロメートルの範囲、更に好ましくは3~5マイクロメートルの範囲に有するまで粉砕する工程であって、Dv90は参照例3に記載されるように測定されること、
を含み、ここで上記(A)は、より好ましくは、(A.1)、(A.2)及び(A.4)を含み、更に好ましくは、上記(A)は(A.1)、(A.2)、(A.3)及び(A.4)を含み、より好ましくはこれらから成る。
(A.1)水、及び本発明に従う組成物、より好ましくは本件発明に従う方法によって調製された組成物を含む第1の混合物を調製すること;
(A.2)酸化物バインダーの供給源、より好ましくはジルコニウム塩、更に好ましくは酢酸ジルコニウムを、(A.1)で得られた第1の混合物に添加し、第2の混合物を得ること;
(A.3)より好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物に有機酸を添加し、第3の混合物を得ること
(A.4)より好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物を粉砕し、更に好ましくは(A.3)で得られた第3の混合物を粉砕し、
更に好ましくは上記混合物の粒子がDv90を1~10マイクロメートルの範囲、より好ましく2~7マイクロメートルの範囲、更に好ましくは3~5マイクロメートルの範囲に有するまで粉砕する工程であって、Dv90は参照例3に記載されるように測定されること、
を含み、ここで上記(A)は、より好ましくは、(A.1)、(A.2)及び(A.4)を含み、更に好ましくは、上記(A)は(A.1)、(A.2)、(A.3)及び(A.4)を含み、より好ましくはこれらから成る。
(A.3)に従って添加される有機酸は、酢酸、酒石酸、クエン酸、硝酸、乳酸、塩酸及び硫酸の1種以上であることが好ましく、上記有機酸は、酢酸であることがより好ましい。
(A)に従って得られた混合物を(B)に記載の基材上に配置することは、(A)に従って得られた混合物に基材を浸漬することにより行うことが好ましい。従って(A)に従って調製された混合物は、好ましくは基材の内壁に侵入/浸透し、及び好ましくは基材の内壁の表面上にある。
(B)に従い好ましくは、(A)に従って調製された混合物が基材軸方向の長さのx%にわたって基材上に配置され、ここでxは80~100の範囲、より好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲であり、より好ましくは98~100の範囲である。従って(A)に従って調製された混合物は、好ましくは基材の内壁に浸入/浸透し及び、好ましくは、基材の内壁の表面上にある。
(A)に従って調製された混合物は、基材の入口端部から出口端部まで基材上に配置されることが好ましい。
(B)に関し、これは好ましくは、
(B.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部と、出口端部と、該入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる基材の内壁で規定される複数の通路とを含む基材上に配置する工程であって、上記配置はより好ましくは、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われる工程;及びその上に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、より好ましくは該配置は、上記入口端部から上記基材の出口端部に向かって配置すること工程;及びより好ましくは、その上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程、
を含む。
(B.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部と、出口端部と、該入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる基材の内壁で規定される複数の通路とを含む基材上に配置する工程であって、上記配置はより好ましくは、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われる工程;及びその上に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、より好ましくは該配置は、上記入口端部から上記基材の出口端部に向かって配置すること工程;及びより好ましくは、その上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程、
を含む。
従って、(A)に従って調製された混合物は好ましくは、基材の内壁に浸入/浸透し、及び好ましくは基材の内壁の表面上にある。
より好ましくは、(B)は、
(B.1)入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の流路とを有する基材上に、(A)で得られた混合物の第1の部分を配置する工程であって、この配置は、上記基材の上記入口端部から前記基材の出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのx%に亘って行われ、ここでxは上記に定義した通りであり、及び基材に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、基材の上記入口端部から出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのx%に亘って行われ、ここでxは上記で定義したとおりであり;より好ましくは、基材上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程、
を含む。
(B.1)入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の流路とを有する基材上に、(A)で得られた混合物の第1の部分を配置する工程であって、この配置は、上記基材の上記入口端部から前記基材の出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのx%に亘って行われ、ここでxは上記に定義した通りであり、及び基材に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、基材の上記入口端部から出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのx%に亘って行われ、ここでxは上記で定義したとおりであり;より好ましくは、基材上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程、
を含む。
代替の方法として、より好ましくは(B)は、
(B’.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さ及び基材を通って延びる基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのXa%にわたって行われ、上記Xaは、40~80の範囲、更に好ましくは50~70の範囲であり;基材の上に配置された混合物の第1の部分を含む上記基材を乾燥させる工程;
(B’.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B’.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、上記基材の出口端部から上記入口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのXb%にわたって行われ、上記Xbは、40~80の範囲、更に好ましくは50~70の範囲であり;及びより好ましくは基材の上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む上記基材を乾燥させる工程、
を含む。
(B’.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さ及び基材を通って延びる基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのXa%にわたって行われ、上記Xaは、40~80の範囲、更に好ましくは50~70の範囲であり;基材の上に配置された混合物の第1の部分を含む上記基材を乾燥させる工程;
(B’.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B’.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置する工程であって、この配置は、上記基材の出口端部から上記入口端部に向かって行われ、より好ましくは上記基材軸方向の長さのXb%にわたって行われ、上記Xbは、40~80の範囲、更に好ましくは50~70の範囲であり;及びより好ましくは基材の上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む上記基材を乾燥させる工程、
を含む。
本発明について、(C)に従うか焼は、300~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われることが好ましく、この温度は350~700℃の範囲であることがより好ましく、ガス雰囲気が空気であることが更に好ましい。
(C)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.2~4時間の範囲の期間行われることが好ましく、この期間は0.5~3時間の範囲であることが好ましく、ガス雰囲気が空気であることがより好ましい。
(C)に従うか焼の前に、乾燥が90~150℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われることが好ましく、この温度は100~140℃の範囲であることがより好ましく、ガス雰囲気が空気であることが更に好ましい。従って、(C)に従うか焼は、乾燥した混合物処理基材上で行うことが好ましい。
(C)に従うか焼の前に、乾燥が5~150分の範囲の期間にわたってガス雰囲気中で行われることが好ましく、この期間は10~120分の範囲であることがより好ましく、ガス雰囲気は空気であることが更に好ましい。
本発明に従う燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒を調製するための本発明の方法は、(A)、(B)及び(C)から構成される(成る)ことが好ましい。
本発明は更に、燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒に関し、好ましくは本発明に従う方法によって得ることが可能な、又は得られる、本発明に従う燃焼エンジンの排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒に関する。
本発明は更に、窒素酸化物を選択的触媒還元するための方法であって、
(I)排ガス流、好ましくは内燃機関、好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス流を提供する工程;
(II)(I)に提供された排ガス流を本発明に従う選択的触媒還元触媒に通す工程、
を含む方法に関する。
(I)排ガス流、好ましくは内燃機関、好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス流を提供する工程;
(II)(I)に提供された排ガス流を本発明に従う選択的触媒還元触媒に通す工程、
を含む方法に関する。
本発明は、以下の実施形態のセット及び存関係及び(示された)後方参照から生じる実施形態の組み合わせによって更に説明される。特に、例えば「実施形態1~4のいずれか1つに記載の組成物」等、実施形態の範囲が言及される各例において、この範囲のすべての実施形態は、当業者に対して明示的に開示されることを意味し、すなわち、この用語の文言は、「実施形態1、2、3及び4の任意の1つに記載の組成物」と同義であることが、当業者によって理解されるべきであることに留意されたい。更に、以下の実施形態のセットは、保護の範囲を決定する特許請求の範囲のセットではなく、本発明の一般的及び好ましい態様に向けられた説明の適切に構造化された部分を表すことに明示的に留意されたい。
『実施形態1』
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む、組成物。
(i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、上記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である、8員環細孔ゼオライト系材料
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、XはAl、B、In及びGaの1つ以上を含む、組成物。
『実施形態2』
(i)に従う非ゼオライト系酸化材料の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%がアルミナから構成される、実施形態1に記載の組成物。
(i)に従う非ゼオライト系酸化材料の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%がアルミナから構成される、実施形態1に記載の組成物。
『実施形態3』
前記(i)に従うの非ゼオライト系酸化材料に含まれるアルミナが、γ-アルミナ、α-アルミナ、δ-アルミナ、θ-アルミナ及びη-アルミナからなる群より選択され、好ましくはγ-アルミナ、α-アルミナ及びδ-アルミナからなる群より選択され、より好ましくは上記アルミナがγ-アルミナである、実施形態1又は2に記載の組成物。
前記(i)に従うの非ゼオライト系酸化材料に含まれるアルミナが、γ-アルミナ、α-アルミナ、δ-アルミナ、θ-アルミナ及びη-アルミナからなる群より選択され、好ましくはγ-アルミナ、α-アルミナ及びδ-アルミナからなる群より選択され、より好ましくは上記アルミナがγ-アルミナである、実施形態1又は2に記載の組成物。
『実施形態4』
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層が、2nm~100nmの範囲の平均厚さ、好ましくは5nm~70nmの範囲、より好ましくは20~50nmの範囲、より好ましくは25nm~47nmの範囲、更に好ましくは25~35nmの範囲、又は更に好ましくは40~47nmの範囲の平均厚さを有し、平均厚さは参照例4に記載されたように決定される、実施形態1~3の何れか1つに記載の組成物。
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層が、2nm~100nmの範囲の平均厚さ、好ましくは5nm~70nmの範囲、より好ましくは20~50nmの範囲、より好ましくは25nm~47nmの範囲、更に好ましくは25~35nmの範囲、又は更に好ましくは40~47nmの範囲の平均厚さを有し、平均厚さは参照例4に記載されたように決定される、実施形態1~3の何れか1つに記載の組成物。
『実施形態5』
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料の40~100質量%、好ましくは50~100質量%、より好ましくは70~100質量%が上記層に含まれている、実施形態1~4の何れか1つに記載の組成物。
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料の40~100質量%、好ましくは50~100質量%、より好ましくは70~100質量%が上記層に含まれている、実施形態1~4の何れか1つに記載の組成物。
『実施形態6』
上記層の99~100質量%、好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料で構成される、実施形態1~5の何れか1つに記載の組成物。
上記層の99~100質量%、好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料で構成される、実施形態1~5の何れか1つに記載の組成物。
『実施形態7』
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料が、(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、5~50質量%の範囲の量、好ましくは7~40質量%の範囲、より好ましくは8~32質量%の範囲の量で組成物中に存在する、実施形態1~6の何れか1つに記載の組成物。
上記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料が、(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、5~50質量%の範囲の量、好ましくは7~40質量%の範囲、より好ましくは8~32質量%の範囲の量で組成物中に存在する、実施形態1~6の何れか1つに記載の組成物。
『実施形態8』
(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が、CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、LTA、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群より選択される骨格型を有し、好ましくはCHA、AEI、RTH、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群、より好ましくはCHA及びAEIからなる群より選択される骨格型を有し、更に好ましくは(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が骨格型CHAを有する、実施形態1~7のいずれか1つに記載の組成物。
(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が、CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、LTA、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群より選択される骨格型を有し、好ましくはCHA、AEI、RTH、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群、より好ましくはCHA及びAEIからなる群より選択される骨格型を有し、更に好ましくは(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が骨格型CHAを有する、実施形態1~7のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態9』
上記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料は銅を含み、上記ゼオライト系材料中の銅の量は、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、好ましくは0.1~10質量%の範囲であり、より好ましくは1.5~5.5質量%の範囲であり、より好ましくは2.5~5.0質量%の範囲であり、更に好ましくは3.0~4.75質量%の範囲であり、更に好ましくは3.25~4.5質量%の範囲である、実施形態1~8のいずれか1つに記載の組成物。
上記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料は銅を含み、上記ゼオライト系材料中の銅の量は、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、好ましくは0.1~10質量%の範囲であり、より好ましくは1.5~5.5質量%の範囲であり、より好ましくは2.5~5.0質量%の範囲であり、更に好ましくは3.0~4.75質量%の範囲であり、更に好ましくは3.25~4.5質量%の範囲である、実施形態1~8のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態10』
上記8員環細孔ゼオライト系材料に含まれる鉄の量が、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、Fe2O3として計算して、0~0.01質量%の範囲であり、好ましくは0~0.001質量%の範囲であり、より好ましくは0~0.0001質量%の範囲である、実施形態9に記載の組成物。
上記8員環細孔ゼオライト系材料に含まれる鉄の量が、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、Fe2O3として計算して、0~0.01質量%の範囲であり、好ましくは0~0.001質量%の範囲であり、より好ましくは0~0.0001質量%の範囲である、実施形態9に記載の組成物。
『実施形態11』
上記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料の骨格構造の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、X、Y及びOから成る、実施形態1~10のいずれか1つに記載の組成物。
上記(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料の骨格構造の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、X、Y及びOから成る、実施形態1~10のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態12』
YがSiである、実施形態1~11のいずれか1つに記載の組成物。
YがSiである、実施形態1~11のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態13』
XがAl及びBの1種以上、好ましくはAlである、実施形態1~12のいずれか1つに記載の組成物。
XがAl及びBの1種以上、好ましくはAlである、実施形態1~12のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態14』
Y:Xのモル比が、YO2:X2O3として計算して、5:1~30:1の範囲、好ましくは10:1~24:1の範囲、より好ましくは12:1~22:1の範囲、更に好ましくは15:1~20:1の範囲、より好ましくは15:1~18:1の範囲である、実施形態1~13のいずれか1つに記載の組成物。
Y:Xのモル比が、YO2:X2O3として計算して、5:1~30:1の範囲、好ましくは10:1~24:1の範囲、より好ましくは12:1~22:1の範囲、更に好ましくは15:1~20:1の範囲、より好ましくは15:1~18:1の範囲である、実施形態1~13のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態15』
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の20~100%、好ましくは30~100%、より好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、より好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されている、実施形態1~14のいずれか1つに記載の組成物。
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の20~100%、好ましくは30~100%、より好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、より好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されている、実施形態1~14のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態16』
組成物の0~0.00001質量%、好ましくは0~0.000001質量%が、任意の白金族金属からなる、実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物。
組成物の0~0.00001質量%、好ましくは0~0.000001質量%が、任意の白金族金属からなる、実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態17』
組成物の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料及び(ii)に従う銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料からなる、実施形態1~16のいずれか1つに記載の組成物。
組成物の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料及び(ii)に従う銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料からなる、実施形態1~16のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態18』
か焼された組成物であり、より好ましくは400~800℃の範囲、更に好ましくは450~600℃の範囲、更に好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気下でか焼された組成物であり、ガス雰囲気は空気であることが好ましい、実施形態1~17のいずれか1つに記載の組成物。
か焼された組成物であり、より好ましくは400~800℃の範囲、更に好ましくは450~600℃の範囲、更に好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気下でか焼された組成物であり、ガス雰囲気は空気であることが好ましい、実施形態1~17のいずれか1つに記載の組成物。
『実施形態19』
窒素酸化物の選択的触媒還元のための触媒成分として、実施形態1~18の何れか1つに従う組成物を使用する方法。
窒素酸化物の選択的触媒還元のための触媒成分として、実施形態1~18の何れか1つに従う組成物を使用する方法。
『実施形態20』
実施形態1~18のいずれか1つに従う組成物及び分散剤を含むスラリーであって、上記分散剤が、水、エタノール、酢酸、硝酸、乳酸、及びこれらの2種以上の混合物の1種以上であり、好ましくは上記分散剤が水及び酢酸の1種以上であり、より好ましくは水及び酢酸であるスラリー。
実施形態1~18のいずれか1つに従う組成物及び分散剤を含むスラリーであって、上記分散剤が、水、エタノール、酢酸、硝酸、乳酸、及びこれらの2種以上の混合物の1種以上であり、好ましくは上記分散剤が水及び酢酸の1種以上であり、より好ましくは水及び酢酸であるスラリー。
『実施形態21』
組成物、好ましくは実施形態1~18のいずれか1つに記載の組成物を調製する方法であって、
(a)銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を提供する工程であって、前記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、前記Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲であり、前記ゼオライト系材料は、好ましくは0.05~5マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有する結晶を含み、平均結晶サイズは参照例5に記載されたように決定される工程;
(b)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を提供する工程であって、上記非ゼオライト系酸化材料の供給源が、非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液であり、上記非ゼオライト系酸化材料の粒子が30~200nmの範囲のDv50を有し、Dv50は参照例3に記載されたように決定される工程;
(c)(a)で得られたゼオライト系材料と、(b)で得られたアルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源とを混合し、混合物を形成する工程及び、
(d)(c)で得られた混合物を400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程であって、ガス雰囲気が空気であることが好ましい工程、
を含む方法。
組成物、好ましくは実施形態1~18のいずれか1つに記載の組成物を調製する方法であって、
(a)銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を提供する工程であって、前記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、前記Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲であり、前記ゼオライト系材料は、好ましくは0.05~5マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有する結晶を含み、平均結晶サイズは参照例5に記載されたように決定される工程;
(b)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を提供する工程であって、上記非ゼオライト系酸化材料の供給源が、非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液であり、上記非ゼオライト系酸化材料の粒子が30~200nmの範囲のDv50を有し、Dv50は参照例3に記載されたように決定される工程;
(c)(a)で得られたゼオライト系材料と、(b)で得られたアルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源とを混合し、混合物を形成する工程及び、
(d)(c)で得られた混合物を400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程であって、ガス雰囲気が空気であることが好ましい工程、
を含む方法。
『実施形態22』
工程(a)が、
(a.1)銅塩及び鉄塩の1種以上の水溶液、より好ましくは銅塩、より好ましくは酢酸銅の水溶液を調製する工程、
(a.2)(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料と混合する工程;
(a.3)(a.2)で得られた混和物をか焼する工程、
を含み、好ましくはこれらから成る、実施形態21に記載の方法。
工程(a)が、
(a.1)銅塩及び鉄塩の1種以上の水溶液、より好ましくは銅塩、より好ましくは酢酸銅の水溶液を調製する工程、
(a.2)(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料と混合する工程;
(a.3)(a.2)で得られた混和物をか焼する工程、
を含み、好ましくはこれらから成る、実施形態21に記載の方法。
『実施形態23』
工程(a.2)での混合が、工程(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料に含浸させる工程を含む、好ましくは該工程から成る、実施形態22に記載の方法。
工程(a.2)での混合が、工程(a.1)で得られた水溶液を8員環細孔ゼオライト系材料に含浸させる工程を含む、好ましくは該工程から成る、実施形態22に記載の方法。
『実施形態24』
工程(a.3)でのか焼が、400~800℃の範囲、好ましくは450~600℃の範囲の温度を有するガス雰囲気内で行われる、実施形態22又は23に記載の方法。
工程(a.3)でのか焼が、400~800℃の範囲、好ましくは450~600℃の範囲の温度を有するガス雰囲気内で行われる、実施形態22又は23に記載の方法。
『実施形態25』
工程(a.3)でのか焼が、0.5~4時間の範囲、好ましくは1.5~3時間の範囲の期間行われる、実施形態22~24の何れか1つに記載の方法。
工程(a.3)でのか焼が、0.5~4時間の範囲、好ましくは1.5~3時間の範囲の期間行われる、実施形態22~24の何れか1つに記載の方法。
『実施形態26』
前記8員環細孔ゼオライト系材料の結晶は、0.06~2マイクロメートルの範囲、好ましくは0.07~1マイクロメートルの範囲、より好ましくは0.1~0.8マイクロメートルの範囲、更に好ましくは0.2~0.6マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有し、平均結晶サイズは参照例5に記載したように決定される、実施形態21~25の何れか1つに記載の方法。
前記8員環細孔ゼオライト系材料の結晶は、0.06~2マイクロメートルの範囲、好ましくは0.07~1マイクロメートルの範囲、より好ましくは0.1~0.8マイクロメートルの範囲、更に好ましくは0.2~0.6マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有し、平均結晶サイズは参照例5に記載したように決定される、実施形態21~25の何れか1つに記載の方法。
『実施形態27』
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、0.5~4マイクロメートルの範囲、好ましくは1~3マイクロメートルの範囲、より好ましくは1.5~2.5マイクロメートルの範囲にあるDv50を有する粒子を含み、Dv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~26の何れか1つに記載の方法。
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、0.5~4マイクロメートルの範囲、好ましくは1~3マイクロメートルの範囲、より好ましくは1.5~2.5マイクロメートルの範囲にあるDv50を有する粒子を含み、Dv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~26の何れか1つに記載の方法。
『実施形態28』
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、2~15マイクロメートルの範囲、より好ましくは3~10マイクロメートルの範囲、更に好ましくは4~8マイクロメートルの範囲のDv90を有する粒子を含み、ここでDv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~27の何れか1つに記載の方法。
上記8員環細孔ゼオライト系材料は、2~15マイクロメートルの範囲、より好ましくは3~10マイクロメートルの範囲、更に好ましくは4~8マイクロメートルの範囲のDv90を有する粒子を含み、ここでDv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~27の何れか1つに記載の方法。
『実施形態29』
(b)に提供される非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液がアルミナゾルである、実施形態21~28の何れか1つに記載の方法。
(b)に提供される非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液がアルミナゾルである、実施形態21~28の何れか1つに記載の方法。
『実施形態30』
上記非ゼオライト系酸化材料の粒子、好ましくは上記アルミナの粒子が、50~150nmの範囲、好ましくは70~120nmの範囲、より好ましくは80~110nmの範囲、より好ましくは80~90nmの範囲のDv50を有し、ここでDv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~29の何れか1つに記載の方法。
上記非ゼオライト系酸化材料の粒子、好ましくは上記アルミナの粒子が、50~150nmの範囲、好ましくは70~120nmの範囲、より好ましくは80~110nmの範囲、より好ましくは80~90nmの範囲のDv50を有し、ここでDv50は参照例3に記載したように決定される、実施形態21~29の何れか1つに記載の方法。
『実施形態31』
工程(c)が、
(c.1)水と、(b)で得られる、アルミナ、好ましくはアルミナゾルを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源との混合物を調製する工程、
(c.2)(a)で得られたゼオライト系材料及び(c.1)で得られた混合物を混合する工程、
を含み、好ましくはこれらから成る、実施形態21~30の何れか1つに記載の方法。
工程(c)が、
(c.1)水と、(b)で得られる、アルミナ、好ましくはアルミナゾルを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源との混合物を調製する工程、
(c.2)(a)で得られたゼオライト系材料及び(c.1)で得られた混合物を混合する工程、
を含み、好ましくはこれらから成る、実施形態21~30の何れか1つに記載の方法。
『実施形態32』
(d)に従うか焼は、は450~600℃の範囲の温度、好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われ、ガス雰囲気は好ましくは空気である、実施形態21~31の何れか1つに記載の方法。
(d)に従うか焼は、は450~600℃の範囲の温度、好ましくは450~550℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われ、ガス雰囲気は好ましくは空気である、実施形態21~31の何れか1つに記載の方法。
『実施形態33』
(d)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.5~4時間の範囲の期間行われ、この期間は1~3時間の範囲であることが好ましく、1.5~2.5時間の範囲であることが好ましく、ガス雰囲気は空気であることが更に好ましい、実施形態21~32の何れか1つに記載の方法。
(d)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.5~4時間の範囲の期間行われ、この期間は1~3時間の範囲であることが好ましく、1.5~2.5時間の範囲であることが好ましく、ガス雰囲気は空気であることが更に好ましい、実施形態21~32の何れか1つに記載の方法。
『実施形態34』
(a)、(b)、(c)及び(d)から成る、実施形態21~33の何れか1つに記載の方法。
(a)、(b)、(c)及び(d)から成る、実施形態21~33の何れか1つに記載の方法。
『実施形態35』
実施形態21~34の何れか1つに記載の方法によって得られる、又は得ることが可能な組成物、好ましくは実施形態1~18の何れか1つに記載の組成物。
実施形態21~34の何れか1つに記載の方法によって得られる、又は得ることが可能な組成物、好ましくは実施形態1~18の何れか1つに記載の組成物。
『実施形態36』
燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒であって、
(1)入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向長さ、及び上記基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材と、
(2)基材(i)上に配置されたコーティングと、
を含み、上記コーティングは、実施形態1~18及び35のいずれか1つに記載の組成物を含む、選択的触媒還元触媒。
燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒であって、
(1)入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向長さ、及び上記基材を通って延びる上記基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材と、
(2)基材(i)上に配置されたコーティングと、
を含み、上記コーティングは、実施形態1~18及び35のいずれか1つに記載の組成物を含む、選択的触媒還元触媒。
『実施形態37』
上記コーティング(2)は、酸化物バインダーを更に含み、該酸化物バインダーは、好ましくはジルコニア、アルミナ、チタニア、シリカ、及びZr、Al、Ti、及びSiの2種以上を含む混合酸化物の1種以上を含み、より好ましくはシリカ、アルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、更に好ましくはアルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、より好ましくはジルコニアを含む、実施形態36に記載の触媒。
上記コーティング(2)は、酸化物バインダーを更に含み、該酸化物バインダーは、好ましくはジルコニア、アルミナ、チタニア、シリカ、及びZr、Al、Ti、及びSiの2種以上を含む混合酸化物の1種以上を含み、より好ましくはシリカ、アルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、更に好ましくはアルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、より好ましくはジルコニアを含む、実施形態36に記載の触媒。
『実施形態38』
酸化物バインダー、好ましくはジルコニアが、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、酸化物として計算して、好ましくはZrO2と計算して、0.1~10質量%の範囲、より好ましくは1~7質量%の範囲、更に好ましくは2~6.5質量%の範囲、より好ましくは3~6質量%の範囲、より好ましくは4~5.5質量%の範囲の量でコーティング(2)内に含まれる、実施形態37に記載の触媒。
酸化物バインダー、好ましくはジルコニアが、8員環細孔ゼオライト系材料の質量に基づいて、酸化物として計算して、好ましくはZrO2と計算して、0.1~10質量%の範囲、より好ましくは1~7質量%の範囲、更に好ましくは2~6.5質量%の範囲、より好ましくは3~6質量%の範囲、より好ましくは4~5.5質量%の範囲の量でコーティング(2)内に含まれる、実施形態37に記載の触媒。
『実施形態39』
コーティング(2)は、コーティング(2)の質量に基づいて、組成物を80~100質量%の範囲の量で含み、この量は好ましくは、90~99質量%の範囲、更に好ましくは92~98質量%の範囲、更に好ましくは94~97質量%の範囲の量で含む、実施形態36~38の何れか1つに記載の触媒。
コーティング(2)は、コーティング(2)の質量に基づいて、組成物を80~100質量%の範囲の量で含み、この量は好ましくは、90~99質量%の範囲、更に好ましくは92~98質量%の範囲、更に好ましくは94~97質量%の範囲の量で含む、実施形態36~38の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態40』
コーティング(2)の充填量は、1~3.5g/in3の範囲、好ましくは1.5~3g/in3の範囲、更に好ましくは1.75~2.5g/in3の範囲である、実施形態36~39の何れか1つに記載の触媒。
コーティング(2)の充填量は、1~3.5g/in3の範囲、好ましくは1.5~3g/in3の範囲、更に好ましくは1.75~2.5g/in3の範囲である、実施形態36~39の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態41』
上記コーティング(2)は、上記基材軸方向の長さのx%にわたり延びており、好ましくは上記基材の入口端部から出口端部まで延びており、上記xは、80~100の範囲、好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲であり、より好ましくは98~100の範囲である、実施形態36~40の何れか1つに記載の触媒。
上記コーティング(2)は、上記基材軸方向の長さのx%にわたり延びており、好ましくは上記基材の入口端部から出口端部まで延びており、上記xは、80~100の範囲、好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲であり、より好ましくは98~100の範囲である、実施形態36~40の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態42』
コーティング(2)の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、実施形態1~18及び35の何れか1つに記載の組成物及び好ましくは実施形態37又は38に記載の酸化物バインダーから構成される、実施形態36~41の何れか1つに記載の触媒。
コーティング(2)の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%が、実施形態1~18及び35の何れか1つに記載の組成物及び好ましくは実施形態37又は38に記載の酸化物バインダーから構成される、実施形態36~41の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態43』
上記基材は、ウォールフローフィルタ基材又はフロースルー基材であり、好ましくはウォールフローフィルタ基材であり、ここで上記複数の通路は好ましくは、開口した入口端部及び閉じた出口端部を有する入口通路、及び閉じた入口端部及び開口した出口端部を有する出口通路を含む、実施形態36~42の何れか1つに記載の触媒。
上記基材は、ウォールフローフィルタ基材又はフロースルー基材であり、好ましくはウォールフローフィルタ基材であり、ここで上記複数の通路は好ましくは、開口した入口端部及び閉じた出口端部を有する入口通路、及び閉じた入口端部及び開口した出口端部を有する出口通路を含む、実施形態36~42の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態44』
上記ウォールフローフィルタ基材は多孔質ウォールフローフィルタ基材であり、ここで上記ウォールフローフィルタ基材は、好ましくはコージェライトウォールフローフィルタ基材、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材のうちの1つ以上であり、更に好ましくは、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材の1つ以上であり、より好ましくは炭化珪素ウォールフローフィルタ基材である、実施形態43に記載の触媒。
上記ウォールフローフィルタ基材は多孔質ウォールフローフィルタ基材であり、ここで上記ウォールフローフィルタ基材は、好ましくはコージェライトウォールフローフィルタ基材、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材のうちの1つ以上であり、更に好ましくは、炭化珪素ウォールフローフィルタ基材及びチタン酸アルミニウムウォールフローフィルタ基材の1つ以上であり、より好ましくは炭化珪素ウォールフローフィルタ基材である、実施形態43に記載の触媒。
『実施形態45』
コーティングは、ウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上、及び/又はウォールフローフィルタ基材の内壁内に存在し、及び好ましくはコーティングは、ウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上、及びウォールフローフィルタ基材の内壁内に存在する、実施形態43又は44に記載の触媒。
コーティングは、ウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上、及び/又はウォールフローフィルタ基材の内壁内に存在し、及び好ましくはコーティングは、ウォールフローフィルタ基材の内壁の表面上、及びウォールフローフィルタ基材の内壁内に存在する、実施形態43又は44に記載の触媒。
『実施形態46』
基材(1)及びコーティング(2)から成る、実施形態36~45の何れか1つに記載の触媒。
基材(1)及びコーティング(2)から成る、実施形態36~45の何れか1つに記載の触媒。
『実施形態47』
実施形態36~46のいずれか1つに記載の燃焼機関の排気ガスを処理するための選択触媒還元触媒を調製するための方法であって、
(A)水と、実施形態1~18及び35のいずれか1つに記載の組成物、好ましくは実施形態21~34のいずれか1つに記載の製造方法に従って調製された組成物とを含む混合物を調製する工程、
(B)(A)に従って得られた混合物を、基材上に配置し、混合物処理した基材を得る工程であって、上記基材は、入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向長さと、上記基材を通って延びる上記基材の内壁で定義される複数の流路と含む工程、
(C)(B)に従って得られた混合物処理した基材をか焼し、その上に配置されたコーティングを有する基材を得る工程、
を含む方法。
実施形態36~46のいずれか1つに記載の燃焼機関の排気ガスを処理するための選択触媒還元触媒を調製するための方法であって、
(A)水と、実施形態1~18及び35のいずれか1つに記載の組成物、好ましくは実施形態21~34のいずれか1つに記載の製造方法に従って調製された組成物とを含む混合物を調製する工程、
(B)(A)に従って得られた混合物を、基材上に配置し、混合物処理した基材を得る工程であって、上記基材は、入口端部と、出口端部と、上記入口端部から上記出口端部まで延びる基材軸方向長さと、上記基材を通って延びる上記基材の内壁で定義される複数の流路と含む工程、
(C)(B)に従って得られた混合物処理した基材をか焼し、その上に配置されたコーティングを有する基材を得る工程、
を含む方法。
『実施形態48』
(A)が、
(A.1)水及び実施形態21~34の何れか1つに従う方法によって調製されることが好ましい、実施形態1~18及び35の何れか1つに従う組成物を含む第1の混合物を調製する工程;
(A.2)酸化物バインダーの供給源、好ましくはジルコニウム塩、更に好ましくは酢酸ジルコニウムを、(A.1)で得られた第1の混合物に添加し、第2の混合物を得る工程;
(A.3)好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物に有機酸を添加し、第3の混合物を得る工程;
(A.4)好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物を粉砕し、更に好ましくは(A.3)で得られた第3の混合物を粉砕し、更に好ましくは上記混合物の粒子がDv90を1~10マイクロメートルの範囲、より好ましく2~7マイクロメートルの範囲、更に好ましくは3~5マイクロメートルの範囲に有するまで粉砕する工程であって、Dv90は参照例3に記載されるように決定される工程、
を含み、ここで上記(A)は、好ましくは、(A.1)、(A.2)及び(A.4)を含み、更に好ましくは、上記(A)は(A.1)、(A.2)、(A.3)及び(A.4)を含み、より好ましくはこれらから成る、実施形態47に記載の方法。
(A)が、
(A.1)水及び実施形態21~34の何れか1つに従う方法によって調製されることが好ましい、実施形態1~18及び35の何れか1つに従う組成物を含む第1の混合物を調製する工程;
(A.2)酸化物バインダーの供給源、好ましくはジルコニウム塩、更に好ましくは酢酸ジルコニウムを、(A.1)で得られた第1の混合物に添加し、第2の混合物を得る工程;
(A.3)好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物に有機酸を添加し、第3の混合物を得る工程;
(A.4)好ましくは(A.2)で得られた第2の混合物を粉砕し、更に好ましくは(A.3)で得られた第3の混合物を粉砕し、更に好ましくは上記混合物の粒子がDv90を1~10マイクロメートルの範囲、より好ましく2~7マイクロメートルの範囲、更に好ましくは3~5マイクロメートルの範囲に有するまで粉砕する工程であって、Dv90は参照例3に記載されるように決定される工程、
を含み、ここで上記(A)は、好ましくは、(A.1)、(A.2)及び(A.4)を含み、更に好ましくは、上記(A)は(A.1)、(A.2)、(A.3)及び(A.4)を含み、より好ましくはこれらから成る、実施形態47に記載の方法。
『実施形態49』
(A.3)に従って添加される有機酸は、酢酸、酒石酸、クエン酸、硝酸、乳酸、塩酸及び硫酸の1種以上であり、上記有機酸は、酢酸であることがより好ましい、実施形態48に記載の方法。
(A.3)に従って添加される有機酸は、酢酸、酒石酸、クエン酸、硝酸、乳酸、塩酸及び硫酸の1種以上であり、上記有機酸は、酢酸であることがより好ましい、実施形態48に記載の方法。
『実施形態50』
(A)に従って得られた混合物を(B)に記載の基材上に配置することは、(A)に従って得られた混合物に基材を浸漬することにより行われる、実施形態47~49の何れか1つに記載の方法。
(A)に従って得られた混合物を(B)に記載の基材上に配置することは、(A)に従って得られた混合物に基材を浸漬することにより行われる、実施形態47~49の何れか1つに記載の方法。
『実施形態51』
(B)によれば、(A)に従って調製された混合物が基材軸方向の長さのx%にわたって基材の内壁上に配置され、ここでxは80~100の範囲、好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲、より好ましくは98~100の範囲である、実施形態47~50の何れか1つに記載の方法。
(B)によれば、(A)に従って調製された混合物が基材軸方向の長さのx%にわたって基材の内壁上に配置され、ここでxは80~100の範囲、好ましくは90~100の範囲、更に好ましくは95~100の範囲、より好ましくは98~100の範囲である、実施形態47~50の何れか1つに記載の方法。
『実施形態52』
(A)に従って調製された混合物が、基材の入口端部から出口端部まで、基材の内壁の表面上に配置される、実施形態47~51の何れか1つに記載の方法。
(A)に従って調製された混合物が、基材の入口端部から出口端部まで、基材の内壁の表面上に配置される、実施形態47~51の何れか1つに記載の方法。
『実施形態53』
(B)が、
(B.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部と、出口端部と、該入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる基材の内壁で規定される複数の通路とを含む基材上に配置して、その上に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程であって、上記配置は好ましくは、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置して、好ましくはその上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程であって、該配置は、上記入口端部から上記基材の出口端部に向かって行われる工程、
を含む、実施形態47~52の何れか1つに記載の方法。
(B)が、
(B.1)(A)で得られた混合物の第1の部分を、入口端部と、出口端部と、該入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向の長さと、基材を通って延びる基材の内壁で規定される複数の通路とを含む基材上に配置して、その上に配置された混合物の第1の部分を含む基材を乾燥させる工程であって、上記配置は好ましくは、上記基材の入口端部から上記出口端部に向かって行われる工程;
(B.2)(A)で得られた混合物の第2の部分を、(B.1)で得られた混合物の第1の部分を含む基材上に配置して、好ましくはその上に配置された混合物の第1及び第2の部分を含む基材を乾燥させる工程であって、該配置は、上記入口端部から上記基材の出口端部に向かって行われる工程、
を含む、実施形態47~52の何れか1つに記載の方法。
『実施形態54』
(C)に従うか焼は、300~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われ、この温度は350~700℃の範囲であることが好ましく、ガス雰囲気が空気であることが好ましい、実施形態47~53の何れか1つに記載の方法。
(C)に従うか焼は、300~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中で行われ、この温度は350~700℃の範囲であることが好ましく、ガス雰囲気が空気であることが好ましい、実施形態47~53の何れか1つに記載の方法。
『実施形態55』
(C)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.2~4時間の範囲の期間行われ、この期間は0.5~3時間の範囲であることが好ましく、及びガス雰囲気が空気であることが好ましい、実施形態47~54の何れか1つに記載の方法。
(C)に従うか焼は、ガス雰囲気中で0.2~4時間の範囲の期間行われ、この期間は0.5~3時間の範囲であることが好ましく、及びガス雰囲気が空気であることが好ましい、実施形態47~54の何れか1つに記載の方法。
『実施形態56』
燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒、好ましくは実施例47~55の何れか1つに記載の方法に従って得ることが可能な、又は得られた、実施形態36~46の何れか1つに記載の、燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒。
燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒、好ましくは実施例47~55の何れか1つに記載の方法に従って得ることが可能な、又は得られた、実施形態36~46の何れか1つに記載の、燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒。
『実施形態57』
窒素酸化物を選択的触媒還元するための方法であって、
(I)排ガス流、好ましくは内燃機関、好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス流を提供する工程;
(II)(I)に提供された排ガス流を実施形態36~46及び56の何れか1つに従う選択的触媒還元触媒に通す工程、
を含む、方法。
窒素酸化物を選択的触媒還元するための方法であって、
(I)排ガス流、好ましくは内燃機関、好ましくはディーゼルエンジンからの排ガス流を提供する工程;
(II)(I)に提供された排ガス流を実施形態36~46及び56の何れか1つに従う選択的触媒還元触媒に通す工程、
を含む、方法。
本発明において、「ゼオライト系材料の質量に基づく」という用語は、ゼオライト系材料単独の質量を指し、これは銅及び/又は鉄を含まないことを意味する。
更に、本発明において、「内壁の表面」という用語は、壁の「裸の」又は「むき出しの」又は「空白の」表面として理解されるべきであり、すなわち表面が汚染され得る任意の不可避的不純物とは別に、壁の材料から成る未処理状態の壁の表面として理解されるべきである。
本発明において、「基材(i)上に配置されたコーティング」という表現は、該コーティングが基材(i)の内壁内及び/又は基材(i)の内壁の表面上に配置され得ることを包含する。
また本発明において、「燃焼機関」という用語は、好ましくはディーゼルエンジンに関する。
また本発明において、「アルミナゾル」という用語は、「コロイドアルミナ」と交換可能に用いることができる。
本発明において、与えられるゼオライト系材料の粒子は、上記ゼオライト系材料の結晶の塊又は凝集体によって形成される。換言すれば、与えられるゼオライト系材料の結晶の塊又は凝集体が、上記ゼオライト系材料の粒子を形成する。
本発明において、与えられるゼオライト系材料の「外表面」という用語は、上記ゼオライト系材料の結晶(又は粒子)の外表面を指す。
更に、本発明の文脈において、「Xは、A、B及びCの1つ以上」であって、Xが与えられた特徴であり、及びA、B及びCの各々が上記特徴の特定の具体化を表す構成は、XがA又はB又はC、A及びB、又はA及びC、又はB及びC、又はA及びB及びCのいずれかであることを開示するものと理解されるべきである。この点に関し当業者は、上記の抽象的な用語を具体例に移すことができることに留意されたく、例えば、Xが化学元素であり、A、B及びCがLi、Na、及びKなどの具体的な元素であり、又はXが温度であり、A、B及びCが10℃、20℃及び30℃などの具体的な温度である。これに関して、当業者は、上記用語を、上記特徴の特定的な具体化が少ない態様、例えば「XはA及びBの1つ以上である」は、XがA、又はB、又はA及びBであることを開示している態様に拡張可能であり、又は上記特徴の特定的な具体化がより多い態様、例えば「Xは、A、B、Cの及びDの1つ以上」は、XがA、又はB、又はC、又はD、又はA及びB、又はA及びC、又はA及びD、又はB及びC、又はB及びD、又はC及びD、又はA及びB及びC、又はA及びB及びD、又はB及びCの及びD、又はA及びB及びC及びDであることを開示している態様に拡張可能であることが留意される。
更に本発明において、1つ以上の成分の質量%に関し、「から成る(構成される)」という用語は、当該実態の100質量%に基づいた、上記成分の質量%の量を示す。例えば、「上記組成物の0~0.00001質量%がXから成る」という記載は、上記組成物を構成する成分を100質量%として、組成物を構成する0~0.00001質量%がXであることを示す。
本発明を、以下の参照例、比較例、及び実施例によって更に具体的に説明する。
参照例1 BET比表面積の測定
BET比表面積は、液体窒素を用いてDIN 66131又はDIN-ISO 9277に従って決定した。
BET比表面積は、液体窒素を用いてDIN 66131又はDIN-ISO 9277に従って決定した。
参照例2 多孔質ウォールフロー基材の平均空隙率(porosity)及び平均孔径の測定
多孔質ウォールフロー基材の平均空隙率は、DIN 66133及びISO 15901-1に記載の水銀圧入法を用いた水銀圧入によって決定した。
多孔質ウォールフロー基材の平均空隙率は、DIN 66133及びISO 15901-1に記載の水銀圧入法を用いた水銀圧入によって決定した。
参照例3 体積基準粒度分布の決定
粒度分布は、Sympatec HELOS(3200)&QUIXEL装置を用いた静的光散乱法により決定したが、ここで試料の光学濃度は6~10%の範囲であった。
粒度分布は、Sympatec HELOS(3200)&QUIXEL装置を用いた静的光散乱法により決定したが、ここで試料の光学濃度は6~10%の範囲であった。
参照例4 組成物中に非ゼオライト系酸化材料を含む層の平均厚さの決定
組成物おけるゼオライト系材料の外表面上に与えられた層の厚さを決定するために、上記組成物を、まず、実施例1又は2で用いたもののような基材上にコーティングし、130℃で30分間乾燥させ、そして450℃で2時間か焼した。また、コーティングした基材のTEM(透過型電子顕微鏡)像を少なくとも10枚作成した。上記与えられた層の厚さは、画像のいくつかの部分にスケールを適用し、すべての結晶/粒子で、すべての測定点にわたって平均化することによって、少なくとも10個のTEM画像上で測定された(例を図8に示す)。図8.1又は8.2は、1つのTEM像で層厚がどのように決定されたかを示している。
組成物おけるゼオライト系材料の外表面上に与えられた層の厚さを決定するために、上記組成物を、まず、実施例1又は2で用いたもののような基材上にコーティングし、130℃で30分間乾燥させ、そして450℃で2時間か焼した。また、コーティングした基材のTEM(透過型電子顕微鏡)像を少なくとも10枚作成した。上記与えられた層の厚さは、画像のいくつかの部分にスケールを適用し、すべての結晶/粒子で、すべての測定点にわたって平均化することによって、少なくとも10個のTEM画像上で測定された(例を図8に示す)。図8.1又は8.2は、1つのTEM像で層厚がどのように決定されたかを示している。
参照例5 ゼオライト系材料の平均結晶径の決定
ゼオライト系材料の平均結晶径は、ゼオライト系材料粉末をTEM像で解析することにより求めた。個々の結晶のサイズは、5000~12000の範囲の倍率で行われた少なくとも2つのTEM画像からの20~30個の個々の結晶の結晶サイズを平均することによって決定した。
ゼオライト系材料の平均結晶径は、ゼオライト系材料粉末をTEM像で解析することにより求めた。個々の結晶のサイズは、5000~12000の範囲の倍率で行われた少なくとも2つのTEM画像からの20~30個の個々の結晶の結晶サイズを平均することによって決定した。
比較例1:本発明によらない、銅を含むゼオライト系材料を含む選択的接触還元触媒の製造方法
スラリー1:
33マイクロメートルのDv50を有するCuO粉末を水に加えた。CuOの量は、銅の総量をCuOとして計算し、か焼後のコーティングにおいて、チャバザイトの質量に対して4.15質量%となるように計算した。得られた混合物を、粒子のDv50値が約2マイクロメーターであり、粒子のDv90値が約5マイクロメートルとなるように連続粉砕装置を用いて粉砕した。得られたスラリーは、該スラリーの質量に対して8質量%の固体含有量であった。酢酸と酢酸ジルコニウム水溶液をCuO含有混合物に添加し、スラリーを形成した。酢酸の量はチャバザイトの1.7質量%であるように計算され、及び酢酸ジルコニウムの量は、ZrO2として計算して、コーティング中のジルコニアの量が、チャバザイト(Chabazite)の質量に基づいて5質量%となるように計算された。これとは別に、チャバザイト(2.2マイクロメートルのDv50、5.2マイクロメートルのDv90、18のSiO2:Al2O3、平均結晶サイズ0.4マイクロメートル)を水に添加し、該混合物の質量に基づいて固体含有量が36質量%の混合物を形成した。このCu-チャバザイト混合物を銅含有スラリーに混合した。Cu-チャバザイトの量は、か焼後のチャバザイトの充填量が、か焼後の触媒中のコーティングの充填量の84%となるように計算した。得られたスラリーを、粒子のDv90値が約5マイクロメートルとなるように連続粉砕装置を用いて粉砕した。
スラリー1:
33マイクロメートルのDv50を有するCuO粉末を水に加えた。CuOの量は、銅の総量をCuOとして計算し、か焼後のコーティングにおいて、チャバザイトの質量に対して4.15質量%となるように計算した。得られた混合物を、粒子のDv50値が約2マイクロメーターであり、粒子のDv90値が約5マイクロメートルとなるように連続粉砕装置を用いて粉砕した。得られたスラリーは、該スラリーの質量に対して8質量%の固体含有量であった。酢酸と酢酸ジルコニウム水溶液をCuO含有混合物に添加し、スラリーを形成した。酢酸の量はチャバザイトの1.7質量%であるように計算され、及び酢酸ジルコニウムの量は、ZrO2として計算して、コーティング中のジルコニアの量が、チャバザイト(Chabazite)の質量に基づいて5質量%となるように計算された。これとは別に、チャバザイト(2.2マイクロメートルのDv50、5.2マイクロメートルのDv90、18のSiO2:Al2O3、平均結晶サイズ0.4マイクロメートル)を水に添加し、該混合物の質量に基づいて固体含有量が36質量%の混合物を形成した。このCu-チャバザイト混合物を銅含有スラリーに混合した。Cu-チャバザイトの量は、か焼後のチャバザイトの充填量が、か焼後の触媒中のコーティングの充填量の84%となるように計算した。得られたスラリーを、粒子のDv90値が約5マイクロメートルとなるように連続粉砕装置を用いて粉砕した。
スラリー2:
別途、上記スラリーの質量に対して固体含有量が12質量%であり、及び水とアルミナ(Al2O395質量%と、SiO25質量%、約180m2/gのBET比表面積、約5マイクロメートルのDv90を有する)とを含む水性スラリーを調製した。アルミナ+シリカの量は、か焼後のアルミナ+シリカの量が、か焼後のチャバザイトの質量に対して10質量%となるように計算した。
別途、上記スラリーの質量に対して固体含有量が12質量%であり、及び水とアルミナ(Al2O395質量%と、SiO25質量%、約180m2/gのBET比表面積、約5マイクロメートルのDv90を有する)とを含む水性スラリーを調製した。アルミナ+シリカの量は、か焼後のアルミナ+シリカの量が、か焼後のチャバザイトの質量に対して10質量%となるように計算した。
続いて、スラリー1及び2を合わせ、得られた最終スラリーの固体含有量は、上記最終スラリーの全質量に対して約31質量%であった。多孔質でコーティングされていないウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメーター及び350CPSI及び0.28mm(11ミル)壁厚、直径:1.5インチ(38.mm)×長さ:6インチ(152.mm))を、入口端部から出口端部まで、基材軸方向の長さ100%に亘り2回、最終スラリーでコーティングした。これを行うために、基材を、スラリーが基材の頂部に到達するまで、入口端部から最終スラリーに浸漬した。更に入口端部に圧力パルスを加え、スラリーを基材内に均等に分配した。更に、コーティングした基材を130℃で30分間乾燥し、及び450℃で2時間か焼した。これを1回繰り返した。か焼後の最終的なコーティング充填量は、CHAゼオライト系材料の質量に基づいて約2g/in3であったが、これは約1.68g/in3のCHAゼオライト系材料、0.17g/in3のアルミナ+シリカ、約0.084g/in3のジルコニア、及び4.15質量%のCu(CuOとして計算)を含んでいた。
特徴化(特性評価)
得られたコーティング基材のTEM顕微鏡写真(図1)の分析は、ゼオライト系材料結晶の周囲にアルミナが見当たらないことを実証している。この代わりにSiドープアルミナは、チャバザイト結晶又は粒子(=チャバザイト結晶の塊/凝集体)の間/中に断続的に分散し、又はサンプルの別々のセクション(図1には示されていない)に独立して分散している。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、これはシャバザイト結晶の粒径よりも有意に高いSiドープアルミナの粒径に起因すると考えられている。
得られたコーティング基材のTEM顕微鏡写真(図1)の分析は、ゼオライト系材料結晶の周囲にアルミナが見当たらないことを実証している。この代わりにSiドープアルミナは、チャバザイト結晶又は粒子(=チャバザイト結晶の塊/凝集体)の間/中に断続的に分散し、又はサンプルの別々のセクション(図1には示されていない)に独立して分散している。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、これはシャバザイト結晶の粒径よりも有意に高いSiドープアルミナの粒径に起因すると考えられている。
実施例1:銅を含むゼオライト系材料を含む選択的触媒還元触媒の製造方法
第1の工程において、骨格型CHAを有するゼオライト系材料(2.2マイクロメートルのDv50、5.2マイクロメートルのDv90、18のSiO2:Al2O3、平均結晶サイズ約0.4マイクロメートル)を酢酸銅の水溶液(3.51質量%のCu、CuOとして計算)に添加した。酢酸銅水溶液は、初期湿潤含浸によってCHAゼオライト系材料の細孔を埋めるのに十分な量で提供され、得られたCu含有量は、CuOとして計算して、約4.15質量%であった。含浸後、Cu含有ゼオライト材を空気中、500℃で2時間か焼した。
第1の工程において、骨格型CHAを有するゼオライト系材料(2.2マイクロメートルのDv50、5.2マイクロメートルのDv90、18のSiO2:Al2O3、平均結晶サイズ約0.4マイクロメートル)を酢酸銅の水溶液(3.51質量%のCu、CuOとして計算)に添加した。酢酸銅水溶液は、初期湿潤含浸によってCHAゼオライト系材料の細孔を埋めるのに十分な量で提供され、得られたCu含有量は、CuOとして計算して、約4.15質量%であった。含浸後、Cu含有ゼオライト材を空気中、500℃で2時間か焼した。
第2の工程では、アルミナゾル(ベーマイト-コロイド分散液:固体含有量22~25質量%及び約90nmの分散液中のアルミナの粒子のDv50)を水に分散させ、か焼後のゼオライト系材料の質量に対してアルミナの質量%が10質量%となるように、か焼Cu-ゼオライト系材料に含浸させた。含浸後、Cuゼオライト系材料+アルミナを空気中、500℃で2時間か焼(焼成)した。次に、か焼したCuゼオライト+アルミナを水及び酢酸ジルコニウム水溶液に分散させ、スラリーを形成した。酢酸ジルコニウムの量は、ZrO2として計算して、コーティング中のジルコニアの量を、ゼオライト系材料の質量に基づいて5質量%となるように計算された。最後に、酢酸(ゼオライト系材料の質量に基づいて1.7質量%)を上記スラリーに添加した。得られたスラリーを、粒子のDv90値が約4マイクロメートルとなるように連続粉砕装置を用いて粉砕し、得られたスラリーの固体含有量を、該スラリーの質量に対して31質量%に調整した。
得られたスラリーを多孔質の、コーティングしていないウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメートル及び350CPSI及び0.3mm(13ミル)壁厚、直径:1.5インチ(38.mm)×長さ:6インチ(152.mm))上に2回コーティングしたが、このコーティング法は、前述の比較例1に記載の方法に従った。か焼後の最終的なコーティング充填量は約2.1g/in3で、これはCHAゼオライト系材料の約1.764g/in3、アルミナの0.176g/in3、ジルコニアの約0.088g/in3及びCuの4.15質量%(CuOとして計算、CHAゼオライト系材料の質量に基づく)を含んでいた。
特徴化:
得られたコーティングされた基材のTEM分析(図2.1)は、結晶の約50~60%がある程度のアルミナコーティングを示すことを示している。いくつかのゼオライト系材料結晶は目に見えるアルミナ層がないが、他のゼオライト系材料結晶は部分的にアルミナに包まれ、ゼオライト系材料、コアの周りにアルミナのシェルを形成している。アルミナによって完全に包まれいるチャバザイト結晶はごくわずかである。アルミナ層の平均厚さは、参照例4と同様に決定したところ約31nmであった。
得られたコーティングされた基材のTEM分析(図2.1)は、結晶の約50~60%がある程度のアルミナコーティングを示すことを示している。いくつかのゼオライト系材料結晶は目に見えるアルミナ層がないが、他のゼオライト系材料結晶は部分的にアルミナに包まれ、ゼオライト系材料、コアの周りにアルミナのシェルを形成している。アルミナによって完全に包まれいるチャバザイト結晶はごくわずかである。アルミナ層の平均厚さは、参照例4と同様に決定したところ約31nmであった。
実施例2:銅を含むゼオライト系材料を含む選択的接触還元触媒の製造方法
実施例2の触媒は、アルミナゾルの量を、か焼後のゼオライト系材料の質量に基づいて、アルミナの質量%が30質量%になるように増加させた以外は、実施例1の触媒のように調製した。か焼後の最終的なコーティング充填量は約2.1g/in3で、これはCHAゼオライト系材料約1.51g/in3、アルミナ0.45g/in3、ジルコニアの約0.076g/in3及びCu4.15質量%(CHAゼオライト系材料の質量に基づき、CuOとして計算)を含んでいた。
実施例2の触媒は、アルミナゾルの量を、か焼後のゼオライト系材料の質量に基づいて、アルミナの質量%が30質量%になるように増加させた以外は、実施例1の触媒のように調製した。か焼後の最終的なコーティング充填量は約2.1g/in3で、これはCHAゼオライト系材料約1.51g/in3、アルミナ0.45g/in3、ジルコニアの約0.076g/in3及びCu4.15質量%(CHAゼオライト系材料の質量に基づき、CuOとして計算)を含んでいた。
特徴化:
得られたコーティングされた基材のTEM分析(図2.2)は、チャバザイト結晶の相当な部分がアルミナのコーティングによって覆われていることを明確に示している。いくつかのゼオライト系マテリアル結晶はアルミナのコーティングを殆ど、又は全く有していないが(該結晶の10~20%)。多くのゼオライト系物質結晶は、アルミナで完全に包まれており、この根拠として、一次チャバザイト結晶の表面と側面にアルミナの形態が見られる。アルミナ層の平均膜厚は、参照例4と同様に決定したところ約43nmであった。従って、実施例2の触媒ではアルミナがCHAゼオライト系材料、コアの周囲にシェルを形成していることは明らかである。まとめた表を以下に示す。
得られたコーティングされた基材のTEM分析(図2.2)は、チャバザイト結晶の相当な部分がアルミナのコーティングによって覆われていることを明確に示している。いくつかのゼオライト系マテリアル結晶はアルミナのコーティングを殆ど、又は全く有していないが(該結晶の10~20%)。多くのゼオライト系物質結晶は、アルミナで完全に包まれており、この根拠として、一次チャバザイト結晶の表面と側面にアルミナの形態が見られる。アルミナ層の平均膜厚は、参照例4と同様に決定したところ約43nmであった。従って、実施例2の触媒ではアルミナがCHAゼオライト系材料、コアの周囲にシェルを形成していることは明らかである。まとめた表を以下に示す。
実施例3:比較例1、実施例1、2の触媒の試験-NOx転化率及び背圧
3.1 NOx転化率
触媒を、試験前にオーブン中で800℃で16時間、水熱的に熟成(エイジング)させた(20%O2、10%H2O、%N2中)。20ppmのアンモニアスリップで、触媒のNOx転化率を、実験室反応器上で測定した。反応器には、反応物及び生成物濃度を測定するための3フーリエ変換赤外スペックトロスコピー装置(FTIR)を装備し、試料ホルダーの周囲に配置された予熱器及び加熱器を用いて温度を調整した。ガスの流れは、異なる反応ガスの混合を可能にする幾つかの質量流コントローラで調節した。測定は、200℃(500ppmのNO、NH3/NOx=1.5、10%のO2、5%のCO2、5%のH2O、80ppmのC3H6(C1基準))で、空間速度40k/hで、及び600℃(500ppmのNO、NH3/NOx=2.0、10%のO2、5%のCO2、5%のH2O、80ppmのC3H6(C1基準))で、空間速度40k/h及び80k/hで行った。結果を図3及び図4に示す。
3.1 NOx転化率
触媒を、試験前にオーブン中で800℃で16時間、水熱的に熟成(エイジング)させた(20%O2、10%H2O、%N2中)。20ppmのアンモニアスリップで、触媒のNOx転化率を、実験室反応器上で測定した。反応器には、反応物及び生成物濃度を測定するための3フーリエ変換赤外スペックトロスコピー装置(FTIR)を装備し、試料ホルダーの周囲に配置された予熱器及び加熱器を用いて温度を調整した。ガスの流れは、異なる反応ガスの混合を可能にする幾つかの質量流コントローラで調節した。測定は、200℃(500ppmのNO、NH3/NOx=1.5、10%のO2、5%のCO2、5%のH2O、80ppmのC3H6(C1基準))で、空間速度40k/hで、及び600℃(500ppmのNO、NH3/NOx=2.0、10%のO2、5%のCO2、5%のH2O、80ppmのC3H6(C1基準))で、空間速度40k/h及び80k/hで行った。結果を図3及び図4に示す。
3.2 背圧
27m3/hの体積流及び293Kで記録された低温流背圧データを図5(新鮮な触媒)に示した。
27m3/hの体積流及び293Kで記録された低温流背圧データを図5(新鮮な触媒)に示した。
図1~図3は、低温(200℃)性能は、比較例1と比較して、実施例1では約2%(実験誤差に近い)低下し、実施例2では6%低下するが、高温(600℃)性能は比較例1と比較して、実施例1で8%、実施例2で20%増加することを示している。従って、実施例3は、低温NOx活性の有意な損失がなく、高温性能の有意な改善が有ることを示している。本発明の触媒はまた、約2.5%(実施例1)及びほぼ15%(実施例2)の背圧の低下も提供する。実際、実施例2の触媒は、背圧及び高温性能において強い長所を示し、低温NOx活性を著しく失うことがない。
従って、特定の理論に束縛されることを望まないが、ゼオライト系材料を含む選択的触媒還元触媒においてシリカ-アルミナの代わりにナノ分散アルミナを使用することは、ゼオライト系材料に基づく触媒の触媒性能及び安定性を改善することを可能にし、及びナノ分散アルミナの量を増加させることは、背圧を低減し、熟成(aging)後の高温でのNOx性能を増加させることを可能にすると考えられる。更に、特定の理論に拘束されることを望まないが、CHAゼオライト系材料を封入するアルミナのコーティングの形成は、背圧を低減し、及び(これは耐熱性を高めるので)水熱熟成後における、高温でのNOx性能を高めることを可能にすると考えられる。ゼオライト系材料の周りのアルミナは、エンジン内又はオーブン熟成中に形成されるCuO及びAlOxと反応する可能性が有ると考えられている。
比較例2:本発明に従うものではない、銅を含むゼオライト系材料を含む選択的接触還元触媒の製造方法
比較例2の触媒は、比較例1の触媒のように製造したが、但し、異なるウォールフローフィルタ、すなわち細孔の非被覆のウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素、(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメートル及び350CPSI及び0.3mm(13ミル)壁厚、直径:2.28インチ(58mm)×長さ:5.9インチ(150.5mm))を使用し、及び最終的なウォッシュコート充填量が、約1.8g/in3であり、これはCHAゼオライト系材料1.512g/in3、アルミナ+シリカ0.15g/in3、ジルコニア0.0756g/in3及び(CuOとして計算し、CHAゼオライト系材料の質量に基づいて)Cuの4.15質量%を含んでいた。
比較例2の触媒は、比較例1の触媒のように製造したが、但し、異なるウォールフローフィルタ、すなわち細孔の非被覆のウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素、(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメートル及び350CPSI及び0.3mm(13ミル)壁厚、直径:2.28インチ(58mm)×長さ:5.9インチ(150.5mm))を使用し、及び最終的なウォッシュコート充填量が、約1.8g/in3であり、これはCHAゼオライト系材料1.512g/in3、アルミナ+シリカ0.15g/in3、ジルコニア0.0756g/in3及び(CuOとして計算し、CHAゼオライト系材料の質量に基づいて)Cuの4.15質量%を含んでいた。
比較例3:本発明に従うものでない、銅を含むゼオライト系材料を含む選択的接触還元触媒の製造方法
比較例3の触媒は、か焼後のチャバザイトの質量に基づいて、シリカアルミナの量を20質量%に増やしたこと以外は、比較例2の触媒のように調製した。最終的なウォッシュコートの充填量は、約1.8g/in3であり、これは1.394g/in3のCHAゼオライト系材料、0.279g/in3のアルミナ+シリカ、0.07g/in3のジルコニア、及びCHAゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、Cu4.15質量%を含んでいた。
比較例3の触媒は、か焼後のチャバザイトの質量に基づいて、シリカアルミナの量を20質量%に増やしたこと以外は、比較例2の触媒のように調製した。最終的なウォッシュコートの充填量は、約1.8g/in3であり、これは1.394g/in3のCHAゼオライト系材料、0.279g/in3のアルミナ+シリカ、0.07g/in3のジルコニア、及びCHAゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、Cu4.15質量%を含んでいた。
実施例4:銅を含むゼオライト系材料を含む選択的接触還元触媒の製造方法
実施例4の触媒を、か焼後のゼオライト系材料の質量に対してアルミナの質量%が20質量%となるようにアルミナゾルの量を増加させ、CHAゼオライト系材料の量を最終コーティング充填量に対して77.4質量%に減少させ、異なるウォールフローフィルタを使用したことを除いて、実施例1の触媒のように調製したが、上記使用した異なるウォールフローフィルタはすなわち、多孔質のコーティングされていないウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメートル及び350CPSI及び0.3mm(13ミル)壁厚、直径:2.28インチ(58mm)×長さ:5.9インチ(150.5mm))であった。か焼後の最終的なコーティング充填量は約1.8g/in3で、これはCHAゼオリット材料の約1.394g/in3、アルミナの0.279g/in3、ジルコニアの約0.07g/in3及びCHAゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、Cuの4.15質量%を含んでいた。
実施例4の触媒を、か焼後のゼオライト系材料の質量に対してアルミナの質量%が20質量%となるようにアルミナゾルの量を増加させ、CHAゼオライト系材料の量を最終コーティング充填量に対して77.4質量%に減少させ、異なるウォールフローフィルタを使用したことを除いて、実施例1の触媒のように調製したが、上記使用した異なるウォールフローフィルタはすなわち、多孔質のコーティングされていないウォールフローフィルター基材、炭化ケイ素(平均空隙率60.5%、平均孔径20マイクロメートル及び350CPSI及び0.3mm(13ミル)壁厚、直径:2.28インチ(58mm)×長さ:5.9インチ(150.5mm))であった。か焼後の最終的なコーティング充填量は約1.8g/in3で、これはCHAゼオリット材料の約1.394g/in3、アルミナの0.279g/in3、ジルコニアの約0.07g/in3及びCHAゼオライト系材料の質量に基づいて、CuOとして計算して、Cuの4.15質量%を含んでいた。
実施例5:比較例2、3及び実施例4の触媒の試験-NOx転化率と背圧
5.1 NOx転化率
触媒を、試験前に800℃のオーブン中で水熱的に(%N2中、20%のO2、10%のH2O)16時間熟成させた。触媒のNOx転化率を、2L、140kW、Euro 6エンジンで2つの異なる温度、すなわち220℃と660℃で測定した。220℃で:20ppmスリップでの転化率、体積流量33m3/h、110ppmのNOx、及び1.5のNSR(NH3/NOx)。660℃で:最大アンモニアスリップ時の変換、体積流量63m3/h、335ppmのNOx、及び2のNSR(NH3/NOX)。結果を図6に示す。
5.1 NOx転化率
触媒を、試験前に800℃のオーブン中で水熱的に(%N2中、20%のO2、10%のH2O)16時間熟成させた。触媒のNOx転化率を、2L、140kW、Euro 6エンジンで2つの異なる温度、すなわち220℃と660℃で測定した。220℃で:20ppmスリップでの転化率、体積流量33m3/h、110ppmのNOx、及び1.5のNSR(NH3/NOx)。660℃で:最大アンモニアスリップ時の変換、体積流量63m3/h、335ppmのNOx、及び2のNSR(NH3/NOX)。結果を図6に示す。
5.2 背圧
体積流量65 m3/h及び293 Kで記録された低温流背圧データを図7(新鮮な触媒)に示した。
体積流量65 m3/h及び293 Kで記録された低温流背圧データを図7(新鮮な触媒)に示した。
図6及び図7から理解され得るように、背圧及びNOx転化率は、比較例2及び3の触媒のものに類似しており、シリカ -アルミナ含有量の10%から20%への増加は、性能の強い変化をもたらさない。しかしながら、実施例4の触媒は、強い背圧低下及び高温NOx性能が高められたことを示している。これらの結果は、本触媒調製方法及び実施例4で使用したアルミナの種類が、背圧及び触媒性能の両方において長所をもたらすことを実証している。いかなる理論にも束縛されることを望まないが、実施例4の1つとして選択的触媒還元触媒を調製するための(すなわちアルミナの層によって覆われたゼオライト系材料を用いた)本発明に従う組成物の使用は、背圧を低下させることを可能にすると考えられる。第二に、アルミナ層(シェル)中へのゼオライト系材料結晶のカプセル化は、熱暴露に対する耐久性を改良するようであり、その結果、ゼオライト粒子がアルミナ層にカプセル化されていない設計(比較例2及び3)と比較して、熟成(aging)後の高温NOx転化率が向上する。
引用文献
- US 2013/0101503 A1
- US 2017/7050182 A1
- CN 108993579 A
- WO 2019/225909 A
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- CN 108993579 A
- WO 2019/225909 A
Claims (17)
- (i)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料
(ii)銅及び鉄の1つ以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料であって、前記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、ここで、Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲である8員環細孔ゼオライト系材料、
を含む組成物であって、
(ii)に従うゼオライト系材料の外表面の少なくとも一部が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されており、及びYはSi、Sn、Ti、Zr及びGeの1つ以上を含み、及びXはAl、B、In及びGaの1つ以上を含むことを特徴とする組成物。 - (i)に従う非ゼオライト系酸化材料の98~100質量%、好ましくは99~100質量%、より好ましくは99.5~100質量%、更に好ましくは99.9~100質量%がアルミナから構成されることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 前記(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層が、2nm~100nmの範囲の平均厚さ、好ましくは5nm~70nmの範囲、より好ましくは20~50nmの範囲、より好ましくは25nm~47nmの範囲、更に好ましくは25~35nmの範囲、又は更に好ましくは40~47nmの範囲の平均厚さを有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記層の99~100質量%、好ましくは99.5~100質量%、より好ましくは99.9~100質量%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料で構成されることを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の組成物。
- (ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が、CHA、AEI、RTH、LEV、DDR、KFI、ERI、AFX、LTA、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群より選択される骨格型を有し、好ましくはCHA、AEI、RTH、これらの2種以上の混合物及びこれらの2種以上の混合型からなる群、より好ましくはCHA及びAEIからなる群より選択される骨格型を有し、更に好ましくは(ii)に従う8員環細孔ゼオライト系材料が骨格型CHAを有することを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
- (ii)に従うゼオライト系材料の外表面の20~100%、好ましくは30~100%、より好ましくは50~95%、更に好ましくは50~60%、又はより好ましくは80~90%が、(i)に従う非ゼオライト系酸化材料を含む層によって被覆されていることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物及び分散剤を含むスラリーであって、前記分散剤が、水、エタノール、酢酸、硝酸、乳酸、及びこれらの2種以上の混合物であり、好ましくは前記分散剤が水及び酢酸の1種以上であり、より好ましくは水及び酢酸であることを特徴とする、スラリー。
- 組成物、好ましくは請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物を調製する方法であって、
(a)銅及び鉄の1種以上を含む8員環細孔ゼオライト系材料を提供する工程であって、前記ゼオライト系材料の骨格構造は、4価の元素Y、3価の元素X及び酸素を含み、前記Y:Xのモル比は、YO2:X2O3として計算して、2:1~40:1の範囲であり、前記ゼオライト系材料は、好ましくは0.05~5マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有する結晶を含む、工程
(b)アルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源を提供する工程であって、前記非ゼオライト系酸化材料の供給源が、非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液であり、前記非ゼオライト系酸化材料の粒子が30~200nmの範囲のDv50を有する工程、及び
(c)(a)で得られたゼオライト系材料と、(b)で得られたアルミナを含む非ゼオライト系酸化材料の供給源とを混合し、混合物を形成する工程及び、
(d)(c)で得られた混合物を400~800℃の範囲の温度を有するガス雰囲気中でか焼する工程であって、ガス雰囲気が空気であることが好ましい工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記8員環細孔ゼオライト系材料の結晶は、0.06~2マイクロメートルの範囲、好ましくは0.07~1マイクロメートルの範囲、より好ましくは0.1~0.8マイクロメートルの範囲、更に好ましくは0.2~0.6マイクロメートルの範囲の平均結晶サイズを有することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記8員環細孔ゼオライト系材料は、0.5~4マイクロメートルの範囲、好ましくは1~3マイクロメートルの範囲、より好ましくは1.5~2.5マイクロメートルの範囲にあるDv50を有する粒子を含むことを特徴とする、請求項8又は9に記載の方法。
- (b)に提供される非ゼオライト系酸化材料の粒子を含むコロイド分散液がアルミナゾルであることを特徴とする請求項8~10のいずれか1項記載の製造方法。
- 前記非ゼオライト系酸化材料の粒子、好ましくはアルミナの粒子が、50~150nmの範囲、好ましくは70~120nmの範囲、より好ましくは80~110nmの範囲、より好ましくは80~90nmの範囲のDv50を有することを特徴とする、請求項8~11のいずれか1項に記載の方法。
- 燃焼機関の排気ガスを処理するための選択的触媒還元触媒であって、
(1)入口端部、出口端部、入口端部から出口端部まで延びる基材軸方向長さ、及び前記基材を通って延びる前記基材の内壁によって画定される複数の通路を含む基材と、
(2)前記基材(i)上に配置されたコーティングと、
を含み、前記コーティングは、請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物を含むことを特徴とする、選択的触媒還元触媒。 - 前記コーティング(2)は、酸化物バインダーを更に含み、該酸化物バインダーは、好ましくはジルコニア、アルミナ、チタニア、シリカ、及びZr、Al、Ti、及びSiの2種以上を含む混合酸化物の1種以上を含み、より好ましくはシリカ、アルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、更に好ましくはアルミナ及びジルコニアの1種以上を含み、より好ましくはジルコニアを含むことを特徴とする、請求項13に記載の触媒。
- 前記コーティング(2)は前記組成物を、前記コーティング(2)の質量に基づいて、80~100質量%の範囲、好ましくは90~99質量%の範囲、より好ましくは92~98質量%の範囲、更に好ましくは94~97質量%の範囲の量で含むことを特徴とする、請求項13又は14に記載の触媒。
- 前記基材は、ウォールフローフィルター基材であり、前記複数の通路は、開口した入口端部と閉じた出口端部とを有する入口通路と、閉じた入口端部と開口した出口端部とを有する出口通路とを含むことを特徴とする、請求項13~15のいずれか1項に記載の触媒。
- 請求項13~16のいずれか1項に記載の燃焼機関の排気ガスを処理するための選択触媒還元触媒を調製するための方法であって、
(A)水と、請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物、好ましくは請求項8~12のいずれか1項に記載の製造方法に従って調製された組成物とを含む混合物を調製する工程、
(B)(A)に従って得られた混合物を、基材上に配置し、混合物処理した基材を得る工程であって、前記基材は、入口端部と、出口端部と、前記入口端部から前記出口端部まで延びる基材軸方向長さと、前記基材を通って延びる前記基材の内壁で定義される複数の通路とを含む工程、
(C)(B)に従って得られた混合物処理した基材をか焼し、その上に配置されたコーティングを有する基材を得る工程、
を含む方法。
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