KR102548324B1 - Scr 시스템에서 맨 앞에 있도록 설계된 암모니아 슬립 촉매 - Google Patents

Scr 시스템에서 맨 앞에 있도록 설계된 암모니아 슬립 촉매 Download PDF

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Abstract

낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금과 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC), 및 제2 촉매, 예컨대 디젤 산화 촉매, 디젤 발열 촉매(DEC), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)를 가진 촉매 물품이 개시된다. 촉매 물품은 또한 하나 또는 2개의 추가의 SCR 촉매를 함유할 수 있다. 촉매는 다양한 구성 중 하나로 존재할 수 있다. 촉매 물품은 배기가스에서 NOx의 선택적 촉매 환원(SCR)에서 유용하고, 암모니아 슬립의 양을 감소시키는데 유용하다. 암모니아 슬립의 양이 감소되는 SCR 과정에서 촉매 물품을 사용하는 방법이 또한 설명된다.

Description

SCR 시스템에서 맨 앞에 있도록 설계된 암모니아 슬립 촉매
본 발명은 암모니아 슬립 촉매(ASC), 암모니아 슬립 촉매를 함유하는 물품, 및 암모니아 슬립을 감소시키기 위한 이러한 물품의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진, 고정식 가스 터빈 및 다른 시스템에서 탄화수소 연소는 배기가스를 생성하며, 이것은 NO(산화질소)와 NO2(이산화질소)를 포함하는 질소 산화물(NOx)을 제거하기 위해 처리되어야 하는데, 형성된 NOx의 대부분은 NO이다. NOx는 사람에게 다수의 건강 문제를 야기할 뿐만 아니라 스모그와 산성비의 형성을 포함하는 많은 유해한 환경 효과를 야기한다고 알려져 있다. 배기가스의 NOx로부터 인체와 환경에 대한 영향을 완화하기 위해 이들 바람직하지 않은 성분을 바람직하게는 다른 유독 또는 독성 물질을 생성하지 않는 과정에 의해 제거하는 것이 바람직하다.
린번 및 디젤 엔진에서 발생된 배기가스는 일반적으로 산화성이다. NOx는 NOx를 원소 질소(N2)와 물로 전환하는 선택적 촉매 환원(SCR)으로 알려진 과정에서 촉매와 환원제를 사용해 선택적으로 환원되어야 한다. SCR 과정에서 가스상 환원제, 전형적으로 무수 암모니아, 수성 암모니아 또는 요소는 배기가스와 촉매가 접촉하기 전에 배기가스 스트림에 첨가된다. 환원제가 촉매 위에 흡수되고, 가스가 촉매화된 기판을 통과하거나 지나감에 따라 NOx가 환원된다. NOx의 전환을 최대화하기 위해 가스 스트림에 암모니아를 화학량론적 양보다 더 많이 첨가하는 것이 주로 필요하다. 그러나 대기로 과잉 암모니아의 방출은 사람의 건강과 환경에 해로울 것이다. 게다가, 암모니아는 특히 그것의 수성 형태에서 부식성이다. 배기 촉매 하류의 배기 라인의 영역에서 암모니아와 물의 축합은 배기 시스템을 손상시킬 수 있는 부식성 혼합물을 가져올 수 있다. 따라서, 배기가스에서 암모니아의 방출은 없어져야 한다. 많은 종래의 배기 시스템에서, 암모니아를 질소로 전환함으로써 배기가스로부터 암모니아를 제거하기 위하여 암모니아 산화 촉매(암모니아 슬립 촉매 또는 "ASC"라고도 알려져 있다)가 SCR 촉매의 하류에 설치된다. 암모니아 슬립 촉매의 사용은 전형적인 디젤 운전 사이클 동안 90%를 초과하는 NOx 전환을 허용할 수 있다.
암모니아 전환이 차량 운전 사이클의 광범위한 온도에 걸쳐서 일어나고, 최소한의 질소 산화물과 산화질소 부산물이 형성되는, SCR에 의한 NOx 제거와 질소로의 선택적 암모니아 전환을 둘 다 제공하는 촉매를 갖는 것이 바람직할 것이다.
제1 양태에서, 본 발명은 입구 단부 및 출구 단부, 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 기판을 포함하는 촉매 물품에 관한 것이며, 여기서 제1 구역은 백금족 금속을 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC)와 금속 교환 분자체, 바나듐 또는 비금속을 포함하는 제1 SCR 촉매를 포함하고, 제2 구역은 디젤 산화 촉매(DOC), 디젤 발열 촉매(DEC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)로 구성되는 군으로부터 선택된 제2 촉매를 포함하며, 제1 구역은 제2 구역에 비해 가스 흐름의 상류에 위치된다.
다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품 및 배기가스에서 NH3를 형성하기 위한 수단을 포함하는 배기 시스템에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품 및 배기가스에서 NH3를 형성하기 위한 수단을 포함하는 배기 시스템을 포함하는 연소 공급원에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 촉매에서 발열을 제공하는 방법에 관한 것이며, 여기서 상기 방법은 탄화수소를 포함하는 배기가스를 본 발명의 제1 양태의 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 배기가스에서 NH3로부터 N2O 형성을 감소시키는 방법에 관한 것이며, 여기서 상기 방법은 암모니아를 포함하는 배기가스를 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품과 접촉시키는 단계를 포함한다.
도 1은 ASC가 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사한다.
도 2는 ASC가 이중-층이고 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사한다. 이중-층의 묘사가 또한 도시된다.
도 3은 ASC가 블렌드이고 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사한다.
도 4는 ASC가 필터에 앞서서 배기가스 흐름에 위치되고 SCR은 필터의 뒤에 위치된 구성을 묘사하며, 여기서 ASC는 이중-층 또는 블렌드일 수 있고, 필터는 코팅되거나 코팅되지 않는다.
도 5는 ASC가 필터의 앞과 뒤에서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사하며, 여기서 필터 앞의 ASC는 SCR이 암모니아 산화 촉매의 입구측과 상부를 모두 덮고 있는 이중-층이고, 필터 뒤의 ASC는 SCR이 암모니아 산화 촉매의 입구측을 덮고 있는 이중-층이며, 필터는 코팅되거나 코팅되지 않는다.
도 6은 ASC가 필터의 앞과 뒤에서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사하며, 여기서 두 ASC는 모두 SCR이 암모니아 산화 촉매의 입구측과 상부를 모두 덮고 있는 이중-층이고, 필터는 코팅되거나 코팅되지 않는다.
도 7은 ASC가 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사하며, ASC는 SCR의 입구측에 암모니아 슬립 촉매를 가진 이중-층이고, SCR은 DOC 또는 다른 촉매와의 사이에 있다.
도 8은 ASC가 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사하며, ASC는 SCR의 입구측에 암모니아 슬립 촉매를 가진 이중-층이고, SCR의 일부는 암모니아 산화 촉매의 상부를 덮으며, SCR은 DOC 또는 다른 촉매와의 사이에 있다.
도 9는 ASC가 DOC 또는 다른 촉매의 상류인 SCR 촉매의 앞에서 배기가스 흐름에 위치된 구성을 묘사하며, 여기서 ASC는 암모니아 산화 촉매의 앞에 SCR 촉매를 가진 이중-층이다. 도시되지 않은 다른 구성에서, ASC의 SCR 촉매 또는 ASC와 DOC 또는 다른 촉매 사이의 SCR의 일부는 암모니아 산화층의 상부를 덮을 수 있다.
도 10은 신선한 촉매를 사용하여 NH3 전환, N2O 선택성 및 NOx 선택성을 도시한 그래프이다.
도 11은 노화된 촉매를 사용하여 NH3 전환, N2O 선택성 및 NOx 선택성을 도시한 그래프이다.
도 12는 신선한 촉매를 사용하여 NO 전환을 도시한 그래프이다.
도 13은 노화된 촉매를 사용하여 NO 전환을 도시한 그래프이다.
도 14는 신선한 촉매를 사용하여 CO 전환을 도시한 그래프이다.
도 15는 노화된 촉매를 사용하여 CO 전환을 도시한 그래프이다.
도 16은 신선한 기준 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 17은 1:5 Pt:Pd 비를 가진 신선한 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 18은 2:1 Pt:Pd 비를 가진 신선한 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 19는 노화된 기준 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 20은 1:5 Pt:Pd 비를 가진 노화된 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 21은 2:1 Pt:Pd 비를 가진 노화된 촉매를 사용하여 탄화수소(HC) 전환을 도시한 그래프이다.
도 22는 유일한 PGM으로서 Pt를 가진 기준 촉매를 함유하는 배기 시스템에서 다양한 지점에서의 온도를 도시한 그래프이다.
도 23은 1:5 로딩으로 Pt와 Pd를 가진 기준 촉매를 함유하는 배기 시스템에서 다양한 지점에서의 온도를 도시한 그래프이다.
도 24는 2:1 로딩으로 Pt와 Pd를 가진 기준 촉매를 함유하는 배기 시스템에서 다양한 지점에서의 온도를 도시한 그래프이다.
본 명세서와 첨부된 청구항에서 사용된 단수형 "한" 및 "그"는 문맥상 명백히 다른 의미가 아니라면 복수의 언급을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "한 촉매"라는 언급은 둘 이상의 촉매의 혼합물 등을 포함한다.
용어 "암모니아 슬립"은 SCR 촉매를 통과한 반응되지 않은 암모니아의 양을 의미한다.
용어 "담지체"는 촉매가 고정되는 재료를 의미한다.
용어 "낮은 암모니아 저장을 가진 담지체"는 전형적으로 담지체 ㎥ 당 0.001 mmol 미만의 NH3를 저장하는 담지체를 의미한다.
낮은 암모니아 저장을 가진 담지체는 바람직하게 AEI, ANA, ATS, BEA, CDO, CFI, CHA, CON, DDR, ERI, FAU, FER, GON, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, IRY, ISV, ITE, ITG, ITN, ITR, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, LTA, LTF, MEL, MEP, MFI, MRE, MSE, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NON, NSI, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SGT, SOD, SSF, SSO, SSY, STF, STO, STT, SVR, SVV, TON, TUN, UOS, UOV, UTL, UWY, VET, VNI로 구성되는 군으로부터 선택된 프레임워크 타입을 가진 분자체 또는 제올라이트이다. 더 바람직하게, 분자체 또는 제올라이트는 BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI 및 MWW로 구성되는 군으로부터 선택된 프레임워크 타입을 가지며, 더욱더 바람직하게 프레임워크 타입은 BEA 및 MFI로 구성되는 군으로부터 선택된다.
용어 "하소한다" 또는 "하소"는 공기 또는 산소 중에서 재료를 가열하는 것을 의미한다. 이 정의는 하소에 대한 IUPAC의 정의와 일치한다(IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed.("Gold Book"). A. D. McNaught 및 A. Wilkinson 편집. Blackwell Scientific Publications, Oxford(1997). XML 온라인 개정 버전: http://goldbook.iupac.org (2006-), M. Nic, J. Jirat, B. Kosata 작성; 업데이트 A. Jenkins 편집. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.) 하소는 금속염을 분해하고 촉매 내에서 금속 이온의 교환을 촉진하고, 또한 촉매를 기판에 부착시키기 위해 수행된다. 하소에 사용되는 온도는 하소될 재료의 성분들에 의존하며, 일반적으로 대략 1 내지 8시간 동안 약 400℃ 내지 약 900℃이다. 일부 경우, 하소는 최대 약 1200℃의 온도에서 수행될 수 있다. 여기 설명된 과정을 수반하는 용도에서, 하소는 일반적으로 대략 1 내지 8시간 동안 약 400℃ 내지 약 700℃의 온도, 바람직하게 대략 1 내지 4시간 동안 약 400℃ 내지 약 650℃의 온도에서 수행된다.
용어 "약"은 대략적으로 의미하며 선택적으로 이 용어가 관련된 값의 ±25%, 바람직하게 ±10%, 더 바람직하게 ±5%, 또는 가장 바람직하게 ±1%인 범위를 말한다.
다양한 수치 요소들의 범위, 또는 범위들이 제공될 때, 그 범위, 또는 범위들은 달리 명시되지 않는다면 값들을 포함할 수 있다.
용어 "N2 선택성"은 암모니아의 질소로의 전환 퍼센트를 의미한다.
용어 "디젤 산화 촉매"(DOC), "디젤 발열 촉매"(DEC), "NOx 흡수제", "냉시동 촉매"(CSC), "SCR/PNA"(선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제), 및 "삼원 촉매"(TWC)는 연소 과정으로부터의 배기가스 처리에 사용된 다양한 타입의 촉매를 설명하기 위해 사용되는 본 분야에 잘 알려진 용어들이다.
용어 "백금족 금속" 또는 "PGM"은 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴 및 이리듐을 말한다. 백금족 금속은 바람직하게 백금, 팔라듐, 루테늄 또는 로듐이다.
용어 "하류" 및 "상류"는 촉매 또는 기판의 배향을 설명하며, 여기서 배기가스의 흐름은 기판 또는 물품의 입구 단부에서부터 출구 단부로 향한다.
여기 사용된 용어 "제1", "제2"는 일반적으로 동일한 명칭을 가진 특징들을 구별하기 위한 표지이며, 이들은 문맥상 다른 의미가 아니라면 이들 특징의 각각의 개수에 관해서 수치적으로 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, "제1 SCR 촉매"라는 언급은 "제2 SCR 촉매"가 존재해야 함을 내포하는 것이 아니다.
여기 사용된 "촉매화된 그을음 필터"라는 언급은, 특히 제2 구역의 제2 촉매와 관련해서, 그을음의 산화를 촉매작용하기 위한 적합한 촉매를 말한다. "촉매화된 그을음 필터"의 기판은, 특히 제1 구역과 제2 구역이 동일한 기판 상에 위치될 때, 관통형 또는 필터 구조를 가질 수 있다.
여기 사용된 "피스"라는 언급은 용어 "기판"과 동의어일 수 있다.
본 발명에 따른 제1 양태에서, 촉매 물품은 입구 단부 및 출구 단부, 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 기판을 포함하며, 여기서 제1 구역은 백금족 금속을 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC)와 금속 교환 분자체, 바나듐 또는 비금속을 포함하는 제1 SCR 촉매를 포함하고, 제2 구역은 디젤 산화 촉매(DOC), 디젤 발열 촉매(DEC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)로 구성되는 군으로부터 선택된 제2 촉매를 포함하며, 제1 구역은 제2 구역에 비해 가스 흐름의 상류에 위치된다.
암모니아 슬립 촉매는 백금족 금속을 포함하는 암모니아 산화 촉매, 및 금속 교환 분자체, 바나듐, 비금속, 비금속 산화물 또는 혼합 산화물을 포함하는 제1SCR 촉매를 포함한다. PGM 촉매와 SCR 촉매는 4가지 구성: 이중-층 구성의 3가지 타입과 블렌드 중 하나로 존재할 수 있다.
제1 이중-층 구성은 하부층에 암모니아 산화 촉매와 상부층에 SCR 촉매를 가진다.
제2 이중-층 구성은 암모니아 산화 촉매를 포함하는 층의 앞 층에 SCR 촉매를 가진다.
제3 이중-층 구성은 암모니아 산화 촉매를 포함하는 층의 앞 층에 SCR 촉매를 가지며, SCR 촉매의 일부는 또한 암모니아 산화 촉매의 위에 상부층에 존재한다.
이들 이중-층 구성은 다음과 같이 묘사될 수 있다:
Figure 112018005306704-pct00001
이들 구성의 각각에서 SCR 촉매를 가진 층은 또한 백금족 금속, 바람직하게 백금 또는 팔라듐, 더 바람직하게 팔라듐을 포함할 수 있다.
암모니아 슬립 촉매는 백금족 금속을 포함하는 하부층 및 하부층 위에 위치된 제1 SCR 촉매를 포함하는 상부층을 포함할 수 있다.
제4 구성에서, 암모니아 슬립 촉매는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금족 금속(PGM)과 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함한다. 바람직하게, 백금족 금속은 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 블렌드는 Pd, Nb-Ce-Zr 또는 MnO2 상의 Nb를 더 포함할 수 있다.
물품이 둘 이상의 ASC를 포함할 때, ASC에서 암모니아 산화 촉매와 SCR 촉매는 동일하거나 상이할 수 있다(즉, 제1 ASC의 암모니아 산화 촉매는 ...의 암모니아 산화 촉매와 상이하다).
제1 구역과 제2 구역은 동일한 기판 상에 위치될 수 있고, 여기서 제1 구역은 기판의 입구측에 위치되며, 제2 구역은 기판의 출구측에 위치된다.
촉매 물품은 제2 기판을 더 포함할 수 있고, 여기서 제1 구역은 제1 기판 상에 위치되며, 제2 구역은 제2 기판 상에 위치되고, 제1 기판은 제2 기판의 상류에 위치된다.
촉매 물품은 제1 피스와 제2 피스를 포함할 수 있고, 여기서 제1 구역은 제1 피스에 위치되며, 제2 구역은 제2 피스에 위치되고, 제1 피스는 제2 피스의 상류에 위치된다.
촉매 물품은 제1 피스와 제2 피스를 포함할 수 있고, 여기서 제1 구역의 일부는 제1 피스에 위치되며, 제1 구역의 나머지 부분과 제2 구역은 제2 피스에 위치되고, 제1 피스는 제2 피스의 상류에 위치된다.
촉매 물품은 3개의 제1 피스 및 제2 피스를 포함할 수 있고, 여기서 제1 구역은 제1 피스에 위치되며, 제1 구역의 나머지 부분과 제2 구역은 제2 피스에 위치되고, 제1 피스는 제2 피스의 상류에 위치된다.
이들 피스의 조합의 각각에서, 추가의 촉매가 또한 제2 피스에 또는 제2 피스 뒤의 추가의 피스 상에 위치될 수 있다.
ASC에서 PGM의 양은 촉매 물품의 조성에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, PGM은 약 0.1 g/ft3 내지 약 5 g/ft3, 바람직하게 약 0.1 g/ft3 내지 약 1 g/ft3의 수준으로 존재할 수 있다. 일부 구성에서, 발열을 생성하는 것이 바람직할 때 PGM은 약 1 g/ft3 내지 약 20 g/ft3, 바람직하게 약 5 g/ft3 내지 약 10 g/ft3의 수준으로 존재할 수 있다.
PGM은 Pt, Pd 또는 백금과 팔라듐의 조합일 수 있다.
Pt와 Pd가 모두 사용되는 경우, Pt:Pd의 비는 약 10:1 내지 1:100, 바람직하게 약 5:1 내지 1:10일 수 있다.
암모니아 산화 촉매는 담지체, 바람직하게 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금을 포함할 수 있다.
낮은 암모니아 저장을 가진 담지체는 규산질 담지체일 수 있다.
규산질 담지체는 실리카 또는 (a) 적어도 100, (b) 적어도 200, (c) 적어도 250, (d) 적어도 300, (e) 적어도 400, (f) 적어도 500, (g) 적어도 750 및 (h) 적어도 1000 중 적어도 하나의 실리카-대-알루미나 비율을 가진 제올라이트를 포함할 수 있다.
규산질 담지체는 BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI 또는 MWW 프레임워크 타입을 가진 분자체를 포함할 수 있다.
낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금의 양에 대한 SCR 촉매의 양의 비는 이들 성분의 중량을 기준으로, 비의 각 종점을 포함해서, 0:1 내지 300:1, 바람직하게 3:1 내지 300:1, 더 바람직하게 7:1 내지 100:1 및 가장 바람직하게 10:1 내지 50:1의 범위 내일 수 있다.
제2 구역은 산화 촉매와 제2 SCR 촉매의 블렌드를 포함할 수 있다.
촉매 물품은 제2 SCR 촉매를 더 포함할 수 있고, 여기서 제2 SCR 촉매는 암모니아 슬립 촉매의 상류에 위치되거나 또는 암모니아 슬립 촉매와 제2 촉매의 사이에 위치된다.
제2 SCR 촉매의 일부는 적어도 부분적으로 암모니아 슬립 촉매와 중첩할 수 있다.
촉매 물품은 제2 SCR 촉매를 포함할 수 있고, 여기서 제2 SCR 촉매는 암모니아 산화 촉매와 제2 촉매의 사이에 위치된다(즉, 디젤 산화 촉매(DOC), 디젤 발열 촉매(DEC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)의 상류 및 ASC의 하류).
SCR 촉매
촉매 물품은 하나 이상의 SCR 촉매를 포함할 수 있다. 암모니아 슬립 촉매 또는 각 암모니아 슬립 촉매에 존재하는 SCR 촉매는 제1 SCR 촉매라고 칭한다. 이 SCR 촉매는 이중-층의 일부로서 ASC에 존재하거나 또는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 Pt와의 블렌드에 존재한다.
제1 SCR 촉매는 금속 교환 분자체, 바나듐 또는 비금속일 수 있다.
제1 SCR 촉매는 바람직하게 Cu-SCR 촉매, Fe-SCR 촉매 또는 혼합 산화물, 더 바람직하게 Cu-SCR 촉매 또는 혼합 산화물이다. Cu-SCR 촉매는 구리 및 분자체를 포함한다. Fe-SCR 촉매는 철 및 분자체를 포함한다. 분자체는 아래 더 설명된다.
구리 또는 철은 분자체의 프레임워크 내에 및/또는 분자체 내의 프레임워크-외(교환가능한) 자리에 위치될 수 있다.
제1 SCR 촉매는 바람직하게 구리와 소 기공 분자체를 포함하는 Cu-SCR 촉매 또는 철과 소 기공 분자체를 포함하는 Fe-SCR 촉매이다.
소 기공 분자체는 알루미노실리케이트, 알루미노포스페이트(AlPO), 실리코-알루미노포스페이트(SAPO), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
소 기공 분자체는 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 및 ZON, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체(intergrowth)로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게, 소 기공 분자체는 CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR 및 ITE로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택될 수 있다.
전형적으로, 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금의 양에 대한 제1 SCR 촉매의 양의 비는 이들 성분의 중량을 기준으로, 끝 값을 포함해서, (a) 0:1 내지 300:1, (b) 3:1 내지 300:1, (c) 7:1 내지 100:1; 및 (d) 10:1 내지 50:1 중 적어도 하나의 범위 내일 수 있다.
일반적으로, 백금은 블렌드에서 백금의 담지체의 중량 + 백금의 중량 + 제1 SCR 촉매의 중량에 대해, 끝 값을 포함해서, (a) 0.01-0.3 wt%, (b) 0.03-0.2 wt%, (c) 0.05-0.17 wt% 및 (d) 0.07-0.15 wt% 중 적어도 하나로 존재할 수 있다.
제2 SCR 촉매는 비금속, 비금속의 산화물, 분자체, 금속 교환된 분자체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 비금속은 바나듐(V), 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 세륨(Ce), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 지르코늄(Zr) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 세리아 및 이들의 조합과 같은 내화성 금속 산화물 상에 담지된 바나듐으로 구성된 SCR 조성물이 잘 알려져 있으며, 이동식 용도에서 상업적으로 널리 사용된다. 미국특허 4,010,238 및 4,085,193에 전형적인 조성물이 설명되며, 이들 전체 내용은 여기 참고로 포함된다. 특히 이동식 용도에서 상업적으로 사용된 조성물은 WO3와 V2O5가 각각 5 내지 20 wt% 및 0.5 내지 6 wt%의 범위의 농도로 분산된 TiO2를 포함한다.
제2 SCR 촉매는 Nb-Ce-Zr 또는 MnO2 상의 Nb를 포함할 수 있다. 이들 촉매는 바인더 및 촉진제로서 작용하는 SiO2 및 ZrO2와 같은 다른 무기 재료를 함유할 수 있다.
SCR 촉매가 비금속일 때, 촉매 물품은 적어도 하나의 비금속 촉진제를 더 포함할 수 있다. 여기 사용된 "촉진제"는 촉매에 첨가되었을 때 촉매의 활성을 증가시키는 물질을 의미하는 것으로 이해된다.
비금속 촉진제는 금속, 금속의 산화물, 또는 이들의 혼합물의 형태일 수 있다. 적어도 하나의 비금속 촉매 촉진제는 네오디뮴(Nd), 바륨(Ba), 세륨(Ce), 란타늄(La), 프라세오디뮴(Pr), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 아연(Zn), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브데늄(Mo), 주석(Sn), 탄타륨(Ta), 스트론튬(Sr)및 이들의 산화물로부터 선택될 수 있다. 적어도 하나의 비금속 촉매 촉진제는 바람직하게 MnO2, Mn2O3, Fe2O3, SnO2, CuO, CoO, CeO2 및 이들의 혼합물일 수 있다. 적어도 하나의 비금속 촉매 촉진제는 질산염 또는 아세트산염과 같이, 수용액 중 염의 형태로 촉매에 첨가될 수 있다. 적어도 하나의 비금속 촉매 촉진제와 적어도 하나의 비금속 촉매, 예를 들어 구리는 수용액으로부터 산화물 담지체 재료(들) 위에 함침될 수 있거나, 산화물 담지체 재료(들)를 포함하는 워시코트에 첨가될 수 있거나, 또는 워시코트로 미리 코팅된 담지체에 함침될 수 있다.
SCR 촉매는 분자체 또는 금속 교환된 분자체를 포함할 수 있다. 여기 사용된 "분자체"는 가스나 액체에 대한 흡착제로서 사용될 수 있는 정확하고 균일한 크기의 작은 기공들을 함유하는 준안정성 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 기공을 통과할 만큼 충분히 작은 분자는 흡착되지만 더 큰 분자는 흡착되지 않는다. 분자체는 제올라이트계 분자체, 비-제올라이트계 분자체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
제올라이트 분자체는 국제 제올라이트 협회(IZA)에 의해 공개된 제올라이트 구조의 데이터베이스에 등재된 프레임워크 구조 중 어느 하나를 가진 마이크로포러스 알루미노실리케이트이다. 프레임워크 구조는, 제한은 아니지만 CHA, FAU, BEA, MFI, MOR 타입의 것들을 포함한다. 이들 구조를 가진 제올라이트의 비제한적 예들은 카바자이트, 파우자사이트, 제올라이트 Y, 초안정성 제올라이트 Y, 베타 제올라이트, 모데나이트, 실리칼라이트, 제올라이트 X, 및 ZSM-5를 포함한다.
알루미노실리케이트 제올라이트는 적어도 약 5, 바람직하게 적어도 약 20의 실리카/알루미나 몰 비율(SAR)(SiO2/Al2O3로 정의됨)을 가질 수 있으며, 유용한 범위는 약 10 내지 200이다.
SCR 촉매 중 어느 것은 소 기공, 중간 기공 또는 대 기공 분자체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. "소 기공 분자체"는 8개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 함유하는 분자체이다. "중간 기공 분자체"는 10개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 함유하는 분자체이다. "대 기공 분자체"는 12개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가진 분자체이다.
제2 SCR 촉매는 알루미노실리케이트 분자체, 금속-치환 알루미노실리케이트 분자체, 알루미노포스페이트(AlPO) 분자체, 금속-치환 알루미노포스페이트(MeAlPO) 분자체, 실리코-알루미노포스페이트(SAPO) 분자체 및 금속-치환 실리코-알루미노포스페이트(MeSAPO) 분자체, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 소 기공 분자체를 포함할 수 있다.
SCR 촉매 중 어느 것은 ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SFW, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG 및 ZON, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 소 기공 분자체를 포함할 수 있다. 바람직하게, 소 기공 분자체는 AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV 및 SFW로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된다.
SCR 촉매 중 어느 것은 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 및 WEN, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 중간 기공 분자체를 포함할 수 있다. 바람직하게, 중간 기공 분자체는 FER, MFI 및 STT로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된다.
SCR 촉매 중 어느 것은 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 및 VET, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 대 기공 분자체를 포함할 수 있다. 바람직하게, 대 기공 분자체는 BEA, MOR 및 OFF로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된다.
금속 교환된 분자체는, 주기율표의 VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB 또는 IIB 족의 하나로부터의 적어도 하나의 금속이 분자체의 외부 표면이나 채널, 공동 또는 케이지 내에서 프레임워크-외 자리 위에 부착될 수 있다. 금속은, 제한은 아니지만 0가 금속 원자 또는 클러스터, 분리된 양이온, 단핵 또는 다핵 옥시양이온, 또는 확장된 금속 산화물을 포함하는 몇몇 형태 중 하나일 수 있다. 바람직하게, 금속은 철, 구리, 및 이들의 혼합물 또는 조합일 수 있다.
금속은 적합한 용매 중에서 금속 전구체의 혼합물 또는 용액을 사용하여 제올라이트와 조합될 수 있다. 용어 "금속 전구체"는 제올라이트 상에 분산되어 촉매-활성 금속 성분을 제공할 수 있는 임의의 화합물 또는 복합체를 의미한다. 바람직하게, 용매는 다른 용매를 사용하는 것의 경제적인 측면과 환경적인 측면으로 인하여 물이다. 구리, 바람직한 금속이 사용될 때, 적합한 복합체 또는 화합물은, 제한은 아니지만 무수 및 수화된 황산구리, 질산구리, 아세트산구리, 구리 아세틸아세토네이트, 산화구리, 수산화구리, 및 구리아민의 염(예를 들어, [Cu(NH3)4]2+)을 포함한다. 본 발명은 특정한 타입, 조성 또는 순도의 금속 전구체에 제한되지 않는다. 분자체가 금속 성분의 용액에 첨가됨으로써 현탁액이 형성되며, 이것이 이후 반응하여 금속 성분이 제올라이트 상에 분포된다. 금속은 분자체의 기공 채널 내뿐만 아니라 외부 표면 상에 분포될 수 있다. 금속은 이온 형태로 또는 금속 산화물로서 분포될 수 있다. 예를 들어, 구리는 구리(II) 이온, 구리(I) 이온, 또는 구리 산화물로서 분포될 수 있다. 금속을 함유하는 분자체는 현탁액의 액체상으로부터 분리되고 세척되고 건조될 수 있다. 다음에, 금속을 분자체에 고정하기 위해 결과의 금속-함유 분자체가 하소될 수 있다.
바람직하게, 하나 이상의 SCR 촉매는 Cu-SCR, Fe-SCR, 바나듐, 혼합 산화물, 촉진된 Ce-Zr 또는 촉진된 MnO2를 포함한다. Cu-SCR 촉매는 구리 및 분자체를 포함하고, Fe-SCR 촉매는 철 및 분자체를 포함한다. 바람직하게, 분자체는 알루미노실리케이트, 알루미노포스페이트(AlPO), 실리코-알루미노포스페이트(SAPO), 또는 이들의 혼합물이다. 제2 SCR 촉매가 암모니아 슬립 촉매와 제2 촉매의 사이에 있을 때, 제2 SCR은 바람직하게 촉진된 Ce-Zr 또는 촉진된 MnO2를 포함한다.
금속 교환된 분자체는 분자체의 외부 표면이나 채널, 공동 또는 케이지 내에서 프레임워크-외 자리에 위치된 VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB 또는 IIB 족 금속을 약 0.10 중량% 및 약 10 중량%의 범위 내로 함유할 수 있다. 바람직하게, 프레임워크-외 금속은 약 0.2 중량% 및 약 5 중량%의 범위 내의 양으로 존재할 수 있다.
금속 교환된 분자체는 촉매의 총 중량의 약 0.1 wt% 내지 약 20 wt% 구리 또는 철을 가진 구리(Cu) 또는 철(Fe) 담지된 분자체일 수 있다. 더 바람직하게, 구리 또는 철은 촉매의 총 중량의 약 0.5 wt% 내지 약 15 wt%로 존재한다. 가장 바람직하게, 구리 또는 철은 촉매의 총 중량의 약 1 wt% 내지 약 9 wt%로 존재한다.
여기 설명된 촉매는 다양한 엔진으로부터의 배기가스의 SCR 처리에서 사용될 수 있다. 제1 SCR 촉매가 제1 층으로서 존재하고 암모니아를 저장하는 층 상에 담지된 백금이 제2 코팅에 존재하며 NH3를 포함하는 가스가 제2 코팅을 통과하기 전에 제1 층을 통과하는 비교용 조제물을 포함하는 촉매와 비교하여, 규산질 담지체 상의 백금과 Cu-SCR 또는 Fe-SCR 촉매인 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 촉매의 특성 중 하나는 그것이 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도에서 암모니아로부터의 N2 수율에 개선을 제공할 수 있다는 점이다.
제1 SCR 촉매가 제1 층으로서 존재하고 암모니아를 저장하는 담지체 상에 담지된 백금이 제2 코팅에 존재하며 NH3를 포함하는 가스가 제2 코팅을 통과하기 전에 제1 층을 통과하는 비교용 조제물을 포함하는 촉매와 비교하여, 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금과 Cu-SCR 촉매 또는 Fe-SCR 촉매인 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 촉매의 또 다른 특성은 그것이 NH3로부터 감소된 N2O 형성을 제공할 수 있다는 점이다.
제1 구성에서, 촉매 물품은 입구 및 출구, (a) PGM을 포함하는 암모니아 산화 촉매를 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC)와 제1 SCR 촉매를 포함하는 제1 구역 및 디젤 산화 촉매, 디젤 발열 촉매(DEC), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)를 포함하는 제2 구역을 가진 기판을 포함하며, 여기서 제1 구역은 기판의 입구측에 위치되고, 제2 구역은 기판의 출구측에 위치된다. 도 1은 ASC가 배기가스 흐름 내에서 물품의 입구에 위치되고, DOC 또는 나머지 촉매 중 하나는 물품의 출구에 위치된 구성을 묘사한다. 암모니아 슬립 촉매는 도 2에 도시된 대로 3개의 이중-층 구성 중 하나에 존재할 수 있다. 암모니아 슬립 촉매는 또한 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금족 금속(PGM)과 제1 SCR 촉매의 블렌드로서 존재할 수 있으며, 여기서 백금족 금속은 바람직하게 도 3에 도시된 대로 백금, 팔라듐 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
다른 구성에서, 촉매 물품은 입구 및 출구, (a) PGM을 포함하는 암모니아 산화 촉매를 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC)와 제1 SCR 촉매를 포함하는 제1 구역, 도 4에 도시된 대로, SCR 촉매의 앞에 있는 코팅되거나 코팅되지 않은 필터를 포함하는 제2 구역을 가진 기판을 포함한다. ASC는 상기 설명된 대로 이중-층 또는 블렌드일 수 있다. 도 5는 제1 구역의 ASC는 SCR 촉매가 암모니아 산화 촉매의 입구측과 상부를 덮는 이중-층으로 구성되고, 출구에서 ASC는 SCR 촉매가 암모니아 산화 촉매의 입구측을 덮는 이중-층으로 구성된 구성을 도시한다. 도 6은 두 ASC는 SCR 촉매가 암모니아 산화 촉매의 입구측과 상부를 덮는 이중-층으로 구성되고, 출구측에서 ASC는 SCR 촉매가 암모니아 산화 촉매의 입구측을 덮는 이중-층으로 구성된 구성을 도시한다.
도 7은 ASC가 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치되고, ASC는 SCR의 입구측의 암모니아 산화 촉매를 가진 이중-층이며, SCR이 DOC 또는 다른 촉매와의 사이에 있는 구성을 묘사한다.
도 8은 ASC가 DOC 또는 다른 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치되고, ASC는 SCR의 입구측의 암모니아 슬립 촉매를 가진 이중-층이며, SCR의 일부는 암모니아 산화 촉매의 상부를 덮고, SCR이 DOC 또는 다른 촉매와의 사이에 있는 구성을 묘사한다. 바람직하게, 제2 SCR 촉매는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금과 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 제1 층을 완전히 덮는다.
도 9는 ASC가 DOC 또는 다른 촉매의 상류에 있는 제2 SCR 촉매에 앞서서 배기가스 흐름에 위치되고, 여기서 ASC는 암모니아 산화 촉매 앞의 SCR 촉매를 가진 이중-층인 구성을 묘사한다. 도시되지 않은 다른 구성에서, ASC의 SCR 촉매 또는 ASC 사이의 SCR의 일부는 암모니아 산화 층의 상부를 덮을 수 있다.
다른 구성에서, 촉매 물품은 오직 하나의 암모니아 슬립 촉매(ASC)를 포함하고, (a) 제2 구역은 디젤 산화 촉매(DOC)를 포함하지 않거나 또는 (b) DOC는 암모니아 슬립 촉매의 하류에서 인접하여 위치되지 않는다.
다른 구성에서, 촉매 물품은 ASC 촉매를 포함하는 제3 구역을 더 포함하며, 여기서 제3 구역은 제1 구역과 제2 구역의 사이에 위치된다. 제1 구역에서 PGM은 발열을 생성하기에 충분한 양의 팔라듐을 포함할 수 있다.
상기 구성의 각각에서, 각 구역은 동일한 기판에 위치될 수 있거나, 또는 각 기판 상에 하나 이상의 구역을 가진 둘 이상의 기판이 있을 수 있다. 배기 시스템에서, 둘 이상의 기판이 사용될 때, 하나 이상의 기판은 단일 하우징 또는 케이싱에 위치되거나 상이한 하우징 또는 케이싱에 위치될 수 있다.
촉매의 기판은, 관통형 또는 필터 구조, 예컨대 허니콤 구조, 압출 담지체, 금속 기판, 또는 SCRF를 포함하는 자동차용 촉매의 제조를 위해 전형적으로 사용되는 임의의 재료일 수 있다. 바람직하게, 기판은 기판의 입구에서 출구면으로 연장된 복수의 미세한 평행 가스 흐름 통로를 가지며, 통로는 유체 흐름 쪽으로 개방된다. 이러한 모노리스 캐리어는 단면의 제곱인치당 최대 약 700 또는 그 이상의 흐름 통로(또는 "셀")를 함유할 수 있지만, 훨씬 더 적은 수도 사용될 수 있다. 예를 들어, 캐리어는 제곱인치당 약 7 내지 600 셀, 더 일반적으로 약 100 내지 400 셀을 가질 수 있다("cpsi"). 유체 입구에서 유체 출구까지 본질적으로 직선 경로인 통로는 "워시코트"로서 SCR 촉매가 코팅된 벽에 의해 한정되며, 이로써 통로를 통해 흐르는 가스는 촉매 재료와 접촉하게 된다. 모노리스 기판의 흐름 통로는 임의의 적합한 단면 모양, 예컨대 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 삼각형, 사인파형, 육각형, 타원형, 원형 등일 수 있는 얇은 벽 채널이다. 본 발명은 특정한 기판 타입, 재료 또는 기하구조에 제한되지 않는다.
세라믹 기판은 임의의 적합한 내화성 재료, 예컨대 코디어라이트, 코디어라이트-α 알루미나, α-알루미나, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 뮬라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카 마그네시아, 지르코늄 실리케이트, 실리마나이트, 마그네슘 실리케이트, 지르콘, 페탈라이트, 알루미노실리케이트 및 이들의 혼합물로 제조될 수 있다.
또한, 벽유동형 기판은 코디어라이트와 탄화규소로부터 형성된 것들과 같이, 세라믹 섬유 복합체 재료로 형성될 수 있다. 이러한 재료는 배기 스트림의 처리에서 직면하는 환경, 특히 고온 환경을 견딜 수 있다.
기판은 고 기공률 기판일 수 있다. 용어 "고 기공률 기판"은 약 40% 내지 약 80%의 기공률을 가진 기판을 말한다. 고 기공률 기판은 바람직하게 적어도 약 45%, 더 바람직하게 적어도 약 50%의 기공률을 가질 수 있다. 고 기공률 기판은 약 75% 미만, 더 바람직하게 약 70% 미만의 기공률을 가질 수 있다. 여기 사용된 용어 기공률은 바람직하게 수은압입계로 측정된 총 기공률을 말한다.
바람직하게, 기판은 코디어라이트, 고 기공률 코디어라이트, 금속 기판, 압출 SCR, 필터 또는 SCRF일 수 있다.
규산질 담지체 상의 백금과 바람직하게 Cu-SCR 촉매 또는 Fe-SCR 촉매인 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 워시코트가 본 분야에 알려진 방법을 사용하여 기판의 입구측에 적용될 수 있다. 워시코트의 적용 후, 조성물은 건조되고 선택적으로 하소된다. 조성물이 제2 SCR을 포함하는 경우, 제2 SCR은 상기 설명된 대로 하부층을 가진 건조되거나 하소된 물품에 별도의 워시코트로 적용될 수 있다. 제2 워시코트가 적용된 후, 그것은 건조되고 하소될 수 있다.
백금 함유 층을 가진 기판은 건조되고 300℃ 내지 1200℃, 바람직하게 400℃ 내지 700℃, 및 더 바람직하게 450℃ 내지 650℃의 범위 내의 온도에서 하소될 수 있다. 하소는 바람직하게 건조 상태에서 행해지지만, 그것은 또한 열수 방식으로, 즉 일부 수분 함량의 존재하에 수행될 수 있다. 하소는 약 30분 내지 약 4시간, 바람직하게 약 30분 내지 약 2시간, 더 바람직하게 약 30분 내지 약 1시간의 시간 동안 수행될 수 있다.
배기 시스템은 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품 및 배기가스에 NH3를 도입하거나 또는 배기가스에서 NH3를 형성하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 배기 시스템에서, 둘 이상의 기판이 사용될 때, 하나 이상의 기판은 단일 하우징 또는 케이싱이나 상이한 하우징 또는 케이싱에 위치될 수 있다. 배기 시스템은 촉매화된 그을음 필터(CSF)를 더 포함할 수 있다. 촉매화된 그을음 필터는 필터의 전면에서 높은 PGM 로딩을 포함한다. 높은 PGM 로딩은 필터의 전면 5-50mm에서 약 5 g/ft3 내지 약 20 g/ft3(바람직하게 헤비 듀티 디젤 엔진에서는 약 적어도 5 g/ft3 및 라이트 듀티 디젤 엔진에서는 약 10 g/ft3 내지 약 20 g/ft3)의 로딩을 의미한다.
엔진은 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품 및 배기가스에 NH3를 도입하거나 또는 배기가스에서 NH3를 형성하기 위한 수단을 포함하는 배기 시스템을 포함할 수 있다. 엔진은 차량의 디젤 엔진, 고정 공급처의 디젤 엔진, 또는 배와 같은 선박의 디젤 엔진일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 촉매에서 발열을 제공하는 방법은 탄화수소, 일산화탄소(CO) 또는 수소와 같은 연소성 가스를 포함하는 배기가스를 본 발명의 제1 양태의 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 배기가스에서 NH3로부터 N2O 형성을 감소시키는 방법은 암모니아를 포함하는 배기가스를 본 발명의 제1 양태의 촉매 물품과 접촉시키는 단계를 포함한다.
이후의 실시예들은 본 발명을 단지 예시할 뿐이며, 당업자는 본 발명의 정신 및 청구항의 범위 내에서 많은 변화를 인정할 것이다.
실시예
실시예 1
먼저 기판 상에 알루미나 상의 PGM을 포함하는 워시코트를 배치하여 하부층을 형성하고, 다음에 워시코트를 건조시켜서 코디어라이트 기판(400 cpsi)에 촉매 물품을 제조했다. 구리 카바자이트(Cu-CHA)(120 g/ft3 Cu)를 포함하는 워시코트를 적용하고, 다음에 상부층을 건조시켜서 하부층 상에 상부층을 배치했다. 상부층이 건조된 후 물품을 하소했다.
3 g/ft3의 로딩으로 PGM으로서 오직 백금만 함유하는 기준 촉매 물품을 제조했다. PGM으로서 Pt와 Pd를 포함하는 샘플을 제조했으며, 총 PGM 로딩은 18 g/ft3, Pt:Pd 비는 1:5로 했다. 18 g/ft3의 총 PGM 로딩과 2:1의 Pt:Pd 비를 가진 PGM으로서 Pt와 Pd를 포함하는 샘플을 제조했다. 샘플을 신선한 상태와 580℃에서 100시간 열수 노화 후에 시험했다.
온도가 실온에서 150℃로 증가함에 따라 샘플의 1"x1" 코어는 N2 가스가 그 위를 지나갔다. 다음에, 온도가 10℃/분의 속도로 150℃에서 500℃로 증가하는 동안 NH3 = 500ppm, CO2 = 4.5%, H2O = 5%, CO = 200ppm, O2 = 12%, 나머지 N2를 함유하는 가스가 SV = 150000 h-1로 샘플을 지나갔다. NH3, NOX, N2O, CO 및 CO2의 농도를 시스템으로부터 출구에서 FTIR에 의해 측정했다.
도 10 및 11은 신선한 샘플과 노화된 샘플에서 200℃에서 500℃까지 3개 샘플로부터의 NH3 전환, N2O 선택성 및 NOx 선택성을 나타낸다. 2:1의 비로 Pt와 Pd를 가진 촉매는 Pt만 가진 기준보다 더 좋은 저온 NH3 전환을 제공했지만, 1:5의 비로 Pt와 Pd를 가진 촉매는 약 350℃ 아래에서 더 적은 NH3 전환을 제공했다. 2:1의 비로 Pt와 Pd를 가진 촉매는 Pt만 가진 기준 또는 1:5의 비로 Pt와 Pd를 가진 촉매보다 더 높은 N2O 선택성을 제공했다. 3개 촉매는 유사한 NOx 선택성을 제공했다. 이들 결과는 신선한 샘플과 노화된 샘플 모두에 적용된다.
도 12 및 13은 신선한 샘플과 노화된 샘플에서 150℃에서 500℃까지 3개 샘플로부터의 NO 전환을 나타낸다. 다시, 신선한 샘플과 노화된 샘플은 유사한 결과를 제공했으며, Pt:Pd의 2:1 혼합물은 PGM으로서 Pt만 가진 기준과 동일하거나 더 큰 전환을 제공했다.
도 14 및 15는 신선한 샘플과 노화된 샘플에서 150℃에서 500℃까지 3개 샘플로부터의 CO 전환을 나타낸다. 다시, 신선한 샘플과 노화된 샘플은 유사한 결과를 제공했으며, Pt:Pd의 2:1 혼합물은 PGM으로서 Pt만 가진 기준과 동일하거나 더 큰 전환을 제공했다.
도 16-18 및 19-21은 각각 신선한 샘플과 노화된 샘플에서 150℃에서 500℃까지 3개 샘플로부터의 HC 전환을 나타낸다. 다시, 신선한 샘플과 노화된 샘플은 유사한 결과를 제공했다. PGM으로서 Pt만 함유한 기준 샘플은 약 450℃ 내지 500℃에서 약 70%의 최대 HC 전환을 가졌다. 그러나, Pt와 Pd의 혼합물을 함유한 두 샘플은 약 375℃까지 약 70% HC 전환을 제공했고, 500℃까지 90% 이상의 HC 전환을 제공했다. 이것은 ASC에서 Pt와 Pd의 혼합물이 Pt만을 사용한 것보다 훨씬 더 많은 탄화수소를 산화시킬 수 있다는 것을 증명한다.
실시예 2
실시예 1에서 설명된 대로 제조된 촉매의 샘플을 디젤 산화 촉매(DOC) 및 촉매화된 그을음 필터(CSF)와 함께 배기 시스템에 배치했다. SCR:ASC:DOC:CSF의 순서로 촉매들을 배기 시스템에 배치했다. 배기 시스템을 엔진에 연결하고 SCR 촉매의 앞에서 배기 스트림에 요소를 분사했다. 연료 분사장치로부터의 출구 역시 SCR의 앞에서 시스템에 위치했다. 450℃에서 1시간 동안 엔진을 운전시켜서 시스템을 컨디셔닝한 다음, 엔진 속도를 감소시켜 엔진 온도를 약 300℃에서 안정화시켰다. 온도가 안정화된 후, SCR 촉매의 앞에서 배기 시스템에 연료를 분사하여 CSF 뒤에서 온도를 약 450℃로 상승시켰다.
CSF 뒤의 온도를 약 15분 동안 일정하게 유지한 후, 배기 시스템에 연료의 추가를 중단하고 온도를 약 300℃로 회복시켰다.
SCR로의 입구에서의 온도와 ASC, DOC 및 CSF로부터의 출구에서의 온도를 측정했다. 이들 온도는 오직 Pt만 함유한 기준, 1:5 Pt:Pd 로딩으로 18 g/ft3의 PGM을 가진 촉매, 2:1 Pt:Pd 로딩으로 18 g/ft3의 PGM을 가진 촉매에 대한 도 22-24에 도시된다. 도 22는 PGM으로서 오직 Pt만 함유한 촉매의 사용은 약 1250sec에서 최대 약 350℃에 도달한 다음 약 1600sec까지 약 300℃로 떨어진 ASC에서의 출구 온도를 가져왔음을 나타낸다. 그러나, Pt와 Pd의 조합을 사용한 두 시스템에서는 모두 ASC에서의 출구 온도가 약 1250sec에서 최대 약 390℃에 도달했고, 이 온도는 약 2200sec까지 약 390℃로 유지되었으며, 이것은 이들 촉매가 모두 발열을 생성했음을 나타낸다. 이런 안정한 발열은 PGM으로서 오직 Pt만 함유한 기준 촉매에서는 관찰되지 않았다. 이것은 ASC에 앞서서 SCR을 사용했을 때 SCR이 안정한 발열을 생성하지 않았다는 것을 증명한다. 이들 결과는 또한 여기 설명된 촉매 물품이 기준 시스템에 의해 제공된 것보다 더 좋은 발열을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.
발열의 생성은 Cu-SCR 촉매와 같은 촉매가 황 재생을 거칠 수 있거나 SCR 반응 효율이 증가되는 온도로 촉매를 가열할 수 있고, 이것은 저 부하 작동 또는 냉시동에서 더 좋은 성능을 초래한다. ASC가 시스템에서 맨 앞에 있을 때 발열의 생성은 촉매가 스스로 재생하는 것을 허용할 수 있다.
촉매에서 PGM의 존재는 촉매 상에 축적되며 사건 동안 방출되고 연소되어 증가된 배기가스 온도를 가져올 수 있는 탄화수소나 다른 반응성 종들의 산화에 의해 야기되는 촉매 시스템에서의 고도의 발열 반응의 위험을 감소시킬 것이다.
실시예 3 - ASC 상에서 발열의 생성
상기 설명된 암모니아 슬립 촉매를 배기 후-처리 시스템에서 맨 앞에 배치한다. 종래의 시스템에서 SCR 촉매는 실시예 2에 도시된 대로 이 위치에 배치될 것이다. 또는 달리, 암모니아 슬립 촉매를 암모니아 슬립 촉매의 상류에서 발열이 생성되지 않는 위치에 배치한다.
발열의 생성은 Cu-SCR 촉매와 같은 촉매가 황 재생을 거칠 수 있거나 SCR 반응 효율이 증가되는 온도로 촉매를 가열할 수 있고, 이것은 저 부하 작동 또는 냉시동에서 더 좋은 성능을 초래한다. ASC가 시스템에서 맨 앞에 있을 때 발열의 생성은 촉매가 스스로 재생하는 것을 허용할 수 있다.
촉매에서 PGM의 존재는 촉매 상에 축적되며 사건 동안 방출되고 연소되어 증가된 배기가스 온도를 가져올 수 있는 탄화수소나 다른 반응성 종들의 산화에 의해 야기되는 촉매 시스템에서의 고도의 발열 반응의 위험을 감소시킬 것이다. 백금족 금속을 촉매에 통합함으로써, 배기 라인에 직접 분사되거나 또는 ASC 자체 위에서 엔진으로부터 나오는 탄화수소와의 반응에 의해서 발열이 생성될 수 있다. 생성된 발열은 Cu-SCR 촉매와 같은 촉매가 황 재생을 거칠 수 있거나 SCR 반응 효율이 증가되는 온도로 촉매를 가열할 수 있고, 이것은 저 부하 작동 또는 냉시동에서 더 좋은 성능을 초래한다. PGM으로서 Pd의 사용은 발열 생성에서 그것의 양호한 성능 및 비교적 불량한 암모니아 산화 특성 때문에 특히 유용하다.
실시예 4: HC 저장에 덜 민감한 시스템
암모니아 슬립 촉매를 배기 후-처리 시스템에서 맨 앞에 또는 다량의 탄화수소가 암모니아 슬립 촉매에 도달하는 위치에 배치한다. 본 발명은 SCR 촉매가 같은 위치에 대신 배치될 수 있는 종래의 시스템 설계와 비교된다.
시스템이 가열될 때 탄화수소의 빠른 방출과 조합된 다량의 탄화수소의 저장은 상당한 발열을 가져올 수 있고, 이것은 촉매에서 아주 고온을 가져올 수 있다. 이런 매우 높은 온도는 촉매를 비활성화할 수 있다. 일부 경우, 생성된 상당한 발열은 심지어 촉매를 용융시킬 수 있다. PGM의 존재는, 탄화수소가 매우 높은 발열을 야기하는 수준으로 존재할 수 있기 전 탄화수소의 연소에 의한 매우 상당한 발열 형성될 위험을 감소시킬 수 있다. 백금족 금속을 촉매에 통합함으로써 촉매에 도달한 탄화수소의 대부분은, 통상 일어나는 바와 같이 SCR 촉매 프레임워크 내에 포착되는 것이 아니라 오히려 산화될 것이다. 이것은 포착된 탄화수소가 반응하고 갑자기 아주 고온을 야기하여 배기가스 후-처리 시스템을 비활성화하는 돌발적인 발열 사건의 위험을 감소시킬 것이다.
실시예 5 - 매우 양호한 슬립 제어를 가진 시스템
암모니아 슬립 촉매를 요소(또는 다른 NH3 공급원)의 분사 지점 뒤에 배치한다. 종래의 시스템에서 SCR 촉매는 이 위치에 배치될 것이다.
시스템에서 매우 앞쪽에 ASC를 배치함으로써 암모니아 슬립에 대한 감소된 위험 때문에 암모니아 분사의 제어가 더 쉬워질 것이다. 이것은 암모니아 슬립 촉매가 종래의 SCRT 또는 CCRT 시스템의 상류에 배치되는 경우와 같이 촉매의 크기가 매우 제한되는 경우에 특히 유용하다. 이 시스템은 N2O 형성을 감소시킬 수 있다. 암모니아는 DOC 또는 CSF 상에서 반응하여 N2O를 형성할 수 있다. 암모니아 슬립을 최소화함으로써 DOC 또는 CSF 상에서 암모니아의 반응에 의해 형성될 수 있는 N2O의 양이 또한 감소된다.
이 시스템의 이점은 (1) NH3의 과 용량이 가능하고, (2) 덜 엄격한 투입 전략이 요구되고, (3) NH3 슬립에 의한 하류 성분 상의(DOC 또는 CSF 상의) N2O의 형성이 더 적다는 점이다.
실시예 6 - SCR 촉매에 PGM의 통합
상기 실시예의 각각에서, ASC는 백금족 금속을 포함하는 하부층과 제1 SCR 촉매를 포함하는 상부층을 가진 이중-층 촉매가 아니라 PGM과 SCR 촉매의 혼합물인 단일층 촉매이다.
두 촉매의 혼합물의 사용은 시스템에서 배압을 감소시키며 제조 비용을 감소시킨다. 바람직하게, 암모니아 슬립 촉매는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금과 SCR 촉매의 블렌드를 포함한다.
여기 설명된 촉매 물품은 PGM이 암모니아를 산화시키고 시스템의 SCR 활성을 감소시키기 위해 일반적으로 필요한 것보다 온도가 낮은 냉시동 동안 특히 유용하다. 예를 들어, 암모니아의 Pd 산화는 일반적으로 전형적인 냉시동 온도 위인 약 400℃의 온도까지는 중요하지 않다.
앞의 실시예들은 예시로서만 의도되며, 아래 청구항이 본 발명의 범위를 한정한다.

Claims (45)

  1. 입구 단부 및 출구 단부, 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 기판을 포함하는 촉매 물품으로서, 여기서 제1 구역은 백금족 금속을 포함하는 암모니아 슬립 촉매(ASC)와 금속 교환 분자체, 바나듐 또는 비금속을 포함하는 제1 SCR 촉매를 포함하고, 제2 구역은 디젤 산화 촉매(DOC), 디젤 발열 촉매(DEC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), NOx 흡수제, 선택적 촉매 환원/수동적 NOx 흡착제(SCR/PNA), 냉시동 촉매(CSC) 또는 삼원 촉매(TWC)로 구성되는 군으로부터 선택된 제2 촉매를 포함하며, 제1 구역은 제2 구역에 비해 가스 흐름의 상류에 위치되고,
    암모니아 슬립 촉매와 제2 촉매의 사이에 위치되는 제2 SCR 촉매를 포함하며, 제2 SCR 촉매의 일부는 적어도 부분적으로 암모니아 슬립 촉매와 중첩하는, 촉매 물품.
  2. 제 1 항에 있어서, 제1 구역과 제2 구역은 동일한 기판 상에 위치되며, 제1 구역은 기판의 입구측에 위치되고, 제2 구역은 기판의 출구측에 위치되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  3. 제 1 항에 있어서, 제2 기판을 더 포함하며, 여기서 제1 구역은 제1 기판 상에 위치되고, 제2 구역은 제2 기판 상에 위치되며, 제1 기판은 제2 기판의 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  4. 제 3 항에 있어서, 물품은 제1 피스 및 제2 피스를 포함하며, 여기서 제1 구역은 제1 피스에 위치되고, 제2 구역은 제2 피스에 위치되며, 제1 피스는 제2 피스의 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 암모니아 슬립 촉매는 백금족 금속을 포함하는 하부층 및 하부층 위에 위치된 제1 SCR 촉매를 포함하는 상부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 암모니아 슬립 촉매는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금족 금속과 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  7. 제 6 항에 있어서, 블렌드는 Pd, Nb-Ce-Zr 또는 MnO2 상의 Nb를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는, 담지체 또는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상의 백금과 제1 SCR 촉매의 블렌드를 포함하는 제1 층을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  12. 제 1 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 암모니아 슬립 촉매와 제2 촉매의 사이에 있으며, 제2 SCR 촉매는 촉진된 Ce-Zr 또는 촉진된 MnO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  13. 제 1 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 비금속, 비금속의 산화물, 분자체, 금속 교환된 분자체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  14. 제 13 항에 있어서, 비금속은 바나듐(V), 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 세륨(Ce), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 지르코늄(Zr), 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  15. 제 14 항에 있어서, 적어도 하나의 비금속 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  16. 제 13 항에 있어서, 분자체 또는 금속 교환된 분자체는 8개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가지는 소 기공 분자체, 10개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가지는 중간 기공 분자체, 12개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가지는 대 기공 분자체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  17. 제 13 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 알루미노실리케이트 분자체, 금속-치환 알루미노실리케이트 분자체, 알루미노포스페이트(AlPO) 분자체, 금속-치환 알루미노포스페이트(MeAlPO) 분자체, 실리코-알루미노포스페이트(SAPO) 분자체 및 금속-치환 실리코-알루미노포스페이트(MeSAPO) 분자체, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 소 기공 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  18. 제 13 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 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 및 ZON, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체(intergrowth)로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 소 기공 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  19. 제 13 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV 및 SFW로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 소 기공 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  20. 제 13 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 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 및 WEN, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 중간 기공 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  21. 제 13 항에 있어서, 제2 SCR 촉매는 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 및 VET, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택된 대 기공 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  22. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 백금족 금속은 백금, 팔라듐 또는 백금과 팔라듐의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  23. 제 22 항에 있어서, 팔라듐은 제1 구역에 1 g/ft3 내지 20 g/ft3의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  24. 제 22 항에 있어서, Pt 및 Pd는 10:1 내지 1:100, 또는 5:1 내지 1:10의 중량비로 존재하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  25. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 SCR 촉매에서 금속 교환된 분자체는 Cu-SCR 촉매 또는 Fe-SCR 촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  26. 제 25 항에 있어서, Cu-SCR 촉매는 구리와 분자체를 포함하고, Fe-SCR 촉매는 철과 분자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  27. 제 26 항에 있어서, 분자체는 알루미노실리케이트, 알루미노포스페이트(AlPO), 실리코-알루미노포스페이트(SAPO), 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  28. 제 26 항에 있어서, 분자체는 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 및 ZON, 및 이들의 혼합물 및/또는 호생체로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  29. 제 28 항에 있어서, 분자체는 AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LEV 및 SFW로 구성되는 프레임워크 타입의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  30. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 백금족 금속은, 담지체 또는 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체 상에 있는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  31. 제 30 항에 있어서, 낮은 암모니아 저장을 가진 담지체는 규산질 담지체인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  32. 제 31 항에 있어서, 규산질 담지체는 실리카 또는 (a) 적어도 100, (b) 적어도 200, (c) 적어도 250, (d) 적어도 300, (e) 적어도 400, (f) 적어도 500, (g) 적어도 750 및 (h) 적어도 1000 중 적어도 하나의 실리카-대-알루미나 비율을 가진 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  33. 제 31 항에 있어서, 규산질 담지체는 BEA, CDO, CON, FAU, MEL, MFI 또는 MWW를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  34. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 담지체 상의 백금의 양에 대한 제1 SCR 촉매의 양의 비는 이들 성분의 중량을 기준으로, 비의 종점의 각각을 포함해서, (a) 0:1 내지 300:1, (b) 3:1 내지 300:1, (c) 7:1 내지 100:1 및 (d) 10:1 내지 50:1 중 적어도 하나의 범위 내인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  35. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 백금은 블렌드에서 백금의 담지체의 중량 + 백금의 중량 + 제1 SCR 촉매의 중량에 대해, 끝 값을 포함해서, (a) 0.01-0.3 wt%, (b) 0.03-0.2 wt%, (c) 0.05-0.17 wt%, 및 (d) 0.07-0.15 wt% 중 적어도 하나로 존재하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  36. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판은 코디어라이트, 40% 내지 80%의 기공률을 가지는 고 기공률 코디어라이트, 금속 기판, 압출 SCR, 벽유동형 필터, 필터 또는 SCRF인 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  37. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 물품은 오직 하나의 암모니아 슬립 촉매(ASC)를 포함하며, (a) 제2 구역이 디젤 산화 촉매(DOC)를 포함하지 않거나 또는 (b) DOC가 암모니아 슬립 촉매의 하류에서 인접하여 위치되지 않는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  38. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, ASC 촉매를 포함하는 제3 구역을 더 포함하며, 제3 구역은 제1 구역과 제2 구역의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  39. 제 38 항에 있어서, 제1 구역에서 PGM은 1 g/ft3 내지 20 g/ft3의 양으로 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 물품.
  40. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 촉매 물품, 및 배기가스에 NH3를 도입하거나 또는 배기가스에서 NH3를 형성하거나 또는 배기가스에 NH3를 도입하는 수단을 포함하는 배기 시스템.
  41. 제 40 항에 있어서, 촉매화된 그을음 필터(CSF)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  42. 제 41 항에 있어서, 촉매화된 그을음 필터는 필터의 입구측에서 5 g/ft3 내지 20 g/ft3의 PGM 로딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  43. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 물품, 및 배기가스에 NH3를 도입하거나 또는 배기가스에서 NH3를 형성하는 수단을 포함하는 엔진.
  44. 탄화수소를 포함하는 배기가스를 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 촉매 물품과 접촉시키는 단계를 포함하는, 촉매에서 발열을 제공하는 방법.
  45. 암모니아를 포함하는 배기가스를 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 촉매 물품과 접촉시키는 단계를 포함하는, 배기가스에서 NH3로부터 N2O 형성을 감소시키는 방법.
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