KR20220070013A - 탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매 - Google Patents

탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매 Download PDF

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KR20220070013A
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케빈 비어드
조셉 에이 패체트
에드가 픽토르 휜네케스
얀 마르틴 벡커
존 케이 호크무쓰
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바스프 코포레이션
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Abstract

본 발명은, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는, 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재; 및 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅을 포함하고, 상기 표면은, 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은, 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 추가로 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물을 포함하고, 상기 혼합된 산화물은 제2 산화물 물질 상에 지지된다.

Description

탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매
본 발명은, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매의 제조 방법, 및 본 발명의 방법에 의해 수득가능하거나 수득된 촉매에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 촉매를 포함하는 배기 가스 처리 시스템에 관한 것이다.
시중에서 입수가능한 선택적 접촉 환원(SCR) 촉매는, 근접-장착된 위치(close-coupled position)에서, 상기 촉매를 필터의 상류에 배치함으로써 일시적인 및 사용 중인(in-service) 적합성 사이클에 대한 더 빠른 워밍업을 허용한다. deNOx 사이클의 개선이 실현될 수 있다. 그러나, 상기 촉매는, 근접-장착된 위치에 배치된 경우, 재생될 수 없거나, 황을 제거할 수 없거나, 촉매의 수명 사이클에 걸쳐 고 NOx 전환율을 달성하기 위한 황에 대한 내성을 가질 수 없다. 미국 특허 출원 공개 제2015/0375207 A1호는, 조합된 기능(즉, CO 및 NOx의 제거)을 갖는 층상 촉매를 개시하고 있으며, 상기 촉매는, 기재 상에 산화 층(상부 층) 및 암모니아-SCR 촉매 층(하부 층)을 포함한다. 미국 특허 제5,371,056호는, 관류형(flow-through) 기재, 및 활성 성분에 대한 지지체로서의 활성 촉진 분산 코팅을 포함하는 산화 제어 디젤 촉매를 개시하고 있다. 국제 특허 출원 공개 제WO 2018/224651 A2호는, 근접-장착된 위치에서의 Pd-함유 SCR 촉매, 층상 Pd-지르코니아 및 Cu-제올라이트 설계를 포함하는 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 상기 촉매는 cc-위치에서의 탈황과 관련하여 결점을 가진다.
바나듐-기반 SCR 촉매는 이의 내황성에 대해 공지되어 있다. 이는 또한 약한 탄화수소(HC) 산화 성능을 제공할 수 있다. 그러나, 돌발적인 탄화수소 발열로 인한 고온은 촉매의 비가역적 불활성화를 제공할 수 있다.
따라서, 고도로 안정한 바나듐-함유 촉매는 근접-장착 용도의 전제 조건일 수 있다. 실제로, 본 발명은, 유로(Euro) VI, 유로 VII 및 CARB 요건을 충족하기 위해 HDD(Heavy-Duty Diesel) 시스템을 개선하는 것을 목표로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 개선된 촉매 성능(예컨대, 탁월한 HC 산화 및 NOx의 SCR)을 가지면서 아산화질소의 방출을 감소시키는, 탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매를 제공하는 것이다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매가, 개선된 촉매 성능(예컨대, 탁월한 HC 산화 및 NOx의 SCR)을 달성하면서 아산화질소의 방출을 감소시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명은, 산화물 물질(예컨대, 티타니아) 상에 지지된 바나디아의 탈황 이점을 이용한다.
따라서, 본 발명은, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재; 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은, 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 추가로 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물을 포함하고, 상기 혼합된 산화물은 제2 산화물 물질 상에 지지된다.
기재(i)와 관련하여, 이는 관류형 기재 또는 대안적으로 벽-유동 필터 기재인 것이 바람직하다. 기재(i)가 관류형 기재인 것이 더욱 바람직하다.
기재(i)와 관련하여, 이는 세라믹 성분을 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이로 이루어지며, 이때 상기 세라믹 성분은 더욱 바람직하게는 알루미나, 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 더욱 바람직하게는 코디어라이트 또는 멀라이트, 알루미노티타네이트, 탄화규소, 지르코니아, 마그네시아, 더욱 바람직하게는 스피넬, 및 티타니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 탄화규소 및 코디어라이트 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다. 기재(i)가 세라믹 성분을 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이로 이루어지며, 이때 상기 세라믹 성분은 더욱 바람직하게는 코디어라이트를 포함하고, 더욱 바람직하게는 이로 이루어진다.
상기 백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다. 상기 백금족 금속 성분이 팔라듐을 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이로 이루어진다.
상기 백금족 금속 성분의 양과 관련하여, 상기 코팅이 상기 백금족 금속 성분을, 백금족 금속 원소로서 계산시 2 내지 70 g/ft3 범위, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 g/ft3의 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 g/ft3의 범위, 더욱 바람직하게는 12 내지 20 g/ft3 범위의 담지량으로 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 관류형 기재; 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 추가로 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물을 포함하고, 상기 혼합된 산화물은 제2 산화물 물질 상에 지지되고, 상기 백금족 금속 성분은 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명에서, 상기 제1 산화물 물질과 관련하여, 이는 하나 이상의 산화물, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화티타늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄 및 산화규소 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 산화물 물질이 산화지르코늄을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 75 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 98 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 지르코니아로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1 산화물 물질이 산화하프늄 및 산화란타늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화하프늄 및 산화란타늄을 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 지르코니아, 산화하프늄 및 산화란타늄로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 80 내지 98 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 지르코니아로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 1.5 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 4 내지 12 중량%가 산화란타늄로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 0.5 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%가 산화하프늄으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
대안적으로, 상기 제1 산화물 물질이 알루미늄 산화물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 70 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 72 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 중량%가 알루미나로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1 산화물 물질이 산화란타늄 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화란타늄 및 산화지르코늄을 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 알루미나, 산화지르코늄 및 산화란타늄으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 산화물 물질의 72 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 중량%가 알루미나로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 4 내지 24 중량%, 더욱 바람직하게는 14 내지 22 중량%가 산화지르코늄로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 1 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%가 산화란타늄로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1 산화물 물질의 양과 관련하여, 상기 코팅이 상기 제1 산화물 물질을 0.25 내지 1 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.80 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.70 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 혼합된 산화물과 관련하여, 상기 혼합된 산화물이, 철, 에르븀, 비스무트, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철, 에르븀, 비스무트 및 안티몬 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물인 것이 바람직하다. 상기 혼합된 산화물이 바나듐과 철의 혼합된 산화물인 것이 더욱 바람직하다.
상기 혼합된 산화물에서, 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상 대 바나듐의 몰비(X:V)가 1:1.5 내지 1.5:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:1.2 내지 1.2:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:1.1 내지 1.1:1 범위인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 관류형 기재; 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 제2 산화물 물질에 담지된 바나듐과 철의 혼합된 산화물을 추가로 포함하고, 상기 백금족 금속 성분은 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지고, 상기 혼합된 산화물에서, 철 대 바나듐의 몰비(X:V)는 더욱 바람직하게는 1:1.5 내지 1.5:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:1.2 내지 1.2:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:1.1 내지 1.1:1 범위이다.
본 발명에서, 혼합된 산화물을 지지하는 제2 산화물 물질과 관련하여, 상기 제2 산화물 물질이 하나 이상의 산화물, 더욱 바람직하게는 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄, 더욱 바람직하게는 티타니아를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2 산화물 물질이 산화티타늄, 더욱 바람직하게는 티타니아, 및 산화텅스텐, 산화규소, 산화안티몬 및 산화세륨 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화텅스텐 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화텅스텐을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 산화텅스텐이 티타니아에 함침되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제2 산화물 물질의 바람직하게는 75 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%는 티타니아로 이루어진다.
상기 제2 산화물 물질의 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%는 티타니아 및 텅스텐으로 이루어지고, 상기 제2 산화물 물질의 더욱 바람직하게는 80 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%는 티타니아로 이루어지고, 상기 제2 산화물 물질의 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량%는 산화텅스텐으로 이루어진다.
상기 코팅의 50 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 65 내지 85 중량%, 더욱 바람직하게는 70 내지 80 중량%가 상기 제2 산화물 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 혼합된 산화물의 양과 관련하여, 상기 혼합된 산화물이, 상기 제2 산화물 물질의 중량을 기준으로 3 내지 25 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 5 내지 18 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 16 중량%, 더욱 바람직하게는 9 내지 15 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 14.5 중량% 범위인 것이 바람직하다.
상기 코팅이 산화물 결합제를 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 산화물 결합제는 더욱 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합된 산화물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 산화물 결합제는 더욱 바람직하게는 알루미나 및 실리카 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함한다.
상기 촉매에서, 상기 코팅이, 상기 제2 산화물 물질의 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 산화물 결합제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 촉매가 상기 코팅을 2.5 내지 10 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 8 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 6 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코팅이 기재 축방향 길이의 z%에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되는 것이 바람직하며, 이때 z는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, (ii)에 따른 코팅이,
(ii.1) 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 하부 코트, 및
(ii.2) 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하는 상부 코트
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지고, 이때 상기 하부 코트는 기재 축방향 길이의 x%에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 이때 x는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 내지 99 내지 100 범위이고, 상기 상부 코트는 기재 축방향 길이의 y%에 걸쳐 상기 하부 코트 상에 배치되고, 이때 y는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위이다.
상기 양태에 따르면 x = y인 것이 바람직하다.
상기 양태에 따르면, 하부 코트(ii.1)에 포함된 혼합된 산화물을 지지하는 제2 산화물 물질이 상기 정의된 바와 같은 것이 바람직하다.
상기 양태에 따르면, (ii.1)에 따른 하부 코트가 상기 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
(ii.1)에 따른 하부 코트의 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 상기 혼합된 산화물, 상기 제2 산화물 물질, 및 더욱 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 산화물 결합제로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 양태에 따르면, (ii.1)에 따른 하부 코트의 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.000001 중량%가 팔라듐, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 백금, 더욱 바람직하게는 백금족 금속 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다. 다시 말해서, (ii.1)에 따른 하부 코트에 팔라듐, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 백금, 더욱 바람직하게는 백금족 금속 성분이 실질적으로 없는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들이 없다.
상기 양태에 따르면, 상기 촉매가 (ii.1)에 따른 하부 코트를 2.2 내지 7 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 2.6 내지 6 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 3.1 내지 5 g/in3의 범위의 담지량으로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양태에 따르면, (ii.2)에 따른 상부 코트가 산화물 성분을 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 이때 상기 산화물 성분은 더욱 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합된 산화물 중 하나 이상을 포함한다. 상기 산화물 성분이 지르코니아 및 알루미나 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 양태에 따르면, (ii.2)에 따른 상부 코트가 상기 산화물 성분을, 상기 제1 산화물 물질의 중량을 기준으로 2 내지 20 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 13 중량% 범위의 양으로 포함하는 것이 바람직하다.
(ii.2)에 따른 상부 코트의 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%는 백금족 금속 성분, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 상기 제1 산화물 물질, 및 더욱 바람직하게는 전술된 바와 같은 산화물 성분으로 이루어진다.
(ii.2)에 따른 상부 코트의 0 내지 0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 바나듐으로 이루어지는 것이 바람직하다. 다시 말해서, (ii.2)에 따른 상부 코트에 바나듐이 실질적으로 없는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 바나듐이 없다.
상기 양태에 따르면, (ii.2)에 따른 상부 코트의 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.000001 중량%가 백금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 다시 말해서, (ii.2)에 따른 상부 코트에 백금이 실질적으로 없는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 백금이 없다.
상기 양태에 따르면, 상기 촉매가 (ii.2)에 따른 상부 코트를 0.3 내지 3 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 2 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재, 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 제2 산화물 물질 상에 지지된 바나듐과 철의 혼합된 산화물을 추가로 포함하고,
상기 코팅은,
(ii.1) 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 하부 코트, 및
(ii.2) 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하는 상부 코트
를 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지고, 상기 하부 코트는 기재 축방향 길이의 x%(이때, x는 90 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 상기 상부 코트는 기재 축방향 길이의 y%(이때, 이때 y는 90 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 하부 코트 상에 배치되고, 상기 백금족 금속 성분은 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, (ii)에 따른 코팅이 하나의 코트로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 코트는 기재 축방향 길이의 z%에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 이때 z는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위이다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재, 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 이때 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 제2 산화물 물질 상에 지지된 바나듐과 철의 혼합된 산화물을 추가로 포함하고, 상기 코팅은 하나의 코트로 이루어지고, 상기 코트는 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 내지 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 상기 백금족 금속 성분은 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제1 양태에 따른 하부 코트(ii.1)가 본 발명의 제3 양태에 따른 상부 코트이고, 상기 제1 양태의 상부 코트(ii.2)가 상기 제3 양태에 따른 하부 코트가 되도록, 상기 제1 양태의 코트들의 순서가 반전되는 것이 고려가능하고 바람직하다. 따라서, 상기 제3 양태에 따른 하부 코트가, 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하고, 상기 제3 양태에 따른 상부 코트가, 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따라 기술된 2개의 코트가, 구역화된 구성으로 배치되는 것이 고려 가능하고 바람직하다. 특히, (ii)에 따른 코팅이,
(ii.1') 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 하부 코트, 및
(ii.2') 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하는 상부 코트
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지고, 상기 하부 코트는 기재의 입구 단부로부터 출구 단부까지 기재 축방향 길이의 x'%(이때, x'는 20 내지 80, 더욱 바람직하게는 30 내지 70, 더욱 바람직하게는 40 내지 60, 더욱 바람직하게는 45 내지 55 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 상기 상부 코트는 기재의 출구 단부로부터 입구 단부까지 기재 축방향 길이의 y'%(이때, y'는 20 내지 80, 더욱 바람직하게는 30 내지 70, 더욱 바람직하게는 40 내지 60, 더욱 바람직하게는 45 내지 55 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된다. 90 ≤ x' + y' ≤ 100인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명과 관련하여, 상기 코팅의 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가, 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분; 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된, 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물; 및 더욱 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 산화물 결합제, 및 임의적으로 상기 정의된 바와 같은 산화물 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.
(ii)에 따른 코팅의 0 내지 0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 제올라이트 물질, 바람직하게는 분자체로 이루어지는 것이 바람직하다. 다시 말해서, (ii)에 따른 코팅에 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 분자체가 실질적으로 없는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들이 없다.
본 발명의 촉매가 기재(i) 및 코팅(ii)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 촉매의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은,
(a) 입구 단부, 출구 단부, 입구 단부로부터 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(b) 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 제2 산화물 물질; 및 더욱 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 포함하는 하나 이상의 혼합물을 제공하는 단계;
(c) 상기 하나 이상의 혼합물을 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 90 내지 100 범위임)에 걸쳐 배치하는 단계; 및
(d) 상기 기재 상에 배치된 상기 하나 이상의 혼합물을 하소시키는 단계
를 포함한다. 상기 방법에 사용되는 성분은 바람직하게는 상기 정의된 바와 같다.
상기 혼합된 산화물 입자가 0.5 내지 4 μm 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 3.5 μm 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 μm 범위의 Dv50을 갖는 것이 바람직하고, 이때 Dv50은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
상기 혼합된 산화물 입자가 5 내지 20 μm 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 15 μm 범위, 더욱 바람직하게는 9 내지 13 μm 범위의 Dv90을 갖는 것이 바람직하고, 이때 Dv90은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함하는 상기 제1 산화물 물질의 입자가 0.5 내지 8 μm 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 6 μm 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm 범위의 Dv50을 갖는 것이 바람직하고, 이때 Dv50은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다. 대안적으로, 더욱 바람직하게는 알루미나를 포함하는 상기 제1 산화물 물질의 입자가 20 내지 45 μm 범위, 바람직하게는 25 내지 40 μm 범위, 더욱 바람직하게는 28 내지 35 μm 범위의 Dv50을 갖는 것이 바람직하며, 이때 Dv50은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함하는 상기 제1 산화물 물질의 입자가 6 내지 30 μm 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 μm 범위, 더욱 바람직하게는 12 내지 18 μm 범위의 Dv90을 갖는 것이 바람직하며, 이때 Dv90은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다. 대안적으로, 더욱 바람직하게 알루미나를 포함하는 상기 제1 산화물 물질의 입자가 40 내지 75 μm, 더욱 바람직하게는 55 내지 70 μm의 범위, 더욱 바람직하게는 60 내지 66 μm의 범위의 Dv90을 갖는 것이 바람직하며, 이때 Dv90은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
상기 제2 산화물 물질의 입자가 0.1 내지 4 μm 범위, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 3 μm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 μm 범위의 Dv50을 갖는 것이 바람직하고, 이때 Dv50은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
상기 제2 산화물 물질의 입자가 0.5 내지 8 μm 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 6 μm 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 μm 범위의 Dv90을 갖는 것이 바람직하고, 이때 Dv90은 하기 기준 실시예 1에 정의되는 바와 같이 결정된다.
상기 단계 (b)와 관련하여, 상기 단계 (b)가,
(b.1) 상기 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질 상에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하고, 더욱 바람직하게는 상기 함침된 산화물 물질을 하소시키고, 물과 상기 함침된 산화물 물질의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2) 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 및 제2 산화물 물질의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3) 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.2)에서 수득된 혼합물에 산화물 결합제를 첨가하는 단계;
(b.4) 상기 단계 (b.1)에서 수득된 함침된 산화물 물질의 혼합물, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.1)에서 수득된 하소되고 함침된 산화물 물질을, 상기 단계 (b.2), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.3)에서 수득된 혼합물과 혼합하고, 임의적으로 염기, 더욱 바람직하게는 유기 염기를 첨가함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 더욱 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하여, 최종 혼합물을 수득하는 단계;
(b.5) 상기 단계 (b.4)에서 수득된 최종 혼합물을, 더욱 바람직하게는 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐, 상기 단계 (a)에서 제공된 기재의 내벽의 표면 상에 배치하는 단계(이때, 상기 표면은 상기 통로와 상기 기재의 내벽 사이의 경계면을 한정함);
(b.6) 임의적으로, 상기 단계 (b.5)에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계;
(b.7) 상기 단계 (b.5)에서 수득된 기재, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.6)에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 혼합물을, 더욱 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계; 및 임의적으로,
(b'.5) 상기 단계 (b.4)에서 수득된 최종 혼합물을, 상기 단계 (b.7)에서 수득된 기재 상에 배치된 코팅의 표면 상에 배치하는 단계;
(b'.6) 임의적으로, 상기 단계 (b'.5)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시키는 단계; 및
(b'.7) 상기 단계 (b'.5)에서 수득된 혼합물-처리된 기재, 또는 상기 단계 (b'.6)에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재를, 더욱 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지고, 이때 상기 단계 (b.7) 또는 (b'.7)로부터, HC의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매가 수득된다.
상기 단계 (b.1)과 관련하여, 상기 단계 (b.1)이,
(b.1.1) 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하는 단계;
(b.1.2) 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.1.1)에서 수득된 함침된 제1 산화물 물질을, 더욱 바람직하게는 500 내지 650℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계;
(b.1.3) 상기 단계 (b.1.1), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.1.2)에서 수득된 함침된 산화물과 물로 혼합물을 형성하는 단계; 및
(b.1.4) 임의적으로 산, 더욱 바람직하게는 유기산을 첨가함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.1.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 2 내지 5, 더욱 바람직하게는 3.25 내지 4.25 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
상기 단계 (b.2)와 관련하여, 상기 단계 (b.2)가,
(b.2.1) 물과 상기 혼합된 산화물 입자로 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2.2) 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.2.1)에서 수득된 혼합물에 유기 분산제를 첨가하는 단계;
(b.2.3) 상기 단계 (b.2.1), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.2.2)에서 수득된 혼합물에 상기 제2 산화물 물질을 혼합하는 단계; 및
(b.2.4) 임의적으로 염기, 더욱 바람직하게는 유기 염기를 첨가함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.2.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 더욱 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
상기 단계 (b)와 관련하여, 대안적으로, 상기 단계 (b)가,
(b.1') 상기 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질 상에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하고, 더욱 바람직하게는 상기 함침된 산화물 물질을 하소시키는 단계;
(b.2') 상기 단계 (b.1')에서 수득된 함침된 산화물 물질, 더욱 바람직하게는 산화물 성분의 공급원과 물로 제1 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3') 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 및 상기 제2 산화물 물질로 제2 혼합물을 형성하여, 제2 혼합물을 수득하는 단계;
(b.4') 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.3')에서 수득된 혼합물에 산화물 결합제를 첨가하는 단계;
(b.5') 상기 단계 (b.3'), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.4')에서 수득된 제2 혼합물을, 더욱 바람직하게는 기재 축방향 길이의 x%(이때, x는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐, 상기 단계 (a)에서 제공된 기재의 내벽의 표면 상에 배치하는 단계(이때, 상기 표면은 상기 통로와 상기 기재 사이의 계면을 한정함);
(b.6') 임의적으로, 상기 단계 (b.5')에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계;
(b.7') 상기 단계 (b.5')에서 수득된 기재, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.6')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 제2 혼합물을, 더욱 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시켜, 하부 코트로 코팅된 기재를 수득하는 단계; 및 임의적으로,
(B.5') 상기 단계 (b.3'), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.4')에서 수득된 혼합물을, 상기 단계 (b.7')에서 수득된 기재 상에 배치된 코팅의 표면 상에 배치하는 단계;
(B.6') 임의적으로, 상기 단계 (B.5')에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시키는 단계; 및
(B.7') 상기 단계 (B.5')에서 수득된 혼합물-처리된 기재, 또는 상기 단계 (B.6')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재를, 더욱 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계(이때, 상기 단계 (b.7') 또는 (B.7')로부터 하부 코트가 수득됨);
(b.8') 상기 단계 (b.2')에서 수득된 제1 혼합물을, 더욱 바람직하게는 기재 축방향 길이의 y%(이때, y는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐, 하부 코트 상에 배치하는 단계;
(b.9') 임의적으로, 상기 단계 (b.8')에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계; 및
(b.10') 상기 단계 (b.8')에서 수득된 기재, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.9')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 혼합물을, 더욱 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
상기 단계 (b.2')와 관련하여, 상기 단계 (b.2')가,
(b.2'.1) 상기 단계 (b.1')에서 수득된 함침된 산화물 물질 및 물로 제1 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2'.2) 임의적으로, 산, 더욱 바람직하게는 유기산을 첨가함으로써, 상기 단계 (b.2'.1)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 2 내지 5, 더욱 바람직하게는 3.25 내지 4.25 범위의 값으로 설정하는 단계;
(b.2'.3) 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.2'.2)에서 수득된 혼합물에 산화물 성분의 공급원을 첨가하는 단계; 및
(b.2'.4) 임의적으로 염기를 첨가함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.2'.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 더욱 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
상기 단계 (b.3')와 관련하여, 상기 단계 (b.3')가,
(b.3'.1) 물과 상기 혼합된 산화물 입자의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3'.2) 더욱 바람직하게는, 상기 단계 (b.3'.1)에서 수득된 혼합물에 유기 분산제를 첨가하는 단계;
(b.3'.3) 상기 단계 (b.3'.1), 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.3'.2)에서 수득된 혼합물에 상기 제2 산화물 물질을 혼합하는 단계; 및
(b.3'.4) 임의적으로 염기를 첨가함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.3'.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명과 관련하여, 상기 단계 (b), (b.5), (b'.5), (b.5'), (B.5') 및 (b.8') 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.5), (b'.5), (b.5'), (B.5') 및 (b.8')에 따른 하나 이상의 혼합물로 상기 기재를 분무 또는 침지함으로써, 더욱 바람직하게는 상기 혼합물에 상기 기재를 침지시킴으로써, 상기 혼합물의 배치를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (b.6), (b'.6), (b.6') 및 (B.6') 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (b.6), (b'.6), (b.6') 및 (B.6')에 따라, 건조가 60 내지 200℃ 범위, 더욱 바람직하게는 90 내지 160℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하며, 이때 건조는 더욱 바람직하게는 10 내지 240분 범위, 더욱 바람직하게는 15 내지 80분 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 60분 범위의 기간 동안 기체 분위기에서 수행된다. 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10') 중 하나 이상, 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10')에 따라, 하소가 425 내지 475℃ 범위 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10') 중 하나 이상, 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10')에 따라, 하소가 기체 분위기에서 10 내지 240분 범위, 더욱 바람직하게는 15 내지 80분 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 60분 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
상기 기체 분위기가 산소를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 공기이다.
상기 단계 (b)에서, 상기 백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 백금족 금속 성분의 공급원이 백금족 금속 성분의 염, 더욱 바람직하게는 백금족 금속의 질산염을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 단계 (b.2')의 산화물 성분이 지르코니아, 실리카, 알루미나 및 티타니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아 및 실리카 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법이 상기 단계 (a) 및 (b)로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물; 제2 산화물 물질; 및 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 포함하는 수성 현탁액에 관한 것이다. 상기 수성 현탁액의 성분은 바람직하게는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명은 또한, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능하거나 수득된, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 내연 기관, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은, 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 촉매; 및 암모니아 산화 촉매, 디젤 산화 촉매, 선택적 접촉 환원 촉매 및 촉매화된 미립자 필터 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명에 따른 촉매가 상기 시스템의 제1 촉매인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 촉매는 바람직하게는 근접-장착된 촉매이다. 상기 시스템은 바람직하게는, 본 발명에 따른 촉매의 하류에 배치된 제1 암모니아 산화 촉매, 및 상기 제1 암모니아 산화 촉매의 하류에 배치된 촉매화된 매연 필터를 포함한다. 상기 시스템이, 상기 촉매화된 매연 필터의 하류에 배치된 선택적 접촉 환원 촉매를 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 시스템이, 상기 선택적 접촉 환원 촉매의 하류에 배치된 제2 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명의 시스템은 임의적으로, 상기 제1 암모니아 산화 촉매의 하류 및 상기 촉매화된 매연 필터의 상류에 배치된 디젤 산화 촉매를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한, NOx의 선택적 촉매적 환원 및 탄화수소의 산화를 동시에 수행하기 위한, 본 발명에 따른 탄화수소의 산화 및 질소 산화물(NOx)의 선택적 촉매적 환원을 위한 촉매의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 동시에 수행하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은,
(1) NOx 및 탄화수소 중 하나 이상을 포함하는 기체 스트림을 제공하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 제공된 기체 스트림을, 본 발명에 따른 탄화수소의 산화 및 질소 산화물(NOx)의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매와 접촉시키는 단계
를 포함한다.
본 발명은, 하기 실시양태들의 세트, 및 제시되는 바와 같은 종속관계 및 역참조로부터 유래하는 실시양태들의 조합에 의해 예시된다. 특히, 실시양태들의 범위가 언급되는 각각의 경우, 예를 들어 "실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서"와 같은 용어와 관련하여, 상기 범위 내의 모든 실시양태가 당업자에게 명시적으로 개시됨을 의미한다는 것에 주목한다(즉, 상기 용어의 표현은 "실시양태 1, 2, 3 및 4 중 어느 하나에 있어서"와 동의어인 것으로 당업자가 이해해야 한다). 또한, 하기 실시양태들의 세트는 보호 범위를 결정하는 청구 범위 세트가 아니라 본 발명의 일반적이고 바람직한 양태에 관한 설명의 적합하게 구조화된 부분을 나타낸다는 점에 명백히 주목한다.
1. 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매로서, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재; 및
(ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
을 포함하고, 상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고, 상기 코팅은 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 추가로 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이터븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물을 포함하고, 상기 혼합된 산화물은 제2 산화물 물질 상에 지지된 것인, 촉매.
2. 실시양태 1에 있어서, 기재(i)가 관류형 기재 또는 벽-유동 필터 기재, 바람직하게는 관류형 기재인, 촉매.
3. 실시양태 1 또는 2에 있어서, 기재(i)가 세라믹 성분을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어지고, 상기 세라믹 성분이 바람직하게는 알루미나, 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 더욱 바람직하게는 코디어라이트 또는 멀라이트, 알루미노티타네이트, 탄화규소, 지르코니아, 마그네시아, 더욱 바람직하게는 스피넬, 및 티타니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 탄화규소 및 코디어라이트 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 코디어라이트를 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들로 이루어지는, 촉매.
4. 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상을 포함하거나, 바람직하게는 이들로 이루어지고, 상기 백금족 금속 성분이 바람직하게는 팔라듐을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이로 이루어지는, 촉매.
5. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 상기 백금족 금속 성분을, 백금족 금속 원소로서 계산시 2 내지 70 g/ft3 범위, 바람직하게는 5 내지 50 g/ft3 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 g/ft3 범위, 더욱 바람직하게는 12 내지 20 g/ft3 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
6. 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 산화물 물질이 하나 이상의 산화물, 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화티타늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄, 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄 또는 산화알루미늄을 포함하는, 촉매.
7. 실시양태 6에 있어서, 상기 제1 산화물 물질의 75 내지 100 중량%, 바람직하게는 80 내지 98 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 지르코니아로 이루어지는, 촉매.
8. 실시양태 7에 있어서, 상기 제1 산화물 물질이 산화하프늄 및 산화란타늄 중 하나 이상, 바람직하게는 산화하프늄 및 란타늄 산화물을 추가로 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 제1 산화물 물질의 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 지르코니아, 산화하프늄 및 산화란타늄으로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 제1 산화물 물질의 80 내지 98 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 지르코니아로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 1.5 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 4 내지 12 중량%가 산화란타늄로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 0.5 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%가 산화하프늄으로 이루어지는, 촉매.
9. 실시양태 6에 있어서, 상기 제1 산화물 물질의 70 내지 100 중량%, 바람직하게는 72 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 중량%가 알루미나로 이루어지는, 촉매.
10. 실시양태 9에 있어서, 상기 제1 산화물 물질이 산화란타늄 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 바람직하게는 산화란타늄 및 산화지르코늄을 추가로 포함하고, 상기 제1 산화물 물질의 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 알루미나, 산화지르코늄 및 산화란타늄으로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 더욱 바람직하게는 72 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 중량%가 알루미나로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 4 내지 24 중량%, 더욱 바람직하게는 14 내지 22 중량%가 산화지르코늄로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질의 1 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%가 산화란타늄로 이루어지는, 촉매.
11. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 상기 제1 산화물 물질을 0.25 내지 1 g/in3 범위, 바람직하게는 0.30 내지 0.80 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.70 g/in3의 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
12. 실시양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 혼합된 산화물이, 철, 에르븀, 비스무트, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상, 바람직하게는 철, 에르븀, 비스무트 및 안티몬 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물인, 촉매.
13. 실시양태 12에 있어서, 상기 혼합된 산화물이 바나듐과 철의 혼합된 산화물인, 촉매.
14. 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 혼합된 산화물에서, 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상 대 바나듐의 몰비(X:V)가 1:1.5 내지 1.5:1 범위, 바람직하게는 1:1.2 내지 1.2:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:1.1 내지 1.1:1 범위인, 촉매.
15. 실시양태 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 혼합된 산화물을 지지하는 상기 제2 산화물 물질이 하나 이상의 산화물, 바람직하게는 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄, 더욱 바람직하게는 티타니아를 포함하는, 촉매.
16. 실시양태 15에 있어서, 상기 제2 산화물 물질이 산화티타늄, 바람직하게는 티타니아; 및 산화텅스텐, 산화규소, 산화안티몬 및 산화세륨 중 하나 이상, 바람직하게는 산화텅스텐 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화텅스텐을 포함하는, 촉매.
17. 실시양태 16에 있어서, 상기 산화텅스텐이 티타니아 상에 함침된 것인, 촉매.
18. 실시양태 15 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 산화물 물질의 75 내지 100 중량%, 바람직하게는 80 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 티타니아로 이루어지는, 촉매.
19. 실시양태 15 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 산화물 물질의 98 내지 100 중량%, 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 티타니아 및 산화텅스텐으로 이루어지고, 상기 제2 산화물 물질의 더욱 바람직하게는 80 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 티타니아로 이루어지고, 상기 제2 산화물 물질의 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량%가 산화텅스텐으로 이루어지는, 촉매.
20. 실시양태 15 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅의 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 65 내지 85 중량%, 더욱 바람직하게는 70 내지 80 중량%가 상기 제2 산화물 물질로 이루어지는, 촉매.
21. 실시양태 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 중 상기 혼합된 산화물의 양이, 상기 제2 산화물 물질의 중량을 기준으로 3 내지 25 중량% 범위, 바람직하게는 5 내지 18 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 16 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 9 내지 15 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 14.5 중량% 범위인, 촉매.
22. 실시양태 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 산화물 결합제를 추가로 포함하고, 상기 산화물 결합제가 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합된 산화물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 산화물 결합제가 더욱 바람직하게는 알루미나 및 실리카 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함하는, 촉매.
23. 실시양태 22에 있어서, 상기 촉매에서, 상기 코팅이, 상기 제2 산화물 물질의 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 산화물 결합제를 포함하는, 촉매.
24. 실시양태 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 촉매가 상기 코팅을 2.5 내지 10 g/in3 범위, 바람직하게는 3 내지 8 g/in3 범위, 더욱 바람직하게 범위는 3.5 내지 6 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
25. 실시양태 1 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 기재 축방향 길이의 z%(이때, 이때 z는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된, 촉매.
26. 실시양태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, (ii)에 따른 코팅이,
(ii.1) 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 하부 코트; 및
(ii.2) 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하는 상부 코트
를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지고, 상기 하부 코트가 기재 축방향 길이의 x%(이때, x는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 상기 상부 코트가 기재 축방향 길이의 y%(이때, y는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 하부 코트 상에 배치된, 촉매.
27. 실시양태 26에 있어서, 하부 코트(ii.1)에 포함된 상기 혼합된 산화물을 지지하는 상기 제2 산화물 물질이 실시양태 15 내지 19 중 어느 하나에 정의된 바와 같은 것인, 촉매.
28. 실시양태 26 또는 27에 있어서, (ii.1)에 따른 하부 코트가, 실시양태 22 또는 23에 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 추가로 포함하는, 촉매.
29. 실시양태 26 내지 28 중 어느 하나에 있어서, (ii.1)에 따른 하부 코트의 98 내지 100 중량%, 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 상기 혼합된 산화물, 상기 제2 산화물 물질, 및 더욱 바람직하게는 실시양태 28에 정의된 바와 같은 산화물 결합제로 이루어지는, 촉매.
30. 실시양태 26 내지 29 중 어느 하나에 있어서, (ii.1)에 따른 하부 코트의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.000001 중량%가 팔라듐, 바람직하게는 팔라듐 및 백금, 더욱 바람직하게는 백금족 금속 성분으로 이루어지는, 촉매.
31. 실시양태 26 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 상기 촉매가 (ii.1)에 따른 하부 코트를 2.2 내지 7 g/in3 범위, 바람직하게는 2.6 내지 6 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 3.1 내지 5 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
32. 실시양태 26 내지 31 중 어느 하나에 있어서, (ii.2)에 따른 상부 코트가 산화물 성분을 추가로 포함하고, 상기 산화물 성분이 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합된 산화물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 산화물 성분이 더욱 바람직하게는 지르코니아 및 알루미나 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함하는, 촉매.
33. 실시양태 32에 있어서, (ii.2)에 따른 상부 코트가 상기 산화제 성분을, 상기 제1 산화물 물질의 중량을 기준으로 2 내지 20 중량% 범위, 바람직하게는 5 내지 15 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 13 중량% 범위의 양으로 포함하는, 촉매.
34. 실시양태 26 내지 33 중 어느 하나에 있어서, (ii.2)에 따른 상부 코트의 98 내지 100 중량%, 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가 상기 백금족 금속 성분, 바람직하게는 팔라듐, 상기 제1 산화물 물질, 및 바람직하게는 실시양태 32 또는 33에 정의된 바와 같은 산화물 성분으로 이루어지는, 촉매.
35. 실시양태 26 내지 34 중 어느 하나에 있어서, (ii.2)에 따른 상부 코트의 0 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 바나듐으로 이루어지는, 촉매.
36. 실시양태 26 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 촉매가 (ii.2)에 따른 상부 코트를 0.3 내지 3 g/in3 범위, 바람직하게는 0.4 내지 2 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
37. 실시양태 26 내지 36 중 어느 하나에 있어서, x = y인, 촉매.
38. 실시양태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, (ii)에 따른 코팅이 하나의 코트로 이루어지고, 상기 코트가 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된, 촉매.
39. 실시양태 1 내지 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅의 98 내지 100 중량%, 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.9 내지 100 중량%가, 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분; 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된, 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물; 및 더욱 바람직하게는 실시양태 22 또는 23에 정의된 바와 같은 산화물 결합제, 및 임의적으로 실시양태 32 또는 33에 정의된 바와 같은 산화물 성분으로 이루어지는, 촉매.
40. 실시양태 1 내지 39 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅의 0 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 제올라이트 물질, 바람직하게는 분자체로 이루어지는, 촉매.
41. 실시양태 1 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 촉매가 기재(i) 및 코팅(ii)으로 이루어지는, 촉매.
42. 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 실시양태 1 내지 41 중 어느 하나에 따른 촉매의 제조 방법으로서, 상기 방법은,
(a) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(b) 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 제2 산화물 물질; 및 바람직하게는 실시양태 22 또는 23에 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 포함하는 하나 이상의 혼합물을 제공하는 단계;
상기 하나 이상의 혼합물을 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 90 내지 100 범위임)에 걸쳐 배치하는 단계; 및
상기 기재 상에 배치된 상기 하나 이상의 혼합물을 하소시키는 단계
를 포함하는, 방법.
43. 실시양태 42에 있어서, 상기 단계 (b)가,
(b.1) 상기 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질 상에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하고, 바람직하게는 상기 함침된 산화물 물질을 하소시키고, 물과 상기 함침된 산화물 물질의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2) 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 및 제2 산화물 물질의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3) 바람직하게는, 상기 단계 (b.2)에서 수득된 혼합물에 산화물 결합제를 첨가하는 단계;
(b.4) 상기 단계 (b.1)에서 수득된 함침된 제1 산화물 물질의 혼합물, 바람직하게는 상기 단계 (b.1)에서 수득된 하소되고 함침된 산화물 물질의 혼합물을, 상기 단계 (b.2), 바람직하게는 상기 단계 (b.3)에서 수득된 혼합물과 혼합하고, 임의적으로 염기, 바람직하게는 유기 염기를 첨가하여, 바람직하게는 상기 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하여, 최종 혼합물을 수득하는 단계;
(b.5) 상기 단계 (b.4)에서 수득된 최종 혼합물을, 바람직하게는 기재 축방향 길이의 z%(이때, z는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐, 상기 단계 (a)에 제공된 기재의 내벽의 표면 상에 배치하는 단계(이때, 상기 표면은 상기 통로와 상기 기재의 내벽 사이의 경계면을 한정함);
(b.6) 임의적으로, 상기 단계 (b.5)에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계;
(b.7) 상기 단계 (b.5)에서 수득된 기재, 바람직하게는 상기 단계 (b.6)에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 혼합물을, 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계; 및 임의적으로,
(b'.5) 상기 단계 (b.4)에서 수득된 최종 혼합물을, 상기 단계 (b.7)에서 수득된 기재 상에 배치된 코팅의 표면 상에 배치하는 단계;
(b'.6) 임의적으로, 상기 단계 (b'.5)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시키는 단계; 및
(b'.7) 상기 단계 (b'.5)에서 수득된 혼합물-처리된 기재, 또는 상기 단계 (b'.6)에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재를, 바람직하게는 내지 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계
를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지고, 이때 상기 단계 (b.7) 또는 (b'.7)로부터, HC의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매가 수득되는, 방법.
44. 실시양태 43에 있어서, 상기 단계 (b.1)이,
(b.1.1) 상기 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질 상에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하는 단계;
(b.1.2) 바람직하게는, 상기 단계 (b.1.1)에서 수득된 함침된 제1 산화물 물질을, 더욱 바람직하게는 500 내지 650℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계;
(b.1.3) 물과 상기 단계 (b.1.1), 바람직하게는 상기 단계 (b.1.2)에서 수득된 함침된 산화물 물질의 혼합물을 형성하는 단계; 및
(b.1.4) 임의적으로 산, 바람직하게는 유기산을 첨가함으로써, 바람직하게는 상기 단계 (b.1.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 2 내지 5, 바람직하게는 3.25 내지 4.25 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는, 방법.
45. 실시양태 43 또는 44에 있어서, 상기 단계 (b.2)가,
(b.2.1) 물과 상기 혼합된 산화물 입자의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2.2) 바람직하게는, 상기 단계 (b.2.1)에서 수득된 혼합물에 유기 분산제를 첨가하는 단계;
(b.2.3) 상기 단계 (b.2.1), 바람직하게는 상기 단계 (b.2.2)에서 수득된 혼합물에 상기 제2 산화물 물질을 혼합하는 단계; 및
(b.2.4) 임의적으로 염기, 바람직하게는 유기 염기를 첨가함으로써, 바람직하게는 상기 단계 (b.2.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는, 방법.
46. 실시양태 42에 있어서, 상기 단계 (b)가,
(b.1') 상기 백금족 금속 성분의 공급원을 상기 제1 산화물 물질 상에 함침시켜, 함침된 제1 산화물 물질을 수득하고, 바람직하게는 상기 함침된 산화물 물질을 하소시키는 단계;
(b.2') 물, 상기 단계 (b.1')에서 수득된 함침된 제1 산화물 물질, 및 바람직하게는 산화물 성분의 공급원의 제1 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3') 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 및 제2 산화물 물질의 제2 혼합물을 형성하여, 제2 혼합물을 수득하는 단계;
(b.4') 바람직하게는, 상기 단계 (b.3')에서 수득된 혼합물에 산화물 결합제를 첨가하는 단계;
(b.5') 상기 단계 (b.3'), 바람직하게는 상기 단계 (b.4')에서 수득된 제2 혼합물을, 바람직하게는 기재 축방향 길이의 x%(이때, x는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐, 상기 단계 (a)에서 제공된 기재의 내벽의 표면 상에 배치하는 단계(이때, 상기 표면은 상기 통로와 상기 기재의 내벽 사이의 계면을 한정함);
(b.6') 임의적으로, 상기 단계 (b.5')에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계;
(b.7') 상기 단계 (b.5')에서 수득된 기재, 바람직하게는 상기 단계 (b.6')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 제2 혼합물을, 바람직하게는 350℃ 내지 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시켜, 하부 코트로 코팅된 기재를 수득하는 단계; 및 임의적으로,
(B.5') 상기 단계 (b.3'), 바람직하게는 상기 단계 (b.4')에서 수득된 혼합물을 상기 단계 (b.7')에서 수득된 기재 상에 배치된 코팅의 표면 상에 배치하는 단계;
(B.6') 임의적으로, 상기 단계 (B.5')에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시키는 단계; 및
(B.7') 상기 단계 (B.5')에서 수득된 혼합물-처리된 기재, 또는 상기 단계 (B.6')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재를, 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계(이때, 상기 단계 (b.7') 또는 (B.7')로부터 상기 하부 코트가 수득됨);
(b.8') 상기 단계 (b.2')에서 수득된 제1 혼합물을, 바람직하게는 기재 축방향 길이의 y%(이때, y는 90 내지 100, 더욱 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위임)에 걸쳐 상기 하부 코트 상에 배치하는 단계;
(b.9') 임의적으로, 상기 단계 (b.8')에서 수득된 기재 상에 배치된 혼합물을 건조시켜, 건조되고 혼합물-처리된 기재를 수득하는 단계; 및
(b.10') 상기 단계 (b.8')에서 수득된 기재, 바람직하게는 상기 단계 (b.9')에서 수득된 건조되고 혼합물-처리된 기재 상에 배치된 혼합물을, 바람직하게는 350 내지 600℃ 범위, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 하소시키는 단계
를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지는, 방법.
47. 실시양태 45에 있어서, 상기 단계 (b.2')가,
(b.2'.1) 물과 상기 단계 (b.1')에서 수득된 함침된 제1 산화물 물질의 제1 혼합물을 형성하는 단계;
(b.2'.2) 임의적으로 산, 바람직하게는 유기산을 첨가함으로써, 상기 단계 (b.2'.1)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 2 내지 5, 바람직하게는 3.25 내지 4.25 범위의 값으로 설정하는 단계;
(b.2'.3) 바람직하게는, 상기 단계 (b.2'.2)에서 수득된 혼합물에 산화물 성분의 공급원을 첨가하는 단계; 및
(b.2'.4) 임의적으로 염기를 첨가함으로써, 바람직하게는 상기 단계 (b.2'.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상의 pH를 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는, 방법.
48. 실시양태 46 또는 47에 있어서, 상기 단계 (b.3')가,
(b.3'.1) 물과 상기 혼합된 산화물 입자의 혼합물을 형성하는 단계;
(b.3'.2) 바람직하게는, 상기 단계 (b.3'.1)에서 수득된 혼합물에 유기 분산제를 첨가하는 단계;
(b.3'.3) 상기 단계 (b.3'.1), 바람직하게는 상기 단계 (b.3'.2)에서 수득된 혼합물에 제2 산화물 물질을 혼합하는 단계; 및
(b.3'.4) 임의적으로 염기를 첨가함으로써, 바람직하게는 상기 단계 (b.3'.3)에서 수득된 혼합물의 수성 상 pH를 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5 범위의 값으로 설정하는 단계
를 포함하는, 방법.
49. 실시양태 42 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b), (b.5), (b'.5), (b.5'), (B.5') 및/또는 (b.8'), 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.5), (b'.5), (b.5'), (B.5') 및 (b.8')에 따른 하나 이상의 혼합물로 상기 기재를 분무 또는 침지함으로써, 바람직하게는 상기 혼합물에 상기 기재를 침지시킴으로써, 상기 혼합물의 배치가 수행되는, 방법.
50. 실시양태 43 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b.6), (b'.6), (b.6') 및/또는 (B.6'), 바람직하게는 상기 단계 (b. 6), (b'.6), (b.6') 및 (B.6')에 따라, 건조가, 60 내지 200℃ 범위, 바람직하게는 내지 90 내지 160℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 바람직하게는 건조가 기체 분위기에서 10 내지 240분 범위, 더욱 바람직하게는 15 내지 80분 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 60분 범위의 기간 동안 수행되는, 방법.
51. 실시양태 42 내지 50 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및/또는 (b.10'), 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10')에 따라, 하소가, 425 내지 475℃ 범위의 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는, 방법.
52. 실시양태 42 내지 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및/또는 (b.10'), 바람직하게는 상기 단계 (b), (b.7), (b'.7), (b.7'), (B.7') 및 (b.10')에 따라, 하소가 기체 분위기에서 10 내지 240분 범위, 바람직하게는 15 내지 80분 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 60분 범위의 기간 동안 수행되는, 방법.
53. 실시양태 42 내지 52 중 어느 하나에 있어서, 상기 기체 분위기가 산소를 포함하고, 상기 기체 분위기가 더욱 바람직하게는 공기인, 방법.
54. 실시양태 42 내지 53 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b)의 백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금, 로듐 및 이리듐 중 하나 이상, 바람직하게는 팔라듐, 백금 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐 및 로듐 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 팔라듐을 포함하고, 상기 백금족 금속 성분의 공급원이 더욱 바람직하게는 백금족 금속 성분의 염, 더욱 바람직하게는 백금족 금속의 질산염을 포함하는, 방법.
55. 실시양태 45 또는 46에 있어서, 상기 단계 (b.2')의 산화물 성분이 지르코니아, 실리카, 알루미나 및 티타니아 중 하나 이상, 바람직하게는 지르코니아 및 실리카 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아인, 방법.
56. 실시양태 42 내지 55 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (a) 및 (b)로 이루어진 방법.
57. 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 제2 산화물 물질; 및 바람직하게는 실시양태 22 또는 23에 정의된 바와 같은 산화물 결합제를 포함하는 수성 현탁액.
58. 실시양태 42 내지 56 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 수득가능하거나 수득된, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 실시양태 1 내지 41 중 어느 하나에 따른 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매.
59. 내연 기관, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템으로서, 상기 시스템은 실시양태 1 내지 41 및 57 중 어느 하나에 따른 촉매; 및 암모니아 산화 촉매, 디젤 산화 촉매, 선택적 접촉 환원 촉매 및 촉매화된 미립자 필터 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
60. 실시양태 59에 있어서, 실시양태 1 내지 41 및 58 중 어느 하나에 따른 촉매가 상기 시스템의 제1 촉매이고, 상기 시스템이, 실시양태 1 내지 41 및 58 중 어느 하나에 따른 촉매의 하류에 배치된 제1 암모니아 산화 촉매; 및 상기 제1 암모니아 산화 촉매의 하류 및 바람직하게는 선택적 접촉 환원 촉매의 상류에 배치된 촉매화된 매연 필터를 포함하고, 상기 시스템에 포함된 선택적 접촉 환원 촉매가 바람직하게는 제2 암모니아 산화 촉매의 상류에 배치되고, 임의적으로, 디젤 산화 촉매가 상기 제1 암모니아 산화 촉매의 하류 및 상기 촉매화된 매연 필터의 상류에 배치된, 시스템.
61. 질소 산화물(NOx)의 선택적 접촉 환원과 탄화수소의 산화를 동시에 수행하기 위한, 실시양태 1 내지 41 및 58 중 어느 하나에 따른 탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매의 용도.
62. 탄화수소의 산화와 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 동시에 수행하는 방법으로서, 상기 방법은,
(1) NOx 및 탄화수소 중 하나 이상을 포함하는 기체 스트림을 제공하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 제공된 기체 스트림을, 실시양태 1 내지 41 및 58 중 어느 하나에 따른 탄화수소의 산화 및 질소 산화물(NOx)의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매와 접촉시키는 단계
를 포함하는, 방법.
본 발명과 관련하여, 용어 "내벽의 표면"은, 표면을 오염시킬 수 있는 임의의 불가피한 불순물을 제외하고는 벽의 물질로 이루어지는, 벽의 "드러난(naked)" 또는 "맨(bare)" 또는 "빈(blank)" 표면(즉, 미처리된 상태의 벽의 표면)으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명과 관련하여, "X가 A, B 및 C 중 하나 이상이다"(이때, X는 제시된 특징이고, A, B 및 C 각각은 상기 특징의 특정 구현을 나타냄)라는 용어는, X가 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C임을 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 당업자는 상기 추상적인 용어를 구체적인 예로 전환할 수 있다(예를 들어, X는 화학 원소이고, A, B 및 C는 구체적인 원소(예컨대, Li, Na 및 K)이거나; X는 온도이고, A, B 및 C는 구체적인 온도(예컨대, 10℃, 20℃ 및 30℃)임). 또한, 이와 관련하여, 당업자는 상기 용어를 상기 특징의 덜 구체적인 구현으로 확장하거나(예를 들어, "X는 A 및 B 중 하나 이상이다"는, X가 A, 또는 B, 또는 A와 B임을 개시함), 또는 상기 특징의 더욱 구체적인 구현으로 확장할 수 있음(예를 들어, "X는 A, B, C 및 D 중 하나 이상이다"는, X가 A, 또는 B, 또는 C, 또는 D, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 A와 D, 또는 B와 C, 또는 B와 D, 또는 C와 D, 또는 A와 B와 C, 또는 A와 B와 D, 또는 B와 C와 D, 또는 A와 B와 C와 D임을 개시함)에 주목한다.
또한, 본 발명과 관련하여, 하나 이상의 성분의 중량%와 관련하여 "이루어진다"라는 용어는, 100 중량%의 해당 개체를 기준으로 상기 성분(들)의 중량% 양을 나타낸다. 예를 들어, "하부 코트의 0 내지 0.001 중량%가 팔라듐으로 이루어진다"라는 문구는, 상기 코트를 이루는 성분 100 중량% 중에서 0 내지 0.001 중량%가 팔라듐임을 나타낸다.
마지막으로, 본 발명과 관련하여, "코팅"이라는 용어는, 기재의 내벽의 표면 상에 침착되는 피복(covering)을 나타내며, 상기 코팅은 단일 코트 또는 여러 코트, 바람직하게는 단일 코트 또는 2개의 코트(2개의 코트: 상부 코트 및 하부 코트)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명과 관련하여, 코트 또는 코팅을 제조하는 경우, 본 발명에 개시된 바와 같은 "코트" 또는 "코팅"이, SEM 분석으로만 구별가능한 동일한 화학적 조성/촉매 활성을 갖는 하나 이상의 층을 포함할 수 있도록, 표적 담지량을 달성하기 위해 코팅 단계가 2회 반복될 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은, 실시예 1, 2.1 및 2.2의 촉매의 정상 상태 조건에서, 200 내지 325℃ 범위의 입구 온도에서, NOx 전환율을 도시하는 것이다.
도 2는, 200 내지 325℃ 범위의 입구 온도에서, 실시예 1, 2.1 및 2.2의 촉매로부터 수득된 N2O 생성을 도시하는 것이다.
도 3은, 실시예 1, 2.1 및 2.2 및 비교예 1 내지 3의 촉매의 HC 라이트-오프(light-off, L/O) 성능을 도시하는 것이다.
도 4는, 실시예 1, 2.1, 2.2 및 비교예 1의 촉매의 촉매 성능(deNOx 및 N2O 생성)을 도시하는 것이다.
본 발명은, 하기 기준 실시예, 비교예 및 실시예에 의해 추가로 예시된다.
실시예
기준 실시예 1. Dv10, Dv50 및 Dv90 값의 결정
입자 크기 분포는, 심파텍 헬로스(Sympatec HELOS) 장비를 사용하여 정적 광산란 방법에 의해 결정하였으며, 이때 샘플의 광학 농도는 5 내지 10% 범위였다.
기준 실시예 2. BET 비표면적 측정
BET 비표면적은, DIN 66131 또는 DIN ISO 9277에 따라 액체 질소를 사용하여 결정하였다.
기준 실시예 3. 일반적인 코팅 방법
관류형 기재를 하나 이상의 코트로 코팅하기 위해, 관류형 기재를, 기재의 특정 길이(보통 약 1인치)에 대해, 제시된 혼합물에 수직으로 침지시켜, 상기 기재를 상기 혼합물의 충전물로 채웠다. 이러한 방식으로, 상기 혼합물을 상기 기재의 벽과 접촉시켰다. 상기 기재를 특정 기간 동안, 일반적으로 1 내지 10초 동안, 상기 혼합물에 두었다. 상기 혼합물을 상기 기재 내로 유도하기 위해 진공을 적용하였다. 이어서, 상기 혼합물로부터 상기 기재를 제거하였다. 침지된 면이 위를 향하고 고압의 공기가 상기 충전된 혼합물을 기재를 통해 밀도록, 상기 기재를 이의 축을 중심으로 회전시켰다.
실시예 1. 다작용성 혼합 촉매의 제조(Pd/지르코니아 성분 및 V-함유 혼합된 산화물 사용)
지르코늄-기반 산화물 지지체(10 중량%의 La2O3 및 2 중량%의 HfO2를 갖는 88 중량%의 ZrO2; 67 m2/g의 BET 비표면적, 3 μm의 Dv50 및 16 μm의 Dv90을 가짐) 상의 Pd 초기 습윤 함침. 먼저, 상기 산화물 지지체의 이용가능 기공 부피를 결정하고, 이 값에 기초하여, 상기 이용가능 기공 부피와 동일한 부피를 갖는 희석된 팔라듐 염 용액을 제조하였다. 이어서, 상기 희석된 용액을 일정한 교반 하에 30분에 걸쳐 상기 Zr-기반 산화물 지지체에 적가하여, 습한 물질을 수득하였다. 이어서, 생성된 물질을 590℃의 오븐에서 하소시키고, 냉각시켰다. 하소 후, 생성된 분말을 증류수와 혼합하여, 40% 고형분을 갖는 수성 혼합물을 형성하고, 유기산을 사용하여 pH를 3.75로 조정하였다. 이 시점에서, 상기 혼합물의 입자가 10 μm의 Dv90을 가질 때까지, 상기 슬러리를 밀링하였다.
별도로, 바나듐산철(1:1의 Fe:V의 몰비, 약 2 μm의 Dv50, 및 약 11 μm의 Dv90을 갖는 FeVO4) 분말을 증류수와 혼합함으로써, 바나듐 혼합물을 제조하였다. 수득된 혼합물의 고형분 함량은 수득된 혼합물의 중량을 기준으로 10 중량%였다. 사용된 바나듐산철의 양은, V2O5로서 계산된 바나듐(바나듐산철로부터)이 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량의 5%의 담지량으로 존재하도록 계산되었다(FeVO4로서 계산된 FeVO4 담지량은, 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량의 10.48%였음). 하소 후 상기 촉매 중 티타니아 + WO3의 최종 담지량이 3.35 g/in3이 되도록, 상기 혼합물에, 아크릴계 분산제(최종 코팅 담지량을 기준으로 5 중량%) 및 이어서 텅스텐-도핑된 산화티타니아(10 중량%의 WO3로 도핑된 약 90 중량%의 TiO2; 90 m2/g의 BET 비표면적, 0.5 μm의 Dv10, 1.2 μm의 Dv50 및 3.7 μm의 Dv90을 가짐)를 가했다. 이어서, 염기를 첨가하여, 상기 혼합물의 pH를 7로 설정하였다. 이후, 하소 후 최종 SiO2 담지량이 0.168 g/in3이 되도록, 수성 콜로이드성 실리카 결합제를 첨가하였다. 최종 혼합물 고형분 함량은 43 중량%였다.
이 시점에서, Pd-함침된 ZrO2 혼합물을 FeVO4/TiO2 혼합물에 혼합하고, pH를 다시 7로 조정하였다. 최종 혼합물을, 허니컴 관류형 단일체 코디어라이트 기재(400/(2.54)2 셀/cm2 및 0.10 mm(4 mil)의 벽 두께와 함께, 26.67 cm(10.5 인치)의 직경×15.24 cm(6 인치)의 길이를 갖는 원통형 기재)에 대한 처리를 위해 준비하였다. 본원의 기준 실시예 3에 정의된 코팅 방법에 따라, 상기 기재를 상기 최종 혼합물로 코팅하였다. 4.5 g/in3의 표적 워시코트 담지량을 달성하기 위해, 상기 기재를 이의 전체 길이를 따라 2회, 상기 기재의 입구 단부로부터 1회, 및 상기 기재의 출구 단부로부터 1회 코팅하였으며, 각각의 코팅 단계 후에 건조 및 하소 단계를 수행하였다. 상기 코팅된 기재를 건조시키기 위해, 상기 기재를 90℃의 오븐에 약 30분 동안 두었다. 건조 후, 상기 코팅된 기재를 590℃에서 30분 동안 하소시켰다. 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량은 4.5 g/in3이었다(3.35 g/in3의 티타니아 + WO3, 0.47 g/in3의 Fe-VO4(V2O5로서 계산된 0.225 g/in3의 바나듐 포함), 0.5 g/in3의 지르코니아 + HfO2 + La2O3, 0.167 g/in3의 실리카, 및 15 g/ft3의 Pd 담지량 포함).
실시예 2.1. 다작용성 층상 촉매의 제조(Pd/알루미나 및 V-혼합된 산화물 사용)
하부 코팅:
바나듐산철(1:1의 Fe:V 몰비를 갖는 FeVO4) 분말을 증류수와 혼합하였다. 수득된 혼합물의 고형분 함량은 수득된 혼합물의 중량을 기준으로 10 중량%였다. 사용된 바나듐산철의 양(V2O5로서 계산됨)은, 바나듐(바나듐산철로부터)이 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량의 5%의 담지량으로 존재하도록 계산되었다(FeVO4 담지량(FeVO4로서 계산됨)은, 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량의 10.48%였음). 상기 혼합물에, 아크릴계 분산제(최종 코팅 담지량을 기준으로 5 중량%)를 가하고, 이어서, 하소 후 상기 촉매 중 티타니아 + WO3의 최종 담지량이 3.41 g/in3이 되도록, 텅스텐-도핑된 산화티타니아(10 중량%의 WO3로 도핑된 약 90 중량%의 TiO2; 90 m2/g의 BET 비표면적, 0.5 μm의 Dv10, 1.2 μm의 Dv50 및 3.7 μm의 Dv90을 가짐)를 가했다. 이후, 하소 후 상기 촉매 중 최종 SiO2 담지량이 0.171 g/in3이 되도록, 수성 콜로이드성 실리카 결합제를 추가의 증류수와 함께 첨가하여, 상기 혼합물의 중량을 기준으로 43 중량%의 최종 혼합물 고형분 함량을 수득하였다. 허니컴 관류형 단일체 코디어라이트 기재(400/(2.54)2 셀/cm2 및 0.10 mm(4 mil)의 벽 두께와 함께, 26.67 cm(10.5 인치)의 직경×15.24 cm(6 인치)의 길이를 갖는 원통형 기재)를 본원의 기준 실시예 3에 정의된 코팅 방법에 따라 상기 최종 혼합물로 코팅하였다. 4 g/in3의 표적 워시코트 담지량을 달성하기 위해, 상기 기재를 이의 전체 길이를 따라 2회, 상기 기재의 입구 단부로부터 1회, 및 상기 기재의 출구 단부로부터 1회 코팅하였으며, 각각의 코팅 단계 후에 건조 및 하소 단계를 수행하였다. 상기 코팅, 건조 및 하소 절차는 실시예 1과 동일하다. 하소 후, 촉매 중 하부 코팅의 최종 담지량은 4 g/in3이었다(3.41 g/in3의 티타니아 + WO3, 0.419 g/in3의 FeVO4(V2O5로서 계산된 0.2 g/in3의 바나듐 포함), 및 0.171 g/in3의 실리카 포함).
상부 코팅:
알루미나-기반 산화물 지지체(20%의 ZrO2 및 3%의 La2O3로 도핑된 감마 및 델타 알루미나; 145 m2/g의 BET 비표면적, 32 μm의 Dv50 및 62.5 μm의 Dv90을 가짐) 상의 Pd의 초기 습윤 함침. 먼저, 제시된 산화물 지지체의 이용가능 기공 부피를 결정하고, 이 값에 기초하여, 상기 이용가능 기공 부피와 동일한 부피를 갖는 희석된 팔라듐 염 용액을 제조하였다. 이어서, 상기 희석된 용액을 일정한 교반 하에 30분에 걸쳐 상기 Al-기반 산화물 지지체에 적가하여, 습한 물질을 수득하였다. 이어서, 생성된 물질을 590℃의 오븐에서 하소시키고, 냉각시켰다. 하소 후, 생성된 분말을 증류수와 혼합하여 혼합물을 형성하고, 유기 산을 사용하여 상기 혼합물의 수성 상의 pH를 3.75로 조정하였다. 이 시점에서, 상기 혼합물의 입자가 10 μm의 Dv90을 가질 때까지, 상기 슬러리를 밀링하였다.
밀링 후, 상기 Al-기반 산화물 지지체의 11%를 나타내도록 계산된 가용성 지르코늄 결합제를 상기 혼합물에 첨가하였다. 수득된 최종 혼합물은, 상기 최종 혼합물의 중량을 기준으로 38 중량%로 감소된 고형분 함량을 가졌다. 이 시점에서, 상기 혼합물을, 상기 하부 코팅으로 이미 코팅된 기재에 대한 처리를 위해 준비하였다. 상기 하부 코팅으로 코팅된 기재를, 본원의 기준 실시예 3에 정의된 코팅 방법에 따라, 기재의 전체 길이에 걸쳐 상기 최종 혼합물로 1회 코팅하였다. 건조 조건은 실시예 1과 동일하게 유지하였다. 다만, 건조 후, 상기 코팅된 기재를 450℃에서 30분 동안 하소시켰다. 하소 후 상기 촉매 중 상부 코팅의 최종 담지량은 0.5 g/in3이었다(0.44 g/in3의 Al-기반 산화물 지지체, 0.056 g/in3의 지르코니아 및 15 g/ft3의 Pd 담지량 포함).
실시예 2.2 다작용성 층상 촉매의 제조(Pd/지르코니아 및 V-혼합된 산화물 포함)
하부 코팅: 실시예 2.2의 하부 코팅을 실시예 2.1의 하부 코팅과 같이 제조하였다. 따라서, 하소 후 상기 촉매 중 하부 코팅의 최종 담지량은 4 g/in3이었다(3.41 g/in3의 티타니아 + WO3, 0.419 g/in3의 Fe-VO4(V2O5로서 계산된 0.2 g/in3의 바나듐 포함) 및 0.17 g/in3의 실리카 포함).
상부 코팅: 실시예 2.2의 상부 코팅을 실시예 2.1의 상부 코팅과 같이 제조하되, 단, 알루미나-기반 산화물 지지체를 지르코늄-기반 산화물 지지체(10 중량%의 La2O3 및 2 중량%의 HfO2를 갖는 88 중량%의 ZrO2; 67 m2/g의 BET 비표면적, 3 μm의 Dv50 및 16 μm의 Dv90을 가짐)로 대체하였다. 따라서, 하소 후 상기 촉매 중 상부 코팅의 최종 담지량은 0.5 g/in3이었다(0.435 g/in3의 Zr-기반 산화물 지지체, 0.056 g/in3의 지르코니아 및 15 g/ft3의 Pd 담지량 포함).
실시예 3. 실시예 1, 2.1 및 2.2의 촉매 시험(deNO x 및 N 2 O 생성)
실시예 1, 2.1 및 2.2의 신선한 촉매의 NOx 전환율 뿐만 아니라 아산화질소(N2O) 형성을 상이한 온도, 즉 200 내지 325℃에서 측정하였다(기체 시간당 공간 속도(GHSV): 200, 240, 275, 300 및 325℃에서 40,000 h-1). 상기 촉매를 각각의 부하점에서 안정화시킨 후, NH3 슬립(이는, 촉매의 NH3 포화를 나타냄)이 관찰될 때까지, 우레아를 1.5(200 및 240℃), 1.2(275℃) 또는 1.0(300 및 325℃)의 ANR(암모니아 대 NOx 비)로 주입하였다. 각각의 온도에서, ANR 사전-조건화가 1.0 초과인 경우, ANR을 1.0으로 감소시키고, 시스템을 평형에 도달시켜, 배기가스 배출을 모니터링하였다. 결과를 도 1 및 2에 도시한다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, V-SCR 촉매를 함유하는 3개의 Pd 모두가 높은 수준의 NOx 전환을 제공한다. 이는, PGM이 상기 조건 하에 NH3의 상당 부분을 산화시키지 않으며 촉매가 적어도 325℃까지 NH3 산화에 대한 우려 없이 사용될 수 있음을 나타낸다. 실제로, 실시예 2.1만이 325℃에서 NH3 산화의 임의의 암시를 보여주며, 실시예 1 및 2.2는 325℃에서 100% 전환율을 여전히 유지한다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 3개의 촉매 모두가 낮은 수준의 N2O를 생성한다. 그러나, 실시예 1 및 2.1은 모든 측정 온도에 걸쳐 더 적은 N2O를 생성한다.
비교예 1. 혼합된 촉매의 제조(Pd/지르코니아 및 Cu-제올라이트 사용)
비교예 1의 촉매를 실시예 1의 촉매와 같이 제조하되, 단, 티타니아 지지체 상의 바나듐산철을 Cu-CHA 제올라이트 물질(Cu: Cu-CHA의 중량을 기준으로 CuO로서 계산시 3.25 중량%; CHA는 25 μm의 Dv90, 31의 SiO2:Al2O3, 및 약 625 m2/g의 BET 비표면적을 가짐)로 대체하였다. 또한, 물과 Cu-CHA를 포함하는 혼합물에, 결합제로서의 가용성 지르코늄 용액(30 중량%의 ZrO2)을 첨가하였지만, 콜로이드성 실리카 결합제는 첨가하지 않았다. 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량은 3.0 g/in3이었다(2.56 g/in3의 Cu-CHA, 0.3 g/in3의 지르코니아 + HfO3 + La2O3, 0.13 g/in3의 지르코니아 및 15 g/ft3의 Pd 담지량 포함).
비교예 2. 혼합된 촉매의 제조(Pd/세리아-지르코니아 및 Cu-제올라이트 사용)
비교예 2의 촉매를 비교예 1의 촉매와 같이 제조하되, 단, 지르코늄-기반 산화물 지지체를 Ce/Zr 산화물 지지체(40 중량%의 세리아, 50 중량%의 지르코니아 + HfO2, 5 중량%의 La2O3 및 5 중량%의 Pr6O11; 80 m2/g의 BET 비표면적 및 15 μm의 Dv90을 가짐)로 대체하였다. 하소 후 상기 촉매 중 코팅의 최종 담지량은 3.0 g/in3이었다(2.56 g/in3의 Cu-CHA, 0.3 g/in3의 세리아 + 지르코니아 + 란타늄 + 프라세오디뮴, 0.13 g/in3의 지르코니아 및 15 g/ft3의 Pd 담지량 포함).
실시예 4. 실시예 1, 2.1 및 2.2 및 비교예 1 내지 3의 촉매 시험(HC 라이트-오프 성능)
각각의 촉매의 출구 단부에서 450℃의 표적 온도를 수득할 수 있는지를 결정하기 위해, 상이한 입구 온도(275℃, 290℃, 305℃ 및 320℃)에서 실시예 1, 2.1 및 2.2 및 비교예 1 및 2의 촉매의 상류에 탄화수소를 주입하였다(공간 속도: 60 k/h).
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2.1의 촉매(층상 촉매 - 2개의 코트)를 사용하면, 275℃의 입구 온도에서 HC 주입 후 450℃의 표적 출구 온도를 수득할 수 있었으며, 비교예 1 및 2(혼합된 촉매)를 사용하면, 275℃, 290℃, 305℃ 및 320℃의 입구 온도에서 HC 주입 후 275℃ 내지 320℃의 출구 온도만 수득할 수 있었다. 이들 비교예의 경우, 입구 온도와 출구 온도가 동일하였다. 따라서, 이는, 이들 촉매에 대해 HC 산화가 거의 또는 전혀 일어나지 않고 HC 산화 반응이 빠르게 켄칭됨을 예시한다. 실시예 2.1의 촉매는 모든 4개의 입구 온도 스텝에 대해 450℃의 표적 출구 온도를 달성하였고, 실시예 2.2의 촉매는 290℃ 이상의 입구 온도에서 450℃의 표적 출구 온도를 달성하였다. 이는, 비교예 2 및 3과 동일한 양의 Pd를 가짐에도 불구하고, 실시예 2.1 및 2.2의 촉매의 HC 산화에 대한 활성을 분명히 입증한다.
또한, 실시예 1의 촉매(혼합된 촉매)의 경우, 305℃의 입구 온도에서 HC 주입 후 350℃의 증가된 출구 온도를 수득하엿으며, 320℃의 입구 온도에서는 약 410℃의 증가된 출구 온도를 수득할 수 있다.
이와 대조적으로, 비교예 1 및 2의 촉매(V-혼합된 산화물이 아닌 Cu-CHA를 갖는 혼합된 촉매)의 경우, HC 주입 후 발열을 수득할 수는 있었지만, 해당 출구 온도는 항상 입구 온도와 같았다. 따라서, 본 실시예는, V-혼합된 산화물의 존재가 다작용성 촉매에서 HC 라이트-오프 성능을 증가시킬 수 있음을 입증한다.
실시예 6. 실시예 1, 2.1, 2.2 및 비교예 1의 촉매 시험(deNO x 및 N 2 O 생성 - US-FTP + WHTC)
도 4에 제시된 데이터를 생성하기 위해, 각각의 촉매를, 6.7L 디젤 엔진과 우레아 주입기 하류의 모터 시험 셀에 별도로 장착하였다. 각각의 촉매의 크기는 10.5"×6"였다. NOx 전환율 및 N2O 생성량을 US-FTP 및 WHTC 일시적 사이클을 통해 평가하였으며, 상기 사이클에 걸쳐, 상기 시험 셀 엔진은 각각 약 6.8 및 6.0 g/kWh를 생성하였다. 평형이 달성되었는지 확인하기 위해, 제시된 일시적 사이클을 13회 실행하였다: ANR = 0.1에서 2회, ANR = 0.8에서 5회, ANR = 1.0에서 3회, ANR = 1.2에서 3회. 본원에 보고된 데이터는 ANR = 1.2인 마지막 사이클에서 취한 것이다. deNOx는 질량-평균 NOx 전환율로서 보고되었으며, N2O 생성량은 상기 사이클 동안 생성된 전력을 기준으로 g/kWh로서 보고되었다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2.1의 deNOx 활성은 US-FTP 사이클 동안 비교예 2의 활성보다 약간 뒤떨어졌다. 다소 더 따뜻한 WHTC 사이클에 걸쳐, 실시예 1, 2.1 및 2.2는 모두 필적하는 전환율을 가졌다. 중요하게는, 실시예 1, 2.1 및 2.2는 또한 US-FTP 사이클에 걸쳐 비교예 1보다 훨씬 더 적은 N2O를 생성하였으며, 이는 현재 및 미래의 법률을 충족하는 중요한 특징이다.
인용 문헌
- 미국 특허 출원 공개 제2015/0375207 A1호,
- 미국 특허 제5,371,056호,
- 국제 특허 출원 공개 제WO 2018/224651 A2호.

Claims (15)

  1. 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원(selective catalytic reduction)을 위한 촉매로서,
    상기 촉매는,
    (i) 입구(inlet) 단부, 출구(outlet) 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향(axial) 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재; 및
    (ii) 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치된 코팅
    을 포함하고,
    상기 표면은 상기 통로와 상기 내벽 사이의 계면을 한정하고,
    상기 코팅은, 제1 산화물 물질 상에 지지된 백금족 금속 성분을 포함하고, 추가로 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이터븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물을 포함하고,
    상기 혼합된 산화물은 제2 산화물 물질 상에 지지된 것인, 촉매.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산화물 물질이 하나 이상의 산화물, 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화티타늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄, 산화알루미늄, 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화지르코늄 또는 산화알루미늄을 포함하는, 촉매.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 산화물 물질의 75 내지 100 중량%, 바람직하게는 80 내지 98 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 지르코니아로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질이 바람직하게는 산화하프늄 및 산화란타늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화하프늄 및 산화란타늄을 추가로 포함하거나; 또는
    상기 제1 산화물 물질의 70 내지 100 중량%, 바람직하게는 72 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 중량%가 알루미나로 이루어지고, 상기 제1 산화물 물질이 바람직하게는 산화란타늄 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화란타늄 및 산화지르코늄을 추가로 포함하는, 촉매.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 상기 제1 산화물 물질을 0.25 내지 1 g/in3 범위, 바람직하게는 0.30 내지 0.80 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.70 g/in3의 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합된 산화물이, 철, 에르븀, 비스무트, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상, 바람직하게는 철, 에르븀, 비스무트 및 안티몬 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물이고,
    상기 혼합된 산화물이 더욱 바람직하게는 바나듐과 철의 혼합된 산화물인, 촉매.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합된 산화물을 지지하는 상기 제2 산화물 물질이 하나 이상의 산화물, 바람직하게는 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화규소 및 산화지르코늄 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄 및 산화규소 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 산화티타늄, 더욱 바람직하게는 티타니아를 포함하고,
    상기 제2 산화물 물질의 바람직하게는 75 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 중량%가 티타니아로 이루어지는, 촉매.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 산화물 결합제를 추가로 포함하고,
    상기 산화물 결합제가 바람직하게는, 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합된 산화물 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 산화물 결합제가 더욱 바람직하게는 알루미나 및 실리카 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함하는, 촉매.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촉매가 상기 코팅을 2.5 내지 10 g/in3 범위, 바람직하게는 3 내지 8 g/in3 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 6 g/in3 범위의 담지량으로 포함하는, 촉매.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    (ii)에 따른 코팅이,
    (ii.1) 상기 제2 산화물 물질 상에 지지된 상기 혼합된 산화물을 포함하는 하부(bottom) 코트; 및
    (ii.2) 상기 제1 산화물 물질 상에 지지된 상기 백금족 금속 성분을 포함하는 상부(top) 코트
    를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지고,
    상기 하부 코트가 기재 축방향 길이의 x%에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 이때 x는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위이며,
    상기 상부 코트가 기재 축방향 길이의 y%에 걸쳐 상기 하부 코트 상에 배치되고, 이때 y는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위인, 촉매.
  10. 제9항에 있어서,
    (ii.1)에 따른 하부 코트의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.000001 중량%가 팔라듐, 바람직하게는 팔라듐 및 백금, 더욱 바람직하게는 백금족 금속 성분으로 이루어지는, 촉매.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    (ii)에 따른 코팅이 하나의 코트로 이루어지고, 상기 코트가 기재 축방향 길이의 z%에 걸쳐 상기 기재의 내벽의 표면 상에 배치되고, 이때 z는 90 내지 100, 바람직하게는 95 내지 100, 더욱 바람직하게는 98 내지 100, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 범위인, 촉매.
  12. 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 촉매의 제조 방법으로서,
    (a) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 통로를 통해 연장되는 기재의 내벽에 의해 한정된 복수의 통로를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
    (b) 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 제2 산화물 물질; 및 바람직하게는 산화물 결합제를 포함하는 하나 이상의 혼합물을 제공하는 단계;
    (c) 상기 하나 이상의 혼합물을 기재 축방향 길이의 z%에 걸쳐 배치하는 단계로서, 이때 z는 90 내지 100 범위인, 단계; 및
    (d) 상기 기재 상에 배치된 상기 하나 이상의 혼합물을 하소시키는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  13. 백금족 금속 성분의 공급원; 제1 산화물 물질의 입자; 물; 철, 에르븀, 비스무트, 세륨, 유로퓸, 가돌리늄, 홀뮴, 란타늄, 루테튬, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 스칸듐, 테르븀, 툴륨, 이테르븀, 이트륨, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄 및 안티몬 중 하나 이상과 바나듐의 혼합된 산화물 입자; 제2 산화물 물질; 및 바람직하게는 산화물 결합제를 포함하는 수성 현탁액.
  14. 제12항에 따른 방법에 의해 수득가능하거나 수득된, 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 탄화수소의 산화 및 질소 산화물의 선택적 접촉 환원을 위한 촉매.
  15. 내연 기관, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템으로서,
    상기 시스템은, 제1항 내지 제11항 및 제14항 중 어느 한 항에 따른 촉매; 및 암모니아 산화 촉매, 디젤 산화 촉매, 선택적 접촉 환원 촉매 및 촉매화된 미립자 필터 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
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