KR20220156087A - 암모니아 저장 용량이 높은 scr 촉매 - Google Patents

암모니아 저장 용량이 높은 scr 촉매 Download PDF

Info

Publication number
KR20220156087A
KR20220156087A KR1020227038108A KR20227038108A KR20220156087A KR 20220156087 A KR20220156087 A KR 20220156087A KR 1020227038108 A KR1020227038108 A KR 1020227038108A KR 20227038108 A KR20227038108 A KR 20227038108A KR 20220156087 A KR20220156087 A KR 20220156087A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
membered ring
substrate
catalyst
metal
Prior art date
Application number
KR1020227038108A
Other languages
English (en)
Inventor
에드가 픽토르 휜네케스
페트라 코르데스
얀 마르틴 벡커
케빈 비어드
니콜라스 맥과이어
자야 엘 라크슈미
존 케이 호치무스
조셉 에이 패칫
케네스 이 보스
Original Assignee
바스프 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 코포레이션 filed Critical 바스프 코포레이션
Publication of KR20220156087A publication Critical patent/KR20220156087A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
    • B01D53/9472—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46—Iron group metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/7615—Zeolite Beta
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/80—Mixtures of different zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/0006—
    • B01J35/02—
    • B01J35/04—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0228—Coating in several steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088—Decomposition of a metal salt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B01D2255/502—Beta zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/911—NH3-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J2029/062—Mixtures of different aluminosilicates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F01N2370/04—Zeolitic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명은 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅을 포함한다.

Description

암모니아 저장 용량이 높은 SCR 촉매
본 발명은 질소 산화물의 선택적 촉매 환원(catalytic reduction)을 위한 촉매, 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 제조 방법, 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 용도 및 상기 촉매를 포함하는 배기 가스 처리 시스템에 관한 것이다.
US 9 352 307 B2는 제올라이트 물질의 혼합물, 즉 Cu-CHA 및 Fe-MFI의 혼합물을 포함하는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 개시하고 있다.
또한, EP 2 520 365 A2는 큰, 중간 또는 메조 기공 결정 구조를 가지며 임의적으로 제1 금속을 포함하는 제1 분자체, 및 작은 기공 결정 구조를 가지며 임의적으로 제2 금속을 포함하는 제2 분자체를 포함하는 선택적 촉매 환원에 사용하기 위한 촉매를 개시하고 있다. 마지막으로, US 9 597 636 B2는 제1 암모니아 저장 용량을 갖는 제1 상류 SCR 구역 및 제2 암모니아 저장 용량을 갖는 제2 하류 SCR 구역을 포함하고, 이 때 제2 암모니아 저장 용량은 제1 암모니아 저장 용량보다 큰 시스템을 개시한다.
과도 사이클(transient cycle)에서, 새로운 우레아(urea)의 투입은 때때로, 예컨대 가속 중에 제한된다. 따라서, 우레아 투입이 제한되는 동안 NOx 전환을 최적화하고 아산화질소(N2O) 형성을 최소화하도록 허용하는 개선된 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 제공할 필요가 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원 촉매가 우레아 투입이 제한되는 동안 NOx 전환을 최적화하고 아산화질소(N2O) 형성을 최소화할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
I. NOx의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매
따라서, 본 발명은 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재(flow through substrate)의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 제1 코팅;
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
X는 20 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 22 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 68의 범위인 것이 바람직하다. 대안적으로, x가 10 내지 18의 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 15의 범위인 것이 바람직하다.
Y는 27 내지 80의 범위, 더욱 바람직하게는 30 내지 78의 범위, 더욱 바람직하게는 32 내지 75의 범위인 것이 바람직하다.
Y는 100 - x인 것이 바람직하다.
제2 코팅은 기재 내벽의 표면에 배치되는 것이 바람직하다.
x < y인 경우, x가 10 내지 45의 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 40의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 35의 범위인 것이 바람직하다. 대안적으로, x > y인 경우, x가 55 내지 75의 범위, 더욱 바람직하게는 60 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 62 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 63 내지 68의 범위인 것이 바람직하다.
제1 코팅 및 제2 코팅은 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
제1 코팅에 있어서, 상기 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 BEA, FAU, USY, GME, MOR, OFF, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 더욱 바람직하게는 BEA, FAU, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖는 것이 바람직하다. 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 BEA를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 제1 코팅에 포함된 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 골격 유형 BEA를 갖는, 제1 촉매; 및
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
본 발명의 맥락에서, 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 철인 제1 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 철을 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 이 때 z1는 더욱 바람직하게는 1.0 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4.8의 범위이다.
제1 금속의 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성된다. 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 구리를 포함하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 제1 코팅에 포함된 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 골격 유형 BEA를 갖는, 제1 코팅;
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
본 발명의 맥락에서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%는 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되는 것이 바람직하다. 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비는 2:1 내지 37:1의 범위, 더욱 바람직하게는 3:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 20:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 범위인 것이 바람직하다. Si 대 Al의 몰비는 6:1 내지 12:1 범위인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 맥락에서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 골격 유형 BEA를 갖는 제올라이트 물질이 템플릿-부재 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
제1 코팅은 제1 코팅의 중량을 기준으로 70 내지 98 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 75 내지 97 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 85 내지 92 중량%의 범위의 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
제1 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 제3 금속은 철인 것이 바람직하다.
제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질로서는, MFI, MWW, AEL, HEU, FER, AFO, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖는 것이 바람직하다. 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 MFI를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 철인 제3 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 제3 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된, 0.5 내지 9 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 6 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 4.5 중량%의 양의 철을 포함하는 것이 바람직하다.
제3 금속의 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성된다. 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 구리를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%는 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되는 것이 바람직하다.
10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비는 2:1 내지 60:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 40:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 20:1 내지 30:1의 범위, 더욱 바람직하게는 23:1 내지 29:1의 범위인 것이 바람직하다.
제1 코팅은, 제1 코팅의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위의 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
제1 코팅은 산화 결합제를 추가로 포함하는 것이 바람직하고, 이 때 산화 결합제는 더욱 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 실리카 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함한다.
제1 코팅은, 제1 코팅의 중량을 기준으로 0.5 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 제1 코팅에 포함된 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 골격 유형 BEA를 갖고,
이 때, 제1 코팅은 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 골격 유형 MFI를 갖는 제올라이트 물질을 추가로 포함하며,
제1 코팅은 더욱 바람직하게는 산화 결합제를 추가로 포함하는, 제1 코팅; 및
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
본 발명의 맥락에서, 제1 코팅의 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%는, 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 상기 정의된 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질 및 상기 정의된 산화 결합제 중 하나 이상으로, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질 및 상기 정의된 산화 결합제로 구성되는 것이 바람직하다.
제1 코팅은 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는 것이 바람직하다.
제1 코팅의 최대 10 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm은, 백금, 더욱 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 제1 코팅은 백금, 더욱 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속을, 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제1 코팅의 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 제1 코팅은 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제1 코팅의 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성된다. 달리 말하면, 제1 코팅은 구리를 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제1 코팅 (ii)가, 적어도 2.1 mmol/g, 더욱 바람직하게는 2.2 내지 10.0 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A1(NH3)을 갖는 것이 바람직하며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정된다.
제2 코팅에 있어서, 상기 제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이 CHA, AEI, RTH, LEV, DDR, KFI, ERI, AFX, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 CHA, AEI, RTH, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로부터 구성된 군으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 CHA 및 AEI으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 더욱 바람직하게는 골격 유형 CHA를 갖는 것이 바람직하다.
제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질은 구리인 제2 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량%의 양의 구리를 포함하고, 이 때 z2는 2.0 내지 15의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 4 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 7의 범위, 더욱 바람직하게는 4.9 내지 6의 범위인 것이 바람직하다.
제1 금속의 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 철(Fe2O3로서 계산)로 구성되는 것이 바람직하다. 제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질은 철을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%는 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되는 것이 바람직하다. 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비는 2:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 2:1 내지 45:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 25:1의 범위, 더욱 바람직하게는 16:1 내지 22:1의 범위인 것이 바람직하다.
제2 코팅은, 제3 코팅의 중량을 기준으로 85 내지 99 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 90 내지 98 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 92 내지 97 중량%의 범위의 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
제2 코팅은 산화 결합제를 추가로 포함하는 것이 바람직하고, 이 때 산화 결합제는 더욱 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함한다.
제2 코팅은, 제1 코팅의 중량을 기준으로 0.5 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게는 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 제1 코팅;
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량%의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때 8-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 CHA를 갖고,
제2 코팅은 산화 결합제를 추가로 포함하고;
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
더욱 바람직하게는, 본 발명은 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 제1 코팅에 포함된 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 골격 유형 BEA를 갖고,
이 때, 제1 코팅은 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 골격 유형 MFI를 갖는 제올라이트 물질을 추가로 포함하며,
제1 코팅은 더욱 바람직하게는 산화 결합제를 추가로 포함하는, 제1 코팅; 및
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량%의 상기 제2 금속을 포함하고,
이 때 8-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 CHA를 갖고,
제2 코팅은 산화 결합제를 추가로 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
본 발명의 맥락에서, 제2 코팅 의 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%는 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 구리인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 상기 정의된 산화 결합제로 구성되는 것이 바람직하다.
제2 코팅은 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 1.75 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는 것이 바람직하다.
제2 코팅의 최대 10 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm은, 백금, 더욱 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 제2 코팅은 백금, 더욱 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속을, 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제2 코팅의 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성된다. 달리 말하면, 제2 코팅은 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제2 코팅의 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성된다. 달리 말하면, 제2 코팅은 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제2 코팅의 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 철(Fe2O3로서 계산)로 구성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 제2 코팅은 철을 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
제2 코팅 (iii)이, 2 mmol/g 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.99 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.95 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A2(NH3)를 갖는 것이 바람직하며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정된다.
기재는 관통형 기재 또는 벽유동형(wall-flow) 필터 기재, 더욱 바람직하게는 관통형 기재인 것이 바람직하다.
관통형 기재는 세라믹 물질을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이로 구성되며, 이 때 세라믹 물질이 더욱 바람직하게는 알루미나, 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 코디어라이트(cordierite) 또는 멀라이트(mullite), 알루미노티타네이트, 탄화규소, 지르코니아, 마그네시아, 더욱 바람직하게는 스피넬, 및 티타니아, 더욱 바람직하게는 탄화규소 및 코디어라이트 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 코디어라이트를 포함하고, 더욱 바람직하게는 이로 구성되는 것이 바람직하다.
기재가 1 내지 15 인치의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 인치의 범위의 기재 길이를 갖는 것이 바람직하다.
기재가 0.5 내지 3 인치의 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 2 인치의 범위의 기재 폭을 갖는 것이 바람직하다.
촉매는 하나의 기재인 기재 (i), 제1 코팅 (ii) 및 제2 코팅 (iii)을 포함하며, 바람직하게는 이로 구성되는 것이 바람직하다.
기재는 제1 상류 기재 및 제2 하류 기재를 포함하는 것이 바람직하며, 이 때 제1 코팅 (ii)는 제1 상류 기재 상에 배치되고 제2 코팅 (ii)은 제2 하류 기재 상에 배치된다. 병치된(juxtaposed) 제1 상류 기재와 제2 하류 기재 사이에 0.2 인치 미만, 더욱 바람직하게는 갭이 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
바람직하게, 제1 상류 기재는 관통형 기재, 더욱 바람직하게는 코디어라이트 관통형 기재이다. 바람직하게, 제2 하류 기재는 관통형 기재, 더욱 바람직하게는 코디어라이트 관통형 기재이다.
제1 상류 기재 및 제2 하류 기재는 화학적 조성 및 물리적 특성의 측면에서 동일한 것이 바람직하다. 동일한 치수(직경 및/또는 길이)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 제1 코팅 (ii) 및 제2 코팅 (iii)이 상기 언급된 제1 상류 기재 및 제2 하류 기재를 초과하여, 예컨대 제1 상류 기재, 제2 하류 기재 및 상기 제1 상류 기재 및 상기 제2 하류 기재 사이에 배치/위치된 제3 중간 기재에 배치되는 것을 또한 생각해볼 수 있다.
제1 상류 기재, 제3 중간 기재 및 제2 하류 기재는 화학적 조성 및 물리적 특성의 측면에서 동일한 것이 바람직하다. 동일한 치수(직경 및/또는 길이)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
제1 코팅 (ii)가 암모니아 저장 능력 A1(NH3)을 갖고, 제2 코팅 (iii)이 암모니아 저장 능력 A2(NH3)를 갖고, 이 때 A1(NH3)이 A2(NH3)보다 우수한 것이 바람직하며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정된다.
A1(NH3):A2(NH3)의 비율은 1.25:1 내지 3:1의 범위, 더욱 바람직하게는 1.3:1 내지 2:1의 범위, 더욱 바람직하게는 1.35:1 내지 1.9:1의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 제조 공정에 관한 것이며, 상기 제조 공정은
(1) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(2) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는 단계;
(3) 단계 (2)에서 수득된 제1 혼합물을 단계 (1)에 제공된 기재 내벽의 표면 상에 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(4) 단계 (3)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하고; 임의적으로 하소하는 단계;
(5) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 단계;
(6) 단계 (5)에서 수득된 제2 혼합물을 단계 (4)에서 수득된, 제1 코팅이 상부에 배치된 기재 상에 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(7) 단계 (6)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하는 단계;
(8) 단계 (7)에서 수득된, 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 하소하여, 촉매를 수득하는 단계
를 포함하며,
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위이다.
단계 (2)에 있어서,
(2.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
(2.2) 제1 금속의 공급원, 더욱 바람직하게는 철 염을, 단계 (2.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
(2.3) 단계 (2.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
(2.4) 물 및 제1 금속, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계
를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
단계 (2)에 있어서,
(2.5) 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 (2.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2.6) 더욱 바람직하게는, 산화 결합제의 공급원, 더욱 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 (2.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2.7) 더욱 바람직하게는, (2.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
(4)에 따른 건조 단계는 100 내지 160℃의 범위, 더욱 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
(4)에 따른 건조 단계는 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
건조 후, (4)에 따른 하소 단계는 450 내지 700℃의 범위, 더욱 바람직하게는 500 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
건조 후, (4)에 따른 하소 단계는 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
단계 (5)에 있어서,
(5.1) 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 구리인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제공하는 단계;
(5.2) 물, 및 단계 (5.1)에서 수득된 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 구리인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 혼합하는 단계;
(5.3) 산화 결합제의 공급원, 더욱 바람직하게는 지르코늄 아세테이트를 (5.2)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계
를 포함하는 것이 바람직하다.
(7)에 따른 건조 단계에 있어서, 100 내지 160℃의 범위, 더욱 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
(7)에 따른 건조 단계에 있어서, 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
건조 후, (7)에 따른 하소 단계는 400 내지 600℃의 범위, 더욱 바람직하게는 450 내지 550℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
건조 후, (7)에 따른 하소 단계 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
x가 20 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 22 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 68의 범위인 것이 바람직하다.
y가 27 내지 80의 범위, 더욱 바람직하게는 30 내지 78의 범위, 더욱 바람직하게는 32 내지 75의 범위인 것이 바람직하다.
y가 100 - x인 것이 바람직하다.
제2 코팅이 기재 내벽의 표면에 배치되는 것이 바람직하다.
x < y인 경우, x가 10 내지 45의 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 40의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 35의 범위인 것이 바람직하다. 대안적으로, x > y인 경우, x가 55 내지 75의 범위, 더욱 바람직하게는 60 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 62 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 63 내지 68의 범위인 것이 바람직하다.
제1 코팅 및 제2 코팅은 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 공정은 단계 (1), (2), (3), (4), (5), (6) 및 (7)으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 본 발명에 따른 공정에 의해 수득가능하거나, 또는 수득되는 상기 정의된 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 연소 엔진, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터 발생하는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 본 발명에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 및 디젤 산화 촉매, 촉매화된 그을음 필터 및 암모니아 산화 촉매 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 상기 시스템은 디젤 산화 촉매, 촉매화된 그을음 필터 및 본 발명에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 양태에 따르면, 디젤 산화 촉매가 촉매화된 그을음 필터의 상류에 위치되며, 이 때 촉매화된 그을음 필터는 본 발명에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 상류에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 양태에 따르면, 촉매화된 그을음 필터가 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 2종의 촉매에 위치되며, 이 때 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 2종의 촉매는 서로 평행하게 위치되는 것이 바람직하다.
제1 양태에 따르면, 시스템이 2종의 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함하고, 이 때 각각의 암모니아 산화 촉매가 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 1종의 촉매의 하류에 위치되는 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 2종의 암모니아 산화 촉매는 바람직하게는 또한 서로 평행하게 위치된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 시스템이 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 및 촉매화된 그을음 필터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2 양태에 따르면, 촉매화된 그을음 필터가 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 하류에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 제2 양태에 따르면, 시스템이 디젤 산화 촉매를 추가로 포함하며, 이 때 디젤 산화 촉매는 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 하류 및 촉매화된 그을음 필터의 상류에 위치되는 것이 바람직하다.
제2 양태에 따르면, 시스템은 촉매화된 미립자 필터의 하류에 위치된 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 추가로 배기 가스 스트림, 바람직하게는 디젤 엔진에 포함된 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 스트림의 처리를 위한 본 발명에 따른 배기 가스 처리 시스템의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 배기 가스 스트림에 포함된 NOx를 선택적으로 촉매적 환원시키는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
(1) 배기 가스 스트림, 바람직하게는 디젤 엔진을 제공하는 단계;
(2) 단계 (1)에서 제공된 배기 가스 스트림을 본 발명에 따른 촉매를 통해 통과시키는 단계
를 포함한다.
본 발명은 추가로 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 스트림을 처리하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
(1') 상기 배기 가스 스트림을 제공하는 단계;
(2') 단계 (1')에서 제공된 배기 가스 스트림을 본 발명에 따른 배기 가스 처리 시스템을 통해 통과시키는 단계
를 포함한다.
II. NOx의 선택적 촉매 환원을 위한 추가적인 촉매
따라서, 본 발명은 추가로 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는,
입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하며, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는 코팅
을 포함하고,
이 때 상기 코팅은 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하고, 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하고;
y는 0.5 내지 9의 범위이고, y < z이다.
코팅은 기재 축방향 길이의 90 내지 100 %에 걸쳐, 더욱 바람직하게는 95 내지 100 %에 걸쳐, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 %에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.
코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 BEA, FAU, USY, GME, MOR, OFF, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 더욱 바람직하게는 BEA, FAU, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖는 것이 바람직하다.
코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 철인 제1 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 철을 포함하고, 이 때 z는 1.0 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4.8의 범위인 것이 바람직하다.
제1 금속의 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성되는 것이 바람직하다. 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 구리를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%는 Si, Al, O, 및 임의적으로 H으로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비는 더욱 바람직하게는 2:1 내지 37:1의 범위, 더욱 바람직하게는 3:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 20:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 범위이다. Si 대 Al의 몰비는 6:1 내지 12:1 범위인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 맥락에서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 골격 유형 BEA를 갖는 제올라이트 물질이 템플릿-부재 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
코팅은, 코팅의 중량을 기준으로 70 내지 98 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 75 내지 97 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 85 내지 92 중량%의 범위의 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제2 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 MFI, MWW, AEL, HEU, FER, AFO, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖는 것이 바람직하며, 이 때 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 더욱 바람직하게는 골격 유형 MFI을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이 바람직하며, 상기 촉매는,
입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅은 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하며, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 이 때 12-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 BEA를 갖는, 코팅
을 포함하고,
이 때, 상기 코팅은 철인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하며, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하고, 상기 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 골격 유형 MFI를 갖고;
y는 0.5 내지 9의 범위이고, y < z이다.
본 발명의 맥락에서, 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 철인 제2 금속을 포함하고, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 중량% 양의 철을 포함하고, y는 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 4.5의 범위인 것이 바람직하다.
제2 금속의 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성된다. 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질은 구리를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%는 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비는 더욱 바람직하게는 2:1 내지 60:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 40:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 20:1 내지 30:1의 범위, 더욱 바람직하게는 23:1 내지 29:1의 범위의 범위이다.
코팅은, 코팅의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위의 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
코팅은 산화 결합제를 추가로 포함하는 것이 바람직하고, 이 때 산화 결합제는 더욱 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 실리카 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함한다.
코팅은 코팅의 중량을 기준으로 0.5 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는 것이 바람직하다.
코팅의 바람직하게는 95 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%는, 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 상기 정의된 산화 결합제로 구성된다.
코팅은 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는 것이 바람직하다.
코팅의 최대 10 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm은, 백금, 더욱 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 코팅은 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속을, 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
코팅의 바람직하게는 0 내지 0.01 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성된다. 달리 말하면, 코팅은 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
코팅의 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성된다. 달리 말하면, 코팅은 구리를 실질적으로 갖지 않는, 더욱 바람직하게는 갖지 않는 것이 바람직하다.
코팅이, 적어도 2.1 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.2 내지 10.0 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A1(NH3)을 갖는 것이 바람직하며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정된다.
본 발명의 촉매는 기재 및 코팅으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 촉매의 제조 공정에 관한 것이며, 상기 공정은
(1') 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(2') 물, 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 혼합물을 제공하는 단계로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 상기 혼합물이 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하며, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 단계;
(3') 단계 (2')에서 수득된 혼합물을 단계 (1')에 제공된 기재 내벽의 표면 상에 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(4') 단계 (3')에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 코팅이 상부에 배치된 갖는 기재를 수득하는 단계;
(5') 단계 (4')에서 수득된 코팅이 상부에 배치된 기재를 하소하여, 촉매를 수득하는 단계
를 포함하며,
y는 0.5 내지 9의 범위이고, y < z이다.
단계 (2')는,
(2'.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
(2'.2) 제1 금속의 공급원, 바람직하게는 철 염을, 단계 (2'.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
(2'.3) 단계 (2'.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
(2'.4) 물 및 제1 금속, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계;
(2'.5) 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 단계 (2'.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.6) 더욱 바람직하게는, 산화 결합제의 공급원, 더욱 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 단계 (2'.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.7) 더욱 바람직하게는, 단계 (2'.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
단계 (2')는,
(2'.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
(2'.2) 제1 금속의 공급원, 바람직하게는 철 염을, 단계 (2'.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
(2'.3) 단계 (2'.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
(2'.4) 물 및 제1 금속, 더욱 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계;
(2'.5) 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 상기 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 단계 (2'.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.6) 산화 결합제의 공급원, 더욱 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 단계 (2'.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.7) 단계 (2'.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
를 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
(4')에 따른 건조 단계에 있어서, 100 내지 160℃의 범위, 더욱 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
(4')에 따른 건조 단계에 있어서, 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
(5')에 따른 하소 단계에 있어서, 450 내지 700℃의 범위, 더욱 바람직하게는 500 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 기체 분위기는 더욱 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기이다.
(5')에 따른 하소 단계는 5분 내지 2시간의 범위, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
상기 제조 공정은 단계 (1'), (2'), (3'), (4') 및 (5')로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 본 발명에 따른 공정에 의해 수득가능하거나, 또는 수득되는 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매에 관한 것이다.
본 발명은 이산화질소의 선택적 환원을 위한 촉매에 관한 것이며, 상기 촉매는
항목 II에 정의된 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제1 촉매로서, 항목 II에 정의된 본 발명에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제1 촉매의 코팅이 바람직하게는 항목 I에 정의된 제1 코팅 (ii)인, 제1 촉매; 및
질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제2 촉매로서,
- 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
- 기재 내벽의 표면에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 항목 I에 정의된 제2 코팅 (iii)인, 코팅
을 포함하는, 제2 촉매
를 포함하고,
이 때 제1 촉매가 제2 촉매의 상류에 배치되고,
병치된 제1 촉매의 기재와 제2 촉매 기재 사이에 바람직하게는 0.2 인치 미만, 더욱 바람직하게는 갭이 존재하지 않는다.
제1 촉매의 기재는 항목 I에 정의된 기재로 정의되는 것이 바람직하다. 제2 촉매의 기재는 항목 I에 정의된 기재로 정의되는 것이 바람직하다.
제1 촉매의 기재 및 제2 촉매의 기재는 화학적 조성 및 물리적 특성의 측면에서 동일한 것이 바람직하다.
도 1은 숙성 후 실시예 1a)의 촉매의 NOx 전환 성능을 도시한다.
도 2는 숙성 후 실시예 1a)의 촉매를 사용할 때 수득된 NOx 형성을 도시한다.
도 3은 시간에 따른(180에서 450℃로 상승) 실시예 4 및 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 배출량을 도시한다.
도 4는 시간에 따른(250에서 450℃로 상승) 실시예 4 및 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 배출량을 도시한다.
도 5는 시간에 따른(180에서 450℃로 상승) 실시예 6 및 비교 실시예 2의 촉매의 NOx 배출량을 도시한다.
본 발명은 표시된 바와 같은 종속성 및 역참조로부터 초래되는 하기의 제1 실시양태 세트 및 실시양태의 조합에 의해 예시된다.
제1 실시양태의 세트는 하기의 제2 실시양태 세트와 조합될 수 있다.
특히, 실시양태의 범위가 언급되는 각각의 경우, 예를 들어 "실시양태 1 내지 4 중 어느 하나의 촉매"와 같은 용어의 맥락에서, 상기 범위의 모든 실시양태가 당업자에게 명시적으로 개시되는 것을 의미하며, 즉, 이러한 용어의 표현은 "실시양태 1, 2, 3, 및 4 중 어느 하나의 촉매"와 동의어인 것으로 당업자에게 이해되어야 한다는 점에 유의한다. 또한, 하기의 실시양태 세트는 보호 범위를 결정하는 청구범위 세트가 아니라 본 발명의 일반적이고 바람직한 측면에 대한 설명 중 적절하게 구성된 부분을 나타낸다는 점을 명시적으로 유의해야 한다.
1. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원(catalytic reduction)을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
(i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
(ii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 제1 코팅;
(iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
을 포함하고,
이 때, 제1 코팅은 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
제2 코팅은 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위인, 촉매.
2. 실시양태 1에 있어서, x가 20 내지 72, 바람직하게는 22 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 68의 범위인, 촉매.
3. 실시양태 1 또는 2에 있어서, y가 27 내지 80, 바람직하게는 30 내지 78의 범위, 더욱 바람직하게는 32 내지 75의 범위인, 촉매.
4. 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, y가 100 - x인, 촉매.
5. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅이 기재 내벽의 표면에 배치되는, 촉매.
6. 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, x < y인 경우, x가 10 내지 45, 바람직하게는 20 내지 40의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 35의 범위이거나; 또는
x > y인 경우, x가 55 내지 75, 바람직하게는 60 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 62 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 63 내지 68의 범위인, 촉매.
7. 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅 및 제2 코팅이 중첩되지 않는, 촉매.
8. 실시양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 BEA, FAU, USY, GME, MOR, OFF, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 BEA, FAU, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택되는 골격 유형을 갖고, 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 더욱 바람직하게는 골격 유형 BEA를 갖는, 촉매.
9. 실시양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제1 금속을 포함하고, 이 때 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 철을 포함하고, 상기 z1이 바람직하게는 1.0 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 8 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4.8의 범위인, 촉매.
10. 실시양태 9에 있어서, 제1 금속의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%는 구리(CuO로서 계산)로 구성되고,
제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 구리를 포함하지 않는, 촉매.
11. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 바람직하게는 2:1 내지 37:1의 범위, 더욱 바람직하게는 3:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 20:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 범위, 더욱 바람직하게는 6:1 내지 12:1의 범위인, 촉매.
12. 실시양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 템플릿-부재 공정에 의해 제조되는, 촉매.
13. 실시양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅이 제1 코팅의 중량을 기준으로 70 내지 98 중량%의 범위, 바람직하게는 75 내지 97 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 85 내지 92 중량%의 범위의 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
14. 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하며, 이 때 제3 금속이 바람직하게는 철인, 촉매.
15. 실시양태 14에 있어서, 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 MFI, MWW, AEL, HEU, FER, AFO, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖고, 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 골격 유형 MFI을 갖는, 촉매.
16. 실시양태 14 또는 15에 있어서, 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제3 금속을 포함하고, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 바람직하게는 제3 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된, 0.5 내지 9 중량%, 바람직하게는 1 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 6 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 4.5 중량% 범위 양의 철을 포함하는, 촉매.
17. 실시양태 16에 있어서, 제3 금속의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 구리(CuO로서 계산)로 구성되고,
제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 구리를 포함하지 않는, 촉매.
18. 실시양태 14 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%의 범위, 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 바람직하게는 2:1 내지 60:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 40:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 20:1 내지 30:1의 범위, 더욱 바람직하게는 23:1 내지 29:1의 범위의 범위인, 촉매.
19. 실시양태 14 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅이, 제1 코팅의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위의 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
20. 실시양태 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅이 산화 결합제를 추가로 포함하고, 이 때 산화 결합제가 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 실리카 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함하는, 촉매.
21. 실시양태 20에 있어서, 제1 코팅이, 제1 코팅의 중량을 기준으로 0.5 내지 8 중량%의 범위, 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는, 촉매.
22. 실시양태 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%가 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 실시양태 14 내지 19 중 어느 하나에 따른 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질 및 실시양태 20 또는 21에 따른 산화 결합제 중 하나 이상으로, 더욱 바람직하게는 실시양태 14 내지 19 중 어느 하나에 따른 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질 및 실시양태 20 또는 21에 따른 산화 결합제로 구성되는, 촉매.
23. 실시양태 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅이 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 바람직하게는 2 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는, 촉매.
24. 실시양태 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅의 최대 10 ppm, 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm이 백금, 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는, 촉매.
25. 실시양태 1 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅의 0 내지 0.01 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 8-원 고리 기공 제올라이트 물질로 구성되는, 촉매.
26. 실시양태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 구리(CuO로서 계산)로 구성되는, 촉매.
27. 실시양태 1 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅 (ii)가, 적어도 2.1 mmol/g, 바람직하게는 2.2 내지 10.0 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 능력 A1(NH3)을 갖고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
28. 실시양태 1 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이 CHA, AEI, RTH, LEV, DDR, KFI, ERI, AFX, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 CHA, AEI, RTH, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로부터 구성된 군으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 CHA 및 AEI으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 더욱 바람직하게는 골격 유형 CHA를 갖는, 촉매.
29. 실시양태 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이 구리인 제2 금속을 포함하고, 이 때 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 구리를 포함하고, 이 때 z2는 바람직하게는 2.0 내지 15의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 4 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 7의 범위, 더욱 바람직하게는 4.9 내지 6의 범위인, 촉매.
30. 실시양태 29에 있어서, 제1 금속의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 철(Fe2O3로서 계산)로 구성되고,
제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 철을 포함하지 않는, 촉매.
31. 실시양태 1 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되고, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 바람직하게는 2:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 2:1 내지 45:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 25:1의 범위, 더욱 바람직하게는 16:1 내지 22:1의 범위인, 촉매.
32. 실시양태 1 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅이, 제3 코팅의 중량을 기준으로 85 내지 99 중량%의 범위, 바람직하게는 90 내지 98 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 92 내지 97 중량%의 범위의 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
33. 실시양태 1 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅이 산화 결합제를 추가로 포함하고, 이 때 산화 결합제가 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 지르코니아를 포함하는, 촉매.
34. 실시양태 33에 있어서, 제2 코팅이, 제1 코팅의 중량을 기준으로 0.5 내지 8 중량%, 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는, 촉매.
35. 실시양태 1 내지 34 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%가 구리인 제2 금속 및 철 중 하나 이상, 바람직하게는 구리인 8-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 실시양태 33 또는 34에 따른 산화 결합제로 구성되는, 촉매.
36. 실시양태 1 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅이 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 바람직하게는 1.75 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는, 촉매.
37. 실시양태 1 내지 36 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅의 최대 10 ppm, 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm이 백금, 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는, 촉매.
38. 실시양태 1 내지 37 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅의 0 내지 0.01 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 12-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성되는, 촉매.
39. 실시양태 1 내지 38 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅의 0 내지 0.01 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 10-원 고리 기공 제올라이트 물질으로 구성되는, 촉매.
40. 실시양태 1 내지 39 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 철(Fe2O3로서 계산)로 구성되는, 촉매.
341. 실시양태 1 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅 (iii)이, 2 mmol/g 미만, 바람직하게는 0.5 내지 1.99 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.95 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A2(NH3)를 갖고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
42. 실시양태 1 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 기재가 관통형 기재 또는 벽유동형 필터 기재, 바람직하게는 관통형 기재인, 촉매.
43. 실시양태 42에 있어서, 관통형 기재가 세라믹 물질을 포함하며, 바람직하게는 이로 구성되고, 이 때 세라믹 물질이 바람직하게는 알루미나, 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트 중 하나 이상, 바람직하게는 코디어라이트 또는 멀라이트, 알루미노티타네이트, 탄화규소, 지르코니아, 마그네시아, 바람직하게는 스피넬, 및 티타니아, 더욱 바람직하게는 탄화규소 및 코디어라이트 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 코디어라이트를 포함하며, 더욱 바람직하게는 이로 구성되는, 촉매.
44. 실시양태 1 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 기재가 1 내지 15 인치의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 인치의 범위의 기재 길이를 갖는, 촉매.
45. 실시양태 1 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 기재가 0.5 내지 3 인치의 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 2 인치의 범위의 기재 폭를 갖는, 촉매.
46. 실시양태 1 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 촉매가 하나의 기재인 기재 (i), 제1 코팅 (ii) 및 제2 코팅 (iii)을 포함하며, 바람직하게는 이로 구성되는, 촉매.
47. 실시양태 1 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 기재가 제1 상류 기재 및 제2 하류 기재를 포함하고, 이 때 제1 코팅 (ii)는 제1 상류 기재 상에 배치되고 제2 코팅 (ii)은 제2 하류 기재 상에 배치되고,
이 때 병치된(juxtaposed) 제1 상류 기재와 제2 하류 기재 사이에 0.2 인치 미만, 더욱 바람직하게는 갭이 존재하지 않는, 촉매.
48. 실시양태 1 내지 47 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅 (ii)가 암모니아 저장 용량 A1(NH3)을 갖고, 제2 코팅 (iii)이 암모니아 저장 용량 A2(NH3)를 갖고, 이 때 A1(NH3)이 A2(NH3)보다 우수하고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
49. 실시양태 48에 있어서, A1(NH3):A2(NH3)의 비율은 1.25:1 내지 3:1의 범위, 바람직하게는 1.3:1 내지 2:1의 범위, 더욱 바람직하게는 1.35:1 내지 1.9:1의 범위인, 촉매.
50. 실시양태 1 내지 49 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 제조 방법으로서, 상기 공정이
(1) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(2) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는 단계;
(3) 단계 (2)에서 수득된 제1 혼합물을 단계 (1)에 제공된 기재 내벽의 표면 상에 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(4) 단계 (3)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하고; 임의적으로 하소하는 단계;
(5) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 단계;
(6) 단계 (5)에서 수득된 제2 혼합물을 단계 (4)에서 수득된, 제1 코팅이 상부에 배치된 기재 상에 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(7) 단계 (6)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하는 단계;
(8) 단계 (7)에서 수득된, 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 하소하여, 촉매를 수득하는 단계
를 포함하고,
이 때, z1:z2의 비율은 0.5:1 내지 0.95:1의 범위인, 제조 방법.
51. 실시양태 50에 있어서, 단계 (2)가,
(2.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 실시양태 8 내지 12 중 어느 하나에 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
(2.2) 제1 금속의 공급원, 바람직하게는 철 염을, 단계 (2.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
(2.3) 단계 (2.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
(2.4) 물 및 제1 금속, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계
를 추가로 포함하는, 제조 방법.
52. 실시양태 51에 있어서, 단계 (2)가,
(2.5) 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 실시양태 15 내지 18 중 어느 하나에 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 단계 (2.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2.6) 바람직하게는, 산화 결합제의 공급원, 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 단계 (2.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2.7) 더욱 바람직하게는, 단계 (2.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
를 추가로 포함하는, 제조 방법.
53. 실시양태 50 내지 52 중 어느 하나에 있어서, (4)에 따른 건조 단계가 100 내지 160℃의 범위, 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
54. 실시양태 50 내지 53 중 어느 하나에 있어서, (4)에 따른 건조 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
55. 실시양태 50 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 건조 후, (4)에 따른 하소 단계가 450 내지 700℃의 범위, 바람직하게는 500 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
56. 실시양태 50 내지 55 중 어느 하나에 있어서, 건조 후, (4)에 따른 하소 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
57. 실시양태 50 내지 56 중 어느 하나에 있어서, 단계 (5)가
(5.1) 구리 및 철 중 하나 이상, 바람직하게는 구리인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 실시양태 28 내지 31 중 어느 하나에 정의된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제공하는 단계;
(5.2) 물, 및 단계 (5.1)에서 수득된 구리 및 철 중 하나 이상, 바람직하게는 구리인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 혼합하는 단계;
(5.3) 산화 결합제의 공급원, 바람직하게는 지르코늄 아세테이트를 단계 (5.2)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계
를 포함하는, 제조 방법.
58. 실시양태 50 내지 57 중 어느 하나에 있어서, (7)에 따른 건조 단계가 100 내지 160℃의 범위, 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
59. 실시양태 50 내지 58 중 어느 하나에 있어서, (7)에 따른 건조 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
60. 실시양태 50 내지 59 중 어느 하나에 있어서, 건조 후, (4)에 따른 하소 단계가 400 내지 600℃의 범위, 바람직하게는 450 내지 550℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
61. 실시양태 50 내지 60 중 어느 하나에 있어서, 건조 후, (7)에 따른 하소 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
62. 실시양태 50 내지 61 중 어느 하나에 있어서, x가 20 내지 72, 바람직하게는 22 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 68의 범위인, 제조 방법.
63. 실시양태 50 내지 62 중 어느 하나에 있어서, y가 27 내지 80, 바람직하게는 30 내지 78의 범위, 더욱 바람직하게는 32 내지 75의 범위인, 제조 방법.
64. 실시양태 50 내지 63 중 어느 하나에 있어서, y가 100 - x인, 제조 방법.
65. 실시양태 50 내지 64 중 어느 하나에 있어서, 제2 코팅이 기재 내벽의 표면에 배치되는, 제조 방법.
66. 실시양태 50 내지 65 중 어느 하나에 있어서, x < y인 경우, x가 10 내지 45, 바람직하게는 20 내지 40의 범위, 더욱 바람직하게는 25 내지 35의 범위이거나; 또는
x > y인 경우, x가 55 내지 75, 바람직하게는 60 내지 72의 범위, 더욱 바람직하게는 62 내지 70의 범위, 더욱 바람직하게는 63 내지 68의 범위인, 제조 방법.
67. 실시양태 50 내지 66 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅 및 제2 코팅이 중첩되지 않는, 제조 방법.
68. 실시양태 50 내지 68 중 어느 하나에 있어서, 단계 (1), (2), (3), (4), (5), (6) 및 (7)로 구성되는, 제조 방법.
69. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 실시양태 50 내지 68 중 어느 하나에 따른 제조 방법에 의해 수득가능하거나, 또는 수득되는, 실시양태 1 내지 49 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매.
70. 연소 엔진, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터 발생하는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템으로서, 상기 시스템이 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 및 디젤 산화 촉매, 촉매화된 그을음(catalyzed soot) 필터 및 암모니아 산화 촉매 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
71. 실시양태 70에 있어서, 시스템이 디젤 산화 촉매, 촉매화된 그을음 필터, 및 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매를 포함하고,
디젤 산화 촉매가 촉매화된 그을음 필터의 상류에 위치되며, 이 때 촉매화된 그을음 필터는 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 상류에 위치되는, 시스템.
72. 실시양태 71에 있어서, 촉매화된 그을음 필터가 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 2종의 촉매에 위치되며, 이 때 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 2종의 촉매는 서로 평행하게 위치되는, 시스템.
73. 실시양태 72에 있어서, 2종의 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함하고, 이 때 각각의 암모니아 산화 촉매가 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 1종의 촉매의 하류에 위치되는, 시스템.
74. 실시양태 70에 있어서, 시스템이 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 및 촉매화된 그을음 필터를 포함하고,
촉매화된 그을음 필터가 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 하류에 위치되는, 시스템.
75. 실시양태 74에 있어서, 디젤 산화 촉매를 추가로 포함하고, 이 때 디젤 산화 촉매가 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 하류 및 촉매화된 그을음 필터의 상류에 위치되고,
이 때 시스템이 바람직하게는 촉매화된 미립자 필터의 하류에 위치된 암모니아 산화 촉매를 추가로 포함하는, 시스템.
76. 배기 가스 스트림, 바람직하게는 디젤 엔진에 포함된 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 촉매의 용도.
77. 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 스트림의 처리를 위한 실시양태 70 내지 75 중 어느 하나에 따른 배기 가스 처리 시스템의 용도.
78. 배기 가스 스트림에 포함된 NOx를 선택적으로 촉매적 환원시키는 방법으로서, 상기 방법이
(1) 배기 가스 스트림, 바람직하게는 디젤 엔진을 제공하는 단계;
(2) 단계 (1)에서 제공된 배기 가스 스트림을 실시양태 1 내지 49 및 69 중 어느 하나에 따른 촉매를 통해 통과시키는 단계
를 포함하는, 방법.
79. 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 스트림을 처리하는 방법으로서, 상기 방법이
(1') 상기 배기 가스 스트림을 제공하는 단계;
(2') 단계 (1')에서 제공된 배기 가스 스트림을 실시양태 70 내지 75 중 어느 하나에 따른 배기 가스 처리 시스템을 통해 통과시키는 단계
를 포함하는, 방법.
본 발명은 표시된 바와 같은 종속성 및 역참조로부터 초래되는 하기의 제2 실시양태 세트 및 실시양태의 조합에 의해 예시된다. 제2 실시양태의 세트는 하기의 제1 실시양태 세트와 조합될 수 있다. 특히, 실시양태의 범위가 언급되는 각각의 경우, 예를 들어 "실시양태 1' 내지 3' 중 어느 하나의 촉매"와 같은 용어의 맥락에서, 상기 범위의 모든 실시양태가 당업자에게 명시적으로 개시되는 것을 의미하며, 즉, 이러한 용어의 표현은 "실시양태 1', 2', 및 3 중 어느 하나의 촉매"와 동의어인 것으로 당업자에게 이해되어야 한다는 점에 유의한다. 또한, 하기의 실시양태 세트는 보호 범위를 결정하는 청구범위 세트가 아니라 본 발명의 일반적이고 바람직한 측면에 대한 설명 중 적절하게 구성된 부분을 나타낸다는 점을 명시적으로 유의해야 한다.
1'. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하며, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는 코팅
을 포함하고,
이 때 상기 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하고, 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하고;
y가 0.5 내지 9의 범위이고, y < z인, 촉매.
2'. 실시양태 1'에 있어서, 코팅이 기재 축방향 길이의 90 내지 100 %에 걸쳐, 바람직하게는 95 내지 100 %에 걸쳐, 더욱 바람직하게는 98 내지 100 %에 걸쳐 연장되는, 촉매.
3'. 실시양태 1' 또는 2'에 있어서, 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 BEA, FAU, USY, GME, MOR, OFF, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 바람직하게는 BEA, FAU, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖는, 촉매.
4'. 실시양태 1' 내지 3' 중 어느 하나에 있어서, 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제1 금속을 포함하고, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을, 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 철을 포함하고, 상기 z가 바람직하게는 1.0 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 8 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4.8의 범위인, 촉매.
5'. 실시양태 4'에 있어서, 제1 금속의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 구리(CuO로서 계산)로 구성되고,
상기 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 구리를 포함하지 않는, 촉매.
6'. 실시양태 1' 내지 5' 중 어느 하나에 있어서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 2:1 내지 37:1의 범위, 더욱 바람직하게는 3:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 20:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 범위, 더욱 바람직하게는 6:1 내지 12:1의 범위인, 촉매.
7'. 실시양태 1' 내지 6' 중 어느 하나에 있어서, 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 템플릿-부재 공정에 의해 제조되는, 촉매.
8'. 실시양태 1' 내지 7' 중 어느 하나에 있어서, 코팅이, 코팅의 중량을 기준으로 70 내지 98 중량%의 범위, 바람직하게는 75 내지 97 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 85 내지 92 중량%의 범위의 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
9'. 실시양태 1' 내지 8' 중 어느 하나에 있어서, 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제2 금속을 포함하는, 촉매.
10'. 실시양태 1' 내지 9' 중 어느 하나에 있어서, 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 MFI, MWW, AEL, HEU, FER, AFO, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖고, 이 때 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 더욱 바람직하게는 골격 유형 MFI을 갖는, 촉매.
11'. 실시양태 1' 내지 10' 중 어느 하나에 있어서, 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제2 금속을 포함하고, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 중량% 양의 철을 포함하고, y는 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 바람직하게는 1.5 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 4.5의 범위인, 촉매.
12'. 실시양태 11'에 있어서, 제2 금속의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 구리(CuO로서 계산)로 구성되고,
이 때 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 구리를 포함하지 않는, 촉매.
13'. 실시양태 1' 내지 12' 중 어느 하나에 있어서, 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 바람직하게는 95 내지 100 중량%의 범위, 바람직하게는 98 내지 100 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H로 구성되며, 상기 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 바람직하게는 2:1 내지 60:1의 범위, 더욱 바람직하게는 5:1 내지 50:1의 범위, 더욱 바람직하게는 10:1 내지 40:1의 범위, 더욱 바람직하게는 15:1 내지 35:1의 범위, 더욱 바람직하게는 20:1 내지 30:1의 범위, 더욱 바람직하게는 23:1 내지 29:1의 범위의 범위인, 촉매.
14'. 실시양태 1' 내지 13' 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 코팅의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%, 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위의 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
15'. 실시양태 1' 내지 14' 중 어느 하나에 있어서, 코팅이 산화 결합제를 추가로 포함하고, 이 때 산화 결합제가 바람직하게는 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 및 Zr, Al, Ti, 및 Si 중 둘 이상을 포함하는 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 중 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 실리카 및 지르코니아 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 실리카를 포함하고;
이 때 코팅이, 코팅의 중량을 기준으로 바람직하게는 0.5 내지 8 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위 양의 산화 결합제를 포함하는, 촉매.
16'. 실시양태 1' 내지 15' 중 어느 하나에 있어서, 코팅의 95 내지 100 중량%, 바람직하게는 98 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 100 중량%가, 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 구리 및 철 중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 철인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 더욱 바람직하게는 실시양태 15'에 정의된 산화 결합제로 구성되는, 촉매.
17'. 실시양태 1' 내지 16' 중 어느 하나에 있어서, 코팅이 촉매에 1.5 내지 5 g/in³의 범위, 바람직하게는 2 내지 4 g/in³의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 3.5 g/in³의 로딩으로 존재하는, 촉매.
18'. 실시양태 1' 내지 17' 중 어느 하나에 있어서, 코팅의 최대 10 ppm, 바람직하게는 0 내지 5 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 2 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 1 ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5 ppm이 백금, 바람직하게는 백금, 팔라듐 및 로듐, 더욱 바람직하게는 임의의 백금족 금속으로 구성되는, 촉매.
19'. 실시양태 1' 내지 18' 중 어느 하나에 있어서, 코팅의 0 내지 0.01 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%가 8-원 고리 기공 제올라이트 물질로 구성되는, 촉매.
20'. 실시양태 1' 내지 19' 중 어느 하나에 있어서, 제1 코팅의 0 내지 0.001 중량%, 바람직하게는 0 내지 0.0001 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.00001 중량%가 구리(CuO로서 계산)로 구성되는, 촉매.
21'. 실시양태 1' 내지 20' 중 어느 하나에 있어서, 코팅이, 적어도 2.1 mmol/g, 바람직하게는 2.2 내지 10.0 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 능력 A1(NH3)을 갖고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
22'. 실시양태 1' 내지 21' 중 어느 하나에 있어서, 기재 및 코팅으로 구성된, 촉매.
23'. 실시양태 1' 내지 22' 중 어느 하나에 따른 촉매의 제조 방법으로서, 상기 방법이
(1') 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
(2') 물, 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 혼합물을 제공하는 단계로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하고, 상기 혼합물이 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하며, 이 때 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 단계;
(3') 단계 (2')에서 수득된 혼합물을 단계 (1')에 제공된 기재 내벽의 표면 상에 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
(4') 단계 (3')에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 코팅이 상부에 배치된 갖는 기재를 수득하는 단계;
(5') 단계 (4')에서 수득된 코팅이 상부에 배치된 기재를 하소하여, 촉매를 수득하는 단계
를 포함하고,
이 때 y가 0.5 내지 9의 범위이고, y < z인, 제조 방법.
24'. 실시양태 23'에 있어서, 단계 (2')가,
(2'.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 실시양태 3' 내지 7' 중 어느 하나에 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
(2'.2) 제1 금속의 공급원, 바람직하게는 철 염을, 단계 (2'.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
(2'.3) 단계 (2'.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
(2'.4) 물 및 제1 금속, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계;
(2'.5) 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 실시양태 10' 내지 13' 중 어느 하나에 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 (2'.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.6) 바람직하게는, 산화 결합제의 공급원, 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 (2'.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
(2'.7) 더욱 바람직하게는, 단계 (2'.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
를 추가로 포함하는, 제조 방법.
25'. 실시양태 23' 또는 24에 있어서, (4')에 따른 건조 단계가 100 내지 160℃의 범위, 바람직하게는 120 내지 140℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
26'. 실시양태 23' 내지 25' 중 어느 하나에 있어서, (4')에 따른 건조 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
27'. 실시양태 23' 내지 26' 중 어느 하나에 있어서, (5')에 따른 하소 단계가 450 내지 700℃의 범위, 바람직하게는 500 내지 550℃의 범위 온도를 갖는 기체 분위기에서 수행되고, 상기 기체 분위기가 바람직하게는 산소를 포함하고, 더욱 바람직하게는 공기인, 제조 방법.
28'. 실시양태 23' 내지 27' 중 어느 하나에 있어서, (5')에 따른 하소 단계가 5분 내지 2시간의 범위, 바람직하게는 10분 내지 1시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 방법.
29'. 실시양태 23' 내지 28' 중 어느 하나에 있어서, 단계 (1'), (2'), (3'), (4') 및 (5')으로 구성되는, 제조 방법.
30'. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 바람직하게는 실시양태 23' 내지 28' 중 어느 하나에 따른 제조 방법에 의해 수득가능하거나, 또는 수득되는, 실시양태 1' 내지 22' 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매.
31'. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
실시양태 1' 내지 22' 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제1 촉매; 및
질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제2 촉매로서,
- 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
- 기재 내벽의 표면에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 실시양태의 제1 세트에 정의된 제2 코팅 (iii)인, 제2 촉매
를 포함하고
이 때 실시양태 1' 내지 22' 중 어느 하나에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 코팅이 바람직하게는 실시양태의 제1 세트에 정의된 제2 코팅 (ii)이고;
이 때 제1 촉매가 제2 촉매의 상류에 배치되고,
병치된 제1 촉매의 기재와 제2 촉매 기재 사이에 바람직하게는 0.2 인치 미만, 더욱 바람직하게는 갭이 존재하지 않는, 촉매.
본 발명의 맥락에서, 용어 "주어진 성분/코팅의 로딩"(g/in³ 또는 g/ft³)은 기재의 부피당 상기 성분/코팅의 질량을 지칭하며, 기재의 부피는 기재의 단면에 상기 구성요소/코팅이 존재하는 기재의 축방향 길이를 곱하여 획정된 부피이다.
예를 들어, 기재의 축방향 길이의 x %에 걸쳐 연장되고 X g/in³의 로딩을 갖는 제1 코팅의 로딩에 대해 언급하는 경우, 상기 로딩은 전체 기재의 부피 (in³)의 x %당 제1 코팅의 X 그램을 지칭한다.
또한, 본 발명의 맥락에서, 용어 "X는 A, B 및 C 중 하나 이상"(이 때 X가 주어진 특징이고, A, B 및 C 각각이 상기 특징의 특정 구현을 나타냄)은, X가 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 B 및 C, 또는 A 및 B 및 C 중 하나임을 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 당업자는 상기 추상적인 용어를 구체적인 예시로 옮길 수 있음에 유의하며, 예를 들어, 여기서 X는 화학 원소이고 A, B 및 C는 구체적인 원소 예컨대 Li, Na, 및 K이거나, 또는 X는 온도이고 A, B 및 C는 구체적인 온도 예컨대 10℃, 20℃, 및 30℃이다. 이와 관련하여, 당업자는 상기 용어를 상기 특징의 덜 구체적인 실현으로 확장할 수 있음에 유의하며, 예를 들어, "X는 A 및 B 중 하나 이상"은 X가 A, 또는 B, 또는 A 및 B 중 하나임을 개시하거나, 또는 상기 특징의 보다 구체적인 구현, 예를 들어, "X는 A, B, C 및 D 중 하나 이상"은 X가 A, 또는 B, 또는 C, 또는 D, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 A 및 D, 또는 B 및 C, 또는 B 및 D, 또는 C 및 D, 또는 A 및 B 및 C, 또는 A 및 B 및 D, 또는 B 및 C 및 D, 또는 A 및 B 및 C 및 D 중 하나임을 개시한다.
게다가, 본 발명의 맥락에서, 용어 "내벽의 표면"은 벽의 "네이키트(naked)" 또는 "베어(bare)" 또는 "(블랭크(blank)" 표면, 즉 표면이 오염될 수 있는 불가피한 불순물을 제외하고 벽 재료로 구성된 처리되지 않은 상태의 벽 표면으로서 이해되어야 한다.
본 발명의 맥락에서, 하나 이상의 구성성분의 중량%에 관한 "구성된다"라는 용어는 해당 실체의 100 중량%를 기준으로 상기 구성성분(들)의 중량% 양을 나타낸다. 예를 들어, "제1 코팅의 0 내지 0.001 중량%가 백금으로 구성된다"라는 문구는 상기 코팅이 구성되는 성분의 100 중량% 중에서, 0 내지 0.001 중량%가 백금임을 나타낸다.
본 발명은 하기 참조 실시예, 비교 실시예 및 실시예에 의해 추가로 예시된다.
실시예
참조 실시예 1: 암모니아 저장 용량 측정
주어진 촉매가 가질 수 있는 암모니아 저장 용량은 미국 특허 9 597 639 B2에 정의된 바와 같이 열중량 분석(TGA)에 의해 측정하였다.
참조 실시예 2: 부피-기반 입자 크기 분포의 결정(Dv90)
입자 크기 분포는 Sympatec HELOS (3200) & QUIXEL 장비를 사용하여 정적 광산란 방법에 의해 결정하였고, 여기서 샘플의 광학 농도는 10% 미만이었다.
참조 실시예 3: BET 비표면적 측정
BET 비표면적은 DIN 66131 또는 DIN ISO 9277에 따라 액체 질소를 사용하여 결정하였다.
참조 실시예 4: 코팅 방법
하나 이상의 코팅으로 관통형 기재를 코팅하기 위해, 관통형 기재를 도포될 코팅의 표적 길이와 동일한 기재의 특정 길이에 대해 주어진 슬러리의 일부에 수직으로 적절하게 침지시켰다.
이러한 방식으로, 슬러리는 기재의 벽과 접촉하였다.
참조 실시예 6: 선택적 촉매 환원 (SCR) 촉매 (Fe-BEA 함유)의 제조
슬러리 제조:
Fe-BEA(Dv90가 5.15 마이크로미터, SiO2: Al2O3 몰비가 39, BET 비표면적이 약 700 m2/g)의 중량을 기준으로, Fe 함량이 1.55 중량%(Fe2O3로서 계산)인 Fe-BEA를 물 및 타르타르산(Fe-BEA의 중량을 기준으로 1.3 중량%의 타르타르산)의 용액에 분산시켜 슬러리를 형성하였다. BEA 제올라이트는 템플릿을 사용하는 합성 경로에 의해 제조하였다. 생성된 슬러리를 연속 밀링 장치를 사용하여 입자의 Dv90 값이 약 5 마이크로미터가 되도록 밀링하였다.
Fe-MFI(Dv90이 17.5 마이크로미터, SiO2: Al2O3 몰비가 27.5, BET 비표면적이 약 385 m2/g임)의 중량을 기준으로, Fe 함량이 3.5 중량%(Fe2O3로서 계산)인 Fe-MFI를 Fe-BEA 함유 슬러리에 첨가하였다. Fe-MFI의 양은 Fe-BEA 중량을 기준으로 약 5.5 중량%가 되도록 계산하였다. 또한, 결합제인 콜로이드성 실리카를 혼합물에 첨가하였다. 콜로이드성 실리카의 양은 Fe-BEA 중량을 기준으로 약 5.4중량%가 되도록 계산하였다. 마지막으로, 점도제(Fe-BEA의 중량을 기준으로 0.13 중량%)를 첨가하였다. 생성된 슬러리를 연속 밀링 장치를 사용하여 입자의 Dv90 값이 약 5 마이크로미터가 되도록 혼합 및 밀링하였다. 슬러리의 수성상의 pH를 측정하고 약 3-3.5로 조정하고, 상기 슬러리의 고체 함량은 44중량%였다.
참조 실시예 4에 기재된 방법에 따라, 코팅되지 않은 벌집(honeycomb) 관통형 모놀리스 코디어라이트 기재(직경: 1 인치 x 길이: 2 인치, 제곱인치당 300개의 셀 및 5 mill 벽 두께를 가지는 원통형 형상)를 기재 길이의 100 %에 걸쳐 수득된 슬러리로 코팅하였다. 코팅된 기재를 140℃에서 30분 동안 건조시키고 공기 중에서 590℃에서 약 30분 동안 하소시켰다(코팅/건조 및 하소를 1회 반복). 하소 후 촉매 중 코팅의 최종 로딩은 2.88 g/in³의 Fe-BEA, 0.16 g/in³의 Fe-MFI 및 0.1562 g/in³의 실리카를 포함하여, 약 3.2 g/in³이다. 참조 실시예 1에 따라 측정된 코팅의 암모니아 저장 용량은 1.2 mmol/g이었다.
참조 실시예 7: SCR 촉매 (Cu-CHA 함유) 제조
지르코늄 아세테이트 수용액을 물에 첨가하였다. Cu-차바자이트(Chabazite)의 중량을 기준으로 코팅 중 지르코니아의 중량(ZrO2로서 계산)이 5 중량%가 되도록 지르코늄 아세테이트의 양을 계산하였다. 또한, 차바자이트(SiO2: Al2O3 몰비가 18, BET 비표면적이 약 565 m2/g)의 중량을 기준으로, Cu 함량이 5.1 중량%(CuO로서 계산)인 Cu-차바자이트를 지르코늄 아세테이트을 포함하는 용액에 첨가하여, 고체 함량이 46 중량%인 혼합물을 형성하였다. 물을 첨가하고, 생성된 슬러리를 연속 밀링 장치를 사용하여 입자의 Dv90 값이 약 7 마이크로미터가 되도록 밀링하였다. 또한, 산과 함께 분산제를 첨가하여 얻어진 슬러리의 수상의 pH를 4로 수득하였다. 상기 슬러리의 고체 함량은 물을 첨가함으로써 40중량%의 값으로 조정하였다.
참조 실시예 4에 기재된 방법에 따라, 코팅되지 않은 벌집 관통형 모놀리스 코디어라이트 기재(직경: 1 인치 x 길이: 1 인치, 제곱인치당 600개의 셀 및 3 mill 벽 두께를 가지는 원통형 형상)를 기재 길이의 100 %에 걸쳐 수득된 슬러리로 코팅하였다. 코팅된 기재를 140℃에서 30분 동안 건조시키고 공기 중에서 450℃에서 30분 동안 하소시켰다. 하소 후 촉매 중 코팅의 최종 로딩은 2.62 g/in³의 Cu-CHA, 0.13 g/in³의 ZrO2를 포함하여, 약 2.75 g/in³이다. 참조 실시예 1에 따라 측정된 코팅의 암모니아 저장 용량은 1.9 mmol/g이었다.
실시예 1: SCR 촉매의 제조
슬러리 제조:
Fe-BEA(Dv90가 13.5 마이크로미터, SiO2: Al2O3 몰비가 9.75, BET 비표면적이 약 612.5 m2/g)의 중량을 기준으로, Fe 함량이 4.6 중량%(Fe2O3로서 계산)인 Fe-BEA를 물 및 타르타르산(Fe-BEA의 중량을 기준으로 1.3 중량%)의 용액에 분산시켜 슬러리를 형성하였다. BEA 제올라이트는 템플릿-부재 합성에 의해 제조하였다. 생성된 슬러리를 연속 밀링 장치를 사용하여 입자의 Dv90 값이 약 5 마이크로미터가 되도록 밀링하였다.
Fe-MFI(Dv90이 17.5 마이크로미터, SiO2: Al2O3 몰비가 27.5, BET 비표면적이 약 385 m2/g임)의 중량을 기준으로, Fe 함량이 3.5 중량%(Fe2O3로서 계산)인 Fe-MFI를 Fe-BEA 함유 슬러리에 첨가하였다. Fe-MFI의 양은 Fe-BEA 중량을 기준으로 약 5.5 중량%가 되도록 계산하였다. 또한, 결합제인 콜로이드성 실리카를 혼합물에 첨가하였다. 콜로이드성 실리카의 양은 Fe-BEA 중량을 기준으로 약 5.4중량%가 되도록 계산하였다. 마지막으로, 점도제(Fe-BEA의 중량을 기준으로 0.13 중량%)를 첨가하였다. 생성된 슬러리를 연속 밀링 장치를 사용하여 입자의 Dv90 값이 약 5 마이크로미터가 되도록 혼합 및 밀링하였다. 슬러리의 수성상의 pH를 측정하고 약 3-3.5로 조정하고, 상기 슬러리의 고체 함량은 39중량%였다.
a) 참조 실시예 4에 기재된 방법에 따라, 코팅되지 않은 벌집 관통형 모놀리스 코디어라이트 기재(직경: 1 인치 x 길이: 2 인치, 제곱인치당 600개의 셀 및 3 mill 벽 두께를 가지는 원통형 형상)를 기재 길이의 100 %에 걸쳐 수득된 슬러리로 코팅하였다. 코팅된 기재를 140℃에서 30분 동안 건조시키고 공기 중에서 590℃에서 약 30분 동안 하소시켰다(코팅/건조 및 하소를 1회 또는 최대 2회 반복하여 하기 표적 로딩을 달성).
하소 후 촉매 중 코팅의 최종 로딩은 2.88 g/in³의 Fe-BEA, 0.16 g/in³의 Fe-MFI 및 0.1562 g/in³의 실리카를 포함하여, 약 3.2 g/in³이다. 참조 실시예 1에 따라 측정된 코팅의 암모니아 저장 용량은 2.8-3.0 mmol/g이었다.
b) 참조 실시예 4에 기재된 방법에 따라, 코팅되지 않은 벌집 관통형 모놀리스 코디어라이트 기재(직경: 1 인치 x 길이: 2 인치, 제곱인치당 300개의 셀 및 5 mill 벽 두께를 가지는 원통형 형상)를 기재 길이의 100 %에 걸쳐 수득된 슬러리로 코팅하였다. 코팅된 기재를 140℃에서 30분 동안 건조시키고 공기 중에서 590℃에서 약 30분 동안 하소시켰다(코팅/건조 및 하소를 1회 또는 최대 2회 반복하여 하기 표적 로딩을 달성).
하소 후 촉매 중 코팅의 최종 로딩은 2.88 g/in³의 Fe-BEA, 0.16 g/in³의 Fe-MFI 및 0.1562 g/in³의 실리카를 포함하여, 약 3.2 g/in³이다. 참조 실시예 1에 따라 측정된 코팅의 암모니아 저장 용량은 2.8-3.0 mmol/g이었다.
실시예 2: 실시예 1a) 및 참조 실시예 6의 촉매 테스트 - DeNOx 성능 및 N 2 O 형성
실시예 1a) 및 참조 실시예 6의 촉매를 650℃의 오븐에서 25시간 동안 열수 노화시켰다. 실시예 1a) 및 참고예 6 - E-lab 평가의 촉매를 사용할 때 deNOx(%) 및 N2O(아산화질소) 형성(ppm)을 측정하였다.
공간 속도: 60000 h-1
NOx = NO 입구 농도: 500 ppm / NH3 입구 농도: 550 ppm / H2O: 10 부피% /O2: 10 부피%
테스트 온도 450, 400, 350, 300, 250, 225, 200, 180 및 150℃
실험실용 반응기 평가를 위한 일반 테스트 절차:
1. 최대 테스트 온도 및 공급 가스 조성 조정
2. 조사 중인 촉매 이후 측정된 농도의 안정화 허용
3. 촉매 출구에서 NOx, NH3 및 N2O 농도 측정하고, 바이패스 측정으로부터의 또는 반응기 설정 측정으로부터의 입구 농도를 사용
4. 다음 낮은 온도로 이동하여 2단계와 3단계 반복.
계산:
DeNOx: (NOxIn - NOxOut)/NOxIn * 100 단위: 퍼센트
N2O 형성: N2OOut - N2OIn 단위: ppm
결과는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1a)의 촉매가 약 250℃의 T50 (deNOx) 및 450℃에서 약 98 %의 NOx 전환률을 나타낸 반면, 150 내지 450℃의 온도에서 매우 낮은 아산화질소 형성, 또는 0.5 ppm 미만 N2O의, 미미한 아산화질소 형성을 나타낸다. 이와는 대조적으로, 참조 실시예 6의 촉매는 동일한 조건하에서 더욱 낮은 NOx 전환률을 개시한다. 따라서, 상기 실시예는 본 발명의 촉매가 낮은 N2O 형성을 나타내면서 NOx 전환을 개선할 수 있음을 보여준다.
실시예 3: 참조 실시예 6 및 7의 실시예 1a)에 대한 암모니아 저장 용량의 측정
상기 촉매 코팅의 암모니아 저장 용량은 새로운 조건 하에 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 측정하였다. 특히, 각 코팅의 성분을 포함하는 분말에 대해 측정이 이루어졌다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
암모니아 저장 용량 (새로운 조건)
암모니아 저장 용량 (mmol/g)
실시예 1 2.8-3.0
참조 실시예 6 1.2
참조 실시예 7 1.9
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1a)의 Fe-BEA 촉매는 참조 실시예 6(종래 기술)의 Fe-BEA 촉매에 비해 훨씬 더 높은 암모니아 저장 용량을 나타낸다. 따라서, BEA 제올라이트 물질 중 the 실리카 대 알루미나 비율 및 Fe의 양이 Fe-BEA 촉매의 암모니아 저장 용량에 영향을 미치는 것으로 여겨지지만, 이러한 임의의 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니다. 또한, BEA 제올라이트 물질을 제조하는 공정, 즉 BEA 제올라이트 물질을 제조하는 템플릿-부재 공정도 또한 최종 촉매의 암모니아 저장 용량에 영향을 미치는 것으로 여겨지지만, 이러한 임의의 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니다. 게다가, 실시예 1a)의 Fe-BEA 촉매는 또한 Cu-CHA 참조 실시예 7의 촉매와 비교하여 훨씬 더 높은 암모니아 저장 용량을 나타낸다.
실시예 4: 실시예 1b)의 촉매 및 참조 실시예 7의 촉매를 포함하는 SCR 촉매
실시예 1b)의 촉매 및 참조 실시예 7의 촉매를 조합하여, 실시예 1b)의 촉매가 참조 실시예 7의 촉매의 상류에 있고 참조 실시예 7의 촉매가 실시예 1b)의 촉매의 하류있으며, 상기 두 촉매 사이에는 갭이 없는 방식으로 SCR 촉매를 제조하였다. 형성된 촉매의 길이는 3 인치 (2 인치 - 실시예 1b) - 및 1 인치 - 참조 실시예 7)이었다.
이에 따라, 실시예 1b)의 촉매로부터 제조된 실시예 4의 촉매의 상류 부분은 암모니아 저장 용량이 2.8-3.0 mmol/g이었고, 참조 실시예 7의 촉매로부터 제조된 실시예 4의 촉매의 하류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.9 mmol/g이었으며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정된다. 실시예 4의 촉매의 상류 구역에서 암모니아 저장 용량은 상기 촉매의 하류 구역에서보다 더 높았다.
비교 실시예 1: 참조 실시예 6의 촉매 및 참조 실시예 7의 촉매를 포함하는 SCR 촉매
참조 실시예 6의 촉매 및 참조 실시예 7의 촉매를 조합하여, 참조 실시예 6의 촉매가 참조 실시예 7의 촉매의 상류에 있고 참조 실시예 7의 촉매가 참조 실시예 6의 촉매의 하류있으며, 상기 두 촉매 사이에는 갭이 없는 방식으로 SCR 촉매를 제조하였다. 형성된 촉매의 길이는 3 인치(2 인치 - 참조 실시예 6 - 및 1 인치 - 참조 실시예 7)이었다.
이에 따라, 참조 실시예 6의 촉매로부터 제조된 비교 실시예 1의 촉매의 상류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.2 mmol/g이었고, 참조 실시예 7의 촉매로부터 제조된 비교 실시예 1의 촉매의 하류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.9 mmol/g이었으며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정된다. 비교 실시예 1의 촉매의 암모니아 저장 용량은 상류 영역보다 하류 영역에서 더 높다. 상기 실시예는 암모니아 저장 용량이 촉매의 하류 부분에서 더 높아야 한다고 개시되어 있는 선행 기술 US 9 597 636 B2를 대표한다.
실시예 5: 실시예 4의 촉매 및 비교 실시예 1의 촉매의 테스트 - NOx 배출
선택적 촉매 환원(SCR) 정상 상태는 증가분으로 수행하였다(CNOx = CNO(공급물) = 750 ppm, NOx에 대한 암모니아의 NSR(정규화된 화학량론적 비율) = 1.2, 3 인치 전체 길이에 대한 80,000 h-1의 공간 속도, CO2-공급물 = 10 중량%, CH2O-공급물 = 5 중량%, CCO2-공급물 = 5 중량%). 우레아를 투입하는 동안 및 우레아 투입을 중단한 이후, 시간에 따른 테스트되는 촉매의 상이한 입구 온도(T = 180℃ 내지 450℃ - 도 3/ T= 250 내지 450℃ - 도 4)에서 NOx 농도를 측정하였다. 테스트는 실험실용 반응기에서 수행하였다. 공급물에 암모니아를 첨가하지 않은 상태에서 급격한 온도 변화를 시뮬레이션하도록 테스트를 설계하였다. 따라서, NH3 공급은 온도가 증가함과 동시에 중단하였다. 이제 촉매는 암모니아 공급이 차단되었을 때 저장된 NH3로 작동해야 하며 촉매의 동적 거동을 연구할 수 있다. 테스트는 암모니아 또는 이 경우 우레아 공급이 엔진 배기 구성 및 온도 변화의 역학에 따라 충분히 빠르게 적응할 수 없는 일반적인 엔진 가속 조건을 모방해야 한다. 그 결과가 도 3 및 4에 도시되어 있다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, t=4000 내지 4121초(180℃의 입구 온도)에서, 실시예 4의 촉매의 NOx 전환률이 약 16 %인 반면, 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률은 약 12 %로 더 낮다. 또한, t=4121초에, NH3 투입을 중단하고 온도가 증가하였으며, 두 촉매의 NOx 전환률은 t=4121 내지 4150초에 약 93 %까지 급격하게 증가하였다. 그러나, t= 약 4160 내지 4400초에서, 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률이 감소한다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 촉매(실시예 4)의 경우, NOx 전환률은 t=4150초에서 4200초까지 NOx 전환의 약 99 %로 계속 증가하였다. 이후, t=4200초에, 본 발명의 촉매의 NOx 전환률은 감소하기 시작하지만 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률보다 여전히 우수하였다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, t=13500 내지 13821초(250℃의 입구 온도)에서, 실시예 4의 촉매의 NOx 전환률이 약 91 %인 반면, 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률은 약 85 %로 더 낮다. 또한, t=13821초에, NH3 투입을 중단하고 온도를 증가시켰으며, 두 촉매의 NOx 전환율은 모두 t=13821에서 13850초로 증가했으며, 실시예 4의 촉매의 NOx 전환율은 여전히 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환율보다 우수하였다. 그러나, t= 약 1360 내지 14000초에서, 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률이 감소한다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 촉매(실시예 4)의 경우, t= 13850초에서 실시예 4의 촉매의 NOx 전환률이 100 %이었으며, t= 약 13890초까지 100 % 내지 약 98 %를 유지하였다. 이후, t= 약 13890초에, 본 발명의 촉매의 NOx 전환률은 감소하기 시작하지만 비교 실시예 1의 촉매의 NOx 전환률보다 여전히 우수하였다.
따라서, 도 3 및 4는 본 발명에 따른 촉매가 본 발명에 따른 촉매가 아닌 비교 촉매에 비해 더 긴 기간 동안 큰 NOx 전환률을 유지할 수 있게 한다는 것을 예시한다. 또한, 본 발명에 따른 촉매의 하류 부분의 암모니아 저장 용량에 비해 상류 부분의 암모니아 저장 용량이 더 높기 때문인 것으로 여겨진다.
참조 실시예 8: SCR 촉매 (Cu-CHA 함유) 제조
참조 실시예 7의 촉매와 같이 참조 실시예 8의 촉매를 제조하되, 단 상이한 기재를 사용하였다. 특히, 코팅되지 않은 벌집 관통형 모놀리스 코디어라이트 기재(직경: 1 인치 x 길이: 6 인치 (2개의 병치된 3 인치 길이의 기재 - 기재 사이 갭 없음), 제곱인치당 600개의 셀 및 3 mil 벽 두께를 가지는 원통형 형상). 하소 후 촉매 중 코팅의 최종 로딩은 2.62 g/in³의 Cu-CHA, 0.13 g/in³의 ZrO2를 포함하여, 약 2.75 g/in³이다. 참조 실시예 1에 따라 측정된 코팅의 암모니아 저장 용량은 1.9 mmol/g이었다.
실시예 6: 실시예 1b)의 촉매 및 참조 실시예 8의 촉매를 포함하는 SCR 촉매
실시예 1b)의 촉매 및 참조 실시예 7의 촉매를 조합하여, 실시예 1b)의 촉매가 참조 실시예 8의 촉매의 상류에 있고 참조 실시예 8의 촉매가 실시예 1b)의 촉매의 하류있으며, 상기 두 촉매 사이에는 갭이 없는 방식으로 SCR 촉매를 제조하였다. 형성된 촉매의 길이는 8 인치(2 인치 - 실시예 1b) - 및 6 인치 - 참조 실시예 8)이었다.
이에 따라, 실시예 1b)의 촉매로부터 제조된 실시예 6의 촉매의 상류 부분은 암모니아 저장 용량이 2.8-3.0 mmol/g이었고, 참조 실시예 8의 촉매로부터 제조된 실시예 4의 촉매의 하류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.9 mmol/g이었으며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정된다. 실시예 6의 촉매의 상류 구역에서 암모니아 저장 용량은 상기 촉매의 하류 구역에서보다 더 높았다.
비교 실시예 2: 참조 실시예 6의 촉매 및 참조 실시예 8의 촉매를 포함하는 SCR 촉매
참조 실시예 6의 촉매 및 참조 실시예 8의 촉매를 조합하여, 참조 실시예 6의 촉매가 참조 실시예 8의 촉매의 상류에 있고 참조 실시예 8의 촉매가 참조 실시예 6의 촉매의 하류있으며, 상기 두 촉매 사이에는 갭이 없는 방식으로 SCR 촉매를 제조하였다. 형성된 촉매의 길이는 8 인치(2 인치 - 참조 실시예 6 - 및 6 인치 - 참조 실시예 8)이었다.
이에 따라, 참조 실시예 6의 촉매로부터 제조된 비교 실시예 1의 촉매의 상류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.2 mmol/g이었고, 참조 실시예 8의 촉매로부터 제조된 비교 실시예 1의 촉매의 하류 부분은 암모니아 저장 용량이 1.9 mmol/g이었으며, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 정의된 바와 같이 결정된다. 비교 실시예 2의 촉매의 하류 구역에서 암모니아 저장 용량은 상기 촉매의 상류 구역에서보다 더 높았다. 상기 실시예는 암모니아 저장 용량이 촉매의 하류 부분에서 더 높아야 한다고 개시되어 있는 선행 기술 US 9 597 636 B2를 대표한다.
실시예 7: 실시예 6의 촉매 및 비교 실시예 2의 촉매의 테스트 - NOx 배출
선택적 촉매 환원(SCR) 정상 상태는 증가분으로 수행하였다(CNOx = CNO(공급물) = 750 ppm, NOx에 대한 암모니아의 NSR(정규화된 화학량론적 비율) = 1.2, 8 인치 전체 길이에 대한 30,000 h-1의 공간 속도, CO2-공급물 = 10 중량%, CH2O-공급물 = 5 중량%, CCO2-공급물 = 5 중량%). 우레아를 투입하는 동안 및 우레아 투입을 중단한 이후 시간에 따른 테스트되는 촉매의 상이한 입구 온도(T = 180℃ 내지 450℃ - 도 4)에서 NOx 농도를 측정하였다. 공급물에 암모니아를 첨가하지 않은 상태에서 급격한 온도 변화를 시뮬레이션하도록 테스트를 설계하였다. 따라서, NH3 공급은 온도가 증가함과 동시에 중단하였다. 이제 촉매는 암모니아 공급이 차단되었을 때 저장된 NH3로 작동해야 하며, 촉매의 동적 거동을 연구할 수 있다. 테스트는 암모니아, 또는 상기 경우, 우레아 공급이 엔진 배기 구성 및 온도 변화의 역학에 따라 충분히 빠르게 적응할 수 없는 일반적인 엔진 가속 조건을 모방해야 한다. 결과는 도 5에 도시되어 있다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, t=4000 내지 4122초(180℃의 입구 온도)에서, 실시예 6의 촉매의 NOx 전환률이 약 56 %인 반면, 비교 실시예 2의 촉매의 NOx 전환률은 약 43 %로 더 낮다. 또한, t=4122초에, NH3 투입을 중단하고 온도가 증가하였으며, 두 촉매의 NOx 전환률은 t=4122 내지 4170초에 약 100 %까지 급격하게 증가하였다. 그러나, t= 약 4300 내지 4350초에서 두 촉매의 NOx 전환률이 감소한다. 그러나, 본 발명에 따른 촉매(실시예 6)의 경우, NOx 전환률은 비교 실시예 2의 촉매의 NOx 전환률과 비교하여 더 느린 방식으로 감소하여 t= 4350초 내지 4550초에서 여전히 더 높았다.
따라서, 도 5는 본 발명에 따른 촉매가 본 발명에 따른 촉매가 아닌 비교 촉매에 비해 더 긴 기간 동안 큰 NOx 전환률을 유지할 수 있게 한다는 것을 예시한다. 또한, 본 발명에 따른 촉매의 하류 부분의 암모니아 저장 용량에 비해 상류 부분의 암모니아 저장 용량이 더 높기 때문인 것으로 여겨진다.
인용 문헌
-US 9 352 307 B2
-EP 2 520 365 A2
-US 9 597 636 B2

Claims (16)

  1. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원(catalytic reduction)을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
    (i) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재(flow through subtrate)의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
    (ii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 코팅으로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 제1 코팅; 및
    (iii) 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 코팅으로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 제2 코팅
    을 포함하고,
    이 때, 제1 코팅이 기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치되며, 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 연장되고;
    제2 코팅이 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 연장되고;
    이 때, z1:z2의 비율이 0.5:1 내지 0.95:1의 범위인, 촉매.
  2. 제1항에 있어서,
    y가 100 - x인, 촉매.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 BEA, FAU, USY, GME, MOR, OFF, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된, 바람직하게는 BEA, FAU, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖고, 제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 더욱 바람직하게는 골격 유형 BEA를 갖는, 촉매.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 코팅에 포함된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이 철인 제1 금속을 포함하고, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(Fe2O3로서 계산)을, 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 철을 포함하고, 상기 z1이 바람직하게는 1.0 내지 10의 범위, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 8의 범위, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 5의 범위, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4.8의 범위인, 촉매.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하며, 이 때 제3 금속이 바람직하게는 철이고;
    제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 바람직하게는 MFI, MWW, AEL, HEU, FER, AFO, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형을 갖고, 제1 코팅에 포함된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이 더욱 바람직하게는 골격 유형 MFI을 갖는, 촉매.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 코팅 (ii)가, 적어도 2.1 mmol/g, 바람직하게는 2.2 내지 10.0 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5.0 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A1(NH3)을 갖고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 코팅에 포함된 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이 CHA, AEI, RTH, LEV, DDR, KFI, ERI, AFX, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로 구성된 군으로부터 선택된, 바람직하게는 CHA, AEI, RTH, 이들의 둘 이상의 혼합물 및 이들의 둘 이상의 혼합 유형으로부터 구성된 군으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 CHA 및 AEI으로 구성된 군으로부터 선택된 골격 유형, 더욱 바람직하게는 골격 유형 CHA를 갖는, 촉매.
  8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 코팅 (iii)이, 2 mmol/g 미만, 바람직하게는 0.5 내지 1.99 mmol/g의 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.95 mmol/g의 범위의 암모니아 저장 용량 A2(NH3)을 갖고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 코팅 (ii)가 암모니아 저장 용량 A1(NH3)을 갖고, 제2 코팅 (iii)이 암모니아 저장 용량 A2(NH3)를 갖고, 이 때 A1(NH3)이 A2(NH3)보다 우수하고, 여기서 암모니아 저장 용량은 참조 실시예 1에 의해 정의된 바와 같이 결정되는, 촉매.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법이
    (1) 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는 기재를 제공하는 단계;
    (2) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z1 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 단계;
    (3) 단계 (2)에서 수득된 제1 혼합물을 단계 (1)에 제공된 기재 내벽의 표면 상에 기재의 입구 단부로부터 출구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 x %(이 때, x는 10 내지 75의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
    (4) 단계 (3)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하고; 임의적으로 하소하는 단계;
    (5) 물, 및 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계로서, 상기 8-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 8-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z2 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하는, 단계;
    (6) 단계 (5)에서 수득된 제2 혼합물을 (4)에서 수득된, 제1 코팅이 상부에 배치된 기재 상에 기재의 출구 단부로부터 입구 단부를 향해 기재 축방향 길이의 y %(이 때, y는 25 내지 90의 범위)에 걸쳐 배치하는 단계;
    (7) 단계 (6)에서 수득된 혼합물-처리된 기재를 건조시켜 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 수득하는 단계;
    (8) 단계 (7)에서 수득된, 제1 코팅 및 제2 코팅이 상부에 배치된 기재를 하소하여, 촉매를 수득하는 단계
    를 포함하고,
    이 때, z1:z2의 비율이 0.5:1 내지 0.95:1의 범위인, 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단계 (2)가,
    (2.1) 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 바람직하게는 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 정의된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 제조하는 단계;
    (2.2) 제1 금속의 공급원, 바람직하게는 철 염을, 단계 (2.1)에서 수득된 12-원 고리 기공 제올라이트 물질과 혼합하는 단계;
    (2.3) 단계 (2.2)에서 수득된 혼합물을 하소하여 제1 금속을 포함하는, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 수득하는 단계;
    (2.4) 물 및 제1 금속, 바람직하게는 철을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질, 및 바람직하게는 유기 산, 더욱 바람직하게는 타르타르산을 혼합하는 단계
    를 추가로 포함하고
    이 때 단계 (2)가 바람직하게는
    (2.5) 제3 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질, 더욱 바람직하게는 제5항에 정의된 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 단계 (2.4)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
    (2.6) 더욱 바람직하게는, 산화 결합제의 공급원, 더욱 바람직하게는 콜로이드성 실리카를 단계 (2.5)에서 수득된 혼합물에 첨가하는 단계;
    (2.7) 더욱 바람직하게는, 단계 (2.6)에서 수득된 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계
    를 추가로 포함하는, 제조 방법.
  12. 연소 엔진, 바람직하게는 디젤 엔진으로부터 발생하는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 시스템으로서, 상기 시스템이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매, 및 디젤 산화 촉매, 촉매화된 그을음(catalyzed soot) 필터 및 암모니아 산화 촉매 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  13. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
    입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
    기재 내벽의 표면(상기 표면이 내벽과 통로 사이의 계면을 획정함)에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하며, 상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제1 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제1 금속을 포함하는 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 z 중량% 양의 상기 제1 금속을 포함하는, 코팅
    을 포함하고,
    이 때, 상기 코팅이 구리 및 철 중 하나 이상인 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 추가로 포함하고, 상기 10-원 고리 기공 제올라이트 물질이, 제2 금속의 중량(CuO 및 Fe2O3로서 계산)을 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질의 중량으로 나누어 계산된 y 중량% 양의 상기 제2 금속을 포함하고;
    이 때, y가 0.5 내지 9의 범위이고, y < z인, 촉매.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 12-원 고리 기공 제올라이트 물질의 골격 구조의 95 내지 100 중량%가 Si, Al, O, 및 임의적으로 H으로 구성되고, 이 때 골격 구조에서, SiO2:Al2O3(몰)로서 계산된 Si 대 Al의 몰비가 4:1 내지 20:1, 바람직하게는 5:1 내지 15:1의 범위, 더욱 바람직하게는 6:1 내지 12:1의 범위인, 촉매.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 코팅이, 코팅의 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%, 바람직하게는 2 내지 7 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량%의 범위의 제2 금속을 포함하는 10-원 고리 기공 제올라이트 물질을 포함하는, 촉매.
  16. 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매로서, 상기 촉매가
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제1 촉매로서, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제1 촉매의 코팅이 바람직하게는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 제1 코팅 (ii)인, 제1 촉매; 및
    질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 제2 촉매로서,
    - 입구 단부, 출구 단부, 상기 입구 단부로부터 상기 출구 단부까지 연장되는 기재 축방향 길이, 및 관통형 기재의 내벽에 의해 획정된 복수의 통로(이를 통해 상기 기재가 연장됨)를 포함하는, 기재;
    - 기재 내벽의 표면에 배치된 코팅으로서, 상기 코팅이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 제2 코팅 (iii)인 것인, 코팅
    을 포함하는, 제2촉매
    를 포함하고,
    이 때, 제1 촉매가 제2 촉매의 상류에 배치되고,
    병치된(juxtaposed) 제1 촉매의 기재와 제2 촉매 기재 사이에 바람직하게는 0.2 인치 미만, 더욱 바람직하게는 갭이 존재하지 않는, 촉매.
KR1020227038108A 2020-04-01 2021-03-31 암모니아 저장 용량이 높은 scr 촉매 KR20220156087A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20167554.3 2020-04-01
EP20167554 2020-04-01
PCT/EP2021/058448 WO2021198339A1 (en) 2020-04-01 2021-03-31 High ammonia storage capacity scr catalysts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220156087A true KR20220156087A (ko) 2022-11-24

Family

ID=70390732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227038108A KR20220156087A (ko) 2020-04-01 2021-03-31 암모니아 저장 용량이 높은 scr 촉매

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230141207A1 (ko)
EP (1) EP4126312A1 (ko)
JP (1) JP2023520700A (ko)
KR (1) KR20220156087A (ko)
CN (1) CN115297948A (ko)
BR (1) BR112022019549A2 (ko)
WO (1) WO2021198339A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101578941B1 (ko) 2009-03-23 2015-12-21 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈과 이를 이용한 여과장치 및 그 여과장치의 제조방법
GB2475740B (en) 2009-11-30 2017-06-07 Johnson Matthey Plc Catalysts for treating transient NOx emissions
US9352307B2 (en) 2010-04-08 2016-05-31 Basf Corporation Cu-CHA/Fe-MFI mixed zeolite catalyst and process for the treatment of NOx in gas streams
KR20170038927A (ko) * 2014-08-07 2017-04-07 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 배기가스를 처리하기 위한 구역화된 촉매
US20210180500A1 (en) * 2018-07-24 2021-06-17 Basf Corporation Scr catalyst for the treatment of an exhaust gas of a diesel engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20230141207A1 (en) 2023-05-11
EP4126312A1 (en) 2023-02-08
BR112022019549A2 (pt) 2022-11-16
WO2021198339A1 (en) 2021-10-07
JP2023520700A (ja) 2023-05-18
CN115297948A (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6618911B2 (ja) マンガン含有ディーゼル酸化触媒
KR102344639B1 (ko) 망가니즈-함유 디젤 산화 촉매
US20180045097A1 (en) Filter Catalyzed With SCR Catalyst, Systems And Methods
KR102443392B1 (ko) 선택적 접촉 환원 물품 및 시스템
JP2019520193A (ja) 酸化触媒の組合せのためのゾーン化構成
US20140170043A1 (en) Catalyst Compositions, Catalytic Articles, Systems And Processes Using Large Particle Molecular Sieves
KR102477786B1 (ko) 선택적 접촉 환원 물품 및 시스템
US9981251B2 (en) Exhaust gas treatment system
JP2024012293A (ja) ＮＯｘ吸収体およびＳＣＲ触媒の組み合わせ
KR20220010744A (ko) 디젤 적용을 위한 암모니아 산화 촉매
KR20200071746A (ko) 암모니아 산화가 감소된 촉매화된 매연 필터
KR20220156085A (ko) 선택적 접촉 환원 촉매 및 선택적 접촉 환원 촉매의 제조 방법
KR20220156087A (ko) 암모니아 저장 용량이 높은 scr 촉매
KR20200130845A (ko) 혼합 제올라이트 함유 scr 촉매
EP3963187B1 (en) Multi-functional catalysts for the oxidation of no, the oxidation of nh3 and the selective catalytic reduction of nox
US20240035407A1 (en) Exhaust gas treatment system including a multifunctional catalyst
JP7494123B2 (ja) 混合ゼオライト含有ｓｃｒ触媒
EP4259330A1 (en) Preparation process of scr catalyst comprising cu and fe-exchanged zeolite, said catalyst, system comprising said catalyst and exhaust gas treatment using such
KR20220162171A (ko) NO 산화, NH3 산화 및 NOx 선택적 접촉 환원을 위한 다기능 촉매
US20240033717A1 (en) Preparation of scr catalyst comprising cu and fe-exchanged zeolite, said catalyst, system comprising said catalyst and exhaust gas treatment using such
JP2022549965A (ja) 炭化水素の酸化及びＮＯｘの選択的触媒還元用の多機能触媒
KR20240041346A (ko) NOx의 선택적 촉매 환원용 촉매
KR20240005785A (ko) NOx의 선택적 접촉 환원과 탄화수소의 분해 및 전환을 위한 촉매
KR20230079365A (ko) 연소 엔진의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매 시스템