成和更低的N2O形成，并且與氧化釩/氧化鈦相比，金屬交換的8環(huán)小孔分子篩促進(jìn)更低的N2形成和更高的N 20形成。
[0118]商業(yè)上尤其是移動(dòng)應(yīng)用中使用的組合物包含T12,評(píng)03和V2O5分別以5至20重量％和0.5至6重量％范圍的濃度分散在T12上。這些催化劑可含有用作粘合劑和促進(jìn)劑的其他無機(jī)材料，如S1jP ZrO 2o
[0119]參考圖1，示出了橫向間隔的系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案。SCR催化劑系統(tǒng)10以橫向分區(qū)布置示出，其中在共同的基底12上，第一 SCR催化劑組合物18位于第二 SCR催化劑組合物20的上游?；?2具有限定軸向長度L的入口端22和出口端24。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，基底12通常包括蜂窩基底的多個(gè)通道14，其中為了簡(jiǎn)潔起見僅在橫截面中示出一個(gè)通道。第一 SCR催化劑組合物18從基底12的入口端22延伸的長度小于基底12的整個(gè)軸向長度L。第一 SCR催化劑組合物18的長度在圖1中標(biāo)記為第一區(qū)域18a。在具體的實(shí)施方案中，第一 SCR催化劑組合物18可包含氧化釩/氧化鈦。在具體的實(shí)施方案中，第二SCR催化劑組合物20可包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩。第二 SCR催化劑組合物20從基底12的出口端24延伸的長度小于基底12的整個(gè)軸向長度L。第二催化劑組合物的長度在圖1中標(biāo)記為第二區(qū)域20b。SCR催化劑系統(tǒng)10對(duì)選擇性催化還原是有效的。
[0120]應(yīng)當(dāng)理解的是，第一區(qū)域和第二區(qū)域的長度可變化。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，第一區(qū)域和第二區(qū)域的長度可以相等。在其他實(shí)施方案中，第一區(qū)域可為基底長度L的20%、25 %、35 %或40 %、60 %、65 %、75 %或80 %，并且第二區(qū)域相應(yīng)地覆蓋基底長度L的剩余部分。
[0121]參考圖2，示出了橫向分區(qū)的SCR催化劑系統(tǒng)110的另一個(gè)實(shí)施方案。示出的SCR催化劑系統(tǒng)110是橫向分區(qū)的布置，其中在單獨(dú)的基底112和113上第一 SCR催化劑組合物118位于第二 SCR催化劑組合物120的上游。第一 SCR催化劑組合物118設(shè)置在基底112上，并且第二 SCR催化劑組合物設(shè)置在單獨(dú)的基底113上?；?12和113可由相同材料或不同材料構(gòu)成?；?12具有限定軸向長度LI的入口端122a和出口端124a?；?13具有限定軸向長度L2的入口端122b和出口端124b。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，基底112和113通常包括蜂窩基底的多個(gè)通道114，為了簡(jiǎn)潔起見僅在橫截面中示出一個(gè)通道。第一 SCR催化劑組合物118從基底112的入口端122a延伸穿過基底112的整個(gè)軸向長度LI至出口端124a。第一 SCR催化劑組合物118的長度在圖2中標(biāo)記為第一區(qū)域118a。在具體的實(shí)施方案中，第一 SCR催化劑組合物118可包含氧化釩/氧化鈦。在具體的實(shí)施方案中，第二 SCR催化劑組合物120可包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩。第二 SCR催化劑組合物120從基底113的出口端124b延伸穿過基底113的整個(gè)軸向長度L2至入口端122b。第二催化劑組合物120限定第二區(qū)域120a。SCR催化劑系統(tǒng)110對(duì)NOx的選擇性催化還原是有效的。區(qū)域118a和120a的長度可變化，如關(guān)于圖1所描述的。
[0122]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案涉及一種選擇性催化還原(SCR)催化劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)置在基底上包含氧化釩/氧化鈦的第一 SCR催化劑組合物和設(shè)置在基底上包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩的第二 SCR催化劑組合物，其中第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物為分層布置或分層關(guān)系。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，第一 SCR催化劑組合物分層在第二 SCR催化劑組合物的頂部。
[0123]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，將第二 SCR催化劑組合物洗涂到基底上，然后將第一SCR催化劑組合物洗涂到第二 SCR催化劑組合物上方的層中。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，分層被設(shè)計(jì)來優(yōu)化第一催化劑組合物/第二催化劑組合物的干燥增益，以用于充當(dāng)保護(hù)屏蔽的益處與擴(kuò)散阻擋增加的潛在缺點(diǎn)之間的期望平衡。在用于延伸操作的低溫下，硫是Cu-CHA催化劑的主要問題。相比而言，氧化釩/氧化鈦(V205/Ti02)SCR催化劑因?yàn)榫哂袃?yōu)異的耐硫性而知名。
[0124]第一和第二 SCR催化劑組合物可包含如上所述的組合物。
[0125]參考圖3，示出分層的SCR催化劑系統(tǒng)210的示例性實(shí)施方案。SCR催化劑系統(tǒng)可分層布置，其中在共同的基底212上，第一 SCR催化劑組合物218分層在第二 SCR催化劑組合物220的頂部?；?12具有限定軸向長度L3的入口端222和出口端224。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，基底212通常包括蜂窩基底的多個(gè)通道214，為了簡(jiǎn)潔起見僅在橫截面中示出一個(gè)通道。第一 SCR催化劑組合物218從基底212的入口端222延伸穿過基底212的整個(gè)軸向長度L3至出口端224。第一 SCR催化劑組合物218的長度在圖3中標(biāo)記為218a。在具體的實(shí)施方案中，第一 SCR催化劑組合物218可包含氧化釩/氧化鈦。在具體的實(shí)施方案中，第二 SCR催化劑組合物220可包含金屬交換的8環(huán)小孔分子篩。第二 SCR催化劑組合物220從基底212的出口端224延伸穿過基底212的整個(gè)軸向長度L3至出口端224。SCR催化劑系統(tǒng)210對(duì)選擇性催化還原是有效的。
[0126]應(yīng)當(dāng)理解的是，與層220的厚度相比，層218的厚度可以是相對(duì)薄的。層218的厚度可足夠薄以在層220上形成保護(hù)外層，以保護(hù)層220的催化劑組合物免于硫酸鹽化。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一催化劑組合物層218的厚度是復(fù)合層218和220總體厚度的5-10%。在其他實(shí)施方案中，第一催化劑組合物層的厚度是復(fù)合層218和220總體厚度的20-30%。在一些實(shí)施方案中，第一催化劑組合物層的厚度是復(fù)合層218和220總體厚度的30-40%。
[0127]廢氣處理系統(tǒng):
[0128]在本發(fā)明的一個(gè)方面，廢氣處理系統(tǒng)包括貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)和與貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通的廢氣管道，以及選擇性催化還原催化劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)置在系統(tǒng)中的第一 SCR催化劑組合物和第二 SCR催化劑組合物。在具體的實(shí)施方案中，貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)為重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0129]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，廢氣處理系統(tǒng)包括含有還原劑的廢氣流，還原劑如氨、尿素和/或碳?xì)浠衔锊⑶以诰唧w的實(shí)施方案中為氨和/或尿素。在具體的實(shí)施方案中，廢氣處理系統(tǒng)還包括第二廢氣處理部件，例如，煙灰過濾器或柴油氧化催化劑。
[0130]催化或未催化的煙灰過濾器可在根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的上游或下游。在具體的實(shí)施方案中，柴油氧化催化劑位于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的SCR催化劑系統(tǒng)的上游。在具體的實(shí)施方案中，柴油氧化催化劑和催化的煙灰過濾器在SCR催化劑系統(tǒng)的上游。
[0131]在具體的實(shí)施方案中，廢氣從貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)中輸送至廢氣系統(tǒng)的下游位置，(并且，在更具體的實(shí)施方案中，含有NOx)，在該下游位置添加還原劑并將具有添加的還原劑的廢氣流輸送至根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的SCR催化劑系統(tǒng)。
[0132]在具體的實(shí)施方案中，煙灰過濾器包括壁流式過濾器基底，其中通道是交替封閉的，從而使得氣態(tài)流從一個(gè)方向(入口方向)進(jìn)入通道，以流經(jīng)通道壁并從其他方向(出口方向)離開通道。
[0133]可在SCR催化劑系統(tǒng)的下游提供氨氧化催化劑，以從系統(tǒng)中除去任何泄露的氨。在具體的實(shí)施方案中，AMOX催化劑可包含鉑族金屬如鉑、鈀、銠或其組合。在更具體的實(shí)施方案中，AMOX催化劑可包括含有SCR催化劑系統(tǒng)的活性涂層，該系統(tǒng)包括設(shè)置在基底上的第一 SCR催化劑組合物和設(shè)置在基底上的第二 SCR催化劑組合物。
[0134]AMOX和/或SCR催化劑組合物可涂覆在流通型或壁流式過濾器上。如果使用壁流式基底，那么所得到的系統(tǒng)將能夠連同氣態(tài)污染物一起除去微粒物質(zhì)。壁流式過濾器基底可由本領(lǐng)域通常已知的材料(如堇青石、鈦酸鋁或碳化硅)制成。將要理解的是，壁流式基底上的催化組合物的負(fù)載量將取決于基底特性如孔隙度和壁厚度，并且通常將低于流通型基底的負(fù)載量。
[0135]SCR 活性:
[0136]本發(fā)明現(xiàn)參照以下實(shí)施例進(jìn)行描述。在描述本發(fā)明的若干示例性實(shí)施方案之前，應(yīng)了解，本發(fā)明不限于以下描述中所闡述的構(gòu)建步驟或處理步驟的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施方案且能夠以各種方式實(shí)施或進(jìn)行。
實(shí)施例
[0137]實(shí)施例1-催化劑材料的制備
[0138]氧化釩-氧化鈦催化劑
[0139]制備標(biāo)準(zhǔn)氧化釩/氧化鈦/鎢(V2O5 (2.5%) /WO3(10% ) /T12)催化劑并且通過研磨制備約30-40%固體的漿液，以提供活性涂層漿向。
[0140]Cu-沸石
[0141]通過將10g具有氧化硅/氧化鋁摩爾比為30的Na-形式的CHA與400mL約1.0M的乙酸銅(II)溶液混合來制備CuCHA(SSZ-13)粉末催化劑。用硝酸將pH調(diào)節(jié)至約3.5。Na-形式CHA與銅離子之間的離子交換反應(yīng)通過將漿液在約80°C下攪拌約I小時(shí)來實(shí)現(xiàn)。然后過濾所得到的混合物以提供濾餅，并且分三次用去離子水洗滌濾餅直到濾液是澄清且無色的，并干燥經(jīng)洗滌樣品。
[0142]如ICP分析所確定的，所得到的CuCHA催化劑包含在約2.5至3.5重量％范圍內(nèi)的CuO。將CuCHA漿液制備成40%的目標(biāo)固體。研磨漿液并且將在稀釋的乙酸(含有30%ZrO2)中的乙酸鋯的粘合劑在攪拌的情況下加入漿液中。
[0143]實(shí)施例2-橫向分區(qū)的催化劑系統(tǒng)
[0144]將上述漿液分別涂覆在具有400cpsi (泡孔/平方英寸)的泡孔密度和4mil壁厚度的12”Dx6”L多孔陶瓷基底上。將所涂覆的基底在110°C下干燥3小時(shí)并且在約400°C下煅燒I小時(shí)。重復(fù)一次涂覆工藝以獲得在氧化釩/氧化鈦涂覆的芯上范圍為3g/in3和在CuCHA涂覆的芯上范圍為2.lg/in3的目標(biāo)活性涂層負(fù)載量。將樣品在重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試單元上在550°C下老化200小時(shí)。
[0145]比較實(shí)施例3-橫向分區(qū)的催化劑系統(tǒng)
[0146]重復(fù)實(shí)施例2，不同的是用相同負(fù)載量的CuCHA涂覆兩個(gè)基底。
[0147]實(shí)施例4-橫向分區(qū)的系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試
[0148]實(shí)施例3和4中的催化劑系統(tǒng)在與監(jiān)測(cè)電測(cè)功器(motoring electricdynamometer)結(jié)合的9L重型發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試。測(cè)試臺(tái)能夠運(yùn)行穩(wěn)態(tài)和瞬時(shí)測(cè)試循環(huán)。在目前工作中，運(yùn)行重型瞬時(shí)測(cè)試循環(huán)(HDTP)和非道路交通用瞬時(shí)測(cè)試循環(huán)(NRTC)。催化劑樣品為全尺寸12”直徑部件(400/4)，其被200h-55(TC發(fā)動(dòng)機(jī)老化，然后進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了證明12” x6” Cu-CHA塊的12” x6” V-SCR塊上游的橫向分區(qū)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，還評(píng)價(jià)了參考連續(xù)12”x6”Cu+12”x6”Cu SCR系統(tǒng)。在比較研究中，只有第一 SCR催化劑塊在V-SCR與Cu-SCR之間切換，其他系統(tǒng)如第二 SCR塊、尿素注射系統(tǒng)的樣品探測(cè)位置保持不變。
[0149]在評(píng)價(jià)測(cè)試期間，兩種MKS FTIR采樣器分別定位在SCR上游和下游，用于氣態(tài)排放物測(cè)量