專利名稱：用于氧化氣體料流中一氧化氮的催化劑組合、方法和系統的制作方法
用于氧化氣體料流中一氧化氮的催化劑組合、方法和系統
相關申請的交叉引用
本申請要求序列號為61/102，462，申請日為2008年10月3日的美國臨時申請的權益，是序列號為12/563，345，申請日為2009年9月21日的美國非臨時申請的部分延續申請。因此要求其申請日的權益。技術領域
本公開大體所涉及的領域包括處理氣體料流的催化劑組合、方法和系統。
技術背景
催化劑可用于催化氣體料流中組分的反應。 發明內容
本發明的一個實施方案可包括產品，所述產品包括催化劑組合，該組合包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的第二催化劑。一個實施方案中，鈣鈦礦催化劑可具有通式 AB03、AA' BO3>ABB' 03、AA' BB' 03或々々'BB' 03。另一個實施方案中，第二非鈣鈦礦催化劑可包括至少一種選自元素周期表的貴重金屬或貴金屬組的金屬。另一個實施方案中， 第二非鈣鈦礦催化劑可包括鈀、鉬、銠或釕中的至少一種，或包括這些的催化劑系統。一個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，第二催化劑非鈣鈦礦催化劑的載量約為 l-100g/ft3、l-80g/ft3、l-60g/ft3、l-40g/ft3、l_20g/ft3，或在上述范圍內的載量。一個包括第二非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑的載量可以是1至120g/L、l至80g/L、l至40g/L、l至20g/L。
一個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鉬，載量約為l-60g/ft3、l-40g/ft3、l_20g/ft3，或在上述范圍內的載量。一個包括鉬的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑的載量可以是1至 120g/L、l 至 80g/L、l 至 40g/L、l 至 20g/L。
—個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鈀，載量約為5-100g/ft3或10-60g/ft3，或上述范圍內的載量。一個包括鈀的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑載量可以是1至120g/L、l至 80g/L、l 至 40g/L、l 至 20g/L。
一個實施方案可包括在催化氧化反應中使用鈣鈦礦催化劑處理含有NOx的氣體料流以氧化所述氣體料流中的氧化氮，其中所述鈣鈦礦催化劑具有通式AB03、AA' BO3, ABB' 03、AA' BB' O3 或 AA' BB' 03。
一個實施方案中，氧化反應中所使用的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑可負載于各種基質的任一上，所述基質包括但不限于，至少一種反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質、流通型整料(flow-through monolith)、壁流型整料(wall-flow monolith)、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制成的載體。
一個實施方案中，氧化反應中使用的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑可不負載于基質上，但可形成于具有各種構造任一的基質內，所述構造包括但不限于平板、珠粒、丸或反應器填充材料形狀。
另一個實施方案可包含通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑在催化氧化反應器中用于氧化貧燃烴做燃料的動力源的排氣料流中的一氧化氮，其中A表示來自鑭系的稀土金屬和/ 或堿土金屬，其中B表示過渡金屬。
另一個實施方案中，上述的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑的催化性能可通過用少量的助催化劑材料替代催化劑配方中的元素A或元素B的中至少
一種的一部分來得到改善。
另一個實施方案可包含用于減少NOx排放物的排氣系統，包含催化氧化反應器，所述反應器具有通式為ABO3或ABO3的改性版的鈣鈦礦催化劑，其中用少量的助催化劑材料替代元素A或元素B中至少一種的一部分。
另一個實施方案可包括使用鈣鈦礦催化劑氧化氣體料流中的一氧化氮的方法。
本發明進一步體現在如下方面
1.產品，包含
包括鈣鈦礦催化劑和第二非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合，所述鈣鈦礦催化劑通式為AB03、AA' BO3> ABB' 03、AA' BB' 03或々々'BB' O3，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬。
2.如方面1所述的產品，其中所述鈣鈦礦催化劑通式為AA' BO3;
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；和
其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料。
3.如方面1所述的產品，其中所述鈣鈦礦催化劑通式為ABB' O3,
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；和
其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
4.如方面1所述的產品，其中所述鈣鈦礦催化劑通式為AA' BB' O3,
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；
其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料；和
其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
5.如方面2所述的產品，其中A'包括鍶。
6.如方面1所述的產品，其中A是鑭。
7.如方面6所述的產品，其中B是鈷或錳或鐵。
8.用于減少排氣料流中的NOx和顆粒物質排放物的系統，包括
包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的催化氧化反應器，所述鈣鈦礦催化劑通式為AB03、AA' BO3> ABB' 03、AA' BB' 03或々々'BB' O3，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬；
顆粒過濾器；和
具有造擇性催化還原催化劑的催化還原反應器。
9.如方面8的系統，其中所述鈣鈦礦催化劑的通式為AA' BO3 ；
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；和
其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料。
10.如方面8所述的系統，其中所述鈣鈦礦催化劑的通式為ABB' O3;
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；和
其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
11.如方面8所述的系統，其中所述鈣鈦礦催化劑的通式為AA' BB' O3;
其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；
其中B包括過渡金屬；
其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料；和
其中B包括替代一部分B的助催化劑材料。
12.如方面8所述的系統，其中所述催化氧化反應器進一步包括
連接到所述基質材料的另一部分的鉬基催化劑或鈀基催化劑或鉬鈀基催化劑。
13.如方面8所述的系統，其中所述催化氧化反應器進一步包括
連接到所述基質材料的所述部分的鉬基催化劑或鈀基催化劑或鉬鈀基催化劑。
14.如方面8所述的系統，進一步包括
用于在所述催化還原反應器之前向所述排氣料流中注入氨或尿素的注入裝置。
15.如方面14所述的系統，進一步包括
容納在排氣料流內并連接到所述注入裝置的NOx傳感器，所述NOx傳感器設置在所述催化還原反應器的上游。
16.如方面14所述的系統，進一步包括
溫度傳感器，其連接到所述催化還原反應器和所述注入裝置，所述溫度傳感器測量容納在所述催化還原反應器內的選擇性催化還原催化劑的溫度。
17.氧化氣體料流內的一氧化氮的方法，所述氣體料流來自使用貧燃燃燒混合物的以烴作為燃料的動力源，該方法包括
使所述氣體料流通過催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑，所述鈣鈦礦催化劑的通式為AB03、AA' B03> ABB' 03> AA' BB' O3或 AA' BB' O3，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬。
18.如方面17所述的方法，其中形成催化氧化反應器包括
形成催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括連接到基質材料的通式為 AA' BO3的鈣鈦礦催化劑，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬，和其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料。
19.如17所述的方法，其中形成催化氧化反應器包括
形成催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括連接到基質材料的通式為 ABB' O3的鈣鈦礦催化劑，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬，和其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
20.如方面17所述的方法，其中形成催化氧化反應器包括
形成催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括連接到基質材料的通式為 AA' BB' 03的鈣鈦礦催化劑，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；其中B包括過渡金屬；其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料；和其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
21.如方面1所述的產品，進一步包括催化氧化反應器，其中所述催化劑組合收容在該反應器內，其中所述催化劑組合與基質連接，所述基質包括反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質、流通型整料、壁流型整料、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制成的載體中的至少之一。
22.如方面1所述的產品，進一步包括催化氧化反應器，其中所述催化劑組合收容在該反應器內，其中所述催化劑組合不與基質連接。
23.如方面1所述的產品，進一步包括催化氧化反應器，其中所述催化劑組合改容在該反應器內，其中催化劑組合的形式或形狀包括平板、珠粒、丸、流通型或壁流型整料或反應器填充材料形狀的至少之一。
24.如方面1所述的產品，進一步包括催化氧化反應器，其中所述催化劑組合收容在該反應器內，其中所述催化劑組合的形式或形狀包括環、鞍狀物、空心圓筒或Raschig環的至少之一。
25.如方面17所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑與基質連接，所述基質包括如下的至少之一反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質、流通型整料、壁流型整料、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制成的載體。
26.如方面17所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑不與基質連接。
27.如方面17所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑包括的形式或形狀包括如下的至少一種平板、珠粒、丸、流通型或壁流型整料或反應器填充材料形狀。
28.如方面17所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑包括的形式或形狀包括如下的至少一種環、鞍狀物、空心圓筒或Raschig環。
29.如方面21所述的產品，其中所述催化劑組合的載量為約l-100g/ft3。
30.如方面22所述的產品，其中所述催化劑組合的載量為約l-100g/ft3。
31.如方面1所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括至少一種來自元素周期表的貴重金屬或貴金屬組的金屬。
32.如方面1所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鈀、鉬、銠或釕的至少之一或包括這些的催化劑系統。
33.如方面1所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鈀或鉬的至少之一或包括這些的催化劑系統。
34.如方面8所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鈀，載量為5-100g/ft3。
35.如方面8所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鉬，載量為l-60g/ft3。
36.如方面21所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鈀，載量為5-100g/ft3。
37.如方面21所述的產品，其中第二非鈣鈦礦催化劑包括鉬，載量為l-60g/ft3。
通過下文詳細的描述可清楚本發明的其它示例性的實施方案。應當理解，詳細的描述和具體的實施例，當描述本發明的示例性的實施方案時，僅僅是為了例證而不期望限5/9頁制本發明的范圍。
本發明的示例性的實施方案通過詳細的說明和附圖將得到更充分的理解，
其中
圖1是根據示范性實施方案的用于烴燃料動力源的排氣系統的概要流程圖，具有鈣鈦礦催化劑用于氧化一氧化氮成為二氧化氮；
圖2是圖1中催化氧化反應器的特寫圖3是描述了根據示范性的實施方案中的鈣鈦礦催化劑相對于常規的鉬催化劑在氧化一氧化氮時的性能的圖表；
圖4是LaCoO3相對于市售的NO氧化鉬催化劑在大范圍的溫度下的一氧化氮氧化性能的圖解；
圖5是La Jr1CoO3相對于市售的鉬催化劑在大范圍的溫度下的一氧化氮氧化性能的圖解；和
圖6是具有不同Sr載量的Lai_xSrxCo03相對于市售鉬催化劑在大范圍的溫度下的一氧化氮氧化性能的圖解。
具體實施方式
下面的實施方案的描述本質上僅是示例性的，并不期望限制本發明及其應用或用途。
本發明的一個實施方案可包含鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的第二催化劑的催化劑組合。一個實施方案中，鈣鈦礦催化劑可具有通式AB03、AA' B03> ABB' 03、 AA' BB' 03或々々'BB' O30另一個實施方案中，第二非鈣鈦礦催化劑可包括至少一種選自元素周期表的貴重金屬或貴金屬組的金屬。另一個實施方案中，第二非鈣鈦礦催化劑可包括鈀、鉬、銠或釕中的至少一種，或包括這些的催化劑系統。一個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，所述第二催化劑非鈣鈦礦催化劑的載量約為 l-100g/ft3、l-60g/ft3、10-60g/ft3、l-40g/ft3、l_20g/ft3，或在上述范圍內的載量。 一個包括第二非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑的載量可為1至 120g/L、l 至 80g/L、l 至 40g/L、l 至 20g/L。
一個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，其中第二催化劑非鈣鈦礦催化劑包括鉬，載量約為l-60g/ft3、l-40g/ft3、l_20g/ft3，或在上述范圍內的載量。一個包括鉬的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑的載量可以為 1 至 120g/L、l 至 80g/L、l 至 40g/L、l 至 20g/L。
一個實施方案中，催化劑組合可包含鈣鈦礦催化劑和第二催化劑非鈣鈦礦催化劑，其中第二催化劑非鈣鈦礦催化劑包括鈀，載量約為5-100g/ft3或10-60g/ft3，或上述范圍內的載量。一個包括鈀的催化劑組合的實施方案中，鈣鈦礦催化劑載量可為1至120g/L、 1 至 80g/L、l 至 40g/L、l 至 20g/L。
一個實施方案可包括在催化氧化反應中使用鈣鈦礦催化劑處理含有NOx的氣體料流以氧化氣體料流中的一氧化氮，所述鈣鈦礦催化劑具有通式AB03、AA' B03> ABB' 03、7AA' BB' O3 或 AA' BB' 03。
一個實施方案中，氧化反應中所使用的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑可負載于各種基質的任何上，包括但不限于反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質、流通型整料、壁流型整料、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制成的載體中的任何之一。
一個實施方案中，氧化反應中使用的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑可不負載于基質上，而可形成于具有各種構造的任一的基質內，所述構造包括但不限于平板、珠粒、丸或反應器填充材料形狀。
在選擇的實施方案中，在也包含鈣鈦礦催化劑的催化劑組合中的第二非鈣鈦礦催化劑的加入提高了鈣鈦礦催化劑的功能。包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合可允許氧化氣體料流中CO或未燃的烴。加入第二催化劑，例如但不限于鉬或鈀，可改善 NO的氧化并減少催化劑系統的低溫結垢。相對于僅包含貴重金屬催化劑的系統來說，使用包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合利用較少的貴重金屬催化劑就可改善 NO氧化。一個實施方案中，催化劑組合可結合或涂覆于各種基質的任一上或者催化劑組合可形成于基質中。包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合可用于處理任何氣體料流。
現參考圖1，通過用于貧燃烴作為燃料的動力源10的排氣系統10的流程圖舉例說明一個實施方案。對來自工作于空燃質量比遠大于化學計量比的發動機排氣歧管的排氣料流12進行處理以將NOx(主要是具有一些N2O的NO和NO2的混合物)還原成氮氣(N2)。當排氣料流12來自例如以空燃比大于17(即A/F> 17)操作的汽油燃料發動機時，排氣含有一些未燃的烴(HC)、N0x、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、氧氣(O2)和氮氣(N2)。 所用的燃料可以包含但不限于汽油和柴油燃料。來自柴油發動機的排氣料流12包含相同的氣體成分外加懸浮的柴油顆粒(由沉積在碳顆粒上的高分子量烴組成)。
這種含烴的排氣料流12可通過催化氧化反應器14，其基本上完成將一氧化碳氧化為二氧化碳，將烴氧化為二氧化碳和水。針對這些反應而言，典型地在排氣料流12中有多余的氧氣。
催化氧化反應器14，最佳顯示于圖2中，可包含傳統的陶瓷基底材料50，例如堇青石，涂覆有基面涂料(washcoat) 54,這里顯示為涂覆后側部分18，所述涂層包含通式為ABO3 的鈣鈦礦催化劑，其中A表示來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬(La、Sr、Ce、Ba、Pr、Nd 或 Gd)，其中 B 表示過渡金屬(Co、Ni、Cu、Zn、Cr、V、Pt、Pd、Rh、Ru、Ag、Au、Fe、Mn 或 Ti)。
但如上面所述的，鈣鈦礦催化劑可提供在各種基質上，包括但不限于反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質，流通型整料、壁流型整料、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制備的載體的至少之一。
一個實施方案中，氧化反應中使用的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑可形成于具有各種構造任一的基質內，包括但不限于，平板、珠粒、丸、流通型或壁流整料、或反應器填充材料形狀的任一。填充材料形狀可包括但不限于環、鞍狀物、空心圓筒或Raschig環。
鈣鈦礦催化劑主要的功能是將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)。可用于催化氧化反應器14中的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑的兩種實例包括LaCoO3和LaMn03。
另一個示范性的實施方案中，可通過用少量的助催化劑材料替代催化配方中元素A或元素B的一部分來增強來上述的通式為ABO3的鈣鈦礦催化劑的催化性能。可使用ABO3 與AA' B03、ABB' O3或甚至AA' BB' 03的固溶體，其中A'表示助催化劑材料替代一部分 A元素，其中B'表示助催化劑材料替代一部分B元素。
一種說明性的助催化劑材料是鍶(Sr)，示范性的配方是ASrBO3，其中A和B如上所述。可用于催化氧化反應器14內的包含鍶助催化劑材料的兩種示范性的鈣鈦礦催化劑 ^Mi La1^xSrxCoO3 禾口 La1-XSrxMnO30
回看圖2，一部分的基質材料50，這里是前側部分16，可用鉬族金屬(PGM)載量為大約5-150g/ft3的第二基面涂料52涂覆，所述基面涂料可包含鉬、鈀、鉬和鈀的混合物和其它載體材料。第二基面涂料52可有助于將一氧化碳氧化為二氧化碳，將烴氧化為二氧化碳和水。
雖然圖2中的催化氧化反應器14包括包含第二基面涂料52的前側部分16和包含第一基面涂料M的后側部分18，但其它示范性的實施方案具體考慮用其它布置。例如， 整個基質材料50可用第一基面涂料M和第二基面涂料52兩者涂覆，以連續步驟涂覆或以單一基面涂料配方一起涂覆。可選地，整個基質材料50可僅使用包含鈣鈦礦催化劑的第二基面涂料52涂覆，具體取決于排氣12的組成和排氣所期望的處理，仍然落入本發明的精神中。
回看圖1，在排氣料流12離開催化氧化反應器14之后，氨(NH3)或尿素也可加入到排氣料流12中。氨可以適當的形式儲存(例如液態氨或尿素)在貧燃發動機車輛上，或靠近固定發動機，此處統稱作氨注入裝置20，可在催化還原反應器40和烴顆粒過濾器45的上游向排氣料流12中以料流22的方式加入。來自料流22的氨或尿素可參與到一氧化氮 (NO)和二氧化氮(NO2)向氮氣(N2)的還原中。
用氨或尿素處理的排氣料流12隨后進入催化還原反應器40中。催化還原反應器 40可包含選擇性催化還原(SCR)催化劑42，其功能主要為將NO和NO2 (即NOx)基本還原為 N2禾口水。
SCR催化劑42可形成自連接到常規的基質材料(例如堇青石)的基面涂料(未示出)，所述基面涂料包含作為活性材料容納在沸石材料和其它載體材料內(例如Cu/ ZSM-5，氧化釩/ 二氧化鈦等)的賤金屬(base metal) 0所述賤金屬可有助于將NO轉化為 NO2隨后將NO2轉化為N2和水，后者可作為排放物從尾管(未示出)排出。
通常在排氣料流12中具有基本等摩爾比(1 1的比率)的NO和而2時50 催化劑42達到最大還原性能，特別是在其中SCR催化劑42可能不以它的最大效率將NOx轉化為N2和水的較低溫度下(例如啟動或暖機條件下)。另外，在1 1的比率時，高空速和 SCR催化劑42老化的不利影響可以減到最小。因為發動機排出的NOx典型含有少于10%的 NO2,氧化催化劑14轉化一部分的發動機排出的NO為NO2,實現Ν0/Ν02摩爾比接近1:1。 通過溫度傳感器27測量，當SCR催化劑42的溫度足夠高時(即在該溫度時SCR催化劑42 可于大體上峰值效率運行以轉化NOx操作，無論廢氣12的組成如何)，消弱了等摩爾Ν0/Ν02 比的優勢。
為了實現高NH3SCR效率，NH3相對于NOx的比率必須也小心地保持在接近1:1。 可控制從注入裝置20向進入催化還原反應器40之前的排氣料流12中所加入的氨或尿素以實現該等摩爾比。該控制可通過使用NOx傳感器25測量排氣料流中的NOx濃度并作為該NOx測量值的函數來控制從注入裝置20注入的氨或尿素的量來進行，以實現期望的1 1 的比率。
最后，排氣料流12流經顆粒過濾器45以去除任何殘留的顆粒物質，通過尾管(未示出)或相似類型的裝置排出到大氣。在可選的示范性的布置方式中，顆粒過濾器45可在排氣料流12進入催化還原反應器40之前對其過濾。顆粒過濾器45可由各種材料形成，包括捕捉顆粒物質的堇青石或碳化硅(silicone-carbide)。
現參考圖3，提供了以各種載量結合到常規堇青石基質材料上的通式為LaBO3 (B = Co或Mn)的根據示范性實施方案的各種鈣鈦礦催化劑(具有和不具有鍶助催化劑)和市售鉬催化劑在于325攝氏度實現一氧化氮氧化百分比方面進行比較的表格(S. A. “表面積” 是指每單位質量的催化材料的比表面積)。鈣鈦礦催化劑使用下面實施例部分所描述的方法制備。
如圖3所示，相對于常規的鉬催化劑，通式為LaBO3的鈣鈦礦催化劑顯著地改善了在325攝氏度的一氧化氮的氧化。此外，相對于鑭，鍶助催化劑加入量的不斷增加，如通式 Lai_xSrxB03所示，看起來同樣導致了一氧化氮氧化的遞增的改進。
圖4比較了一種包含鍶助催化劑的示范性鈣鈦礦催化劑(La 9Sr AoO3)相對于市售鉬基催化劑在較大的溫度范圍的性能。通過測量在各種溫度下的排氣料流的NOx組分中的二氧化氮的相對含量來確定一氧化氮的氧化。這里，排氣料流不包含水、二氧化碳或烴。 結果證實了 La 9Sr (C)O3相對于常規鉬基催化劑在大溫度范圍看起來氧化了更大部分的一氧化氮。
圖5比較了一種包含鍶助催化劑的示范性鈣鈦礦催化劑(La 9Sr AoO3)相對于常規鉬基催化劑在大的溫度范圍內在包含水、二氧化碳和烴的典型貧排氣料流內氧化一氧化氮方面的性能。通過測量在各種溫度的排氣料流的NOx組分中的二氧化氮的相對含量來證實一氧化氮的氧化。結果證實了 La {!^(^仏在大溫度范圍下看起來氧化了包含水、二氧化碳和烴的排氣料流中的更大部分的一氧化氮。
圖6比較了一種示范性包含鍶助催化劑的鈣鈦礦催化劑，Lai_xSrxCo03(X = 0,0. 1、 0. 2,0. 3)在大的溫度范圍下在包含水、二氧化碳和烴的典型貧排氣料流內的一氧化氮的氧化方面的性能。圖5證實了相對于LaCoO3，添加少至10摩爾百分比(基于鑭組分)的鍶可在各種助催化劑水平下提高一氧化氮的氧化。
上述本發明的實施方案的描述本質上僅是示例性的，因此，其變化并不認為背離本發明的精神和范圍。
實施例
催化劑制備
La1^xSrxCoO3 (χ = 0、0· 1、0· 2、0· 3)和 La1^xSrxMnO3(χ = 0,0. 1)催化劑使用下面表 1中所示的檸檬酸鹽法制備。該方法中，適量的La(NO3)3 ·6Η20、Co (NO3)2 ·6H20、Mn (NO3)2溶液和Sr (NO3)2溶解在含有檸檬酸一水合物的蒸餾水中。所加入的檸檬酸過量約10重量百分比以確保金屬離子的完全絡合。水的用量約為46. 2mL/g La(NO3)3-BH2O0溶液置于攪拌加熱盤上，攪拌1小時，然后在連續攪拌下加熱至約80攝氏度。
表權利要求
1.產品，包含包括鈣鈦礦催化劑和第二非鈣鈦礦催化劑的催化劑組合，所述鈣鈦礦催化劑通式為 AB03、AA' BO3>ABB' 03、AA' BB' 03或々々'BB' 03，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/ 或堿土金屬，其中B包括過渡金屬。
2.用于減少排氣料流中的NOx和顆粒物質排放物的系統，包括包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的催化氧化反應器，所述鈣鈦礦催化劑通式為 AB03、AA' BO3>ABB' 03、AA' BB' 03或々々'BB' 03，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/ 或堿土金屬，其中B包括過渡金屬；顆粒過濾器；和具有選擇性催化還原催化劑的催化還原反應器。
3.如權利要求2的系統，其中所述鈣鈦礦催化劑的通式為AA'BO3;其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；其中B包括過渡金屬；和其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料。
4.如權利要求2所述的系統，其中所述鈣鈦礦催化劑的通式為ABB'03；其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬；其中B包括過渡金屬；和其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
5.氧化氣體料流內的一氧化氮的方法，所述氣體料流來自使用貧燃燃燒混合物的以烴作為燃料的動力源，該方法包括使所述氣體料流通過催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑，所述鈣鈦礦催化劑的通式為AB03、AA' B03、ABB' 03、AA' BB' O3或 AA' BB' O3，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿上金屬，其中B包括過渡金屬。
6.如權利要求5所述的方法，其中形成催化氧化反應器包括形成催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括連接到基質材料的通式為AA' BO3的鈣鈦礦催化劑，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬，和其中A'包括替代一部分A的助催化劑材料。
7.如5所述的方法，其中形成催化氧化反應器包括；形成催化氧化反應器，所述催化氧化反應器包括連接到基質材料的通式為ABB' O3的鈣鈦礦催化劑，其中A包括來自鑭系的稀土金屬和/或堿土金屬，其中B包括過渡金屬，和其中B'包括替代一部分B的助催化劑材料。
8.如權利要求1所述的產品，進一步包括催化氧化反應器，其中所述催化劑組合收容在該反應器內，其中所述催化劑組合與基質連接，所述基質包括反應器填充結構和材料、珠粒、丸、流化床粉末或可懸浮于氣流中的其它固體顆粒物質、流通型整料、壁流型整料、金屬整料、陶瓷整料、金屬或陶瓷制成的載體中的至少之一。
9.如權利要求5所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑不與基質連接。
10.如權利要求5所述的方法，其中所述鈣鈦礦催化劑包括的形式或形狀包括如下的至少一種環、鞍狀物、空心圓筒或Raschig環。
全文摘要
本發明涉及用于氧化氣體料流中一氧化氮的催化劑組合、方法和系統。本發明的一個實施方案可包括產品，該產品包括催化劑組合，其包括鈣鈦礦催化劑和非鈣鈦礦催化劑的第二催化劑。
文檔編號B01J23/889GK102527402SQ20111036195
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者C·H·金, D·B·布朗, G·齊, S·J·施米格, W·李 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司