專利名稱：用于制備催化劑粉末的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于制備催化劑的工藝，具體而言，涉及用于制備催化劑粉末和在催化轉(zhuǎn)化器(catalytic convertor)中使用該催化劑粉末的工藝。
背景技術(shù)：
在選擇性催化還原(SCI )中，氮氧化物(NOx)的還原可隨這些氣體流過(guò)固態(tài)催化劑時(shí)將氨或尿素一起進(jìn)給到排出物中而實(shí)現(xiàn)。對(duì)于氨和尿素SCR均已經(jīng)報(bào)告有高的NOx還原轉(zhuǎn)化。然而，氨與尿素的還原途徑均需要基礎(chǔ)設(shè)施(infrastructure)來(lái)供給還原劑，并且當(dāng)使用氨時(shí)，其可能溜過(guò)(slip past)催化劑，導(dǎo)致不受歡迎的氨排放物。另一技術(shù)是烴 (HC) SCR,其中烴作用為用于NOx轉(zhuǎn)化的還原劑。被利用來(lái)用于HC-SCR的烴包括相對(duì)較小的分子，如甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯，以及線型烴，如己烷、辛烷等。已經(jīng)在一些重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中研究了柴油或甲醇的噴射，以補(bǔ)充排出流中的HC。 從基礎(chǔ)設(shè)施的觀點(diǎn)來(lái)看，利用已有的柴油燃料作為用于HC-SCR的烴來(lái)源將是有利的。使用柴油噴射的SCR可包括設(shè)置在帶孔基質(zhì)上的催化金屬。這樣的基質(zhì)上的催化金屬的制備與沉積通常是錯(cuò)綜復(fù)雜的。在該過(guò)程期間，該催化劑基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和/或功效有時(shí)被損害 (compromised)，導(dǎo)致催化劑作用不完全，并導(dǎo)致催化劑轉(zhuǎn)化效率的降低。因此，需要具有制備和處理催化劑的方法，該催化劑不使催化劑活性在NOx還原期間受到損害。還需要具有能用于該催化劑的大規(guī)模生產(chǎn)并在催化轉(zhuǎn)化器中利用它們的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是用于生產(chǎn)催化劑粉末的工藝。該工藝的步驟包括制備催化劑漿體，和干燥，熱解，以及將該催化劑漿體焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。該催化劑漿體包括催化劑、液體載體、模板化劑(templating agent)與催化劑基質(zhì)。將該催化劑漿體干燥，以得到催化劑粉末原料。在第一受控氣氛中將該催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末，以及在第二受控氣氛中將該熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于生產(chǎn)催化劑粉末的工藝。該工藝的步驟包括制備催化劑漿體，和干燥，熱解，以及將該催化劑漿體焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。該催化劑漿體包括催化劑、液體載體、模板化劑與催化劑基質(zhì)。將該催化劑漿體干燥，以得到催化劑粉末原料。在第一受控氣氛中將該催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末，以及在第二受控氣氛中將該熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。制作包括該焙燒的催化劑粉末的催化表面。本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于生產(chǎn)NOx催化轉(zhuǎn)化器的工藝。該工藝的步驟包括制備催化劑漿體，將該催化劑漿體噴射干燥(spray drying)，熱解，并將該催化劑漿體焙燒， 以得到焙燒的催化劑粉末。該催化劑漿體包括銀、氧化鋁、醇(alcohol)與模板化劑。將該催化劑漿體噴射干燥，以得到催化劑粉末原料。在惰性氣氛中將該催化劑粉末原料加熱，
3以得到熱解的催化劑粉末，以及在受控的氧氣氛中將該熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末，其包括銀模板化的中孔氧化鋁(Ag-TA) (silver-templated mesoporous alumina)。將該焙燒的催化劑粉末與一液體混合，以形成焙燒的催化劑粉末漿體，并將其洗涂(washcoat)到整體(monolith)支架上。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制備催化劑粉末的工藝圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在惰性氣氛中將催化劑粉末原料熱解隨后氧化的工藝圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在真空中將催化劑粉末原料熱解隨后氧化的工藝圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于熱解工藝與焙燒工藝的轉(zhuǎn)爐的構(gòu)思圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，對(duì)以大規(guī)模批量相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室批量而制備的，添加了 3%的銀與添加了 6%的銀的焙燒的催化劑粉末的NOx轉(zhuǎn)化活性進(jìn)行比較的圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，對(duì)進(jìn)行過(guò)乙醇萃取制備與未進(jìn)行過(guò)乙醇萃取而制備的，添加了 3%的銀的焙燒的催化劑粉末的NOx轉(zhuǎn)化活性進(jìn)行比較的圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，對(duì)熱解期間經(jīng)歷不同加熱條件的焙燒的催化劑粉末的NOx轉(zhuǎn)化活性進(jìn)行比較的圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，對(duì)焙燒期間經(jīng)歷不同加熱條件的焙燒的催化劑粉末的NOx轉(zhuǎn)化活性進(jìn)行比較的圖。項(xiàng)目清單
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)催化劑粉末的工藝，包括制備催化劑漿體，所述催化劑漿體包括催化劑、液體載體、模板化劑與催化劑基質(zhì)； 將所述催化劑漿體干燥，以得到催化劑粉末原料；在第一受控氣氛中將所述催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末；以及在第二受控氣氛中將所述熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述第一受控氣氛是惰性氣氛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述第一受控氣氛是真空。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述第二受控氣氛包括氧氣，并且其中氧氣濃度大于所述第二受控氣氛的氣體總含量的大約Imol %。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，所述氧氣濃度大于大約5mol<%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所生產(chǎn)的所述焙燒的催化劑粉末的中值顆粒尺寸小于大約10微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述制備的焙燒的催化劑粉末的中值批量大小大于大約5千克。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述焙燒的催化劑粉末具有大于大約200 平方米/克的比表面積。
9.一種用于生產(chǎn)催化轉(zhuǎn)化器的工藝，包括制備催化劑漿體，所述催化劑漿體包括催化劑、液體載體、模板化劑與催化劑基質(zhì)； 使所述催化劑漿體干燥，以得到催化劑粉末原料；在第一受控氣氛中將所述催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末； 在第二受控氣氛中將所述熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末；以及制作包括所述焙燒的催化劑粉末的催化表面。
10.一種用于生產(chǎn)NOx催化轉(zhuǎn)化器的工藝，包括 制備包括銀、氧化鋁、醇和模板化劑的催化劑漿體；將所述催化劑漿體噴射干燥，以得到催化劑粉末原料； 在惰性氣氛中將所述催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末； 在受控的氧氣氛中將所述熱解的催化劑粉末焙燒，以得到包括銀模板化的中孔氧化鋁 (Ag-TA)的焙燒的催化劑粉末；將所述焙燒的催化劑粉末與液體混合，以形成焙燒的催化劑粉末的漿體；以及將所述焙燒的催化劑粉末的漿體洗涂到整體支架上。
全文摘要
本發(fā)明詳細(xì)描述了用于制備催化劑粉末的工藝。該工藝的步驟包括制備催化劑漿體，干燥，熱解，以及將該催化劑漿體焙燒，以得到焙燒催化劑粉末。該催化劑漿體包括催化劑、液體載體、模板化劑與催化劑基質(zhì)。將該催化劑漿體干燥，以得到催化劑粉末原料。在第一受控氣氛中將該催化劑粉末原料加熱，以得到熱解的催化劑粉末，以及在第二受控氣氛中將該熱解的催化劑粉末焙燒，以得到焙燒的催化劑粉末。還圖解說(shuō)明了使用所制備的催化劑粉末來(lái)制作催化劑表面和催化轉(zhuǎn)化器的一種方法。
文檔編號(hào)B01J35/02GK102151587SQ20111000792
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者B·H·溫克勒, D·G·諾爾頓, D·漢庫(kù), E·W·尚克林, F·J·克盧格, H·克沙文, L·N·路易斯, R·J·里昂斯, V·S·文卡塔拉馬尼 申請(qǐng)人:通用電氣公司