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MX339381B

Silica-stabilized ultrafine anatase titania, vanadia catalysts, and methods of production thereof.

Abstract

The invention is directed to compositions and processes for the production of silica-stabilized ultrafine anatase titanias and which may further comprise tungsten and vanadia. The surface stabilization may be by treatment of the TiO2 particles with a low molecular weight and/or small nanoparticle form of silica such as, in preferred embodiments, a tetra(alkyl)ammonium silicate or silicic acid, which serves to efficiently maintain the anatase phase and prevent crystal growth under severe thermal and hydrothermal conditions, even in the presence of vanadia. The vanadia catalysts produced from the novel titanias have equal or improved catalytic activity for selective catalytic reduction of NOx compared to conventional vanadia supported silica- titania based catalysts. The invention is further directed to diesel emission catalytic devices comprising the novel titania-based catalyst compositions.

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  1. 1
    REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:5 1. Un material de soporte de catalizador, caracterizado porque comprende: partículas de anatasa titanio que contienen al menos 85% en peso de T1O2 y una cantidad mayor que 0% y menor o igual que 10% en peso de S1O2, el porcentaje en peso es en 10 base a peso seco;en donde la S1O2 comprende nanopartículas que se encuentran dispersas sobre la superficie de las partículas de anatasa titanio y tienen un diámetro de < 5 nm;y en donde al menos 50% de los átomos de silicio del S1O2 están en los ambientes de coordinación Q 3 , Q 2 , Q 1 y Q°, como 15 se determina por espectroscopia de 29 Si MASNMR.
  2. 2
    El material de soporte de catalizador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende 3% a 10% de WO3.
  3. 3
    El material de soporte de catalizador de 20 conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el área de superficie BET es al menos 80 m 2 /gm.
  4. 4
    El material de soporte de catalizador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende > 85% en peso seco de T1O2, 3% - 9% de S1O2, y 3% 25 7% en peso seco de WO3. como antecede, se ΙΜΡΪ6 , INSTITUTOMEXICANO 'Kí' 1 *» El material de soporte de catal($,2íá$or->conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el S1O2 está presente en un valor de monocapa fraccional de menos de 1.0 antes de que el material de soporte de catalizador sea sinterizado. 6. El material de soporte de catalizador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el S1O2 comprende parches los cuales están sustancialmente de < 5 nm de profundidad después de la redistribución como se observa por microscopio de barrido de electrón o por microscopio de transmisión de electrón. 7. Un catalizador de vanadio, caracterizado porque comprende:el material de soporte de catalizador de conformidad con la reivindicación 2 que tiene V2O5 dispuesto en este. 8. El catalizador de vanadio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende de 0.5% a 5% en peso seco de V2O5. 9. El catalizador de vanadio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el V2O5 del mismo está presente en un valor de monocapa fraccional de menos de 1.0 antes de la sinterización. 10. El catalizador de vanadio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque ha sido sinterizado a I INSTITUTO MEXICANO DE LA FROFIF.DAO INDUSTRIAL > 650°C 11. Un dispositivo catalítico de emi sión cíiésel caracterizado porque comprende el catalizador de vanadio de conformidad con la reivindicación 7. 12. Un sistema de control de emisión diesel, caracterizado porque comprende: el dispositivo catalítico de emisión diesel de conformidad con la reivindicación 11;y un filtro de partículas de diesel, y en donde el dispositivo catalítico de emisión diesel es posicionado corriente arriba de, o corriente abajo del filtro de partículas de diesel. 13. Un método para catalizar la conversión de óxidos de nitrógeno a gas N 2 , caracterizado porque comprende: exponer emisiones de motor que comprende NOx al catalizador de vanadio de conformidad con la reivindicación 7, con un reductor agregado para producir N 2 y H 2 O. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el reductor es NH 3 y/o urea. 15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el catalizador de vanadio comprende 0.5%-3% en peso seco de V 2 Os. 16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque las emisiones de motor son pasadas a través de un filtro de partículas de diesel antes o después IMPI fe V. VÍ.-Í- H V.S “ ,·\·Ι INSTITUTO MEXICANO /z-'N.Küi 1 ,/j CE LA EECFIEDAD -« J INDUSTRIA!. de ser expuestas al catalizador de vanadio. veu 'ndustÍ&i 17. Un método para producir un material de soporte de catalizador de titanio estabilizado con sílice, caracterizado porque comprende:
  5. 5
    5 proporcionar una pasta aguada de T1O2 que comprende partículas de T1O2; proporcionar una fuente de sílice de partículas; combinar la pasta aguada de T1O2 con la fuente de sílice de partículas para formar una mezcla de TÍO2-SÍO2; y 10 ajustar la mezcla de TÍO2-SÍO2 a un pH <8.5 y a una temperatura <80°C en donde la fuente de sílice de partículas se disuelve y reprecipita en las partículas de T1O2 para formar el material de soporte de catalizador de titanio estabilizado con sílice, en donde el sílice reprecipitado 15 comprende nanopartículas con un diámetro de < 5nm y al menos 50% de los átomos de silicio están en los ambientes de coordinación Q 3 , Q 2 , Q 1 y Q°. 18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende la etapa de 20 combinar el material de soporte de catalizador de titanio estabilizado con sílice con WO3 para formar un material de soporte de catalizador de tungsteno de titanio estabilizado con sílice. 19. El método de conformidad con la reivindicación 25 18, caracterizado porque además comprende lavar y sinterizar V tP' fi A INSTITUTO MEXICANO el material de soporte de catalizador de tungsteñb A i^;T^t&ajbg^3^ estabilizado con sílice. 20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el material de soporte de catalizador de tungsteno de titanio estabilizado con sílice, comprende:86%-94% en peso seco de T1O2, 3%-9% en peso seco de un S1O2, y 3%-7% en peso seco de WO3;y en donde el material de soporte de titanio principalmente comprende un área de
  6. 6
    10 superficie de al menos 80 m 2 /gm antes de la sinterización. 21. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque las partículas de T1O2 de la pasta aguada de T1O2 comprenden hidróxido de titanio preformado, oxihidróxido de titanio o partículas de dióxido de titanio.
  7. 7
    15 22. El método de conformidad con la reivindicación
  8. 8
    17, caracterizado porque el S1O2 de la mezcla de TÍO2-SÍO2, después de disolverse, comprende átomos de silicio los cuales están sustancialmente en los ambientes de coordinación Q 3 , Q 2 , Q 1 Y Q°. 23. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el SÍO2 en las partículas de TÍO2 sustancialmente comprende parches los cuales son de £5 nm de profundidad después de la redistribución del SÍO2 como se observa por microscopio de barrido de electrón o por microscopio de transmisión de electrón. caí TE TAJ’F.Qr&lM'P de cataliraoo:de catalizador de caracterizado porque de catalizador de 24. El material de soporte conformidad con la reivindicación 2, además comprende V2O5. 25. El material de soporte 5 conformidad con la reivindicación 24, comprende 0.5%-3% en peso seco de V 2 0 5 . 26. El material de soporte conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el V2O5 está presente en un valor de monocapa fraccional de menos 10 de 1.0 antes de que el material de soporte de catalizador sea sinterizado. 27. El material de soporte de catalizador de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque ha sido sinterizado a > 650°C.
Independent claims8