柴油氧化催化剂和排气系统技术方案

用于处理柴油机废气的氧化催化剂，氧化催化剂包含：包含第一铂族金属(PGM)、第一载体材料和NOx储存组分的第一载体涂层区；包含铂(Pt)、锰(Mn)和第二载体材料的第二载体涂层区；和具有入口端和出口端的基底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种用于柴油机的氧化催化剂和涉及包含氧化催化剂的用于柴油机的排气系统。本专利技术还涉及氧化催化剂用于处理柴油机废气的方法和用途。专利技术背景柴油机产生废气排放，其通常包含被全球政府间组织立法禁止的至少四类污染物：一氧化碳(CO)、未燃烧烃(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物质(PM)。用于柴油机，无论是固定式还是移动式(例如车辆柴油机)的排放标准日益收紧。需要提供改进的催化剂和排气系统，其能够满足这些标准，其是成本有效的。柴油机的排气系统可以包含几个排放控制装置。每个排放控制装置具有专门的功能，并且用于处理废气中的一类或多类污染物。上游排放控制装置的性能会影响下游排放控制装置的性能。这是因为来自于上游排放控制装置的出口的废气被送到下游排放控制装置的入口。排气系统中的每个排放控制装置之间的相互作用对于该系统的整体效率是重要的。氧化催化剂例如柴油氧化催化剂(DOC)通常氧化柴油机所产生的废气中的一氧化碳(CO)和烃(HC)。柴油氧化催化剂还可以将废气中存在的一氧化氮(NO)中的一些氧化成二氧化氮(NO2)。即使二氧化氮(NO2)本身是污染物，将NO转化成NO2也会是有益的。所产生的NO2可以用于再生例如下游柴油颗粒过滤器(DPF)或下游催化型烟灰过滤器(CSF)所捕集的颗粒物质(PM)。通常，与入口处的废气相比，氧化催化剂所产生的NO2增加了该氧化催化剂出口处的废气中的NO2:NO
比率。这种增加的比率会有利于包含下游选择性催化还原(SCR)催化剂或选择性催化还原过滤器(SCRFTM)催化剂的排气系统。由柴油机直接产生的废气中的NO2:NO比率对于最佳SCR或SCRF催化剂性能来说可能过低。虽然包含氧化催化剂(其在排气系统中具有良好的NO2产生活性)是通常有利的，但是当寻求获得来自于下游排放控制装置(例如SCR或SCRFTM催化剂)的最佳性能时，以此方式使用氧化催化剂可能是有问题的。氧化催化剂在给定废气温度所产生的NO2的平均量会在它的寿命期中发生相当大的变化。这会导致在校正用于进行主动SCR的含氮还原剂的计量进料中的困难。
技术实现思路
本专利技术人已经发现，当锰(Mn)与铂(Pt)在氧化催化剂中组合时，能够获得对于氧化柴油机废气中的一氧化氮(NO)的优异活性。铂是昂贵的，并且尤其是由于它对于NO的氧化活性，经常以相当大的量包含在氧化催化剂中。包含与铂(Pt)相组合的锰(Mn)可以产生NO氧化活性的改进，或者允许使用减少量的Pt来实现给定的NO氧化水平。氧化催化剂，特别是含有Mn和Pt的区，可以具有对于氧化柴油机所产生的废气中的一氧化碳(CO)和烃(HC)来说良好的活性。本专利技术提供一种用于处理柴油机废气的氧化催化剂，该氧化催化剂包含:包含第一铂族金属(PGM)和第一载体材料的第一载体涂层(washcoat)区；包含铂(Pt)、锰(Mn)和第二载体材料的第二载体涂层区；和具有入口端和出口端的基底。第一载体涂层区适于NOx储存(即NOx吸附)。它还可以适于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)。第二载体涂层区适于氧化一氧化氮(NO)，但是它还可以适于氧化一氧化碳(CO)和/或烃(HC)，特别是当第二载体涂层区基本上没有钯时。当某些基于氧化铝的材料用作载体材料时，Pt和Mn的组合对于一氧化氮(NO)以及CO和/或HC的氧化活性会特别有利。包含Pt和Mn的载体涂层区与经配制用于NOx储存(即NOx吸附)的载体涂层区组合在一起会是有利的。含有Pt和Mn的载体涂层区可以将NOx转化成NO2以促进NOx储存，和/或可以帮助将穿过NOx储存区的任何NO转化成NO2。本专利技术进一步提供一种用于柴油机的排气系统。该排气系统包含本专利技术的氧化催化剂和排放控制装置。废气中NO2的量会影响用于选择性催化还原氮氧化物(NOx)的下游排放控制装置的性能。用于处理NOx(例如NO2+NO)的选择性催化还原(SCR)催化剂和选择性催化还原过滤器(SCRFTM)催化剂经常要求入口气体中的NO2与NO的比率处于用于最佳催化性能的特定范围。最佳NOx中的NO2比例典型地取决于SCR或SCRFTM催化剂中所用组合物的类型，但是直接来自于柴油机的废气中NO2与NO的比率通常对于催化剂的最佳性能来说过低。本专利技术的氧化催化剂可以用于将NO转化成NO2，由此与在催化剂入口处的废气中的NO2的量相比，增加离开催化剂的废气中NO2的量(即离开该氧化催化剂的废气中NO2:NOx和NO2:NO的比率大于该氧化催化剂入口处废气的相应比率)。氧化催化剂可以改变用于最佳SCR性能的废气的NOx组成。使用氧化催化剂来“提升”废气的NO2含量的一个问题是氧化催化剂的NO氧化活性通常在它的寿命期内发生变化。通常，当催化剂“老化”时(即该催化剂已经使用了较长时间)，则该催化剂的NO氧化活性降低。虽然离开“老化的”氧化催化剂的废气中NO2的量对于下游排放控制装置(例如SCR催化剂)的最佳性能来说是足够的，但是所产生的NO2量的这种变化对于校正用于进行主动SCR的含氮还原剂的计量进料来说有问题的。已经发现，本专利技术的氧化催化剂会在它的寿命期内表现出相对稳定的NO氧化活性。因此，氧化催化剂在新鲜状态(即当它是“新鲜”的，并且尚未经历反复的、长时间的使用)和老化态之间的NO氧化活性的差异通常很小。本专利技术另一方面涉及一种车辆或设备(例如固定式或移动式设备)。该车辆或设备包含柴油机和本专利技术的氧化催化剂或排气系统。本专利技术还涉及几种用途和方法。本专利技术第一方法方面提供一种处理柴油机废气的方法。该方法包括使废气与本专利技术的氧化催化剂接触，或者使废气穿过本专利技术的排气系统。在本文上下文中，表述“处理废气”指的是氧化柴油机废气中的一氧化碳(CO)、烃(HC)和一氧化氮(NO)。第二方法方面提供一种调节柴油机废气中NOx的含量，以用于排放控制装置的方法。该方法包括：(a)通过使废气与本专利技术的氧化催化剂接触以产生经处理的废气，来控制废气的NOx含量；和(b)将该经处理的废气送到排放控制装置。本专利技术的第一用途方面涉及氧化催化剂用于处理柴油机废气，其任选地与排放控制装置相组合。通常，氧化催化剂用于处理(例如氧化)柴油机废气中的一氧化碳(CO)和烃(HC)。在第二用途方面中，本专利技术涉及氧化催化剂用于调节柴油机废气中的NOx含量，以用于排放控制装置(例如下游排放控制装置)。第三用途方面涉及氧化催化剂在再生具有滤过性基底的排放控制装置中的用途(例如具有滤过性基底的下游排放控制装置)。第四用途方面涉及锰(Mn)，优选与铂(Pt)的组合，在柴油机的氧化催化剂中的用途，以增强柴油机废气中一氧化氮(NO)的氧化。第五用途方面涉及锰(Mn)，优选与铂(Pt)的组合，在柴油机氧化催化剂中的用途，以稳定该氧化催化剂在它的寿命期的NO氧化活性。在第一到第五用途方面，该氧化催化剂是根据本专利技术的氧化催化剂。附图说明图1-10是本专利技术的氧化催化剂的图示。废气可以从氧化催化剂的左侧或右侧进入。图1显示了一种氧化催化剂，其包含位于基底(3)上的第一载体涂
层区(1)和第二载体涂层区/区域(2)。图2显示了一种氧化催化剂，其包含第一载体涂层区(1)和第二载体涂层区/区域(2)。第一载体涂层区(1)直接位于基底(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理柴油机废气的氧化催化剂，该氧化催化剂包含:包含第一铂族金属(PGM)、第一载体材料和NOx储存组分的第一载体涂层区；包含铂(Pt)、锰(Mn)和第二载体材料的第二载体涂层区；和具有入口端和出口端的基底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 GB 1401115.9;2014.04.01 GB 1405871.31.用于处理柴油机废气的氧化催化剂，该氧化催化剂包含:包含第一铂族金属(PGM)、第一载体材料和NOx储存组分的第一载体涂层区；包含铂(Pt)、锰(Mn)和第二载体材料的第二载体涂层区；和具有入口端和出口端的基底。2.根据权利要求1所述的氧化催化剂，其中锰(Mn)位于或负载于第二载体材料上。3.根据权利要求1或2所述的氧化催化剂，其中第二载体涂层区的锰(Mn)与铂的总重量之比是5:1-0.2:1。4.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第二载体涂层区包含钯。5.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第二载体涂层区的铂与钯的总重量之比是1:0-2:1。6.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第二载体材料包含选自以下的难熔金属氧化物：氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈及其混合氧化物或复合氧化物，其中该难熔金属氧化物任选地用掺杂剂掺杂。7.根据权利要求6所述的氧化催化剂，其中该难熔金属氧化物选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛-氧化铝、氧化锆-氧化铝、二氧化铈-氧化铝、二氧化钛-二氧化硅、氧化锆-二氧化硅、氧化锆-二氧化钛、二氧化铈-氧化锆和氧化铝-
\t氧化镁。8.根据权利要求6所述的氧化催化剂，其中该难熔金属氧化物是用二氧化硅掺杂的氧化铝。9.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中该NOx储存组分包含碱金属、碱土金属和/或稀土金属，其中该稀土金属选自镧、钇及其组合。10.根据权利要求9所述的氧化催化剂，其中该NOx储存组分包含选自以下的碱土金属：镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及其两种或更多种的组合。11.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第一PGM位于或负载于第一载体材料上。12.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第一PGM选自铂、钯、铂和钯的组合、铂和铑的组合、钯和铑的组合以及铂、钯和铑的组合。13.根据前述权利要求中任一项所述的氧化催化剂，其中第一载体材料包含含有碱土金属铝酸盐的难熔金属氧化物。14.根据权利要求1-12中任一项所述的氧化催化剂，其中第一载体材料包含选自以下的难熔金属氧化物：氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈及其混合氧化物或复合氧化物，其任选地用掺杂剂掺杂。15.根据权利要求14所述的氧化催化剂，其中该难熔金属氧化物选
\t自氧化铝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·希菲，J·古德文，J·利兰德，F·莫罗，S·D·雷德，D·斯瓦洛，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB