用于还原氮氧化物的催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种氮氧化物储存催化剂，其由支撑体上的至少两个催化活性载体涂层构成，其中下载体涂层A包含氧化铈、碱土金属化合物和/或碱金属化合物、以及铂和钯；设置在所述载体涂层A顶部的上载体涂层B包含氧化铈、铂和钯，且不含碱金属或碱土金属化合物。本发明专利技术还涉及一种对利用稀燃发动机运行的机动车辆的废气中的NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于还原氮氧化物的催化剂本专利技术涉及用于还原稀燃内燃机的废气中包含的氮氧化物的催化剂。用稀燃内燃机(诸如柴油机)运行的机动车辆的废气除了一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)外还含有因燃料在气缸的燃烧室中不完全燃烧产生的组分。除了通常也主要以气体形式存在的残余烃(HC)之外，这些组分还包括粒子排放物，也称为“柴油机炭烟(dieselsoot)”或“炭烟粒子”。这些粒子排放物是主要来自含碳颗粒物和粘附液相的复杂团聚体，通常主要包含长链烃缩合物。粘附到固体组分的液相也称为“可溶性有机馏分SOF”或“挥发性有机馏分VOF”。为了清洁这些废气，上述组分必须尽可能完全地转化为无害化合物。这只有在使用合适催化剂的情况下才有可能实现。为除去氮氧化物，已知所谓的氮氧化物储存催化剂，对于这种催化剂，术语“稀燃NOx捕集器”或LNT是通用的。这种催化剂的清洁作用基于以下事实：在发动机的稀燃操作阶段中，通过储存催化剂的储存材料，氮氧化物主要以硝酸盐的形式储存，并且硝酸盐在发动机的后续富燃操作阶段中再分解，而由此释放的氮氧化物利用储存催化剂中的还原性废气组分转化为氮、二氧化碳和水。该操作原理在例如SAE文件SAE950809中有所描述。作为储存材料，特别考虑镁、钙、锶、钡、碱金属、稀土金属的氧化物、碳酸盐、或氢氧化物，或它们的混合物。由于它们的碱性特性，这些化合物能够与废气的酸性氮氧化物形成硝酸盐，并以这种方式储存它们。它们以可能最高度的分散形式沉积在合适的基材材料上，以产生与废气的大的相互作用表面。另外，氮氧化物储存催化剂通常包含贵金属诸如铂、钯、和/或铑作为催化活性组分。它们的目的是，一方面在稀燃条件下将NO氧化成NO2，以及将CO和HC氧化成CO2，另一方面在富燃操作阶段将释放的NO2还原成氮，其中再生氮氧化物储存催化剂。随着根据Euro6的排放法规中的变化，未来的废气系统在市区工况循环(urbancycle)中的低温和与高负载一起产生的高温下都将必须表现出足够的NOx转化率。然而，已知的氮氧化物储存催化剂不在低温或高温下显示出显著的NOx储存。还不能实现对履行未来的排放法规至关重要的跨越200至450℃的广泛温度范围的良好的NOx转化率。EP0885650A2描述了一种在支撑体上具有两个催化活性层的用于内燃机的废气净化催化剂。位于支撑体上的层包含一种或多种高分散碱土金属氧化物、至少一种铂族金属、和至少一种细小粒状的储存氧的材料。在这种情况下，铂族金属与第一层的所有组分紧密接触。第二层与废气直接接触并包含至少一种铂族金属，以及至少一种细小粒状的储存氧的材料。只有第二层的细小粒状颗粒物的一部分被用作铂族金属的基材。该催化剂是在化学计量的条件下，即空气/燃料比λ为1时基本上转化有害废气组分的三向催化剂。根据US2009/320457，已知在支撑基材上包括两个叠加的催化剂层的氮氧化物储存催化剂。直接位于支撑基材上的下层包含一种或多种贵金属，以及一种或多种氮氧化物储存组分。上层包含一种或多种贵金属，以及氧化铈，并且不含碱金属组分或碱土金属组分。包含氧化氮储存材料并具有两个或更多个层的催化剂基材也在WO2012/029050中有所描述。第一层直接位于支撑基材上并包含铂和/或钯，而第二层位于第一层上并包含铂。两个层另外还包含一种或多种氧储存材料和一种或多种氮氧化物储存材料，所述材料包含一种或多种碱金属和/或碱土金属。碱金属和碱土金属在氮氧化物储存材料中的总量以碱金属氧化物M2O和碱土金属氧化物MO计算为11.25至156.25kg/m3(0.18至2.5g/立方英寸)。WO2014/108362还公开了一种两层氮氧化物储存催化剂，其中下层不含任何碱土金属化合物，而上层包含碱性镁-铝混合氧化物。本专利技术涉及一种氮氧化物储存催化剂，其由支撑体上的至少两个催化活性载体涂层(washcoatlayer)构成，其中-下载体涂层A包含关于所述支撑体的体积的量为110至180kg/m3(110至180g/L)的氧化铈，且包含碱土金属化合物和/或碱金属化合物以及铂和钯；-设置在所述载体涂层A顶部的上载体涂层B包含氧化铈以及铂和钯，且不含碱金属或碱土金属化合物；-载体涂层A中的所述氧化铈与载体涂层B中的所述氧化铈的比率关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算为1:1至5:1，其中载体涂层A和载体涂层B中氧化铈的总量关于所述支撑体的体积以kg/m3(g/L)计算为132至240kg/m3(132至240g/L)；-载体涂层A和载体涂层B中关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算的比率Pt:Pd是相等的，且合计为2:1至20:1；-载体涂层A和载体涂层B中铂和钯的总量关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算是相等的；并且-载体涂层A中铂和钯与载体涂层B中铂和钯的浓度比率分别关于各自载体涂层的总质量，关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算为1:1至1:5。载体涂层A和B中使用的氧化铈可以具有可商购获得的质量，即氧化铈含量为90至100重量％。在本专利技术的一个实施例中，氧化铈以110至160kg/m3(110至160g/L)-例如125至145kg/m3(125至145g/L)的量在载体涂层A中使用。在载体涂层B中，氧化铈以22至120kg/m3(22至120g/L)-例如40至100kg/m3(40至100g/L)或45至65kg/m3(45至65g/L)的量使用。本专利技术的实施例中支撑体的总载体涂层负载关于支撑体的体积为300至600kg/m3(300至600g/L)。由此可见，分别关于支撑体的体积，载体涂层A的负载为150至500kg/m3(150至500g/L)，载体涂层B的负载为50至300kg/m3(50至300g/L)。在本专利技术的另外实施例中，分别关于支撑体的体积，载体涂层A的负载为250至300kg/m3(250至300g/L)，载体涂层B的负载为50至150kg/m3(50至150g/L)。铂与钯的比率在载体涂层A和载体涂层B中相同，并且例如在本专利技术的实施例中合计为4:1至18:1或6:1至16:1，例如8:1、10:1、12:1、或14:1。在本专利技术的实施例中，载体涂层A和/或载体涂层B包含铑作为另外的贵金属。在这种情况下，提供关于支撑体体积的量具体为0.003至0.35kg/m3(0.1至10g/立方英尺(对应于0.003至0.35g/L))的铑。在载体涂层A和载体涂层B两者中，贵金属铂和钯，可能还有铑，通常被提供在合适的基材材料上。在此情况下使用大表面、高熔点的氧化物，诸如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，还有混合的氧化物，诸如铝硅混合的氧化物和铈锆混合的氧化物。在本专利技术的实施例中，氧化铝，特别是诸如通过1至6重量％尤其是4重量％的氧化镧稳定化的氧化铝，被用作贵金属的基材材料。优选的是，贵金属铂、钯、或铑仅由上述基材材料中的一种或多种支撑，因此不与各自载体涂层的所有组分紧密接触。作为载体涂层A中的碱土金属化合物，尤其考虑镁、锶和钡的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，特别是氧化镁、氧化钡和氧化锶。作为载体涂层A中的碱金属化合物，特别考虑锂、钾和钠的氧化物、碳酸盐或氢氧化物。在本专利技术的实施例中，碱土金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮氧化物储存催化剂，其由支撑体上的至少两个催化活性载体涂层构成，其中‑下载体涂层A包含关于所述支撑体的体积的量为110至180kg/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.05 EP 14179780.31.一种氮氧化物储存催化剂，其由支撑体上的至少两个催化活性载体涂层构成，其中-下载体涂层A包含关于所述支撑体的体积的量为110至180kg/m3(110至180g/L)的氧化铈，且包含碱土金属化合物和/或碱金属化合物，以及铂和钯；-设置在所述载体涂层A顶部的上载体涂层B包含氧化铈以及铂和钯，且不含碱金属或碱土金属化合物；-载体涂层A中的所述氧化铈与载体涂层B中的所述氧化铈的比率关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算为1:1至5:1，其中载体涂层A和载体涂层B中氧化铈的总量关于所述支撑体的体积以kg/m3(g/L)计算为132至240kg/m3(132至240g/L)；-载体涂层A和载体涂层B中关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算的比率Pt:Pd是相等的，且合计为2:1至20:1；-载体涂层A和载体涂层B中铂和钯的总量关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算是相等的；并且-载体涂层A中铂和钯与载体涂层B中铂和钯的浓度比率分别关于各自载体涂层的总质量，关于所述支撑体的体积分别以kg/m3(g/L)计算为1:1至1:5。2.根据权利要求1所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，所述载体涂层B包含22至120kg/m3(22至120g/L)的量的氧化铈。3.根据权利要求1所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，所述载体涂层A包含110至160kg/m3(110至160g/L)的量的氧化铈。4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，所述支撑体的总载体涂层负载关于所述支撑体的体积为300至600kg/m3(300至600g/L)。5.根据权利要求4所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，分别关于所述支撑体的体积，载体涂层A的所述负载为150至500kg/m3(150至500g/L)，载体涂层B的所述负载为50至300kg/m3(50至300g/L)。6.根据权利要求4所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，分别关于所述支撑体的体积，载体涂层A的所述负载为250至300kg/m3(250至300g/L)，载体涂层B的所述负载为50至150kg/m3(50至150g/L)。7.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在于，铂与钯的比率为4:1至18:1。8.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的氮氧化物储存催化剂，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·乌奇希，R·霍耶，E·米勒，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE