氮氧化物(NOx)储存催化剂制造技术

一种用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NOx)的催化剂，其包含NOx储存材料和基底，其中该NOx储存材料包含在载体材料上的NOx储存组分和NO氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮氧化物(NOx)储存催化剂专利
本专利技术涉及一种用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NOx)的催化剂。本专利技术进一步涉及包含该催化剂的用于贫燃发动机的排气系统，和涉及包含该排气系统的车辆。本专利技术还涉及一种处理贫燃发动机废气的方法。专利技术背景贫燃发动机例如柴油发动机通常以高于化学计量的空气:燃料质量比运行，来改进燃料燃烧效率和提供良好的燃料经济性。这样的发动机所产生的废气排放物通常包含由全球政府间组织立法反对的至少四类污染物：一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物质(PM)。用于贫燃发动机的排放标准，无论是固定的还是移动的(例如车辆发动机)，正日益收紧。需要提供能够满足这些标准的改进的排放控制装置。一种这样的排放控制装置是氮氧化物(NOx)储存催化剂(NSC)。NSC在本领域中也被称作NOx吸附剂催化剂(NAC)、贫燃NOx阱(LNT)、脱NOx阱(DNT)或NOx储存/还原(NSR)催化剂。在正常运行过程中，贫燃发动机产生具有“贫”组成的废气排放物。NSC用于储存或捕集存在的氮氧化物(NOx)。废气排放物中存在的二氧化氮(NO2)典型地被NSC的NOx储存组分吸附，该组分通过形成无机硝酸盐来储存NO2。废气排放物中NOx的一氧化氮(NO)组分通常被NSC催化氧化成二氧化氮(NO2)。形成的另外的NO2然后可以由NSC的NOx储存组分储存。为了从NOx储存组分中释放NOx，例如当NOx储存组分将达到它的储存容量时，贫燃发动机可以在富条件下运行来产生具有“富”组成的废气排放物。在这些条件下，NOx储存组分的无机硝酸盐分解并主要形成二氧化氮(NO2)和一些一氧化氮(NO)。NSC可以包含铂族金属组分，其能够用废气排放物中存在的烃(HC)、一氧化碳(CO)或氢气(H2)将释放的NOx催化还原成N2或NH3。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NOx)的催化剂。催化剂包含氮氧化物(NOx)储存材料和基底，其中该氮氧化物(NOx)储存材料包含在载体材料上的氮氧化物(NOx)储存组分和一氧化氮(NO)氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。本专利技术人已经令人惊讶地发现，当氮氧化物(NOx)储存组分与锰组合时，可以获得具有优异NOx储存能力的材料。据信，锰组分氧化或者促进废气中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。该NO2然后被NOx储存组分储存为无机硝酸盐。一些NOx储存催化剂配制物包含铂来将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。至少当使用铂特定地将NO氧化成NO2时，包含锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐可以允许还原NOx储存催化剂配制物中所包含的铂量。当锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐与铂在某些氧化铝基载体材料上组合使用时，已经发现可以获得有利的NO氧化活性。可以使用这种有利的活性来通过将废气中的NO转化成NO2以促进NOx储存，从而可以更容易地形成无机硝酸盐。它可以进一步有助于将从NOx储存材料释放或者经过的任何NO转化成NO2。有利地，本专利技术的催化剂可以在它的寿命期表现出相对稳定的NO氧化活性。因此，处于新鲜状态(即当它是”新的”并且没有经历反复的、长时间的使用)和老化态的催化剂的NO氧化活性的差异典型地小。本专利技术的另一优点是当锰与铂组合，优选作为相同的催化材料的一部分使用时，可以获得有利的CO氧化活性，特别是优异的低温CO氧化活性。这样的组合可以有效转化贫燃发动机产生的废气中相对高水平的CO，特别是在低于250℃的温度时。含有这样的组合的催化剂也表现出对于HC良好的氧化活性。本专利技术还涉及一种用于贫燃发动机的排气系统。该排气系统包含本专利技术的催化剂，和任选地排放物控制装置。当NOx从NOx储存材料释放或者当废气经过催化剂时，可以使用本专利技术的催化剂将NO转化成NO2。生产的另外的NO2可以有助于再生下游柴油颗粒过滤器(DPF)或下游催化型烟灰过滤器(CSF)。通常，催化剂产生的NO2使催化剂出口处废气中的NO2:NO之比高于催化剂入口处的废气。该增大的比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。由柴油发动机直接产生的废气中的NO2:NO之比对于最佳的SCR或SCRFTM催化剂性能来说可能过低。催化剂还可以经配制来产生氨(NH3)，用作下游SCR催化剂或SCRFTM催化剂的还原剂(例如在富条件下)。产生的NH3允许发生被动选择性催化还原，而无需主动引入NH3。本专利技术进一步涉及一种车辆。该车辆包含贫燃发动机，和本专利技术的催化剂或本专利技术的排气系统。本专利技术的另一方面涉及一种处理贫燃发动机废气的方法。该方法包括将贫燃发动机产生的废气与本专利技术的催化剂接触。具体实施方式本专利技术的催化剂包含NOx储存材料和基底，其中该NOx储存材料包含在载体材料上的NOx储存组分和NO氧化促进剂。典型地，该催化剂进一步包含至少一种铂族金属(PGM)。NOx储存材料包含在载体材料上的NOx储存组分和NO氧化促进剂，或者可以基本上由其组成。典型地，NOx储存组分包含碱金属、碱土金属和/或稀土金属。NOx储存组分通常包含(i)碱金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物；(ii)碱土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物；和/或(iii)稀土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，或者主要由其组成。当NOx储存组分包含碱金属(或其氧化物、碳酸盐或氢氧化物)时，则优选该碱金属选自钾(K)、钠(Na)、锂(Li)、铯(Cs)及其两种或更多种的组合。优选该碱金属是钾(K)、钠(Na)或锂(Li)，更优选该碱金属是钾(K)或钠(Na)，最优选该碱金属是钾(K)。当NOx储存组分包含碱土金属(或其氧化物、碳酸盐或氢氧化物)时，则优选该碱土金属选自镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及其两种或更多种的组合。优选该碱土金属是钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)，更优选锶(Sr)或钡(Ba)，最优选该碱土金属是钡(Ba)。当NOx储存组分包含稀土金属(或其氧化物、碳酸盐或氢氧化物)时，则优选该稀土金属选自铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)及其组合。更优选地，该稀土金属是铈(Ce)。典型地，NOx储存组分包含(i)稀土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，和/或(ii)碱土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，或者主要由其组成。优选NOx储存组分包含碱土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，或者主要由其组成。优选NOx储存组分包含钡(Ba)(例如钡(Ba)的氧化物、碳酸盐或氢氧化物)。更优选地，NOx储存组分包含钡(例如钡(Ba)的氧化物、碳酸盐或氢氧化物)和铈(例如铈(Ce)的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，优选二氧化铈)。典型地，NOx储存组分位于或负载于载体材料上。NOx储存组分可以直接位于载体材料上或者由载体材料直接负载(例如在NOx储存组分和载体材料之间不存在插入的载体材料)。NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物(例如Mn(OH)2)或碳酸盐(例如MnCO3)。合适的锰氧化物的例子可以包括MnO、Mn3O4、Mn2O3、MnO2和/或Mn2O7。NOx储存材料的锰组分的化学组成将取决于废气的组成(例如“富”或“贫”废气)和催化剂的温度。当NO氧化促进剂是锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NOx)的催化剂，其包含NOx储存材料和基底，其中该NOx储存材料包含在载体材料上的NOx储存组分和NO氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 GB 1512056.11.用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NOx)的催化剂，其包含NOx储存材料和基底，其中该NOx储存材料包含在载体材料上的NOx储存组分和NO氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中该储存材料包含氧化镁(MgO)和氧化铝(Al2O3)的混合氧化物，优选基于该混合氧化物的总重量计1.0-40.0重量％的氧化镁。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中该NOx储存组分包含(i)碱金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物；(ii)碱土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物；和/或(iii)稀土金属的氧化物、碳酸盐或氢氧化物，优选该NOx储存组分包含钡(Ba)的氧化物、碳酸盐或氢氧化物。4.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂，其中该NOx储存材料进一步包含铂族金属(PGM)，优选该PGM选自铂，钯，和铂与钯的组合。5.根据权利要求1-3中任一项所述的催化剂，其中该NOx储存材料不包含铂和/或钯。6.根据前述权利要求中任一项的催化剂，其包含位于该基底上的NOx储存区，其中该NOx储存区包含该NOx储存材料。7.根据权利要求6所述的催化剂，其中该NOx储存区进一步包含NOx处理材料，其中该NOx处理材料包含第一NOx处理组分和/或第二NOx处理组分。8.根据权利要求7所述的催化剂，其中第一NOx处理组分包含第一载体材料，优选其中第一载体材料包含二氧化铈或二氧化铈-氧化锆。9.根据权利要求7或8所述的催化剂，其中第一NOx处理组分包含位于或负载于第一载体材料上的NO氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。10.根据权利要求7-9中任一项所述的催化剂，其中第一NOx处理组分包含位于或负载于第一载体材料上的铂族金属(PGM)，其中该PGM选自钯，铑，和钯与铑的组合。11.根据权利要求7-10中任一项所述的催化剂，其中第一NOx处理组分包含位于或负载于第一载体材料上的NOx储存组分，优选其中该NOx储存组分包含钡(Ba)的氧化物、碳酸盐或氢氧化物。12.根据权利要求7-11中任一项所述的催化剂，其中第二NOx处理组分包含第二载体材料，优选第二载体材料包含氧化镁(MgO)和氧化铝(Al2O3)的混合氧化物。13.根据权利要求12所述的催化剂，其中第二NOx处理组分包含位于或负载于第二载体材料上的NO氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。14.根据权利要求12所述的催化剂，其中第二NOx处理组分包含位于或负载于第二载体材料上的NOx储存组分，优选其中该NOx储...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·阿尔米塔格，A·F·奇菲，J·古德温，J·里兰德，N·拉斯特拉卡尔沃，F·莫罗，P·R·菲利普斯，S·瑞德，D·斯瓦洛，D·许尔博，
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