废气处理系统及其用于废气处理的用途技术方案

本发明专利技术公开了一种废气处理系统(1)，该废气处理系统包括：用于废气处理的催化剂制品(5)，该催化剂制品(5)包括非金属基底(20)，该非金属基底包括多个催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒(45)，和感应加热器(70)，该感应加热器用于通过施加交变磁场来感应加热多个催化活性磁性颗粒。热多个催化活性磁性颗粒。热多个催化活性磁性颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气处理系统及其用于废气处理的用途
[0001]本公开涉及一种用于废气处理的废气处理系统。具体地讲，本公开涉及一种能够感应加热以允许在冷启动期间对来自内燃机的气体进行改善处理的催化剂。
[0002]例如，在发动机的冷启动期间，常规的催化剂系统通常需要数分钟才能达到工作温度。在达到工作温度之前，可能发生不期望的气态污染物穿透。
[0003]为了减少通常与催化剂在低温下的操作相关联的不期望的气态污染物穿透，已知间接加热催化活性材料。WO2017/195107公开了一种用于处理发动机流出物的催化剂组合物。该催化剂组合物包含催化活性颗粒和响应所施加的交变电磁场而能够感应加热的磁性材料的混合物。该催化活性颗粒通过传导来自被感应加热的磁性材料的热量而被间接加热。WO2017/195107还公开了一种适于加热催化剂材料的系统。该系统包括催化剂制品，该催化剂制品具有粘附到该制品的每个通道的催化剂层。该催化剂层包含其中分散有磁性材料的催化活性材料。该磁性材料能够响应于所施加的交变电磁材料而感应加热。该系统还包括用于接收电流并产生交变电磁场的导体。该导体被定位成使得电磁场被施加到磁性材料的至少一部分。WO2017/195107还公开了一种处理来自内燃机的排放物的方法。
[0004]WO2017/195107公开了催化活性颗粒可由通常用于汽油或柴油发动机的排放控制系统中的催化活性材料形成。该催化活性颗粒可以是适于一氧化碳的氧化、烃类的氧化、NOx的氧化、氨的氧化、NOx的选择性催化还原和NOx储存/还原中的一者或多者的组合物的一部分。WO2017/195107公开了磁性材料为容易用催化剂组合物分散的颗粒的形式。WO2017/195107公开了磁性材料包括超顺磁性氧化铁纳米颗粒或含稀土的颗粒材料，该含稀土的颗粒材料包括钕
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铁
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硼或钐
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钴颗粒。WO2017/195107公开了磁性材料可包括超顺磁性氧化铁(III)纳米颗粒。
[0005]WO2017/195107公开了在涂覆基底之前将磁性材料与催化剂材料混合。例如，可将磁性材料添加到修补基面涂料浆液中并在涂覆之前分散在催化剂材料内。相反，磁性材料可用作催化活性材料的载体材料。另选地，可将磁性材料嵌入催化剂制品的基底中，或将磁性材料作为用作催化活性组分的载体的层来涂覆。
[0006]在WO2017/195107中，催化活性颗粒的加热依赖于从被感应加热的磁性材料到催化活性材料的热传导。因此，并非所有由感应产生的热量都将被传递到催化活性材料，从而降低了加热催化活性颗粒的效率。
[0007]也已知一些尖晶石结构化合物可为催化活性的。US2015/0105245公开了一种用于三元催化剂(TWC)系统的零铂族金属和零稀土(ZPGM
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ZRE)催化剂系统。ZPGM催化剂不含铂族金属(PGM)和稀土金属(RE)，并且包含基底、修补基面涂料和罩面涂料。修补基面涂料包含Al2O3。罩面涂料基本上不含PGM和稀土金属。罩面涂料包含至少一种储氧材料，该储氧材料包含具有铌
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氧化锆载体氧化物的Cu
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Mn尖晶石。
[0008]US2015/0148215公开了一种用于优化催化剂组分的方法。该方法包括施加第一修补基面涂料和第二修补基面涂料/罩面涂料。第一修补基面涂料包含Al2O3，并且第二修补基面涂料/罩面涂料具有包含Cu
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Mn的至少一种活性相催化剂和包含Nb2O5‑
ZrO2的载体氧化物。
[0009]US2016/0263526公开了用于TWC应用的催化剂材料，并且更具体地公开了增效铂族金属(PGM)TWC催化剂构型。US2016/0263526公开了一种催化系统，该催化系统包括具有至少两个催化部分的第一催化装置和具有至少一个催化部分的第二催化装置。第一催化装置的至少两个催化部分中的一个催化部分包含至少一种二元尖晶石组合物。第一催化装置的另一个催化部分包含紧密偶联的催化剂。第二催化装置的至少一个催化部分包含铂族金属。
[0010]本专利技术的目的是提供一种克服现有技术缺点的用于冷启动发动机的改进的废气处理系统，或至少提供其商业上有用的替代物。更具体地讲，本专利技术的目的是提供一种废气处理系统，该废气处理系统更有效地减少通常与发动机的冷启动相关联的不期望的气体污染物穿透。
[0011]因此，在第一实施方案中，提供了一种废气处理系统，该废气处理系统包括：用于废气处理的催化剂制品，该催化剂制品包括非金属基底，该非金属基底包括多个催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒，和
[0012]感应加热器，该感应加热器用于通过施加交变磁场来加热多个催化活性磁性颗粒。
[0013]现在将进一步描述本专利技术。在以下段落中，更详细地定义了本专利技术的不同方面。除非有明确相反的指示，否则如此定义的每个方面均可以与任何其他一个或多个方面进行组合。具体地，任何被指示为优选或有利的特征可与任何其他被指示为优选或有利的一个或多个特征组合。
[0014]本专利技术涉及废气处理系统。废气可能来自柴油或汽油发动机。通常，它是移动式发动机而不是固定式发动机，因为它们受到冷启动问题的影响最大。
[0015]废气处理系统包括用于废气处理的催化剂制品。如本文所用的催化剂制品是指废气系统的针对废气处理具有催化活性的部件。此类催化制品提供了负载型催化剂，用于处理与这种催化剂发生接触的气体。本文所述的催化剂制品包括本文所述的多种子部件。
[0016]该催化剂制品包括非金属基底。如本文所用，非金属基底是指不具有金属特性的部件，具体地讲，非金属基底不是良好的热导体。优选地，非金属基底为陶瓷基底，优选地包含SiC、钛酸铝或堇青石。
[0017]优选地，非金属基底为流通式蜂窝整料或壁流式过滤器。流通式整料是本领域熟知的，并且通常包括多条通道，在使用中废气流经这些通道。这些通道具有用于处理废气的催化剂材料。这些通道通常具有多孔壁，该多孔壁用于增大催化剂的可用来处理催化剂的表面积。非金属基底(具体地讲是壁流式过滤器)可具有40％至75％、诸如45％至70％(例如45％至65％)或50％至60％的孔隙率。
[0018]非金属基底包括多个催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒。这些可以是基底的整体部分，诸如共挤出成分，或作为修补基面涂料提供。优选地，多个催化活性磁性颗粒作为非金属基底上的修补基面涂料提供。
[0019]当作为共挤出成分提供时，催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒形成挤出主体的一部分，这意味着催化剂的通道壁包含催化活性材料。当作为修补基面涂料提供时，催化惰性挤出(例如陶瓷)基底涂覆有多个催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒。这例如通过将挤出的支撑主体浸入含有催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒
的悬浮液中来实现，或通过使用WO 99/47260中描述的Johnson Matthey的精确涂覆方法来实现。修补基面涂覆技术是本领域所熟知的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种废气处理系统，所述废气处理系统包括：用于废气处理的催化剂制品，所述催化剂制品包括非金属基底，所述非金属基底包括多个催化活性的掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒，和感应加热器，所述感应加热器用于通过施加交变磁场来感应加热所述多个催化活性磁性颗粒。2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中所述非金属基底为陶瓷基底，优选地包含SiC、钛酸铝或堇青石。3.根据任一前述权利要求所述的废气处理系统，其中所述多个催化活性磁性颗粒是铁磁性的或超顺磁性的。4.根据任一前述权利要求所述的废气处理系统，其中所述多个磁性颗粒具有1nm至10μm、优选地10nm至500nm的平均粒度。5.根据任一前述权利要求所述的废气处理系统，其中所述多个磁性颗粒由掺杂有过渡金属的氧化铁磁性颗粒组成。6.根据权利要求1至4中任一项所述的废气处理系统，其中所述多个催化活性磁性颗粒用优选地包含一种或多种铂族金属的另外的催化材料进行表面涂覆。7.根据任一前述权利要求所述的废气处理系统，其中所述多个催化活性磁性颗粒具有尖晶石型微结构。8.根据任一前述权利要求所述的废气处理系统，其中所述磁性颗粒包含Mn
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Fe3‑
x
O4、Co
x
Fe3‑
x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：