具有优良低温性能的ＮＯｘ吸附催化剂制造技术

本发明专利技术的稀燃ＮＯｘ捕集催化剂组合物包括不同的层、或区构造或多层砖块结构。顶层、前区或前砖块不含任何碱或碱土金属ＮＯｘ捕集组分。底层、后区或后砖块可含有与贵金属族催化剂（例如，Ｐｔ）接触的任何所需的ＮＯｘ捕集组分。本发明专利技术的催化剂显示具有优良低温性能的宽温度操作区间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于NOx减排的稀燃NOx捕集装置，尤其是涉及稀燃内燃机的废 气中的NOx减排。更具体地讲，本专利技术涉及一种含有稀燃NOx捕集催化剂的新型组合物以 及该新型组合物的使用方法。
技术介绍
催化剂使用在机动车辆的排气系统中以将发动机运行中产生的一氧化碳、碳氢化 合物和氮氧化物(NOx)转化成无害气体。当发动机在理论或稍浓的空燃(A/F)比下运行 时，含有钯、钼和/或铑的催化剂能够高效地同时转化所有这三种气体。也就是说，一氧化 碳和碳氢化合物被氧化成二氧化碳和水，并且NOx被还原为氮。因此，这类催化剂通常称为 “三效”催化剂。然而，发动机在“稀燃”工况下运行是可取的，其中A/F比大于理论空燃比 范围14. 4-14. 7，通常在19-27之间，以实现燃料经济效益。虽然这类贵金属三效催化剂在 稀燃(过量氧)运行期间能够高效转化一氧化碳和碳氢化合物，但是其不能在稀燃工况下 有效地转化NOx。稀燃、高空燃比和柴油机对于满足下一代车辆规定的强制性燃料经济要求 变得更为重要，对车辆NOx排放物的控制继续面临着挑战。因此，迫切需要相应地研发在纯 氧化工况下用于控制NOx排放物的有效且耐用的催化剂。据知，含有钼和沸石的催化剂用于在稀燃工况下用碳氢化合物还原NOx时是有活 性的。然而，该催化剂活性仅在重烃氧化的起燃温度附近较窄的温度范围内(通常为180°C 和250°C之间)显著。高于起燃温度，由于几乎所有的碳氢化合物还原剂完全被氧化且不可 用于NOx还原，所以稀燃NOx催化剂迅速失去其催化活性。稀燃NOx催化剂的该较窄的温 度区间被认为是主要技术障碍之一，原因是较窄的温度区间使得这些催化剂的实际应用变 得困难(用于稀燃汽油或柴油发动机)。含有基础金属的沸石催化剂在较高温度下，通常 在300°C以上显示出用碳氢化合物还原NOx的活性。但在较低的温度下，它们显示出很少 的NOx转化。此外，如果超出一定的温度，这些催化剂不可逆转地失活。还发现，水蒸汽和 含硫化合物的存在加速了催化剂的失活。因此，难以将其考虑用作商业用途。另一方法是利用使用氨或尿素作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术。已经 发现，在将稀燃废气中的NOx选择性地还原为队时，含钒和含某些沸石的催化剂十分有效。 SCR技术的商业用途已开发出针对重型柴油机的应用。然而，尿素供应的基础结构和OBD的 要求造成SCR技术难以应用于所有稀燃车辆。因此，本领域继续探索采用车载燃料系统的 NOx还原技术。一种从稀燃发动机(诸如汽油直喷式和部分稀燃发动机)以及从柴油机的废气中 还原NOx的有效方法，要求在稀燃发动机运行工况下捕集并存储NOx，并且在理论或浓空燃比发动机运行工况或在废气中具有外部燃料注入而引发富燃工况的稀燃发动机运行工况 下还原捕集的NOx。为保留尽可能多的燃料，稀燃工作循环通常为1分钟至20分钟之间，而 富燃工作循环通常较短(1至10秒)。为提高NOx的转化效率，短且频繁的再生优选于长但 不太频繁的再生。因此，稀燃NOx捕集催化剂通常必须提供NOx捕集功能和三效转化功能。由于具有活性将NO转化为NO2的催化剂在将转化为SO3时也具有活性，所以 稀燃NOx捕集技术已限制于使用低硫燃料。因为在氧化工况(废气含有过量氧)下，SOx 比NO2更强地吸附在NO2吸附位上，并且在正常运行工况下吸附的SOx在富燃料条件下不脱 附，所以稀燃NOx捕集催化剂在SOx存在的情况下已显示出严重失活。据发现，表面吸附的 SOx能够在高温，在富燃(还原)工况下通常高于600°C下移除。定期移除催化剂上堆积的 硫有助于恢复性能并且能够延长稀燃NOx捕集装置的使用寿命。在新一代的柴油动力车辆 (2007年车型及其后)中，很多已配备了柴油微粒过滤器(DPF)装置以移除有害的碳烟颗 粒。微粒过滤器定期地进行再生循环，通常在60(TC左右燃烧掉收集的碳烟。在含有DPF和 LNT的排气后处理系统中，在微粒过滤器的再生过程中并入脱硫处理是有利的。因此，能够 容易地完成高性价比的脱硫工艺。在2007年及其后，柴油机燃料含硫量已经规定要降低至 15ppm以下。发动机设计的发展、排气后处理装置和低硫燃料使得在还原柴油机NOx排放物 方面，稀燃NOx捕集技术前景广阔。现有稀燃NOx捕集(LNT)装置含有碱和碱土金属(例如，Ba)元素。含有碱土金属 的LNT装置在250°C和450°C之间显示出良好且持久的NOx转化效率。然而，在低于250°C 时LNT显示出有限的NOx转化。据信，LNT催化剂中存在的捕集组分(例如，Ba))抑制了在 低温(低于250°C )下对贵金属元素的NO氧化和NOx还原的内在活性，尤其是在稀燃环境 中(含有过量氧)暴露于超过750°C的高温之后。由于在低负荷且低速工况(例如，FTP75 工况)下，柴油机的排气温度通常低于250°C，所以稀燃NOx捕集(LNT)催化剂装置在这类 工况下运行良好是非常期望的。本专利技术新型的催化剂装置克服了当前稀燃NOx捕集装置低 温性能的缺陷。
技术实现思路
本专利技术涉及用于稀燃发动机(诸如柴油机)的NOx减排的组合稀燃NOx捕集和 催化剂(稀燃NOx捕集/催化剂)装置。本专利技术的稀燃NOx捕集/催化剂装置包括至少 两个用于废气排放物处理的不同的催化剂涂层，所述废气排放物为诸如未燃的碳氢化合物 (HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。更具体地讲，本专利技术的催化剂组合物被设计用于还 原污染物，例如，在约100°C至约500°C的温度下汽车发动机废气流中的NOx。本专利技术的涂层可包括至少一个含有NOx捕集组分，诸如碱土金属元素的层，和至 少一个含有二氧化铈且基本上不含碱土金属元素的层。这两层均能够在稀燃工况下吸附 NOx并且在富燃工况下还原捕集的NOx。根据本专利技术可使用多重涂层构造。附图简述附图说明图1是根据本专利技术的可包括NOx捕集构件或NOx催化剂构件的蜂窝状耐火载体构 件的透视图；图2是相对于图1且沿着平行于图1载体端面的平面截取的局部放大的横截面 图，示出了如图1所示的气流通道之一的放大视图3是根据本专利技术的一个实施例示出稀燃NOx捕集/催化剂上的第一或底涂层和 第二或顶涂层的构造的示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的发动机排放物处理装置的示意图；图5是根据本专利技术的一个实施例的发动机排放物处理装置的示意图。具体实施例方式本专利技术涉及一种处理来自稀燃发动机(例如，柴油机)气体排放物的方法和稀燃 NOx捕集/催化剂装置。具体地讲，本专利技术涉及一种新型的稀燃NOx捕集/催化剂涂层组合 物，所述稀燃NOx捕集/催化剂涂层组合物包括含有用于废气排放物(诸如一氧化碳(CO)、 未燃的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx))处理的NOx捕集组分和催化剂组分的至少两个 不同的涂层。本专利技术的稀燃NOx捕集/催化剂装置可以包括涂布到单基底构件、区构造或 多层砖块结构上不同的层，其中该装置中各砖块涂布有不同的涂层。至少一层含有NOx捕 集组分的组合物含有碱土金属元素，并且至少另一层含有NOx捕集组分的组合物含有二氧 化铈且基本上不含碱土金属元素。本专利技术的催化剂组合物显示出具有优良低温性能的宽温 度操作区间。本专利技术的新型催化剂涂层组合物设计用于还原温度从约10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于废气排放物处理的组合稀燃ＮＯｘ捕集／催化剂装置，包括：ａ．载体基底ｂ．底涂层，所述底涂层含有载体材料、一种或多种贵金属和一种或多种ＮＯｘ捕集组分，其中所述底涂层涂布到所述载体基底上；以及ｃ．顶涂层，所述顶涂层含有载体材料、一种或多种贵金属和二氧化铈，所述顶涂层不含碱或碱土金属组分，并且其中所述顶涂层涂布到所述载体基底上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/076,5602008年6月27日1.一种用于废气排放物处理的组合稀燃NOx捕集/催化剂装置，包括a.载体基底b.底涂层，所述底涂层含有载体材料、一种或多种贵金属和一种或多种NOx捕集组分， 其中所述底涂层涂布到所述载体基底上；以及c.顶涂层，所述顶涂层含有载体材料、一种或多种贵金属和二氧化铈，所述顶涂层不含 碱或碱土金属组分，并且其中所述顶涂层涂布到所述载体基底上。2.根据权利要求1所述的稀燃NOx捕集/催化剂装置，其中所述底涂层涂布到所述基 底的整个轴向长度上，并且所述顶涂层涂布到所述底涂层上。3.根据权利要求1所述的稀燃NOx捕集/催化剂装置，其中所述顶涂层涂布到所述基 底的上游部分上，并且所述底涂层涂布到所述基底的下游部分上。4.根据权利要求3所述的稀燃NOx捕集/催化剂装置，其中所述顶涂层涂布到所述 基底上游长度的约5%至约70%上，并且其中所述底涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：CZ·万，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：US