[發明專利]具有改進NO 氧化活性的汽油稀燃發動機用催化劑

有效

• 申請號: 201180052448.2
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN103189138A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: M·希爾真多夫
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: B01J23/40
• 分類號: B01J23/40;B01J37/025;B01D53/94
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉金輝;林柏楠

技術領域

本發明涉及具有改進NO氧化活性的催化劑，以及處理汽車廢氣的方法和汽車廢氣流的處理體系。特別是，本發明涉及可與選擇性催化還原(SCR)催化劑一起使用的三效催化劑(TWC)。

背景技術

汽車廢氣，特別是來自稀燃發動機如柴油廢氣和稀燃汽油機的廢氣處理中遭遇的問題之一涉及其中所含氮氧化物的處理。為此，在稀燃條件下運行的汽車中所用的許多廢氣處理體系結合了位于SCR催化劑上游的NOx儲存催化劑組合。特別是，將廢氣流中所含氮氧化物在較低溫度下儲存在NOx儲存催化劑中，以在可在SCR裝置中實現其有效還原的較高操作溫度下釋放。至此，通常需要使用在NOx儲存催化劑下游且在SCR裝置以前將還原劑注入氣流中以使氮氧化物SCR反應成氮氣的工具。為實現最佳SCR活性，即為保持氮氧化物和/或還原劑如氨和/或脲的排放盡可能低，提出大量解決方法以配合NOx儲存催化劑的各個組分的活性、位于其下游的還原劑注入工具，和用于使還原劑和氮氧化物取決于入口溫度在理想化學計量下反應的SCR裝置。

DE10011612A1例如公開了燃機的廢氣處理體系，其含有一序列NOx儲存催化劑、脲注入裝置和提供于廢氣導管中的SCR催化劑，其中傳感器體系取決于廢氣的氧含量調整脲的注入。另一方面，WO2008/022751公開了具有相同序列的組件的廢氣處理體系，其中在SCR裝置上游的氨侵染取決于廢氣入口溫度而具體控制。

US2008/0045405公開了用于柴油機的廢氣處理體系，其中一序列柴油氧化催化劑、催化煤煙過濾劑和SCR裝置以該順序提供于廢氣導管中。作為對所述組件配置的改進，EP2112339公開了催化煤煙過濾劑和柴油氧化催化劑的順序倒置，因此對于隨后SCR裝置中的反應，可實現更好的NO₂/NOx比控制。

在用于處理氮氧化物，特別是用于處理來自空氣:燃料比為20:1或更高的稀燃體系的廢氣中的氮氧化物的廢氣處理體系中，存在這一問題：烴(HC)氧化活性和NO氧化活性的配合在老化以后(即在耐久性試驗以后)保持為差的。特別是，對于汽油稀燃發動機，在貧和富廢氣條件下>900℃的溫度通常存在于以較高速度駕駛期間。這些條件通常導致Pt、Pd或Pt/Pd合金非常強的燒結。該燒結過程伴隨現有技術TWC轉化器上烴氧化以及特別是NO氧化的催化活性的強損失。然而，對于下游SCR裝置中所得氣體混合物的最佳轉化，需要高NO氧化催化活性。

因此，本發明的目的是提供具有改進氮氧化物和烴氧化活性，特別是用于稀燃發動機應用的廢氣處理體系中的催化劑。

發明內容

因此，令人驚訝地發現本發明催化劑提供了極大改進的NO氧化活性而不妨礙催化劑氧化烴的能力。當用于含NO的廢氣處理時，可實現針對SCR工藝中的隨后廢氣處理非常有利的改進水平的NO₂。這特別適用于在隨后SCR裝置中進行的以下反應工藝：

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

其中所述反應的化學計量可通過在給定反應條件下使用本發明催化劑而最佳化，仍不妨礙催化劑提供高水平的烴氧化，特別是關于二氧化碳形成的能力。

因此，本發明涉及包含基材和催化劑涂層的催化劑，催化劑涂層包含兩層或更多層，所述層包含：

(a)在基材上提供的第一層，所述第一層包含Pt和/或Pd，優選Pt和Pd；和

(b)在第一層上提供的第二層，所述第二層包含Pt；

第一和第二層各自進一步包含：

一種或多種顆粒載體材料，其中優選一種或多種鉑族金屬中的至少一部分負載于一種或多種顆粒載體材料上；

一種或多種儲氧組分(OSC)材料；和

一種或多種包含一種或多種選自堿和/或堿土金屬的元素的氮氧化物儲存材料，

其中催化劑中所含一種或多種氮氧化物儲存材料中包含的堿和堿土金屬總量以各自的堿金屬氧化物M₂O和堿土金屬氧化物MO計為0.18-2.5g/in³，優選0.2-2.0g/in³，更優選0.4-1.5g/in³，更優選0.5-1.3g/in³，甚至更優選0.6-1.2g/in³。