[發(fā)明專利]用于柴油應(yīng)用的分區(qū)的催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480014031.0
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105188930B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·S·卡齊;F·A·里烏;S·A·羅斯;K·E·福斯
• 申請（專利權(quán)）人: 巴斯夫公司
• 主分類號: B01J35/00
• 分類號: B01J35/00;B01J23/58;B01J23/63;B01J37/02;B01D53/94;F01N3/10;B01J35/04;B01J35/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 唐秀玲,林柏楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有分區(qū)的設(shè)計的氧化催化劑。更具體地，實施方案涉及包含在難熔金屬氧化物載體上的Pt和Pd的分區(qū)的催化劑組合物，以及它們用于降低在柴油引擎系統(tǒng)內(nèi)的一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧诺挠猛尽?/p>

背景

貧燃引擎例如柴油引擎和貧燃汽油引擎的操作，為用戶提供了出色的燃料燃燒效率，并且由于在燃料貧乏的條件下，他們的操作處于高的空氣/燃料比，因此其具有氣相碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉牡团欧拧４送猓鶕?jù)它們的燃料燃燒效率、耐久性以及它們以低速產(chǎn)生高扭矩的能力，柴油引擎提供超過汽油引擎(火花點火)的顯著的優(yōu)點。

然而，從排放的角度來看，柴油引擎存在的問題比火花點火的引擎存在的問題嚴(yán)重。因為柴油引擎廢氣是不均勻的混合物，所以排放問題涉及顆粒物質(zhì)(PM)、氧化氮(NO_X)、未燃的碳?xì)浠衔?HC)，以及一氧化碳(CO)。

NO_X是用于描述氧化氮的多個化學(xué)物類的術(shù)語，尤其包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。NO令人關(guān)注，因為它被認(rèn)為通過一系列在日光和碳?xì)浠衔锎嬖谙碌姆磻?yīng)經(jīng)歷通常所說的光化學(xué)煙霧形成的過程，并且它是酸雨的顯著貢獻者。另一方面，NO₂具有作為氧化劑的高的可能性，并且是強的肺刺激物。

有效地減少來自貧燃引擎的NO_x是難于實現(xiàn)的，因為高的NO_x轉(zhuǎn)化率通常需要富含還原劑的條件。排氣流的所述NO_x組分的轉(zhuǎn)化成無害的組分需要用于在貧燃條件下操作的專門的NO_x減排策略。

一個用于在來自貧燃引擎的所述排氣流中的NO_x的減排此類策略使用NO_x存儲還原(NSR)催化劑，其還被稱為“貧燃NO_x捕集”(LNT)。所述貧燃NO_x捕集技術(shù)可以包括通過對此類氧化有效的催化金屬組分的NO到NO₂的催化氧化，諸如貴金屬。然而，在所述貧燃NO_x捕集中，當(dāng)所述NO₂被吸附到催化劑表面時，NO₂形成之后是硝酸鹽的形成。因此NO₂以硝酸鹽的形式被“捕集”，即儲存在催化劑表面上，并且隨后通過在實現(xiàn)所釋放的NO_x(硝酸鹽)還原成N₂的富燃料燃燒條件下定期操作所述系統(tǒng)分解。

包含分散在難熔金屬氧化物載體上的貴金屬的氧化催化劑因在處理柴油引擎的廢氣以通過將這些污染物催化氧化成二氧化碳和水來轉(zhuǎn)化碳?xì)浠衔锖鸵谎趸細(xì)怏w污染物的使用而眾所周知。此類催化劑通常被包含在被稱為柴油氧化催化劑(DOC)的單元內(nèi)，其被放置在從柴油驅(qū)動的引擎至它排到大氣之前處理所述廢氣的廢氣流路線上。通常，所述柴油氧化催化劑在陶瓷襯底載體或金屬襯底載體(諸如，例如，流過式整體載體)上形成，一種或多種催化劑涂層組合物沉積在它上面。除微粒物質(zhì)的氣態(tài)HC、CO和可溶的有機部分(SOF)的轉(zhuǎn)化之外，含有鉑族金屬(其通常分散在難熔氧化物載體上)的氧化催化劑促進一氧化氮(NO)氧化成NO₂。

用于處理內(nèi)燃機引擎的所述廢氣的催化劑在相對低的溫度操作期間不太有效，諸如引擎操作的開始冷啟動期間，因為引擎廢氣不處于足以在所述廢氣中的有害組分的有效催化轉(zhuǎn)化的足夠高的溫度。

包含分散在難熔金屬氧化物載體上的鉑族金屬(PGM)的氧化催化劑因在處理柴油引擎的廢氣排放中使用而眾所周知。在DOC中在貧燃條件并且在燃料硫的存在下高溫熟化后，鉑Pt是用于氧化CO和HC的有效金屬。另一方面，富鈀Pd柴油催化氧化催化劑通常顯示更高的用于CO和HC的氧化的點火溫度，特別當(dāng)用于處理含高含量的硫(來自高含硫燃料)或當(dāng)以HC存儲材料的形式使用時。用于特殊組分的“點火”溫度是50％的該組分反應(yīng)的溫度。含Pd的DOC可以抑制Pt轉(zhuǎn)化HC和/或氧化NO_x的活性，并且還可以使催化劑更容易硫中毒。這些特性通常已經(jīng)阻止富Pd氧化催化劑在貧燃操作中的使用，特別是對于在大多數(shù)驅(qū)動條件下引擎溫度保持低于250℃的輕型柴油應(yīng)用。