[發明專利]被動氮氧化物吸附催化劑

在審

• 申請號: 201880055040.2
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111050885A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: D·O·克拉克;C·亨斯特
• 申請（專利權）人: 優美科股份公司及兩合公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;F01N3/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉學媛

本發明涉及一種催化劑，該催化劑包括長度為L的載體基材、被動氮氧化物吸附劑和用于控制該載體基材的溫度的裝置，以及涉及一種用于清潔從稀燃發動機排放的廢氣的方法。

本發明涉及一種催化劑，該催化劑包括涂布在基材上的被動氮氧化物吸附劑(PNA)，該PNA使得能夠對催化劑進行主動溫度管理。

用稀燃內燃機(諸如柴油發動機)操作的機動車輛的廢氣除一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)之外還含有因燃料在氣缸的燃燒室中不完全燃燒而產生的組分。除了通常也主要以氣體形式存在的殘余烴(HC)之外，這些組分還包括粒子排放物，也稱為“柴油炭煙”或“炭煙粒子”。這些顆粒排放物是主要來自含碳顆粒物和粘附液相的復雜團聚體，通常主要包含長鏈烴縮合物。粘附到固體組分的液相也稱為“可溶性有機餾分SOF”或“揮發性有機餾分VOF”。

為了清潔這些廢氣，上述組分必須盡可能完全地轉化為無害化合物。這只有在使用合適催化劑的情況下才有可能實現。

在氧的存在下除去廢氣中所含氮氧化物的已知方法是在SCR催化劑的存在下用氨進行選擇性催化還原。該方法包括用作為還原劑的氨將待從廢氣中除去的氮氧化物轉化成氮氣和水。

合適的SCR催化劑例如是與鐵，特別是與銅進行離子交換的沸石，參見例如WO2008/106519 A1、WO2008/118434 A1和WO2008/132452 A2。

用于用氨轉化氮氧化物的SCR催化劑不含貴金屬，特別是不含鉑。這是因為在這些金屬的存在下，優選用氧將氨氧化成氮氧化物，并且SCR反應(氨與氮氧化物的轉化)將落在后面。在文獻中，一些作者說明了與鉑交換的“SCR催化劑”。然而，這并不是指NH₃-SCR反應，而是指用烴還原氮氧化物。由于后一反應的選擇性非常有限，因此更準確的是將其稱為“HC-DeNOx-反應”而非“SCR反應”。

SCR反應中使用的氨可以通過將氨前體諸如尿素、氨基甲酸銨或甲酸銨給料到廢氣管線中并隨后水解而可用。

SCR催化劑的缺點是它們僅能夠在約180℃至200℃的廢氣溫度下操作。即使最近的出版物陳述了SCR催化劑能夠在低至150℃時具有活性，但是使它們去除在發動機的冷起動期間形成的氮氧化物仍然是一個問題。

除SCR催化劑之外，為了除去氮氧化物，還已知的是所謂的氮氧化物儲存催化劑。對于這些催化劑，術語“貧NOx阱”或LNT是常見的。這種催化劑的清潔作用基于以下事實：在發動機的稀燃操作階段中，儲存催化劑的儲存材料使得氮氧化物主要以硝酸鹽的形式儲存并且所述硝酸鹽在發動機的后續富燃操作階段中再分解，而由此釋放的氮氧化物利用儲存催化劑中的還原廢氣組分轉化為氮、二氧化碳和水。該操作原理在例如SAE文件SAE 950809中有所描述。

作為儲存材料，特別考慮鎂、鈣、鍶、鋇、堿金屬、稀土金屬的氧化物、碳酸鹽、或氫氧化物，或它們的混合物。由于它們的堿性特性，這些化合物能夠與廢氣的酸性氮氧化物形成硝酸鹽，并以這種方式儲存它們。它們以可能的最高度分散的形式沉積在合適的基材材料上，以便產生大的與廢氣相互作用的表面。此外，氮氧化物儲存催化劑通常包含貴金屬諸如鉑、鈀、和/或銠作為催化活性組分。它們的目的是，一方面在稀燃條件下將NO氧化成NO₂，以及將CO和HC氧化成CO₂和H₂O，另一方面在富燃操作階段將釋放的NO₂還原成氮，其中再生氮氧化物儲存催化劑。

現代氮氧化物儲存催化劑例如公開于EP0885650 A2、US2009/320457、WO2012/029050 A1和WO2016/020351 A1中。

SAE文件SAE950809中描述的方法也被稱為“主動”氮氧化物儲存方法，該方法包括在稀燃操作階段期間儲存氮氧化物并且在隨后的富燃操作階段中釋放它們。