[發明專利]碳氫化合物捕集催化劑

有效

• 申請號: 201980028969.0
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN112041051B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: J·G·努南;D·H·莫澤;C·埃爾泰澤爾
• 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
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉學媛

本發明提供了碳氫化合物捕集催化劑，所述碳氫化合物捕集催化劑包括在基材端部a和b之間延伸的長度L的載體基材和第一洗涂層區，所述第一洗涂層區包含：a)沸石、b)氧化還原活性賤金屬化合物和c)固定至支撐體氧化物的表面的處于氧化態或金屬態的鈀。

本發明涉及一種用于在以主要化學計量的空氣/燃料比運行的燃燒式發動機的冷啟動期間捕集碳氫化合物的碳氫化合物捕集催化劑。

在燃燒式發動機領域中眾所周知，燃料燃燒是不完全的，因此會產生污染物排放，如未燃燒的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)和顆粒物(PM)。為改善空氣質量，制定了排放限制法規，以實現固定應用和移動源的污染物低排放。對于客車之類的移動源，已經實施了主動策略諸如改進燃燒和優化A/F或λ控制，以努力減少污染物的排放。改進燃料-空氣混合(A/F比)作為的主要措施大幅減少了污染物。然而，由于這些年以來推行更為嚴格的法規，使用非均相催化劑在所難免。

對于汽油發動機，所謂的三元催化劑(TWC)能夠消除HC、CO和NO_x。在λ＝1±-0.005附近，即空氣/燃料比等于14.56的情況下，TWC的使用最佳。高于這些值時，廢氣被稱為稀薄的并含有過量的氧化劑諸如O₂和NOx，并且CO和HC被催化氧化成二氧化碳和水。低于該值時，廢氣被稱為富集的并含有過量的還原劑諸如H₂、CO和HC，并且使用例如CO作為還原劑主要將NO_x還原成氮氣。

在λ＝1時實現HC、CO和NO_x的最佳轉化率。然而，汽油發動機在振蕩條件下運行，即處于略微稀薄和略微富集的條件之間。在純富集的條件下，碳氫化合物的轉化率迅速下降。為了拓寬TWC的最佳操作范圍，在TWC的配方中包括鈰-鋯混合氧化物形式的儲氧材料(OSM)。

與其他催化劑一樣，三元催化劑在達到一定溫度(所謂的起燃溫度，其通常為約200℃)之前是無活性的。低于該溫度時，例如在冷啟動期間，需要采取其他措施以避免污染物經由排氣管逸出。就碳氫化合物而言，這是特別重要的，因為它們主要在冷啟動期間產生。

這種情況導致開發出所謂的碳氫化合物捕集器。HC捕集器基本上是在廢氣冷卻且三元催化劑尚未活化時(例如在冷啟動期間)吸附碳氫化合物，并且在廢氣溫度較高且三元催化劑已達到其起燃溫度時解吸并釋放碳氫化合物的儲存材料。

用于儲存碳氫化合物的材料通常為沸石材料或所謂的分子篩。示例為例如絲光沸石(MOR)、Y-沸石(FAU)、ZSM-5(MFI)、β-沸石(BEA)、以及它們的混合物。這些沸石優選以H型或NH₄型使用或者與過渡金屬進行交換。

催化型HC捕集器將氧化功能整合到儲存功能中，并且優選地由含有沸石材料的吸附劑材料和例如單獨層形式的含有儲氧組分和鉑族金屬如鉑、鈀和銠的三元催化劑組成。在許多設計中，吸附劑層被定位為施加至支撐基材的底部層或第一層，并且TWC用作第二層或頂部外涂層。這允許由吸附材料解吸和釋放的碳氫化合物直接被氧化。氧化可通過存在于氣相中的氧氣或來自捕集器洗涂層(washcoat)中的“氧載體”的氧來實現。后一種組分可包含氧化還原活性賤金屬，諸如衍生自過渡金屬(諸如Fe、Mn、Co、Ni和Cu)、稀土元素(諸如Ce、Pr、Sm、Tb)或P區元素(諸如Sn和In)的氧化物的那些。

EP 0 782 880 A1公開了用于純化廢氣的催化劑吸附劑，其包括整體式載體和形成于其上的催化劑吸附劑層。催化劑吸附劑層包含用于轉化一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物的催化劑作為第一組分，該催化劑主要由耐熱無機氧化物和其上裝載的至少一種選自Pt、Pd和Rh的貴金屬組成。催化劑吸附劑層包含主要由沸石組成的吸附劑作為第二組分。沸石可以含有至少一種類型的離子的形式使用。優選的沸石含有例如Ag⁺、Cu²⁺、Pd²⁺或它們中的兩種的混合物作為離子。還公開了Fe²⁺，但未舉例說明。