碳氢化合物捕集催化剂制造技术

公开了一种碳氢化合物捕集催化剂及其形成方法。所述碳氢化合物捕集催化剂包括：第一沸石层，包括第一沸石材料和铜，铜以第一沸石材料的离子交换水平的15％至75％而存在；第二沸石层，包括镍和锰中的至少一种以及第二沸石材料，镍和锰中的至少一种总共以第二沸石材料的离子交换水平的50％至100％而存在；以及三元催化剂层。公开的捕集催化剂可以提高诸如乙醇、丙烯和甲苯的碳氢化合物的释放温度，因此减少了车辆冷启动尾气排放物。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及使用过渡金属以减少冷启动排放物，例如，碳氢化合物排放物。
技术介绍
减少尾气排放是汽车产业不变的目标。随着排放的标准持续降低，必须不断地改善技术来满足标准。可能需要减少基于现行标准的尾气排放物以满足诸如SULEV30(特超低排放水平，SuperUltra-LowEmissionLevel)和SULEV20的未来法规。碳氢化合物(HC)冷启动排放物对于减少排放来说是一个挑战，已经在这方面聚集了许多努力。减少冷启动HC排放物的传统方法包括开发能够迅速预热(warmup)并在较低温度下起燃(light-off)的催化剂，以及优化发动机冷启动条件以将热量尽可能快地传送到催化剂。然而，即使利用起燃很快的催化剂，当催化剂没有预热到足以使任何HC种类进行转化时，在冷启动期间通常仍需要至少几十秒。对于PZEV(准零排放车辆，PartialZeroEmissionVehicle)水平排放标准，这种HC的量是重要的并且会需要进一步发展。
技术实现思路
在至少一个实施例中，提供一种碳氢化合物捕集催化剂。所述催化剂可以包括：第一沸石层，包括第一沸石材料和铜，铜以第一沸石材料的离子交换水平的15％至75％而存在；第二沸石层，包括镍和锰中的至少一种以及第二沸石材料，镍和锰中的所述至少一种总共以第二沸石材料的离子交换水平的50％至100％而存在；三元催化剂层。第一沸石材料和第二沸石材料可以是相同类型的沸石材料。在一个实施例中，铜占据第一沸石材料的离子交换位点的总数的20％至50％，镍和锰中的所述至少一种总共占据第二沸石材料的离子交换位点的总数的50％至100％。所述催化剂还可以包括基底，第一沸石层可以覆在所述基底上。第一沸石层可以是挤压的沸石层。在一个实施例中，铜以第一沸石材料的离子交换水平的30％至50％存在于第一沸石层中。在另一实施例中，镍和锰中的至少一种总共以第二沸石材料的离子交换水平的85％至100％存在于第二沸石层中。第二沸石层可以仅包括镍和锰中的一种。第一沸石材料和第二沸石材料可以是具有硅-铝比为25至50的β沸石。在一个实施例中，第二沸石层与第一沸石层覆着地接触，三元催化剂层与第二沸石层覆着地接触。在至少一个实施例中，提供一种形成碳氢化合物捕集催化剂的方法。所述方法可以包括：以沸石的离子交换水平的10％至75％向沸石中引入铜；以总数为沸石的离子交换水平的50％至100％向沸石中引入镍和锰中的至少一种；涂敷三元催化剂层，使所述三元催化剂层覆在包括铜的沸石以及包括镍和锰中的所述至少一种的沸石上。可以将镍和锰中的至少一种以及铜引入到单个沸石中，并且可以在镍和锰中的至少一种之前引入铜。可以将铜引入到第一沸石层中，并且可以将镍和锰中的至少一种引入到第二沸石层中。可以将三元催化剂层涂敷到第二沸石层。所述方法可以包括在基底层上形成第一沸石层，或者挤压第一沸石层。可以通过离子交换或通过湿浸渍引入镍和锰中的至少一种以及铜。在一个实施例中，以沸石的离子交换水平的20％至50％将铜引入到沸石中，并以总数为沸石的离子交换水平的85％至100％将镍和锰中的至少一种引入到沸石中。在至少一个实施例中，提供一种碳氢化合物捕集催化剂。所述催化剂可以包括：沸石，包括镍和锰中的至少一种以及铜，铜以沸石的离子交换水平的10％至75％而存在，镍和锰中的至少一种以总数为沸石的离子交换水平的50％至100％而存在；三元催化剂层，覆盖沸石。沸石可以是具有硅-铝比为25至50的β沸石。铜可以占据沸石的离子交换位点的总数的20％至50％。附图说明图1是根据实施例的碳氢化合物(HC)捕集催化剂的示意性剖视图；图2是针对E10燃料进入HC捕集催化剂的HC的示例分布图；图3是针对E85燃料进入HC捕集催化剂的HC的示例分布图；图4是根据实施例的包括基底的HC捕集催化剂的示意性剖视图；图5是根据实施例的具有挤压的第一层的HC捕集催化剂的示意性剖视图；图6是根据实施例的针对空白沸石的作为时间和温度的函数的HC吸附和解吸的曲线图；图7是根据实施例的针对空白沸石的作为温度的函数的HC解吸的曲线图；图8是根据实施例的针对镍沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图9是根据实施例的针对镍沸石的作为温度的函数的乙烯生成的曲线图；图10是根据实施例的针对锰沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图11是根据实施例的针对锰沸石的作为温度的函数的乙烯生成的曲线图；图12是根据实施例的针对铜沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图13是根据实施例的针对铜沸石的作为温度的函数的乙烯生成的曲线图；图14是根据实施例的针对铜沸石的作为时间和温度的函数的丙烯吸附的曲线图；图15是根据实施例的针对铜沸石的作为温度的函数的丙烯解吸的曲线图；图16是根据实施例的针对铜沸石的作为温度的函数的甲苯解吸的曲线图；图17是根据实施例的针对铜沸石的作为时间和温度的函数的CO生成的曲线图；图18是根据实施例的针对铜沸石的作为时间和温度的函数的CO2生成的曲线图；图19是根据实施例的针对若干过渡金属沸石的作为时间和温度的函数的丙烯吸附和解吸的曲线图；图20是根据实施例的针对若干过渡金属沸石的作为温度的函数的丙烯解吸的曲线图；图21是根据实施例的针对若干过渡金属沸石的作为温度的函数的甲苯解吸的曲线图；图22是根据实施例的针对若干过渡金属沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图23是根据实施例的针对若干过渡金属沸石的作为温度的函数的乙烯生成的曲线图；图24是根据实施例的针对Mn/Cu沸石和Ni/Cu沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图25是根据实施例的针对Mn/Cu沸石和Ni/Cu沸石的作为温度的函数的乙烯生成的曲线图；图26是根据实施例的针对Mn/Cu沸石和Ni/Cu沸石的作为温度的函数的甲苯解吸的曲线图；图27是根据实施例的针对Mn/Cu沸石和Ni/Cu沸石的作为温度的函数的丙烯解吸的曲线图；图28是根据实施例的针对干燥的空白沸石和预湿的空白沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图；图29是根据实施例的针对干燥的镍沸石和预湿的镍沸石的作为温度的函数的乙醇解吸的曲线图。具体实施方式按照要求，在此公开本专利技术的详细实施例；然而，将理解，公开的实施例仅是可以以各种和可替换的形式实施的专利技术的实施方式。不必按比例绘制附图；为了示出具体组件的细节，可以夸大或最小化一些特征。因此，在此公开的特定结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。减少冷启动HC排放物的不同方法为HC捕集催化剂。通常，HC捕集催化剂被构造为在冷启动期间吸附发动机输出的HC并在贵金属基TWC(三元催化剂)层被预热时使发动机输出的HC转化。HC捕集催化剂10(HCTC)的示例示出在图1中。HC捕集催化剂10可以包括基底12，基底12可以具有排出的气体所经过的多个通道或开口。基底12可以是整块或挤压的材料，诸如堇青石。捕集层14可以设置在基底12的至少一部分上并覆盖基底12的所述至少一部分。捕集层14可以包括涂覆在基底12上的沸石材料。沸石是包括氧化铝(AlO4)和氧化硅(SiO4)的互连四面体的多微孔的硅酸铝矿物质。TWC层16可以涂覆在捕集层14的顶部上。通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳氢化合物捕集催化剂，所述碳氢化合物捕集催化剂包括：第一沸石层，包括第一沸石材料和铜，铜以第一沸石材料的离子交换水平的15％至75％而存在；第二沸石层，包括镍和锰中的至少一种以及第二沸石材料，镍和锰中的至少一种总共以第二沸石材料的离子交换水平的50％至100％而存在；三元催化剂层。

【技术特征摘要】
2015.08.20 US 14/831,0751.一种碳氢化合物捕集催化剂，所述碳氢化合物捕集催化剂包括：第一沸石层，包括第一沸石材料和铜，铜以第一沸石材料的离子交换水平的15％至75％而存在；第二沸石层，包括镍和锰中的至少一种以及第二沸石材料，镍和锰中的至少一种总共以第二沸石材料的离子交换水平的50％至100％而存在；三元催化剂层。2.根据权利要求1所述的碳氢化合物捕集催化剂，其中，第一沸石材料和第二沸石材料是相同类型的沸石材料。3.根据权利要求1所述的碳氢化合物捕集催化剂，其中，铜占据第一沸石材料的离子交换位点的总数的20％至50％，镍和锰中的至少一种总共占据第二沸石材料的离子交换位点的总数的50％至100％。4.根据权利要求1所述的碳氢化合物捕集催化剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭刚，吉奥瓦尼·卡维塔欧，任恒文，雷切尔·哈灵顿，徐立峰，杰森·亚伦·卢佩斯库，杰弗里·斯科特·赫伯恩，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US