CO和HC低温氧化催化剂制造技术

本发明专利技术提供了一种位于承载体上、用于去除稀空燃比内燃机废气中的一氧化碳和烃类的催化剂，该催化剂在一种或多种耐火载体材料上具有铂和/或钯并且还包含氧化铈，并且所述催化剂的特征在于，经过250℃下还原处理并经过CO吸附后，在漫反射傅立叶变换红外光谱(DRIFTS)中呈现特定的峰；本发明专利技术还涉及使用所述催化剂去除稀空燃比内燃机废气中的一氧化碳和烃类的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种催化剂，该催化剂用于在很低的温度下去除稀空燃比(lean-operated)内燃机(如柴油发动机)废气中的一氧化碳和烃类，以及使用所述催化剂的方法。用于去除柴油机和稀空燃比内燃机废气中的污染气体一氧化碳(CO)和烃类(HC)的氧化催化剂在现有技术中是公知的，并且主要基于铂和氧化铝。柴油氧化催化剂的例子可见于专利申请DE10308288A1、DE19614540A1、DE19753738A1、DE3940758A1、EP0427970A2和DE4435073A1。它们用柴油废气中包含的大量氧将所述污染气体氧化成二氧化碳(CO2)和水蒸气。WO2013/149881中描述了用于氧化一氧化碳和烃类的含氧化铈催化剂。作为CO2优化的一部分，未来柴油发动机的废气温度将越来越低，这将导致HC和CO的转化更加困难。通常只有在市区外的驾驶条件下，NEDC循环才能超过200℃的温度，并且大部分的转化必须在<150℃的温度下进行，以符合排放限制。这需要催化剂的CO起燃温度T90(转换率为90％时的温度)<150℃。当前的柴油氧化催化剂老化后通常无法再达到这一要求，因此急需改进。令人惊奇的是，现已发现，除了铂和/或钯以外还包含氧化铈的柴油氧化催化剂，其起燃温度明显更低，并且吸附CO后在漫反射傅立叶变换红外光谱(DRIFTS)中呈现特定的峰。因此，本专利技术涉及一种位于承载体上的催化剂，用于去除稀空燃比内燃机废气中的一氧化碳和烃类，该催化剂：(i)具有在一种或多种耐火载体材料上的铂，或者铂和钯，并且(ii)还包含氧化铈，其特征在于，经过250℃下还原处理并吸附CO后，在漫反射傅立叶变换红外光谱(DRIFTS)中波数2906cm-1(±5cm-1)、2879cm-1(±5cm-1)和2847cm-1(±5cm-1)处呈现特定的峰，并且其中2879cm-1和2906cm-1处的峰高比以及2847cm-1和2906cm-1处的峰高比均大于0.4。通常，由耐火载体材料承载的铂，或者铂和钯各自相对于组分(i)的量为0.5重量％至10重量％，优选地为1至5重量％。在本专利技术的一个实施例中，组分(i)包含铂和钯。在这种情况下，钯的量(例如)选择为使得Pt:Pd的重量比为1:1至20:1。对于承载铂，或者铂和钯的组分(i)的耐火载体材料，本领域的技术人员所熟悉的用于此类目的的所有材料都是合适的。此类材料具有30至250m2/g(优选地100至200m2/g)的BET表面(根据DIN66132确定)，具体包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化铈、沸石，以及它们的混合物或混合氧化物。优选氧化铝、镁/铝混合氧化物以及铝/硅混合氧化物。如果使用氧化铝，则特别优选其例如采用氧化镧来稳定。采用已知方法，例如使用水溶性铂或钯化合物按照初湿浸渍法，实现在耐火载体上涂覆铂或钯。在本专利技术的一个实施例中，氧化铈包括氧化铈比例>99重量％的非掺杂氧化铈。具体地讲，新鲜(即未老化)氧化铈的BET值(根据DIN66132确定)应大于并接近90m2/g。在本专利技术的另一个实施例中，氧化铈以掺杂形式存在或者作为与(例如)氧化锆、氧化铝、氧化镧和/或氧化镨的混合氧化物。具体地讲，掺杂形式或混合氧化物中的氧化铈比例为80至99重量％。具体地讲，在本专利技术的催化剂中，氧化铈相对于承载体体积的量为50至150g/L。在250℃下经还原处理后，本专利技术的催化剂显示出所描述的DRIFTS峰。这种处理优选地采用三次5秒的燃料脉冲来实现，所述5秒燃料脉冲在250℃下的λ为0.95。如果本专利技术的催化剂，例如在>400℃的温度下，暴露在氧化环境中，那么可通过还原处理使其再活化。这意味着，如果所述DRIFTS峰已在氧化环境的影响下消失，那么在还原处理后，它们将再次在波数2906cm-1、2879cm-1和2847cm-1处出现。漫反射傅立叶变换红外光谱(DRIFTS)在文献中已有描述，并且为本领域的技术人员所熟知；参看(例如)CatalysisToday155(2010)164-171(《今日催化》，2010年，第155卷，第164-171页)和CatalysisToday68(2001)263-381(《今日催化》，2001年，第68卷，第263-381页)。在DRIFTS中，借助反射镜将IR辐射集中到待测试材料的粉末状样品上，由此通过与该样品相互作用产生反射、衍射、折射、透射和吸收的叠加。散射IR辐射的一部分离开DRIFTS室，经由另外的反射镜被传至检测器。该方法使得在接近实际条件下检测室中的粉末样品和检测吸附物质的表面络合物成为可能。根据本专利技术，经250℃下还原处理以及CO吸附后，借助DRIFTS观察到催化剂样品表面甲酸盐物质的形成。结果，本专利技术的催化剂在波数2906cm-1、2879cm-1和2847cm-1处有三个峰，其中2879cm-1处与2906cm-1处以及2847cm-1处与2906cm-1处的峰高比大于0.4。在本专利技术催化剂的一个实施例中，其包含NOx储存组分，具体地讲，该储存组分包括碱或碱土化合物，例如氧化钡或氧化锶。具体地讲，相对于承载体的体积，所述NOx储存组分的量为5至50g/L。此外，其通常承载于高表面积耐火氧化物上，(例如)氧化铝、氧化镁和镁/铝均匀混合氧化物可用于所述高表面积耐火氧化物。此外，储存组分也可承载于氧化铈或铈混合氧化物上。仅需混合各组分并以载体涂料(washcoat)的形式施用于承载体，即可获得本专利技术的催化剂。在后续的250℃下还原处理以及CO吸附后，本领域的技术人员可通过常规DRIFTS测量确定催化剂是否显示出所要求的峰并具有所要求的峰高比，并由此确定其是否与本专利技术相符。已发现，所要求的DRIFTS峰是由于催化剂表面形成甲酸盐物质而产生的，并且特别依赖于所使用的氧化铈。一般说来，在铂的量一定，氧化铈的量与钯的量之比大的情况下，催化剂显示出具有所要求峰高比的所要求的峰。所有用于非均相催化剂的已知承载体都基本上适合作为惰性催化承载体。由陶瓷和金属制成的整体和类整体流式蜂窝结构以及颗粒过滤基体通常被用于清洁柴油发动机的废气，因而是优选的。堇青石、钛酸铝或碳化硅制成的陶瓷流式蜂巢结构和陶瓷壁流式过滤基体是尤其优选的。用本专利技术的催化剂涂覆承载体是通过已知的方式实现的，具体地讲是将含有本专利技术催化剂的组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂，所述催化剂位于承载体上，用于去除稀空燃比内燃机废气中的一氧化碳和烃类，所述催化剂(i)在一种或多种耐火载体材料上具有铂，或者铂和钯，并且(ii)还包含氧化铈，其特征在于，经过250℃下还原处理并经过CO吸附后，在漫反射傅立叶变换红外光谱(DRIFTS)中波数为2906cm‑1(±5cm‑1)、2879cm‑1(±5cm‑1)和2847cm‑1(±5cm‑1)处呈现峰值，并且其中2879cm‑1和2906cm‑1处的峰高比以及2847cm‑1和2906cm‑1处的峰高比均大于0.4。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.22 DE 102013221423.51.一种催化剂，所述催化剂位于承载体上，用于去除稀空燃比内燃机
废气中的一氧化碳和烃类，所述催化剂
(i)在一种或多种耐火载体材料上具有铂，或者铂和钯，并且
(ii)还包含氧化铈，
其特征在于，经过250℃下还原处理并经过CO吸附后，在漫反射傅
立叶变换红外光谱(DRIFTS)中波数为2906cm-1(±5cm-1)、2879cm-1(±5cm-1)和2847cm-1(±5cm-1)处呈现峰值，并且其中2879cm-1和
2906cm-1处的峰高比以及2847cm-1和2906cm-1处的峰高比均大于
0.4。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述铂，或者铂和钯
的量相对于所述组分(i)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·霍耶，F·温，E·米勒，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE