具有提高的高温和低温性能的贫NOx捕集制造技术

公开了用于处理废气排放的贫NOx阱组合物，例如未燃烧的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化，以及氮氧化物(NOx)的捕集和还原。贫NOx阱组合物可以具有在包括包含大于50重量％可还原金属氧化物的第一载体材料的载体基质上的洗涂层；10至30重量％的负载在包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少可还原金属氧化物的第二载体材料上的碱土金属；以及负载在第一载体材料和/或第二载体材料中至少一个上的铂族金属组分。第一载体材料的一部分可以进一步包含0.5重量％至10重量％的碱土金属。

Poor NOx capture with improved high temperature and low temperature performance

The poor NOx trap composition for treating exhaust emissions is disclosed, such as the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), and the trapping and reduction of nitrogen oxides (NOx). Lean NOx trap composition can have a wash coating on the carrier matrix first carrier material contains more than 50 wt.% reduction of metal oxides on the load; 10 to 30 wt.% of alkaline earth metal in second carrier material containing refractory metal oxide and 50 wt.% or less reducible metal oxide on and load; the first carrier materials and / or at least second carrier materials of platinum metal group on a branch. A part of the first carrier material can further contain 0.5% to 10 weight% of the alkaline earth metal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的高温和低温性能的贫NOx捕集
本专利技术涉及氮氧化物存储材料及使用它们的系统和方法。更具体地，本专利技术涉及具有改进的低温NOx存储和再生以及改进的老化稳定NOx存储的NOx存储材料以及使用该材料的方法。氮氧化物存储材料可以是用于处理废气流的催化阱的一部分，特别是从柴油发动机排出的废气流。背景作为燃料经济性考量，包括柴油发动机在内的发动机被设计成在贫条件下运行。这种未来的发动机被称为“稀燃发动机”。也就是说，提供给这种发动机的燃烧混合物中的空气燃料比保持显著高于化学计量比(例如，18:1的空气燃料重量比)，使得所得到的废气为“贫”的，即废气的氧含量相对较高。虽然稀燃发动机提供了提高的燃料经济性，但是它们的缺点是传统的三元催化转化器(TWC)由于废气中的氧气过多而无法有效地减少这种发动机的NOx排放。克服这个问题的尝试包括使用NOx阱。这种发动机的废气用在贫(富氧)运行期间存储NOx，并在富(富燃料))运行期间释放存储的NOx的催化剂/NOx吸着剂处理。在富(或化学计量)运行期间，催化剂/NOx吸着剂的催化剂组分通过NOx(包括从NOx吸着剂释放的NOx)与存在于废气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和/或氢的反应促进NOx还原成氮。柴油发动机比汽油发动机提供更好的燃料经济性，并且通常在贫条件下运行100％的时间，其中由于存在过量氧而难以还原NOx。在这种情况下，催化剂/NOx吸着剂对于存储NOx是有效的。在NOx存储模式之后，必须使用瞬时富条件来释放/还原存储的NOx至氮。包括碱土金属氧化物如Mg，Ca，Sr和Ba的氧化物，碱金属氧化物如Li，Na，K，Rb和Cs的氧化物和稀土金属氧化物如Ce，La，Pr和Nd的氧化物与分散在氧化铝载体上的铂族金属催化剂如铂的组合的NOx存储(吸着剂)组分已被用于净化来自内燃机的废气。对于NOx存储，氧化钡通常是优选的，因为它在贫发动机运行时形成硝酸盐，并在富条件下相对容易地释放硝酸盐。然而，使用氧化钡用于NOx存储的催化剂在实际应用中表现出问题，特别是当催化剂由暴露于高温和贫运行条件而老化时。在这种暴露之后，这种催化剂显示出NOx还原的催化活性的显著降低，特别是在低温(200-350℃)运行条件下。在还原环境中，贫NOx阱(LNT)通过促进碳氢化合物的蒸汽重整反应和水煤气轮换(WGS)反应来活化反应，以提供H2作为还原剂以减少NOx。水煤气轮换反应是其中一氧化碳与水蒸气反应形成二氧化碳和氢气的化学反应。LNT中二氧化铈的存在催化了WGS反应，改进了LNT对SO2失活的抵抗并稳定了PGM。已经报道了包含固定在二氧化铈(CeO2)上的钡(BaCO3)的NOx存储材料，并且这些NOx材料已经表现出改进的热老化性能。然而，二氧化铈在高温下水热老化时遭受严重的烧结。该烧结不仅导致低温NOx容量和WGS活性的降低，而且导致BaCO3和PGM被块状CeO2包封。当LNT置于车厢地板下的位置时，贫NOx阱产生较高的N2O排放，因为LNT中的N2O形成随着温度的降低而增加。使LNT更靠近发动机可以减少N2O排放，这需要高水热稳定性。因此，需要一种水热稳定的含有二氧化铈的LNT。此外，计划于2017年生效的新的柴油Euro6c法规要求在真实驾驶条件下的NOx转化。因此，为了遵守新的柴油Euro6c法规，LNT必须在高(高速公路)和低(城市)温度条件下存储NOx。另外，存储的NOx的去除和在低温下转化为N2是一个挑战。然而，与现有的LNT催化剂相比，需要改进城市驾驶条件下存储的NOx的LNT脱NOx再生和NOx存储的老化稳定性。概要本专利技术的第一实施方案涉及一种贫NOx阱组合物，其包含在包括含有大于50重量％可还原金属氧化物的第一载体材料的载体基质上的洗涂层(washcoatlayer)；10至30重量％的负载在包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少的可还原金属氧化物的第二载体材料上的碱土金属；和负载在第一载体材料和第二载体材料中的至少一个上的铂族金属组分。在第二实施方案中，可以修饰第一实施方案使得第一载体材料的一部分还包含0.5重量％至10重量％的碱土金属。在第三实施方案中，可以修饰第一实施方案或第二实施方案使得第一载体材料的一部分还包含3重量％至6重量％的碱土金属。在第四实施方案中，可以修饰第一至第三实施方案中的任一个，使得可还原金属氧化物是CeO2，MnO2，Mn2O3，Fe2O3，CuO或CoO及其混合物中的一种或多种。在第五实施方案中，可以修饰第一至第四实施方案中的任一个，使得第一载体材料还包括氧化铝。在第六实施方案中，可以修饰第一至第五实施方案中的任一个，使得第一载体材料还包含选自Y，Nd，Sm，La，Zr，Nb或Pr的氧化物中的一种或多种掺杂剂。在第七实施方案中，可以修饰第一至第六实施方案中的任一个，使得碱土金属是钡。在第八实施方案中，可以修饰第一至第七实施方案中的任一个，使得第一载体材料包含100重量％的二氧化铈。在第九实施方案中，可以修饰第一至第八实施方案中的任一个，使得第二载体材料基本上由二氧化铈和氧化铝组成。在第十实施方案中，可以修饰第一至第九实施方案中的任一个，使得第二载体材料包含20-50重量％的二氧化铈和50-80重量％的氧化铝。在第十一实施方案中，可以修饰第一至第十实施方案中的任一个，使得二氧化铈和氧化铝以30:70的二氧化铈与氧化铝比存在。在第十二实施方案中，可以修饰第一至第十实施方案中的任一个，使得二氧化铈和氧化铝以50:50的二氧化铈与氧化铝比为存在。在第十三实施方案中，可以修饰第六至第十二实施方案中的任一个，使得1％至7重量％的氧化钡负载在第一载体的一部分上。在第十四实施方案中，可以修饰第一至第十三实施方案中的任一个，使得铂族金属组分包括Rh，Pt和Pd中的一种或多种。在第十五实施方案中，可以修饰第一至第十四实施方案中的任一个，进一步包括第三载体材料，其包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少的可还原金属氧化物。在第十六实施方案中，可以修饰第十五实施方案，使得耐熔金属氧化物是氧化铝。在第十七实施方案中，可以修饰第一至第十六实施方案中的任一个，使得其中铂族金属组分包括Pt和Pd。在第十八实施方案中，可以修饰第十四至第十七实施方案的任一个，使得Pt以20至200g/ft3的范围存在，Pd以1至50g/ft3的范围存在，且Pt与Pd的比为15:1至2:1。在第十九实施方案中，可以修饰第十四至第十八实施方案中的任一个，使得其中Pt与Pd的比为10:1至4:1。在第二十实施方案中，可以修饰第一至第十九实施方案中的任一个，使得100％的铂族金属组分在第二载体上，铂族金属组分包括Pt和Pd。在第二十一实施方案中，可以修饰第一至第十九实施方案中的任一个，使得铂族金属组分包括Pt和Pd，并且其中50-100重量％的Pd在第一载体上。在第二十二实施方案中，可以修饰第一至第十九实施方案中的任一个，使得铂族金属组分包含Pt和Pd，并且其中2-10重量％的Pt在第一载体上。在第二十三实施方案中，可以修饰第一至第二十二实施方案中的任一个，使得铂族金属组分还包含存在于以1至20g/ft3第一载体的一部分上的铑。在第二十四实施方案中，可以修饰第一至第二十三实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
贫NOx阱组合物，包含：在载体基质上的洗涂层，包括：包含大于50重量％的可还原金属氧化物的第一载体材料；10至30重量％的负载在包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少可还原金属氧化物的第二载体材料上的碱土金属；和负载在第一载体材料和第二载体材料中的至少一个上的铂族金属组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.03 US 62/127,4371.贫NOx阱组合物，包含：在载体基质上的洗涂层，包括：包含大于50重量％的可还原金属氧化物的第一载体材料；10至30重量％的负载在包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少可还原金属氧化物的第二载体材料上的碱土金属；和负载在第一载体材料和第二载体材料中的至少一个上的铂族金属组分。2.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中0.5重量％至10重量％的碱土金属负载在第一载体材料的一部分上。3.根据权利要求2的贫NOx阱组合物，其中3重量％至6重量％的碱土金属负载在第一载体材料的一部分上。4.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中可还原金属氧化物是CeO2、MnO2、Mn2O3、Fe2O3、CuO或CoO及其混合物中的一种或多种。5.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中第一载体材料还包含氧化铝。6.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中第一载体材料还包含一种或多种选自Y、Nd、Sm、La、Zr、Nb或Pr的氧化物的掺杂剂。7.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中碱土金属是氧化钡。8.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中第一载体材料包含100重量％的二氧化铈。9.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中第二载体材料基本上由二氧化铈和氧化铝组成。10.根据权利要求9的贫NOx阱组合物，其中第二载体材料包含20-50重量％的二氧化铈和50-80重量％的氧化铝。11.根据权利要求9的贫NOx阱组合物，其中二氧化铈和氧化铝以30:70的二氧化铈与氧化铝的比存在。12.根据权利要求9的贫NOx阱组合物，其中二氧化铈和氧化铝以50:50的二氧化铈与氧化铝的比存在。13.根据权利要求7的贫NOx阱组合物，其中，在第一载体上负载有1重量％至7重量％的氧化钡。14.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中铂族金属组分包括Rh、Pt和Pd中的一种或多种。15.根据权利要求14的贫NOx阱组合物，还包括第三载体材料，其包含耐熔金属氧化物和50重量％或更少的可还原金属氧化物。16.根据权利要求15的贫NOx阱组合物，其中耐熔金属氧化物是氧化铝。17.根据权利要求14的贫NOx阱组合物，其中铂族金属组分包括Pt和Pd。18.根据权利要求17的贫NOx阱组合物，其中Pt以20至200g/ft3的范围存在，Pd以1至50g/ft3的范围存在，并且Pt与Pd的比为15:1至2:1。19.根据权利要求18的贫NOx阱组合物，其中Pt与Pd的比在10:1至4:1的范围内。20.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中100％的铂族金属组分在第二载体上，并且铂族金属组分包括Pt和Pd。21.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中铂族金属组分包括Pt和Pd，并且其中50-100重量％的Pd在第一载体上。22.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中铂族金属组分包括Pt和Pd，并且其中2-10重量％的Pt在第一载体上。23.根据权利要求17的贫NOx阱组合物，其中铂族金属组分还包含以1-20g/ft3存在于第一载体的一部分上的的铑。24.根据权利要求1的贫NOx阱组合物，其中第二载体和第一载体以1:3至4:1的第二载体与第一载体的比存在。25.根据权利要求24的贫NOx阱组合物，其中第二载体和第一载体以1:2至3:1的第二载体与第一载体的比存在。26....

【专利技术属性】
技术研发人员：G·格鲁贝特，T·纽鲍尔，A·H·彭克，M·希尔真多夫，M·考德尔，M·巴克霍尔兹，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国,US