NOx吸附剂催化剂制造技术

公开了贫NOx捕集催化剂和其在用于内燃发动机的排放处理系统中的用途。贫NOx捕集催化剂包含第一层和第二层。

NOx adsorbent catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】NOx吸附剂催化剂
本专利技术涉及贫NOx捕集催化剂、处理来自内燃发动机的废气的方法，和包含贫NOx捕集催化剂的用于内燃发动机的排放系统。
技术介绍
内燃发动机产生了含有多种污染物的废气，包括氮氧化物(“NOx”)，一氧化碳和未燃烧的烃，它们是政府立法的主题。越来越严格的国家和地区立法降低了可以从这样的柴油或汽油发动机排放的污染物的量。排放物控制系统被广泛用于降低排放到大气中的这些污染物的量，并且典型地一旦它们达到了它们的运行温度(典型地，200℃以上)，就实现了非常高的效率。然而，这些系统在低于它们的运行温度(“冷启动”期)时是相对低效的。用于清洁废气的一种废气处理组分是NOx吸附剂催化剂(或“NOx捕集器”)。NOx吸附剂催化剂是在稀废气条件下吸附NOx，在富条件下释放吸附的NOx，并且还原释放的NOx以形成N2的装置。NOx吸附剂催化剂典型地包括用于储存NOx的NOx吸附剂和氧化/还原催化剂，NOx吸附剂组分典型地为碱土金属、碱金属、稀土金属，或其组合。这些金属典型地以氧化物形式被发现。氧化/还原催化剂典型地为一种或更多种贵金属，优选铂、钯和/或铑。典型地，包括铂以执行氧化功能并且包括铑以执行还原功能。典型地将氧化/还原催化剂和NOx吸附剂负载在载体材料如无机氧化物上以用于废气系统中。NOx吸附剂催化剂执行三种功能。首先，一氧化氮与氧气在氧化催化剂存在下反应产生NO2。其次，NO2被无机硝酸盐形式的NOx吸附剂吸附(例如，在NOx吸附剂上将BaO或BaCO3转化成Ba(NO3)2)。最后，当发动机在富条件下运转时，储存的无机硝酸盐分解，以形成NO或NO2，然后通过与一氧化碳、氢气和/或烃(或经由NHx或NCO中间体)在还原催化剂存在下反应将其还原，以形成N2。典型地，在废气系统中的热、一氧化碳和烃的存在下将氮氧化物转化成氮气、二氧化碳和水。PCT国际申请WO2004/076829公开了一种废气净化系统，其包括布置在SCR催化剂上游的NOx储存催化剂。NOx储存催化剂包括用至少一种铂族金属(Pt、Pd、Rh或Ir)涂布或活化的至少一种碱金属、碱土金属或稀土金属。特别优选的NOx储存催化剂根据教导包括用铂涂布的氧化铈和另外的铂作为在基于氧化铝的载体上的氧化性催化剂。EP1027919公开了NOx吸附剂材料，其包含多孔载体材料，如氧化铝、沸石、氧化锆、二氧化钛和/或氧化镧以及至少0.1重量％的贵金属(Pt、Pd和/或Rh)。示例了负载在氧化铝上的铂。此外，美国专利号5,656,244和5,800,793描述了将NOx储存/释放催化剂与三元催化剂组合的系统。NOx吸附剂根据教导包含除了其它金属以外的铬、铜、镍、锰、钼或钴的氧化物，其负载在氧化铝、莫来石、堇青石或碳化硅上。PCT国际申请WO2009/158453描述了一种贫NOx捕集催化剂，其包括至少一个含有NOx捕集组分如碱土元素的层，和含有二氧化铈且基本上不含碱土元素的另一个层。该构造旨在改进LNT的低温，例如低于约250℃的性能。US2015/0336085描述了一种氮氧化物储存催化剂，其由在载体主体上的至少两种催化活性涂层组成。下涂层含有氧化铈和铂和/或钯。设置在下涂层上方的上涂层含有碱土金属化合物、混合氧化物和铂和钯。据说氮氧化物储存催化剂特别适用于来自稀燃发动机、例如柴油发动机的废气中的NOx在200到500℃之间的温度转化。对于任何汽车系统和过程，希望在废气处理系统中获得更进一步的改进。我们已发现新的贫NOx捕集催化剂，其具有改进的NOx储存和转化特性以及改进的CO和/或HC转化。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，提供了贫NOx捕集催化剂，包含:i)第一层，所述第一层包含一种或更多种贵金属、第一无机氧化物，和任选的促进剂；和ii)第二层，所述第二层包含一种或更多种铂族金属、第一氧储存容量(OSC)材料，和第二无机氧化物；其中第一层基本上不含氧储存容量(OSC)材料。在本专利技术的第二方面，提供了用于处理燃烧废气的流的排放处理系统，其包含上文定义的贫NOx捕集催化剂和内燃发动机。在本专利技术的第三方面，提供了处理来自内燃发动机的废气的方法，其包括使废气与上文定义的贫NOx捕集催化剂或排放处理系统接触。附图说明为了可以更全面地理解本专利技术，以下实施例仅以说明的方式提供并参考附图，其中：图1为涉及由失活状态和活化状态的对比催化剂1和催化剂2的累积NOx污染物排放的MVEG-B评价；图2为涉及由失活状态和活化状态的对比催化剂1和催化剂2的累积CO污染物排放的MVEG-B评价；图3为涉及由失活状态和活化状态的对比催化剂1和催化剂2的累积HC污染物排放的MVEG-B评价；和图4为由失活状态和活化状态的对比催化剂1和催化剂2的SCAT起燃评价。定义术语“载体涂料/层”是本领域公知的并且是指通常在催化剂生产期间施加至基材的粘着性涂料/层。本文中使用的首字母缩略词“PGM”是指“铂族金属”。术语“铂族金属”通常是指选自钌、铑、钯、锇、铱和铂的金属，优选选自钌、铑、钯、铱和铂的金属。通常，术语“PGM”优选是指选自铑、铂和钯的金属。本文中使用的术语“贵金属”通常是指选自钌、铑、钯、银、锇、铱、铂和金的金属。通常，术语“贵金属”优选是指选自铑、铂、钯和金的金属。本文中使用的术语“混合氧化物”通常是指在单个相中的氧化物的混合物，如本领域常规已知那样。本文中使用的术语“复合氧化物”通常是指具有多于一个相的氧化物的组合物，如本领域常规已知那样。术语“促进剂”意指有效于促进或增强化学反应，例如催化化学反应的物质。这样的化学反应的实例包括但不限于，CO和烃的氧化，NO至NO2的氧化，和NOx至N2或NH3的还原。本文中关于材料使用的表述“基本上不含”意指所述材料可以少量存在，如≤5重量％，优选≤2重量％，更优选≤1重量％。表述“基本上不含”涵盖表述“不包含”。本文中使用的术语“负载量”是指基于金属重量以g/ft3为单位的测量。具体实施方式在一个方面中，本专利技术包括贫NOx捕集催化剂，其包含：i)第一层，所述第一层包含一种或更多种贵金属、第一无机氧化物，和任选的促进剂；和ii)第二层，所述第二层包含一种或更多种铂族金属、第一氧储存容量(OSC)材料，和第二无机氧化物；其中第一层基本上不含氧储存容量(OSC)材料。“基本上不含”意指OSC材料可以少量存在，例如≤5重量％，优选≤2重量％，更优选≤1重量％。一种或更多种贵金属优选选自钯，铂，铑，银，金，和它们的混合物。特别优选地，一种或更多种贵金属为铂和钯的混合物或合金，优选其中铂比钯的比例以w/w计为1:1至10:1，尤其是优选以w/w计约2:1。一种或更多种贵金属通常与第一无机氧化物接触。优选一种或更多种贵金属负载在第一无机氧化物上。第一无机氧化物优选为第2、3、4、5、13和14族元素的氧化物。第一无机氧化物优选选自氧化铝，氧化镁，二氧化硅，二氧化钛，氧化铌，钽氧化物，钼氧化物，钨氧化物，和它们的混合氧化物或复合氧化物。特别优选地，第一无机氧化物为氧化铝，二氧化硅-氧化铝，二氧化铈，或氧化镁/氧化铝复合氧化物。一种尤其优选的第一无机氧化物为氧化铝或二氧化硅-氧化铝，特别优选二氧化硅-氧化铝。优选的第一无机氧化物优选具有在10至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.贫NOx捕集催化剂，包含:i)第一层，所述第一层包含一种或更多种贵金属、第一无机氧化物，和任选的促进剂；和ii)第二层，所述第二层包含一种或更多种铂族金属、第一氧储存容量(OSC)材料，和第二无机氧化物；其中所述第一层基本上不含氧储存容量(OSC)材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 GB 1621343.11.贫NOx捕集催化剂，包含:i)第一层，所述第一层包含一种或更多种贵金属、第一无机氧化物，和任选的促进剂；和ii)第二层，所述第二层包含一种或更多种铂族金属、第一氧储存容量(OSC)材料，和第二无机氧化物；其中所述第一层基本上不含氧储存容量(OSC)材料。2.根据权利要求1所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一氧储存容量(OSC)材料选自氧化铈，氧化锆，二氧化铈-氧化锆混合氧化物，和氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物。3.根据权利要求2所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一氧储存容量(OSC)材料包含本体二氧化铈。4.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述一种或更多种贵金属选自钯，铂，铑，银，金，和它们的混合物。5.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述一种或更多种贵金属为铂和钯的混合物或合金。6.根据权利要求5所述的贫NOx捕集催化剂，其中铂比钯的比例以w/w计为1:1至10:1。7.根据权利要求5或权利要求6所述的贫NOx捕集催化剂，其中铂比钯的比例以w/w计为约2:1。8.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中将所述一种或更多种贵金属负载在所述第一无机氧化物上。9.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一无机氧化物选自氧化铝，氧化镁，二氧化硅，二氧化钛，氧化铌，钽氧化物，钼氧化物，钨氧化物，和它们的混合氧化物或复合氧化物。10.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一无机氧化物为氧化铝，二氧化硅-氧化铝或氧化镁/氧化铝复合氧化物。11.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一无机氧化物为二氧化硅-氧化铝。12.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述促进剂包含锰，铋，或第一碱金属或碱土金属。13.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述促进剂包含第一碱金属或碱土金属。14.根据权利要求13所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一碱金属或碱土金属为钡。15.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述第一层另外包含烃吸收材料。16.根据权利要求15所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述烃吸收材料为分子筛。17.根据权利要求16所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述分子筛为沸石。18.根据权利要求17所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述沸石为β沸石。19.根据前述权利要求任一项所述的贫NOx捕集催化剂，其中所述一种或更多种铂族金属选自钯，铂，铑...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·钱德勒，J·普里兹瓦尔德斯蒂格曼，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB