三层NO制造技术

公开了一种贫NOx阱催化剂及其在用于内燃机的排放处理系统中的用途。贫NOx阱催化剂包含第一层、第二层和第三层。

Three level NO

A lean NOx trap catalyst and its application in the emission treatment system of an internal combustion engine are disclosed. The lean NOx trap catalyst comprises a first layer, a second layer and a third layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三层NOx吸附器催化剂专利
本专利技术涉及一种贫NOx阱催化剂，一种处理来自内燃机的废气的方法和用于内燃机的包含该贫NOx阱催化剂的排放系统。专利技术背景内燃机产生了含有多种污染物的废气，该污染物包括氮氧化物(“NOx”)、一氧化碳和未燃烧的烃，它们是政府立法的主题。日益严格的国家和地区立法已经降低了可以从这样的柴油机或汽油机排放的污染物的量。排放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，并且一旦它们达到其操作温度(典型地为200℃和更高)时典型地实现了非常高的效率。然而，这些系统在低于其操作温度时(“冷启动”期)是相对低效的。一种用于清洁废气的废气处理组分是NOx吸附器催化剂(或“NOx阱”)。NOx吸附器催化剂是这样的装置，其在贫排放条件下吸附NOx、在富条件下释放所吸附的NOx并且还原所释放的NOx以形成N2。NOx吸附器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存在。所述氧化/还原催化剂典型地为一种或多种贵金属，优选铂、钯和/或铑。典型地，包括铂以执行氧化功能，和包括铑以执行还原功能。所述氧化/还原催化剂和NOx吸附剂典型地负载于用于废气系统的载体材料如无机氧化物上。该NOx吸附器催化剂执行了三个功能。首先，一氧化氮在氧化催化剂存在下与氧反应以产生NO2。其次，该NO2被无机硝酸盐形式的NOx吸附剂吸附(例如BaO或BaCO3在该NOx吸附剂上被转化成Ba(NO3)2)。最后，当发动机在富条件下运行时，所储存的无机硝酸盐分解以形成NO或NO2，其然后通过在还原催化剂存在下与一氧化碳、氢和/或烃反应(或经由NHx或NCO中间体)还原以形成N2。典型地，该氮氧化物在废气流中的烃、一氧化碳和热量的存在下被转化成氮气、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。该NOx储存催化剂包括至少一种用至少一种铂族金属(Pt、Pd、Rh或Ir)涂覆或活化的碱金属、碱土金属或稀土金属。教导了一种特别优选的NOx储存催化剂包括涂覆有铂的氧化铈，和作为在基于氧化铝载体上的氧化催化剂的另外的铂。EP1027919公开了一种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，和至少0.1wt％的贵金属(Pt、Pd和/或Rh)。示例了负载在氧化铝上的铂。另外，美国专利号5656244和5800793描述了将NOx储存/释放催化剂与三效催化剂相组合的系统。教导了该NOx吸附剂包含铬、铜、镍、锰、钼或钴以及其他金属的氧化物，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阱催化剂，其包含至少一个含有NOx捕集组分(例如碱土元素)的层，和另一个含有二氧化铈和基本上没有碱土元素的层。这种配置旨在改进LNT的低温(例如小于约250℃)性能。US2015/0336085描述了一种氮氧化物储存催化剂，其包含在载体主体上的至少两种催化载体涂层。下面的涂层含有氧化铈和铂和/或钯。上面的涂层(其位于所述下面的涂层之上)含有碱土金属化合物、混合氧化物以及铂和钯。所述氮氧化物储存催化剂据称特别适合于在200-500℃之间的温度下转化来自贫燃发动机(例如柴油机)的废气中的NOx。传统贫NOx阱催化剂经常具有在活化态和失活态之间显著不同的活性水平。这可导致经过催化剂的寿命和响应于废气组成的短期改变二者后催化剂不一致的性能。这代表了对发动机校正的挑战，并且可引起较差的排放特性曲线，其归因于催化剂变化的性能。关于任何汽车系统和方法，令人期望的是在废气处理系统中获得仍然进一步的改进。我们已经发现一种新的NOx吸附器催化剂组合物，其具有改进的NOx储存和转化特性以及改进的CO转化率。已经令人惊讶地发现在活化态和失活态二者中都观察到这些改进的催化剂特性。专利技术概述在本专利技术的第一方面，提供一种贫NOx阱催化剂，其包含：i)第一层，所述第一层包含一种或多种铂族金属、第一含二氧化铈材料、碱金属或碱土金属和第一无机氧化物；ii)第二层，所述第二层包含一种或多种贵金属、第二含二氧化铈材料和第二无机氧化物；和iii)第三层，所述第三层包含一种或多种具有还原活性的贵金属和第三无机氧化物。在本专利技术的第二方面，提供一种用于处理包含上文所定义的贫NOx阱催化剂的燃烧废气流的排放处理系统。在本专利技术的第三方面，提供一种处理来自内燃机的废气的方法，其包括使该废气与上文所定义的贫NOx阱催化剂接触。定义术语“载体涂层”是本领域公知的，并且是指通常在催化剂生产期间施加到基底上的粘附涂层。如本文所用，首字母缩写“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。如本文所用，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。如本文所用，术语“具有还原活性的贵金属”是指选自钌、铑、钯、银、锇、铱、铂和金的金属，其已知在还原反应(例如将NOx气体还原成NH3或N2，或将CO2或CO还原成烃)中是催化活性的。通常，术语“具有还原活性的贵金属”优选是指选自钌、铑、铱、铂和钯的金属。如本文所用，术语“混合氧化物”通常是指单相氧化物的混合物，如本领域传统已知的。如本文所用，术语“复合氧化物”通常是指具有大于一个相的氧化物的组合物，如本领域传统已知的。如本文所用，涉及材料时的表述“基本上没有”表示所述材料可以以少量如≤5重量％、优选≤2重量％、更优选≤1重量％存在。表述“基本上没有”包含表述“不包含”。如本文所用，术语“负载量”是指基于金属重量以单位g/ft3表示的测量结果。专利技术的详细描述本专利技术的贫NOx阱催化剂包含：i)第一层，所述第一层包含一种或多种铂族金属、第一含二氧化铈材料、碱金属或碱土金属和第一无机氧化物；ii)第二层，所述第二层包含一种或多种贵金属、第二无机氧化物和第二含二氧化铈材料；和iii)第三层，所述第三层包含一种或多种具有还原活性的贵金属和第三无机氧化物。该一种或多种铂族金属优选选自钯、铂、铑及其混合物。特别优选地，该一种或多种铂族金属是铂和钯的混合物或合金，优选其中铂与钯之比基于w/w计为2:1至12:1，尤其优选基于w/w计为约5:1。该贫NOx阱催化剂优选包含0.1-10重量％的PGM、更优选0.5-5重量％的PGM且最优选1-3重量％的PGM。该PGM优选以1-100g/ft3、更优选10-80g/ft3、最优选20-60g/ft3的量存在。优选地，该一种或多种铂族金属不包含铑或不由铑组成。换言之，该第一层优选基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贫NO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170329 GB 1705005.51.一种贫NOx阱催化剂，包含：
i)第一层，所述第一层包含一种或多种铂族金属、第一含二氧化铈材料、碱金属或碱土金属和第一无机氧化物；
ii)第二层，所述第二层包含一种或多种贵金属、第二含二氧化铈材料和第二无机氧化物；和
iii)第三层，所述第三层包含一种或多种具有还原活性的贵金属和第三无机氧化物。


2.权利要求1的贫NOx阱催化剂，其中该第一层中的该一种或多种铂族金属的总负载量低于该第二层中的该一种或多种贵金属的总负载量。


3.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第二层中的该一种或多种贵金属的总负载量与该第一层中的该一种或多种铂族金属的总负载量之比基于w/w计为至少2:1。


4.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一含二氧化铈材料的总负载量大于该第二含二氧化铈材料的总负载量。


5.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一含二氧化铈材料的总负载量与该第二含二氧化铈材料的总负载量之比基于w/w计为至少2:1。


6.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一含二氧化铈材料的总负载量与该第二含二氧化铈材料的总负载量之比基于w/w计为至少7:1。


7.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中所述一种或多种铂族金属选自钯、铂、铑及其混合物。


8.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中所述一种或多种铂族金属是铂和钯的混合物或合金。


9.权利要求8的贫NOx阱催化剂，其中铂与钯之比基于w/w计为2:1至12:1。


10.权利要求8或权利要求9的贫NOx阱催化剂，其中铂与钯之比基于w/w计为约5:1。


11.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该一种或多种铂族金属负载于该第一含二氧化铈材料上。


12.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中所述第一含二氧化铈材料选自氧化铈、二氧化铈-氧化锆混合氧化物以及氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物。


13.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一含二氧化铈材料包含散装二氧化铈。


14.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该碱金属或碱土金属是钡。


15.权利要求14的贫NOx阱催化剂，其中该钡以0.1-10wt％的量存在。


16.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一无机氧化物选自氧化铝、二氧化铈、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铌、钽氧化物、钼氧化物、钨氧化物及其混合氧化物或其复合氧化物。


17.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一无机氧化物是氧化铝、二氧化铈或氧化镁/氧化铝复合氧化物。


18.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第一无机氧化物是氧化镁/氧化铝复合氧化物。


19.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该一种或多种贵金属选自钯、铂、铑、银、金及其混合物。


20.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该一种或多种贵金属是铂和钯的混合物或合金。


21.权利要求20的贫NOx阱催化剂，其中铂与钯之比基于w/w计为2:1至10:1。


22.权利要求20的贫NOx阱催化剂，其中铂与钯之比基于w/w计为约5:1。


23.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该一种或多种贵金属负载于该第二含二氧化铈材料上。


24.前述权利要求任一项的贫NOx阱催化剂，其中该第二无机氧化物选自氧化铝、二氧化铈、氧化镁、二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·R·钱德勒，P·R·菲利普斯，S·D·瑞德，B·特拉斯科特，
申请(专利权)人：约翰逊马西有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB