含锰的柴油氧化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及用于处理来自柴油发动机的废气排放物的氧化催化剂复合材料、方法和体系。更特别是，描述了氧化催化剂复合材料，其包含：第一种载体涂料，其含有沸石、Pt和含锰的第一种耐火金属氧化物载体；第二种载体涂料，其含有第二种耐火金属氧化物载体、Pt组分和Pd组分；和第三种载体涂料，其含有钯和稀土氧化物组分。组分。组分。

【技术实现步骤摘要】
含锰的柴油氧化催化剂
[0001]本申请是中国专利申请201480068399.5的分案申请，该中国专利申请的申请日为2014年12月15日，专利技术名称是“含锰的柴油氧化催化剂”。


[0002]本专利技术涉及能在低起燃温度下减少CO排放的氧化催化剂。更尤其是，这些实施方案涉及含有三种组分的层状催化剂组合物，以及它们用于减少一氧化碳和烃排放物、用于将一氧化氮氧化成二氧化氮和用于改进在柴油发动机体系中的下游SCR性能的用途。

技术介绍

[0003]稀燃发动机例如柴油发动机和稀燃汽油发动机的操作向使用者提供了优异的燃料经济性，并具有气相烃和一氧化碳的低排放，这是由于它们在燃料稀少条件下按照高的空气/燃料比率操作。另外，柴油发动机显示在燃料经济性、耐久性和在低速下产生高力矩的能力方面显著优于汽油(火花点燃)发动机。
[0004]但是从排放角度考虑，柴油发动机存在比火花点燃式发动机更严重的问题。因为柴油发动机的排气是多相混合物，所以排放问题涉及颗粒物(PM)、氮氧化物(NO
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)、未燃烧的烃(HC)和一氧化碳(CO)。
[0005]NO
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是用于描述氮氧化物的各种化学物质的术语，其中包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。NO受到关注，因为它在上层大气中转化成NO2，认为在这里通过在日光和烃存在下的一系列反应发生了所谓的光化学烟雾形成过程，并且对酸雨做出显著贡献。另一方面，地表NO2具有作为氧化剂的高潜力，并且对于肺部具有强刺激性。
[0006]有效地减少来自稀燃发动机的NO
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是难以实现的，这是因为高的NO
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转化率通常需要富含还原剂的条件。废气流的NO
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组分向无害组分的转化通常需要在燃料稀少条件下操作的专门减少NO
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的技术。这些技术之一采用NO
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的选择性催化还原(SCR)，这涉及NO
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在还原剂(例如脲)的存在下在SCR催化剂上反应，例如基于氧化钒-氧化钛的催化剂或沸石，其中用贱金属例如Cu、Fe或其它贱金属助催化。当在通向SCR催化剂的进料气体中有充足的NO2/NO
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比率时可以观察到性能的改进，尤其是在低温范围内(即<250℃)。
[0007]已经知道含有分散在耐火金属氧化物载体上的贵金属例如铂族金属(PGM)的氧化催化剂用于处理柴油发动机的排气以同时转化烃和一氧化碳气态污染物，其中将这些污染物催化氧化成二氧化碳和水。这种催化剂通常包含在称为柴油氧化催化剂(DOC)的单元中，这些单元布置在来自柴油驱动发动机的排气流动路径中，从而在排气排放到大气之前处理排气。通常，柴油氧化催化剂是在陶瓷或金属载体基材(例如流通型整料载体)上形成的，在载体上沉积一种或多种催化剂涂料组合物。除了气态HC、CO和颗粒物的可溶性有机级分(SOF)的转化之外，含有铂族金属的氧化催化剂(其通常分散在耐火氧化物载体上)能促进一氧化氮(NO)向NO2的氧化反应。
[0008]用于处理内燃发动机排气的催化剂在较低温度操作期间是不太有效的，例如发动机操作的初始冷启动期间，这是因为发动机排气并不是处于足够高以有效催化转化在排气
中的有害组分的温度下。为此，在本领域中已经知道包括吸附剂材料、例如沸石作为催化处理体系的一部分，从而吸附气态污染物，通常是烃，并且在初始冷启动期间保留它们。随着废气温度的升高，被吸附的烃从吸附剂释放出来并在更高的温度下进行催化处理。
[0009]已经知道含有分散在耐火金属氧化物载体上的铂族金属(PGM)的氧化催化剂用于处理来自柴油发动机的废气排放物。在贫化条件下和在燃料硫的存在下进行高温老化之后，铂(Pt)仍然是对于氧化在DOC中的CO和HC而言最有效的金属。使用基于钯(Pd)的催化剂的一个主要优点是Pd的成本低于Pt。但是，基于Pd的柴油氧化催化剂通常显示对于CO和HC氧化的较高起燃(light-off)温度，尤其是当用于处理含有高含量硫的排气时(来自高硫含量的燃料)或当使用HC储存材料时。对于具体组分的“起燃”温度是当50％的此组分发生反应时的温度。含Pd的DOC可能钝化Pt用于转化HC和/或氧化NO
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的活性，并且也可以导致催化剂更容易硫中毒。这些特性通常限制了在稀燃操作中使用富含Pd的氧化催化剂，尤其是对于轻型柴油应用而言，其中对于大多数驱动条件而言的发动机温度保持低于250℃。
[0010]美国专利申请No.13/624,524作为U.S.2013/0084222公布，提供了层状柴油氧化催化剂，其含有氧化铈作为钯载体材料。虽然在U.S.2013/0084222中所述的催化剂向DOC提供了优异的HC和CO性能，但是希望能提供柴油氧化催化剂(DOC)，其能提供在从DOC排出的废气中的提高的NO2含量。所希望的是，提高的NO2含量能改进下游NO
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的去除，特别是下游SCR催化剂的性能。另外，还希望提供能进一步降低CO起燃温度的柴油氧化催化剂。

技术实现思路

[0011]本专利技术的第一个方面涉及一种氧化催化剂复合材料，其用于减少来自稀燃发动机的废气排放物。在第一个实施方案中，氧化催化剂复合材料包含：载体基材，其具有长度、入口端和出口端，在载体上的氧化催化剂催化材料，其中氧化催化剂催化材料包含：第一种载体涂料(washcoat)，其含有沸石、Pt和含Mn的第一种耐火金属氧化物载体；第二种载体涂料，其含有第二种耐火金属氧化物载体、铂(Pt)组分和钯(Pd)组分，其中Pt:Pd的比率在约10:1至1:10的范围内；和第三种载体涂料，其含有钯和稀土氧化物组分，第三种载体涂料是基本上不含铂的。氧化催化剂复合材料能有效地减少烃和一氧化碳，并将稀燃发动机排气中的NO氧化成NO2。
[0012]在第2个实施方案中，改进第一个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料还含有钯组分，并且第一种载体涂料的Pt:Pd比率在1:0至10:1的范围内。
[0013]在第3个实施方案中，改进第1个和第2个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料是基本上不含钯的。
[0014]在第4个实施方案中，改进第1-3个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中钯组分的存在量是在约0.1-10g/ft3的范围内。
[0015]在第5个实施方案中，改进第1-4个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料的Mn含量是在0.1-20重量％的范围内。
[0016]在第6个实施方案中，改进第5个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中Mn含量是在3-10重量％的范围内。
[0017]在第7个实施方案中，改进第5和6个实施方案的氧化催化剂复合材料，其中Mn是以选自以下的形式存在：具有耐火金属氧化物的含Mn的固溶体，通过浸渍在耐火金属氧化物
上表面分散的Mn，和在耐火金属氧化物粒子上的离散氧化锰粒子。
[0018]在第8个实施方案中，改进第5-7个实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化催化剂复合材料，其用于减少来自稀燃发动机的废气排放物，其包含：载体基材，其具有长度、入口端和出口端，在载体上的氧化催化剂催化材料，其中氧化催化剂催化材料包含：第一种载体涂料，其含有沸石和第一种耐火金属氧化物载体的混合物，所述第一种耐火金属氧化物载体被Pt和任选地Pd浸渍，其中第一种耐火金属氧化物载体还含有Mn，Mn在第一种耐火金属氧化物载体中是作为表面分散的氧化锰或作为离散氧化锰粒子存在；第二种载体涂料，其含有第二种耐火金属氧化物载体、铂(Pt)组分和钯(Pd)组分，其中Pt:Pd的比率在约10:1至1:10的范围内；和第三种载体涂料，其含有钯和稀土氧化物组分，第三种载体涂料是基本上不含铂的；其中氧化催化剂复合材料能有效地减少烃和一氧化碳，并将稀燃发动机排气中的NO氧化成NO2。2.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料的Pt:Pd比率在1:0至10:1的范围内。3.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料是基本上不含钯的。4.权利要求2的氧化催化剂复合材料，其中钯组分的存在量是在约0.1-10g/ft3的范围内。5.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料的Mn含量是在0.1-20重量％的范围内。6.权利要求5的氧化催化剂复合材料，其中Mn含量是在3-10重量％的范围内。7.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中Mn是来自可溶性Mn物质或本体氧化锰。8.权利要求7的氧化催化剂复合材料，其中Mn物质是选自乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰或其组合。9.权利要求7的氧化催化剂复合材料，其中本体氧化锰是选自MnO、Mn2O3、MnO2或其组合。10.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种耐火金属氧化物含有以下氧化物：氧化铝，二氧化硅，氧化锆，氧化钛，氧化铈，或其组合。11.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料含有约10-100g/ft3的Pt组分。12.权利要求11的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料还含有约0.1-10g/ft3的Pd组分。13.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第一种载体涂料含有具有6-12元环结构的湿热稳定性沸石，其选自ZSM-5，β沸石，丝光沸石，Y沸石，菱沸石，镁碱沸石，或其组合。14.权利要求1的氧化催化剂复合材料，其中第二种耐火金属氧化物载体含有以下氧化物：氧化铝，二氧化硅，氧化锆，氧化钛，氧化铈，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：