催化活性微粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种微粒过滤器，该微粒过滤器包括长度为L的壁流式过滤器以及两个不同的催化活性涂层Y和Z，其中壁流式过滤器包括在壁流式过滤器的第一端部与第二端部之间平行地延伸并且分别由形成表面OE和OA的多孔壁分开的通道E和通道A，并且通道E在第二端部处封闭并且通道A在第一端部处封闭。本发明专利技术的特征在于涂层Y位于表面OE上的通道E中，并且涂层Z位于表面OA上的通道A中。表面OA上的通道A中。表面OA上的通道A中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化活性微粒过滤器
[0001]本专利技术涉及一种催化活性微粒过滤器，该催化活性微粒过滤器特别适用于从用化学计量的空气
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燃料混合物作为燃料的内燃机的废气中去除颗粒、一氧化碳、烃类和氮氧化物。
[0002]用化学计量的空气/燃料混合物作为燃料的内燃机(即汽油发动机)废气在常规方法中借助于三元催化转化器进行清洁。此类催化转化器能够同时将发动机的三种主要气态污染物(即，烃类、一氧化碳和氮氧化物)转化为无害的组分。
[0003]除了此类气态污染物之外，来自汽油发动机的废气还含有极细颗粒(PM)，其由燃料的不完全燃烧产生并基本上由烟尘组成。与柴油发动机的颗粒排放相反，化学计量操作的汽油发动机的废气中的颗粒非常小且具有小于1μm的平均粒度。典型的粒度范围为10nm至200nm。此外，所排放的颗粒量非常低，其范围为2mg/km至4mg/km。
[0004]欧洲废气排放标准EU
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6c与此类微粒的极限值从微粒质量极限值转化为更严格的微粒数限制值6
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10
11
/km相关联(在全球统一轻型车辆测试循环中
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WLTP)。这产生了对化学计量操作的内燃机的废气清洁概念的需求，其包括有效地操作用于去除颗粒的设备。
[0005]由陶瓷材料诸如碳化硅、钛酸铝和堇青石制成的壁流式过滤器已经在清洁来自贫燃发动机(即特别是柴油发动机)的废气的领域中得到证明。这些壁流式过滤器由多孔壁形成的大量平行通道形成。该通道在过滤器的两个端部中的一端处交替地封闭，使得形成通道A和通道B，该通道A在过滤器的第一侧处敞开并在过滤器的第二侧处封闭，该通道B在过滤器的第一侧处封闭并在过滤器的第二侧处敞开。例如，流入通道A的废气只能经由通道B离开过滤器，为此必须流动穿过通道A与通道B之间的多孔壁。当废气通过壁时，颗粒被保留并且废气被清洁。
[0006]以这种方式保留的颗粒必须被烧掉或被氧化，以防止过滤器堵塞或排气系统背压的无法接受的增加。为此，壁流式过滤器例如设置有催化活性涂层，该催化活性涂层降低烟尘的着火温度。
[0007]将此类涂层施加到通道之间的多孔壁(所谓的“壁上涂层”)或将它们引入多孔壁(所谓的“壁内涂层”)是已知的。EP 1 657 410 A2也已经描述了两种涂层类型的组合；也就是说，部分催化活性材料存在于多孔壁中，并且另一部分催化活性材料存在于多孔壁上。
[0008]使用壁流式过滤器从废气中去除颗粒的概念已经应用于从用化学计量的空气/燃料混合物操作的内燃机中清洁废气；参见，例如，EP 2042226 A2。根据其教导，壁流式过滤器包括两个层，该两个层中的一个层布置在另一个层上，其中一个层能够布置在多孔壁中而另一个层能够布置在多孔壁上。
[0009]DE 102011050788 A1追求类似的概念。在该文献中，多孔过滤壁含有三元催化转化器的催化剂材料，而三元催化转化器的催化剂材料另外施加到过滤器壁的部分区域。
[0010]描述设置有催化活性涂层的过滤器基底的其他文档是EP 3205388 A1、EP 3207977 A1、EP 3207978 A1、EP 3207987 A1、EP 3207989 A1、EP 3207990 A1和EP 3162428 A1。
[0011]仍然需要具有催化活性的微粒过滤器，其结合了微粒过滤器和三元催化转化器的
功能，并且同时允许遵守将来应用的限制。
[0012]本专利技术涉及一种微粒过滤器，所述微粒过滤器包括长度为L的壁流式过滤器以及两个不同的涂层Y和Z，其中所述壁流式过滤器包括在所述壁流式过滤器的第一端部与第二端部之间平行地延伸并且分别由形成表面O
E
和O
A
的多孔壁分开的通道E和通道A，并且其中所述通道E在所述第二端部处封闭并且所述通道A在所述第一端部处封闭，其中所述涂层Y位于所述表面O
E
上的通道E中并且从所述壁流式过滤器的所述第一端部延伸超过所述长度L的55％至90％，并且含有基于所述涂层Y的总重量计35重量％至60重量％的量的氧化铝、钯、铑、或钯和铑、以及基于所述涂层Y的总重量计40重量％至50重量％的量的一种或多种储氧组分，并且其中所述涂层Z位于所述表面O
A
上的通道A中并且从所述壁流式过滤器的所述第二端部延伸超过所述长度L的55％至90％，并且含有基于所述涂层的总重量计30重量％至50重量％的量的氧化铝、钯、铑、或钯和铑、以及基于所述涂层Z的总重量计50重量％至80重量％的总量的一种或多种储氧组分。
[0013]涂层Y和涂层Z具有三元催化活性，特别是在250℃至1100℃的操作温度处。它们彼此不同，但两者通常含有固定到一种或多种载体材料的一种或多种贵金属、以及一种或多种储氧组分。涂层Y和涂层Z可能在它们含有的组分方面不同。例如，它们可能在它们含有的贵金属或它们含有的储氧组分方面不同。然而，它们也可能含有相同的组分，但此类组分必须然后以不同的量存在。
[0014]铂、钯和铑特别适合作为贵金属，其中钯、铑或钯和铑是优选的，并且钯和铑是特别优选的。基于根据本专利技术的微粒过滤器，全部贵金属含量中的铑的比例特别地大于或等于10重量％。基于壁流式过滤器的体积，贵金属的用量通常为0.15g/l至5g/l。根据本专利技术的微粒过滤器的多孔壁优选地不含贵金属。
[0015]作为贵金属的载体材料，能够为此考虑本领域的技术人员所熟悉的全部材料。此类材料特别是金属氧化物，其BET表面积为30m2/g至250m2/g，优选地100m2/g至200m2/g(根据DIN 66132确定)。用于贵金属的特别合适的载体材料选自由以下各项组成的系列：氧化铝、掺杂的氧化铝、氧化硅、二氧化钛以及这些物质中的一种或多种的混合氧化物。掺杂的氧化铝为例如掺杂有氧化镧、氧化锆和/或氧化钛的氧化铝。有利地使用镧稳定的氧化铝，其中在每种情况下按La2O3计算并且基于稳定的氧化铝的重量，镧的用量为1重量％至10重量％，优选地为3重量％至6重量％。另一种合适的载体材料是镧稳定的氧化铝，其表面涂覆有氧化镧、氧化钡或氧化锶。
[0016]铈/锆/稀土金属混合氧化物特别适合作为储氧组分。在本专利技术的含义内，术语“铈/锆/稀土金属混合氧化物”不包括氧化铈、氧化锆和稀土氧化物的物理混合物。相反，“铈/锆/稀土金属混合氧化物”的特征在于基本上均匀的三维晶体结构理想情况下不含纯氧化铈、氧化锆或稀土氧化物的相。然而，取决于制造工艺，可能会产生不完全均匀的产品，该产品通常能够毫无缺点地使用。在全部其他方面，本专利技术含义内的术语“稀土金属”或“稀土金属氧化物”不包括铈或氧化铈。
[0017]氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化钕和/或氧化钐可例如被认为是铈/锆/稀土金属混合氧化物中的稀土金属氧化物。氧化镧、氧化钇和/或氧化镨是优选的。特别优选氧化镧和/或氧化钇，更特别地优选氧化镧和氧化钇、氧化钇和氧化镨、氧化镧和氧化镨。在本专利技术的实施方案中，储氧组分特别优选地不含氧化钕。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.微粒过滤器，所述微粒过滤器包括长度为L的壁流式过滤器以及两个不同的涂层Y和Z，其中所述壁流式过滤器包括在所述壁流式过滤器的第一端部与第二端部之间平行地延伸并且分别由形成表面O
E
和O
A
的多孔壁分开的通道E和通道A，并且其中所述通道E在所述第二端部处封闭并且所述通道A在所述第一端部处封闭，其特征在于，涂层Y位于所述表面O
E
上的通道E中并且从所述壁流式过滤器的所述第一端部延伸超过所述长度L的55％至90％，并且含有基于所述涂层Y的总重量计35重量％至60重量％的量的氧化铝、钯、铑、或钯和铑、以及基于所述涂层Y的总重量计40重量％至50重量％的量的一种或多种储氧组分，并且涂层Z位于所述表面O
A
上的通道A中并且从所述壁流式过滤器的所述第二端部延伸超过所述长度L的55％至90％，并且含有基于所述涂层的总重量计30重量％至50重量％的量的氧化铝、钯、或钯和铑、以及基于所述涂层Z的总重量计50重量％至80重量％的总量的一种或多种储氧组分。2.根据权利要求1所述的微粒过滤器，其特征在于，所述涂层Y从所述壁流式过滤器的所述第一端部延伸超过所述壁流式过滤器的长度L的57％至80％。3.根据权利要求1和/或2所述的微粒过滤器，其特征在于，所述涂层Z从所述壁流式过滤器的所述第二端部延伸超过所述壁流式过滤器的长度L的57％至80％。4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的微粒过滤器，其特征在于，所述涂层Y和所述涂层Z中的每一者含有固定到一种或多种载体材料的贵金属中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
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：