【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术涉及柴油机氧化催化剂组合物、用这样的组合物涂布的催化剂制品、包含这样的催化剂制品的排放处理系统及其使用方法。
技术介绍
0、专利技术背景
1、柴油机的排放物包括颗粒物(pm)、氮氧化物(nox)、未燃烃(hc)和一氧化碳(co)。nox是用于描述各种化学类型的氮氧化物的术语，尤其包括一氧化氮(no)和二氧化氮(no2)。排气颗粒物的两种主要组分是可溶有机成分(sof)和烟炱成分。sof成层凝结在烟炱上，并通常源自未燃柴油燃料和润滑油。取决于排气的温度sof可以以蒸气或以气溶胶(液体冷凝物的微滴)形式存在于柴油机排气中。烟炱主要由碳粒子构成。
2、包含分散在耐火金属氧化物载体，如氧化铝上的贵金属，如铂族金属(pgm)的氧化催化剂已知用于处理柴油机的排气，以通过催化这些污染物的氧化将烃和一氧化碳气态污染物转化成二氧化碳和水。此类催化剂通常包含在被称作柴油机氧化催化剂(doc)的单元中，所述单元置于来自柴油机动力系统的排气流径中以在排气流排放到大气中之前处理排气。通常，柴油机氧化催化剂在陶瓷或金属基底上形成，基底上沉积一种或多种催化剂涂覆组合物。除转化气态hc和co排放物和颗粒物(sof部分)外，含有pgm的氧化催化剂还促进no氧化成no2。催化剂通常通过它们的起燃(light-off)温度或达到50％转化的温度(也称作t50)定义。
3、铂(pt)仍是在硫存在下doc中用于氧化co和hc的最有效的铂族金属。在稀燃条件下高温老化后，将pd添加到pt基doc中具有优点，因为pd稳
4、采用先进燃烧技术的柴油机能够通过降低发动机气缸内的燃烧火焰温度和通过提高在点火前燃料装料的均匀性和混合而减少nox和pm排放。但是，在改变燃烧过程以降低nox和pm排放的方法中，co和hc排放总量可提高，形成的烃的性质可改变，且排气温度可被降低。在一些情况下，来自先进燃烧柴油机的co和hc排放比来自传统柴油机的hc和co排放高50％至大约100％。这一结果推动对更低doc起燃温度的需要以管理co和hc排放。这又进一步增加具有高pgm载量的docs的使用，doc的成本相应增加。
5、由于这些排气特征对现行柴油机排放催化剂技术带来重大挑战，在本领域中仍然需要满足越来越严格的环境法规的新型催化剂制剂。
技术实现思路
0、专利技术概述
1、本专利技术提供一种柴油机氧化催化剂组合物，所述组合物包含浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种铂族金属和浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种贱金属氧化物，其中被至少一种铂族金属浸渍的多孔耐火氧化物材料和被至少一种贱金属氧化物浸渍的多孔耐火氧化物材料为混合物形式或者其中所述至少一种铂族金属和所述至少一种贱金属氧化物浸渍在相同多孔耐火氧化物材料上。所述催化剂组合物提供对co转化活性的协同效应而对hc转化没有显著不利影响。
2、在某些实施方案中，所述多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化铈或它们的组合。在一个实施方案中，所述催化剂包含被铂和钯之一或两者浸渍的第一多孔耐火氧化物材料和与之混合的被选自铜、锰、铁、铬、镍、铈、钴的氧化物以及它们的组合的贱金属氧化物浸渍的第二多孔耐火氧化物材料。在这样的实施方案中，第一多孔耐火氧化物材料可以是例如氧化铝、二氧化硅-氧化铝或它们的组合，且第二多孔耐火氧化物材料可以是例如氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆或它们的组合。
3、在某些实施方案中，至少一种铂族金属的浓度为在其上浸渍所述铂族金属的多孔耐火氧化物材料的重量的大约0.1重量％至大约10重量％，且至少一种贱金属的浓度为在其上浸渍所述贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的大约1重量％至大约50重量％。在一个实施方案中，所述铂族金属包含铂、钯或其组合，且所述至少一种贱金属氧化物的贱金属包含铜。有利地，所述至少一种贱金属氧化物可包括基于在其上浸渍所述贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的大约5重量％至大约25重量％的铜浓度的氧化铜与基于在其上浸渍所述贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的大约5重量％至大约25重量％的总贱金属浓度存在的一种或多种附加贱金属氧化物的组合。例如，铜与附加贱金属的重量比可以为大约1:5至大约5:1。在一个示例性实施方案中，浸渍在多孔耐火氧化物材料上的贱金属氧化物包含大约5重量％至大约25重量％铜、大约5重量％至大约25重量％锰和任选大约1重量％至大约10重量％的铈或镨。
4、在另一方面中，本专利技术提供一种催化剂制品，其包含具有多个适合气体流动的通道的催化剂基底，各通道具有壁表面，在壁表面上布置有洗涂层，其中所述洗涂层包含根据本文所述的任一实施方案的柴油机氧化催化剂组合物。示例性催化剂基底包括流通型整料和壁流式过滤器。在某些实施方案中，所述催化剂制品的特征在于当所述催化剂制品在含10％蒸汽的流动空气中在800℃下水热老化16小时并如实施例8中所述测试时用于co氧化的t50为大约130℃或更低和用于hc氧化的t50为大约182℃或更低，或所述催化剂制品的特征在于当所述催化剂制品在含10％蒸汽的流动空气中在800℃下水热老化16小时并如实施例8中所述测试时用于co氧化的t50为大约115℃或更低和用于hc氧化的t50为大约180℃或更低。在某些实施方案中，当所述催化剂制品在含10％蒸汽的流动空气中在800℃下水热老化16小时并在实验室反应器中在60,000h-1的ghsv、70℃-450℃的温度区间、1℃/sec的升温速率和260ppm co、150ppm no、460ppm在c1基础上的总烃、5％蒸汽、5％ co2和余量空气的试验气体组成下进行起燃试验时，本专利技术的催化剂制品的特征在于用于co氧化的t50比包含具有相同铂族金属载量但不含任何贱金属氧化物的参比柴油机氧化催化剂的催化剂制品的用于co氧化的t50低大约30℃至大约65℃，并且其中所述催化剂制品的特征在于用于hc氧化的t50在包含参比柴油机氧化催化剂的催化剂制品的大约5℃内。
5、在一个实施方案中，所述催化剂制品包含含有浸渍到第一多孔耐火氧化物材料上的至少一种铂族金属的洗涂层和含有浸渍到第二多孔耐火氧化物材料上的至少一种贱金属氧化物的另一洗涂层，所述洗涂层分开涂布在催化剂基底上的两层中。
6、在再一方面中，本专利技术提供一种用于处理排气料流的排放处理系统，所述排放处理系统包含：
7、i)根据本文所述的任一实施方案的第一催化剂制品(即包含本专利技术的doc组合物)，其与所述排气料流流体连通安置并适用于氧化所述排气料流内的一氧化碳和烃气体以形成处理过的排气料流；和
8、i本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柴油机氧化催化剂组合物，所述组合物包含浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种铂族金属和浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种贱金属氧化物，其中所述至少一种铂族金属为铂和钯的组合，所述至少一种贱金属氧化物为氧化铜与选自氧化锰、氧化铁或氧化钴的一种或多种附加贱金属氧化物的组合，其中被至少一种铂族金属浸渍的多孔耐火氧化物材料和被至少一种贱金属氧化物浸渍的多孔耐火氧化物材料为混合物形式，或其中所述至少一种铂族金属和所述至少一种贱金属氧化物浸渍在相同多孔耐火氧化物材料上。
2.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其包含被铂和钯浸渍并被氧化铜和选自锰、铁或钴的氧化物的一种或多种附加贱金属氧化物浸渍的多孔耐火氧化物材料。
3.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其包含被铂和钯浸渍的第一多孔耐火氧化物材料和与之混合的被氧化铜和选自锰、铁、或钴的氧化物的一种或多种附加贱金属氧化物浸渍的第二多孔耐火氧化物材料。
4.权利要求3的柴油机氧化催化剂组合物，其中第一多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝或它们的组合，且第二多孔耐火氧化物材料
5.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其中所述至少一种铂族金属的浓度为在其上浸渍所述铂族金属的多孔耐火氧化物材料的重量的0.1重量％至10重量％，且所述至少一种贱金属氧化物的贱金属的浓度为在其上浸渍所述贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的1重量％至50重量％。
6.权利要求1-5中任一项的柴油机氧化催化剂组合物，其中所述至少一种贱金属氧化物包含基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的铜浓度的氧化铜，以及以基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的总贱金属浓度存在的一种或多种附加贱金属氧化物。
7.权利要求6的柴油机氧化催化剂组合物，其中铜与附加贱金属的重量比为1:5至5:1。
8.权利要求6的柴油机氧化催化剂组合物，其中浸渍在多孔耐火氧化物材料上的贱金属氧化物包含5重量％至25重量％铜、5重量％至25重量％锰和任选1重量％至10重量％铈，所述浓度基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量。
9.一种催化剂制品、其包含具有多个适合气体流动的通道的催化剂基底，各通道具有壁表面，在壁表面上布置洗涂层，其中所述洗涂层包含权利要求1至5中任一项的柴油机氧化催化剂组合物。
10.权利要求9的催化剂制品，其中当所述催化剂制品在含10％蒸汽的流动空气中在800℃下水热老化16小时并在实验室反应器中在60,000h-1的GHSV、70℃-450℃的温度区间、1℃/sec的升温速率和260ppm CO、150ppm NO、460ppm在C1基础上的总烃、5％蒸汽、5％CO2和余量空气的试验气体组成下进行起燃试验时，所述催化剂制品的特征在于用于CO氧化的T50比包含具有相同铂族金属载量但不含任何贱金属氧化物的参比柴油机氧化催化剂的催化剂制品的用于CO氧化的T50低30℃至65℃，且其中所述催化剂制品的特征在于用于HC氧化的T50在包含参比柴油机氧化催化剂的催化剂制品的5℃内。
11.一种处理排气料流的方法，其包括使所述排气料流经过根据权利要求9的催化剂制品以使所述排气料流内的一氧化碳和烃气体在所述催化剂制品内氧化。
12.一种制备包含浸渍在耐火氧化物材料上的铂族金属和贱金属氧化物的柴油机氧化催化剂组合物的方法，其包括：
13.权利要求12的方法，其进一步包括形成微粒催化剂混合物的洗涂浆料；将所述洗涂浆料涂布到包含多个适合气体流动的通道的催化剂基底上，各通道具有壁表面，在壁表面上沉积所述洗涂浆料以得到催化剂制品；和煅烧所述催化剂制品。
14.权利要求12的方法，其中第一多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝或它们的组合，且第二多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化铈或它们的组合。
15.权利要求12的方法，其中铂族金属的浓度为在其上浸渍铂族金属的多孔耐火氧化物材料的重量的0.1重量％至10重量％，且贱金属氧化物的浓度为在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的1重量％至50重量％。
16.权利要求12的方法，其中被贱金属氧化物浸渍的耐火金属材料包含基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的铜浓度的氧化铜，以及以基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的总贱金属浓度存在的一种或多种附...
【技术特征摘要】
1.一种柴油机氧化催化剂组合物，所述组合物包含浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种铂族金属和浸渍到微粒形式的多孔耐火氧化物材料上的至少一种贱金属氧化物，其中所述至少一种铂族金属为铂和钯的组合，所述至少一种贱金属氧化物为氧化铜与选自氧化锰、氧化铁或氧化钴的一种或多种附加贱金属氧化物的组合，其中被至少一种铂族金属浸渍的多孔耐火氧化物材料和被至少一种贱金属氧化物浸渍的多孔耐火氧化物材料为混合物形式，或其中所述至少一种铂族金属和所述至少一种贱金属氧化物浸渍在相同多孔耐火氧化物材料上。
2.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其包含被铂和钯浸渍并被氧化铜和选自锰、铁或钴的氧化物的一种或多种附加贱金属氧化物浸渍的多孔耐火氧化物材料。
3.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其包含被铂和钯浸渍的第一多孔耐火氧化物材料和与之混合的被氧化铜和选自锰、铁、或钴的氧化物的一种或多种附加贱金属氧化物浸渍的第二多孔耐火氧化物材料。
4.权利要求3的柴油机氧化催化剂组合物，其中第一多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝或它们的组合，且第二多孔耐火氧化物材料是氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆或它们的组合。
5.权利要求1的柴油机氧化催化剂组合物，其中所述至少一种铂族金属的浓度为在其上浸渍所述铂族金属的多孔耐火氧化物材料的重量的0.1重量％至10重量％，且所述至少一种贱金属氧化物的贱金属的浓度为在其上浸渍所述贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的1重量％至50重量％。
6.权利要求1-5中任一项的柴油机氧化催化剂组合物，其中所述至少一种贱金属氧化物包含基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的铜浓度的氧化铜，以及以基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量的5重量％至25重量％的总贱金属浓度存在的一种或多种附加贱金属氧化物。
7.权利要求6的柴油机氧化催化剂组合物，其中铜与附加贱金属的重量比为1:5至5:1。
8.权利要求6的柴油机氧化催化剂组合物，其中浸渍在多孔耐火氧化物材料上的贱金属氧化物包含5重量％至25重量％铜、5重量％至25重量％锰和任选1重量％至10重量％铈，所述浓度基于在其上浸渍贱金属氧化物的多孔耐火氧化物材料的重量。
9.一种催化剂制品、其包含具有多个适合气体流动的通道的催化剂基底，各通道具有壁表面，在壁表面上布置洗涂层，其中所述洗涂层包含权利要求1至5中任一项的柴油机氧化催化剂组合物。
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