描述了贱金属改性的含铈氧化物材料和它们作为用于氧化来自压缩点火／柴油发动机的ＣＯ和ＨＣ排放物的催化剂的应用。这些材料在存在或不存在ＰＧＭ下提供ＣＯ和ＨＣ氧化功能的有效促进并且是基于具有稳定立方晶体结构的ＯＩＣ／ＯＳ材料，最尤其是受促进的ＯＩＣ／ＯＳ材料，其中该促进通过非贵金属经由碱性交换方法的合成后引入得到实现。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】贱金属和贱金属改性的柴油氧化催化剂相关申请参考本申请要求2008年3月27日提交的临时申请61/039,879的权益，并且是2008 年9月29日提交的申请12/240,170以及均于2009年1月30日提交的申请12/363,310和 12/363,329的继续部分，依其全部一并纳入本文作为参考。
技术介绍
来自机动车辆的废气排放物是明显的空气污染源，并且是关于对健康的明显不 利影响的光化学烟雾和臭氧事件的主要促因(M.V.Twigg，Applied Catalysis B, vol.70, (2007)，2-25页)。因此在过去三十年间，引入越来越严格立法限制来管制来自汽油和 柴油内燃机的排放，例如欧5或欧6 (欧洲议会和理事会的法规(EC)No 715/2007，2007 年 6 月 20 日，欧盟公报 L 171/1，还参见 Twigg，Applied Catalysis B，vol.70 2-25 页和 R.M.Heck, RJ.Farrauto Applied Catalysis A vol.221, (2001)，443-457 页及其中的参考文 献)。最明显的气态车辆排放物包含污染物例如一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO和NO2, 统称为NOx)以及未燃烧的烃(HC)。为实现法律所要求的补救目标，对于汽油和柴油 发动机开发了废气后处理技术。这些技术包括、但不限于发动机控制方法/修改，备选 的燃烧循环、和后处理系统的使用，所述后处理系统例如通过促进化学转变使不希望的 化合物转变成较为良性物质来消除废气污染物的催化控制装置。对于柴油/压缩点火发 动机，后面的装置包括柴油氧化催化剂(DOC)，柴油NOx捕集/NOx储存催化剂(DNT/ NSC)和选择性催化还原催化剂(SCR)来解决CO、HC(DOC)和NOx的排放，并且使用 催化柴油颗粒过滤器(CDPF)用于夹带固体(也称作颗粒物质或烟灰)的去除和燃烧。在上述用于柴油排放控制的催化系统中，DOC是受到最广泛研究且实施的技 术(例如参见 US 5,371,056，US 5,462,907，US 6,153,160，US6,274,107，J.A.A.van den Tillaart, J.Leyrer, S.Eckhoff 禾口 E.S丄ox 在 Applied Catalysis B Vol 10，1-3, 53-68 页 中)。目前的“常规” DOC包含难熔氧化物载体例如氧化铝、烃储存/释放组分以增 强低温性能(典型地是沸石)(Applied Catalysis B，vol.70, (2OO7)，2_25 页，Applied Catalysis A vol.221, (2001)，443-457页)和活性贵金属族金属(PGM)，最初为Pt或者 最近为Pt/Pd组合作为主要催化材料，例如参见U.Neuhausen，K.V.Klementiev，F.-W. Sch utze, G.Miehe, H.Fuess and Ε.S.Lox in Applied Catalysis B Environmental, V0I6O, 3-4，(2005)，191-199页及其中的参考文献。选择这些金属是基于它们关于以低的温度 和DOC配制剂内低的活性组分浓度将CO和烃氧化为CO2和水而言提供最高转换率(每 秒的反应数目)的能力。DOC关于直接气态排放物控 制的要求随时间增加以满足由产生的各种立法带来 的特定新挑战，例如有效率地燃烧后注入的HC以产生引发DPF再生所需的热“聚焦 (bloom)”的能力，或者最近将NO氧化为NO2以促进低温NH3-SCR化学的能力。此 夕卜，必须纳入这种多功能性而不损害DOC对于有效排放控制的主要作用，即DOC必须具 有低温“起燃”。因此，除这样的多功能性外，DOC必须在低温下工作以使“冷起动”排放最小化。在目前和下一代柴油发动机的工作温度窗口逐渐降低的情况下，这种要求 特别关键，所述柴油发动机存在由废气再循环的增加使用或为降低发动机排出NOx水平 而利用的先进燃烧循环所带来的逐渐增加的CO和HC排放物(专利W0/2005/031132， Method and Apparatus for Providing for High EGR Gaseous-Fuelled Direct Injection Internal Combustion Engine)。然而由于CO氧化的本征动力学而使这种挑战更为困难，其中较高 浓度的 CO对于氧化速率是自抑制的(A.Bourane和 D.Bianchi J.Catalysis 222(2004) 499-510 及其中的参考文献)。其它和最后的要求是，在对于密耦催化剂所产生的蒸汽存在下 DOC暴 露于瞬态高温后或者在DPF所需的主动(active)再生方案期间必须维持这种高的 活性水平，其是由于后注入烃的燃烧而在DOC中产生的放热的结果。为了实现上述目标，以及满足寿命终止性能目标，因而必须提高常规DOC的 PGM含量。这进而提高对钼(Pt)和钯(Pd)的需求从而给这些PGM以及给车辆生产商 造成进一步价格压力。因而缓解这些问题的所需要是可供选择的更加成本有效的贱金属 催化剂来取代或增加DOC中常规PGM的功能。这些贱金属催化剂必须在多样的柴油废 气环境条件下提供有竞争力的水热耐久且抗毒物的活性。
技术实现思路
本专利技术提供了可解决这些挑战的新类型的贱金属DOC和贱金属改性的DOC系 统。这种改进技术通过纳入新产生的贱金属离子交换储氧(OS)材料得以实现，并且单独 地或者与含有常规PGM的DOC组合地在用于CO较低温度催化氧化的设备中提供明显性 能改善。掺杂的OS CO氧化催化剂与常规PGM基活性的特定组合提供了协同作用，该 协同作用能够以较低温度实现高的污染物转换率并且具有提高的水热耐久性。这些新型的氧化还原活性材料描述于美国申请12/363,310和12/363,329以及 SAE论文2008-01-0481中，发现随着为DOC提供相对于CO起燃点(50%转换率所需的 温度)增强的水热耐久性的附加益处，还为CO氧化产生协同性能益处。本文中的掺杂 OS材料是基于CeZrOx固溶体，该固溶体含有基本上相纯的立方萤石结构并且通过贱金属 即非贵金属族金属的特定离子交换制得。关于实施离子交换的合适材料的范围和全部细 节另有描述(美国申请12/363,310和12/363,329)。不希望受理论束缚，离子交换的模 式基本上涉及在化学碱性即高pH(也就是高0H—含量/低水合氢(H3O+)或质子(H+)含 量)条件将活性金属/阳离子引入到固溶体中。如先前工作所证明，所得材料表现出高的 活性和水热耐久性，与此形成对照的是通过酸式金属例如金属硝酸盐的常规浸渍实现的 任何促进，其中常见的是在新鲜材料中形成本体氧化物相以及这样的氧化物相的快速烧 结，从而产生失活。所提出的用金属离子交换H+物质使能够在氧化物基质内以高的分散 性纳入和稳定特定单价(例如K+)、二价(例如Cu2+)、三价(例如Fe3+)和更高价离子。 如此纳入的贱金属的选择可基于已知对特别关注的反应或催化性能呈活性的氧化物。特 定催化意义的金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化催化剂，该氧化催化剂包含： 位于载体上的主要催化金属，其中该主要催化金属选自由铂、钯、铱、铑、钌、它们的合金以及它们的组合构成的贵金属族金属， 以及次要催化组分，其中该次要催化组分包含通过纳入或加入贱金属和任选沸石进一步改性的含有铈氧化物的相。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-27 61/039,879;US 2008-9-29 12/240,170;US1.一种氧化催化剂，该氧化催化剂包含位于载体上的主要催化金属，其中该主要催化金属选自由钼、钯、铱、铑、钌、它 们的合金以及它们的组合构成的贵金属族金属，以及次要催化组分，其中该次要催化组分包含通过纳入或加入贱金属和任选沸石进 一步改性的含有铈氧化物的相。2.一种氧化催化剂，其中该氧化催化剂不含有任何贵金属族金属而是仅含有催化 组分，该催化组分包含通过纳入或加入贱金属和任选沸石进一步改性的含有铈氧化物的 相。3.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的铈氧化物催化组分是铈和锆的氧 化物的固溶体。4.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的铈锆氧化物是具有氧离子传导性 能且包含以下的基本上相纯的固溶体(通过常规X射线衍射法测定)a.至多约95%锆b.至多约95%铈C.至多约20%稳定剂，该稳定剂选自稀土金属、钇及其混合物。5.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物含有一种或多种选自 过渡金属、碱金属、碱土金属和IIIb族金属的掺杂贱金属物质。6.权利要求1或2的氧化催化剂，其中所引入的贱金属物质的浓度为铈氧化物相的约 0.01重量％ -约10重量％。7.权利要求1或2的氧化催化剂，其中所引入的贱金属物质的浓度为铈氧化物相的 0.1重量％ -约2.5重量％。8.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物与含有PGM的催化 剂应用在相同的层/道次中。9.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物应用在含有PGM的 催化剂之后的层/道次中。10.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物应用在含有PGM的 催化剂之前的层/道次中。11.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物应用在一定区域 中，其中该区域位于所述氧化催化剂的出口处。12.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物应用在一定区域 中，其中该区域位于所述氧化催化剂的入口处。13.权利要求1或2的氧化催化剂，其中贱金属改性的含铈氧化物应用于单独的第二 独石，进一步地其中该第二独石位于含有主要PGM的催化剂的出口处。14.权利要求1或2的氧化催化剂，...
【专利技术属性】
技术研发人员：BWI索斯伍德，C艾里斯，
申请(专利权)人：尤米科尔股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE
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