[发明专利]基材整料上的区域化的催化剂

说明书

一种区域化的催化的基材整料，其包含第一区和第二区，其中该第一区和该第二区是轴向串联排列的，其中该第一区包含负载于载体中的铂族金属，和选自氧化铁，氧化锰，氧化铜，氧化锌，氧化镍及其混合物的第一贱金属氧化物或者负载于无机氧化物上的选自铁，锰，铜，锌，镍及其混合物的第一贱金属，并且该第二区包含负载于沸石上的铜或者铁，和选自氧化铁，氧化锰，氧化铜，氧化锌，氧化镍及其混合物的第二贱金属氧化物或者负载于无机氧化物上的选自铁，锰，铜，锌，镍及其混合物的第二贱金属，其中该第二贱金属不同于该第一贱金属。

本发明涉及区域化的催化的基材整料，其用于控制在比已知的硫化氢控制机理扩展的温度范围内，在贫燃NO_x捕集器脱硫酸盐过程中，在贫燃NO_x捕集器中所形成的硫化氢气体。本发明还涉及用于内燃机的排气系统，其包含贫燃NO_x捕集器和该区域化的催化的基材整料，并且涉及制造该区域化的催化的基材整料和处理来自于内燃机的废气的各种方法。

通常公认的车辆排放物(其是对公共健康和自然环境具有不利影响的主要污染物)是一氧化碳(CO)，烃(HC)，氮氧化物(NO_x)和颗粒物质。

已经提出了几种解决方案来除去和/或控制这些主要污染物，它们的一些聚焦于发动机设计，并且它们的一些聚焦于控制来自排气系统的排放物。

现有的用于除去和/或控制这样的排放物的典型的排气系统包含NO_x捕集器，催化转化CO和HC(其是作为燃料在发动机中不完全燃烧的结果而存在的)的氧化催化剂，和用于除去颗粒物质的过滤器基材。

贫燃NO_x捕集器(LNT)(也称作NO_x吸附剂催化剂；例如公开在US5473887中)使用了捕集器例如碱土金属氧化物，其在贫燃运行模式中吸附了NO_x。废气通常富含NO，其在含铂族金属的氧化性催化剂(例如铂或者钌)上转化成NO₂，并且该NO₂被捕集和存储在碱土金属氧化物例如碳酸钡(其混入到含铂族金属的催化剂中)上。该NO_x然后在当废气排放物中的氧气浓度降低时，在富含条件下从钡上释放，并且用合适的还原剂例如用于柴油机的柴油燃料还原，其使用铑催化剂作为促进剂。该铑催化剂可以混入到含铂族金属的催化剂上，或者它可以位于LNT下游。

通常给出的用于从这种配制物的贫燃废气中捕集的NO_x一种机理是：

NO+0.5O₂→NO₂ (1)；

BaO+NO₂+0.5O₂→Ba(NO₃)₂ (2)，

其中在反应(1)中，NO与氧气在铂族金属催化剂的活性氧化位点上反应，来形成NO₂。反应(2)包括通过无机硝酸盐形式的存储材料来吸附NO₂。

在较低的氧气浓度和/或在高温时，该硝酸盐物质变成热力学不稳定的并且分解，根据下面的反应(3)产生NO或者NO₂。在合适的还原剂的存在下，这些氮氧化物随后由一氧化碳，氢和烃还原成N₂，其可以在还原催化剂上进行(参见反应(4))。

Ba(NO₃)₂→BaO+2NO+1.5O₂或者Ba(NO₃)₂→BaO+2NO₂+0.5O₂ (3)；和

NO+CO→0.5N₂+CO₂(和其他反应) (4)。

在上面的反应(1)-(4)中，该反应性钡物质是作为氧化物给出的。