[发明专利]冷启动催化剂和其在排气系统中的用途

说明书

发明领域

本发明涉及冷启动催化剂和其在用于内燃机的排气系统中的用 途。

发明背景

内燃机产生了包含各种污染物的废气，包括氮氧化物(“NO_x”)，一 氧化碳和未燃烧的烃，这是政府立法的主题。排放控制系统广泛地用 于降低排放到大气的这些污染物的量，一旦它们达到其操作温度(通常 为200℃和更高)，通常获得非常高的效率。然而，这些系统低于其操 作温度(“冷启动”期间)是相对低效的。

随着甚至更严格的国家和区域立法降低了可以从柴油或汽油发动 机排放的污染物的量，在冷启动期间降低排放成为主要的挑战。因此， 用于降低在冷启动条件过程中排放的NO_x和烃的水平的方法持续被探 索。

对于冷启动烃控制，调查了基于沸石的烃捕集部件。在这些系统 中，在启动期间沸石吸附和储存烃，当排气温度足够高以脱附烃时， 释放被储存的烃。然后，当下游催化部件达到其操作温度时，脱附的 烃被转化。

对于冷启动NO_x控制，尤其是在贫燃条件下，研究了NO_x储存和 释放催化剂。在升温期间催化剂吸附NO_x和在更高的排气温度热脱附 NO_x。下游催化剂如选择性催化还原(“SCR”)或NO_x吸附催化剂 (“NAC”)有效地将脱附的NO_x还原为氮。

通常，NO_x吸附剂材料由用至少一种铂族金属涂覆的无机氧化物 例如氧化铝、二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛或混合氧化物 组成。PCT国际申请WO2008/047170公开了一种系统，其中来自贫 燃废气的NO_x在低于200℃的温度吸附和然后在高于200℃热脱附。 教导NO_x吸附剂由钯和铈氧化物或混合氧化物或含铈和至少一种其它 过渡金属的混合氧化物或复合氧化物组成。

PCT国际申请WO2004/076829公开了废气纯化系统，其包括设置 在SCR催化剂上游的NO_x储存催化剂。NO_x储存催化剂包含用至少 一种铂族金属(Pt，Pd，Rh，或Ir)涂覆或活化的至少一种碱金属、碱 土金属或稀土金属。教导特别优选的NO_x储存催化剂包含用铂涂覆的 氧化铈和此外在基于氧化铝的载体上的铂作为氧化催化剂。 EP1027919公开了NO_x吸附剂材料，其包含多孔载体材料，例如氧化 铝，沸石，氧化锆，二氧化钛，和/或氧化镧，和至少0.1wt％的贵金 属(Pt，Pd，和/或Rh)。以负载在氧化铝上的铂为例。

此外，US专利No.5,656,244和5,800,793描述了组合NO_x储存/ 释放催化剂与三元催化剂的系统。教导NO_x吸附剂包含铬、铜、镍、 锰、钼或钴(除了其它金属以外)的氧化物，其负载在氧化铝、莫来石、 堇青石或碳化硅上。PCT国际申请WO03/056150描述了组合低温NO₂捕集材料和烟灰过滤器的系统。教导低温NO₂捕集材料包含与碱金属 阳离子交换的沸石，其中沸石选自ZSM-5、ETS-10、Y-沸石、β沸石、 镁碱沸石、丝光沸石、硅酸钛和磷酸铝和贱金属，其选自Mn、Cu、 Fe、Co、W、Re、Sn、Ag、Zn、Mg、Li、Na、K、Cs、Nd和Pr。

遗憾地，尤其是在高NO_x储存效率下，这种系统的NO_x吸附能力 不是足够高。因为日益严格的控制由内燃机释放到大气的NO_x和烃的 量的全球立法，总是存在对于在冷启动条件期间更加有效的废气清洁 的需要。为了克服这些问题，美国申请公开No.2012/0308439A1教导 冷启动催化剂，其包含(1)包含贱金属、贵金属和沸石的沸石催化剂， 和(2)包含一种或多种铂族金属和一种或多种无机氧化物载体的负载 的铂族金属催化剂。然而，美国申请公开No.2012/0308439A1需要沸 石催化剂组分的贱金属组分。

对于任何汽车系统和方法，希望的是在废气处理系统中获得仍进 一步的改善，特别是在冷启动条件下。我们发现了一种提供来自内燃 机的废气的增强的清洁的新冷启动催化剂。

发明内容