[发明专利]柴油机氧化催化剂

说明书

描述了用于处理来自柴油发动机的废气排放物的氧化催化剂复合材料、方法和系统。更特别描述了一种氧化催化剂复合材料，其包括包含第一耐火金属氧化物载体、稀土氧化物和钯(Pd)的第一氧化材料；包含第二耐火金属氧化物和铂(Pt)和钯(Pd)的第二氧化材料；和包含第三耐火金属氧化物、铂(Pt)和任选钯(Pd)和用选自Cu、Fe、Co、Ni、Mn、V和Ag中一种或多种的金属助催化的分子筛的保护性覆层。该氧化催化剂复合材料耐硫。

本发明涉及柴油机氧化催化剂。更具体地，实施方案涉及包含保护性覆层的氧化催化剂复合材料，所述保护性覆层包括用金属助催化的分子筛。该氧化催化剂复合材料耐硫并用于低温CO氧化。

稀燃发动机，例如柴油发动机和稀燃汽油发动机的运行为使用者提供优异的燃料经济性并由于它们在稀燃条件下在高空/燃比下的运行而具有气相烃和一氧化碳的低排放。另外，柴油发动机在其燃料经济性、耐久性及其在低速下产生高扭矩的能力方面提供优于汽油(火花点火)发动机的显著优点。

但是，从排放的角度看，柴油发动机可能存在比它们的火花点火对应物更严重的问题。由于柴油发动机排气是多相混合物，排放问题涉及颗粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、未燃烃(HC)和一氧化碳(CO)。

NO_x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)。NO受到关注，因为其在高层大气中转化成NO₂，认为NO在这里在日光存在下经由一系列反应经历被称作光化学烟雾形成的过程。烃受到关注，因为它们是酸雨的显著成因。另一方面，地平面NO₂具有作为氧化剂的高潜力并且是强的肺刺激物。

有效减少稀燃发动机的NO_x是难以实现的，因为高NO_x转化率通常需要富还原剂条件。排气料流的NO_x组分转化成无害组分通常需要用于在稀燃条件下运行的专用NO_x减排策略。这些策略之一采用NO_x的选择性催化还原(SCR)，其涉及在还原剂(例如脲)存在下经SCR催化剂，例如氧化钒-二氧化钛基催化剂或用贱金属如Cu、Fe或其它贱金属助催化的沸石的NO_x反应。当SCR催化剂的进料气体中的NO₂/NO_x比率充足时，可以观察到性能增强，尤其是在低温范围(即<250℃)内。包含分散在耐火金属氧化物载体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发动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，将所述单元置于柴油供能的发动机的排气流径中以在排气排放到大气之前将其处理。通常，柴油机氧化催化剂在陶瓷或金属支承基底(例如流通型整料支承体)上形成，在基底上沉积一种或多种催化剂涂料组合物。除转化气态HC、CO和颗粒物的可溶性有机成分(SOF)外，含有铂族金属(其通常分散在耐火氧化物载体上)的氧化催化剂还促进氧化一氮(NO)氧化成二氧化氮(NO₂)。

用于处理内燃机排气的催化剂在相对低温运行期间，如发动机运行的初始冷启动期间较低效，因为发动机排气没有在足够高以有效催化转化排气中的有害组分的温度下。为此，可包括吸附剂材料，如沸石作为催化处理系统的一部分以吸附气态污染物，通常是烃，并在初始冷启动期间留住它们。随着排气温度提高，吸附的烃从吸附剂中驱出并在较高温度下经受催化处理。