[发明专利]高度活性和热稳定的涂层型汽油微粒过滤器

说明书

公开了根据不同材料组合物和催化剂配置生产的涂层型汽油微粒过滤器(cGPF)。cGPF包括Fe‑Ce(富)‑活化Rh组合物，其提供更好的催化功能。这些cGPF被并入发动机系统内，作为TWC系统的零件，用于控制和降低发动机排气排放。在汽油燃料内燃机内采用全球协调轻型汽车测试循环(WLTC)方案评价和比较这些TWC系统的转化性能。当与在TWC应用中采用基于PGM的原始设备制造商(OEM)催化剂的催化性能比较时，这些TWC系统展现了显著的催化性能。进一步，生产包括Fe‑活化Rh层的TWC催化剂，该Fe‑活化Rh层包括掺杂剂元素。通过执行起燃和标准等温储氧能力振荡测试，评估TWC催化剂的催化性能。TWC催化剂展现了提高的催化性能和显著的储氧能力。

技术领域

本公开内容一般涉及微粒过滤器，并更具体地涉及涂层型汽油微粒过滤器(cGPF)，诸如用于在发动机排气后处理系统中。

背景技术

汽油发动机的微粒排放受法规约束，诸如，例如即将到来的欧洲6(2014)和中国6(2016)标准。目前用于汽油发动机中的现有后处理系统不适于实现提出的微粒物标准。与由贫柴油燃烧发动机产生的微粒相比，由汽油发动机——诸如汽油燃料内燃机——产生的微粒趋向于更精细且更少量。这是由于与在汽油发动机内相比，在柴油发动机内出现的不同的燃烧条件。例如，汽油发动机比柴油发动机在更高的温度下运转。还有，与柴油发动机相比，在汽油发动机的排放中，烃组分是不同的。

然而，随着微粒标准变得更严格，对提供微粒捕集功能而不过度塞满排气管和增加背压存在需要。而且，HC、NO_X和CO转化继续是感兴趣的。某一过滤器技术具有旨在用于捕集精细微粒物的相对小的孔和/或较小的孔隙率，但是这类过滤器一般不能容纳充足的催化剂负载量以满足HC、NO_X和CO转化需求。

对提供这类微粒过滤器存在持续需要，其具有充足的TWC活性以及高效过滤，而不过度增加背压，使得在满足微粒物排放的同时可以实现控制的HC、NO_X和CO转化。

发明内容

本公开内容描述了根据不同催化剂配置生产的涂层型汽油微粒过滤器(cGPF)，其包括Fe-Ce(富)-活化Rh组合物。在一些实施方式中，cGPF包括基底和浸渍(IMP)层。在一个实例中，基底实施为陶瓷壁流过滤基底。在另一实例中，基底实施为陶瓷贯流(flow-through)单块基底。在这些实施方式中，当与空白过滤基底比较时，cGPF展现了背压的最小增加。

在一些实施方式中，IMP层实施为PGM组合物结合铁(Fe)和铈(Ce)负载(在Ce侧富集)。在这些实施方式中，PGM组合物包括铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铱(Ir)和铑(Rh)，或者是自身或者在采用不同负载的其组合中。在一个实例中，PGM组合物包括在大约1g/ft³至大约100g/ft³的范围内的Rh负载量。进一步关于这些实施方式，Fe负载量范围从大约200g/ft³至大约1,680g/ft³。仍进一步关于这些实施方式，Ce负载量范围从大约200g/ft³至大约4,200g/ft³。在这些实施方式中，IMP层可以利用镍(Ni)和轻镧系元素改性。在一个实例中，轻镧系元素包括钇(Y)、镧(La)、镨(Pr)和钕(Nd)。