[发明专利]三层NOx吸附器催化剂

说明书

公开了一种贫NOx阱催化剂及其在用于内燃机的排放处理系统中的用途。贫NOx阱催化剂包含第一层、第二层和第三层。

发明领域

本发明涉及一种贫NO_x阱催化剂，一种处理来自内燃机的废气的方法和用于内燃机的包含该贫NO_x阱催化剂的排放系统。

发明背景

内燃机产生了含有多种污染物的废气，该污染物包括氮氧化物(“NO_x”)、一氧化碳和未燃烧的烃，它们是政府立法的主题。日益严格的国家和地区立法已经降低了可以从这样的柴油机或汽油机排放的污染物的量。排放控制系统被广泛用于降低排放到大气中的这些污染物的量，并且一旦它们达到其操作温度(典型地为200℃和更高)时典型地实现了非常高的效率。然而，这些系统在低于其操作温度时(“冷启动”期)是相对低效的。

一种用于清洁废气的废气处理组分是NO_x吸附器催化剂(或“NO_x阱”)。NO_x吸附器催化剂是这样的装置，其在贫排放条件下吸附NO_x、在富条件下释放所吸附的NO_x并且还原所释放的NO_x以形成N₂。NO_x吸附器催化剂典型地包括用于储存NO_x的NO_x吸附剂和氧化/还原催化剂。

NO_x吸附剂组分典型地为碱土金属、碱金属、稀土金属或其组合。这些金属典型地以氧化物形式存在。所述氧化/还原催化剂典型地为一种或多种贵金属，优选铂、钯和/或铑。典型地，包括铂以执行氧化功能，和包括铑以执行还原功能。所述氧化/还原催化剂和NO_x吸附剂典型地负载于用于废气系统的载体材料如无机氧化物上。

该NO_x吸附器催化剂执行了三个功能。首先，一氧化氮在氧化催化剂存在下与氧反应以产生NO₂。其次，该NO₂被无机硝酸盐形式的NO_x吸附剂吸附(例如BaO或BaCO₃在该NO_x吸附剂上被转化成Ba(NO₃)₂)。最后，当发动机在富条件下运行时，所储存的无机硝酸盐分解以形成NO或NO₂，其然后通过在还原催化剂存在下与一氧化碳、氢和/或烃反应(或经由NH_x或NCO中间体)还原以形成N₂。典型地，该氮氧化物在废气流中的烃、一氧化碳和热量的存在下被转化成氮气、二氧化碳和水。

PCT国际申请WO2004/076829公开了一种废气净化系统，其包括布置在SCR催化剂上游的NO_x储存催化剂。该NO_x储存催化剂包括至少一种用至少一种铂族金属(Pt、Pd、Rh或Ir)涂覆或活化的碱金属、碱土金属或稀土金属。教导了一种特别优选的NO_x储存催化剂包括涂覆有铂的氧化铈，和作为在基于氧化铝载体上的氧化催化剂的另外的铂。EP1027919公开了一种NO_x吸附剂材料，其包含多孔载体材料如氧化铝、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)。示例了负载在氧化铝上的铂。

另外，美国专利号5656244和5800793描述了将NO_x储存/释放催化剂与三效催化剂相组合的系统。教导了该NO_x吸附剂包含铬、铜、镍、锰、钼或钴以及其他金属的氧化物，其负载在氧化铝、莫来石、堇青石或碳化硅上。

PCT国际申请WO2009/158453描述了一种贫NO_x阱催化剂，其包含至少一个含有NO_x捕集组分(例如碱土元素)的层，和另一个含有二氧化铈和基本上没有碱土元素的层。这种配置旨在改进LNT的低温(例如小于约250℃)性能。