[发明专利]NOx吸附剂催化剂

说明书

公开了一种贫NO_x捕集催化剂及其在内燃机排放处理系统中的用途。所述贫NO_x捕集催化剂包含两层，其中第一层置于第二层上，且基本由一种或多种铂族金属、含铈载体材料和第一无机氧化物组成。

技术领域

本发明涉及贫NO_x捕集催化剂、处理来自内燃机的废气的方法和包含贫NO_x捕集催化剂的内燃机排放系统。

背景技术

内燃机产生包含各种污染物(包括氮氧化物(“NO_x”)、一氧化碳和未燃烧烃)的排放气，该排放气受政府法规调控。越来越严格的国家和地区法规已经降低了可以从柴油或汽油发动机排放的污染物的量。广泛应用排放控制系统来降低排放至大气的这些污染物的量，和一旦达到它们的操作温度(通常为200℃或更高)，它们通常表现出非常高的效率。但低于它们的操作温度(“冷启动”期间)时，这些系统则相对效率很低。

一种用于清洁排放气的排放气处理组分为NO_x吸附剂催化剂(或“NO_x捕集阱”)。NO_x吸附剂催化剂为在贫排放气条件下吸附NO_x、在富条件下释放所吸附的NO_x和还原所释放的NO_x形成N₂的设备。NO_x吸附剂催化剂通常包括用于贮存NO_x的NO_x吸附剂和氧化/还原催化剂。

NO_x吸附剂组分通常为碱土金属、碱金属、稀土金属或它们的组合。这些金属通常以氧化物的形式存在。所述氧化/还原催化剂通常为一种或多种贵金属，优选为铂、钯和/或铑。通常包含铂来实施氧化功能和包含铑来实施还原功能。氧化/还原催化剂和NO_x吸附剂通常负荷于在排放气系统中应用的载体材料如无机氧化物上。

NO_x吸附剂催化剂实施三种功能。首先，一氧化氮在氧化催化剂的存在下与氧反应产生NO₂。其次，NO₂以无机硝酸盐的形式被NO_x吸附剂吸附(例如BaO或BaCO₃在NO_x吸附剂上转化为Ba(NO₃)₂)。最后，当发动机在富条件下运行时，所存贮的无机硝酸盐分解为NO或NO₂，然后它们在还原催化剂的存在下与一氧化碳、氢和/或烃反应而还原(或通过NH_x或NCO中间体)形成N₂。通常，氮氧化物在排放气物流中的热、一氧化碳和烃的存在下转化为氮气、二氧化碳和水。

PCT国际申请WO 2004/076829公开了包含设置在SCR催化剂上游的NO_x贮存催化剂的排放气净化系统。NO_x贮存催化剂包括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、碱土或稀土金属。据教导特别优选的NO_x贮存催化剂包括在基于氧化铝的载体上用铂涂覆的铈氧化物和附加的铂作为氧化催化剂。EP 1027919公开了包含多孔载体材料如氧化铝、沸石、二氧化锆、二氧化钛和/或氧化镧和至少0.1wt％贵金属(Pt、Pd和/或Rh)的NO_x吸附剂材料。例举了在氧化铝上载带的铂。

另外，US 5,656,244和US 5,800,793描述了NO_x贮存/释放催化剂与三效催化剂组合的系统。据教导，除了其它金属外，NO_x吸附剂包含载带在氧化铝、莫来石、堇青石或碳化硅上的铬、铜、镍、锰、钼或钴的氧化物。

PCT国际申请WO 2009/158453描述了一种贫NOx捕集催化剂，其至少包含含NO_x捕集组分如碱土元素的一以及含二氧化铈和基本不含碱土元素的另一层。这种构造用于改进LNT的低温(例如小于约250℃)性能。