[发明专利]催化剂制品及其用于过滤细小颗粒的用途

说明书

本发明提供了催化剂制品及其在用于内燃机的排气系统中的用途。该催化剂制品包括：·基底，该基底为壁流式过滤器，该壁流式过滤器具有入口端和出口端及两者间的轴向长度L、从入口端延伸的多个入口通道和从出口端延伸的多个出口通道，·其中该多个入口通道包括从入口端或出口端延伸L的至少50％的第一催化剂组合物，并且该多个出口通道包括从出口端或入口端延伸L的至少50％的第二催化剂组合物，其中第一催化剂组合物和第二催化剂组合物重叠L的至多80％，并且·其中第一催化剂组合物和第二催化剂组合物各自独立地包含具有第一D90的颗粒储氧组分(OSC)和具有第二D90的颗粒无机氧化物，并且：·i)第一D90小于1微米且第二D90为1微米至20微米；或·ii)第二D90小于1微米并且第一D90为1微米至20微米。

技术领域

本公开涉及用于处理来自汽油发动机的废气排放物的催化剂制品，具体地涉及适用于处理尺寸小于23nm的细小颗粒排放物的壁流式过滤器。

背景技术

强制点火发动机使用火花点火引起烃和空气混合物的燃烧。相比之下，压缩点火发动机通过将烃喷射到压缩空气中来引起烃的燃烧。强制点火发动机可以由汽油燃料、与含氧化合物(包括甲醇和/或乙醇)共混的汽油燃料、液化石油气或压缩天然气提供燃料。强制点火发动机可以是化学计量操作的发动机或贫燃操作的发动机。

三元催化剂(TWC)通常含有一种或多种铂族金属，特别是选自由铂、钯和铑组成的组的那些。

TWC旨在同时催化三个反应：

(i)一氧化碳氧化成二氧化碳，

(ii)未燃烧的烃氧化成二氧化碳和水；以及

(iii)氮氧化物还原成氮气和氧气。

当TWC从在化学计量点处或其附近运行的发动机接收废气时，这三个反应最有效地发生。如本领域所熟知的，当汽油燃料在强制点火(例如火花点火)内燃发动机中燃烧时排放的一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)和氮氧化物(NO_x)的量主要受燃烧气缸中的空气燃料比的影响。具有化学计量平衡的组成的废气是其中氧化气体(NO_x和O₂)的浓度和还原气体(HC和CO)的浓度基本上匹配的废气。产生该化学计量平衡的废气组成的空气燃料比通常为14.7∶1。

理论上，应当可以实现将化学计量平衡的废气组成中的O₂、NO_x、CO和HC完全转化成CO₂、H₂O和N₂(以及残余的O₂)，这是TWC的任务。因此，理想的是，发动机应当以使得燃烧混合物的空气燃料比产生化学计量平衡的废气组成的方式操作。

限定废气的氧化气体和还原气体之间的组成平衡的方式是废气的λ值，其可以根据公式(1)被定义为：

实际的发动机空气燃料比/化学计量的发动机空气燃料比，(1)其中λ值为1表示化学计量平衡的(或化学计量的)废气组成，其中λ值＞1表示O₂和NO_x过量并且组成被描述为“贫的”，并且其中λ值＜1表示HC和CO过量并且组成被描述为“富的”。在本领域中，还通常将发动机工作时的空气燃料比称为“化学计量的”、“贫的”或“富的”，具体取决于空气燃料比产生的废气组成：因此是化学计量操作的汽油发动机或贫燃汽油发动机。

应当理解，当废气组成为化学计量贫时，使用TWC将NOx还原成N₂的效率较低。同样，当废气组成为富时，TWC不太能够氧化CO和HC。因此，挑战是将流到TWC中的废气的组成保持在尽可能接近化学计量组成。