[发明专利]用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用

说明书

本发明公开一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用，该催化剂制品采用流通型整料基材，基材孔壁上设有覆盖整个基材长度的层状催化剂，层状催化剂包括从内到外设置的第一涂层、第二涂层和第三涂层；第一涂层包括被动氮氧化合物吸附催化剂组合物，第二涂层包括NO₂还原催化剂组合物，第三涂层包括NO_x还原催化剂组合物；第一涂层在温度低于150℃时吸收尾气中的NO_x并在高于250℃时释放NO_x；第二涂层将NO_x中一定比例的NO₂转化为NO，使NO₂和NO的浓度比为0.8～1.2：1；第三涂层将NO_x转化为N₂。该催化剂制品将PNA催化剂、NO₂还原催化剂以及SCR催化剂负载在同一载体的不同区域，实现NO_x吸附、释放、NO₂还原成NO、NO_x还原的循环，进而提高NO_x的还原处理速率。

技术领域

本发明属于燃油车尾气后处理催化剂领域，具体涉及一种用于稀燃发动机尾气处理的催化剂制品及其应用。

背景技术

基于氮氧化合物对气候的负面影响，美国环境保护局(EPA)规定将二氧化氮(NO₂)、一氧化氮(NO)和一氧化二氮(N₂O)统称为NO_x。高空燃比的柴油车尾气是NO_x排放的主要来源。作为典型的稀燃发动机，柴油车一般采用选择性还原催化SCR技术和冷却的废气再循环技术相结合来满足严格的排放法规。但是，只有尾气温度达到起燃温度(大于200℃)以上，SCR催化剂才能发挥良好的NO_x减排效果。柴油车冷启动阶段尾气温度低于180℃，并持续约3min，在此期间NO_x排放物几乎得不到任何处理即排放于空气中。冷启动排放的NO_x贡献了总NO_x排放物的80％。另外，为提升燃油经济性，先进燃烧、发动机小型化、涡轮增压等技术持续更新应用于柴油机，使得排气温度变低，冷启动效应的持续时间和强度更为显著。

为解决冷启动阶段尾气中NO_x排放问题，被动NO_x吸附剂(PNA)应运而生，在SCR低活性时，PNA吸附NO_x，随着尾气温度升高，待下游SCR可以高效催化，PNA能将NO_x迅速释放出来，并恢复NO_x吸附功能。

康明斯提出一种带PNA的组织架构，即DOC+PNA+SCRF(即将SCR催化剂涂覆在颗粒捕集器(DPF)上)+CC-SCR。该系统具有优异的NO_x减排效果，但是涉及机外5个后处理单元，系统架构复杂，实施成本高，并给封装及布置带来巨大压力。庄信万丰公开了一种DOC与PNA耦合方案，称为DCSC单元，并针对DCSC的不同骨架结构分子筛组分进行了多项专利布局。该单元的缺点是由于DCSC含有大量贵金属活性组分，其在载体多级孔道内分布不均匀，高温下易发生团聚，形成大颗粒，这些团聚的颗粒电荷密度较大，易给出电子，对原排放中NO_x氧化作用远远大于吸附作用，导致DCSC表现出的被动NO_x吸附能力低，并且由于经DCSC处理后，NO₂远高于NO，不利于后续NH₃-SCR快速反应，降低了选择性催化还原处理速率。

发明内容

为了解决现有技术中冷启动阶段尾气中NO_x排放问题，本发明提供了如下技术方案：