[发明专利]选择性催化还原体系和催化剂体系

说明书

技术领域

本发明的一方面涉及一种用于稀燃汽油机和柴油机、具有宽温度窗口并用于稀薄NO_x控制的选择性催化还原催化剂体系。本发明的另一方面涉及一种在宽范围的NO浓度内提供高的稀薄NO_x转化率的选择性催化还原催化剂体系。

在本发明的另一实施例中，一种选择性催化还原催化剂甚至为冷启动的NO_x排放物以宽温度窗口提供有效的稀薄NO_x控制。

背景技术

利用NH₃的选择性催化还原(SCR)是对稀燃汽油机和柴油机进行NO_x控制的主导候选者。SCR催化剂利用贱金属来促进NO_x和NH₃之间的反应，从而在稀薄条件下产生N₂。对稀薄应用进行NO_x控制的另一主导候选者是稀NO_x阱(LNT)，稀NO_x阱是一种含贵金属(例如，铂、钯、铑)的催化剂，这种催化剂在稀薄条件下储存NO_x，并在周期性富吹扫(rich purge)过程中将储存的NO_x还原成N₂。与LNT相比，SCR提供了若干优点。SCR催化剂能够在比LNT宽的温度范围内工作，且SCR不需要富吹扫，这有利于节约燃料。SCR催化剂还对原料气NO_x的浓度更加稳健(robust)。最后，SCR催化剂不利用贵金属，因此催化剂成本较低。

虽然SCR催化剂具有若干优点，但SCR催化剂具有特定的局限性。作为对交通工具进行NO_x控制的主导竞争者的SCR配方应用在高温端或者应用在低温端。因此，需要这样一种SCR催化剂体系，即，这种SCR催化剂体系在较宽的温度范围内是有效的，从而在低负载和高负载操作期间对交通工具提供有效的稀薄NO_x控制。就交通工具上的排气系统中的SCR转化器的位置而言，较宽的温度窗口还提供了更多的灵活性。SCR催化剂体系还必须在冷启动之后对交通工具提供良好的NO_x控制。这对于仅由SCR催化剂提供NO_x控制的柴油机来说尤其如此。另外，因为发动机能够排放不同水平的NO，所以期望SCR催化剂体系在宽的NO浓度范围内提供高的NO_x转化率。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种对稀燃汽油机和柴油机进行NO_x控制的选择性催化还原体系，该体系包括第一区和第二区，其中，所述第一区由铁构成，所述第二区由铜构成，其中，所述第二区位于所述第一区的下游。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于稀燃汽油机和柴油机的选择性催化还原体系，该体系包括第一区、第二区和第三区，其中，所述第一区由铜构成，所述第二区由铁构成，所述第三区由铜构成，所述第三区位于所述第一区和所述第二区的下游。

根据本发明的以下详细描述，本发明的这些和其它方面将被更好地理解。

附图说明

在权利要求中具体列出了本发明的被认为具有新颖性的特征。然而，通过结合附图参考本发明的以下详细描述，可以最好地理解本发明自身，以下详细描述描述了本发明的特定示例性实施例，在附图中：

图1示出Fe基SCR配方和Cu基SCR配方的温度窗口。用连续的稀薄操作将催化剂在800℃进口处在TWC之后老化34小时。在缓慢斜坡变化过程中利用500ppmNO和NH₃、5％O₂、10％CO₂、10％H₂O和余量的N₂以25Khr^-1进行评估；

图2示出根据本发明一个实施例的用于SCR催化剂的两种不同的分区结构，第一种结构包括Fe SCR催化剂和随后的Cu SCR催化剂，第二种结构包括Cu SCR催化剂和随后的Fe SCR催化剂；

图3示出在图2中示出的两个SCR体系的温度窗口以及100％Fe SCR催化剂和100％Cu SCR催化剂的温度窗口，其中，催化剂名称(Fe或Cu)前面的百分数50％或100％表示SCR催化剂的Fe或Cu部分的体积与标准样品体积之比，所述标准样品体积产生25,000hr^-1的空速；

图4示出根据本发明一个实施例的50％Fe+50％Cu SCR催化剂、100％Fe+50％Cu SCR催化剂和100％Fe SCR催化剂的温度窗口；