[发明专利]用于传感器应用的NOx储存材料

说明书

本发明涉及可用于供直接NO_x测量的NO_x传感器的氮氧化物(NO_x)储存材料。

需要监测来自汽车、化石燃料火力发电站和工厂等的NO_x排放以控制并保持低NO_x排放水平使其符合严格的NO_x排放标准。对于以空气和燃料的化学计量混合物运行的汽油发动机来说，发动机输出NO_x排放通常通过三效催化剂(TWCs)控制，其同时以高效率转化CO、烃和NO_x。然而，对于燃烧燃料和空气的贫混合物的内燃发动机来说，常规TWCs没有有效减少NO_x。对于贫燃NO_x排放控制来说，正在研究若干其它技术，包括贫NO_x捕集(LNT)后处理系统和用尿素将NO_x选择性催化还原(SCR)。在LNT系统(也称为NO_x吸附催化剂(NAC))中，在正常贫操作期间NO_x被捕集在催化剂上，且在LNT达到某一NO_x储存水平时，发动机短时间富化操作以使吸附的NO_x从催化剂表面脱附。富排放气体含有CO和未燃烃，其将NO_x还原为N₂。在尿素-SCR系统中，将受控量的尿素注入排气中，所述排气分解形成NH₃，且NO_x由NH₃选择性还原。在LNT和SCR系统二者中，重要的是准确监测NO_x浓度和NO_x流量以实现高NO_x还原效率。

一些市售的NO_x传感器使用O₂传感技术且不是直接NO_x测量装置。这些O₂传感技术受到与由排放气体中可能存在的其它化合物引起的干扰相关的问题困扰。因此，用于直接NO_x测量的新技术优选用于更准确且精确地监测NO_x浓度和NO_x流量。一种方法是将催化组分施涂到由叉指电极、加热器和温度传感器组成的传感器上。通过测量催化组分的电性质(例如电阻抗)的改变，可以直接计量催化剂上的NO_x负载状况。例如，WO9810272A1描述了通过使用监测传感器测定NO_x储存催化剂的NO_x储存负荷的方法，其中储存材料形成传感器中的灵敏元件。美国专利6,833,272号描述了基于传感SCR催化剂的电阻抗测定NH₃吸附SCR催化剂的储存状态的传感器。SAE 2008-01-0447论述了通过测量插入NAC催化剂中的NAC涂布的传感器的电阻抗监测NO_x储存和还原过程、NO_x负载程度、热老化和硫中毒。

文献(例如SAE 2008-01-0447)中报道的NO_x储存组分之一为含有贵金属和氧化铈的钡基制剂。看起来其电性质对NO_x负载量的响应不强且迅速趋近平稳。例如，在350℃下，阻抗仅改变了约6％且在约2分钟内达到平稳，气体浓度为0.055％NO(参见SAE 2008-01-0447中的图3)。另外，钡基NO_x储存材料在高温下受到低NO_x储存容量的困扰。

我们现在已经发现，例如与文献(例如SAE 2008-01-0447)中报道的NO_x储存组分相比，钾基NO_x储存组分在材料的电性质方面对NO_x负载过程具有强烈响应以及优良的高温储存容量。

根据一方面，本发明提供NO_x储存材料，其包含载体和浸渗在所述载体上的钾盐，其中浸渗在所述载体上的钾用铂族金属促进，且其中所述NO_x储存材料具有基于所述NO_x储存材料上的NO_x负载量而改变的电性质。与典型的钡基NO_x储存组分相比，钾基NO_x储存组分在材料电性质方面对NO_x负载过程具有强烈响应，以及具有优良的高温储存容量。