[发明专利]用于贫NOx捕集器中的钙钛矿型化合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月16日提交的美国临时申请No.61/160523的权益，该临时申请的公开内容在此通过引用完全结合进来。

技术领域

本发明技术领域一般涉及废气后处理系统(exhaust aftertreatmentsystem)，更具体涉及用于贫NO_x捕集器中的催化剂材料。

背景技术

贫燃发动机可以被提供空气和燃料的贫混合物(富氧混合物)作为改善车辆燃料经济性的手段。在贫燃运行期间从这种发动机排出的发动机废气可以包括相对高含量的氧气(O₂)、相对低含量的一氧化碳(CO)和没有燃烧的/部分燃烧的烃(下面记作HC)，以及少量主要包含NO和NO₂(统称为NO_x气体)的氮氧化物。但是，在发动机废气从车辆尾管排到大气中之前，这些气态排放物中的一些的浓度可能需要在降低到可行的最大程度。为此，可以在车辆发动机下游安装废气后处理系统，来控制和减少发动机废气中包含的各种不想要的排放物和颗粒物质。典型的废气后处理系统通常希望(1)将CO氧化成二氧化碳(CO₂)，(2)将HC氧化成CO₂和水(H₂O)，(3)将NO_x气体转化成氮气(N₂)和O₂，并去除任何其它不想要的物质。

配备有三效催化剂(a three-way catalyst，TWC)的传统催化转化器已经被用于许多废气后处理系统设计中。TWC通常包含能够同时氧化CO和HC并还原NO_x气体的铂族金属(PGM)的一些组合。已知当发动机利用空气和燃料的化学计量混合物操作时，这种催化转化器运行相当有效。这是因为由化学计量的空气/燃料混合物的燃烧所生成的发动机废气通常包括还原剂(CO、HC和H₂)和氧化剂(O₂)的适度平衡，从而同时通过各种相关的催化反应来还原NO_x气体和氧化任何CO和HC。但是，当发动机以空气和燃料的贫混合物运行时，配有TWC的催化转化器通常不能高效地还原NO_x气体。发动机废气中低水平的还原剂和高O₂含量使得这种反应在大多数情况下在动力学上是不利的。

贫NO_x捕集器(或者LNT)是可以在废气后处理系统中用于帮助去除贫燃发动机的发动机废气中所含的NO_x气体的唯一可用选项。LNT通常通过如下操作：将从贫燃发动机中排出的发动机废气进料穿过和/或通过显示出NO_x气体捕集和转化能力的LNT催化剂材料。当贫燃发动机燃烧空气和燃料的贫混合物时，LNT催化剂材料将NO氧化成NO₂，并同时捕集或“储存”硝酸盐物种形式的NO₂。在一些情况中，可以通过提高总NO_x排放物中的NO₂比例以降低LNT催化剂材料上的氧化需求(NO至NO₂)，来提高NO_x气体去除和储存的效率。但是，LNT催化剂材料的NO_x储存能力并不是无限的，在某一点上可能需要再生或者清除源自NO_x的硝酸盐化合物。可以通过瞬时将供给贫燃发动机的空气和燃料的混合物从贫转变成富而再生LNT催化剂材料。富燃发动机废气最终输送到LNT催化剂材料导致源自NO_x的硝酸盐化合物变得热力学不稳定，这进而触发NO_x气体的释放和再生出未来的NO_x储存位点。释放出的NO_x气体随后通过富燃发动机流出物中存在的过量还原剂，例如CO、HC和/或H₂，被还原，大部分还原成N₂。通过在空气和燃料的贫混合物和富混合物之间的合适循环辅助的一些LNT的总转化效率，已经显示出在长时间内去除了贫燃发动机的发动机废气中所含的NO_x气体的多于90％。