[发明专利]用于汽油颗粒过滤器上游的启动催化剂

说明书

本发明描述了在惰性催化剂载体上的一种双层三效催化剂，包括与该惰性催化剂载体直接接触的一个第一层和施加到第一层上并与有待净化的排气直接接触的一个第二层，第一层包含活性氧化铝、铈/锆混合氧化物和钯，第二层包含氧化铝和铑，其特征在于该第二层不含有铈及含铈材料，此催化剂用于清洁配备汽油发动机的机动车辆的排气的用途，以及一种在汽油颗粒过滤器(GPF)上游含有此催化剂的排气处理系统。

本发明描述了一种用于净化汽油发动机排气的三效催化剂。

在燃烧发动机领域中众所周知，燃料燃烧是不充分的并且产生污染物排放，这些污染物如碳氢化合物(HC)，一氧化碳(CO)，氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM)。为了改进空气质量，设立了排放限制法规以实现来自固定应用和可移动来源的更低的污染物排放。对于像客车这种可移动来源，主要措施使能实现污染物排放的减少。改进燃料-空气混合作为主要措施产生了污染物的显著减少。然而，由于这些年更严格的法规，非均相催化剂的应用不可避免。

对于汽油发动机，该所谓的三效催化剂(TWC)可去除HC，CO和NO_x。TWC的最佳使用量是约λ＝1+/-0.005，其中空气/燃料比等于14.56。超过这些值，排气是所谓的稀排气，并且CO和HC被催化氧化为二氧化碳和水。低于这个值，排气是所谓的富排气且用例如CO作为还原剂主要将NO_x还原为N₂。

在λ＝1时，HC、CO和NO_x可获得最佳的转化率。然而，汽油发动机在振动条件下工作，该条件为稍微的稀条件与稍微的富条件之间的条件。在纯粹的富条件下，烃和一氧化碳的转化率迅速下降。为了扩展TWC的最佳工作，以Ce混合氧化物形式的储氧材料(OSM)包含在该TWC的配方中。

最近，对来自汽油发动机的颗粒物(PM)排放的兴趣增加。为了降低PM的排放，即将到来的新的汽油车辆可能需要使用催化的汽油颗粒过滤器(GPF)，但是该催化剂对HC、CO和NO_x转化还具有给定的三效活性。不幸的是，GPF不能作为独立的催化剂使用，因为它通常只显示较差的起燃性能。这导致不可接受地增加的HC排放量，因为HC尤其是在冷启动过程中排放的。

因此，需要解决这个问题，而本发明旨在提高含有GPF的排气净化系统的HC起燃性能。

WO 2008/000449 A2描述了一个常规的双层三效催化剂。在这个发明中，第一层含有一种活性氧化铝和一种第一Ce/Zr混合氧化物，均用钯活化。第二层含有一种活性氧化铝和一种第二Ce/Zr混合氧化物，均用铑活化。本发明的特异性是第一混合氧化物的Ce/Zr比高于第二混合氧化物的Ce/Zr比。

WO 2008/113445 A1也公开了一种双层三效催化剂，其中两层中都含有活性氧化铝，Ce/Zr混合氧化物和钯。这些层的不同在于第二层除了含有铂还含有铑且第一层混合氧化物的Ce/Zr比高于第二层混合氧化物的Ce/Zr比。

US 6,044,644和US 6,254,842公开了发动机附近的催化剂，该催化剂被设计用来减少在汽油发动机冷启动过程中烃的排放量。它包含用于一种TWC催化剂组合中的类型的成分，只是实质上不含有氧化铈和氧化镨。

EP 2042225A1描述一个体系，该体系包括一种催化性汽油颗粒过滤器上游的一种三效催化剂。为获得最佳的过滤效果，该GPF上游的TWC包含小于100g/L的储氧材料。

US 2009/193796和US 2011/030346中也公开了包括一种GPF上游的三效催化剂的体系。

本发明提供了一个在惰性催化剂载体上的双层三效催化剂，包括

在该惰性催化剂载体上的一个第一层，该第一层包括活性氧化铝，一种铈/锆混合氧化物以及作为一种催化活性贵金属的钯，以及一个

第二层，该第二层被施加到第一层上并与有待净化的排气直接接触，包括活性氧化铝以及作为一种催化活性贵金属的铑，