[发明专利]包含钯、金和氧化铈的柴油机氧化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含Pd、Au和氧化铈的柴油机氧化催化剂，以及一种制备该催化剂的方法。此外，本发明涉及一种用于处理包含该催化剂的柴油发动机的气态排出物料流的系统。

背景

贫燃发动机，例如柴油发动机和贫燃汽油发动机的运行为用户提供了优异的燃料经济且由于其在贫燃料条件下的高空气/燃料比下运行而具有极低的气相烃和一氧化碳排放。特别地，柴油发动机相对于汽油发动机给出了就其燃料经济、耐久性及其在低速下产生高扭矩的能力而言的显著优势。然而，就排放角度而言，柴油发动机通常显示出比其火花点火的对应物更严重的问题。排放问题涉及颗粒物、氮氧化物(NOx)、未燃烧的烃(HC)和一氧化碳(CO)，其中NOx描述了各种氮氧化物化学物质，尤其包括一氧化氮和二氧化氮。

包含分散在难熔金属氧化物载体上的贵金属如金、铂、钯、铑、铱、钌和锇的氧化催化剂已知用于处理柴油发动机的排出物，从而通过催化烃和一氧化碳气态污染物二者的氧化而将这些污染物转化成二氧化碳和水。该类催化剂可包含在柴油机氧化催化剂(DOC)中，或者更一般地，包含在设置于柴油动力发动机的排出物流道中的催化转化器中以处理排出物气流。柴油机氧化催化剂通常在其上沉积一种或多种催化剂涂料组合物的陶瓷或金属载体基材上制备。除气态HC、CO和颗粒物的可溶性有机级分的转化之外，包含分散在难熔氧化物载体上的贵金属的氧化催化剂可促进氧化一氮氧化成二氧化氮。

正如本领域所公知的那样，用于处理内燃机排出物的催化剂在较低温度下运行期间(例如发动机运行的初始冷起动期间)效率较低，这是因为发动机排出物的温度不够高，从而不能有效催化转化排出物中的有害组分。为此，本领域已知的是包含吸附剂材料(其可为沸石)以作为催化处理系统的一部分，从而吸附气态污染物(通常为烃)且在初始冷起动期间保留它们。由于排出气体温度升高，驱使吸附的烃从吸附剂中离开并在较高温度下催化处理。

正如所述的那样，包含分散在难熔金属氧化物载体上的贵金属的氧化催化剂已知用于处理柴油发动机的气体排出物。在于贫燃条件和燃料硫存在下高温陈化之后，铂保持为DOC中最有效氧化CO和HC的铂系金属。然而，使用钯基催化剂的一个主要优点是与铂相比，钯的成本较低。然而，钯基DOC通常对CO和HC的氧化显示出较高的起燃温度(尤其是与HC储存材料一起使用时)，从而潜在地导致HC和/或CO的起燃延迟。含钯DOC可降低铂转化链烷烃和/或氧化氧化一氮的活性，且还可使得所述催化剂对硫中毒更为敏感。这些特性通常阻碍了将Pd用作贫燃运行中的氧化催化剂，尤其是对其中发动机温度在大多数行驶条件下保持低于250℃的轻型柴油机应用而言。

WO2010/083313公开了一种柴油机氧化催化剂，其包含至少2个，尤其是3个截然不同的层，其中至少一个层包含氧储存化合物，所述氧储存化合物存在于与大部分贵金属组分如钯和铂隔开的层中。其中所公开的催化剂的目的是改善起燃性能。

EP1938893A2公开了一种发动机排出物催化剂，其包含含铂的第一负载型催化剂以及含钯和金的第二负载型催化剂。所述催化剂用于减少交通工具的CO排放。

然而，由于排出管制变得更为严格，一个持续目标是开发提供改善的性能，例如起燃性能的柴油机氧化催化剂体系。因此，本发明的目的是提供一种显示出改善的CO转化率和起燃温度的柴油机氧化催化剂。

惊讶地发现，该目的可通过一种柴油机氧化催化剂实现，所述催化剂包含设置于载体基材上的载体涂层，其中该载体涂层中包含钯、金以及额外的含氧化铈的复合物，其中钯负载在含金属氧化物的载体材料上，且金负载在含金属氧化物的载体材料上。

简述

因此，本发明涉及一种柴油机氧化催化剂，其包含载体基材和设置于所述基材上的第一载体涂层，所述第一载体涂层包含负载于含金属氧化物的载体材料上的钯和负载于含金属氧化物的载体材料上的金，以及含氧化铈的复合物。

此外，本发明涉及一种制备柴油机氧化催化剂，特别是上述柴油机氧化催化剂的方法，其中该方法包括：

a)提供载体基材；

b)通过用包含负载于(优选浸渍于)含金属氧化物的载体材料上的钯、负载于(优选浸渍于)含金属氧化物的载体材料上的金，和含氧化铈的复合物的混合物浸渍基材而将第一载体涂层施加至基材上，任选随后煅烧(优选在450-700℃的温度下进行)；

c)任选在由b)获得的其上设置有第一载体涂层的基材上施加第二载体涂层，任选随后煅烧(优选在450-700℃的温度下进行)；