[发明专利]氮氧化物(NOx)储存催化剂

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NO_x)的催化剂。本发明进一步涉及包含该催化剂的用于贫燃发动机的排气系统，和涉及包含该排气系统的车辆。本发明还涉及一种处理贫燃发动机废气的方法。

发明背景

贫燃发动机例如柴油发动机通常以高于化学计量的空气:燃料质量比运行，来改进燃料燃烧效率和提供良好的燃料经济性。这样的发动机所产生的废气排放物通常包含由全球政府间组织立法反对的至少四类污染物：一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物质(PM)。用于贫燃发动机的排放标准，无论是固定的还是移动的(例如车辆发动机)，正日益收紧。需要提供能够满足这些标准的改进的排放控制装置。一种这样的排放控制装置是氮氧化物(NO_x)储存催化剂(NSC)。NSC在本领域中也被称作NO_x吸附剂催化剂(NAC)、贫燃NO_x阱(LNT)、脱NO_x阱(DNT)或NO_x储存/还原(NSR)催化剂。

在正常运行过程中，贫燃发动机产生具有“贫”组成的废气排放物。NSC用于储存或捕集存在的氮氧化物(NO_x)。废气排放物中存在的二氧化氮(NO₂)典型地被NSC的NO_x储存组分吸附，该组分通过形成无机硝酸盐来储存NO₂。废气排放物中NO_x的一氧化氮(NO)组分通常被NSC催化氧化成二氧化氮(NO₂)。形成的另外的NO₂然后可以由NSC的NO_x储存组分储存。

为了从NO_x储存组分中释放NO_x，例如当NO_x储存组分将达到它的储存容量时，贫燃发动机可以在富条件下运行来产生具有“富”组成的废气排放物。在这些条件下，NO_x储存组分的无机硝酸盐分解并主要形成二氧化氮(NO₂)和一些一氧化氮(NO)。NSC可以包含铂族金属组分，其能够用废气排放物中存在的烃(HC)、一氧化碳(CO)或氢气(H₂)将释放的NO_x催化还原成N₂或NH₃。

发明内容

本发明提供一种用于储存贫燃发动机废气中的氮氧化物(NO_x)的催化剂。催化剂包含氮氧化物(NO_x)储存材料和基底，其中该氮氧化物(NO_x)储存材料包含在载体材料上的氮氧化物(NO_x)储存组分和一氧化氮(NO)氧化促进剂，其中该NO氧化促进剂是锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐。

本发明人已经令人惊讶地发现，当氮氧化物(NO_x)储存组分与锰组合时，可以获得具有优异NO_x储存能力的材料。据信，锰组分氧化或者促进废气中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO₂)。该NO₂然后被NO_x储存组分储存为无机硝酸盐。

一些NO_x储存催化剂配制物包含铂来将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO₂)。至少当使用铂特定地将NO氧化成NO₂时，包含锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐可以允许还原NO_x储存催化剂配制物中所包含的铂量。

当锰或其氧化物、氢氧化物或碳酸盐与铂在某些氧化铝基载体材料上组合使用时，已经发现可以获得有利的NO氧化活性。可以使用这种有利的活性来通过将废气中的NO转化成NO₂以促进NO_x储存，从而可以更容易地形成无机硝酸盐。它可以进一步有助于将从NO_x储存材料释放或者经过的任何NO转化成NO₂。

有利地，本发明的催化剂可以在它的寿命期表现出相对稳定的NO氧化活性。因此，处于新鲜状态(即当它是”新的”并且没有经历反复的、长时间的使用)和老化态的催化剂的NO氧化活性的差异典型地小。