[发明专利]用于PNA-SCR-ASC紧密耦合系统的在分子筛上的铂族金属和基础金属

说明书

一种催化剂制品，其包含带有入口侧和出口侧的基质、第一区和第二区，其中第一区包括含有均在在分子筛上的铂族金属和基础金属的被动NOx吸附剂(PNA)、包含含有在载体上的铂族金属的氧化催化剂的氨滑流催化剂(ASC)和第一SCR催化剂，其中第二区包括选自柴油机氧化催化剂(DOC)和柴油机放热催化剂(DEC)的催化剂，和其中第一区位于第二区上游。第一区可以包括底层和顶层，所述底层包括(1)氧化催化剂和(2)第一SCR催化剂的掺混物，所述顶层包括第二SCR催化剂，和其中所述顶层位于所述底层上。

背景技术

发动机中烃基燃料燃烧产生废气，所述废气包含较大部分相对良性的氮气(N₂)、水蒸汽(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，但也包含相对较小部分的有害和/或有毒物质，如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)、来自未燃烧燃料的烃(HC)、来自过高燃烧温度的氮氧化物(NO_x)和颗粒物(主要是烟灰)。为了减少释放到大气中的烟气和废气对环境的影响，希望消除或减少这些不希望组分的含量，优选通过相应不产生其它有害或有毒物质的方法来实现。

由于为了确保烃燃料充分燃烧而提供的高比例的氧，来自贫燃汽油发动机的废气通常具有净氧化效果。在这种气体中，最费劲脱除的一种组分是NO_x，包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。还原NO_x为N₂特别麻烦，因为废气含有足够氧，利于氧化反应而不是还原。尽管如此，可以通过通常称为选择性催化还原(SCR)的方法还原NO_x。SCR方法包括在催化剂存在下借助于含氮还原剂如氨转化NO_x为元素氮(N₂)和水。在SCR方法中，在废气与SCR催化剂接触前向废气物流中加入气态还原剂如氨。还原剂吸附于催化剂上，和当气体流过带有催化剂的基质时发生NO_x还原反应。应用氨的化学计量的SCR反应式如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O。

一旦达到它们的操作温度(通常为200℃或更高)，NH₃SCR排放控制系统是非常有效的。但这些系统在低于其操作温度(“冷启动”阶段)时相对不太有效。随着国家和地方法规更严苛地降低由柴油机排出的污染物量，减少冷启动阶段的排放变成主要挑战。因此，需要继续探索用于减少冷启动条件期间排放的NO_x量的催化剂和方法。

发明内容

按照本发明的一些实施方案，催化剂制品包括具有入口侧和出口侧的基质、第一区和第二区，其中第一区包括含有均在分子筛上的铂族金属和基础金属的被动NOx吸附剂(PNA)、包含含有在载体上的铂族金属的氧化催化剂的氨滑流催化剂(ASC)和第一SCR催化剂，其中第二区包括选自柴油机氧化催化剂(DOC)和柴油机放热催化剂(DEC)的催化剂，和其中第一区位于第二区上游。第一区可以包括底层和顶层，所述底层包括(1)氧化催化剂和(2)第一SCR催化剂的掺混物，所述顶层包括第二SCR催化剂，和所述顶层位于所述底层上。

所述载体可以包括含硅材料，例如选自如下的材料：(1)二氧化硅和(2)二氧化硅与氧化铝比大于200的沸石。在一些实施方案中，所述氧化催化剂铂族金属在载体上以铂族金属和载体总重量的约0.5-10wt％、约1-6wt％或约1.5-4wt％存在。所述氧化催化剂铂族金属可以包括铂、钯或铂与钯的组合。在一些实施方案中，所述氧化催化剂铂族金属包括铂。