[发明专利]用于净化废气的钯/沸石基被动氮氧化物吸附剂催化剂

说明书

本发明涉及一种催化剂，所述催化剂包含载体基底、钯和沸石，所述沸石的最大通道由10个四面体配位原子形成；涉及所述催化剂的作为被动氮氧化物吸附剂的用途；涉及一种废气系统，所述废气系统含有所述催化剂和SCR催化剂；并且涉及一种使用所述废气系统净化机动车辆的废气的方法。

本发明涉及用于被动地储存来自内燃机的废气的氮氧化物的被动氮氧化物吸附剂，其包含镀有钯的10环沸石。

用稀燃内燃机(诸如柴油发动机)操作的机动车辆的废气除了一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x)之外还含有因燃料在气缸的燃烧室中不完全燃烧产生的组分。除了通常也主要以气体的形式存在的残余烃(HC)之外，这些组分还包括颗粒排放物，也被称为“柴油炭烟”或“炭烟颗粒”。这些颗粒排放物是主要来自含碳颗粒物和粘附液相的复杂团聚体，通常主要包含长链烃缩合物。粘附到固体组分的液相也被称为“可溶性有机馏分SOF”或“挥发性有机馏分VOF”。

为了清洁这些废气，上述组分必须尽可能完全地转化为无害化合物。这只有在使用合适催化剂的情况下才有可能实现。

借助颗粒过滤器可以非常有效地从废气除去炭烟颗粒。由陶瓷材料制成的壁流式过滤器已经被证明是特别成功的。这些壁流式过滤器由多孔壁所形成的多个平行通道形成。通道在过滤器的一端处交替地闭合，使得形成：第一通道，该第一通道在过滤器的第一侧处敞开而在过滤器的第二侧处闭合；以及第二通道，该第二通道在过滤器的第一侧处闭合而在过滤器的第二侧处打开。例如，流入第一通道的废气可以仅通过第二通道再次离开过滤器，并且为此目的必须流过介于第一通道和第二通道之间的多孔壁。当废气穿过壁时，颗粒保持不变。

已知可以为颗粒过滤器提供催化活性涂层。EP1820561 A1例如描述了具有催化剂层的柴油颗粒过滤器的涂层，其有助于燃烧掉过滤的炭烟颗粒。

用于在存在氧气的情况下从废气中去除氮氧化物的一种已知方法是在合适的催化剂上借助于氨的选择性催化还原方法(SCR方法)。在该方法中，利用氨将废气中的待去除的氮氧化物转化为氮和水。

例如，铁交换的并特别是铜交换的沸石可以用作SCR催化剂；参见例如WO 2008/106519 A1、WO 2008/118434 A1和WO 2008/132452 A2。

用于用氨转化氮氧化物的SCR催化剂不包含任何贵金属，特别是不包含铂和钯。在此类金属的存在下，将优先地用氧氧化氨以形成氮氧化物，而SCR反应(氨与氮氧化物的反应)将落在后面进行。在文献中有时将铂交换或钯交换的沸石称为“SCR催化剂”的情况下，这不是指NH3-SCR反应，而是指借助烃进行的氮氧化物的还原。

然而，后一种转化不是非常具有选择性的，并且因此被称为“HC-DeNOx反应”而不是“SCR反应”。

用作还原剂的氨可以通过将氨前体化合物诸如脲、氨基甲酸铵或甲酸铵按剂量加入废气系统中并随后水解而可用。

SCR催化剂的缺点是，它们只能在约180℃至200℃的废气温度下工作，并且因此不能转化在发动机的冷起动阶段形成的氮氧化物。

为了除去氮氧化物，已知所谓的“氮氧化物储存催化剂”，对于这种催化剂，术语“稀燃NOx捕集器”或“LNT”是通用的。它们的清洁效果基于以下事实：在发动机的稀燃操作阶段中，氮氧化物主要地以硝酸盐的形式被储存催化剂的储存材料储存，而此类氧化物在发动机的后续的富燃操作阶段中再次分解，并且以此方式释放的氮氧化物用储存催化剂中的还原废气组分转化为氮、二氧化碳和水。该操作原理在例如SAE文件SAE 950809中描述。