[发明专利]基于锰的组合物及用于废气处理作为NOx捕集剂的用途

说明书

本发明涉及基于锰的组合物及其废气处理的用途。

众所周知，尤其是借助于三元催化剂来减少机动车废气中氮氧化物(NO_x)的排放，所述催化剂化学计量地使用在所述混合物中存在的还原气体。任何氧的过量都导致催化剂性能的明显退化。

然而，一些发动机如柴油机或贫油混合气汽油发动机节约燃料却在排放的废气中总是含有大量的过量氧气，例如至少过量5％。因而在这种情况下标准三元催化剂对于NO_x的排放是无效的。再有，由于目前已延伸到这些发动机的机动车后燃排放标准日益严格，限制NO_x排放变得急迫。

因而，确实需要有效的催化剂来减少这些类型发动机的NO_x排放，更概括地说，用于处理含NO_x的气体。

作为可满足这种需求的催化剂类型，已提出了称为NO_x捕集剂的体系，它能够将NO氧化为NO₂，然后吸附如此形成的NO₂。在一定条件下，将NO₂再释放，然后通过在废气中所含的还原物质还原为N₂。这些NO_x捕集剂一般是基于铂。但铂是一种昂贵的元素。因而提供一种无铂体系来减少催化剂成本将是有益的。

因而本发明的目的是开发可用作NO_x捕集剂而无需使用铂的催化剂。

为此，并按照本发明的第一种实施方案，本发明组合物包含锰、二氧化铈或二氧化铈与氧化锆的混合物，其特征在于它还包含至少一种选自铽、钆、铕、钐、钕和镨的其它元素。

按照本发明的第二种实施方案，本发明的组合物包含锰和钾、和二氧化铈或二氧化铈与氧化锆的混合物，其特征在于它可通过其中锰和钾两种元素中的至少一种至少部分是通过高锰酸钾提供的方法来获得。

本发明还涉及为减少氮氧化物排放通过捕集所述氧化物而处理气体的方法，其特征在于使用基本上由锰和二氧化铈组成的组合物。

最后，本发明涉及相同类型的方法，其中使用前述两种实施方案的组合物。

在阅读了如下说明以及对本发明进行说明的各种具体但非限定性实施例后可更清楚地看出本发明的其它特征、细节、和优点。

本发明组合物的特征在于构成该组合物的且已在上面提到的元素的性质。要在这里提到的是，在这种组合物中，二氧化铈或二氧化铈与氧化锆的混合物可形成载体，其它元素构成被承载相。这意味着二氧化铈或二氧化铈与氧化锆的混合物可构成所述组合物的主要元素，在这些元素上沉积其它元素。为简化起见，本说明书的其余部分将提到载体和被承载相，但应理解，当被记载为属于被承载相的元素，例如通过在载体的实际制备过程中被引入载体中而存在于载体中时，并不偏离本发明的范围。

在上述第一种实施方案中，所述组合物可包含被承载相，所述被承载相是基于与铽、钆、钐、钕或镨组合的锰，或基于锰与这些元素中至少两种的混合物。按照这种第一种实施方案的变化形式，所述组合物可还包含碱金属，更具体地钠或钾。这种碱金属元素可属于被承载相。

在第二种实施方案中，所述组合物可包含被承载相，所述被承载相基于与钾组合的锰。再有，在所述组合物的制备过程中，锰和钾两种元素的至少一种至少部分是通过高锰酸钾来提供的。应指出的是，可通过高锰酸盐且仅是部分地提供单一的元素。相反，且是优选的，也可完全由高锰酸盐途径来提供所述两种元素。可预见到介于这两种可能性之间的所有其它变化形式。这种实施方案使得可获得具有高NO_x吸附容量的组合物。

在所述组合物的被承载相中的元素数量可在宽范围内变化。最小的比例是低于该数值不再观察到NO_x吸附活性的数值。锰比例因而可在2至50％之间变化，更具体地为5至30％。铽、钆、钐、钕、镨和／或钾的比例可在1至50％之间变化，更具体地为5至30％。这些比例以相对于载体和与被承载相有关的元素的总和的原子％来表达。需要在此和对说明书全文说明的是，在所叙述的组合物中锰和其它元素是以氧化物形态存在。