[发明专利]用于减少废气流中NOx的催化剂、其制备方法和系统无效

申请号：	200780042847.4	申请日：	2007-09-20
公开（公告）号：	CN101534932A	公开（公告）日：	2009-09-16
发明（设计）人：	H·弗尔贝克;G·S·柯尔梅尔;A·莫伊尼;C·R·卡斯特拉诺	申请（专利权）人：	巴斯福催化剂公司
主分类号：	B01D53/94	分类号：	B01D53/94;B01J23/68
代理公司：	北京市中咨律师事务所	代理人：	林柏楠;刘金辉
地址：	美国新***	国省代码：	美国;US
权利要求书：	查看更多	说明书：	查看更多
摘要：
搜索关键词：	用于减少气流 nox 催化剂制备方法系统
钻瓜网技术展会专利词库专利权人专利榜在售专利公布日期热门专利

【说明书】：

政府合同权利

美国政府在本发明中已缴清许可费，并在有限的情况下有权要求专利所有人在如美国能源部颁发的DE-FC26-02NT41218的条款所规定的合理条件下许可他人实施。

技术领域

概括而言，本发明涉及用于内燃机的废气排放物处理系统、催化剂及其制造方法以及在贫燃发动机(包括柴油机和贫燃汽油机)中的用途。

发明背景

贫燃发动机(例如柴油机和贫燃汽油机)的运行为使用者提供了优异的燃料经济性，并由于其在贫燃料条件下以高的空气/燃料比运行而具有非常低的气相烃和一氧化碳排放。特别地，柴油机还在其耐久性及其在低速下产生高扭矩的能力方面提供了优于汽油机的显著优势。但是，来自贫燃汽油机的废气的特征在于，与在等于或接近化学计量的空气/燃料条件下运行的传统汽油机相比，其具有较高的NO_x排放。难以实现来自贫燃发动机的NO_x的有效减少，因为高的NO_x转化率通常要求富含还原剂的条件。对于在贫燃料条件下的运行，废气流的NO_x组分向无害组分的转化通常需要专门的NO_x减少策略。

从柴油机和贫燃汽油机废气中有效减少氮氧化物(NO_x＝NO+NO₂) 对达到将来的排放标准和改进车辆燃料经济而言是重要的。从含有过量氧的废气进料流中减少NO_x排放以符合各种规章要求是对车辆制造商的一项挑战。例如，据估计，符合美国的Bin 5规章可能需要后处理系统，该后处理系统能够在基于目前预期的发动机排出NO_x含量的FTP(Federal Test Procedure)周期上实现70至90％NO_x转化效率。减少贫燃发动机废气流中的NO_x的一种策略使用NO_x存储减少(NSR)催化剂，其在本领域中又被称作“NO_x阱”。NSR催化剂含有能在贫燃条件下吸附或“捕集”氮氧化物的NO_x吸附剂材料和为该催化剂提供氧化和还原功能的铂族金属组分。在运行中，该NSR催化剂催化了下列公式1至5中描绘的一系列基本步骤。在氧化环境中，NO被氧化成NO₂(公式1)，这是NO_x存储的重要步骤。在低温下，这种反应通常被铂族金属组分(例如铂组分)催化。氧化过程没有就此停住。NO₂向硝酸盐的进一步氧化(其中并入了原子氧) 也是被催化的反应(公式2)。在不存在铂族金属组分的情况下，即使使用NO₂作为NO_x源，也几乎不形成硝酸盐。该铂族金属组分具有氧化和还原的双重功能。在将还原剂，例如CO(一氧化碳)或HC(烃)引入废气时，铂族金属组分由于其还原作用先催化NO_x的释放(公式3)。这种步骤可以恢复一些NO_x存储位点，但对NO_x物质的减少没有任何帮助。然后，释放出的NO_x在富燃环境中进一步还原成气态N₂(公式4和5)。甚至在净氧化环境中也可以通过燃料喷射引发NO_x释放。但是，释放出的NO_x被CO的有效还原要求富燃条件。温度波动也可以引发NO_x释放，因为金属硝酸盐在较高温度下较不稳定。NO_x阱催化是循环操作。金属化合物被认为在贫燃/富燃运行过程中发生碳酸盐/硝酸盐转化作为主要路径。