[发明专利]NOx还原催化剂以及使用该催化剂的排气系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月9日提交的韩国专利申请No.10-2009-0019868的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种NOx还原催化剂以及使用该催化剂的排气系统。更具体而言，本发明涉及一种NOx还原催化剂以及使用该催化剂的排气系统，所述排气系统储存包含在废气中的氮氧化物并当氮氧化物的还原反应被活化时释放储存的氮氧化物，因此改进了氮氧化物的纯化效率。

背景技术

通常，将通过发动机的排气歧管流出的废气排送至安装在排气管上的催化转化器中并在那里纯化。此后，废气流经消声器的噪音被降低，接着废气通过尾管排放至空气中。催化转化器纯化包含在废气中的污染物。而且，将颗粒过滤器安装在排气管上以捕集包含于废气中的粒状材料(PM)。

选择性催化还原(SCR)装置为一类这样的催化转换器。在选择性催化还原(SCR)装置中，例如尿素、氨、一氧化碳和碳氢化合物(HC)的还原剂与氮氧化物的反应优于与氧气的反应。

在安装这样的选择性催化还原装置的内燃发动机中，根据包含在废气中的氮氧化物的量连续注入另外的燃料。因此，会发生碳氢化合物的放出(slip)，并增加燃料消耗。

而且，当连续供应还原剂时，氧化-还原反应也连续进行。因此，催化剂的耐久性被在氧化-还原反应中生成的氧化热破坏。

在本发明背景部分所公开的信息只是用于加深对本发明一般背景的理解，而不应该被认为是承认或者任何形式的暗示该信息形成了本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供一种NOx还原催化剂以及使用该催化剂的排气系统，所述排气系统储存包含在废气中的氮氧化物并在预定时期通过另外注入燃料释放储存的氮氧化物，因此具有改进氮氧化物纯化效率的优点。

在本发明的一个方面，NOx还原催化剂可安装在废气流经的排气管上，其中NOx还原催化剂包括涂布在载体上的第一和第二催化剂层，所述第一催化剂层被安置与废气相邻，所述第二催化剂层被安置与载体相邻。第一催化剂层通过与包含在废气中的未燃燃料或碳氢化合物的氧化-还原反应还原包含在废气中的一部分氮氧化物，并扩散氮氧化物的另一部分至第二催化剂层，所述第二催化剂层储存扩散的氮氧化物并在预定时期通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物从而在第一催化剂层中还原储存的氮氧化物。

第一催化剂层可包括负载在多孔氧化铝上的沸石催化剂和金属催化剂的至少一种。

沸石催化剂可为其中铜、铂、锰、铁、钴、镍、锌、银、铈和镓中的至少一种元素被离子交换的催化剂。

铂、钯、铑、铱、钌、钨、铬、锰、铁、钴、铜、锌和银中的至少一种金属元素可负载在多孔氧化铝上。

第二催化剂层可包括贵金属和NOx储存材料。

所述预定时期可以为当在第二催化剂层中的氮氧化物大于或者等于预定值时，从而使得氮氧化物的还原反应在第一催化剂层中被活化。

可通过安装在发动机上的喷嘴(injector)的在后注入或者安装在排气管上的喷嘴的二次注入进行燃料的另外注入。

NOx还原催化剂可以进一步包括安置在NOx还原催化剂中的柴油机燃料(diesel fuel)活化材料，其中所述柴油机燃料活化材料活化另外注入的燃料。

在本发明的另一方面，排气系统可以包括安装在废气流经的排气管上的NOx还原催化剂，其中所述NOx还原催化剂包括涂布在载体上的第一和第二催化剂层，所述第一催化剂层被安置与废气相邻，所述第二催化剂层被安置与载体相邻。当流经第一催化剂层时，包含在废气中的一部分氮氧化物被氧化，且氧化的氮氧化物被储存在第二催化剂层中，通过与另外注入的燃料的取代反应(substitution reaction)释放在第二催化剂层中储存的氮氧化物，且释放的氮氧化物通过在第一催化剂层中另外注入的燃料被还原。

可控制另外注入的燃料的供给以使得碳氢化合物与氮氧化物的比例大于或等于预定比例，从而活化第一催化剂层中的氮氧化物的还原反应。

第一催化剂层可包括负载在多孔氧化铝上的沸石催化剂和金属催化剂的至少一种。

沸石催化剂可为其中铜、铂、锰、铁、钴、镍、锌、银、铈和镓中的至少一种元素被离子交换的催化剂。

铂、钯、铑、铱、钌、钨、铬、锰、铁、钴、铜、锌和银中的至少一种金属元素可负载在多孔氧化铝上。

第二催化剂层可包括贵金属和NOx储存材料。

可通过安装在发动机上的喷嘴的在后注入或者安装在排气管上的喷嘴的二次注入进行燃料的另外注入。