[发明专利]银促进的紧耦合NOx吸收剂

说明书

本申请要求基于2012年5月9日提交的名称为“Silver Promoted Close-Coupled NOx Absorber”(银促进的紧耦合NOx吸收剂)的临时申请61/644,510的优先权，该申请以引用方式并入本文中。本申请还要求基于2012年5月7日提交的名称为“Nitric Oxide Oxidation over Silver Based Catalysts”(银基催化剂上的一氧化氮氧化)的临时申请61/643,472的优先权，该申请以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及在发动机冷起动之后的开始几分钟期间从来自柴油发动机的排气吸收的氮氧化物(NOx)的临时储存中的改进。更具体而言，本公开涉及使用粒状银/氧化铝材料(承载在Al₂O₃颗粒上的Ag或氧化银颗粒)从相对低温的柴油发动机排气中吸收NOx，该排气还包含相对少量的氢和不完全燃烧的烃。银材料优选地与氧化NO和/或吸收NOx的另一种材料联合使用，尤其是在排气流已将银/氧化铝材料加热至其有效操作温度以上时。

背景技术

在过去几十年中，机动车辆制造商满足了对车辆发动机的排气中排放到大气的一氧化碳、未燃烧的烃和氮氧化物(统称为NOx)的量的连续降低的限值要求。这些对减少排气排放物的要求与对增加燃料经济性的要求结合。这些结合的要求需要越来越高级的发动机、对发动机的计算机控制以及在排气流中的包括催化反应器的排气处理系统。

现有的排气处理系统在处理来自预热的发动机的排气中十分有效，因为催化剂材料已被加热至它们用来有效地氧化一氧化碳和不完全燃烧的燃料组分并还原氮氧化物时的温度(例如，250℃及以上)。这些处理系统对于在化学计量的空燃比下操作的燃烧汽油燃料的发动机和用显著过量的空气操作(有时称为“稀燃”)的柴油发动机(和其它稀燃发动机)均十分有效。在排气已将催化反应器或其它处理容器加热至催化剂或其它功能材料的有效温度之前，处理在发动机冷起动之后紧接着排放的排气是困难的。人们认识到，此类未处理过的排放物将构成在发动机排气系统的强制性测试中的总排放物的很大一部分。对于柴油发动机的排气中的混合氮氧化物的处理来说，问题尤其严重。这些氮氧化物包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)和通常少量的其它氮氧化物，其混合物通常被称为NOx。因此，需要用于在冷起动之后处理来自发动机的排气的更好的系统。在诸如柴油发动机的稀燃发动机中该需求尤其迫切，由于在充入其气缸的燃烧混合物中使用过量的空气，这种发动机趋于产生较冷的排气流。

发明内容

本公开提供并说明了在发动机冷起动之后的短暂时期内对从柴油发动机的排气歧管泵送的排气中的NOx的吸收的实践。但本发明的实践也适用于稀燃汽油发动机和其它燃烧烃燃料的内燃发动机(不论压缩点火或火花点火)的冷起动期间，这些发动机的操作使得它们产生作为其排气流的一部分的一氧化氮和氢气的组合，特别是在发动机处于环境温度(有时称为冷起动)或低于其预热后的操作温度的温度并且其排气未将车辆的排气处理系统加热至其操作温度时起动之后。

据发现，在例如从约75℃至约250℃的相对低的温度下，包含沉积在高表面积氧化铝的颗粒上的银(或银的氧化物，例如Ag₂O)的纳米级颗粒的银基材料(Ag/Al₂O₃)将一氧化氮氧化为二氧化氮并吸收来自流动的柴油排气的流的二氧化氮。一般来讲，基于银/氧化铝材料的总重量，银/氧化铝材料包含约0.5重量%至约10重量%的银。这种银基吸收剂材料因此氧化NO并吸收来自排气的NOx，除了其它氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、未燃烧的烃、氧气、水和氮气之外，该排气包含几百ppm (parts per million)的氢气。在这样相对低的排气温度下，并且在约100ppm至约1000ppm或以上的氢气的存在下，银/氧化铝材料用来氧化NO并吸收NO₂，甚至在存在某些较低分子量的烃的情况下。实际上，在用于该目的和在这些冷起动条件下，银/氧化铝材料比铂族金属效果更好。