[发明专利]从稀燃内燃发动机的排气中去除一氧化碳和烃类的方法

说明书

本发明涉及一种从稀燃内燃发动机的排气中去除一氧化碳和烃类的方法，即例如在非常低的温度下来自柴油发动机的排气。

从柴油和其他稀燃内燃发动机的排气中去除污染物气体一氧化碳(CO)和烃类(HC)的氧化催化剂是从现有技术众所周知的，且这些氧化催化剂主要是基于铂和氧化铝。柴油氧化催化剂的例子可以在文件DE 10308288 A1，DE 19614540 A1，DE 19753738 A1，DE 3940758 A1，EP 0427970 A2和DE 4435073 A1中找到。它们使用以相对大量存在于柴油发动机排气中的氧来将所述的污染物气体氧化成二氧化碳(CO₂)和水蒸气。

柴油发动机的一个问题是排气温度往往过低从而无法确保该催化剂的催化活性。例如，在柴油发动机的部分载荷工作中的温度仅在100℃与250℃之间，且只有在全负荷工作中的温度达到550℃至650℃。将来，在现代柴油发动机中效率的增大更可能降低平均排气温度。为获得足够的催化活性，因此该催化剂必须具有一个非常低的起燃温度。该起燃温度被定义为该催化剂实现一氧化碳或烃类的50％转化率的温度。然而，由于尤其饱和烃及芳香烃很难被氧化，实现在该HC起燃温度中的降低是困难的。

根据现有技术，这个问题可以例如通过将储存HC的沸石添加到催化剂中来解决。这些沸石在冷的工作状态下储存烃类且仅在相对高的温度下释放它们用来转化。在SAE技术论文系列“用于客车的柴油后处理催化剂的研究进展”(SAE Technical Paper SeriesAdvanced Studies on Diesel Aftertreatment Catalysts for Passenger Cars)，1996，中描述了一个带有HC储存的催化剂的例子。然而，这种方法对该催化剂的HC起燃行为不具有任何影响，特别是相对于CO。

在稀排气条件下，该贵金属可能以氧化态>0存在，特别是通过NO₂氧化(参见应用催化剂B：环境(Appl.Catal.B:Environ.)93(2009)22-29)，这将导致在对于CO和HC的起燃温度上的增加。尤其，在当用氧化铈作为贵金属的支撑材料的情况下，这将导致在起燃温度上的进一步增加(参见SAE2005-01-0476)。然而，这些贵金属的烧结导致催化剂活性的下降，在氧化铈上的比基于氧化铝或氧化锆载体上的明显更低。因此，WO 2009/068289 A2明确地提出了一种不包含任何氧化铈的催化剂。

本发明的一个目的是提供一种从稀燃内燃发动机的排气中去除一氧化碳和烃类的方法，在这种方法中CO的起燃温度低于130℃。

这个目的是通过从稀燃内燃发动机的排气中去除一氧化碳和烃类的方法实现的，其中该排气通过一种催化剂，该催化剂包含

(i)负载在一种或多种耐火支撑材料上的铂，

(ii)纯的氧化铈，并且，若铂与氧化铈的比小于等于0.5(作为以g/cft计的Pt：以g/l计的氧化铈来计算)，

(iii)一种附加的贵金属，该贵金属选自由铂、钯、铑、和其混合物组成的组，

该纯的氧化铈(ii)与铂(i)以及，如果包含，附加的贵金属(iii)密切接触，

其特征在于，在稀排气条件下超过一个极限温度暴露后，将该催化剂短时间暴露在富排气中以使催化活性再生。

常规地，在每种情况下，负载在耐火支撑材料上的铂量计为相对于成分(i)从0.5wt.％至10wt.％，优选从1wt.％至5wt.％。

铂(i)的量优选计为相对于成分(i)至(iii)的总重量的0.4wt.％至2wt.％，特别优选1wt.％至1.6wt.％。

在本发明的一个实施例中，成分(i)还包括钯，即除铂之外，钯也负载在该耐火支撑材料上。在这种情况下，钯的量被优选地选择为，造成相对于成分(i)，按重量计2:1至10:1的Pt:Pd比。

为此目的，可以考虑的负载铂或者铂和钯的成分(i)耐火支撑材料是本领域的技术人员所熟悉的任何材料。此类材料具有50至250m²/g的BET比表面积，优选100至200m²/g(根据DIN 66132确定)且特别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化铈、沸石及其混合物或其混合氧化物。

优选氧化铝、镁/铝混合氧化物和铝/硅混合氧化物。若使用氧化铝，特别优选例如用氧化镧稳定的。

根据已知的方法用铂或钯进行耐火载体的涂覆，例如“初湿浸渍”法用水溶性的铂或钯化合物。