[发明专利]NOx捕集阱组合物

说明书

发明领域

本发明涉及NO_x捕集阱组合物，其在内燃机用排气系统中的用途，和用于处理内燃机废气的方法。

发明背景

内燃机产生含有多种污染物的废气，包括烃、一氧化碳、氮氧化物(“NO_x”)、硫氧化物和颗粒物质。越来越严格的国家和地区法规已经降低了可以从这些柴油机或汽油机排放的污染物的量。已经对排气系统施用了许多不同的技术来在废气进入大气之前对其进行净化。

一种用来净化废气的这种技术是NO_x捕集阱(或称“NO_x吸附器催化剂”)。NO_x捕集阱是在贫燃废气条件下吸附NO_x，在富燃条件下释放吸附的NO_x，并且还原释放的NO_x形成N₂的装置。NO_x捕集阱通常包括用于储存NO_x的NO_x吸附剂和氧化/还原催化剂。

NO_x吸附剂组分通常为碱土金属(如Ba、Ca、Sr和Mg)、碱金属(如K、Na、Li和Cs)、稀土金属(如La、Y、Pr和Nd)或其组合。这些金属通常以氧化物的形式存在。氧化/还原催化剂通常为一种或多种贵金属，优选铂、钯和/或铑。通常，包括铂以实现氧化功能，包括铑以实现还原功能。氧化/还原催化剂和NO_x吸附剂通常负载在载体材料如无机氧化物上，用于排气系统。

NO_x捕集阱实现三种功能。首先，在氧化催化剂存在下一氧化氮与氧反应生成NO₂。然后，NO₂以无机硝酸盐的形式由NO_x吸附剂吸附(例如，BaO或BaCO₃在NO_x吸附剂上转化为Ba(NO₃)₂)。最后，当发动机运行在富燃条件下时，储存的无机硝酸盐分解形成NO或NO₂，其然后在还原催化剂存在下通过与一氧化碳、氢和/或烃反应而还原形成N₂(或者经由NH_x或NCO中间体)。通常，在废物流中的热、一氧化碳和烃存在下，氮氧化物转化为氮、二氧化碳和水。

现有技术中已经描述了NO_x捕集阱。例如，美国专利7,811,536描述了NO_x储存催化剂，其包含钴、钡和。催化剂可以含有铂，或者可以不含铂。载体是氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、硅铝酸盐及其混合物，其中优选氧化铝。

对于任何汽车系统和过程，需要在废弃处理系统中获得更进一步的改进。已经发现具有改进的老化特性的新NO_x捕集阱组合物。

发明概述

本发明是一种NO_x捕集阱组合物，其包含铂族金属、钡、钴和氧化镁-氧化铝载体。本发明还包括一种NO_x捕集阱，其包含负载在基底上的NO_x捕集阱组合物，以及其在排气系统中的用途。该NO_x捕集阱组合物不易于储存失活，并且表现出经过老化后减少的N₂O形成。

发明详述

本发明的NO_x捕集阱组合物包含铂族金属、钡、钴和氧化镁-氧化铝载体。铂族金属(PGM)优选为铂、钯、铑或其混合物；最优选地，PGM为铂、钯或其混合物。

氧化镁-氧化铝载体优选为尖晶石、氧化镁-氧化铝混合金属氧化物、水滑石或类水滑石材料及其两种或更多种的组合。更优选地，氧化镁-氧化铝载体是尖晶石。

优选地，氧化镁-氧化铝载体包含5-40wt％的氧化镁，更优选地10-30wt％。如果氧化镁-氧化铝载体是水滑石，该载体优选与氧化铝例如勃姆石混合，以将总体氧化镁含量保持在5-40wt％。

尖晶石优选地为铝酸镁尖晶石，优选地Mg与Al的原子比为约0.17-约1，更优选地为约0.25-约0.75，和最优选地为约0.35-约0.65。最优选的实施方案包括MgAl₂O₄。