[发明专利]使用大颗粒分子筛的催化剂组合物、催化制品、系统和方法

说明书

描述了催化剂组合物、催化制品，生产催化制品的方法以及使用催化制品的废气处理系统和方法。催化制品包含在耐熔氧化物载体颗粒上的铂系金属的洗涂层，且进一步包含分子筛，其中超过90％的分子筛颗粒具有大于1μm的粒度。

技术领域

本发明涉及用于从内燃发动机的废气减少污染物的催化剂组合物和催化制品的领域。具体实施方案涉及用于贫燃发动机的催化制品，其包含大粒度分子筛和铂系金属，其中分子筛具有最小化的与铂系金属的负面相互作用。

发明背景

贫燃发动机如柴油发动机和贫燃汽油发动机的操作由于在贫燃料条件下以高空气/燃料比操作而提供给使用者优异的燃料经济性。特别地，与汽油发动机相比，柴油发动机还提供在其燃料经济性、耐久性及其在低速下产生高扭矩的能力方面的显著优点。

然而，从排放观点看，柴油发动机显示出比其火花点火类似物更严重的问题。排放问题涉及颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、未燃烧烃(HC)和一氧化碳(CO)。NOx为描述各种氮氧化物化学物种的术语，尤其包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。

已知包含分散在耐熔金属氧化物载体上的铂系金属的氧化催化剂用于处理柴油发动机的废气以通过催化烃和一氧化碳气体污染物氧化而这些污染物转化成二氧化碳和水。这类催化剂通常已包含在称为柴油氧化催化剂(DOC)或者更简单地称为催化转化器的单元中，所述单元置于来自柴油动力发动机的废气流径中以在废气排到大气中以前将其处理。通常，柴油氧化催化剂在陶瓷或金属基体(例如流过式整体载体)上形成，一种或多种催化剂涂覆组合物沉积在所述基体上。除气态HC、CO和颗粒物的SOF(可溶有机部分)的转化外，包含铂系金属(其通常分散在耐熔氧化物载体上)的氧化催化剂促进一氧化氮(NO)氧化成NO2。

用于处理内燃发动机的废气的催化剂在较低温度操作阶段，例如发动机操作的初始冷启动阶段期间不太有效，因为发动机废气不在足够高以使废气中的有害组分有效催化转化的温度下。为此，可提供吸附材料作为催化处理系统的一部分以吸附气态污染物，通常是烃，并在初始冷启动阶段期间留住它们，所述吸附材料可以为分子筛，如沸石。当废气温度提高时，吸附的烃从吸附剂中被驱出并经受在较高温度下的催化处理。

从来自贫燃发动机如汽油直喷和部分贫燃发动机以及柴油发动机的废气中减少NOx的一种有效方法要求在贫燃发动机操作条件下捕集和储存NOx，并在化学计量或在富燃发动机操作条件下，或在贫燃发动机操作条件下在废气中注入外部燃料而引发富燃条件，使捕集的NOx还原。贫燃操作循环通常为1-20分钟，富燃操作循环通常为短的(1-10秒)以保存尽可能多的燃料。为增强NOx转化效率，短且频繁的再生与长但较小频率的再生相比是有利的。因此，贫燃NOx捕集催化剂通常必须提供NOx捕集功能和三效转化功能。

一些贫燃NOx捕集(LNT)系统包含碱土元素。例如，NOx吸附组分包含碱土金属氧化物，例如Mg、Ca、Sr和Ba的氧化物。其它贫燃LNT系统可包含稀土金属氧化物，例如Ce、La、Pr和Nd的氧化物。NOx吸附剂可与分散在氧化铝载体上的铂系金属催化剂如铂组合用于净化来自内燃发动机的废气。