[发明专利]用于内燃机废气处理的氧化催化剂

说明书

用于处理由内燃机产生的废气的氧化催化剂，其中所述氧化催化剂包括基材和催化剂层，其中所述催化剂层包括：第一载体材料；第一贵金属；和第二贵金属；其中，将所述催化剂层设置在所述基材的表面上，且所述催化剂层具有所述第一贵金属在垂直于所述基材的所述表面的方向上的不均匀的分布。所述氧化催化剂可被用于氧化在这样的废气中的一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NO_x)。

发明领域

本发明涉及用于处理来自内燃机的废气的氧化催化剂，涉及所述氧化催化剂的方法和所述氧化催化剂的用途。本发明还涉及用于制备所述氧化催化剂的方法。本发明进一步涉及包括所述氧化催化剂的废气系统(exhaust system)或车辆。

发明背景

内燃机产生包含污染物，如一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM)的废气。由内燃机产生的废气中的污染物，特别是车用发动机的排放标准变得越来越严格。存在对于提供用于处理和除去这样的废气中的污染物的能够满足这些标准且成本有效的改进的催化剂和废气系统的需求。

通常将来自汽油和柴油发动机的废气用催化剂处理，所述催化剂能够将(i)一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO₂)和将(ii)烃(HC)氧化成水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。典型地将三效催化剂(TWC)用于处理来自汽油发动机的废气，所述催化剂除了进行氧化反应(i)和(ii)以外，还能够将氮氧化物(NO_x)还原成氮气(N₂)、水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。典型地将来自压燃式发动机如柴油机的废气用进行氧化反应(i)和(ii)的氧化催化剂(通常称为柴油氧化催化剂(DOC))处理。一些柴油氧化催化剂还能够将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO₂)，这可以通过另外的下游排放控制装置而有助于除去NO_x。

用于内燃机的氧化催化剂典型地包含一种或多种贵金属。选择来包含在氧化催化剂中的一种或多种具体的贵金属将取决于许多因素，如对具体的污染物和在不同的废气条件下的反应性、成本、在高的温度下的耐久性、与催化剂中的载体材料和的任意其它组分的化学相容性，以及对杂质导致的中毒的敏感性。例如铂(Pt)和钯(Pd)各自能够氧化来自压燃式发动机的废气中的一氧化碳(CO)和烃(HC)。与铂相比，钯对燃料中的硫引起的中毒更敏感，但是通常比铂更廉价且具有更大的热稳定性。

由于贵金属之间性质的差异，已开发了的包含不同贵金属的分层布置的柴油氧化催化剂。在这样的布置中，布置所述贵金属以最优化它们的经结合的反应性并使降解最小化。例如，WO 2006/056811描述了柴油氧化催化剂，其中顶层包含钯并且与基材接触的底层包含铂。钯具有比铂更低的CO“点火”温度。这样的布置促进了钯与废气中的CO之间的接触，并且产生的热可以使所述底层中的铂达到其“点火”温度。

可选的途径是改变贵金属在基材的通道内的分布。US 5,043,311描述了整料或蜂窝催化剂，其由以下构成：由平行的流动通道穿过的惰性陶瓷或金属基材、设置在所述基材上并且由促进催化的金属氧化物构成的层、以及由所述金属氧化物负载的催化活性组分，其中所述促进催化的金属氧化物或所述催化活性组分的浓度从基材的边缘向中心轴增加。设置在每个通道中的由所述促进催化的金属氧化物或所述催化活性组分构成的层具有均匀的组成。然而，每个层的组成在通道之间变化。

用于制备具有分层布置的氧化催化剂或用于制备如描述于US 5,043,311中的那些催化剂的方法具有增加的生产成本，特别是当与单层的氧化催化剂(其中每个层在基材的所有通道每一处的组成都相同)相比时。同样，用于制备多层的氧化催化剂的方法必然更复杂并且增加了生产中的出现失误的可能性。

因此期望提供氧化催化剂布置，所述布置提供了多层催化剂布置的益处，但是没有增加的生产成本或难度。

发明简述