[发明专利]低温催化剂/碳氢化合物捕集器

说明书

提供一种用于降低冷启动碳氢化合物排放物的低温催化剂。催化剂包含浸渍到储氧材料的铂族金属。催化剂可以单独使用或可以包括在其中含有碳氢化合物吸附材料的碳氢化合物捕集器中。催化剂/碳氢化合物捕集器定位在紧耦合催化剂下游的车辆尾气系统中以致于在催化剂位置处的尾气温度在正常车辆操作过程中不超过850℃，并且当与捕集器中碳氢化合物吸附材料结合时，尾气温度不超过700℃。

背景技术

本发明描述的实施例涉及一种用于冷启动发动机排放物的催化剂，其包含储氧材料以在低温下提供用于碳氢化合物燃烧的氧源。更具体地，本发明的实施例涉及一种包括该催化剂的碳氢化合物捕集器。

近年来，已经做了相当大的努力来降低来自于车辆发动机的一氧化碳(CO)，碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO_x)排放物的水平。传统的尾气处理系统典型地包括三效催化剂(TWC)，其用来减少这些污染物，并防止来自于车辆尾气的未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物排放物排出。然而，在发动机的初始起动过程中，三效催化剂没有足够热来变得催化地活跃，也就是说，它们没有达到它们的“起燃”温度。因此，污染物可以穿过发动机尾气系统，而不被处理。

已经开发出了碳氢化合物捕集器用于通过在低温时捕集/吸附碳氢化合物(HC)排放物并且在足够高的温度下(即在起燃温度处或起燃温度上)将它们从捕集器中释放/脱附，从而通过三效催化剂处理转换成CO₂和水。三效催化剂可以位于捕集器的下游或者它可以与捕集器吸附材料结合，例如，通过在HC吸附材料(称为催化的碳氢化合物捕集器)上提供TWC涂层，其中TWC和HC吸附材料沉积在整体式载体上。典型地，催化的碳氢化合物捕集器包含具有吸附材料的三效催化剂，吸附材料比如为在冷启动过程中捕获碳氢化合物的沸石。

在操作中，尾气流然后按路线穿过碳氢化合物捕集器以致于HC物种吸附在捕集器上。从捕集器中一脱附，随着捕集器和催化剂的升温，碳氢化合物与三效催化剂就会接触转化成CO₂和H₂O。

在尾气系统中使用这样的碳氢化合物捕集器的一个最大的挑战是保持吸附的碳氢化合物直到当从捕集器中脱附时三效催化剂足够热以有效地转化HC。这典型地促进将HC捕获材料(比如沸石)和催化剂结合成单体，比如整料蜂窝状。然而，仍然可能的是，对于一些HC物种在200℃以下——典型的三效催化剂配方的起燃温度以下——从捕集器中脱附。此外，传统的尾气系统典型地包括上游的TWC催化剂，其紧耦合到排气岐管，并且因此比下游的HC捕集器升温更快。因此，氧通过在紧耦合的TWC催化剂上发生的氧化反应从尾气气流中显著地减少，所以经常会不能留下足够的氧来与从捕集器中释放的HC反应形成CO₂和H₂O。这可以导致HC未处理地从捕集器中逃脱，导致低的HC转化率。

这些问题增加了捕集器的老化。例如，在车辆操作过程中高温老化导致储存的碳氢化合物在低温下脱附，并且需要更高的温度来实现释放的碳氢化合物的氧化。尽管低操作温度已经通过将碳氢化合物捕集器置于车辆的车身底部转换器组件中而实现，需要使捕获的HC能够转换成CO₂和H₂O的尾气氧限制在这个位置。

进一步地，紧耦合催化剂上游的汽油尾气的典型温度一般在800℃以上。因此，用来作为碳氢化合物吸附剂的材料必须具有高温稳定性。而γ-氧化铝和沸石已经在传统的碳氢化合物捕集器中使用，它们在这样的高温下容易失去吸附能力。

因此，提供一种在低温下实现碳氢化合物氧化的改进催化剂和氧源以及提供一种在车辆整个使用寿命中保持良好碳氢化合物吸附能力和催化剂转化的催化剂/碳氢化合物捕集器是期望的。

发明内容