[发明专利]具有稳定的一氧化氮(NO)氧化性能的催化剂

说明书

发明领域

本发明涉及用于在压缩点火发动机的排气系统中稳定产生NO₂的催化剂组合物和用于其制备的方法。本发明还涉及氧化催化剂、用于其制造的方法和包括所述氧化催化剂的排气系统。

发明背景

诸如柴油发动机的压缩点火发动机产生大体上包含至少四类污染物的废气排放，所述污染物由全世界的政府间组织针对其立法：一氧化碳(CO)，未燃烧烃(HC)，氮氧化物(NO_x)和微粒物质(PM)。压缩点火发动机、特别是车辆柴油发动机的排放标准正在渐进地收紧。需要提供能够满足这些标准、有成本效益的改进的排气系统。

用于压缩点火发动机的排气系统大体上包括几种排放控制装置。每种排放控制装置具有专门的功能并且负责处理废气中一类或多类的污染物。例如，用于柴油发动机的排气系统可包括(i)用于氧化CO和HC的柴油氧化催化剂(DOC)和(ii)用于将NO_x还原至氮气(N₂)的选择性催化还原(SCR)催化剂。排气系统中各排放控制装置之间的相互作用对于系统的总效率而言是重要的，因为上游排放控制装置的性能可影响下游排放控制装置的性能。

诸如DOC的氧化催化剂可将废气中的一些一氧化氮(NO)氧化至二氧化氮(NO₂)。所生成的NO₂可用来使已例如被下游柴油微粒过滤器(DPF)或下游催化碳烟过滤器(CSF)捕集的微粒物质(PM)再生。氧化催化剂所生成的NO₂还可对选择性催化还原(SCR)催化剂或选择性催化还原过滤器(SCRF^TM)催化剂的性能有益。压缩点火发动机所直接产生的废气中NO₂:NO之比对于最佳SCR催化剂或SCRF^TM催化剂性能而言一般过低并且可能太低而不能辅助DPF或CSF的被动再生。特别是，当诸如DOC的氧化催化剂位于排气系统中SCR或SCRF^TM催化剂的上游时，所生成的NO₂可改变废气中NO₂:NO之比以有利于最优SCR或SCRF^TM催化剂性能。

尽管在排气系统中包括具有良好NO₂生成活性的氧化催化剂可为有利的，但以这种方式使用氧化催化剂可能有问题。在给定废气温度下由氧化催化剂所生成NO₂的量可在其寿命内显著变化。这可能损害下游排放控制装置的性能，并且可能必需配制下游催化剂以适应氧化催化剂性能的变化。对于进行活性SCR的排气系统而言，NO₂量的变化可使得难以校准含氮还原剂的计量添加，因为计量添加取决于NO_x的量和NO₂:NO_x之比。

发明内容

本发明人已发现使诸如DOC的氧化催化剂在其寿命内的NO₂生成活性(即，NO氧化活性)稳定的方式。因此，当组装或配置包括在氧化催化剂下游的排放控制装置、特别是SCR催化剂或SCRF^TM催化剂的排气系统时，不需要考虑氧化催化剂在其寿命内所生成NO₂量的变化。这允许在下游排放控制装置上使用催化剂制剂，其在氧化催化剂所生成NO₂的量保持相对恒定或在窄操作窗口内时显示极佳的性能。也更易于在进行活性SCR的排气系统中校准含氮还原剂的计量添加。

本发明提供一种制备催化剂组合物、特别是用于在压缩点火发动机的排气系统中产生NO₂与NO的稳定比率的催化剂组合物的方法。所述方法包括：

(i)制备包含设置或负载在载体材料上的铂(Pt)化合物的第一组合物；

(ii)通过用还原剂将铂(Pt)化合物还原至铂(Pt)来制备第二组合物；以及

(iii)将第二组合物加热到至少650℃。

常见的是在氧化催化剂的制造期间在基材上原位制备氧化催化剂的最终催化剂组合物。将用于制备催化剂组合物的组分(例如铂族金属盐、耐火金属氧化物等)溶解或分散于溶液中以形成载体涂料。将载体涂料涂布于基材上，并且然后干燥和煅烧经涂布的基材。在干燥和煅烧步骤期间在基材的表面上原位形成最终催化剂组合物，所述干燥和煅烧步骤通常将一种或多种铂族金属组分“固定”至耐火金属氧化物载体材料。