[发明专利]用于被动选择性催化还原中的具有集成稀燃NOx捕集催化剂的SCR催化烟灰过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理内燃机排放物的催化烟灰过滤器及其制备方法。此外，本发明涉及一种可由所述制备方法获得的催化烟灰过滤器，以及一种处理内燃机排放物的方法和本发明催化烟灰过滤器的用途。

引言

正如DiGiulio等在“Catalysis Today”，2014，231，第33-45页中所总结的那样，稀燃发动机比传统的化学计量燃烧发动机更省燃料且产生更少的CO₂。然而，稀燃发动机的全面商业化应用要求开发能够满足目前在稀燃排气条件下的排放法规的具有成本效益的催化剂，这仍然是一个主要的技术挑战。自二十世纪七十年代后期以来，将三元催化剂(TWC)用于同时还原化学计量燃烧发动机废气中存在的氮氧化物(NOx)和氧化未燃烧的烃和一氧化碳(CO)。然而，如果在接近化学计量燃烧方案的极窄区域内运行，则这些TWC只能充分地处理污染物，并且如果在比稀燃发动机废气中遇到的高得多的O₂浓度下运行，则显示非常低的NOx转化率。在这种情况下，两种现有的NOx还原解决方案包括稀燃NOx捕集(LNT)和NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)催化剂。然而，LNT和NH₃-SCR技术均具有不同但显著的缺点。例如，LNT催化剂需要高铂系金属负载量，从而导致每种催化剂的成本显著增大。NH₃-SCR催化剂较廉价，然而将尿素输送至废气流所需的计量添加系统增加了废气系统的总成本。

正如DiGiuglio等在Catalysis Today，2014，231，第33-45页中所报告的那样，近年来已经证明了称为“被动氨”或“无尿素”SCR方法的新技术。正如LNT系统的情况那样，被动NH₃方法基于周期性的稀燃-富燃循环，但不包括LNT催化剂。相反，使用TWC在富燃运行期间产生NH₃。随后将由此产生的NH₃储存在下游的地板下SCR催化剂中。在储存足量的NH₃后，将发动机切换回稀燃运行，使用储存的NH₃来还原由上游TWC泄漏的未反应的NOx。

除所述技术之外，已经努力将SCR催化剂技术引入烟灰过滤器中以提高废气处理的效率，特别是在涉及使用柴油内燃机的应用中。因此，WO2012/135871A1涉及用于排放物控制的多组分过滤器，特别是涉及一种催化制品，其包括具有透气性壁的壁流式过滤器、水解催化剂和任选的烟灰氧化催化剂、渗入所述壁中的选择性催化还原催化剂、氨氧化催化剂以及用于氧化CO和烃的氧化催化剂。另一方面，WO2011/140251A2涉及集成SCR和氨氧化(AMOX)催化剂体系，特别地涉及包括用于通过选择性催化还原减少氮氧化物的第一区域、用于氧化氨的第二区域，以及用于氧化一氧化碳和烃的第三区域的催化剂体系。WO20011/041769A2涉及用于同时处理存在于柴油发动机废气流中的一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和气态烃的四元柴油催化剂。

除这些之外，在尝试提供高效废气处理系统中，进一步提出了多组分系统。因此，WO2010/114873A2涉及一种具有氨生成和SCR催化剂(如NOx储存还原(NSR)催化剂或稀燃NOx捕集催化剂)以及设置在氨生成催化剂下游的SCR催化剂的排放物处理系统。

另一方面，EP2428659A1涉及一种用于从柴油发动机废气中除去NOx的催化剂，该催化剂使用通流式基材，在其下游部分中提供有铜菱沸石和氧化钡，且在上游部分中提供有铂系金属。WO2004/076829A1涉及一种用于选择性催化还原内燃机的稀燃废气中的氮氧化物的废气净化系统，包括使用施加至位于SCR催化剂上游的柴油机颗粒过滤器上的NOx储存催化剂。WO2014/072067A1涉及一种用于处理包含NOx和颗粒的柴油发动机废气的催化剂体系，包括使用含有氮氧化物储存部件和贵金属的氮氧化物储存催化剂，所述催化剂体系位于含铂系金属的催化烟灰过滤器的上游。

尽管如此，仍需要提供一种高效的排放物处理系统，所述系统分别使用数量尽可能少的组分且其中所含的铂系金属的量尽可能少，然而具有就废气中的NOx和CO二者的还原而言的高效率，同时在此期间产生尽可能少量的过量氨。

详细说明