[发明专利]柴油氧化催化剂制品以及制备和使用方法

说明书

本申请是申请号为201180063711.8、申请日为2011年11月22日、发明名称为“柴油氧化催化剂制品以及制备和使用方法”的专利申请的分案申请。

背景

本发明的实施例是针对柴油氧化催化剂及其制备方法。

由于在贫燃料条件下的高空气/燃料比下运行，稀燃发动机，例如柴油发动机和稀燃汽油发动机，的运行为使用者提供优良的燃油经济性并具有非常低的气相烃和一氧化碳的排放。具体地，就它们的燃油经济性、耐久性和它们在低速度下产生高转矩的能力而言，柴油发动机还提供了超过汽油发动机的显著优势。

然而，从排放的角度看，柴油发动机存在比它们的火花点火对应部分更严重的问题。排放问题涉及颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、非燃烧的烃(HC)以及一氧化碳(CO)。NOx指用于描述各种氮氧化物的化学物质的术语，包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)，等等。关注NO，因为其被认为在太阳光和烃的存在下通过一系列的反应经历了被称为光-化学烟雾形成的过程，并且是形成酸雨的重要因素。另一方面，NO₂具有作为氧化剂的高潜力并且是强烈的肺刺激剂。颗粒(PM)还与呼吸问题有关。当修改发动机的运行以减少柴油发动机上的颗粒和未燃烧的烃时，NOx的排放趋于增加。

包含被分散在难熔金属氧化物担体上的贵金属的氧化催化剂被已知用于处理柴油发动机的废气，以便通过催化这些污染物氧化成二氧化碳和水，转化烃和一氧化碳两者气态污染物。该催化剂一般包含在被称为柴油氧化催化剂(DOC)，或更简单的催化转化器的单元中，其被放置在柴油动力发动机的废气流动路径中，以在废气排至大气之前处理该废气。

通常地，所述柴油氧化催化剂形成在陶瓷或金属基底载体上(如下所述的，例如流通式单块载体)，其上沉积了一个或多个催化剂涂层组合物。除了转化气态HC、CO和颗粒物的SOF成分外，包含铂族金属(其通常分散在耐熔的氧化物担体上)的氧化催化剂促进一氧化氮(NO)至NO₂的氧化。

在相对低温度运行时期期间，例如发动机运行的最初冷启动时期，由于发动机废气不在足够高的用于废气中有毒组分的有效催化转化的温度下，用于处理内燃机废气的催化剂效应较低。为此，可将可为沸石的吸附材料提供为催化处理系统的一部分，以吸附气态污染物，通常地烃，并在最初的冷启动期间将其保留。当该废气气体温度升高时，在较高的温度下吸附的烃从吸附剂脱离并进行催化处理。

如上所述，包含被分散在难熔金属氧化物担体上的铂族金属的氧化催化剂被已知用于处理柴油发动机的废气排放。在贫条件下和燃料硫存在下的高温老化后，DOC中的铂(Pt)仍然是用于氧化CO和HC的最有效铂族金属。然而，包含Pd的催化剂在较高温度老化(大于700℃)下稳定Pt和降低催化剂成本中提供了优势。然而，Pd基DOC通常显示出较高的用于氧化CO和HC的起燃温度，尤其当与HC存储材料一起使用时，潜在地导致HC和/或CO起燃的延迟。含有DOC的Pd可不利于用以转化链烷烃和/或氧化NO的Pt活性并还使催化剂更容易硫中毒。这些特性通常避免了在尤其用于其中在大多数驱动条件下发动机温度保持低于250℃的轻型柴油机应用的稀燃运行中将Pd用作氧化催化剂。理想地，改善一个或多个的上述局限。

发明概要

本发明的一个或多个实施例是针对用于处理包含烃、CO和颗粒物的废气流的催化制品。所述制品包含具有限定轴向长度的入口端和出口端的基底，该基底上的第一载体涂料层包含大于或等于约2重量％的被分散在二氧化铈担体上的钯。第二载体涂料层在所述的第一载体涂料层上。该第二载体涂料层包含铂族金属和难熔金属氧化物。

本发明的额外实施例是针对包含排放废气流的柴油发动机的排放处理系统，该废气流包括烃、CO和颗粒物。包含具有第一载体涂料层和第二载体涂料层的基底的催化制品在所述柴油发动机下游且与所述柴油发动机流动连通。基底上的第一载体涂料层包含大于或等于约2重量％的被分散在二氧化铈担体上的钯。所述的第二载体涂料层在所述的第一载体涂料层上。所述第二载体涂料层包含铂族金属和难熔金属氧化物。

本发明的进一步实施例是针对制造催化制品的方法。借助包含被担载在二氧化铈上的钯的第一载体涂料层涂布基底表面。所述钯的负载大于或等于约2重量％。干燥和煅烧所述基底并随后借助包含铂族金属和难熔金属氧化物的第二载体涂料层涂布该基底。然后再次干燥和煅烧所述基底。