[发明专利]碳氢化合物和氮氧化物催化剂捕集器

说明书

本公开涉及一种碳氢化合物和NOx催化剂捕集器。碳氢化合物和NOx催化剂捕集器包括三效催化剂和与三效催化剂相邻的并且包括氧化铝和氧化硅的沸石层，所述氧化铝和氧化硅被布置为形成限定腔的重复骨架，所述腔包括用于碳氢化合物和NOx捕集的活性金属活性位点，使得活性金属的多个单独原子经由氧原子在腔内结合到框架。

技术领域

本公开涉及一种被设计为减少冷启动排放的汽车催化剂捕集器及其生产方法。

背景技术

减少尾气排放是汽车工业的挑战性目标。随着尾气排放的可接受值连续减小，必需不断地改善技术以满足标准。已经在减少碳氢化合物(HC)和单一氮氧化物NO和NO₂(NOx)冷启动排放或在车辆启动之后的前几分钟期间产生的排放方面聚集了很多努力。减少冷启动HC和NOx排放的传统方法包括开发能够快速预热(warm up)并在低温下起燃(lighting-off)的催化剂以及优化发动机冷启动条件以尽可能快地将热量传递到催化剂。然而，即使利用起燃很快的催化剂，当催化剂没有预热到足以使任何HC和/或NOx种类进行转化时，通常在冷启动期间仍需要至少几十秒。

发明内容

在至少一个实施例中，公开了一种碳氢化合物和NOx催化剂捕集器。所述催化剂捕集器包括三效催化剂和与三效催化剂相邻的沸石层。沸石层包括被布置以形成限定腔的重复骨架的氧化铝和氧化硅，腔包括用于碳氢化合物和NOx捕集的活性金属活性位点，使得活性金属的多个单独原子经由氧原子在腔内结合到骨架。沸石层可以包括BEA、ZSM5、Y、菱沸石或它们的组合，并使氧化硅与氧化铝的比值为10到100。具有大约0.4wt.％活性金属的活性金属负载量的沸石层可以被构造为储存高达大约20.5×10^-6摩尔的乙烯/0.5g沸石层。具有大约0.4wt.％活性金属的活性金属负载量的沸石层可以被构造为储存高达7.7×10^-6摩尔的NOx/0.5g沸石层。活性金属可以是钯、铂、钌、铑或它们的组合。沸石层可以被构造为保持捕集的NOx高达大约250℃的温度。活性金属负载量可以是大约0.1wt.％至1wt.％。活性金属可以是离子交换的。活性金属可以经由沸石原位活性金属粉末添加被并入。

在另一实施例中，公开了一种生产碳氢化合物和NOx催化剂捕集器的方法。所述方法包括将第一溶液和第二溶液混合，同时加入活性金属硝酸盐的第三溶液以形成沸石原位活性金属凝胶，第一溶液包括水、四乙基氢氧化铵、氯化钠、氯化钾和氧化硅，第二溶液包括水、氢氧化钠和铝酸钠。所述方法还可以包括加热凝胶。所述方法还可以包括通过对凝胶进行真空过滤来回收沸石原位活性金属粉末。所述方法还可以包括通过使用水清洗粉末和真空过滤来将钠和未交换的活性金属从沸石原位活性金属粉末中去除。所述方法还可以包括将沸石原位活性金属粉末干燥并且将干燥的粉末进行煅烧。所述方法还可以包括通过与硝酸铵进行离子交换至少一次来将钠从煅烧后的粉末中去除。活性金属硝酸盐可以是硝酸钯(II)。沸石原位活性金属粉末可以包括BEA、ZSM5、Y、菱沸石或它们的组合。

在可选择的实施例中，公开了一种通过离子交换生产碳氢化合物和NOx催化剂捕集器的方法。所述方法可以包括通过将活性金属硝酸盐溶液和水混合形成交换溶液。所述方法还可以包括在恒定的搅拌下并且同时保持大约2至3的pH，在达到交换温度之后将未交换的沸石粉末添加到交换溶液。所述方法还可以包括对交换溶液进行真空过滤以回收沸石离子交换活性金属粉末。活性金属硝酸盐可以是硝酸钯(II)。交换溶液可以具有大约1×10^-4g活性金属/g溶液至20×10^-4g活性金属/g溶液的活性金属浓度。所述方法还可以包括通过用水清洗粉末和对粉末进行真空过滤来将未交换的活性金属从粉末中去除。未交换的沸石粉末可以包括BEA、ZSM5、Y、菱沸石或它们的组合

附图说明

图1描绘BEA沸石骨架结构的一部分的投影；

图2示出在冷启动期间在传统的HC捕集前和捕集后测量的乙烯排放浓度关于时间的图；

图3示出根据一个或更多个实施例的示例催化转化器的示意图；