[发明专利]一种壁流式LNT催化剂、制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种壁流式LNT催化剂、制备方法及其应用。催化剂涂层包括金属氧化物、镁铝尖晶石、贵金属、碱性元素以及助剂，涂层的涂覆量为80‑200g/L，贵金属的涂覆量为5‑120g/ft³，载体为SiC、钛酸铝或堇青石材质；本发明制备的催化剂载体采用对称型或非对称型的壁流式载体，载体孔隙率大，孔径分布窄。本发明通过将LNT涂层涂覆于壁流式载体中，一方面具有LNT的处理NOx功能，另一方面壁流式载体对PM具有捕集作用，具有DPF的功能；在LNT高温脱硫再生过程中同时实现DPF中的再生，可降低油耗。由于壁流式载体增加了尾气与涂层的接触时间，可以提高LNT的NOx处理效率。该LNTF具有很好NOx转化效率，很好的耐高温稳定性，操作工艺容易实现，在汽车尾气后处理系统中可应用。

技术领域

本发明属于催化剂研究制备技术领域。尤其属于机动车尾气处理催化剂研究制备技术领域，特别涉及一种壁流式LNT催化剂、制备方法和应用。

背景技术

在机动车尾气处理技术中，特别是柴油尾气处理中，氮氧化合物(NOx)是汽车尾气的主要成分之一，随着排放法规越来越严格，PM和PN排放限制逐渐提高。传统技术路线采用DOC+CDPF+SCR/ASC技术。由于很多小型车后处理安装空间有限，受限于该技术路线中需安装NH₃源即尿素喷射系统，很难满足空间要求。同时，采用传统技术路线，由于很多车型在启动中低温时间持续较长，在低于200℃喷射尿素具有结晶的风险，因此，传统的技术路线在NOx排放限制方面很难满足技术要求。

另外一种适用于轻型车的技术路线是LNT+CDPF+SCR技术。英国庄信万丰在SAE2010-01-0302中已经提出了LNT+SCR集成系统。该路线由于LNT可以低温处理NOx，并且LNT可以产生NH₃，存储于下游的SCR中，两者匹配使用后可大大的降低NOx的排放，CDPF可以处理PM的排放问题。该技术路线可以减少尿素喷射罐，大大地减小后处理的安装体积，但该技术路线中安装体积仍然较大，还很难满足部分轻型车的安装要求。

针对上述技术问题，有人提出了将SCR与CDPF集成为SCRF，即采用LNT+SCRF的技术路线。该技术路线中LNT与SCRF匹配使用可有效的控制NOx和PM的排放，但由于LNT需高温脱硫并且DPF需高温再生捕集的PM，欧六SCR催化剂一般采用分子筛作为基体，很难满足高温耐久要求。

随着汽车尾气排放要求越来越严格，现有的传统尿素SCR后处理技术路线对低温NOx处理能力有限，尤其针对3.0L以下的柴油车发动机，其排温较低，在使用SCR技术路线中会出现尿素结晶无法工作的情况，并且后处理装置安装空间有限，因此针对该类型发动机不能再使用传统SCR技术路线。对于新型的LNT+SCRF技术路线，由于SCR涂层高温耐久性能的影响，该技术路线同样存在技术风险。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种壁流式LNT催化剂、制备方法和应用。本发明要解决的问题是提供一种壁流式LNT催化剂以及制备方法，还包括本发明催化剂的最佳应用方法。该催化剂在正常工作Lean状态下可以氧化并存储NOx，在Rich状态下可以氧化HC、CO并还原NOx，在Lean和Rich状态下均捕集PM。该催化剂在高温脱硫再生时一方面可以使LNT脱硫再生，另一方面可以燃烧PM，实现DPF的再生。

本申请中有关缩写如下：

SCR：Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原；

LNT：lean NOx trap，稀燃NOx捕集；

DOC：Diesel oxidation catalyst，柴油氧化型催化剂；

DPF：Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器；