[发明专利]用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的NOx净化三效催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的NOx净化三效催化剂，该催化剂包括活性载体氧化物和NOx存储催化材料涂层；所述NOx存储催化材料涂层选自钯改性分子筛、负载型铂催化剂或者二者之一与三效催化材料的混合物。本发明采用物理混合、分层或分区涂覆的方式在催化剂中引入NOx存储催化材料，用于在发动机排气偏稀并催化剂处于储氧饱和时存储NOx，在催化剂恢复正常储氧能力且能够有效转化NOx时释放并转化NOx，从而提高汽车尾气中NOx的脱除率。本发明进一步提供该催化剂的制备方法。

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，具体涉及一种用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的NOx净化三效催化剂及其制备方法。

背景技术

常规三效催化剂(TWC)适用于化学当量或接近化学当量的空燃比条件下氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC) 的同时消除。发动机当量运行模式是在空燃比围绕当量小幅度高频率波动中完成运行。当废气偏富燃时，CO和HC的转化率会下降；而当废气偏稀燃时，NOx的转化率会急剧降低，因此TWC的废气转化率会随着空燃比的高频率变化而上下波动，无法高效地降低发动机废气排放。TWC催化剂中的储氧材料可以通过储存或者释放氧对发动机废气空燃比进行微小调节，确保TWC催化剂在正常工作窗口内，有效转化废气(NOx、CO和HC)。但是，当发动机运行过程短暂偏稀工况过稀或时间过长，催化剂中的储氧材料处于氧饱和状态，不能有效处理调节当量运行发动机废气中的NOx，使得NOx转化率急剧下降并导致大量NOx从尾气泄露。

国六汽车排放标准所采用的世界协调的轻型车测试程序(WLTP) 涉及许多个减速过程。减速断油是车辆控制技术中一项有效的节油办法。然而该过程因断油而形成废气短暂的偏稀状况，会使得TWC中的储氧材料处于氧饱和状态。在发动机回复正常当量运行时，由于 TWC暂时无法吸附更多的氧，无法有效转化NOx。必须在发动机回复正常运行初始时，恢复TWC中储氧材料于正常状态(既能储氧又能够释放氧)，以确保后续发动机废气中的NOx在空燃比围绕当量频繁小幅波动中被有效转化。例如，通过发动机的短暂富燃来部分还原TWC中的储氧材料。

混合动力车往往涉及发动机的多次停止-重启动。发动机停止时催化剂可能在反应温度下，暴露于氧含量超过当量的气氛中，导致 TWC中的储氧材料氧饱和。待发动机再次启动时，TWC可能处于冷态(<250℃)无法通过发动机短暂富燃来有效恢复TWC的储氧能力。从而TWC无法在发动机重启动后有效转化当量运行(空燃比围绕当量小幅度高频率波动)废气中的NOx，导致NOx在尾气中泄漏。

为弥补TWC在储氧材料氧饱和时NOx净化的短板，有待研究开发在TWC储氧材料氧饱和后兼具间歇性短暂偏稀工况下NOx存储和在储氧材料恢复正常氧储存能力的条件下释放NOx并被转化的以 TWC为主的多功能催化剂。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供一种用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的具有NOx存储功能的NOx净化三效催化剂(NSTWC)，该催化剂可以在发动机排气偏稀并催化剂处于储氧饱和时存储NOx，在催化剂恢复正常储氧能力且能够有效转化NOx时释放并转化NOx。

本发明实现上述目的的技术方案如下：

一种用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的NOx净化三效催化剂，包括：活性载体氧化物和NOx存储催化材料涂层；所述NOx存储催化材料涂层选自钯改性分子筛、负载型铂催化剂或者二者之一与三效催化材料的混合物。

本发明所述载体为蜂窝状载体，蜂窝状载体的规格根据所应用车型的实际需求而定，包括材料、目数、壁厚、直径、长度。优选地，蜂窝状载体可以选自堇青石或金属载体。所述的金属载体选自任一以不锈钢为外壳材料，Fe、Cr、Al为芯体材料的蜂窝载体。