[发明专利]包含径向分区涂层的催化剂基材

说明书

提供一种催化剂制品，其包括包含多个通路的基材，并且还包括第一和第二氧化区域，所述第一和第二氧化区域包括所述多个通路的第一和第二子集。第一催化剂组合物涂覆第一氧化区域的每个通路的至少一部分，并且定位在第一氧化区域中作为唯一的含PGM催化剂层或其分区部分或作为顶部含PGM催化剂层或其分区部分。第二催化剂组合物涂覆第二氧化区域的每个通路的至少一部分，并且定位在第二氧化区域中作为唯一的含PGM催化剂层或其分区部分或作为顶部含PGM催化剂层或其分区部分。第一催化剂组合物中的Pt:Pd重量比大于第二催化剂组合物中的Pt:Pd重量比。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月12日提交的美国临时申请第62/873,600号的全部优先权权益。

技术领域

本发明涉及适用于处理内燃机，例如柴油发动机的排气流的催化剂组合物，以及包含此类组合物的催化制品和系统及其制备和使用方法。

背景技术

柴油发动机的排放物包含颗粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)。NO_x是用于描述氮氧化物的各种化学物质的术语，包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)等。排气颗粒物的两种主要组分是可溶性有机部分(SOF)和碳烟部分。取决于排气的温度，SOF可以以蒸气或气溶胶(即液体冷凝物的细小液滴)的形式存在于柴油排气中。碳烟主要由碳颗粒构成。排气中的HC含量可根据发动机类型和运行参数而变化，但通常包含各种短链碳氢化合物，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯等。

含铂族金属(PGM)的催化剂可用于处理柴油发动机的排气，通过将碳氢化合物和一氧化碳催化氧化将这些污染物转化为二氧化碳和水。此外，含有铂的氧化催化剂促进NO氧化为NO₂。对于重型柴油系统，此类催化剂通常包含在柴油氧化催化剂(DOC)系统、催化剂烟灰过滤器(CSF)系统或组合DOC-CSF系统中。这些催化剂系统放置在柴油动力系统的排气流路中，以在排放到大气之前处理产生的排气。通常，柴油氧化催化剂沉积在陶瓷或金属基材上。为了额外还原NOx物质，此类系统通常还包括位于DOC催化剂下游的至少一种选择性催化还原(SCR)催化剂。在轻型和中型应用中，系统可以包含稀NO_x捕集器(LNT)，其用于存储和还原NO_x以及除去排气流中的一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物。

用于处理内燃机排气的催化剂在相对低温运行期间，例如发动机运行的初始冷启动期间效果较差，因为发动机排气的温度不够高而不能进行有效的催化转化。这对于下游催化剂组分尤其如此，例如SCR催化剂，可能需要几分钟才能达到合适的工作温度。

位于DOC催化剂下游的SCR催化剂对离开DOC催化剂的排气的NO₂/NOx比率相当敏感。因此，本领域持续需要提供一种DOC催化剂制品，其能够在一入口温度范围内在离开DOC催化剂的排气中产生相对恒定的NO₂/NOx比率。

发明内容

本公开涉及一种可用于处理排气的催化制品，其中该催化制品包括至少2个氧化区域。第一氧化区域被设计成提供高氧化活性，与第一氧化区域相比，第二氧化区域被设计成提供降低的氧化活性。如下文更详细描述的，发现催化制品中至少两个氧化区域的组合在宽温度范围内在离开催化制品的排气中提供更均匀的NO₂/NOx比率。如本文所述，第一催化剂组合物和第二催化剂组合物的布置在催化剂制品中提供了PGM径向分区分布。

在各种实施例中，提供了一种催化剂制品，其包括基材，所述基材包括入口侧、出口侧和从所述入口侧延伸到所述出口侧的多个通路，使得排气可以进入所述基材的入口侧并离开所述基材的出口侧，其中所述催化制品包括包含所述多个通路的第一子集的第一氧化区域和包含所述多个通路的第二子集的第二氧化区域。所述第一氧化区域的通路数量与所述第二氧化区域的通路数量之比在约10:90至约90:10的范围内。