[发明专利]用于改善CO/HC转化和NO氧化的分层区域涂覆的柴油氧化催化剂

说明书

本发明涉及一种用于处理来自柴油发动机的废气排放物的分层柴油氧化催化剂，该分层柴油氧化催化剂包括流通式整料基底，该基底具有蜂窝结构并包括前区和后区，其中该基底的该前区包括层的组合，一层在另一层之上并包括层A、层B和层C中的两个或更多个；并且该后区包括层D，其中：层A包含在分子筛上的铂、钯或它们的组合；层B包含1)在难熔金属氧化物载体上的铂、钯或它们的组合；和2)碱土金属，优选钡、锶或它们的组合；层C包含1)铂族金属，该铂族金属为在难熔金属氧化物载体上的铂或铂和钯的组合；和2)助催化剂金属，该助催化剂金属为锰和/或铋；并且层D包含1)在难熔金属氧化物载体上的铂或铂和钯的组合；和2)锰(Mn)。

技术领域

本发明涉及一种用于柴油发动机的氧化催化剂，并且涉及一种包含该氧化催化剂的用于柴油发动机的排气系统。

背景技术

柴油发动机产生一般来讲包括受全世界政府间组织立法制约的至少四类污染物的废气排放：一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM)。柴油发动机无论是静止的还是运动的(例如，车用柴油发动机)，其排放标准正在逐渐收紧。需要提供能够满足这些标准的具有成本效益的改进的催化剂和排气系统。

对于柴油发动机，氧化催化剂(称为柴油氧化催化剂(DOC))通常用于处理由此类发动机产生的废气。柴油氧化催化剂通常催化(1)一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO₂)，以及(2)HC氧化成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。柴油发动机，具体地讲轻型柴油车辆的废气温度相对较低(例如，约400℃)，因此一个挑战是开发具有低“起燃”温度的耐用催化剂配方。

氧化催化剂诸如DOC的活性通常以其“起燃”温度来测量，所述“起燃”温度是催化剂开始执行特定催化反应或将该反应执行至特定程度时的温度。通常，“起燃”温度根据反应物转化(诸如一氧化碳的转化)的特定程度给出。因此，T₅₀温度通常被称为“起燃”温度，因为它表示催化剂以50％效率催化反应物的转化时的最低温度。

柴油机的排气系统可包含若干排放控制装置。每个排放控制装置具有专门功能，并且负责处理废气中的一类或多类污染物。上游排放控制装置的性能可影响下游排放控制装置的性能。这是因为来自上游排放控制装置的出口的废气进入下游排放控制装置的入口。排气系统中的每个排放控制装置之间的相互作用对于系统的总效率而言是重要的。

氧化催化剂诸如柴油氧化催化剂(DOC)通常氧化由柴油发动机产生的废气中的一氧化碳(CO)和烃(HC)。柴油氧化催化剂还可将废气中存在的氮氧化物(NO)中的一些氮氧化物氧化成二氧化氮(NO₂)。即使二氧化氮(NO₂)本身是污染物，NO向NO₂的转化也可能是有益的。所产生的NO₂可用于再生已被例如下游柴油颗粒过滤器(DPF)或下游催化烟灰过滤器(CSF)捕集的颗粒物(PM)。一般来讲，与入口处的废气相比，由氧化催化剂生成的NO₂增大了来自氧化催化剂出口的废气中的NO₂:NO的比率。这种增大的比率对于包括下游选择性催化还原(SCR)催化剂或选择性催化还原过滤器(SCRF^TM)催化剂的排气系统可能是有利的。由柴油发动机直接产生的废气中的NO₂:NO的比率对于最佳SCR或SCRF^TM催化剂性能而言可能过低。

虽然在排气系统中包括具有良好NO₂生成活性的氧化催化剂(诸如DOC)通常是有利的，但是当寻求从下游排放物控制装置(例如SCR或SCRF^TM催化剂)获得最佳性能时，以这种方式使用氧化催化剂可能是有问题的。在给定废气温度下由氧化催化剂生成的NO₂的(均值)平均量在其使用寿命期间可能会发生很大变化。这可能导致难以校准用于执行活性SCR的含氮还原剂的剂量。