ПАССИВНЫЙ NOx-АДСОРБЕР Российский патент 2020 года по МПК F01N3/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к катализатору NO_x-абсорбера для двигателя, работающего на бедной смеси, и к выхлопной системе для работающего на бедной смеси двигателя, включающей катализатор NO_x-абсорбера. Изобретение также относится к способу с применением катализатора NO_x-абсорбера для обработки выхлопного газа из работающего на бедной смеси двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Работающие на бедной смеси двигатели, такие как дизельные двигатели, выделяют продукты сгорания с выхлопным газом, который, как правило, содержит по меньшей мере четыре класса загрязняющих веществ, которые запрещены межправительственными организациями по всему миру: монооксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (HC), оксиды азота (NO_x) и твердые частицы (PM).

Существуют разнообразные устройства регулирования выбросов для обработки оксидов азота (NO_x). Например, эти устройства включают катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), фильтр с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), катализатор обедненного NO_x [например, SCR-катализатор для углеводородов (HC)], ловушку обедненного NO_x (LNT) [также известную как катализатор удерживания NO_x (NSC) или катализатор NO_x-абсорбера (NAC)], и пассивный NO_x-адсорбер (PNA).

SCR-катализаторы или катализаторы SCRF^TM обычно обеспечивают высокие степени производительности в обработке NO_x восстановлением, как только они достигают своей номинальной рабочей температуры. Однако эти катализаторы или устройства могут быть относительно неэффективными ниже их номинальной рабочей температуры, а именно, когда производился пуск холодного двигателя (период «холодного пуска»), или в течение длительного периода времени он работал на холостом ходу.

Устройством регулирования выбросов еще одного распространенного типа для сокращения или предотвращения выбросов NO_x является ловушка обедненного NO_x (LNT). Во время нормального эксплуатационного режима работающий на бедной смеси двигатель выделяет продукты сгорания с выхлопным газом, имеющим «обедненный» состав. LNT способна удерживать или улавливать оксиды азота (NO_x), которые присутствуют в «обедненных» выбросах выхлопного газа. LNT удерживает или улавливает NO_x, присутствующие в выбросах выхлопного газа, в результате химической реакции между NO_x и удерживающим NO_x компонентом в LNT с образованием неорганического нитрата. Количество NO_x, которое может удерживаться в LNT, ограничено количеством наличествующего удерживающего NO_x компонента. Со временем становится необходимым высвобождение накопленного NO_x из удерживающего NO_x компонента в LNT, в идеальном случае, когда находящийся ниже по потоку катализатор SCR или SCRF^TM достигает своей номинальной рабочей температуры. Высвобождение удерживаемого NO_x из LNT обычно достигается путем эксплуатации работающего на бедной смеси двигателя в обогащенных условиях с образованием выбросов выхлопного газа, имеющего «обогащенный» состав. В этих условиях неорганические нитраты удерживающего NO_x компонента разлагаются с выделением NO_x. Эта необходимость продувки LNT в обогащенных условиях является недостатком устройства регулирования выбросов этого типа, поскольку это влияет на экономию топлива транспортным средством и увеличивает количество диоксида углерода (СО₂) в результате сгорания дополнительного топлива. LNT-устройства также склонны проявлять плохую эффективность удерживания NO_x при низких температурах.

Относительно новым типом устройства регулирования выбросов для NO_x является пассивный NO_x-адсорбер (PNA). PNA-устройства способны удерживать или адсорбировать NO_x при относительно низких температурах выхлопного газа (например, менее 200°С), обычно путем адсорбции, и высвобождать NO_x при высоких температурах. Механизм удерживания и высвобождения NO_x в PNA контролируется термически, в отличие от LNT-устройств, в случае которых для высвобождения удерживаемого NO_x требуется продувка в обогащенных условиях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к пассивному NO_x-адсорберу (PNA), включающему два различных материала, причем каждый материал имеет PNA-активность.

Согласно изобретению предлагается катализатор NO_x-абсорбера для обработки выхлопного газа из работающего на бедной смеси двигателя, такого как дизельный двигатель. Катализатор NO_x-абсорбера включает материал первого NO_x-абсорбера, материал второго NO_x-абсорбера, и подложку, имеющую впускной конец и выпускной конец. Материал первого NO_x-абсорбера включает молекулярно-ситовый катализатор, который включает благородный металл и молекулярное сито, причем молекулярное сито содержит благородный металл. Материал второго NO_x-абсорбера включает палладий (Pd), нанесенный на оксид церия.

Материал первого NO_x-абсорбера способен удерживать NO_x при низкой температуре, обычно при температуре, которая является гораздо более низкой, чем температура удерживания NO_x в других типах PNA или LNT. Такая низкая температура удерживания NO_x является благоприятной, когда работающий на бедной смеси двигатель был запущен в холодном состоянии (период «холодного пуска»), или в течение длительного периода времени работал на холостом ходу.

Однако материал первого NO_x-абсорбера может высвобождать удерживаемый NO_x при температуре, которая является более низкой, чем номинальная рабочая температура находящегося ниже по потоку катализатора SCR или SCRF^TM. Комбинированием материала первого NO_x-абсорбера с материалом второго NO_x-абсорбера, имеющим более высокую температуру высвобождения NO_x, может быть расширен верхний предел температурного диапазона для удерживания NO_x. Затем может происходить высвобождение NO_x, когда находящийся ниже по потоку катализатор SCR или SCRF^TM достигает своей номинальной рабочей температуры.

Дополнительно или альтернативно, температура высвобождение NO_x может перекрываться с температурой удерживания NO_x в LNT.

Кроме того, согласно изобретению предлагается выхлопная система для работающего на бедной смеси двигателя, такого как дизельный двигатель. Выхлопная система включает катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению и устройство регулирования выбросов.

Дополнительный аспект изобретения относится к транспортному средству. Транспортное средство включает работающий на бедной смеси двигатель и либо катализатор NO_x-абсорбера, либо выхлопную систему согласно изобретению.

Изобретение также относится к способу обработки выхлопного газа из работающего на бедной смеси двигателя. Способ включает либо контактирование выхлопного газа с катализатором NO_x-абсорбера согласно изобретению, либо пропускание выхлопного газа через выхлопную систему согласно изобретению.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигуры 1-5 представляют схематические изображения катализаторов NO_x-абсорбера согласно изобретению.

Фигура 1 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий материал (1) первого NO_x-абсорбера и материал (2) второго NO_x-абсорбера в единой области, которая размещена на подложке (3).

Фигура 2 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий первую зону, включающую материал (1) первого NO_x-абсорбера, и вторую зону, включающую материал (2) второго NO_x-абсорбера.

Фигура 3 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий первую область, включающую материал (1) первого NO_x-абсорбера, и вторую область/зону, включающую материал (2) второго NO_x-абсорбера. Имеется перекрывание между первой областью и второй областью/зоной. Часть первой области размещается на второй области/зоне. Как первая область, так и вторая область/зона размещены на подложке (3).

Фигура 4 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий первую область/зону, включающую материал (1) первого NO_x-абсорбера, и вторую область, включающую материал (2) второго NO_x-абсорбера. Имеется перекрывание между первой областью/зоной и второй областью. Часть второй области размещается на первой области/зоне. Как первая область/зона, так и вторая область, размещены на подложке (3).

Фигура 5 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий первый слой, включающий материал (1) первого NO_x-абсорбера, размещенный на втором слое, включающем материал (2) второго NO_x-абсорбера. Второй слой размещается на подложке (3).

Фигура 6 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий первый слой, включающий материал (1) первого NO_x-абсорбера, размещенный на подложке (3). Второй слой, включающий материал (2) второго NO_x-абсорбера, размещен на первом слое.

Фигура 7 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий слой (5), включающий материал дизельного катализатора окисления, размещенный на второй области/слое (4). Вторая область/слой (4) включает материал (1) первого NO_x-абсорбера и материал (2) второго NO_x-абсорбера. Вторая область/слой (4) размещена на подложке (3).

Фигура 8 показывает катализатор NO_x-абсорбера, имеющий зону, включающую материал (5) дизельного катализатора окисления. Вторая область/слой (4) включает материал первого NO_x-абсорбера и материал второго NO_x-абсорбера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению предназначен для применения в качестве пассивного NO_x-адсорбера (PNA). Катализатор NO_x-абсорбера включает, или может по существу состоять из них, материал первого NO_x-абсорбера; материал второго NO_x-абсорбера; и подложку, имеющую впускной конец и выпускной конец.

Как правило, материал первого NO_x-абсорбера представляет собой катализатор пассивного NO_x-адсорбера (PNA) (то есть, он имеет PNA-активность).

Материал первого NO_x-абсорбера содержит молекулярно-ситовый катализатор, или по существу состоит из него. Молекулярно-ситовый катализатор включает благородный металл и молекулярное сито, или по существу состоит из них. Молекулярное сито содержит благородный металл. Молекулярно-ситовый катализатор может быть получен согласно способу, описанному в патентном документе WO 2012/166868.

Благородный металл обычно выбирается из группы, состоящей из палладия (Pd), платины (Pt), родия (Rh), золота (Au), серебра (Ag), иридия (Ir), рутения (Ru), и смесей двух или более из них. Благородный металл предпочтительно выбирается из группы, состоящей из палладия (Pd), платины (Pt) и родия (Rh). Более предпочтительно, благородный металл выбирается из палладия (Pd), платины (Pt), и их смеси.

Как правило, предпочтительно, чтобы благородный металл включал, или состоял из них, палладий (Pd) и, необязательно, второй металл, выбранный из группы, состоящей из платины (Pt), родия (Rh), золота (Au), серебра (Ag), иридия (Ir) и рутения (Ru). Благородный металл предпочтительно включает, или состоит из них, палладий (Pd) и, необязательно, второй металл, выбранный из группы, состоящей из платины (Pt) и родия (Rh). Благородный металл еще более предпочтительно включает, или состоит из них, палладий (Pd) и, необязательно, платину (Pt). Молекулярно-ситовый катализатор более предпочтительно включает в качестве благородного металла только палладий.

Когда благородный металл включает, или состоит из них, палладий (Pd) и второй металл, тогда массовое отношение палладия (Pd) ко второму металлу составляет >1:1. Массовое отношение палладия (Pd) ко второму металлу более предпочтительно составляет >1:1, и молярное отношение палладия (Pd) ко второму металлу составляет >1:1.

Кроме того, молекулярно-ситовый катализатор может включать неблагородный металл. Так, молекулярно-ситовый катализатор может включать, или по существу состоять из них, благородный металл, молекулярное сито и, необязательно, неблагородный металл. Молекулярное сито содержит благородный металл и, необязательно, неблагородный металл.

Неблагородный металл может быть выбран из группы, состоящей из железа (Fe), меди (Cu), марганца (Mn), хрома (Cr), кобальта (Со), никеля (Ni), цинка (Zn) и олова (Sn), а также смесей двух или более из них. Неблагородный металл предпочтительно выбирается из группы, состоящей из железа, меди и кобальта, более предпочтительно из железа и меди. Еще более предпочтительно, неблагородный металл представляет собой железо.

В альтернативном варианте, молекулярно-ситовый катализатор может по существу не содержать неблагородный металл, такой как неблагородный металл, выбранный из группы, состоящей из железа (Fe), меди (Cu), марганца (Mn), хрома (Cr), кобальта (Со), никеля (Ni), цинка (Zn) и олова (Sn), а также смесей двух или более из них. Таким образом, молекулярно-ситовый катализатор может не включать неблагородный металл.

Как правило, предпочтительно, чтобы молекулярно-ситовый катализатор не содержал неблагородный металл.

Может быть предпочтительным, чтобы молекулярно-ситовый катализатор по существу не содержал барий (Ва), более предпочтительно, молекулярно-ситовый катализатор по существу не содержит щелочноземельный металл. Таким образом, молекулярно-ситовый катализатор может не включать барий, предпочтительно молекулярно-ситовый катализатор не содержит щелочноземельный металл.

Молекулярное сито обычно состоит из алюминия, кремния и/или фосфора. Как правило, молекулярное сито имеет трехмерную структуру (например, каркас) из SiО₄, AlО₄ и/или РО₄, которые соединены обобществленными атомами кислорода. Молекулярное сито может иметь анионный каркас. Заряд анионного каркаса может быть нейтрализован катионами, такими как катионы щелочных и/или щелочноземельных элементов (например, Na, K, Mg, Ca, Sr и Ва), катионы аммония и/или протоны.

Как правило, молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, алюмофосфатный каркас или силикоалюмофосфатный каркас. Молекулярное сито может иметь алюмосиликатный каркас или алюмофосфатный каркас. Предпочтительно, чтобы молекулярное сито имело алюмосиликатный каркас или силикоалюмофосфатный каркас. Молекулярное сито более предпочтительно имеет алюмосиликатный каркас.

Когда молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, тогда молекулярное сито предпочтительно представляет собой цеолит.

Молекулярное сито содержит благородный металл. Благородный металл обычно нанесен на молекулярное сито. Например, благородный металл может быть введен в молекулярное сито или нанесен на него, например, ионным обменом. Таким образом, молекулярно-ситовый катализатор может включать, или по существу состоять из них, благородный металл и молекулярное сито, причем молекулярное сито содержит благородный металл, и причем благородный металл введен в молекулярное сито и/или нанесен на него ионным обменом.

Как правило, молекулярное сито может представлять собой металл-замещенное молекулярное сито (например, металл-замещенное молекулярное сито, имеющее алюмосиликатный каркас или алюмофосфатный каркас). Металл замещенного металлом молекулярного сита может быть благородным металлом (например, молекулярное сито представляет собой замещенное благородным металлом молекулярное сито). Таким образом, содержащее благородный металл молекулярное сито может представлять собой замещенное благородным металлом молекулярное сито. Когда молекулярно-ситовый катализатор включает неблагородный металл, тогда молекулярное сито может представлять собой замещенное благородным металлом и неблагородным металлом молекулярное сито. Во избежание неясности, термин «металл-замещенный» распространяется на термин «образованный ионным обменом».

Как правило, молекулярно-ситовый катализатор имеет по меньшей мере 1% по весу (то есть, количество благородного металла относительно количества молекулярно-ситового катализатора) благородного металла, размещенного внутри пор молекулярного сита, предпочтительно по меньшей мере 5% по весу, более предпочтительно по меньшей мере 10% по весу, такое как по меньшей мере 25% по весу, еще более предпочтительно по меньшей мере 50% по весу.

Молекулярное сито может быть выбрано из мелкопористого молекулярного сита (то есть, молекулярного сита, имеющего максимальный размер цикла из восьми тетраэдрических атомов), среднепористого молекулярного сита (то есть, молекулярного сита, имеющего максимальный размер цикла из десяти тетраэдрических атомов), и крупнопористого молекулярного сита (то есть, молекулярного сита, имеющего максимальный размер цикла из двенадцати тетраэдрических атомов). Молекулярное сито более предпочтительно выбирается из мелкопористого молекулярного сита и среднепористого молекулярного сита.

В первом варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора, молекулярное сито представляет собой мелкопористое молекулярное сито. Мелкопористое молекулярное сито предпочтительно имеет каркас типа, выбранного из группы, состоящей из ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG и ZON, а также смеси или сростки любых двух или более из них. Сростка предпочтительно выбирается из KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA и AEI-SAV. Мелкопористое молекулярное сито более предпочтительно имеет каркас типа, который представляет собой AEI, CHA или сростку AEI-CHA. Мелкопористое молекулярное сито еще более предпочтительно имеет каркас типа, который представляет собой AEI или CHA, в особенности, AEI.

Мелкопористое молекулярное сито предпочтительно имеет алюмосиликатный каркас или силикоалюмофосфатный каркас. Мелкопористое молекулярное сито более предпочтительно имеет алюмосиликатный каркас (то есть, молекулярное сито представляет собой цеолит), в особенности, когда мелкопористое молекулярное сито имеет каркас типа AEI, CHA или сростку AEI-CHA, в частности, AEI или CHA.

Во втором варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора, молекулярное сито имеет каркас типа, выбранного из группы, состоящей из AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON и EUO, а также смесей любых двух или более из них.

В третьем варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора, молекулярное сито представляет собой среднепористое молекулярное сито. Среднепористое молекулярное сито предпочтительно имеет каркас типа, выбранного из группы, состоящей из MFI, FER, MWW и EUO, более предпочтительно MFI.

В четвертом варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора, молекулярное сито представляет собой крупнопористое молекулярное сито. Крупнопористое молекулярное сито предпочтительно имеет каркас типа, выбранного из группы, состоящей из CON, BEA, FAU, MOR и EMT, более предпочтительно BEA.

В каждом из вариантов исполнения молекулярно-ситового катализатора от первого до четвертого молекулярное сито предпочтительно имеет алюмосиликатный каркас (например, молекулярное сито представляет собой цеолит). Каждое из вышеупомянутых трехбуквенных кодовых обозначений представляет тип каркаса в соответствии с указаниями «IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature» и/или «Structure Commission of the International Zeolite Association».

В любом из вариантов исполнения молекулярно-ситового катализатора от первого до четвертого может быть в особенности предпочтительным, чтобы молекулярное сито (например, крупнопористое, среднепористое или мелкопористое) имело каркас, который не является сросткой по меньшей мере двух различных типов каркаса.

Молекулярное сито обычно имеет молярное отношение оксида кремния к оксиду алюминия (SAR) от 10 до 200 (например, от 10 до 40), такое как от 10 до 100, более предпочтительно от 15 до 80 (например, от 15 до 30). Значение SAR обычно относится к молекулярному ситу, имеющему алюмосиликатный каркас (например, цеолиту), или силикоалюмофосфатный каркас, предпочтительно алюмосиликатный каркас (например, цеолит).

Молекулярно-ситовый катализатор в первом, третьем и четвертом вариантах исполнения молекулярно-ситового катализатора (и также для некоторых из типов каркаса во втором варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора), в частности, когда молекулярное сито представляет собой цеолит, может иметь инфракрасный спектр, имеющий характеристический пик поглощения в диапазоне от 750 см^-1 до 1050 см^-1 (в дополнение к полосам поглощения для самого молекулярного сита). Характеристический пик поглощения предпочтительно находится в диапазоне от 800 см^-1 до 1000 см^-1, более предпочтительно в диапазоне от 850 см^-1 до 975 см^-1.

Было найдено, что молекулярно-ситовый катализатор в первом варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора имеет благоприятную активность пассивного NO_x-адсорбера (PNA). Молекулярно-ситовый катализатор может быть использован для удерживания NO_x, когда температуры выхлопного газа являются относительно низкими, такими как вскоре после пуска работающего на бедной смеси двигателя. Удерживание NO_x молекулярно-ситовым катализатором происходит при низких температурах (например, менее 200°С). Когда работающий на бедной смеси двигатель прогревается, температура выхлопного газа повышается, и также будет возрастать температура молекулярно-ситового катализатора. При этих более высоких температурах (например, 200°С или выше) молекулярно-ситовый катализатор будет высвобождать адсорбированный NO_x.

Также было неожиданно найдено, что молекулярно-ситовый катализатор, в частности, молекулярно-ситовый катализатор во втором варианте исполнения молекулярно-ситового катализатора, имеет активность катализатора холодного пуска. Такая активность может сокращать выбросы во время периода холодного пуска поглощением NO_x и углеводородов (HC) при относительно низких температурах выхлопного газа (например, менее 200°С). Адсорбированные NO_x и/или HC могут высвобождаться, когда температура молекулярно-ситового катализатора становится близкой к номинальной температуре других компонентов катализатора или превышает ее, или устройств регулирования выбросов, для окисления NO и/или HC.

Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению также включает материал второго NO_x-абсорбера.

Как правило, материал второго NO_x-абсорбера представляет собой катализатор пассивного NO_x-адсорбера (PNA) (то есть, он имеет PNA-активность).

Температура высвобождения NO_x из материала второго NO_x-абсорбера является более высокой, чем температура высвобождения NO_x из материала первого NO_x-абсорбера. Более предпочтительно, температура удерживания NO_x в материале второго NO_x-абсорбера является более высокой, чем температура удерживания NO_x в материале первого NO_x-абсорбера.

Материал второго NO_x-абсорбера включает, или по существу состоит из них, палладий (Pd), нанесенный на оксид церия.

Как правило, палладий размещен непосредственно на оксиде церия или нанесен непосредственно на него (например, нет промежуточного несущего материала между палладием и оксидом церия). Предпочтительно, чтобы палладий был в непосредственном контакте с оксидом церия.

Оксид церия предпочтительно представляет собой диоксид церия (СеО₂). В альтернативном варианте, оксид церия может представлять собой смешанный или сложный оксид церия и второго оксида. Второй оксид может быть выбран из группы, состоящей из диоксида циркония, оксида алюминия, оксида лантана, и комбинации двух или более из них. Может быть предпочтительным, чтобы вторым оксидом был диоксид циркония или комбинация диоксида циркония и оксида алюминия.

Смешанный или сложный оксид обычно включает по меньшей мере 45% по весу диоксида церия, предпочтительно по меньшей мере 50% по весу диоксида церия, более предпочтительно по меньшей мере 55% по весу диоксида церия, например, по меньшей мере 70% по весу диоксида церия.

Смешанный или сложный оксид обычно содержит по существу от 20 до 95% по весу диоксида церия и от 5 до 80% по весу второго оксида (например, от 50 до 95% по весу диоксида церия и от 5 до 50% по весу второго оксида), предпочтительно от 35 до 80% по весу диоксида церия и от 20 до 65% по весу второго оксида (например, от 55 до 80% по весу диоксида церия и от 20 до 45% по весу второго оксида), еще более предпочтительно от 45 до 75% по весу диоксида церия и от 25 до 55% по весу второго оксида.

В дополнение ко второму оксиду, смешанный или сложный оксид может дополнительно включать в целом от 1 до 15% по весу, предпочтительно от 2 до 12,5% по весу (например, от 5 до 10% по весу), оксида или оксидов второго редкоземельного металла (например, второй редкоземельный металл не является церием). Второй редкоземельный металл обычно выбирается из группы, состоящей из лантана (La), празеодима (Pr), или их комбинации. Когда смешанный или сложный оксид включает второй редкоземельный металл, тогда сумма процентов (%) по весу диоксида церия, % по весу второго оксида и % по весу второго редкоземельного металла составляет ≤100%.

Оксид церия, диоксид церия или смешанный или сложный оксид могут быть легированы легирующей добавкой.

Общее количество легирующей добавки обычно составляет от 0,1 до 5% по весу (то есть, относительно оксида церия, диоксида церия или диоксида церия-диоксида циркония), предпочтительно от 0,25 до 3% по весу, например, от 0,25 до 2,5% по весу, более предпочтительно от 0,5 до 1,5% по весу (например, около 1% по весу). Введение легирующей добавки может придавать термическую стабильность.

Легирующая добавка может представлять собой элемент или его оксид, причем элемент выбирается из группы, состоящей из вольфрама (W), кремния (Si), титана (Ti), лантана (La), празеодима (Pr), гафния (Hf), иттрия (Y), иттербия (Yb), самария (Sm), неодима (Nd), и комбинации двух или более из них.

Может быть предпочтительным, чтобы оксид церия, диоксид церия или смешанный или сложный оксид не были легированы легирующей добавкой.

Оксид церия, диоксид церия или смешанный или сложный оксид обычно имеет большую удельную площадь поверхности, такую как от 30 до 300 м²/г, предпочтительно от 60 до 200 м²/г. Удельную площадь поверхности измеряют с использованием традиционных способов физической адсорбции азота.

Материал второго NO_x-абсорбера обычно имеет концентрацию (например, в г·фут^-3) палладия (Pd) от 0,25 до 10% по весу (например, от 0,25 до 4% по весу или от 0,4 до 3,5% по весу). Предпочтительно, чтобы концентрация палладия (Pd) составляла от 0,5 до 7,5% по весу, более предпочтительно от 0,75 до 5% по весу. Концентрация палладия (Pd) приводится в % по весу относительно концентрации оксида церия.

Может быть предпочтительным, что концентрация палладия (Pd) составляет ≤2% по весу относительно концентрации оксида церия. Концентрация палладия (Pd) более предпочтительно составляет от 0,25 до 1,9% по весу, более предпочтительно от 0,4 до 1,8% по весу, такую как от 0,5 до 1,75% по весу, и еще более предпочтительно от 0,75 до 1,5% по весу, относительно концентрации оксида церия. Благоприятная PNA-активность может быть получена, когда концентрация палладия составляет мене 2% по весу относительно оксида церия.

Как правило, материал второго NO_x-абсорбера имеет весовое отношение палладия (Pd) к церию (Се) от 1:1000 до 1:10, предпочтительно от 1:500 до 1:15, более предпочтительно от 1:200 до 1:20. Может быть предпочтительным, что материал второго NO_x-абсорбера имеет весовое отношение церия (Се) к палладию (Pd) ≥20:1, более предпочтительно ≥25:1, такое как ≥30:1, еще более предпочтительно ≥40:1.

Предпочтительно, чтобы материал второго NO_x-абсорбера включал, или по существу состоял из него, диоксид церия (то есть, диоксид церия не является смешанным или сложным оксидом диоксида церия и второго оксида).

Кроме того, материал второго NO_x-абсорбера может включать платину. Платина может быть размещена непосредственно на оксиде церия или нанесена непосредственно на него (например, нет промежуточного несущего материала между платиной и оксидом церия). Предпочтительно, чтобы платина находилась в непосредственном контакте с оксидом церия.

Когда материал второго NO_x-абсорбера дополнительно включает платину, тогда материал второго NO_x-абсорбера предпочтительно имеет отношение по массе палладия (Pd) к платине (Pt) >1:1, такое как >1,25:1, предпочтительно >2:1, более предпочтительно >3:1 (например, >4:1), и еще более предпочтительно >5:1.

В альтернативном варианте, материал второго NO_x-абсорбера может по существу не содержать платину (Pt). Более предпочтительно, материал второго NO_x-абсорбера не содержит платину (Pt).

Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению может иметь одну или многие конфигурации, которые облегчают удерживание и высвобождение NO_x, и которые могут создавать более широкий температурный диапазон для удерживания и высвобождения NO_x.

В первой конфигурации катализатор NO_x-абсорбера включает смесь материала первого NO_x-абсорбера и материала второго NO_x-абсорбера, или по существу состоит из нее. Катализатор NO_x-абсорбера может включать, или по существу состоит из нее, область, включающую, или по существу состоящую из них, материал первого NO_x-абсорбера и материал второго NO_x-абсорбера, (то есть, материал первого NO_x-абсорбера и материал второго NO_x-абсорбера присутствуют в одной и той же области).

Пример первой конфигурации катализатора NO_x-абсорбера иллюстрирован в Фигуре 1.

Область может быть размещена на подложке или нанесена на нее. Предпочтительно, чтобы область была непосредственно размещена на подложке или нанесена непосредственно на нее (то есть, область находится в непосредственном контакте с поверхностью подложки).

В первой конфигурации область может представлять собой зону. Зона типично имеет длину от 10 до 90% длины подложки (например, от 10 до 45%), предпочтительно от 15 до 75% длины подложки (например, от 15 до 40%), более предпочтительно от 20 до 70% (например, от 30 до 65%, такую как от 25 до 45%) длины подложки, еще более предпочтительно от 25 до 65% (например, от 35 до 50%).

В альтернативном варианте, область может представлять собой слой. Слой может быть протяженным по всей длине (то есть, по существу по всей длине) подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

В первой конфигурации предпочтительно, что материал второго NO_x-абсорбера включает, или по существу состоит из них, платину и/или палладий, нанесенные на оксид церия. Материал второго NO_x-абсорбера более предпочтительно включает, или по существу состоит из них, палладий, нанесенный на оксид церия.

В первой конфигурации область предпочтительно по существу не содержит родий и/или удерживающий NO_x компонент, включающий, или по существу состоящий из них, оксид, карбонат или гидроксид щелочного металла, щелочноземельного металла и/или редкоземельного металла (за исключением оксида церия (то есть, из материала второго NO_x-абсорбера)).

В дополнение к созданию более широкого температурного диапазона для удерживания и высвобождения NO_x, первая конфигурация может предотвращать дезактивацию материала первого NO_x-абсорбера (например, для удерживания NO_x), когда он подвергается воздействию выхлопного газа, имеющего обогащенный состав. Материал второго NO_x-абсорбера может защищать материал первого NO_x-абсорбера от дезактивации, в особенности, когда он смешан с материалом первого NO_x-абсорбера так, как в первой конфигурации.

Во второй конфигурации катализатор NO_x-абсорбера включает первую зону и вторую зону. Первая зона включает материал первого NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него. Вторая зона включает материал второго NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него. Пример второй конфигурации катализатора NO_x-абсорбера иллюстрирован в Фигуре 2.

Первая зона может быть размещена выше по потоку относительно второй зоны. В альтернативном варианте, первая зона может быть размещена ниже по потоку относительно второй зоны. Предпочтительно, чтобы первая зона размещалась выше по потоку относительно второй зоны.

Когда первая зона размещается выше по потоку относительно второй зоны, тогда первая зона может быть размещена у впускного конца подложки, и/или вторая зона может быть размещена у выпускного конца подложки.

Когда первая зона размещается ниже по потоку относительно второй зоны, тогда первая зона может быть размещена у выпускного конца подложки, и/или вторая зона может быть размещена у впускного конца подложки.

Первая зона может примыкать ко второй зоне. Первая зона предпочтительно находится в контакте со второй зоной.

Когда первая зона примыкает ко второй зоне и/или находится в контакте с нею, тогда комбинация первой зоны и второй зоны может быть размещена на подложке или нанесена на нее в виде слоя (например, однослойного покрытия). Таким образом, слой (например, одиночный) может быть сформирован на подложке, когда первая и вторая зоны примыкают друг к другу или находятся в контакте между собой. При такой конфигурации можно избежать проблемы с противодавлением.

Первая зона и/или вторая зона обычно размещена на подложке или нанесена на нее. Первая зона и/или вторая зона предпочтительно размещена непосредственно на подложке (то есть, первая зона и/или вторая зона находится в контакте поверхностью подложки).

В третьей конфигурации катализатор NO_x-абсорбера включает первую область и вторую область. Первая область включает материал первого NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него. Вторая область включает материал второго NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него. В третьей конфигурации либо первая область перекрывает вторую область (например, смотри Фигуру 3), либо вторая область перекрывает первую область (например, смотри Фигуру 4).

Вторая область может быть размещена непосредственно на подложке (то есть, вторая область находится в контакте с поверхностью подложки). Первая область может быть:

(а) размещена на второй области или нанесена на нее; и/или

(b) размещена непосредственно на подложке [то есть, первая область находится в контакте с поверхностью подложки]; и/или

(с) в контакте со второй областью [то есть, первая область является смежной со второй областью или примыкает к ней].

Часть или доля первой области может быть размещена на второй области или нанесена на нее (например, первая область может перекрывать вторую область). Например, смотри конфигурацию, иллюстрированную в Фигуре 3. Вторая область может представлять собой вторую зону, и первая область может представлять собой первый слой или первую зону.

Когда часть или доля первой области размещена на второй области или нанесена на нее, тогда часть или доля первой области предпочтительно размещена непосредственно на второй области (то есть, первая область находится в контакте с поверхностью второй области).

В альтернативном варианте, часть или доля второй области может быть размещена на первой области или нанесена на нее (например, вторая область может перекрывать первую область). Например, смотри конфигурацию, иллюстрированную в Фигуре 4. Первая область может представлять собой первую зону, и вторая область может представлять собой второй слой или вторую зону.

Когда часть или доля второй области размещена на первой области или нанесена на нее, тогда часть или доля второй области предпочтительно размещена непосредственно на первой области (то есть, вторая область находится в контакте с поверхностью первой области).

В третьей конфигурации первая область может размещаться выше по потоку относительно второй области. Например, первая область может быть размещена у впускного конца подложки, и вторая область может быть размещена у выпускного конца подложки.

В альтернативном варианте, первая область может размещаться ниже по потоку относительно второй области. Например, первая область может быть размещена у выпускного конца подложки, и вторая область может быть размещена у впускного конца подложки.

В третьей конфигурации вторая область может представлять собой второй слой, и первая область может представлять собой первую зону, причем первая зона размещена на втором слое. Первая зона предпочтительно размещена непосредственно на втором слое (то есть, первая зона находится в контакте с поверхностью второго слоя). В альтернативном варианте, первая область может представлять собой первый слой, и вторая область может представлять собой вторую зону, причем вторая зона размещена на первом слое. Вторая зона предпочтительно размещена непосредственно на первом слое (то есть, вторая зона находится в контакте с поверхностью первого слоя).

Когда первая зона размещена на втором слое или нанесена на него, предпочтительно, чтобы первая зона всей длиной размещалась на втором слое или была нанесена на него. Длина первой зоны является меньшей, чем длина второго слоя. Предпочтительно, чтобы первая зона размещалась на втором слое у выпускного конца подложки.

Когда вторая зона размещена на первом слое или нанесена на него, предпочтительно, чтобы вторая зона всей длиной размещалась на первом слое или была нанесена на него. Длина второй зоны является меньшей, чем длина первого слоя. Предпочтительно, чтобы вторая зона размещалась на первом слое у впускного конца подложки.

В четвертой конфигурации катализатор NO_x-абсорбера включает первый слой и второй слой. Первый слой включает материал первого NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него. Второй слой включает материал второго NO_x-абсорбера, или по существу состоит из него.

Первый слой может быть размещен на втором слое, предпочтительно размещен непосредственно на нем (например, смотри конфигурацию, иллюстрированную в Фигуре 5). Второй слой может быть размещен на подложке. Второй слой предпочтительно размещается непосредственно на подложке.

В альтернативном варианте, второй слой может быть размещен на первом слое, предпочтительно размещен непосредственно на нем (например, смотри конфигурацию, иллюстрированную в Фигуре 6). Первый слой может быть размещен на подложке. Первый слой предпочтительно размещается непосредственно на подложке.

Конфигурации катализатора NO_x-абсорбера от второй до четвертой согласно изобретению могут быть полезными, когда материал второго NO_x-абсорбера размещен приходящим в контакт со всем любым поступающим выхлопным газом или его большей частью раньше материала первого NO_x-абсорбера (например, когда материал второго NO_x-абсорбера находится выше по потоку относительно материала первого NO_x-абсорбера, и/или в слое над материалом первого NO_x-абсорбера). Когда выхлопной газ имеет обогащенный состав, эти конфигурации сокращают вероятность дезактивации молекулярно-ситового катализатора.

Во избежание неясности, первая область отличается (то есть, имеет иной состав) от второй области.

Как правило, со ссылкой на вторую и третью конфигурации, когда первая область представляет собой первую зону, тогда первая зона обычно имеет длину от 10 до 90% длины подложки (например, от 10 до 45%), предпочтительно от 15 до 75% длины подложки (например, от 15 до 40%), более предпочтительно от 20 до 70% (например, от 30 до 65%, такую как от 25 до 45%) длины подложки, еще более предпочтительно от 25 до 65% (например, от 35 до 50%).

Когда вторая область представляет собой вторую зону, тогда вторая зона в основном имеет длину от 10 до 90% длины подложки (например, от 10 до 45%), предпочтительно от 15 до 75% длины подложки (например, от 15 до 40%), более предпочтительно от 20 до 70% (например, от 30 до 65%, такую как от 25 до 45%) длины подложки, еще более предпочтительно от 25 до 65% (например, от 35 до 50%).

В конфигурациях от второй до четвертой, когда первая область представляет собой первый слой, тогда первый слой обычно является протяженным по всей длине (то есть, по существу по всей длине) подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

Как правило, когда вторая область представляет собой второй слой, тогда второй слой обычно является протяженным по всей длине (то есть, по существу по всей длине) подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

В конфигурациях от второй до четвертой первая область предпочтительно по существу не содержит родий и/или удерживающий NO_x компонент, включающий, или по существу состоящий из них, оксид, карбонат или гидроксид щелочного металла, щелочноземельного металла и/или редкоземельного металла. Более предпочтительно, первая область не включает родий и/или удерживающий NO_x компонент, включающий, или по существу состоящий из них, оксид, карбонат или гидроксид щелочного металла, щелочноземельного металла и/или редкоземельного металла. Таким образом, первая область предпочтительно не является областью ловушки обедненного NO_x (LNT) (то есть, областью, имеющей активность ловушки обедненного NO_x).

В конфигурациях от второй до четвертой может быть предпочтительным, чтобы первая область по существу не содержала платину. Первая область более предпочтительно не включает платину.

Дополнительно или альтернативно конфигурациям от второй до четвертой, вторая область предпочтительно по существу не содержит родий и/или удерживающий NO_x компонент, включающий, или по существу состоящий из них, оксид, карбонат или гидроксид щелочного металла, щелочноземельного металла и/или редкоземельного металла (за исключением оксида церия (то есть, из материала второго NO_x-абсорбера)). Более предпочтительно, вторая область не включает родий и/или удерживающий NO_x компонент, включающий, или по существу состоящий из них, оксид, карбонат или гидроксид щелочного металла, щелочноземельного металла и/или редкоземельного металла (за исключением оксида церия (то есть, из материала второго NO_x-абсорбера)). Таким образом, вторая область предпочтительно не является областью ловушки обедненного NO_x (LNT) (то есть, областью, имеющей активность ловушки обедненного NO_x).

Как правило, в конфигурациях от второй до четвертой может быть предпочтительным, что первая область по существу не содержит оксид церия, такой как диоксид церия. Таким образом, первая область может не содержать оксид церия, такой как диоксид церия.

В пятой конфигурации согласно изобретению катализатор NO_x-абсорбера имеет конфигурацию, как в любой из описанных выше конфигураций от первой до четвертой, и дополнительно включает область дизельного катализатора окисления (DOC). DOC-область имеет активность дизельного катализатора окисления. Таким образом, DOC-область способна окислять монооксид углерода (СО) и/или углеводороды (HC) и, необязательно, оксид азота (NО).

DOC-область может представлять собой DOC-зону. DOC-зона обычно имеет длину от 10 до 90% длины подложки (например, от 10 до 45%), предпочтительно от 15 до 75% длины подложки (например, от 15 до 40%), более предпочтительно от 20 до 60% (например, от 30 до 55%, такую как от 25 до 45%) длины подложки, еще более предпочтительно от 25 до 50% (например, от 25 до 40%).

DOC-область предпочтительно размещается выше по потоку относительно материала первого NO_x-абсорбера и материала второго NO_x-абсорбера. Предпочтительно, чтобы DOC-область размещалась у впускного конца подложки. DOC-область более предпочтительно представляет собой DOC-зону, размещенную у впускного конца подложки.

В альтернативном варианте, DOC-область может представлять собой DOC-слой. DOC-слой может быть протяженным по всей длине (то есть, по существу по всей длине) подложки, в частности, по всей длине каналов монолитной подложки.

DOC-слой предпочтительно размещается на материале первого NO_x-абсорбера и материале второго NO_x-абсорбера. Таким образом, DOC-слой будет приходить в контакт с поступающим выхлопным газом раньше материала первого NO_x-абсорбера и материала второго NO_x-абсорбера.

Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению, включающий любую из конфигураций от первой до пятой, предпочтительно не содержит SCR-катализатор (например, область, содержащую SCR-катализатор), в частности, SCR-катализатор, включающий металл, выбранный из группы, состоящей из церия (Се), хрома (Cr), кобальта (Со), меди (Cu), железа (Fe), марганца (Mn), молибдена (Mo), никеля (Ni), вольфрама (W), ванадия (V), или комбинации любых двух или более из них.

Описанные здесь выше области, зоны и слои могут быть получены с использованием традиционных способов изготовления и нанесения покрытий из пористых оксидов на подложку, которые также известны в технологии (например, смотри принадлежащие авторам настоящего изобретения патентные документы WO 99/47260, WO 2007/077462 и WO 2011/080525).

Область в первой конфигурации и первая область конфигураций от второй до четвертой обычно имеют общее содержание благородного металла (то есть, материала первого NO_x-абсорбера, в частности, молекулярно-ситового катализатора, в первой области) ≥1 г·фут^-3 (0,035 г/дм³), предпочтительно >1 г·фут^-3 (0,035 г/дм³), и более предпочтительно >2 г·фут^-3 (0,07 г/дм³).

Как правило, область в первой конфигурации имеет общее содержание благородного металла (например, включая как материал первого NO_x-абсорбера, так и материал второго NO_x-абсорбера) от 5 до 550 г·фут^-3 (0,18-19,4 г/дм³), предпочтительно от 15 до 400 г·фут^-3 (0,53-14,1 г/дм³) (например, от 75 до 350 г·фут^-3 (2,65-12,4 г/дм³)), более предпочтительно от 25 до 300 г·фут^-3 (0,88-10,6 г/дм³) (например, от 50 до 250 г·фут^-3 (1,77-8,83 г/дм³)), еще более предпочтительно от 30 до 150 г·фут^-3 (1,068-5,3 г/дм³).

Для конфигураций от второй до четвертой первая область обычно имеет общее содержание благородного металла (то есть, материала первого NO_x-абсорбера, в частности, молекулярно-ситового катализатора, в первой области) от 1 до 250 г·фут^-3 (0,035-8,83 г/дм³), предпочтительно от 5 до 150 г·фут^-3 (0,18-5,3 г/дм³), более предпочтительно от 10 до 100 г·фут^-3 (0,35-3,53 г/дм³).

Вторая область в конфигурациях от второй до четвертой обычно имеет общее содержание металла платиновой группы (например, палладия в материале второго NO_x-абсорбера) от 5 до 300 г·фут^-3 (0,17-10,6 г/дм³). Предпочтительно, что вторая область имеет общее содержание PGM от 10 до 250 г·фут^-3 (0,35-8,83 г/дм³) (например, от 75 до 175 г·фут^-3 (2,65-6,18 г/дм³)), более предпочтительно от 15 до 200 г·фут^-3 (0,53-7,06 г/дм³) (например, от 50 до 150 г·фут^-3 (1,77-5,3 г/дм³)), еще более предпочтительно от 20 до 150 г·фут^-3 (0,7-5,3 г/дм³).

Область первой конфигурации или вторая область конфигураций от второй до четвертой может включать количество оксида церия (например, количество оксида церия в материале второго NO_x-абсорбера) от 0,1 до 4,5 г·дюйм^-3 (6,1-274,6 г/дм³) (например, от 0,25 до 4,2 г·дюйм^-3 (15,3-256,3 г/дм³)), предпочтительно от 0,3 до 3,8 г·дюйм^-3 (18,3-231,9 г/дм³), еще более предпочтительно от 0,5 до 3,0 г·дюйм^-3 (30,5-183,1 г/дм³) (от 1 до 2,75 г·дюйм^-3 (61,02-167,8 г/дм³) или от 0,75 до 1,5 г·дюйм^-3 (45,8-91,5 г/дм³)), и даже более предпочтительно от 0,6 до 2,5 г·дюйм^-3 (36,6-152,6 г/дм³) (например, от 0,75 до 2,3 г·дюйм^-3 (45,8-140,4 г/дм³)).

В первой конфигурации область, включающая смесь материала первого NO_x-абсорбера и материала второго NO_x-абсорбера, может дополнительно включать поглощающий углеводород адсорбентный материал. В конфигурациях от второй до четвертой вторая область может дополнительно включать поглощающий углеводород адсорбентный материал.

Поглощающий углеводород адсорбентный материал обычно представляет собой цеолит, предпочтительно цеолит, который не содержит благородный металл и/или неблагородный металл. Предпочтительно, чтобы цеолит представлял собой среднепористый цеолит (например, цеолит, имеющий максимальный размер цикла из десяти тетраэдрических атомов) или крупнопористый цеолит (например, цеолит, имеющий максимальный размер цикла из двенадцати тетраэдрических атомов). Может быть предпочтительным, что цеолит не является мелкопористым цеолитом (например, цеолитом, имеющим максимальный размер цикла из восьми тетраэдрических атомов).

Примеры пригодных цеолитов или типов цеолитов включают фоязит, клиноптилолит, морденит, силикалит, ферриерит, цеолит типа X, цеолит типа Y, сверхстабильный цеолит Y, AEI-цеолит, цеолит ZSM-5, цеолит ZSM-12, цеолит ZSM-20, цеолит ZSM-34, цеолит CHA, цеолит SSZ-3, цеолит SAPO-5, оффретит, бета-цеолит или Cu-CHA-цеолит. Цеолит предпочтительно представляет собой ZSM-5, бета-цеолит или цеолит типа Y.

Когда вторая область включает поглощающий углеводород адсорбент, общее количество поглощающего углеводород адсорбента составляет от 0,05 до 3,00 г·дюйм^-3 (3,1-183,1 г/дм³), в частности, от 0,10 до 2,00 г·дюйм^-3 (6,1-122,1 г/дм³), более предпочтительно от 0,2 до 1,0 г·дюйм^-3 (12,2-61 г/дм³). Например, общее количество поглощающего углеводород адсорбента может составлять от 0,8 до 1,75 г·дюйм^-3 (48,8-106,8 г/дм³), такое как от 1,0 до 1,5 г·дюйм^-3 (61-91,5 г/дм³).

Может быть в общем предпочтительным, чтобы область первой конфигурации или вторая область конфигураций от второй до четвертой по существу не содержала поглощающий углеводород адсорбент, в частности, цеолит. Так, область первой конфигурации или вторая область конфигураций от второй до четвертой может не содержать поглощающий углеводород адсорбентный материал.

Кроме того, в конфигурациях от второй до четвертой может быть предпочтительно, что вторая область по существу не включает молекулярно-ситовый катализатор, такой как описанный здесь выше молекулярно-ситовый катализатор. Таким образом, вторая область может не содержать молекулярно-ситовый катализатор.

Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению включает подложку, имеющую впускной конец и выпускной конец.

Подложка обычно имеет многочисленные каналы (например, для протекания выхлопного газа через них). Как правило, подложка представляет собой керамический материал или металлический материал.

Предпочтительно, чтобы подложка была выполнена или состояла из кордиерита (SiO₂-Al₂O₃-MgO), карбида кремния (SiC), Fe-Cr-Al-сплава, Ni-Cr-Al-сплава, или сплава нержавеющей стали.

Обычно подложка представляет собой монолит (также называемый здесь монолитной подложкой). Такие монолиты являются общеизвестными в технологии. Монолитная подложка может быть проточным монолитом или представлять собой фильтрующий монолит.

Проточный монолит обычно включает ячеистый монолит (например, металлический или керамический ячеистый монолит), имеющий протяженные сквозь него многочисленные каналы, каждый из которых открыт на впускном конце и на выпускном конце.

Фильтрующий монолит в основном включает многочисленные впускные каналы и многочисленные выпускные каналы, причем впускные каналы открыты на конце выше по потоку (то есть на сторону поступления выхлопного газа), и закупорены или закрыты на конце ниже по потоку (то есть на стороне выхода выхлопного газа), выпускные каналы закупорены или закрыты на конце выше по потоку и открыты на конце ниже по потоку, и причем каждый впускной канал отделен от выпускного канала пористой структурой.

Когда монолит представляет собой фильтрующий монолит, предпочтительно, чтобы фильтрующий монолит представлял собой монолит с пристеночным течением. В фильтре с пристеночным течением каждый впускной канал попеременно отделен от выпускного канала стенкой из пористой структуры, и наоборот. Предпочтительно, чтобы впускные каналы и выпускные каналы были размещены в сотовой конфигурации. Когда наличествует сотовая конфигурация, предпочтительно, чтобы каналы, смежные по вертикали и сбоку со впускным каналом, были закупорены на конце выше по потоку, и наоборот (то есть, каналы, соседние по вертикали и сбоку с выпускным каналом, закупорены на конце ниже по потоку). При рассматривании с любого конца закупоренные и открытые концы каналов принимают вид шахматной доски.

В принципе, подложка может иметь любые форму и размер. Однако форма и размер подложки обычно выбираются для оптимизации воздействия каталитически активных материалов в катализаторе на выхлопной газ. Например, подложка может иметь трубчатую, волокнистую форму или быть в виде частиц. Примеры подходящих несущих подложек включают подложку типа монолитного ячеистого кордиерита, подложку типа монолитного ячеистого SiС, подложку типа слоистого волокна или вязаной ткани, подложку типа пеноматериала, подложку типа перекрещивающихся потоков, подложку типа сетки из металлической проволоки, подложку типа металлического пористого массива, и подложку типа керамических частиц.

Подложка может представлять собой электрически нагреваемую подложку (то есть, электрически нагреваемая подложка представляет собой электрически нагреваемую подложку при применении). Когда подложка представляет собой электрически нагреваемую подложку, катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению содержит соединение в цепи электропитания, предпочтительно по меньшей мере два соединения в цепи электропитания, более предпочтительно только два соединения в цепи электропитания. Каждое соединение в цепи электропитания может быть электрически соединено с электрически нагреваемой подложкой и источником электропитания. Катализатор NO_x-абсорбера может быть нагрет Джоулевым теплом, где электрический ток посредством резистора преобразует электрическую энергию в тепловую энергию.

Электрически нагреваемая подложка может быть использована для высвобождения любого удерживаемого NO_x из первой области. Таким образом, когда включается электрически нагреваемая подложка, катализатор NO_x-абсорбера будет нагреваться, и температура молекулярно-ситового катализатора может быть доведена до его температуры высвобождения NO_x. Примеры подходящих электрически нагреваемых подложек описаны в патентных документах US 4,300,956, US 5,146,743 и US 6,513,324.

Как правило, электрически нагреваемая подложка включает металл. Металл может быть электрически соединен с клеммой в цепи электропитания или с клеммами в цепи электропитания.

Как правило, электрически нагреваемая подложка представляет собой электрически нагреваемую ячеистую подложку. Электрически нагреваемая подложка может быть электрически нагреваемой ячеистой подложкой при применении.

Электрически нагреваемая подложка может включать электрически нагреваемую монолитную подложку (например, металлический монолит). Монолит может включать гофрированный металлический лист или фольгу. Гофрированный металлический лист или фольга могут быть свернуты, намотаны или наслоены в виде пакета. Когда гофрированный металлический лист свернут или намотан, тогда он может быть свернут или намотан в виде рулона, в форме спирали или в концентрической конфигурации.

Металл электрически нагреваемой подложки, металлический монолит и/или гофрированный металлический лист или фольга могут включать легированную алюминием ферритную сталь, такую как Fecralloy^TM.

Изобретение также представляет выхлопную систему, включающую катализатор NO_x-абсорбера и устройство регулирования выбросов. Примеры устройства регулирования выбросов включают дизельный сажевый фильтр (DPF), ловушку обедненного NO_x (LNT), катализатор обедненного NO_x (LNC), катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), дизельный катализатор окисления (DOC), каталитический сажевый фильтр (CSF), фильтр с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), катализатор для предотвращения проскока аммиака (ASC), и комбинации двух или более из них. Все такие устройства регулирования выбросов хорошо известны в технологии.

Предпочтительно, чтобы выхлопная система включала устройство регулирования выбросов, выбранное из группы, состоящей из ловушки обедненного NO_x (LNT), катализатора для предотвращения проскока аммиака (ASC), дизельного сажевого фильтра (DPF), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), каталитического сажевого фильтра (CSF), фильтра с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), и комбинаций двух или более из них. Устройство регулирования выбросов более предпочтительно выбирается из группы, состоящей из ловушки обедненного NO_x (LNT), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), фильтра с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), и комбинаций двух или более из них.

В предпочтительной выхлопной системе согласно изобретению устройство регулирования выбросов представляет собой LNT. Температура высвобождения NO_x из катализатора NO_x-абсорбера согласно изобретению может перекрываться с температурой удерживания NO_x в LNT. Катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению может быть использован в сочетании с LNT и SCR- или SCRF^TM-катализатором (например, в выхлопной системе, включающей PNA+LNT+SCR- или SCRF^TM, в этом порядке) для создания широкого температурного диапазона для удерживания и обработки NO_x.

Как правило, выхлопная система согласно изобретению может дополнительно включать устройство для введения углеводорода в выхлопной газ.

Устройство для введения углеводорода в выхлопной газ может включать устройство для подачи углеводорода (например, для генерирования обогащенного выхлопного газа), или состоит из него. Устройство для подачи углеводорода может иметь электронное соединение с системой управления работой двигателя, которая конфигурирована для впрыскивания углеводорода в выхлопной газ, обычно для высвобождения NO_x (например, удерживаемого NO_x) из LNT.

Устройство для подачи углеводорода может представлять собой инжектор. Устройство для подачи углеводорода или инжектор предназначены для впрыскивания топлива в выхлопной газ. Устройство для подачи углеводорода обычно размещается ниже по потоку относительно выпускного коллектора работающего на бедной смеси двигателя. Устройство для подачи углеводорода может находиться выше по потоку или ниже по потоку относительно катализатора NO_x-абсорбера согласно изобретению.

Альтернативно или в дополнение к устройству для подачи углеводорода, работающий на бедной смеси двигатель может включать систему управления работой двигателя (например, электронный блок управления двигателем [ECU]). Система управления работой двигателя может быть конфигурирована для впрыска углеводородов (например, топлива) в цилиндры, обычно для высвобождения NO_x (например, удерживаемого NO_x) из LNT.

Как правило, система управления работой двигателя связана с датчиком в выхлопной системе, который отслеживает состояние LNT. Такой датчик может быть размещен ниже по потоку относительно LNT. Датчик может проводить мониторинг состава NO_x в выхлопном газе на выходе из LNT.

Как правило, углеводород представляет собой топливо, предпочтительно дизельное топливо. Когда углеводород представляет собой топливо, такое как дизельное топливо, предпочтительно, что топливо содержит ≤50 млн^-1 серы, более предпочтительно ≤15 млн^-1 серы, например, ≤10 млн^-1 серы, и еще более предпочтительно ≤5 млн^-1 серы.

В конфигурациях катализатора NO_x-абсорбера от первой до четвертой согласно изобретению, устройство для подачи углеводорода может быть размещено выше по потоку относительно катализатора NO_x-абсорбера согласно изобретению.

Когда выхлопная система согласно изобретению включает SCR-катализатор или катализатор SCRF^TM, тогда выхлопная система может дополнительно включать инжектор для впрыскивания азотсодержащего восстановителя, такого как аммиак, или прекурсора аммиака, такого как мочевина или формиат аммония, предпочтительно мочевины, в выхлопной газ ниже по потоку относительно катализатора окисления и выше по потоку относительно SCR-катализатора или катализатора SCRF^TM. Такой инжектор может быть в сообщении по текучей среде с источником (например, баком) прекурсора азотсодержащего восстановителя. Регулируемое клапаном дозирование прекурсора в выхлопной газ может управляться подходящим программируемым устройством управления работой двигателя, и замкнутый контур или разомкнутый контур обратной связи создается датчиками, отслеживающими состав выхлопного газа. Аммиак также может генерироваться нагреванием карбамата аммония (твердого вещества), и образованный аммиак может впрыскиваться в выхлопной газ.

Альтернативно или в дополнение к инжектору для введения азотсодержащего восстановителя, аммиак может генерироваться in-situ (например, во время регенерации LNT в обогащенном режиме, размещенной выше по потоку относительно SCR-катализатора или катализатора SCRF^TM), например, когда выхлопная система дополнительно включает устройство для подачи углеводорода, таким образом, что система управления работой двигателя конфигурирована для впрыска углеводорода в цилиндры для высвобождения NO_x (например, удерживаемого NO_x) из LNT.

SCR-катализатор или катализатор SCRF^TM может содержать металл, выбранный из группы, состоящей по меньшей мере из одного из Cu, Hf, La, Au, In, V, лантаноидов и переходных металлов VIII группы (например, Fe), причем металл нанесен на огнеупорный оксид или молекулярное сито. Металл предпочтительно выбирается из Се, Fe, Cu, и комбинаций любых двух или более из них, более предпочтительно металл представляет собой Fe или Cu.

Огнеупорный оксид для SCR-катализатора или катализатора SCRF^TM может быть выбран из группы, состоящей из Al₂О₃, TiО₂, СеО₂, SiО₂, ZrО₂, и смешанных оксидов, содержащих два или более из них. Нецеолитный катализатор также может включать оксид вольфрама (например, V₂O₅/WO₃/TiO₂, WO_x/CeZrO₂, WO_x/ZrO₂ или Fe/WO_x/ZrO₂).

В особенности предпочтительно, когда SCR-катализатор, катализатор SCRF^TM, или покрытие из пористого оксида на их основе, включает по меньшей мере одно молекулярное сито, такое как алюмосиликатный цеолит или SAPO. По меньшей мере одно молекулярное сито может представлять собой мелко-, средне- или крупнопористое молекулярное сито. Под «мелкопористым молекулярным ситом» здесь авторы настоящего изобретения подразумевают молекулярные сита, содержащие максимальный размер цикла из 8 структурных единиц, такие как CHA; под «среднепористым молекулярным ситом» здесь подразумеваются молекулярные сита, содержащие максимальный размер цикла из 10 структурных единиц, такие как ZSM-5; и под «крупнопористым молекулярным ситом» здесь подразумеваются молекулярные сита, имеющие максимальный размер цикла из 12 структурных единиц, такие как бета. Для применения в SCR-катализаторах потенциально благоприятными являются мелкопористые молекулярные сита.

Предпочтительными молекулярными ситами для SCR-катализатора или катализатора SCRF^TM являются молекулярные сита на основе синтетических алюмосиликатных цеолитов, выбранные из группы, состоящей из AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI, в том числе ZSM-34, морденита, ферриерита, BEA, включая Beta, Y, CHA, LEV, в том числе Nu-3, MCM-22 и EU-1, предпочтительно AEI или CHA, и имеющие отношение оксида кремния к оксиду алюминия от около 10 до около 50, такое как от около 15 до около 40.

В первом варианте исполнения выхлопной системы согласно изобретению, выхлопная система включает катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению (предусматривающий любую из конфигураций катализатора NO_x-абсорбера от первой до пятой) и ловушку обедненного NO_x (LNT) [то есть, LNT на подложке, отдельной от катализатора NO_x-абсорбера]. Такая конфигурация может быть названа PNA/LNT. Катализатор NO_x-абсорбера обычно предшествует (например, находится выше по потоку) ловушке обедненного NO_x (LNT). Так, например, выпускной патрубок катализатора NO_x-абсорбера соединен, предпочтительно непосредственно соединен (например, без промежуточного устройства регулирования выбросов), с впускным патрубком ловушки обедненного NO_x (LNT). Между катализатором NO_x-абсорбера и LNT может быть устройство для подачи углеводорода.

Второй вариант исполнения выхлопной системы относится к выхлопной системе, включающей катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению (предусматривающий любую из конфигураций катализатора NO_x-абсорбера от первой до пятой) и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Такая конфигурация может быть названа PNA/SCR. Катализатор NO_x-абсорбера обычно предшествует (например, находится выше по потоку) катализатору селективного каталитического восстановления (SCR). Так, например, выпускной патрубок катализатора NO_x-абсорбера соединен, предпочтительно непосредственно соединен (например, без промежуточного устройства регулирования выбросов), с впускным патрубком катализатора селективного каталитического восстановления (SCR).

Между катализатором NO_x-абсорбера и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR) может быть размещен инжектор для азотсодержащего восстановителя. Таким образом, катализатор NO_x-абсорбера может предшествовать (например, находиться выше по потоку) инжектору для азотсодержащего восстановителя, и инжектор для азотсодержащего восстановителя может предшествовать (например, находиться выше по потоку) катализатору селективного каталитического восстановления (SCR).

Во втором варианте исполнения выхлопной системы может быть предпочтительным, чтобы подложка (например, катализатора NO_x-абсорбера) представляла собой фильтрующий монолит. В особенности предпочтительно, чтобы подложка (например, катализатора NO_x-абсорбера) представляла собой фильтрующий монолит, когда катализатор NO_x-абсорбера включает DOC-область.

Третий вариант исполнения выхлопной системы включает катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению (предусматривающий любую из конфигураций катализатора NO_x-абсорбера от первой до пятой) и фильтр с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Такая конфигурация может называться PNA/SCRF^TM. Катализатор NO_x-абсорбера обычно предшествует (например, находится выше по потоку) фильтру с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Так, например, выпускной патрубок катализатора NO_x-абсорбера соединен, предпочтительно непосредственно соединен (например, без промежуточного устройства регулирования выбросов), с впускным патрубком фильтра с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Инжектор для азотсодержащего восстановителя может быть размещен между катализатором NO_x-абсорбера и фильтром с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Таким образом, катализатор NO_x-абсорбера может предшествовать (например, находиться выше по потоку) инжектору для азотсодержащего восстановителя, и инжектор для азотсодержащего восстановителя может предшествовать (например, находиться выше по потоку) фильтром с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Четвертый вариант исполнения выхлопной системы относится к выхлопной системе, включающей катализатор NO_x-абсорбера (предусматривающий любую из конфигураций катализатора NO_x-абсорбера от первой до пятой), ловушку обедненного NO_x (LNT), и либо катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), либо фильтр с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Эти конфигурации могут быть названы PNA/LNT/SCR-конфигурацией или PNA/LNT/SCRF^TM-конфигурацией. Катализатор NO_x-абсорбера обычно предшествует (например, находится выше по потоку) ловушке обедненного NO_x (LNT). Ловушка обедненного NO_x (LNT) обычно предшествует (например, находится выше по потоку) либо катализатору селективного каталитического восстановления (SCR), либо фильтру с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Между катализатором NO_x-абсорбера и LNT может быть устройство для подачи углеводорода.

Инжектор для азотсодержащего восстановителя может быть размещен между ловушкой обедненного NO_x (LNT) и либо катализатором селективного каталитического восстановления (SCR), либо фильтром с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM). Таким образом, ловушка обедненного NO_x (LNT) может предшествовать (например, находиться выше по потоку) инжектору для азотсодержащего восстановителя, и инжектор для азотсодержащего восстановителя может предшествовать (например, находиться выше по потоку) катализатору селективного каталитического восстановления (SCR) или катализатору фильтра селективного каталитического восстановления (SCRF^TM).

Пятый вариант исполнения выхлопной системы относится к выхлопной системе, включающей катализатор NO_x-абсорбера (предусматривающий любую из конфигураций катализатора NO_x-абсорбера от первой до пятой), каталитический сажевый фильтр (CSF) и катализатор селективного каталитического восстановления (SCR). Такая конфигурация может называться PNA/CSF/SCR. Катализатор NO_x-абсорбера обычно предшествует (например, находится выше по потоку) каталитическому сажевому фильтру (CSF). Каталитический сажевый фильтр (CSF) обычно предшествует (например, находится выше по потоку) катализатору селективного каталитического восстановления (SCR).

Инжектор для азотсодержащего восстановителя может быть размещен между каталитическим сажевым фильтром (CSF) и катализатором селективного каталитического восстановления (SCR). Таким образом, каталитический сажевый фильтр (CSF) может предшествовать (например, находиться выше по потоку) инжектору для азотсодержащего восстановителя, и инжектор для азотсодержащего восстановителя может предшествовать (например, находиться выше по потоку) катализатору селективного каталитического восстановления (SCR).

В каждом из вариантов исполнения выхлопной системы от второго до пятого, описанных здесь выше, ниже по потоку относительно SCR-катализатора или катализатора SCRF^TM может быть размещен ASC-катализатор (то есть, в качестве отдельной монолитной подложки), или, более предпочтительно, зона на конце ниже по потоку, или конечный участок, монолитной подложки, включающий SCR-катализатор, может быть использована как подложка для ASC.

Выхлопная система согласно изобретению (включающая варианты исполнения выхлопной системы от первого до пятого) может дополнительно содержать устройство для введения углеводорода (например, топлива) в выхлопной газ. Когда устройство для введения углеводорода в выхлопной газ представляет собой устройство для подачи углеводорода, то обычно предпочтительно, чтобы устройство для подачи углеводорода размещалось ниже по потоку относительно катализатора NO_x-абсорбера согласно изобретению (если конкретно не оговорено иное).

Может быть предпочтительно, что выхлопная система согласно изобретению не включает ловушку обедненного NO_x (LNT), в частности, ловушку обедненного NO_x (LNT) выше по потоку относительно катализатора NO_x-абсорбера, такую как непосредственно выше по потоку относительно катализатора NO_x-абсорбера (например, без промежуточного устройства регулирования выбросов).

PNA-активность катализатора NO_x-абсорбера согласно настоящему изобретению позволяет удерживать NO_x, в частности NО, при низких температурах выхлопа. При более высоких температурах выхлопного газа катализатор NO_x-абсорбера способен окислять NО до NO₂. Поэтому полезно объединять катализатор NO_x-абсорбера согласно изобретению с устройствами регулирования выбросов определенных типов как части выхлопной системы.

Еще один аспект изобретения относится к транспортному средству или устройству. Транспортное средство или устройство включает работающий на бедной смеси двигатель. Работающий на бедной смеси двигатель предпочтительно представляет собой дизельный двигатель.

Дизельный двигатель может представлять собой двигатель с компрессионным воспламенением однородной смеси (HCCI), двигатель с воспламенением от сжатия предварительно перемешанной смеси (PCCI), или двигатель с низкотемпературным сгоранием (LTC). Дизельный двигатель предпочтительно представляет собой обыкновенный (то есть, традиционный) дизельный двигатель.

Предпочтительно, чтобы работающий на бедной смеси двигатель был конфигурирован или адаптирован для работы на топливе, предпочтительно дизельном топливе, которое содержит ≤50 млн^-1 серы, более предпочтительно ≤15 млн^-1 серы, например, ≤10 млн^-1 серы, и еще более предпочтительно ≤5 млн^-1 серы.

Транспортное средство может представлять собой дизельное транспортное средство малой грузоподъемности (LDV), такое, как определено законодательством США или Европы. Дизельное транспортное средство малой грузоподъемности обычно имеет вес <2840 кг, более предпочтительно вес <2610 кг.

В США дизельное транспортное средство малой грузоподъемности (LDV) имеет отношение к дизельному транспортному средству, имеющему полную массу ≤8500 фунтов (фунтов США) (3855 кг). В Европе термин дизельное транспортное средство малой грузоподъемности (LDV) подразумевает (i) пассажирские транспортные средства, включающие не более восьми посадочных мест, в дополнение к водительскому месту, и имеющие максимальную массу, не превышающую 5 тонн, и (ii) транспортные средства для перевозки грузов, имеющие максимальную массу, не превышающую 12 тонн.

В альтернативном варианте, транспортное средство может представлять собой большегрузное дизельное транспортное средство (HDV), такое как дизельное транспортное средство, имеющее полную массу >8500 фунтов (фунтов США) (3855 кг), как определено законодательством США.

Изобретение также относится к способу обработки выхлопного газа из работающего на бедной смеси двигателя. Способ включает стадии:

(а) контактирования выхлопного газа с катализатором NO_x-абсорбера согласно изобретению в первом температурном диапазоне для удерживания NO_x; и

(b) высвобождения NO_x из катализатора NO_x-абсорбера во втором температурном диапазоне;

причем второй температурный диапазон является более высоким, чем первый температурный диапазон (например, срединная точка второго температурного диапазона является более высокой, чем срединная точка первого температурного диапазона).

Предпочтительно, чтобы второй температурный диапазон не перекрывался с первым температурным диапазоном. Может быть промежуток между верхним пределом первого температурного диапазона и нижним пределом второго температурного диапазона.

Как правило, катализатор NO_x-абсорбера высвобождает NO_x при температуре выше 200°С. Это является нижним пределом второго температурного диапазона. Катализатор NO_x-абсорбера предпочтительно высвобождает NO_x при температуре 220°С или выше, такой как 230°С или выше, 240°С или выше, 250°С или выше, или 260°С или выше.

Катализатор NO_x-абсорбера обычно абсорбирует или удерживает NO_x при температуре 250°С или менее. Это является верхним пределом первого температурного диапазона. Катализатор NO_x-абсорбера предпочтительно абсорбирует или удерживает NO_x при температуре 220°С или менее, такой как 200°С или менее, 190°С или менее, 180°С или менее, или 175°С или менее.

Катализатор NO_x-абсорбера может предпочтительно абсорбировать или удерживать оксид азота (NO). Таким образом, любая ссылка на абсорбирование, удерживание или высвобождение NO_x в этом контексте может иметь отношение к абсорбированию, удерживанию или высвобождению оксида азота (NO). Предпочтительное абсорбирование или удерживание NO будет снижать отношение NO:NO₂ в выхлопном газе.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термин «область», как используемый здесь, подразумевает участок покрытия из пористого оксида на подложке. «Область» может быть, например, размещена на подложке или нанесена на нее в виде «слоя» или «зоны». Участок или расположение покрытия из пористого оксида на подложке, как правило, контролируется во время процесса нанесения покрытия из пористого оксида на подложку. «Область» обычно имеет четкие границы или кромки (то есть, можно отличить одну область от еще одной области с использованием стандартных методом анализа).

Термин «покрытие из пористого оксида» является общеизвестным в технологии и подразумевает присоединенное покрытие, которое нанесено на подложку, обычно во время формирования катализатора.

Обычно «область» имеет по существу равномерную длину. Ссылка на «по существу равномерную длину» в этом контексте имеет отношение к длине, которая не отклоняется от среднего значения (например, по разности между максимальной и минимальной длиной) более чем на 10%, предпочтительно не отклоняется более чем на 5%, более предпочтительно не отклоняется более чем на 1%.

Предпочтительно, чтобы каждая «область» имела по существу однородный состав (то есть, отсутствует существенное различие в составе покрытия из пористого оксида, когда сравнивают одну часть области с еще одной частью этой области). По существу однородный состав в этом контексте подразумевает материал (например, область), где различие в составе при сравнении одной части области с еще одной частью области составляет 5% или менее, обычно 2,5% или менее, и чаще всего 1% или менее.

Термин «зона», как применяемый здесь, подразумевает область, имеющую длину, которая является меньшей, чем общая длина подложки, такую как ≤75% общей длины подложки. «Зона» типично имеет длину (то есть, по существу равномерную длину) по меньшей мере 5% (например, ≥5%) общей длины подложки.

Общая длина подложки представляет собой расстояние между ее впускным концом и ее выпускным концом (например, противолежащими концами подложки).

Любая ссылка на упоминаемую здесь «зону, размещенную у впускного конца подложки», имеет отношение к зоне, размещенной на подложке или нанесенной на нее, где зона является более близкой к впускному концу подложки, чем зона, находящаяся у выпускного конца подложки. Таким образом, срединная точка зоны (то есть, на половине ее длины) является более близкой к впускному концу подложки, чем расстояние от срединной точки до выпускного конца подложки. Подобным образом, любая ссылка на упоминаемую здесь «зону, размещенную у выпускного конца подложки», имеет отношение к зоне, размещенной на подложке или нанесенной на нее, где зона является более близкой к выпускному концу подложки, чем зона, находящаяся у впускного конца подложки. Таким образом, срединная точка зоны (то есть, на половине ее длины) является более близкой к выпускному концу подложки, чем расстояние от срединной точки до впускного конца подложки.

Когда подложка представляет собой фильтр с пристеночным течением, то, как правило, любая ссылка на «зону, размещенную у впускного конца подложки», имеет отношение к зоне, размещенной на подложке или нанесенной на нее, то есть:

(а) ближе к впускному концу (например, открытому концу) впускного канала подложки, чем зона у закрытого конца (например, блокированного или закупоренного конца) впускного канала, и/или

(b) ближе к закрытому концу (например, блокированному или закупоренному концу) выпускного канала подложки, чем зона у выпускного конца (например, открытого конца) выпускного канала.

Таким образом, срединная точка зоны (то есть, на половине ее длины) находится (а) ближе к впускному концу впускного канала подложки, чем срединная точка до закрытого конца впускного канала, и/или (b) ближе к закрытому концу выпускного канала подложки, чем срединная точка до выпускного конца выпускного канала.

Подобным образом, любая ссылка на «зону, размещенную у выпускного конца подложки», когда подложка представляет собой фильтр с пристеночным течением, имеет отношение к зоне, размещенной на подложке или нанесенной на нее, то есть:

(а) ближе к выпускному концу (например, открытому концу) выпускного канала подложки, чем зона у закрытого конца (например, блокированного или закупоренного конца) выпускного канала, и/или

(b) ближе к закрытому концу (например, блокированному или закупоренному концу) впускного канала подложки, чем она у впускного конца (например, открытого конца) впускного канала.

Таким образом, срединная точка зоны (то есть, на половине ее длины) находится (а) ближе к выпускному концу выпускного канала подложки, чем срединная точка до закрытого конца выпускного канала, и/или (b) ближе к закрытому концу впускного канала подложки, чем срединная точка до впускного конца выпускного канала.

Зона может удовлетворять условию как (а), так и (b), когда покрытие из пористого оксида присутствует в стенке фильтра с пристеночным течением (то есть, зона находится в стенке).

Аббревиатура «PGM», как используемая здесь, имеет отношение к «металлу платиновой группы». Термин «металл платиновой группы» в общем подразумевает металл, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt, предпочтительно металл, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Pd, Ir и Pt. Как правило, термин «PGM» предпочтительно имеет отношение к металлу, выбранному из группы, состоящей из Rh, Pt и Pd.

Термин «адсорбер», как используемый здесь, в особенности в контексте NO_x-адсорбера, не следует толковать как ограничивающийся удерживанием или улавливанием химического вещества (например, NO_x) только посредством адсорбции. Синонимом применяемого здесь термина «адсорбер» является «абсорбер».

Термин «смешанный оксид», как используемый здесь, главным образом подразумевает смесь оксидов в единственной фазе, как это традиционно известно в технологии. Термин «сложный оксид», как применяемый здесь, как правило, имеет отношение к композиции оксидов, имеющих более чем одну фазу, как это традиционно известно в технологии.

Выражение «состоит по существу», как применяемое здесь, ограничивает объем признака включением заданных материалов, и любых других материалов или стадий, которые не оказывают существенного влияния на базовые характеристики этого признака, например, такие как незначительные примеси. Выражение «состоит по существу из» включает выражение «состоит по существу».

Выражение «по существу не содержит», как используемое здесь со ссылкой на материал, обычно в контексте содержания в области, слое или зоне, означает, что материал присутствует в незначительном количестве, таком как ≤5% по весу, предпочтительно ≤2% по весу, более предпочтительно ≤1% по весу. Выражение «по существу не содержит» заключает в себе выражение «не включает».

Любая ссылка на количество легирующей добавки, в частности, общее количество, выраженное как % по весу, как используемое здесь, имеет отношение к весу материала подложки или его огнеупорного оксида металла.

ПРИМЕРЫ

Теперь изобретение будет иллюстрировано следующими неограничивающими примерами.

Пример 1

К суспензии мелкопористого цеолита с CHA-структурой добавили нитрат палладия (Pd) и перемешивали. Затем добавили оксид алюминия в качестве связующего материала, и суспензию нанесли на проточный монолит из кордиерита, имеющий 400 ячеек на квадратный дюйм, с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Покрытие высушили и прокалили при температуре 500°С. Получили покрытие, содержащее образованный ионным обменом Pd-содержащий цеолит. Содержание Pd в этом покрытии составляло 72 г·фут^-3 (2,54 г/дм³).

Приготовили вторую суспензию с использованием порошка оксида алюминия, измельченного до d₉₀ <20 микрон (мкм). Добавили надлежащие количества растворимых солей платины и палладия, затем бета-цеолит, так, что суспензия включала 72% оксида кремния-оксида алюминия и 28% цеолита по массе. Затем смесь перемешивали до однородного состояния. Полученный материал для покрытия из пористого оксида нанесли на каналы у впускного конца проточного монолита с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Затем деталь высушили. Содержание Pt в этом покрытии составляло 35 г·фут^-3 (1,24 г/дм³), и содержание Pd составляло 17,5 г·фут^-3 (0,62 г/дм³).

Приготовили третью суспензию с использованием порошка Mn-легированного оксида кремния-оксида алюминия, измельченного до d₉₀ <20 микрон (мкм). Добавили растворимую соль платины, и смесь перемешивали до однородного состояния. Суспензию нанесли на каналы у выпускного конца проточного монолита с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Затем покрытие высушили и кальцинировали при температуре 500°С. Содержание Pt в этом покрытии составляло 17,5 г·фут^-3 (0,62 г/дм³).

Пример 2

Приготовили суспензию из оксида церия и мелкопористого цеолита с CHA-структурой. Суспензия имела состав из 50% по весу оксида церия и 50% по весу мелкопористого цеолита. К суспензии добавили нитрат палладия (Pd), затем оксид алюминия в качестве связующего материала. Материал покрытия из пористого оксида перемешивали и нанесли на проточный монолит из кордиерита, имеющий 400 ячеек на квадратный дюйм, с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Покрытие высушили и прокалили при температуре 500°С. Получили покрытие, содержащее образованный ионным обменом Pd-содержащий цеолит. Содержание Pd в этом покрытии составляло 72 г·фут^-3 (2,54 г/дм³).

Приготовили вторую суспензию с использованием порошка оксида алюминия, измельченного до d₉₀ <20 микрон (мкм). Добавили к суспензии надлежащие количества растворимых солей платины и палладия, затем бета-цеолит, так, что суспензия включала 72% оксида кремния-оксида алюминия и 28% цеолита по массе. Затем смесь перемешивали до однородного состояния. Полученный материал для покрытия из пористого оксида нанесли на каналы у впускного конца проточного монолита с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Затем деталь высушили. Содержание Pt в этом покрытии составляло 35 г·фут^-3 (1,24 г/дм³), и содержание Pd составляло 17,5 г·фут^-3 (0,62 г/дм³).

Приготовили третью суспензию с использованием порошка Mn-легированного оксида кремния-оксида алюминия, измельченного до d₉₀ <20 микрон (мкм). Добавили растворимую соль платины, и смесь перемешивали до однородного состояния. Суспензию нанесли на выпускной конец проточного монолита с использованием стандартных способов нанесения покрытий. Затем покрытие высушили и кальцинировали при температуре 500°С. Содержание Pt в этом покрытии составляло 17,5 г·фут^-3 (0,62 г/дм³).

Экспериментальные результаты

Катализаторы Примеров 1 и 2 подвергли гидротермальному состариванию при температуре 800°С в течение 16 часов с 10% воды. Их работоспособность испытывали моделированием эмиссий в модифицированных циклах холодного пуска MVEG-В с использованием смонтированного на стенде дизельного двигателя с рабочим объемом 2,0 литра. Эффективность каждого катализатора в абсорбировании NO_x определяли как разность между общим количеством выбросов NO_x перед катализатором по сравнению с общим количеством выбросов NO_x после катализатора. Разность между общими количествами выбросов NO_x до и после катализатора рассматривали как количество поглощенного катализатором NO_x.

Приведенная ниже Таблица 1 показывает эффективность адсорбирования NO_x после гидротермального состаривания катализаторов из примеров 1 и 2 на 500 секундах в MVEG-В-тесте.

Таблица 1

Пример № NO_x, адсорбированный на 500 секундах (мг) 1 253 2 323

Катализатор примера 2 показывает большее количество NO_x, адсорбированного на 500 секундах в MVEG-В-тесте, чем катализатор примера 1. Катализатор примера 2 включает материал первого NO_x-абсорбера и материал второго NO_x-абсорбера. Катализатор примера 1 включает первый NO_x-абсорбер, но не содержит диоксид церия. Катализатор примера 2 имеет повышенную способность абсорбирования NO_x.

Во избежание неясности, все содержание любого и всех цитированных здесь документов включено ссылкой в настоящую заявку.

Катализатор NO_x-абсорбера для обработки выхлопного газа из дизельного двигателя. Катализатор NO_x-абсорбера включает материал первого NO_x-абсорбера, содержащий молекулярно-ситовый катализатор, причем молекулярно-ситовый катализатор включает благородный металл и молекулярное сито, и при этом молекулярное сито содержит благородный металл; материал второго NO_x-абсорбера, содержащий палладий (Pd), нанесенный на оксид церия; и подложку, имеющую впускной конец и выпускной конец. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Катализатор NO_x-адсорбера для обработки выхлопного газа из дизельного двигателя, включающий:

область, которая содержит смесь материала первого NO_x-адсорбера и материала второго NO_x-адсорбера, причем

материал первого NO_x-адсорбера содержит молекулярно-ситовый катализатор, где молекулярно-ситовый катализатор включает благородный металл и молекулярное сито и где молекулярное сито содержит благородный металл, причем данный благородный металл включает палладий(Pd); и

материал второго NO_x-адсорбера содержит палладий (Pd), нанесенный на оксид церия; и

подложку, имеющую впускной конец и выпускной конец.

2. Катализатор NO_x-адсорбера по п.1, в котором указанная область представляет собой зону.

3. Катализатор NO_x-адсорбера по п.1, в котором указанная область представляет собой слой.

4. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, алюмофосфатный каркас или силикоалюмофосфатный каркас.

5. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором молекулярное сито выбирается из мелкопористого молекулярного сита, среднепористого молекулярного сита и крупнопористого молекулярного сита.

6. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором молекулярное сито представляет собой мелкопористое молекулярное сито, имеющее каркас типа, выбранного из группы, состоящей из ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON, и смеси или сростки любых двух или более из них.

7. Катализатор NO_x-адсорбера по п.6, в котором мелкопористое молекулярное сито имеет тип каркаса, который представляет собой AEI или CHA.

8. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором молекулярное сито имеет алюмосиликатный каркас, и молярное отношение оксида кремния к оксиду алюминия составляет от 10 до 200.

9. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором оксид церия представляет собой диоксид церия (СеО₂) или смешанный или сложный оксид из диоксида церия и второго оксида, выбранного из оксида алюминия и диоксида циркония.

10. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором оксид церия легирован легирующей добавкой, причем легирующая добавка представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из вольфрама (W), кремния (Si), титана (Ti), лантана (La), празеодима (Pr), гафния (Hf), иттрия (Y), иттербия (Yb), самария (Sm), неодима (Nd), и комбинации двух или более из них, или его оксид.

11. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором концентрация палладия (Pd) составляет ≤2% по весу относительно концентрации оксида церия.

12. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий область дизельного катализатора окисления (DOC).

13. Катализатор NO_x-адсорбера по любому из предшествующих пунктов, в котором подложка представляет собой проточный монолит или фильтрующий монолит.

14. Выхлопная система, включающая катализатор NO_x-адсорбера по любому из пп. 1-13 и устройство регулирования выбросов.

15. Выхлопная система по п.14, в которой устройство регулирования выбросов выбирается из группы, состоящей из дизельного сажевого фильтра (DPF), ловушки обедненного NO_x (LNT), катализатора обедненного NO_x (LNC), катализатора селективного каталитического восстановления (SCR), дизельного катализатора окисления (DOC), каталитического сажевого фильтра (CSF), фильтра с катализатором селективного каталитического восстановления (SCRF^TM), катализатора для предотвращения проскока аммиака (ASC) и комбинации двух или более из них.

16. Транспортное средство, включающее работающий на бедной смеси двигатель и катализатор NO_x-адсорбера по любому из пп. 1-13 или выхлопную систему по п. 14 или 15.

17. Транспортное средство по п.16, в котором работающий на бедной смеси двигатель сконфигурирован для работы на дизельном топливе, содержащем ≤50 млн^-1 серы.

18. Способ обработки выхлопного газа из работающего на бедной смеси двигателя, включающий осуществление контакта выхлопного газа с катализатором NO_x-адсорбера по любому из пп. 1-13 или пропускание выхлопного газа через выхлопную систему по п.14 или 15.