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多功能催化剂块、排放控制系统和减少尾气中废物的方法

阅读：1发布：2021-12-21

专利汇可以提供多功能催化剂块、排放控制系统和减少尾气中废物的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能催化剂块、排放控制系统和用于减少内燃机的尾气中的废物的方法。在一个实施例中，所述多功能催化剂块包括：基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原 (SCR)催化剂，负载在基板上。在另一实施例中，基板是被构造为颗粒过滤器的壁流式独石。在又一实施例中，基板为流过式独石。，下面是多功能催化剂块、排放控制系统和减少尾气中废物的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能催化剂块，所述多功能催化剂块包括：
基板；
尿素水解催化剂，负载在基板上；
选择性催化还原催化剂，负载在基板上。
2.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。
3.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板为流过式独石。
4.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，基板具有第一区和位于第一区下游的第二区，尿素水解催化剂的至少60wt％位于第一区，选择性催化还原催化剂的至少
60wt％位于第二区。
5.如权利要求4所述的多功能催化剂块，其中，第一区与第二区的体积比在1∶10至10∶1。
6.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，尿素水解催化剂和选择性催化还原催化剂在基板上形成混合物。
7.如权利要求1所述的多功能催化剂块，其中，选择性催化还原催化剂为含铁沸石、含铜沸石或它们的组合。
8.如权利要求2所述的多功能催化剂块，其中，基板被设置有按体积百分比为40％至85％的孔隙率。
9.一种用于减少内燃机的在尾气通道中传送的废物的排放控制系统，所述排放控制系统包括：
多功能催化剂块，包括：基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原催化剂，负载在基板上。
10.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。
11.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板为流过式独石。
12.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，多功能催化剂块具有第一区和位于第一区下游的第二区，尿素水解催化剂的至少60wt％位于第一区，选择性催化还原催化剂的至少60wt％位于第二区。
13.如权利要求12所述的排放控制系统，其中，第一区与第二区的体积比在1∶10至10∶1。
14.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，尿素水解催化剂和选择性催化还原催化剂在基板上形成混合物。
15.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，选择性催化还原催化剂为含铁沸石、含铜沸石或它们的组合。
16.如权利要求9所述的排放控制系统，其中，基板被设置有按体积百分比为40％至
85％的孔隙率。
17.如权利要求9所述的排放控制系统，所述排放控制系统还包括设置在发动机的下游并设置在多功能催化剂块的上游的氧化催化剂。
18.如权利要求9所述的排放控制系统，所述排放控制系统还包括设置在多功能催化剂块的下游的氧化催化剂。
19.一种用于减少内燃机的尾气中的废物的方法，所述方法包括使尾气与还原剂和多功能催化剂块接触以形成经处理的尾气的步骤，多功能催化剂块包括：尿素水解催化剂；选择性催化还原催化剂；壁流式独石基板，用于负载尿素水解催化剂和选择性催化还原催化剂并用于去除颗粒物。
20.如权利要求19所述的方法，所述方法还包括在使尾气与多功能催化剂块接触的步骤之前使尾气与氧化催化剂接触的步骤。

说明书全文

多功能催化剂块、排放控制系统和减少尾气中废物的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用来减少来自内燃机的尾气的废物的多功能催化剂块。

背景技术

[0002] 与汽油发动机一样，柴油发动机已广泛地用于运输工作，并且具有许多其他固定的应用。柴油发动机的燃烧尾气常含有包括未燃碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、颗粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)在内的多种燃烧废物，NO和NO2统称为氧化氮或NOx。为了更清洁的排放，需要从燃烧尾气去除CO、HC、PM和NOx。在符合特定的排放要求方面，燃烧尾气处理变得愈加重要。

[0003] 传统的排放控制系统经常使用单独的装置用来减少NOx和颗粒物。例如，使用单独的SCR(选择性催化还原)催化剂将NOx转化为氮气(N2)，使用单独的颗粒过滤器(PF)除去颗粒物。

[0004] 然而，由于传统的排放控制系统尤其没有同时考虑排放控制效率和空间的节约，并且没有权衡排放控制效率和空间的节约，所以传统的排放控制系统的使用受到了限制。

[0005] 亟需提供一种具有更适于符合日益严格的工业和环境标准的特征的排放控制系统。

发明内容

[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的多功能催化剂块。在一个实施例中，所述多功能催化剂块包括：基板；尿素水解催化剂，负载在基板上；选择性催化还原(SCR)催化剂，负载在基板上。

[0007] 在另一实施例中，基板被构造为壁流式颗粒过滤器。在又一实施例中，基板被构造为流过式独石。

[0008] 在再一实施例中，多功能催化剂块设置有第一区和相对于内燃机位于第一区下游的第二区，其中，至少90wt％的尿素水解催化剂位于第一区，至少90wt％的SCR催化剂位于第二区。在再一实施例中，尿素水解催化剂和SCR催化剂在基板上形成混合物。

[0009] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于减少来自内燃机的在尾气通道中传输的废物的排放控制系统。在一个实施例中，排放控制系统包括这里描述的多功能催化剂块。在另一实施例中，所述排放控制系统还包括设置在发动机的下游并设置在多功能催化剂块的上游的氧化催化剂。在又一实施例中，所述排放控制系统还包括设置在多功能催化剂块的下游的氧化催化剂。

[0010] 根据本发明的又一方面，提供了一种用于减少内燃机的尾气中的废物的方法。在一个实施例中，所述方法包括使尾气与还原剂和在此描述的多功能催化剂块接触以形成经处理的尾气的步骤。
附图说明

[0011] 图1示意性地描绘了根据本发明各种实施例的具有多功能催化剂块的排放控制系统；

[0012] 图2示意性地描绘了根据本发明各种实施例的具有与一种或更多的氧化催化剂结合的多功能催化剂块的排放控制系统；

[0013] 图3A描绘了多功能催化剂块的剖面的放大示图；

[0014] 图3B是示出多功能催化剂块的另一实施例的与图3A相似的示图。

具体实施方式

[0015] 如所要求的，在此公开了本发明的详细实施例。然而，应该明白的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种可替换的形式来体现。附图未必是按比例的，可能会夸大或缩小一些特征来显示具体组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能方面的细节并不被解释为局限性的，而仅仅是权利要求书的具有代表性的基础和/或教导本领域技术人员以不同方式应用本发明的具有代表性的基础。

[0016] 另外，除非另外特别地指出，否则说明书和权利要求书中的所有数量都应被理解为用词语“大约”进行修饰以描述本发明的更大范围。通常优选的是在所陈述的数值范围内实施。另外，除非以相反的方式特别指出，否则结合本发明适于给定目的或对给定目的优选的一组或一类材料的描述意味着，这组或这类材料中的任意两个或更多个成员的混合物可以是等同适用或优选的。

[0017] 作为限定，在详细的描述和权利要求中使用时：

[0018] “SCR”是选择性催化还原，包括在稀薄操作(lean operation)期间通过还原剂的帮助加速或增强NOx的化学还原的还原催化剂；

[0019] “DPF”或“DF”指去除颗粒物等所采用的颗粒过滤器；

[0020] “NOx”指氧化氮并说明性地包括化合物一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的混合物；

[0021] “尿素中毒”指由于尿素分子在催化剂上聚集导致的催化剂失活，且可因从尿素得到的不期望的副产物的形成来表现；

[0022] “催化剂失活”指由于尿素中毒导致的催化剂活性的下降或对于SCR催化剂的情况NOx转化率的下降。

[0023] 排放控制系统通常使用选择性催化还原(SCR)催化剂以将诸如NOx的某些废物转化，从而形成危害较小的诸如N2的对应物，以便更安全地排放。对于SCR催化剂催化的NOx转化，氨是常用的还原剂。尿素的分解及随后的NOx还原通常根据以下历程发生：

[0024] 尿素分解：

[0025]

[0026] NOx还原：

[0027] 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

[0028] 6NO2+8NH3→7N2+12H2O

[0029] 2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

[0030] 氨通常由液态尿素的水解供应。应该控制将尿素供应到排放控制系统的时间和量，使得尿素不显著过量。由于过量的尿素可在催化剂(特别是SCR催化剂)上及催化剂周围形成尿素沉积物并引起催化剂失活，因此过量的尿素可能对排放控制系统是有害的。

[0031] 本发明能够减少来自诸如柴油发动机或汽油发动机的内燃机的尾气的废物。废物的例子包括未燃碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、颗粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，NO和NO2统称为氧化氮或NOx。

[0032] 关于将在下面详细描述的附图，在附图中相同的标号始终表示相同的结构。

[0033] 根据本发明的至少一个方面，提供用于减少内燃机尾气的废物的排放控制系统，如在图1中以标号100总体示出的。排放控制系统100包括尾气通道102和多功能催化剂块106。如在图1和图3A至3B中共同示出的，多功能催化剂块106包括尿素水解催化剂314和SCR催化剂312，尿素水解催化剂314和SCR催化剂312均负载在具有壁部分316的以标号318总体示出的基板上。如下面更详细地描述的，作为单独或不连续的单元的多功能催化剂块106的使用被认为提供了下面的优点中的至少一种优点：减小由于尿素中毒导致的催化剂失活；提高在低温下NOx的转化；减小尾气回压并提高燃料经济性；降低整个系统的复杂性并改善车辆装配。

[0034] 尽管不意图被任何理论限制，但多功能催化剂块抵抗尿素中毒的一种可能机理可能是，由于过量的尿素水解因而减少，所以保护SCR催化剂免受有害影响(例如尿素沉积物的聚合副产物的形成)；且对于NOx的转化反应，产生更多的SCR催化剂催化位(catalytic site)。此外，将用于尿素水解催化剂314的催化剂材料优选地选择并设计成对SCR催化剂312的催化作用产生极少或不产生损坏。

[0035] 根据眼前具体应用的需要，可对多功能催化剂块106作出各种适当变化。例如，如图3A和图3B所示，多功能催化剂块106可被构造为其上具有尿素水解催化剂314和SCR催化剂312的壁流式颗粒过滤器，其中，基板318具有堵塞的相应端部308以使尾气117经壁部分316沿AA方向流动。可选择地，多功能催化剂块106可被构造为其上具有SCR催化剂312和尿素水解催化剂314的流过式。在此以后的变化中，为去除颗粒物，可将一个或更多的颗粒过滤器独立地结合到多功能催化剂块106的上游或下游。

[0036] 已经发现，这里考虑的多功能催化剂块106提供了协同变宽的催化温度范围，因而与现有构造相比提高了NOx的还原率，这部分地是因为较少的尿素中毒影响，从而较少地减少NOx的转化。此外，由于现在通过在催化剂块106中包括尿素水解催化剂补偿了尿素水解，所以使SCR催化剂更适用于NOx转化反应，并且这种应用不再因尿素水解而不得不变弱。

[0037] 已经还发现，如在图1中以标号100示出的排放控制系统中应用的多功能催化剂块106相对于传统的系统可显著减小了10％至40％的空间。

[0038] 在至少一个实施例中，如图1和图3A至图3B所示，多功能催化剂块106为其上具有尿素水解催化剂314和SCR催化剂312的壁流式颗粒过滤器。

[0039] 这两种催化剂可以以各种方式设置在颗粒过滤器上。例如，如在图3A中例证性描绘，提供了多功能催化剂块106的一种变形的放大剖视图。如图3A所示，多功能催化剂块106具有第一区302和第二区304。从发动机112的位置看，第二区304位于第一区302下游。优选地，第一区302和第二区304沿流动方向AA顺序地排列，因此彼此分开。然而，在这两个区302和304之间不需要明显的边界，在边界处催化剂组成小的叠置不影响本发明的总体实施。

[0040] 在一种变形中，多功能催化剂块106上存在的按重量计为至少60％、70％或90％的尿素水解催化剂314位于第一区302。在另一变形中，多功能催化剂块106上存在的按重量计为至少60％、70％、80％或90％的SCR催化剂312位于第二区304。在某些特例中，第一区和第二区均具有尿素水解催化剂和选择性催化还原催化剂。

[0041] 可以调整第一区302和第二区304之间的体积比，使得尿素水解催化剂314的尿素水解活性及SCR催化剂312的NOx转化活性可根据眼前具体的尾气废物去除应用来调整。在一种变形中，所述体积比为1∶10至10∶1、1∶5至5∶1、3∶10至10∶3、2∶5至5∶2或1∶2至2∶1。

[0042] 当各个端308堵塞时，尾气117与引入的还原剂119(例如尿素)一起经入口通道306进入多功能催化剂块106，并经壁部分316排出，之后经出口通道310排出，从而形成经处理的尾气117′。

[0043] 因为位于第一区302中的尿素水解催化剂314优选地设置在位于第二区304中的SCR催化剂312的上游，且因为在这样的特别构造中，如上所述，尾气117的流动经壁部分316进入和排出，所以迫使大部分包含在尾气117内的还原剂119接触第一区302中的尿素水解催化剂314，从而经还原剂119与水解催化剂之间强制的相互作用形成氨。

[0044] 在此实施例中，可以调整一些设计参数以保证尾气117在接触SCR催化剂312之前已经基本上与尿素水解催化剂314反应。这些参数包括但不限于多功能催化剂块106的长度和直径之间的总长径比、基板墙316的孔隙率、过滤器通道直径、过滤器通道数及第一区302和第二区304之间的涂覆比(coating ratio)。基板可被设置有按体积百分比为40％至85％的孔隙率。

[0045] 然后，还原剂氨可用于在第一区302的更下游的第二区304中发生的NOx转化反应。当尾气117通过壁部分316进入到出口通道310中时，大部分的尿素，例如按重量计为至少50％、60％、70％、80％或90％，已经沿箭头示出的方向通过强制相互作用而转化为氨。

[0046] 这种设计具有数个优点。例如，氨正好在SCR催化剂帮助的NOx转化需要氨的地方由还原剂119“原位”“新鲜地”产生。其次，在通道306的有限的开口区域内，迫使还原剂119与尿素水解催化剂314接触，因此，有效地将还原剂119的大部分(如果不是全部)，例如按重量计为至少50％、60％、70％、80％或90％，用于将尿素水解为氨。有效地减少了未使用的尿素的量，并相对地保护了SCR催化剂312免受未使用的尿素的有害影响。此外，SCR催化剂的催化位不必用于尿素水解的目的，SCR催化剂的更多催化位用于NOx转化反应，催化剂块106可以在尺寸上比传统的SCR催化剂做得更小。

[0047] 多功能催化剂块106可以设置有以每立方英寸的负载体积多少克为单位的任何合适的SCR催化剂负载浓度，一般如图1中的A所示。负载浓度可取决于基板的孔隙率，尿素水解催化剂和SCR催化剂沉积在基板上。例如，对于较低孔隙率的过滤器，3
SCR催化剂可具有0.5g/in(克每立方英寸)的负载浓度，对于较高孔隙率的过滤器，SCR
3
催化剂可具有2g/in 的负载浓度。一般来说，根据本发明的一个或更多的实施例，SCR
3 3 3 3
催化剂负载浓度在独立地选自于不少于0.1g/in、0.2g/in、0.3g/in 或0.4g/in 且至不大
3 3 3 3
于4.0g/in、3.5g/in、3.0g/in 或2.5g/in 的范围内。

[0048] 多功能催化剂块106可以设置有以每立方英寸的负载体积多少克为单位的任何合适的尿素水解催化剂负载浓度，一般如图1中的“A”所示。在一些实施例中，尿素3 3 3 3
水解催化剂314负载浓度在独立地选自于不少于0.1g/in、0.2g/in、0.3g/in 或0.4g/in 且
3 3 3 3
不大于4.0g/in、3.5g/in、3.0g/in 或2.5g/in 的范围内。

[0049] 在另一变形中，如图3B所示，尿素水解催化剂314和SCR催化剂312可组合而形成混合物，在一些示例中为均匀混合物，催化剂混合物负载在基板318上。

[0050] 现在返回参照图1，在示出的实施例中，还原剂119可设置在发动机112的下游的尾气通道102中。如这里所述，孔118可选地位于尾气通道102上并设置在发动机112和多功能催化剂块106之间，以便将还原剂119引入尾气通道102中。用于将NOx还原为氮气N2的还原剂119通过喷嘴(未示出)可选地引入尾气通道102中。可选地通过使用阀120来实现还原剂119的引入，可采用阀120将所需量的还原剂119从源104按量供应到尾气117中。之后，将带有还原剂119的尾气117进一步向下游传输到多功能催化剂块106以还原NOx并去除颗粒物。

[0051] 在又一实施例中，孔118与多功能催化剂块106之间的距离范围可以独立地选自于以下范围：不少于0.5cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm或70cm，且不大于140cm、130cm、120cm、110cm、100cm、90cm或80cm。

[0052] 还原剂119可以是适于将NOx还原为诸如氮气N2的无害的可释放的物质的任何材料。还原剂119可包括氨、液态尿素、固态尿素或它们的组合。如公知的，当暴露于温暖的或热的尾气时，尿素容易分解成氨。在一些实施例中，摩尔比NH3/NOx通常保持为预定值，从而使穿过催化剂且逸出到空气中的NH3最少。示例性的摩尔比NH3/NOx为1或接近1。

[0053] 包括在多功能催化剂块106中的用于负载尿素水解催化剂314和SCR催化剂312的基板318可以是流过式独石，独石通常描述为由许多基本平行的流道(ﬂow channel)制成的陶瓷块。独石可由诸如堇青石、莫来石和碳化硅的陶瓷材料或金属材料(例如铁铬合金、不锈钢和Inconel )制成。独石的流道可以是任意合适的尺寸，在一些示例中直径为0.5至10毫米的大小。流道可以基本是直的、中空的且与尾气的流动平行，因此将对尾气流动的阻碍最小化。在基板318被构造为壁流式颗粒过滤器以额外地去除颗粒物的情况下，基板还可包含堇青石、碳化硅、金属纤维、纸或它们的组合。

[0054] 在至少一个实施例中，SCR催化剂312一般是沸石类。术语“沸石”通常指含有氧、铝和/或硅的原子的铝硅酸盐骨架。天然沸石的示例是发光沸石或菱沸石。合成沸石示例性地包括A型(发光沸石的合成形式)、B型(ZSM-5 沸石)和Y型(超稳定β沸石)。沸石的骨架结构经常获得被可交换阳离子补偿的整体电负性，所述可交换阳离子可通过包括离子交换在内的方法被诸如金属阳离子的其它阳离子容易地取代。

[0055] SCR催化剂312可包括碱土金属交换的沸石、诸如铂类的贵金属交换的沸石和/或诸如铜和铁类沸石的贱金属交换的沸石。尽管可使用任何类型的沸石，一些合适的沸石包括X型沸石、Y型沸石和/或ZSM-5型沸石。

[0056] 当用于SCR催化剂312时，碱土金属示例性地包括钡、锶和钙。碱土金属的合适的钙源包括丁二酸钙、酒石酸钙、柠檬酸钙、乙酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、草酸钙、油酸钙、棕榈酸钙和氧化钙。碱土金属的合适的锶源包括柠檬酸锶、乙酸锶、碳酸锶、氢氧化锶、草酸锶和氧化锶。碱土金属的合适的钡源包括丁酸钡、甲酸钡、柠檬酸钡、乙酸钡、草酸钡、碳酸钡、氢氧化钡和氧化钡。

[0057] 当用于SCR催化剂312时，稀土金属可示例性地包括镧、铈和/或钕。稀土金属的合适的钕源包括乙酸钕、柠檬酸钕、草酸钕、水杨酸钕、碳酸钕、氢氧化钕和氧化钕。稀土金属的合适的铈源包括甲酸铈、柠檬酸铈、乙酸铈、水杨酸铈、碳酸铈、氢氧化铈和氧化铈。稀土金属的合适的镧源包括乙酸镧、柠檬酸镧、草酸镧、水杨酸镧、碳酸镧、氢氧化镧和氧化镧。

[0058] 可通过任何适当的方法制备SCR催化剂312。在使用氢离子交换的酸性沸石的情况下，可以以下面示例性示出的方式将活性因子到结合到沸石中。通过混合、研磨和/或捏和单独组分或它们的前驱化合物(例如特定金属氧化物的水溶性盐)来生成包括沸石的原材料，如果合适，加入传统陶瓷填料、辅料和/或玻璃纤维。然后，进一步处理原材料以形成非支撑式压出物(unsupported extrudate)，或将原材料作为涂层以蜂巢或板的形式涂覆到陶瓷或金属载体。

[0059] 可选地使用粘合剂以将所有组分粘合在一起以形成SCR催化剂。粘合剂用于防止组分的松解和再分布。可用的粘合剂包括酸性氧化铝、碱性氧化铝和铝酸铵。在一些特定示例中，pH值至少为8的可溶碱性氧化铝用作粘合剂。

[0060] 在Byrne的美国专利4,961,917中描述了适合的SCR催化剂的示例，该专利的全部内容通过引用包含于此。一些适合的组成包括存在于沸石中的铁金属原子和铜金属原子之一或两者，其中，基于金属原子与沸石的总重量，铁金属原子和/或铜金属原子的量按重量计为大约0.1％至30％。沸石对硫中毒相对具有耐受性，并且在SCR催化反应过程中通常保持活性。沸石通常具有足够大而允许NOx、氨和产物分子N2和H2O充分移动的孔隙尺寸。沸石的晶体结构表现出具有或多或少的规则地重复的连接、交叉等的复杂的孔隙结构。作为示例，适合的沸石由结晶硅酸铝制成，其中，结晶硅酸铝中的二氧化硅和氧化铝之比在5至400的范围内并且结晶硅酸铝具有3埃至20埃的平均孔隙尺寸。

[0061] 在多功能催化剂块106中将使用的合适的SCR催化剂312可以是一种组成，如含铜沸石或含铁沸石中的一种组成；也可以是以任意合适的比率的两种或更多种催化剂的物理混合物。例如，SCR催化剂312可包含具有合适的重量比的Fe和Cu的混合物，所述重量比为例如2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1、10∶1。可选择地，这里使用的SCR催化剂312可以是与从由钒、铬、钼、钨或它们的任意组合组成的组中选择的一种或多种其他金属组合的含铁沸石或含铜沸石。

[0062] 可以利用任意适合的方法将SCR催化剂312和尿素水解催化剂314涂覆到基板上。在Patchett等人的美国专利7,229,597中示出了这种涂覆的一种示例性方法，该专利的全部内容通过引用包含于此。实质上，具有期望孔隙率的颗粒过滤器浸没在催化剂料浆中，随后在压缩空气下对催化剂料浆进行干燥。可以重复这种浸渍-干燥工艺，直到实现了期望水平的涂覆。在涂覆后，可以在例如100℃的温度下干燥颗粒过滤器，随后在诸如300℃至500℃范围内的相对较高的温度下煅烧颗粒过滤器。

[0063] 可选择地，如图2所示，氧化催化剂214可以设置在处于发动机112的下游且在多功能催化剂块106的上游的尾气通道102内。包含铂系金属、贱金属或它们的组合的氧化催化剂通过将碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)废物及颗粒物的至少一部分氧化为二氧化碳和水来促进这些污染物的转化。氧化催化剂214通常有助于将尾气中的废物分解为危害较小的组分。具体地讲，示例性的氧化催化剂214利用钯催化剂和铂催化剂根据下面的反应式减少未燃碳氢化合物和一氧化碳：CO+O2→CO2。利用氧化催化剂214去除HC和CO有助于在处理尾气的过程中减轻下游多功能催化剂块106的一些负担。

[0064] 此外，氧化催化剂214还将一氧化氮(NO)的一部分转换为二氧化氮(NO2)，使得NO/NO2比更适于下游的SCR催化反应。由于上游氧化催化剂214的催化作用使得在NOx中NO2的比例增加，与NOx组分中包含较少比例的NO2的尾气流相比，增强了NOx的还原。此外，氧化催化剂214有助于烟灰去除和再生颗粒过滤器用于连续的发动机操作。

[0065] 在没有实质上改变它的预期功能的情况下，排放控制系统100还可以在其构型方面进行改变。例如，如图2所示，第二氧化催化剂224可以设置在多功能催化剂块106的下游。当第二氧化催化剂224与第一氧化催化剂214一起使用时，第二氧化催化剂224主要用来氧化可能已经穿过尾气通道102逸出的氨分子，并用来将逸出的氨分子转化为N2。此外，任何剩下的未被处理的未燃碳氢化合物可以在最终释放到空气之前在此处被氧化。

[0066] 在至少一个实施例中，尿素水解催化剂314包含至少一种氧化物。合适的氧化物的示例包括二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化硫(SO3)、氧化钨(WO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钼(MoO3)、氧化钇、氧化镍、氧化钴或它们的组合。不受任何理论的限制，尿素水解催化剂314中含有的氧化物至少部分地用作水解分子，所述水解分子诱发水解并由此引起过量的尿素的分解，从而减轻了过量尿素的失活作用。

[0067] 可通过任何适当的方法将尿素水解催化剂314应用于多功能催化剂块106。例如，将用于形成尿素水解催化剂314的前驱物变成粉末，制成水性浆料，然后研磨。优选地，以这样的量提供前驱物，即，基于将与NOx转化反应一致的尿素水解催化剂314的作用而产生化学计量的氨。可通过实验确定前驱物的量，或可以基于使用的具体前驱物的分子量和/或溶解度来计算前驱物的量。因此，形成尿素水解催化剂314，从而在含有NOx废物的NOx还原方面达到SCR催化剂312的预定效果。

[0068] 以这样的方式产生的尿素水解催化剂314有助于给予SCR催化剂312对抗尿素中毒的影响的可观的长期水热稳定性。例如，即使在800摄氏度或更高温度下老化18至36小时之后，多功能催化剂块106的SCR活性也没有被尿素中毒削弱。

[0069] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的锆源通常包括二氧化锆、氯氧化锆、叔丁醇锆、乙醇锆、异丙醇锆和胶体氧化锆。

[0070] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的钛源通常包括二氧化钛、氯氧化钛、含氧硝酸钛、异丁醇钛、正丁醇钛、叔丁醇钛、乙醇钛、异丙醇钛、甲醇钛、正丙醇钛和胶体氧化钛。

[0071] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的铝源通常包括氧化铝、氢氧化铝、甲醇铝、正丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝。

[0072] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的硅源通常包括氧化硅和胶体氧化硅。

[0073] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的钇源通常包括氧化钇、胶体氧化钇和异丙醇钇。

[0074] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的镍源通常包括氧化镍和氢氧化镍。

[0075] 用于尿素水解催化剂314的前驱物的合适的钴源通常包括氧化钴和氢氧化钴。

[0076] 根据本发明的至少另一方面，提供了一种减少内燃机的尾气的废物的方法。在一个实施例中，所述方法包括如这里所述的使尾气与多功能催化剂块106接触的步骤。在另一实施例中，所述方法还包括使尾气与多功能催化剂块106接触的步骤之前和/或之后，使尾气与氧化催化剂214、224接触的步骤。

[0077] 尽管已经示出并描述了本发明的实施例，但不意图通过这些实施例示出并描述本发明所有可能的形式。而是，说明书中使用的用语是描述性而非限制性的用语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种改变。

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