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废气系统

阅读：387发布：2020-07-06

专利汇可以提供废气系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于内燃机的废气系统，所述废气系统包括：贫NOx捕集器；在预涂覆孔隙率大于或等于50％的壁流式整块基质上的NOx贮存和还原区，所述NOx贮存和还原区包含在一种或多种第一载体上载带的铂族金属，所述或每种第一载体包含一种或多种碱土金属化合物；和在整块基质上的选择性催化还原区，所述选择性催化还原区包含在第二载体上载带的铜或铁，所述第二载体包含分子筛。，下面是废气系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于内燃机的废气系统，所述废气系统包括：
a.贫NOx捕集器；
b.在预涂覆孔隙率大于或等于50％的壁流式整块基质上的NOx贮存和还原区，所述NOx贮存和还原区包含在一种或多种第一载体上载带的铂族金属，所述或每种第一载体包含一种或多种碱土金属化合物；和
c.在整块基质上的选择性催化还原区，所述选择性催化还原区包含在第二载体上载带的铜或铁，所述第二载体包含分子筛。
2.权利要求1的废气系统，其中所述NOx贮存和还原区位于第一壁流式整块基质上，和所述选择性催化还原区位于第二整块基质上。
3.权利要求1的废气系统，其中所述NOx贮存和还原区和所述选择性催化还原区分别位于相同的壁流式整块基质的各个部分。
4.权利要求3的废气系统，其中NOx贮存和还原区位于壁流式整块基质一端的通道内，和选择性催化还原区位于壁流式整块基质另一端的通道内。
5.权利要求3或4的废气系统，其中NOx贮存和还原区在整块基质轴向长度的10-90％之间延伸，和选择性催化还原区在整块基质轴向长度的90-10％之间延伸。
6.权利要求5的废气系统，其中NOx贮存和还原区的轴向长度与选择性催化还原区的轴向长度重叠整块基质总轴向长度的20％或更少。
7.前述权利要求任一项的废气系统，其中壁流式整块基质的预涂覆孔隙率为52％或更大，优选55％或更大，更优选60％或更大，和最优选62％或更大。
8.前述权利要求任一项的废气系统，其中壁流式整块基质的孔径为12-25μm。
9.权利要求4-8任一项的废气系统，其中NOx贮存和还原区位于整块基质入口端入口通道的壁上和/或壁内，和选择性催化还原区位于整块基质出口端出口通道的壁上和/或壁内。
10.前述权利要求任一项的废气系统，其中所述或每种第一载体包含铈化合物，优选为铈氧化物或铈和锆的混合氧化物。
11.前述权利要求任一项的废气系统，其中所述或每种碱土金属化合物包含镁、钙、锶或钡的氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物或这些化合物中任意两种或更多种的混合物。
12.前述权利要求任一项的废气系统，其中所述或每种第一载体还包含氧化铝和/或铝酸盐。
13.前述权利要求任一项的废气系统，其中所述分子筛选自β沸石(BEA)、八面沸石(FAU)、L-沸石、菱沸石、ZSM沸石、具有八个四面体原子的最大孔开口的小孔分子筛，优选为CHA、ERI或AEI、SSZ-沸石、镁碱沸石(FER)、发光沸石(MOR)、菱钾铝矿(OFF)、斜发沸石(HEU)、硅酸盐或磷酸铝分子筛、介孔沸石或其中任意两种或更多种的混合物。
14.前述权利要求任一项的废气系统，其中所述铂族金属为铂、钯或其混合物。
15.权利要求14的废气系统，其中所述铂族金属包含Pt:Pd重量比为2:1-7:1、优选为3:
1-6:1的铂和钯的混合物。
16.前述权利要求任一项的废气系统，其中铂族金属包含0.05wt％或更少的Rh。
17.权利要求16的废气系统，其中铂族金属基本上不含Rh。
18.权利要求16或17的废气系统，其中第一载体包含负载量为90-150g/ft3的碱土金属。
19.权利要求16-18任一项的废气系统，其中NOx贮存和还原区以单层施用。
20.前述权利要求任一项的废气系统，其中NOx贮存和还原区中总铂族金属负载量为5-
100gft-3。
21.前述权利要求任一项的废气系统，其中NOx贮存和还原区位于选择性催化区的上游。
22.前述权利要求任一项的废气系统，其中NOx贮存和还原区的载体涂料负载量为0.5-
3.0gin-3。
23.前述权利要求任一项的废气系统，其中选择性催化区的载体涂料负载量为0.5--3
3.0gin 。
24.预涂覆孔隙率大于或等于50％的壁流式催化整块基质，所述基质包含NOx贮存和还原区和选择性催化还原区，所述NOx贮存和还原区包含在一种或多种第一载体上载带的铂族金属，所述或每种第一载体包含碱土金属化合物，所述选择性催化还原区包含在第二载体上载带的铜或铁，所述第二载体包含沸石。
25.权利要求24的壁流式催化整块基质，其中所述或每种第一载体包含铈化合物。
26.一种制备催化整块基质的方法，所述方法包括：
a.提供预涂覆孔隙率大于或等于50％的壁流式整块基质；
b.制备包含铂族金属和碱土金属化合物源的NOx贮存和还原区载体涂料；
c.向整块基质的第一部分施用NOx贮存和还原区载体涂料；
d.制备包含分子筛和铜源或铁源的选择性催化还原区载体涂料；和
e.向整块基质的第二部分施用选择性催化还原区载体涂料。
27.权利要求26的方法，其中步骤b中的载体涂料包含铈化合物。
28.处理内燃机废气的方法，所述方法包括使废气流过权利要求1-23任一项的废气系统，其中所述废气包含间断变富集的贫废气。
29.配备有权利要求1-23任一项的废气系统的压缩点火发动机。
30.包含权利要求29的压缩点火发动机和废气系统的车辆。

说明书全文

废气系统

[0001] 本发明涉及用于内燃机、优选压缩点火(柴油)发动机的废气系统、在这种废气系统中应用的催化基质、制备这种催化基质的方法和处理废气的方法。

[0002] 内燃机是包含NOx、一氧化碳、颗粒物、烃、硫化氢和氨在内的污染物的潜在来源。

[0003] 各经济体如欧盟和USA及整个世界均已颁布越来越严格的环境法规来减少各种源头、特别是内燃(IC)发动机排至大气的污染物。对于减少IC发动机排放的问题，已经提出了多种解决方案。

[0004] WO-A-2014/080220公开了用于在脱硫期间控制贫NOx捕集器中形成的硫化氢气体的在整块基质上的分区催化剂。

[0005] WO-A-2010/004320和WO-A-2012/175948均公开了用于内燃机的用于处理多种污染物的废气系统。

[0006] WO-A-2013/088128公开了用于内燃机的废气系统，包括在整块基质上放置的第一载体涂料涂层上的含铂催化剂，所述含铂催化剂在催化剂上游的高温下倾向于挥发，用于用含氮还原剂选择性催化还原氮氧化物为氮气。

[0007] WO-A-2005/5014146公开了应用单个整块材料的催化剂排布和纯化在贫条件下操作的内燃机的废气的方法。

[0008] WO-A-2011/154912公开了包括在蜂窝状基质上的第一和第二载体涂料层的氮氧化物贮存催化剂，其中第一载体涂料层基本不含Rh和第二载体材料层包含Rh。

[0009] EP-A-0 560 991公开了应用NOx吸附剂纯化内燃机废气的设备。

[0010] EP-A-0 766 993公开了用于纯化废气的壁流式过滤器，其具有在废气流动方向上形成的多个腔和在所述腔多孔壁内形成的孔中载带的催化剂。

[0011] 主要关注的污染物为氮氧化物(NOx)，例如当在IC发动机中空气中的氮与氧反应时产生氮氧化物。这些氮氧化物可以包括一氧化氮和/或二氧化氮。

[0012] 减少NOx排放的一种催化方法是贫NOx捕集器，其有效将来自内燃机的NOx转化为氮，虽然由于捕集器饱和一些废气中的NOx可能会逃脱。贫NOx捕集器也可能产生一些副产品，例如，非选择性还原路径可能产生氨。贫NOx捕集器在现有技术中有时也称为NOx捕集器、NOx吸附器催化剂(NAC)或NOx吸收器催化剂(NSC)。这些术语在这里互换使用，只要其功能是吸附贫废气(空气/气体比λ>1)中的NOx和解吸和减少化学计量量或富废气(分别为λ＝1或λ<1)中的NOx。

[0013] 另外，已开发了多种选择性催化还原(SCR)方法，以尝试通过转化NOx为氮和水而减少NOx排放。主动SCR应用还原剂(例如含氮还原剂如氨或氨前体如脲)，将其加入到废气物流中和吸附到催化剂上。

[0014] WO-A-2015/036797公开了应用主动选择性催化还原(为脲注射系统形式)处理内燃机废气的废气系统和处理这种废气的方法。

[0015] 在含氮还原剂和SCR催化剂存在下发生多个反应，结果是NOx转化为元素氮和水。这种系统在减少NOx排放方面非常有效，但增加了废气系统的复杂性。

[0016] 被动SCR不需要独立系统向废气物流中添加还原剂，和可以应用贫NOx吸附器捕集器(LNT)原位产生氨和下游的选择性催化还原催化剂。当在发动机贫运行条件(相对低的燃料/氧比)下产生废气时，NOx在LNT上吸附。通过使其与控制发动机管理系统下产生的富集(相对高的燃料/氧比)废气间断接触再生LNT。这种富集促进了吸附的NOx的解吸以及LNT中存在的还原催化剂上NOx的还原。所述富集废气还在LNT上由NOx产生氨(NH3)，其可能被吸附在下游SCR催化剂上，和可以用于还原在贫(λ>1)废气条件下逃脱通过LNT的NOx。SCR催化剂的效率取决于NO2/NOx比和温度。

[0017] 但因为新法规降低了IC发动机的允许NOx排放水平，因此仍然需要提供高效、有效和便宜的减少NOx排放的废气系统。

[0018] 本发明的目的是应对这个问题。

[0019] 因此，在第一方面，本发明提供用于内燃机的废气系统，所述废气系统包括：贫NOx捕集器；在预涂覆孔隙率大于或等于50％的壁流式整块基质上的NOx贮存和还原区，所述NOx贮存和还原区包含在一种或多种第一载体上载带的铂族金属，所述或每种第一载体包含一种或多种碱土金属化合物；和在整块基质上的选择性催化还原区，所述选择性催化还原区包含在第二载体上载带的铜或铁，所述第二载体包含分子筛，优选为铝硅酸盐沸石。

[0020] 本发明对于处理未燃烧烃、一氧化碳、颗粒物、氮的氧化物、硫化氢和氨(NH3)是有活性的，这些物质在上游贫NOx捕集器(LNT)的负载循环期间可以单独或组合存在。

[0021] 这是很有利的，因为这种系统允许高度转化IC发动机产生的NOx，包括由贫NOx捕集器逃逸的NOx，还减少了其它排放物如颗粒物、CO和烃。具体地，壁流式整块基质相对高的孔隙率使有效的催化活性成为可能，即使对于最近对机动车IC发动机更有挑战性的驱动测试循环。

[0022] NOx贮存和还原区可以位于第一(壁流式)整块基质(在这里也称为“壁流式过滤器”)上，和选择性催化还原区可以位于第二(壁流式或流通式)整块基质上。因此，在贫NOx捕集器下游可以有两块独立的整块基质。这是有利的，因为这能有效地减少NOx排放。

[0023] 优选地，NOx贮存和还原区和选择性催化还原区均可以位于相同整块基质即壁流式整块基质的各部分上。最优选地，在这种排布中，通过涂覆壁流式整块基质第一端的开口通道获得NOx贮存和还原区，和通过涂覆壁流式整块基质第二端的开口通道获得选择性催化还原区。当例如机动车废气系统中空间受限时这是特别有利的和允许提供紧凑和不太复杂的系统。

[0024] 优选地，当两个区位于相同的壁流式整块基质上时，NOx贮存和还原区在整块基质轴向长度的10-90％之间延伸，和选择性催化还原区在整块基质轴向长度的90-10％之间延伸。更优选地，相比于选择性催化还原区，NOx贮存和还原区在整块基质轴向长度上相同、甚至更优选更大部分内延伸。NOx贮存和还原区可以在整块基质轴向长度的40-90％之间延伸，和选择性催化还原区可以在整块基质轴向长度的60-10％之间延伸。

[0025] 在NOx贮存和还原区的终端和选择性催化还原区的起点之间可以存在间隙(沿整块基质轴向长度方向)。

[0026] 但优选在各区间存在重叠(沿整块基质轴向长度方向)。较小的重叠是有利的，因为这减少了N2O产生和限制了来自燃料或润滑添加剂如磷、硫和碱金属的中毒水平及因此由催化剂逃脱的NOx。优选地，NOx贮存和还原区的轴向长度与选择性催化还原区的轴向长度可以重叠整块基质总轴向长度的20％或更少，更优选为15％或更少。更高的重叠量可能导致催化转化率降低。

[0027] 应用壁流式整块基质的较大优点是基质用作过滤器基质，非常有效地减少了颗粒物排放。壁流式整块基质通常包含入口端、出口端、在入口和出口端之间延伸的轴向长度以及由壁流式基质内壁定义的多个通道。壁流式过滤器的通道在入口端或出口端交替封闭，从而所述通道包括具有开放的入口端和封闭的出口端的入口通道，以及具有封闭的入口端和开放的出口端的出口通道。这确保废气物流由入口端进入通道、流过多孔通道壁和由通向出口端的不同通道流出过滤器。废气物流中的颗粒物在过滤器中被有效捕集。

[0028] 优选地，壁流式整块基质的预涂覆孔隙率为52％或更大、优选为55％或更大、更优选为60％或更大和最优选为62％或更大。这是有利的，因为这种相对高的孔隙率能使废气更好地流过整块基质中的通道壁，有效地强化了NOx贮存和还原区与选择性催化还原区间的相互作用，从而提高NOx的总转化率却没有不可接受地增加背压。

[0029] 优选壁流式整块基质的孔径(平均孔径(MPS))为12-25μm。这一孔径范围适合于载体涂料涂层，通过它可以将催化剂和载体施涂于通道壁上，使对催化活性来说相对高的表面积却没有不可接受地增加背压成为可能。MPS可以由汞孔隙度法确定。

[0030] NOx贮存和还原区通常存在于壁流式整块基质入口端的入口通道上，和选择性催化还原区存在于壁流式整块基质出口端的出口通道上。特别是在温度较高的废气系统中，这种取向是优选的，因为相对于NOx贮存和还原区，SCR区位于更冷的位置减少了氨的逃脱，这是有利的。

[0031] 但选择性催化还原区可以存在于壁流式整块基质入口端的入口通道上，和NOx贮存和还原区可以存在于壁流式整块基质出口端的出口通道上。令人惊奇地，如果SCR区操作的温度窗口不太高(可能导致氨逃脱增加)，这种取向(带有SCR区上游)也是有效的。

[0032] 第一载体优选包括一种或多种颗粒状无机氧化物。可能合适的例子包括尖晶石、氧化铝、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化铝-氧化锆和它们的组合。优选的无机氧化物包括铝酸盐，优选为碱土金属铝酸盐，最优选为铝酸镁，它们是本发明的碱土金属化合物。优选地，所述颗粒状第一载体还包括铈化合物，优选为铈氧化物或铈和锆的混合氧化物。所述铈化合物优选通过用合适的铈盐浸渍颗粒状第一载体并干燥和煅烧浸渍产物来提供。所述颗粒状第一载体可以包含二氧化铈-氧化锆的混合氧化物，它通常比单独的二氧化铈更耐热。

[0033] 优选地，颗粒状第一载体的铈负载量(按氧化铈CeO2计)为100-4000g/ft3，更优选为500-3000g/ft3，最优选为600-2000g/ft3。

[0034] 优选第一载体基本不含锰。基本不含锰指含0.1wt％或更少、优选0.05wt％或更少的锰。还优选第一载体基本不含锌。基本不含锌指含0.1wt％或更少、优选0.05wt％或更少的锌。

[0035] 本发明第一载体的碱土金属化合物优选还包含钡、锶、钙或镁的氧化物、碳酸盐和/或氧氧化物或这些化合物中任意两种或更多种的混合物。最优选地，所述碱土金属化合物为氧化物的形式。虽然在催化剂制备过程中碱土金属化合物可以作为氧化物存在，但在空气或贫发动机废气存在下，一些或大多数碱土金属化合物如钡也可能为碳酸盐或可能的氢氧化物的形式。如果作为氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物存在，碱土金属如钡的负载量可以高于150g/ft3。替代地，如果作为氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物存在，碱土金属如钡的负载量可以为90-150g/ft3，优选为100-145g/ft3，更优选为120-140g/ft3，最优选为133±5g/ft3。第一载体可以包含多种碱土金属化合物。例如，第一载体优选包含铝酸镁，其反过来作为钡、锶、钙或镁的氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物或这些化合物中任意两种或更多种的混合物的载体。

[0036] 所述颗粒状第一载体优选还包含铈化合物，其含量使得铈与碱土金属(优选为钡)的重量比(优选为铈与钡的比)为1.1:1-40:1，优选为5:1-30:1和最优选为10:1-20:1，其中所述重量比按氧化铈与碱土金属氧化物计算。

[0037] 优选地，NOx贮存和还原区包含多种含碱土金属化合物的第一载体。例如第一种第一载体可以为含镁氧化铝的形式，例如含二氧化铈和任选的钡碱土金属化合物的Mg掺杂的氧化铝。更优选地，可以将所述碱土金属化合物包含于涂覆有二氧化铈(衍生自可溶性铈源如铈盐和因此包含在Mg掺杂的氧化铝上载带的纳米级二氧化铈晶体)的Mg掺杂的氧化铝内。第二种第一载体可以包含二氧化铈和钡(以颗粒状二氧化铈或二氧化铈-氧化锆和碱土金属化合物的形式，例如钡、锶、钙或镁的氧化物、碳酸盐和/或氢氧化物或这些化合物中任意两种或更多种的混合物，优选为在二氧化铈上负载的钡，例如用钡盐浸渍的)。

[0038] Mg掺杂的氧化铝中Mg与氧化铝的比可以改变，和/或可以包括以下形式的镁：镁-铝酸盐组合物或化合物，如镁铝尖晶石。

[0039] 优选地，分子筛为铝硅酸盐沸石，其可以选自β沸石(BEA)、八面沸石(FAU)(如X-沸石或Y-沸石，包括NaY和USY)、L-沸石、菱沸石、ZSM沸石(如ZSM-5(MFI)、ZSM-48(MRE))、具有八个四面体原子的最大孔开口的所谓小孔分子筛，优选为CHA、ERI或AEI、SSZ-沸石(如SSZ-13(CHA)、SSZ-41、SSZ-33、SSZ-39)、镁碱沸石(FER)、发光沸石(MOR)、菱钾铝矿(OFF)、斜发沸石(HEU)、硅酸盐或磷酸铝分子筛(包括金属磷酸铝)如SAPO-34(CHA)、介孔沸石(如MCM-
41、MCM-49、SBA-15)或其中任意两种或更多种的混合物；更优选地，所述沸石为β沸石(BEA)、镁碱沸石(FER)或选自CHA、ERI和AEI的小孔分子筛；最优选为铝硅酸盐CHA或AEI。

[0040] 优选地，所述铂族金属为铂、钯或其混合物。优选的铂族金属包含Pt:Pd重量比大于3:1、优选大于4:1和更优选3:1-7:1、最优选3:1-6:1的铂和钯的混合物。已经表明这是NOx贮存和还原区的有效催化剂。令人惊奇地，铂族金属可以包含0.05wt％或更少的Rh，和甚至在贮存和还原催化反应的NOx还原部分仍有效。更优选地，所述铂族金属不含铑。本领域技术人员会理解这不意味着完全不存在铑，而是可以存在非故意向催化剂添加的痕量铑。

[0041] 优选在NOx贮存和还原区的总铂族金属负载量为5-100gft-3，优选为10-50gft-3，更优选为15-40gft-3，更优选为15-35gft-3，和最优选为15-30gft-3。

[0042] 通常，废气系统不含含氮还原剂或其前体(如脲和/或氨)注入系统，这是有利的，因为这种注入系统可能增加系统的成本和复杂性。

[0043] NOx贮存和还原区的载体涂料负载量可以为0.5-3.0g/in3，如0.8-2.0g/in3。

[0044] NOx贮存和还原区的载体涂料可以只施涂一次。因此，NOx贮存和还原区可以为单层。这是有利的，特别是对本发明的多孔壁流式过滤器而言，因为单层可以减小背压。

[0045] 选择性催化区载体涂料的负载量可以为0.2-3.0g/in3，优选为0.5-2.0g/in3或0.8-1.6g/in3(基于Cu或Fe)。在选择性催化区中Cu是优选的。

[0046] 正如这里所讨论，NOx贮存和还原区的铂族金属可以令人惊奇地包含降低浓度的Rh(优选为0.05wt％或更少的Rh)，和甚至更优选地，铂族金属可以基本上不含Rh。如果NOx贮存和还原区的铂族金属包含减少量的Rh或基本不含Rh时，则第一载体优选包含碱土金属，更优选负载量为90-150g/ft3、优选为100-145g/ft3、更优选为120-140g/ft3、最优选为133±5g/ft3的钡。如果铂族金属包含减少量的Rh或基本不含Rh时，还优选NOx贮存和还原区的载体涂料只施涂一次。因此NOx贮存和还原区优选为单层。

[0047] 在本发明的第一方面，提供了带有NOx贮存和还原区和选择性催化区的壁流式整块基质。

[0048] 因此，在第二方面，本发明提供具有50％或更大预涂覆孔隙率的壁流式催化整块基质，所述基质包含NOx贮存和还原区和选择性催化还原区，所述NOx贮存和还原区包含在一种或多种第一载体上负载的铂族金属，所述第一载体包含一种或多种碱土金属化合物，所述选择性催化还原区包含在第二载体上载带的铜或铁，所述第二载体包含分子筛，优选为铝硅酸盐沸石。

[0049] 本发明第二方面的任选和优选特征对应于第一方面的那些任选和优选特征。

[0050] 通常，所述各区可以应用载体涂覆程序在基质上沉积。应用载体涂覆程序制备整块基质的通用方法如下所述。据认为在基质上添加第一如NOx贮存和还原区和第二如选择性催化还原区的顺序不是很关键。因此，在载体涂覆第二区之前可以将第一区载体涂覆到基质上，或在载体涂覆第一区之前可以将第二区载体涂覆于基质上。

[0051] 载体涂覆优选通过(例如在水中)浆化组成载体的固体颗粒而实施，从而它们具有平均直径小于20微米的颗粒粒径。所述浆液优选包含4-40wt％的固体，更优选为6-30wt％的固体。也可以作为水溶性或水可分散性化合物或复合物的混合物向浆液中加入附加组分如稳定剂或促进剂。然后可以用浆液涂覆基质一或多次，从而在基质上沉积所需负载量的催化物质。

[0052] 可以通过任何已知方法向载体涂覆的整块基质中加入铂族金属，包括铂化合物(如硝酸铂)的浸渍、吸附或离子交换，但通常作为可溶性铂族金属盐加入到载体涂料浆液中。基础金属(如Cu或Fe)可以作为可溶性金属盐(如硝酸铜)方便地加入载体涂料浆液中。

[0053] 因此，在第三方面，本发明提供制备催化整块基质的方法，所述方法包括提供预涂覆孔隙率为50％或更大的壁流式整块基质，制备包含铂族金属和碱土金属化合物源的NOx贮存和还原区载体涂料，向整块基质的第一部分施用NOx贮存和还原区载体涂料，制备含分子筛(优选为铝硅酸盐沸石)和铜源或铁源的选择性催化还原区载体涂料，和向整块基质的第二部分施用选择性催化剂还原区载体涂料。

[0054] 在第四方面，本发明提供处理内燃机废气的方法，所述方法包括使所述废气流过第一方面的废气系统，其中所述废气包括间断变富的贫废气。术语“贫”和“富”均相对于发动机中燃料燃烧的化学计量点而言，即作为烃加氧的燃料完全燃烧成为二氧化碳和水时空气与燃料的重量比。氧化物(O2和NOx)相对于化学计量点过量时形成贫废气，还原物(未燃烧烃和一氧化碳)相对于化学计量点过量时形成富废气。废气组成也可以参考氧传感器的输出(“λ”)称呼。λ值等于1是化学计量燃烧产品；λ值>1为贫燃烧(相对于化学计量量的空气/燃料比)产品；和λ值<1是富燃烧(相对于化学计量量的空气/燃料比)产品。

[0055] 由以下结合附图和实施例的详细描述，本发明的上述和其它特征、特点和优点将变得很明显，所述实施例通过举例的方式描述了本发明的原理。

[0056] 在整个本说明书中，术语“一方面”指针对所述方面描述的具体特征、结构或特性包括在本发明至少一个方面中。因此，在整个说明书的不同地方出现术语“在一方面”不一定均指同一方面，也可能指不同方面。另外，本发明任何方面的具体特征、结构或特性均可以以任何合适方式组合，这对本领域普通技术人员来说可以由本发明各方面明显看出。

[0057] 在这里提供的描述中，给出了很多具体细节。但应理解本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情况下，为了更清楚地理解本说明书，不再详细给出公知的方法、结构和技术。

[0058] 为了更好地理解本发明，参考如下附图，其中：

[0059] 图1示意性描述了本发明的第一废气系统，和

[0060] 图2示意性描述了本发明的第二废气系统。

[0061] 图1示意性描述了本发明的第一废气系统2。废气系统2包括形成贫NOx捕集器(LNT)催化剂的第一整块基质4。来自第一整块基质/贫NOx捕集器4上游发动机(图中未示出)的废气通过入口10进入第一整块基质4和通过管道8离开第一整块基质4。然后废气进入第二整块基质6，之后通过出口12离开。在出口12下游，可以有其它催化区，或者可以将废气排放至大气。

[0062] 第二整块基质6为过滤器，具体为具有蜂窝结构的壁流式整块基质，在其中有许多沿基质轴向行进的小的平行的薄壁通道，并且壁流式基质的这些通道交替封闭，允许废气物流从入口进入通道，然后流过多孔通道壁，和从通向出口的不同通道流出过滤器。第二整块基质6包含两个区，即NOx贮存和还原(NSC)区和选择性催化还原(SCR)区，其中NOx贮存和还原(NSC)区提供在在第二整块基质6入口端入口通道的壁上和/或壁内，包含铂族金属和第一种用二氧化铈(衍生自可溶性铈源如铈盐和因此包含在Mg掺杂的氧化铝上载带的纳米级二氧化铈晶体)涂覆的Mg掺杂的氧化铝的第一载体及第二种二氧化铈和钡的第一载体(为载带钡化合物的颗粒状二氧化铈形式，例如由可溶性钡盐浸渍获得)，和选择性催化还原(SCR)区提供在第二整块基质6出口端出口通道的壁上和/或壁内。可以按如下实施例所述形成图1的废气系统。

[0063] 图2示意性描述了本发明的第二废气系统13。所述废气系统13包含形成贫NOx捕集器催化剂的第一整块基质14。与图1相同，来自第一整块基质/贫NOx捕集器14上游发动机(图中未示出)的废气通过入口20进入第一整块基质14，和通过管道18离开第一整块基质14。然后废气进入第二整块基质16，随后通过管道19离开进入第三整块基质17，然后通过出口22离开。在出口22的下游，可以有其它催化区，或者可以将废气排放至大气。

[0064] 第二整块基质16为过滤器，即具有在通道壁上提供的NOx贮存和还原区的壁流式整块基质。第三整块基质17是流通式整块基质，其在整个选择性催化还原区具有均匀的涂层。

[0065] 如下实施例仅作为示例提供。

[0066] 实施例1

[0067] 在具有400个蜂窝/平方英寸的体积为1.4升的陶瓷基质上制备标准的贫NOx捕集3
器(LNT)催化剂。催化剂的总PGM负载量为118gft-和其Pt:Pd:Rh重量比为94:19:5。

[0068] 实施例2

[0069] 制备PGM/NOx贮存和还原催化区(NSC)涂层

[0070] 在水中使Ce/镁-铝酸盐尖晶石浆液化，并研磨至d90小于10微米。加入Pt和Pd的可溶性盐，随后加入氧化铈和醋酸钡。搅拌浆液至均匀，并施用于具有300个蜂窝/平方英寸的体积为3.0升的SiC壁流式过滤器基质的入口通道上，壁厚为12.5Mil(千分之一英寸)和具有63％的孔隙率。用强制空气流干燥涂层。当由入口侧测量时，涂层深度为整个基质长度的55％。

[0071] 制备3wt％Cu/CHA沸石涂层作为被动选择性催化还原(SCR)催化剂

[0072] 在搅拌下将商购铝硅酸盐CHA沸石(菱沸石)加入Cu(NO3)2的水溶液中。过滤所述浆液，然后洗涤和干燥。如果需要，可以重复该过程，以达到所需金属负载量。煅烧最终产品。混合后，加入粘接剂和流变改进剂形成载体涂料组合物。将这种载体涂料施用于SiC过滤器基质出口端。然后干燥和在500℃下煅烧。当由出口侧测量时，涂层深度为基质总长度的55％。

[0073] 过滤器上最终催化剂涂层的Pt:Pd重量比为5:1，和总的PGM负载量为24gft-3。

[0074] 实施例3

[0075] 在水中使Ce/镁-铝酸盐尖晶石浆液化，并研磨至d90小于10微米。加入Pt和Pd的可溶性盐，随后加入氧化铈和醋酸钡。搅拌浆液至均匀，并施用于具有300个蜂窝/平方英寸的体积为3.0升的SiC壁流式过滤器基质的整个体积上，壁厚为12.5Mil(千分之一英寸)和具有63％的孔隙率。用强制空气流干燥涂层和在500℃下煅烧。

[0076] 过滤器上最终催化剂涂层的Pt:Pd重量比为5:1，和总的PGM负载量为48gft-3。

[0077] 实施例4

[0078] 在搅拌下将商购铝硅酸盐CHA沸石(菱沸石)加入Cu(NO3)2的水溶液中。过滤所述浆液，然后洗涤和干燥。可以重复该过程，以达到所需的金属负载量。煅烧最终产品。混合后，加入粘接剂和流变改进剂形成载体涂料组合物。将这种载体涂料施用于350个蜂窝/平方英寸的体积为1.25升的流通式陶瓷基质上。干燥涂层和在500℃下煅烧。

[0079] 发动机测试

[0080] 将实施例1的催化剂在800℃下水热老化5小时。将实施例2和实施例3的催化剂在800℃下水热老化16小时。将实施例4的催化剂在750℃下水热老化24小时。在采用低压废气循环、运行模拟的通用ARTEMIS(Assessment and Reliability of Transport Emissions Models and Inventory Systems)驱动循环(CADC)的1.6升发动机上测试老化的实施例1、
2、3和4的催化剂。发动机能够在循环的固定点处运行富排放。在整个循环中实施总数为12次的富排放。实施例1和2在CADC循环上的％NOx转化率在表1中给出。表1也包括实施例1、3和4的系统的结果，其中PGM/NOx贮存和还原涂层(NSC)在实施例3上，和SCR涂层在实施例4上作为PGM/NOx贮存和还原涂层下游的独立整块，如图2所示。

[0081] 表1–在CADC上的NOx转化率

[0082]系统％NOx转化率
实施例1 38
实施例1和实施例2 51
实施例1+实施例3+实施例4 76

[0083] 表1的结果表明当与实施例1组合测试时，实施例2提供明显的附加NOx转化率。组合实施例1、3和4的系统实现进一步的附加NOx转化率，其中SCR涂层位于PGM/NOx贮存和还原涂层下游的独立整块上。

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