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CN115803104A - 含铋的柴油机氧化催化剂 - Google Patents

含铋的柴油机氧化催化剂 Download PDF

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CN115803104A
CN115803104A CN202180048821.0A CN202180048821A CN115803104A CN 115803104 A CN115803104 A CN 115803104A CN 202180048821 A CN202180048821 A CN 202180048821A CN 115803104 A CN115803104 A CN 115803104A
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A·韦茨
A·德托尼
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Umicore AG and Co KG
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Abstract

本发明涉及一种催化剂,该催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及四个材料区A、B、C和D,其中材料区B包含铋。

Description

含铋的柴油机氧化催化剂
本发明涉及一种柴油机氧化催化剂,其包含多个催化活性材料区,其中一个材料区含有铋。
用稀燃内燃机(诸如柴油发动机)操作的机动车辆的废气除一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)之外还含有因燃料在气缸的燃烧室中不完全燃烧而产生的组分。除了通常也主要以气体形式存在的残余烃(HC)之外,这些组分还包括颗粒排放物,也称为“柴油烟尘”或“烟尘颗粒”。
为了清洁此类废气,必须将指定组分尽可能完全地转化为无害化合物,这只有通过使用合适的催化剂才有可能。
可以使用柴油机氧化催化剂(DOC)来氧化烃(HC)和一氧化碳(CO)。常规柴油机氧化催化剂特别地含有在合适的载体氧化物例如氧化铝上的铂和/或钯。
一种用于在存在氧气的情况下从废气中去除氮氧化物的已知方法是在合适的催化剂上借助于氨的选择性催化还原(SCR)。在该方法中,利用氨将废气中待去除的氮氧化物转化为氮气和水。
使用柴油机微粒过滤器(DPF)可以非常有效地从废气中去除烟尘颗粒,其中由陶瓷材料制成的壁流式过滤器已经被证明是特别有用的。微粒过滤器也可被设置有催化活性涂层。例如,EP1820561 A1描述了具有催化剂层的柴油机微粒过滤器的涂层,其有助于过滤的烟尘颗粒的燃烧。柴油机微粒过滤器也可被涂覆有SCR催化剂,并且然后简称为SDPF。
由上述组分中的两者或更多者组成的废气后处理系统用于柴油发动机的废气后处理。这样的系统的重要组分是柴油机氧化催化剂。其目的主要是使一氧化碳和烃反应,但是也氧化一氧化氮(NO)以形成二氧化氮(NO2),这是在布置在流出侧上的组分(诸如DPF、SCR和SDPF)所需要的。
使所提到的污染物在宽的操作窗口内反应的废气后处理系统必须符合未来的法规。在该上下文中,柴油机氧化催化剂的开发和优化是一项技术挑战,该催化剂一方面在尽可能低的温度下使一氧化碳和烃反应,并且另一方面在整个操作范围内提供足够的二氧化氮。
现已发现,具有以某种方式布置在催化剂上的含铋材料区的柴油机氧化催化剂满足了该项技术挑战。
含铋的柴油机氧化催化剂是已知的。例如,US 5,911,961描述了一种催化剂,其中铂和铋负载在二氧化钛上。
EP 1 927 399 A2公开了一种包含氧化铝和铋的载体材料,其承载铂。
US 2003/027719涉及一种氧化催化剂,其包含钯和银,以及作为钯的最近邻的铋。
US 2012/302439公开了一种掺杂有铋和/或锰的钯-金催化剂。
WO 2017/064498 A1公开了一种含有铋或锑以及铂族金属的氧化催化剂。
本发明涉及一种催化剂,该催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及四个材料区A、B、C和D,其中
●材料区A从端部a在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
●材料区B从端部b在长度L的一部分上延伸并且包含铂和铋;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●材料区C从端部a在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
●材料区D从端部b在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方。
材料区A优选地包含重量比特别地为10:1至1:5,优选地为3:1至1:3的铂和钯。
在材料区A中,铂和钯优选地以10g/ft3至200g/ft3,例如20g/ft3至180g/ft3或40g/ft3至150g/ft3的量存在,其中所述量是铂和钯的量的总和。
如果材料区A包含铂和钯,则其优选地不包含铋。
材料区B中的铂和钯通常存在于载体材料上。本领域的技术人员所熟悉的用于此目的的所有材料被认为是载体材料。它们的BET表面积为30m2/g至250m2/g,优选地为100m2/g至200m2/g(根据DIN 66132确定),并且特别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铈/钛混合氧化物,以及这些材料中至少两者的混合物或混合氧化物。
优选氧化铝、铈/钛混合氧化物、镁/铝混合氧化物、以及铝/硅混合氧化物。如果使用氧化铝,那么特别优选地用例如1重量%至6重量%、特别是4重量%的氧化镧来稳定化。
当使用铝/硅混合氧化物时,其特别地具有5重量%至30重量%,优选地5重量%至10重量%的氧化硅含量。
材料区A可以是用于储存烃的材料,特别是在低于用于烃的氧化的材料区A的起燃的温度下。此类储存材料尤其是其通道足够大以容纳烃类的沸石。用于此目的的优选沸石是具有结构类型为BEA的那些沸石。
材料区B包含铋,例如呈氧化铋(Bi2O3)的形式;然而,其特别地以与铝或与铝和硅的复合氧化物的形式存在,其中基于铝和氧化硅的重量计,硅含量为例如5重量%至30重量%,优选地5重量%至15重量%。基于复合氧化物计并以元素铋计算,铋例如以1重量%至15重量%,优选地2重量%至7重量%的量存在。
根据本发明,复合氧化物理想地用作铂的载体材料。
基于铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物计并以铂金属计算,铂特别地以10g/ft3至200g/ft3,例如20g/ft3至180g/ft3或40g/ft3至150g/ft3的量存在。
材料区B优选地不包含钯。
材料区LA和LB的长度一起对应于载体基材的长度L。材料区LA特别地具有长度L的20%至80%,优选地40%至60%的长度。在优选的实施方案中,LA和LB各自在长度L的50%上延伸。
材料区C优选地包含铂而不包含钯,或者包含重量比特别地为20:1至1:1,优选地为14:1至2:1的铂和钯。
铂和钯优选地以10g/ft3至200g/ft3,例如20g/ft3至180g/ft3或40g/ft3至150g/ft3的量存在于材料区C中,其中所述量是在材料区C包含铂而不包含钯的情况下的铂量,或者是在材料区C包含铂和钯的情况下的铂和钯的量的总和。
材料区C中的铂和钯通常存在于载体材料上。本领域的技术人员所熟悉的用于此目的的所有材料被认为是载体材料。它们的BET表面积为30m2/g至250m2/g,优选地为100m2/g至200m2/g(根据DIN 66132确定),并且特别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铈/钛混合氧化物,以及这些材料中至少两者的混合物或混合氧化物。
优选氧化铝、铈/钛混合氧化物、镁/铝混合氧化物、以及铝/硅混合氧化物。如果使用氧化铝,那么特别优选地用例如1重量%至6重量%、特别是4重量%的氧化镧来稳定化。
当使用铝/硅混合氧化物时,其特别地具有5重量%至30重量%,优选地5重量%至10重量%的氧化硅含量。
材料区C可以是用于储存烃的材料,特别是在低于用于烃的氧化的材料区A的起燃的温度下。此类储存材料尤其是其通道足够大以容纳烃类的沸石。用于此目的的优选沸石是具有结构类型为BEA的那些沸石。
材料区D优选地包含铂而不包含钯,或者包含重量比特别地为20:1至1:1,优选地为14:1至2:1的铂和钯。
铂和钯优选地以10g/ft3至200g/ft3,例如20g/ft3至180g/ft3或40g/ft3至150g/ft3的量存在于材料区D中,其中所述量是在材料区C包含铂而不包含钯的情况下的铂量,或者是在材料区C包含铂和钯的情况下的铂和钯的量的总和。
材料区D中的铂和钯通常存在于载体材料上。本领域的技术人员所熟悉的用于此目的的所有材料被认为是载体材料。它们的BET表面积为30m2/g至250m2/g,优选地为100m2/g至200m2/g(根据DIN 66132确定),并且特别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铈/钛混合氧化物,以及这些材料中至少两者的混合物或混合氧化物。
优选氧化铝、铈/钛混合氧化物、镁/铝混合氧化物、以及铝/硅混合氧化物。如果使用氧化铝,那么特别优选地用例如1重量%至6重量%、特别是4重量%的氧化镧来稳定化。
当使用铝/硅混合氧化物时,其特别地具有5重量%至30重量%,优选地5重量%至10重量%的氧化硅含量。
材料区D可以是用于储存烃的材料,特别是在低于用于烃的氧化的材料区A的起燃的温度下。此类储存材料尤其是其通道足够大以容纳烃类的沸石。用于此目的的优选沸石是具有结构类型为BEA的那些沸石。
材料区LC和LD的长度一起对应于载体基材的长度L。材料区LC特别地具有长度L的20%至80%,优选地40%至60%的长度。在优选的实施方案中,LC和LD各自在长度L的50%上延伸。
在本发明的一个实施方案中,材料区C和D是相同的,即它们含有相同量的相同组分。在这种情况下,均匀材料区因此在载体基材的整个长度L上延伸并且覆盖材料区A和B。
在本发明的另外实施方案中,材料区A还包含铋和铂,并且优选地不包含钯。如在材料区B中,铋也存在于材料区A中,例如呈氧化铋(Bi2O3)的形式,但特别地呈与铝的复合氧化物的形式。在后一种情况下,基于复合氧化物计并以元素铋计算,铋例如以1重量%至10重量%,优选地2重量%至7重量%的量存在。
在本发明的该实施方案中,材料区A和B例如是相同的,即它们含有相同量的相同组分。在这种情况下,均匀材料区因此在载体基材的整个长度L上延伸。
在本发明的另外实施方案中,催化剂包括材料区E,其从载体基材的端部b开始,在材料区D上在长度L的一部分上延伸,并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯。
材料区E优选地包含铂而不包含钯,或者包含重量比特别地为20:1至1:1,优选地为14:1至2:1的铂和钯。
铂和钯优选地以10g/ft3至200g/ft3,例如20g/ft3至180g/ft3或40g/ft3至150g/ft3的量存在于材料区C中,其中所述量是在材料区C包含铂而不包含钯的情况下的铂量,或者是在材料区C包含铂和钯的情况下的铂和钯的量的总和。
材料区E中的铂、钯或铂以及钯通常存在于载体材料上。本领域的技术人员所熟悉的用于此目的的所有材料被认为是载体材料。它们的BET表面积为30m2/g至250m2/g,优选地为100m2/g至200m2/g(根据DIN 66132确定),并且特别是氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铈/钛混合氧化物,以及这些材料中至少两者的混合物或混合氧化物。
优选氧化铝、铈/钛混合氧化物、镁/铝混合氧化物、以及铝/硅混合氧化物。如果使用氧化铝,那么特别优选地用例如1重量%至6重量%、特别是4重量%的氧化镧来稳定化。
当使用铝/硅混合氧化物时,其特别地具有5重量%至30重量%,优选地5重量%至10重量%的氧化硅含量。
材料区E优选地从端部b在长度L的40%至60%上延伸。
在本发明的优选实施方案中,材料区A和B以及材料区C和D在每种情况下都是相同的,即材料区A和B含有相同量的相同组分,并且材料区C和D含有相同量的相同组分。
在这种情况下,如果催化剂包含材料区E,则是优选的。
根据本发明的催化剂包括担载主体。这可为流通式基材或壁流式过滤器。
壁流式过滤器是担载主体,该担载主体包括长度L的通道,该通道在壁流式过滤器的第一端和第二端之间平行地延伸,它们在第一端或第二端处交替地闭合,并且由多孔壁分开。流通式基材与壁流式过滤器的不同之处尤其在于,长度为L的通道在其两端是敞开的。
在未涂覆状态下,壁流式过滤器具有例如30%至80%,特别地50%至75%的孔隙率。在未涂覆状态下,它们的平均孔径为例如5微米至30微米。
一般来讲,壁流式过滤器的孔为所谓的开口孔,即它们与通道有连接。此外,孔通常彼此互连。这一方面使得能够容易地涂覆内孔表面,且另一方面使得废气能够容易地通过壁流式过滤器的多孔壁。
与壁流式过滤器类似,流通式基材是本领域技术人员已知的并且可在市场上获得的。它们由例如碳化硅、钛酸铝或堇青石组成。
除了铂、钯和铋之外,根据本发明的催化剂通常不包含任何另外的金属,特别是不包含银、金、铜或甚至铁。
在优选的实施方案中,本发明涉及一种催化剂,该催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及四个材料区A、B、C和D,其中
●从端部a开始,材料区A在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为3:1至1:3的铂和钯;
●从端部b开始,材料区B在长度L的40%至60%上延伸并且包含负载在铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物上的铂;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●从端部a开始,材料区C在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
●从端部b开始,材料区D在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方。
在又一个优选的实施方案中,本发明涉及一种催化剂,该催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及五个材料区A、B、C、D和E,其中
●材料区A和材料区B是相同的并且包含负载在铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物上的铂;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●材料区C和材料区D是相同的并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;并且
●材料区E包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方,并且材料区E布置在材料区D上方。
材料区A、B、C、D和(如果适用的话)E通常以涂层的形式存在于担载主体上。
根据本发明的催化剂(其中材料区A、B、C、D和(如果适用的话)E以涂层形式存在于载体基材上)可通过本领域技术人员熟悉的方法制备,例如通过通常的浸涂方法或具有随后热后处理(煅烧)的泵涂和吸涂方法。本领域的技术人员知道,在壁流式过滤器的情况下,它们的平均孔径和要涂覆的材料的平均粒度可以彼此匹配,使得它们安置在多孔壁上,该多孔壁形成壁流式过滤器的通道(壁上涂层)。还可以选择要涂覆的材料的平均粒径,使得它们位于形成壁流式过滤器的通道的多孔壁中;即,涂覆内孔表面(壁内涂层)。在这种情况下,涂层材料的平均粒度必须足够小以渗透到壁流式过滤器的孔中。
在本发明的另一个实施方案中,其中材料区A和B是相同的,载体基材由材料区A和B的材料和基质组分形成,而材料区C和D以涂层的形式存在于载体基材上。
不仅由惰性材料诸如堇青石组成而且还附加地含有催化活性材料的载体基材、流通式基材和壁流式基材是本领域的技术人员已知的。为了制备它们,根据本身已知的方法挤出由例如10重量%至95重量%的惰性基质组分和5重量%至90重量%的催化活性材料组成的混合物。在该情况下,所有也用于生产催化剂基材的惰性材料都可用作基质组分。这些是例如硅酸盐、氧化物、氮化物或碳化物,其中特别地优选硅酸镁铝。
在本发明的另一个实施方案中,使用由惰性材料的波纹形片材构成的载体基材。此类载体基材被本领域的技术人员称为“波纹基材”。合适的惰性材料是例如具有50μm至250μm的平均纤维直径和2mm至30mm的平均纤维长度的纤维材料。优选地,纤维材料是耐热的,并且由二氧化硅、特别是玻璃纤维组成。
为了生产此类载体基材,将前述纤维材料的片材例如以已知的方式波纹化,并且将单独的波纹形片材形成为柱形的整体地构造的主体,其中通道贯穿主体。优选地,通过将多个波纹形片材堆叠成平行的层来形成具有横向波纹结构的整体地构造的主体,其中在各层之间波纹取向不同。在一个实施方案中,可以在波纹形片材之间布置非波纹形(即平坦)片材。
由波纹形片材制成的基材可直接涂覆有材料A和B,但它们优选地首先涂覆有惰性材料,例如二氧化钛,并且然后仅涂覆有催化材料。
如果根据本发明的催化剂包含铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物,则该复合氧化物可以例如通过使氧化铝或硅稳定的氧化铝与铋盐的水溶液接触并随后干燥和煅烧而获得。氧化铝或硅稳定的氧化铝与铋盐的水溶液的接触可有利地通过在混合器中用铋盐的水溶液喷洒氧化铝来实现。合适的混合器是本领域技术人员已知的。例如,粉末混合器或用于喷雾干燥的装置是合适的。
根据本发明的催化剂非常适合作为柴油机氧化催化剂,其即使在低温下也有效地使一氧化碳和烃反应,但其对于布置在流出侧上的催化剂(诸如微粒过滤器和SCR催化剂)也形成足够的二氧化氮。特别地,已经表明,根据本发明的催化剂比在材料区B中不含任何铋但在其他方面相同的对比催化剂生成更多的二氧化氮。
因此,本发明还涉及一种用于净化用贫燃发动机操作的机动车辆的废气的方法,其特征在于,使废气经过上述催化剂,其中废气在端部a处进入催化剂并且在端部b处离开催化剂。
本发明还涉及一种包含上述催化剂的废气系统,在其端部b处连接了一种或多种另外催化剂,该另外催化剂选自由柴油机微粒过滤器、涂覆有SCR催化剂的柴油机微粒过滤器、涂覆有降低烟尘点燃温度的涂层和位于流通式基材上的SCR催化剂的柴油机微粒过滤器组成的系列。
以上针对材料区A、B、C、D和(如果适用的话)E描述的任选的和/或优选的实施方案也类似地适用于根据本发明的方法和根据本发明的废气系统。
在根据本发明的废气系统中,SCR催化剂原则上可选自在氮氧化物与氨的SCR反应中有活性的所有催化剂,而不管还位于微粒过滤器或流通式基材的上游的上部,特别是选自汽车废气催化领域的技术人员已知为常规的那些催化剂。这包括混合氧化物型的催化剂,以及基于沸石的催化剂,具体地基于过渡金属交换的沸石的催化剂。
在本发明的实施方案中,使用SCR催化剂,所述SCR催化剂包含最大环尺寸为八个四面体原子的小孔隙沸石和过渡金属。例如WO2008/106519A1、WO2008/118434A1和WO2008/132452A2中描述了此类SCR催化剂。
此外,也可以使用大孔和中孔沸石,特别是考虑BEA结构类型的那些沸石。因此,感兴趣的是铁-BEA和铜-BEA。
特别优选的沸石为结构类型为BEA、AEI、AFX、CHA、KFI、ERI、LEV、MER或DDR的那些沸石,并且特别优选地用钴、铁、铜或这些金属中的两种或三种金属的混合物交换。
术语沸石在此处还包括分子筛,有时也称为“类沸石”化合物。属于上述结构类型之一的分子筛为优选的。示例包括术语名称为“SAPO”的磷酸硅铝沸石和术语名称为“AlPO”的磷酸铝沸石。
如果这些材料用钴、铁、铜或这些金属中的两种或三种的混合物交换时,这些材料也是特别优选的。
优选的沸石也是具有2至100,具体地5至50的SAR值(二氧化硅与氧化铝比率)的那些沸石。
沸石或分子筛含有过渡金属,具体地以金属氧化物计算,即,例如以Fe2O3或CuO计算,其量为1重量%至10重量%并尤其为2重量%至5重量%。
本发明的优选的实施方案含有β型(BEA)、菱沸石型(CHA)、AEI、AFX或插晶沸石型(LEV)的沸石或分子筛,作为SCR催化剂与铜、铁、或铜和铁交换。对应的沸石或分子筛是已知的,例如,其名称为ZSM-5、Beta、SSZ-13、SSZ-62、Nu-3、ZK-20、LZ-132、SAPO-34、SAPO-35、AlPO-34和AlPO-35;参见例如US 6,709,644和US 8,617,474。
在根据本发明的废气系统的一个实施方案中,用于还原剂的注射装置位于SCR催化器的上游。
注射装置可由本领域技术人员自由地选择,其中合适的装置可从文献(参见,例如,T.Mayer,Feststoff-SCR-System auf Basis von Ammoniumcarbamat,Dissertation,TU Kaiserslautern,2005和EP 1 561 919A1)中获得。氨可以经由注射装置就其本身或以在环境条件下形成氨的化合物的形式注射到废气流中。合适的化合物的示例为脲或甲酸铵的水溶液以及固体氨基甲酸铵。通常,还原剂或其前体在连接至注射装置的伴随容器中保持可用。
图1和图2示出根据本发明的催化剂的实施方案,其具有以下含义:
(1)载体基材
(2)材料区A
(3)材料区B
(4)材料区C
(5)材料区D
(6)材料区E
a和b表示载体基材的两个端部,箭头显示当催化剂按预期使用时废气的流动方向。
图1示出根据本发明的具有材料区A、B、C和D的催化剂,其中所有材料区具有相同的长度,即载体基材的长度的50%。
图2示出根据本发明的具有材料区A、B、C、D和E的催化剂,其中A和B以及C和D各自相同。
实施例1
a)从其第一端开始,将可商购获得的由堇青石制成的流通式基材在其长度的50%上用65g/ft3的重量比为2:1的负载在72.65g/l的用氧化镧稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆,并且用40g/l的β-沸石涂覆。
b)从其第二端开始,将根据a)获得的流通式基材在其长度的50%上用65g/ft3的负载在100g/l的掺杂有3重量%氧化铋的氧化铝上的铂涂覆,并且用40g/l的β-沸石涂覆。
c)将根据b)获得的流通式基材在其整个长度上用25g/ft3的重量比为14:1的负载在60g/l的用氧化镧稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆。
具有铂和钯的催化剂的总负载为90g/ft3
在由此获得的根据本发明的催化剂K1中,材料区C和D是相同的并且在材料区A和B上在流通式基材的整个长度上形成粘结层。
比较例1
a)将可商购获得的由堇青石制成的流通式基材在其整个长度上用65g/ft3的重量比为2:1的负载在72.65g/l的用氧化镧稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆,并且用40g/l的β-沸石涂覆。
b)将根据a)获得的流通式基材在其整个长度上用25g/ft3的重量比为14:1的负载在60g/l的用氧化镧稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆。
具有铂和钯的催化剂的总负载为90g/ft3
在由此获得的比较催化剂VK1中,材料区A和B以及C和D各自相同。催化剂VK1不包含任何铋。
实施例2
a)从其第一端开始,将可商购获得的由堇青石制成的流通式基材在其长度的50%上用40g/ft3的重量比为1:3的负载在铈钛氧化物上的铂和钯涂覆。
b)从其第二端开始,将根据a)获得的流通式基材在其长度的50%上用65g/ft3的负载在100g/l的掺杂有3重量%氧化铋的氧化铝上的铂涂覆,并且用40g/l的β-沸石涂覆。
c)从其第一端开始,将根据b)获得的流通式基材在其长度的50%上用70g/ft3的重量比为2:1的负载在62.28g/l氧化铝和25g/lβ-沸石上的铂和钯涂覆。
d)从其第二端开始,将根据c)获得的流通式基材在其长度的50%上用25g/ft3的重量比为14:1的在60g/l的用氧化镧稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆。
具有铂和钯的催化剂的总负载为100g/ft3
由此获得的根据本发明的催化剂在下文中称为K2。
比较例2
a)将可商购获得的由堇青石制成的流通式基材在其整个长度上用40g/ft3的重量比为1:3的负载在铈钛氧化物上的铂和钯涂覆。
b)将根据a)获得的流通式基材在其整个长度上用70g/ft3的重量比为2:1的负载在62.28g/l氧化铝和25g/lβ-沸石上的铂和钯涂覆。
具有铂和钯的催化剂的总负载为110g/ft3
在由此获得的比较催化剂VK2中,材料区A和B以及C和D各自相同。催化剂VK2不包含任何铋。
实施例3
a)将可商购获得的由堇青石制成的流通式基材在其整个长度上用25g/ft3的负载在25g/l的掺杂有3重量%氧化铋的氧化铝上的铂涂覆。
b)将根据a)获得的流通式基材在其整个长度上用40g/ft3的重量比为2:1的负载在110g/l氧化铝上的铂和钯涂覆。
c)从其第二端开始,将根据b)获得的流通式基材在其长度的50%上用50g/ft3的重量比为12:1的在50g/l的用氧化硅稳定的氧化铝上的铂和钯涂覆。
具有铂和钯的催化剂的总负载为90g/ft3
由此获得的根据本发明的催化剂在下文中称为K3。材料区A和B以及C和D在其中各自是相同的,其中材料区A和B含有铋。此外,材料区D承载材料区E作为另外的材料区。
对比实验1
图3示出在NEDC循环期间在发动机测试台上测量催化剂之后以[%]计的K1和VK1的NO2/NOx比率。黑色曲线显示VK1的结果,灰色曲线显示K1的结果。K1的灰色曲线显示更高的NO2/NOx比率,尤其是在约1125秒和1500秒之间的循环中。
对比实验2
图4示出在NEDC循环期间在发动机测试台上测量催化剂之后以[%]计的K2和VK2的NO2/NOx比率。黑色曲线显示VK2的结果,灰色曲线显示K2的结果。灰色曲线显示更高的NO2/NOx比率。

Claims (18)

1.一种催化剂,所述催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及四个材料区A、B、C和D,其中
●材料区A从端部a在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
●材料区B从端部b在长度L的一部分上延伸并且包含铂和铋;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●材料区C从端部a在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
●材料区D从端部b在长度L的一部分上延伸并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,材料区A包含铂和钯。
3.根据权利要求1和/或2所述的催化剂,其特征在于,材料区A不包含任何铋。
4.根据权利要求1至3中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区B包含呈氧化铋(Bi2O3)的形式或者呈与铝或与铝和硅的复合氧化物的形式的铋。
5.根据权利要求4所述的催化剂,其特征在于,基于所述复合氧化物计并以元素铋计算,所述复合氧化物中的铋以1重量%至15重量%的量与铝或与铝和硅一起存在。
6.根据权利要求4和/或5所述的催化剂,其特征在于,由铋和铝或由铋和铝和硅组成的所述复合氧化物是所述铂的载体材料。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区B不包含任何钯。
8.根据权利要求1至7中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区C包含铂而不包含钯,或者包含铂和钯。
9.根据权利要求1至8中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区D包含铂而不包含钯,或者包含铂和钯。
10.根据权利要求1至9中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区C和D是相同的。
11.根据权利要求1和4至10中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,材料区A包含铋和铂而不包含钯。
12.根据权利要求11所述的催化剂,其特征在于,材料区A和B是相同的。
13.根据权利要求12所述的催化剂,其特征在于,材料区A和B以及材料区C和D各自相同。
14.根据权利要求1至13中任一项或多项所述的催化剂,其特征在于,其包括材料区E,所述材料区E从所述载体基材的端部b开始,在材料区D上在长度L的一部分上延伸,并且包含铂而不包含钯,包含钯而不包含铂,或者包含铂和钯。
15.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述催化剂包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及四个材料区A、B、C和D,其中
●从端部a开始,材料区A在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为3:1至1:3的铂和钯;
●从端部b开始,材料区B在长度L的40%至60%上延伸并且包含负载在铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物上的铂;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●从端部a开始,材料区C在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
●从端部b开始,材料区D在长度L的40%至60%上延伸并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方。
16.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,其包括具有在端部a和b之间延伸的长度L的载体基材以及五个材料区A、B、C、D和E,其中
●材料区A和材料区B是相同的并且包含负载在铝和铋或铝、硅和铋的复合氧化物上的铂;
其中LA+LB=L,其中LA为材料区A的长度,并且LB为材料区B的长度;
●材料区C和材料区D是相同的并且包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
其中LC+LD=L,其中LC为材料区C的长度,并且LD为材料区D的长度;并且
●材料区E包含重量比为14:1至2:1的铂和钯;
并且其中材料区C和D布置在材料区A和B上方,并且材料区E布置在材料区D上方。
17.一种用于净化用贫燃发动机操作的机动车辆的废气的方法,其特征在于,使所述废气经过根据权利要求1至16中任一项或多项所述的催化剂,其中所述废气在端部a处进入所述催化剂并且在端部b处离开所述催化剂。
18.一种废气系统,所述废气系统包含:
a)根据权利要求1至16中任一项或多项所述的催化剂,
b)SCR催化剂。
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