專利名稱：一種用于廢氣凈化的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請(qǐng)要求Cutler等人于2000年11月6日提出的題為“一種用于廢氣凈化的催化劑”的美國(guó)(U.S.)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/246,483的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于凈化廢氣的催化劑及相應(yīng)的凈化方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種能夠高效凈化廢氣中氮氧化物的催化劑及相應(yīng)的方法，被處理的廢氣中氧濃度大于或等于使廢氣中一氧化碳和烴類發(fā)生氧化所需的化學(xué)計(jì)量值。
在汽車排氣系統(tǒng)中，使用催化劑將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳(CO)，烴類及氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化為更理想的氣體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以等于或稍大于理想的空氣/燃油(A/F)比運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即氧氣濃度較低，A/F比小于14.6時(shí)，含有鈀或鉑的催化劑可高效地將上述三種氣體同時(shí)有效地轉(zhuǎn)化，即一氧化碳和烴類被氧化成二氧化碳和水，而NOx則還原成氧。因此，這類催化劑被稱為“三用(three-way)”催化劑。眾所周知的一種“三用”催化劑包括由耐熱的堇青石或類似的基材與負(fù)載如鉑、銠等貴金屬的多孔性γ-氧化鋁載體層組成。
由于CO2大量排放，以及可開采石油儲(chǔ)量的快速消耗，使得內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)正成為一個(gè)被關(guān)注的問(wèn)題。這些導(dǎo)致了對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)及減少排放的更嚴(yán)格的要求。解決這些問(wèn)題的一種方式是采用將汽油直接注入(GDI)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分工作循環(huán)在稀燃狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述“稀燃”條件下，A/F比大于14.6，導(dǎo)致高的氧含量。當(dāng)空氣/燃料混合物處于等于化學(xué)計(jì)量值的空氣/燃料比時(shí)，前述傳統(tǒng)的三用催化劑可以使CO、烴類和NOx發(fā)生氧化或還原從而使廢氣得到凈化。然而，在“稀燃”條件下，由于含有過(guò)量的氧，這些催化劑顯示出對(duì)氮氧化物的凈化能力不足。這些情況下，要求開發(fā)能夠在包含過(guò)量氧氣的氣氛中高效凈化NOx的催化劑及凈化系統(tǒng)。
US No.5,948,376(Miyoshi)公開了一種在富氧氣氛中凈化廢氣的催化劑/凈化系統(tǒng)。其中，催化劑包括載體如γ-氧化鋁和一種負(fù)載于該載體上的NOx存儲(chǔ)組分(storage component)。這種NOx存儲(chǔ)組分至少包括堿土金屬、堿金屬和稀土金屬元素中的一種。另外，載體中還含有負(fù)載于多孔性支撐物質(zhì)上的貴金屬催化劑組分。這種催化劑以下述方式發(fā)揮作用(1)在稀燃?xì)夥罩?，氧濃度高于氧化廢氣中需氧化組分所需的化學(xué)計(jì)量值，廢氣中的大多數(shù)氮氧化物被載體上的NOx存儲(chǔ)組分吸附；(2)當(dāng)廢氣暫時(shí)從稀燃變?yōu)楦蝗紶顟B(tài)，即氧含量低于化學(xué)計(jì)量值時(shí)，被吸附的氮氧化物釋放出來(lái)，然后與廢氣中的烴類和一氧化碳發(fā)生反應(yīng)而被化學(xué)還原。
具體地說(shuō)，Miyoshi揭示了一些較好的實(shí)施方案，即利用蜂窩狀堇青石基材，其上載有含CeO2的鋁載體，含Ba、La、Li、K和Na的NOx存儲(chǔ)組分，以及Pt或Pd貴金屬催化劑。
根據(jù)涂層中的堿金屬和/或堿土金屬，NOx在稀燃條件下通常以形成硝酸鹽方式進(jìn)行吸附，這種吸附可以在-200℃至550℃的較低溫度范圍進(jìn)行。在同一溫度范圍內(nèi)發(fā)生NOx解吸并還原成N2，不同的是該過(guò)程是在前面所述的富燃料狀態(tài)下發(fā)生的。該系統(tǒng)90％以上的使用時(shí)間處于這一溫度范圍。由于燃料中含有硫，而硫酸鹽的形成比硝酸鹽的形成更容易，因此也需要周期性地再生硫。此外，硫酸鹽也比硝酸鹽更穩(wěn)定。硫的吸附還減少了可用于形成硝酸鹽的部位。硫的再生通常在富燃料狀態(tài)下，在較高的溫度范圍約600℃-800℃內(nèi)進(jìn)行，同樣與涂層中的堿金屬和/或堿土金屬有關(guān)。該系統(tǒng)在這一高溫范圍內(nèi)使用的時(shí)間不到其壽命的10％。一般認(rèn)為NOx捕集系統(tǒng)在較低溫度下的性能十分穩(wěn)定，而在800℃以上，NOx吸附組分的性能會(huì)降低。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有催化劑/凈化系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)，即在有利于NOx吸附組分使用的溫度范圍內(nèi)，大多數(shù)堿金屬很容易與堇青石發(fā)生反應(yīng)。例如，鉀是理想的用作吸附劑的堿金屬，由于系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍較寬，它很容易與堇青石發(fā)生反應(yīng)，吸引鉀離開表面積很高的洗滌涂層(washcoat)，從而阻止鉀發(fā)揮其吸附劑的作用。而且，鉀與堇青石反應(yīng)形成了熱膨脹系數(shù)(CTE)相當(dāng)高的相態(tài)，使基材進(jìn)而使催化劑系統(tǒng)的抗熱沖擊性極低。本發(fā)明是針對(duì)上述情況而開發(fā)的。與此相應(yīng)，本發(fā)明的目的是提供一種用于廢氣凈化的催化劑，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，即廢氣中氧含量等于或大于化學(xué)計(jì)量值時(shí)，這種催化劑的性能在發(fā)動(dòng)機(jī)如此運(yùn)行時(shí)的較高溫度下不會(huì)退化。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方案，揭示的廢氣凈化催化劑包括(1)負(fù)載于載體之上的催化促進(jìn)涂層，包含貴金屬催化劑和NOx存儲(chǔ)組分，其中NOx存儲(chǔ)組分包含堿金屬，(2)用于支撐催化促進(jìn)涂層的陶瓷基材，這種陶瓷基材在1000℃以下可以阻止堿金屬遷移，且其熱膨脹系數(shù)小于25×10-7/℃(25-800℃)。
另一方面，本發(fā)明提供凈化稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣的方法，該方法涉及使稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣與本發(fā)明揭示的廢氣凈化催化劑接觸，同時(shí)除去一氧化碳、烴類和氮氧化物。在該方法中，廢氣中的大多數(shù)氮氧化物在稀燃?xì)夥罩斜欢嗫仔灾瓮繉由系腘Ox存儲(chǔ)組分吸附，此時(shí)氧濃度高于氧化廢氣中各組分所需的化學(xué)計(jì)量值。進(jìn)一步地，當(dāng)廢氣暫時(shí)從稀燃狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦蝗剂蠣顟B(tài)時(shí)，被吸附的氮氧化物釋放出來(lái)，并與廢氣中的烴類和一氧化碳在等化學(xué)計(jì)量狀態(tài)或氧含量低于化學(xué)計(jì)量值的富燃料狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)而被還原。
更有利的是，我們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明提出的廢氣凈化催化劑改善了在高達(dá)約1000℃的高溫時(shí)的高溫耐久性，與含傳統(tǒng)堇青石基材的催化系統(tǒng)相比，吸附效率得到了提高，而后者由于堿金屬、堿土金屬和稀土金屬的遷移使其耐熱性能和機(jī)械壽命降低，并且吸附能力也降低。
附圖簡(jiǎn)述

圖1a和1b分別為鋁酸鈣支撐基材在洗滌涂布了載體材料和鉀的NOx存儲(chǔ)組分后，在900℃老化16小時(shí)前、后的顯微探針元素圖，放大倍數(shù)為225X。
圖2a和2b分別為堇青石支撐基材在洗滌涂布了載體材料和鉀的NOx存儲(chǔ)組分后，在900℃下老化16小時(shí)前、后的顯微探針元素圖，放大倍數(shù)為56X。
發(fā)明詳述本發(fā)明的一個(gè)方面，涉及一種用于在富氧氣氛中凈化廢氣的催化劑，特別是用于廢氣中氧濃度等于或大于使其中如烴類和一氧化碳的組分發(fā)生氧化所需的化學(xué)計(jì)量值的稀燃?xì)夥?，?duì)廢氣進(jìn)行凈化。該催化劑系統(tǒng)包括(1)負(fù)載于載體材料上的催化劑促進(jìn)涂層，包含貴金屬催化劑和NOx存儲(chǔ)組分，其中NOx存儲(chǔ)組分包含堿金屬，和(2)用于支撐催化促進(jìn)涂層的陶瓷基材，該陶瓷基材在1000℃以下可阻止堿金屬的遷移，且其熱膨脹系數(shù)小于25×10-7/℃(25-800℃)，較好的小于15×10-7/℃(25-800℃)。
合適的陶瓷基材材料包括但不限于硅酸鹽和不含磷酸鹽的材料，如鋁酸鈣，一縮二亞鈦酸鎂，鈦酸鐵，鈦酸鋯以及它們的各種混合物和固溶體。由于這些材料在使用條件下與堿金屬幾乎或完全不發(fā)生反應(yīng)，因此這一體系可以避免在傳統(tǒng)的堇青石基材催化系統(tǒng)中存在的堿金屬的遷移。
研究已證明堿金屬具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，可與大多數(shù)材料發(fā)生反應(yīng)，特別是在接近1000℃高溫的條件下，可與堇青石發(fā)生反應(yīng)。堿金屬這種易遷移性及與支撐基材如堇青石的反應(yīng)性，導(dǎo)致形成對(duì)催化劑系統(tǒng)有害的第二相。特別是形成的這些第二相會(huì)導(dǎo)致NOx存儲(chǔ)組分從洗滌涂層上流失，從而降低系統(tǒng)的催化能力。進(jìn)一步地，NOx存儲(chǔ)組分與基材材料反應(yīng)生成高熱膨脹系數(shù)的相，使得系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度降低。與之相反，本發(fā)明的基材不會(huì)因在高溫下使用而使堿金屬的存儲(chǔ)NOx組分從洗滌涂層上流失。NOx存儲(chǔ)組分得以保留在洗滌涂層上，從而實(shí)現(xiàn)其催化/吸附劑的功能。
宜用作支撐基材的材料包括具有選自下列組成的材料按摩爾比計(jì)，1∶1的鋁酸鈣(CaO)∶氧化鋁(Al2O3)，1∶2的CaO∶Al2O3，以及它們的各種組合。此外，支撐基材也可包含具有上述之一的基本體系配合以固溶體或第二相組成的材料，所述固溶體或第二相選自下列各種組分K2Al2O4，Li2Al2O4，MgAl2O4，ZnO，SrO和Y2O3，其中，這些替代組分的含量應(yīng)在1～15重量％之間。另外，支撐基材可包含由50％MgTi2O5和50％ZrTiO4組成的混合物或50％Fe2TiO5和50％ZrTiO4組成的混合物。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，通用的形成支撐基材結(jié)構(gòu)的方法為，將合適的材料混合，較好的將各批材料制成粉末狀原料，平均粒徑小于150μm，最好小于50μm。然后該混合物混勻，再通過(guò)諸如擠壓等使之形成蜂窩狀坯體。隨后將擠壓成形的蜂窩狀坯體進(jìn)行燒結(jié)，得到剛性的多孔性結(jié)構(gòu)。按制備支撐基材的方法，混和時(shí)需向所述批料中加入各種潤(rùn)滑劑和有機(jī)粘結(jié)劑如甲基纖維素，用以控制燒結(jié)前的粘度和強(qiáng)度以及提供燒結(jié)后結(jié)構(gòu)孔隙率?？紫堵室才c原料和燒結(jié)溫度有關(guān)，溫度越高，燒結(jié)后所得的結(jié)構(gòu)就越致密。
至于用來(lái)負(fù)載NOx存儲(chǔ)組分和貴金屬催化劑的載體材料，一般為一層洗滌涂層，且包含表面積為10～300m2/g的高表面積材料。這類合適的材料包括但不限于沸石，氧化鋯，α-或γ-氧化鋁及氧化鈰。本領(lǐng)域的技術(shù)人員皆知這類用來(lái)負(fù)載NOx吸附組分和貴金屬催化劑的洗滌涂層材料。然而，對(duì)本發(fā)明而言，選擇特定的載體材料并不是關(guān)鍵，但最好選用γ-氧化鋁作為洗滌涂層材料。
NOx存儲(chǔ)組分包括選自下列的堿金屬鋰(Li)，鈉(Na)，鉀(K)，銣(Rb)，銫(Cs)，鈁(Fr)。最好用鉀作為NOx存儲(chǔ)組分，因?yàn)樵谳^寬的溫度范圍內(nèi)及升高溫度下，其NOx的吸附能力高于其它NOx存儲(chǔ)組分。此外，NOx存儲(chǔ)組分也可以包含堿土金屬和稀土金屬。
合適的堿土金屬包括鋇(Ba)，鈹(Be)，鎂(Mg)，鈣(Ca)和鍶(Sr)。合適的稀土金屬包括鈧(Sc)，釔(Y)，鑭(La)，鈰(Ce)，鐠(Pr)和釹(Nd)。貴金屬催化劑組分選自Pt，Rh和Pd。
以1升多孔性支撐材料計(jì)，貴金屬催化劑組分的負(fù)載量宜為0.1～20克，而以0.5～10克最好。
通常將NOx存儲(chǔ)組分和貴金屬催化劑與載體材料的料漿混合在一起，形成洗滌涂料，然后將該涂料施涂于支撐基材上?；蛘?，首先將載體材料洗滌涂布在支撐基材上，然后將NOx存儲(chǔ)組分和貴金屬催化劑混合后涂布于支撐基材上，或?qū)烧呦嗬^涂布于有載體材料的支撐基材上。實(shí)際采用的洗滌涂布多孔支撐材料以及NOx和貴金屬催化劑材料的方法對(duì)在此公開的本發(fā)明并不重要，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為合適的任何方法都能采用。不管采用以上哪種洗滌涂布技術(shù)，當(dāng)各涂層洗滌涂布于支撐基材后，一般都要在高溫下干燥和焙燒。
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)催化劑系統(tǒng)中，除了在此所描述的系統(tǒng)外，還可以包括含有諸如鈀、鉑和銠，或鈀和銠的三用催化劑裝置。三用催化劑裝置可置于NOx捕集系統(tǒng)的上游，因而靠近發(fā)動(dòng)機(jī)。按這種排列，三用催化劑安裝位置距發(fā)動(dòng)機(jī)較近，因此會(huì)迅速升溫，從而保證有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)的廢氣排放。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，三用催化劑將在等化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)期間除去廢氣中的烴類、一氧化碳和氮氧化物，而在稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間除去烴類和一氧化碳。本發(fā)明催化劑系統(tǒng)可位于三用催化劑的下游，此處廢氣的溫度能使催化劑的效率達(dá)到最高。在發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間，當(dāng)NOx通過(guò)三用催化劑時(shí)，廢氣中大多數(shù)氮氧化物被多孔性支撐材料上的NOx存儲(chǔ)組分所吸附。本發(fā)明催化劑可通過(guò)短時(shí)期的發(fā)動(dòng)機(jī)富燃運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)定時(shí)地再生。在這段從稀燃轉(zhuǎn)變?yōu)楦蝗剂掀陂g，吸附的氮氧化物釋放出來(lái)，與廢氣中的烴類和一氧化碳在等化學(xué)計(jì)量或富燃料狀態(tài)下反應(yīng)而被化學(xué)還原。將本發(fā)明催化劑置于三用催化劑的下游，距發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)較遠(yuǎn)，可避免催化劑受廢氣高溫的影響，因?yàn)楦邷貙?duì)NOx捕集系統(tǒng)不利。為保證再生期間脫附的NOx能被高效還原，也需要在本發(fā)明催化劑的捕集系統(tǒng)的下游放置第二個(gè)三用催化劑系統(tǒng)。
實(shí)施例混合下列組分，制備本發(fā)明組合物的混合物，獲得的組成為24.8重量％CaO和75.2重量％Al2O3。
*APS平均粒徑按上表所列的量將甲基纖維素粘結(jié)劑組分加入干燥的氧化鈣和氧化鋁的粉末混合物中，所得混合物進(jìn)一步與去離子水混合，形成增塑的陶瓷混合物。
將該增塑陶瓷混合物通過(guò)擠出機(jī)擠出，形成長(zhǎng)約3英寸，直徑約1.5～1.75英寸，孔隙率為400孔/英寸2的蜂窩狀基材。由上述組合物形成的蜂窩狀坯體充分干燥以除去水分或可能存在的各種液相物質(zhì)，然后經(jīng)過(guò)循環(huán)加熱和焙燒，充分除去擠出的條狀物和蜂窩中的有機(jī)粘結(jié)劑，從而燒結(jié)該擠出條和蜂窩。具體地說(shuō)，上述坯體在1500～1600℃下焙燒8～96小時(shí)，這是適宜生成具有硬質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷體的燒結(jié)條件。
將200克γ-AL2O3和67克K2CO3與400克蒸餾水混合，形成載體材料-NOx存儲(chǔ)組分的洗滌涂布漿料，用來(lái)涂布于蜂窩狀基材。將上述組合物構(gòu)成的蜂窩狀支撐基材和用作對(duì)比的堇青石基材分別完全浸沒(méi)在以上制備的漿料中。一旦生成一個(gè)穩(wěn)定的涂層，即將洗滌涂布后的樣品從漿料中取出，然后將蜂窩狀物稍稍振搖從中吹去多余的漿料。除去多余的漿料后，所得浸涂好的蜂窩狀支撐基材于90℃下干燥15～30分鐘，再于550℃煅燒4小時(shí)。
將上述各個(gè)樣品進(jìn)行老化處理，即將上述浸涂好的支撐基材在900℃的空氣中放置16小時(shí)。對(duì)這三個(gè)樣品分別在老化前后進(jìn)行WDS顯微探針?lè)治?，得到放大倍?shù)為30,000X的老化前后的鉀(K)元素圖，以測(cè)定富鉀區(qū)域。以判斷在老化過(guò)程中NOx鉀存儲(chǔ)組分是否向支撐基材內(nèi)部發(fā)生了遷移。
圖1a和圖1b所示分別為本發(fā)明實(shí)施例的洗滌涂布后的鋁酸鈣支撐基材在老化前后的鉀元素圖。比較圖1a和圖1b可見，鉀含量較高的區(qū)域，即圖中呈灰色或較明亮的區(qū)域沒(méi)有發(fā)生任何變化，圖中黑色或較暗的區(qū)域?yàn)榛摹Ｒ虼嗽诶匣幚砗筲浕旧媳Ａ粼谠?洗滌涂層上)。這證實(shí)了鉀的NOx存儲(chǔ)組分沒(méi)有從洗滌涂層遷移至基材。而若發(fā)生這種遷移可能會(huì)使基材的耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度下降，或?qū)е麓呋瘎┬氏陆怠?br> 圖2a和2b分別為對(duì)照實(shí)施例的洗滌涂布后的堇青石基材，在老化前后的鉀(K)元素圖。比較圖2a和圖2b可見，與洗滌涂布鋁酸鈣的支撐基材相反，對(duì)照樣品中幾乎所有的鉀(K)的NOx存儲(chǔ)組分都從涂層中遷移到了支撐基材。具體地說(shuō)，圖2a中，像元素圖上基材部分為較暗或黑色區(qū)域，而在圖2b中，基材部分變成了灰色或明亮的區(qū)域，這證實(shí)鉀發(fā)生了遷移。
應(yīng)理解，在參考一些說(shuō)明性非具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述時(shí)，但不僅限于此，在不偏離權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在富氧氣氛中凈化廢氣的催化劑，所述富氧氣氛中，廢氣的氧濃度等于或大于氧化其中各需氧化組分所需的化學(xué)計(jì)量值，所述催化劑主要由下列組分組成(1)負(fù)載于載體材料上的催化促進(jìn)涂層，包含貴金屬催化劑和NOx存儲(chǔ)組分組分，其中，NOx存儲(chǔ)組分包含堿金屬，以及(2)支撐催化促進(jìn)涂層的陶瓷基材，所述陶瓷基材在1000℃以下可以阻止堿金屬遷移，其熱膨脹系數(shù)約小于25×10-7/℃(25-800℃)。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述基材包含硅酸鹽和不含磷酸鹽的材料。
3.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述材料選自下列物質(zhì)鋁酸鈣，一縮二亞鈦酸鎂，鈦酸鐵，鈦酸鋯，以及它們的混合物和固溶體。
4.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述基材包含選自下列的材料1∶1的CaO∶Al2O3，1∶2的CaO∶Al2O3，以及它們的混合物。
5.如權(quán)利要求3所述的催化劑，其特征在于所述材料還包含由選自下列物質(zhì)形成的第二相K2Al2O4，Li2Al2O4，MgAl2O4，ZnO，SrO及Y2O3。
6.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述基材包含由50％Fe2TiO5和50％ZrTiO4組成的混合物。
7.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述基材包含由50％MgTi2O5和50％ZrTiO4組成的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述基材的熱膨脹系數(shù)小于15×10-7/℃(25-800℃)。
9.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述材料包含選自下列的材料氧化鋁，沸石，氧化鋯或它們的混合物。
10.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分的堿金屬選自鋰(Li)，鈉(Na)，鉀(K)，銣(Rb)，銫(Cs)，鈁(Fr)。
11.如權(quán)利要求8所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分的堿金屬是鉀(K)。
12.如權(quán)利要求10所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分還包括選自堿土金屬、稀土金屬以及它們的混合物的組分。
13.如根據(jù)權(quán)利要求12所述的催化劑，其特征在于所述堿土金屬選自鋇(Ba)，鈹(Be)，鎂(Mg)，鈣(Ca)和鍶(Sr)。
14.如權(quán)利要求13所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分是鋇(Ba)，鎂(Mg)或鈣(Ca)。
15.如權(quán)利要求12所述的催化劑，其特征在于稀土金屬選自鈧(Sc)，釔(Y)，鑭(La)，鈰(Ce)，鐠(Pr)和釹(Nd)。
16.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分的負(fù)載量為能有效存儲(chǔ)其中的氧含量等于或大于使一氧化碳和烴類(HC)氧化所需的化學(xué)計(jì)量值的廢氣中的NOx。
17.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述NOx存儲(chǔ)組分的負(fù)載量為每升多孔性支撐基材上負(fù)載0.025～0.5摩爾該組分。
18.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述貴金屬催化劑是至少一種選自下列的元素鉑(Pt)，銠(Rh)和鈀(Pd)。
19.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述中貴金屬催化劑的負(fù)載量為能有效凈化其中氧含量等于或大于使一氧化碳(CO)和烴類(HC)氧化所需的化學(xué)計(jì)量值的廢氣中的NOx，CO和HC。
20.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述貴金屬催化劑的負(fù)載量為每升多孔性支撐基材上負(fù)載0.1～20克。
21.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述催化劑包括鋁酸鈣支撐基材、γ-氧化鋁載體材料、鉀(K)的NOx存儲(chǔ)組分和鉑(Pt)貴金屬催化劑。
22.一種凈化稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的方法，該方法包括(a)使稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣與廢氣凈化催化劑接觸，同時(shí)除去廢氣中的一氧化碳、烴類和氮氧化物，所述催化劑主要由下列組分組成(1)負(fù)載于載體材料上的催化促進(jìn)涂層，包含貴金屬催化劑和NOx存儲(chǔ)組分，所述NOx存儲(chǔ)組分包含堿金屬，以及(2)支撐催化促進(jìn)涂層的陶瓷基材，所述陶瓷基材在1000℃以下可以阻止堿金屬的遷移，且熱膨脹系數(shù)小于25×10-7/℃(25-800℃)，其中，在氧濃度大于氧化廢氣中被氧化組分所需的化學(xué)計(jì)量值的稀燃?xì)夥罩?，廢氣中大多數(shù)NOx被多孔性支撐體的NOx存儲(chǔ)組分所吸附，廢氣暫時(shí)由稀燃狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦蝗剂蠣顟B(tài)時(shí)，被吸附的氮氧化物釋放出來(lái)，在化學(xué)計(jì)量氣氛或氧濃度低于化學(xué)計(jì)量值的富燃料氣氛中與廢氣中的烴類和一氧化碳發(fā)生反應(yīng)而被化學(xué)還原。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述催化劑包括鋁酸鈣支撐基材、γ-氧化鋁載體材料、鉀(K)的NOx存儲(chǔ)組分和鉑(Pt)貴金屬催化劑。
全文摘要
一種凈化廢氣的催化劑，包含(1)負(fù)載于載體材料上的催化促進(jìn)涂層，包含貴金屬催化劑和NOx存儲(chǔ)組分組分，其中，NOx存儲(chǔ)組分包含堿金屬，以及(2)支撐催化促進(jìn)涂層的陶瓷基材，所述陶瓷基材在1000℃以下可以阻止堿金屬遷移，其熱膨脹系數(shù)約小于25×10
文檔編號(hào)B01J35/00GK1479648SQ01820272
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者W·A·卡特勒, J·P·戴, S·G·拉赫瓦尼, S·B·奧岡伍米, W A 卡特勒, 奧岡伍米, 戴, 拉赫瓦尼 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司