分區(qū)的柴油氧化催化劑的制作方法
【專利說明】分區(qū)的柴油氧化催化劑
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于清潔柴油發(fā)動機(jī)的排氣的分區(qū)的氧化催化劑。
[0002] 柴油發(fā)動機(jī)未處理的排氣，除一氧化碳C0、烴HC和氮氧化物勵乂卜，包含按體積計(jì) 最高達(dá)15%的相對高的氧含量。還存在的是微粒排放物，這些微粒排放物主要地由煙灰殘 留物、有或沒有有機(jī)團(tuán)聚體組成，并且由在氣缸中的部分不完全的燃料燃燒造成。
[0003] 雖然具有和不具有催化活性涂層的柴油微粒過濾器適合于去除這些微粒排放 物并且氮氧化物可以轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，例如在一種所謂的SCR催化劑上通過選擇性催化還原 (SCR)，但是通過經(jīng)一種適合的氧化催化劑氧化可以使一氧化碳和烴類無害。
[0004] 氧化催化劑廣泛地描述于文獻(xiàn)中。例如，這些是所謂的由陶瓷或金屬制成的流通 式基底，它們在高表面積、多孔、高熔點(diǎn)的氧化物（例如氧化鋁）上具有貴金屬（如鉑和鈀） 作為必要的催化活性成分。
[0005] 還已經(jīng)存在分區(qū)的氧化催化劑的描述，這些分區(qū)的氧化催化劑在排氣的流動方向 上具有該排氣連續(xù)接觸的不同組成的材料區(qū)。
[0006] 例如，US 2010/257843描述了一種含有鉑和鈀的分區(qū)的氧化催化劑，其中總鈀含 量的至少50%在第一區(qū)域并且總鉑含量的至少50%在第二區(qū)域。該第一區(qū)域是排氣首先 進(jìn)行接觸的那個，即，在該基底的入口側(cè)開始的那個。
[0007] US 2011/099975和WO 2012/079598 Al也描述了一種含有鉑和鈀的分區(qū)的氧化 催化劑。在該第一區(qū)域中的鉑和鈀的總量與該第二區(qū)域相比是高的，并且鉑與鈀的比率在 該第一區(qū)域中相對較低并且在該第二區(qū)域中相對較高。此處同樣，該第一區(qū)域是該排氣首 先進(jìn)行接觸的那個。
[0008] WO 2011/057649描述了可以在分層的和分區(qū)的實(shí)施例中使用的氧化催化劑。在分 區(qū)的實(shí)施例的情況下，該第二區(qū)域，即，與流出的排氣直接接觸的區(qū)域，具有比與流入的排 氣直接接觸的前部區(qū)域更高的貴金屬含量。根據(jù)WO 2011/057649的氧化催化劑具有在流 出側(cè)上建立對于SCR催化劑的NO與NO2的最佳比例的特定任務(wù)。
[0009] 同樣在根據(jù)US 2011/286900的氧化催化劑中，該出口區(qū)域中的貴金屬裝載量大 于該入口區(qū)域中的貴金屬裝載量。
[0010] DE 102010063714 Al描述了用于具有發(fā)動機(jī)"停止-啟動"系統(tǒng)的機(jī)動車輛的分 區(qū)的催化劑，其中這兩個區(qū)域中的熱質(zhì)量是不同的。
[0011] 在US 2011/206584中也描述了分區(qū)的含鉑和含鈀的氧化催化劑。
[0012] 由于節(jié)約燃料以降低CO2排放，符合5、6和6+排氣法規(guī)的當(dāng)前和未來的柴油發(fā)動 機(jī)的排氣溫度變得越來越冷。更加重要的是具有可獲得的柴油氧化催化劑，這些氧化催化 劑在低的排氣溫度下具有足夠的CO起燃。迄今為止已知的柴油氧化催化劑在適當(dāng)?shù)某潭?上不滿足這種條件，并且因此對于相應(yīng)的發(fā)展存在一種需要。
[0013] 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)下文中描述并且定義的柴油氧化催化劑滿足這些條件。
[0014] 本發(fā)明涉及一種柴油氧化催化劑，該柴油氧化催化劑包含一種在第一端與第二端 之間延伸的長度L的載體，以及一種布置在該載體上的由一個第一催化活性區(qū)域和一個第 二催化活性區(qū)域組成的催化活性涂層，其中
[0015] ?該載體是一種陶瓷或金屬的流通式蜂窩狀物，
[0016] ?該第一催化活性區(qū)域，從該第一端開始，延伸了該總長度L的5%至95%的長度 E，
[0017] ?該第二催化活性區(qū)域，從該第二端開始，延伸了該總長度L的5%至95%的長度 Z，
[0018] · E+Z 彡 L，
[0019] ?該第一催化活性區(qū)域和該第二催化活性區(qū)域具有相等的熱質(zhì)量，
[0020] ?該第一催化活性區(qū)域和該第二催化活性區(qū)域各自含有鉑和鈀作為催化活性成 分，
[0021] ?在該第一催化活性區(qū)域和該第二催化活性區(qū)域中的鉑與鈀的重量比是相同的并 且是1:1，并且
[0022] ?在該第一催化活性區(qū)域中的鉑和鈀的總濃度大于在該第二催化活性區(qū)域中的鉑 和鈀的總濃度。
[0023] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，該第一催化活性區(qū)域的長度E是該總長度L的20 %至 70%、40%至60%或者45%至50%。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該第二催化活性區(qū)域的長度Z 是該總長度L的20 %至70 %、40 %至60 %或者45 %至50 %。在優(yōu)選的實(shí)施例中，長度E和 Z兩者都是該總長度L的50%。
[0024] 該第一催化活性區(qū)域的長度E和該第二催化活性區(qū)域的長度Z的總和可恰好地對 應(yīng)于該總長度L。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體地出于生產(chǎn)相關(guān)的原因，它可能小于該 總長度L。在這些情況下，在涂覆的長度E與Z之間的該總長度L的具體的長度是未涂覆 的。例如，該第一催化活性區(qū)域的長度E和該第二催化活性區(qū)域的長度Z的總和是LX0. 8 至 LX0. 999。
[0025] 該載體的第一端下文也稱為入口端，并且該第二端也稱為出口端。
[0026] 在本發(fā)明的柴油氧化催化劑中，該第一催化活性區(qū)域和該第二催化活性區(qū)域具有 相等的熱質(zhì)量。術(shù)語"熱質(zhì)量"對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還稱為熱容量并且可以通過在 文獻(xiàn)中描述的已知方法確定。附帶地，在此它是在專業(yè)領(lǐng)域意義上通常使用的；參見，例如 DE 102010063714 Al〇
[0027] 例如，"相等的熱質(zhì)量"意思是這些第一和第二催化活性區(qū)域的載體涂料 (washcoat)裝載量是相同的。根據(jù)應(yīng)用它可以在寬廣的范圍內(nèi)變化并且是例如50至400g/ L0
[0028] 可替代地，這些第一和第二催化活性區(qū)域的相等的熱質(zhì)量（考慮到不同的載體涂 料裝載量）還可以通過使用壓實(shí)的載體涂料成分實(shí)現(xiàn)。為此目的有用的材料尤其是載體材 料如壓實(shí)的氧化鋁。
[0029] 為避免誤解，指出的是熱質(zhì)量的計(jì)算不包括貴金屬含量的熱質(zhì)量，因?yàn)樗切〉?可以忽略不計(jì)的。
[0030] 在這些第一和第二催化活性區(qū)域的每一個中的貴金屬裝載量可以是IOg/ ft3(0.35315g/L)至220g/ft3(7.76923g/L)。在其他實(shí)施例中，該貴金屬裝載量還可以是 15g/ft 3(0. 52972g/L)至 70g/ft3(2. 47203g/L)。
[0031] 在本發(fā)明的柴油氧化催化劑的一個實(shí)施例中，該第一催化活性區(qū)域包含與該第二 催化活性區(qū)域的1，2至4倍一樣多的鉑和鈀。例如，在該催化劑中存在的鉑和鈀的總量的 按重量計(jì)55 %至80 %、按重量計(jì)55 %至70 %或者按重量計(jì)57 %至60 %是在該第一催化活 性區(qū)域中。
[0032] 本發(fā)明的柴油氧化催化劑的絕對貴金屬含量是例如10至200g/ft3(0. 35315 至 7.063g/L)、10 至 100g/ft3(0.35315 至 3.5315g/L)或者 15 至 50g/ft3(0.52973 至 I. 76575g/L)。
[0033] 在本發(fā)明的氧化催化劑的實(shí)施例中，鉑和鈀已經(jīng)在兩個區(qū)域中被施用到一種或多 種高熔點(diǎn)的、高表面積的載體氧化物上。適合的載體氧化物是例如