BR112015011645B1 - Catalisador de oxidação diesel para tratar um gás de exaustão a partir de um motor a diesel, sistema de exaustão para um motor a diesel, e, veículo - Google Patents

Catalisador de oxidação diesel para tratar um gás de exaustão a partir de um motor a diesel, sistema de exaustão para um motor a diesel, e, veículo Download PDF

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Andrew CHIFFEY
John Benjamin Goodwin
Daniel HATCHER
François Moreau
Agnes RAJ
Raj Rao Rajaram
Paul Richard Phillips
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Abstract

sistema de exaustão, veículo, uso de um catalisador de oxidação, método para tratar monóxido de carbono e hidrocarbonetos, e, processo para preparar um catalisador de oxidação. é descrito um sistema de exaustão para um motor de ignição por compressão compreendendo um catalisador de oxidação para tratar monóxido de carbono (co) e hidrocarbonetos (hcs) em gás de exaustão do motor de ignição por compressão, em que o catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (pgm) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (pt), um componente de paládio (pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (pgm), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato.

Description

CATALISADOR DE OXIDAÇÃO DIESEL PARA TRATAR UM GÁS DE EXAUSTÃO A PARTIR DE UM MOTOR A DIESEL, SISTEMA DE EXAUSTÃO PARA UM MOTOR A DIESEL, E, VEÍCULO CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção diz a respeito de um sistema de exaustão para um motor de ignição por compressão que compreende um catalisador de oxidação, particularmente um catalisador de oxidação diesel, assim como diz a respeito de um veículo compreendendo o sistema de exaustão. A invenção também diz respeito a um processo para preparar o catalisador de oxidação, ao catalisador de oxidação em si e os seus usos. A invenção diz adicionalmente a respeito de um método para o tratamento de um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] De uma maneira geral, existem quatro classes de poluentes que são submetidas a legislação por organizações intergovernamentais em todo o mundo: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HCs), óxidos de nitrogênio (NOx), e matéria particulada (PM). Na medida em que as emissões padrão para emissão permissível de poluentes em gases de exaustão de motores veiculares se tornam progressivamente apertadas, há a necessidade de prover melhores catalisadores que sejam capazes de satisfazer tais padrões, e que sejam efetivos quanto ao custo.
[003] Para motores de ignição por compressão, tais como os motores a diesel, um catalisador de oxidação (também conhecido como um catalisador de oxidação diesel (DOC)) é tipicamente usado para tratar o gás de exaustão produzido por tais motores. Catalisadores de oxidação diesel, em termo geral, catalisam a oxidação de (1) monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO2), e (2) HCs a dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Temperaturas do gás de exaustão para motores de ignição por compressão, tais como motores a diesel, mais particularmente para aqueles veículos a diesel de trabalho leve, são relativamente baixas (por exemplo, cerca de 400°C) e então um desafio é desenvolver formulações de catalisador duráveis com baixas temperaturas de “operação”
[004] A atividade dos catalisadores de oxidação, tais como DOCs, é frequentemente medida em termos de sua temperatura de “operação”, que é a temperatura na qual o catalisador começa a realizar uma reação catalítica particular ou realiza esta reação a um certo nível. Normalmente, temperaturas de “operação” são dadas em termos de um nível específico de conversão de um reagente, tais como conversão de monóxido de carbono. Assim, uma temperatura T50 é frequentemente cotada como uma temperatura de “operação” em virtude de representar a menor temperatura na qual um catalisador catalisa a conversão de um reagente a 50% de eficiência.
[005] EP 2000639 descreve um método para aumentar a temperatura de um gás de exaustão de um motor de combustão interna, particularmente um motor a diesel. EP 2000639 é relacionado com aumento na temperatura de um gás de exaustão em virtude de ele poder ajudar na regeneração de um filtro de particulado colocado a jusante do catalisador. O método descrito em EP 2000639 envolve introduzir hidrocarboneto (HC) em uma quantidade de 1.000 a 40.000 ppm em volume, conforme convertido a metano, no gás de exaustão a montante de um catalisador. O catalisador é obtido suportando um componente cataliticamente ativo (A) que consiste em (a) platina, (b) um óxido de pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em magnésio, um metal alcalino terroso e um metal alcalino, e (c) pelo menos um membro selecionado do grupo de paládio e ródio, em um pó de óxido inorgânico refratário (B), e suportando o óxido inorgânico em um corpo de estrutura tridimensional refratário.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] Catalisadores que são usados para oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e, algumas vezes, também óxidos de nitrogênio (NOx) em um gás de exaustão emitido de um motor de ignição por compressão no geral compreendem pelo menos um metal do grupo de platina, tais como platina ou paládio. Platina é mais ativa que paládio na catalisação da oxidação de CO e HCs no gás de exaustão de um motor de ignição por compressão e a inclusão de paládio em tais catalisadores foi, no geral, evitada em virtude de sua suscetibilidade ao envenenamento por enxofre. Entretanto, o uso de combustíveis de teor de enxofre ultrabaixo, o custo relativo de paládio para platina e melhorias na durabilidade do catalisador que podem ser obtidas por inclusão de paládio resultaram em formulações de catalisador compreendendo paládio, especialmente formulações compreendendo tanto paládio quanto platina, sendo favorecidas.
[007] Ainda assim, no geral, o custo de paládio tem sido historicamente menor que o da platina, tanto paládio quanto platina são metais caros. Catalisadores de oxidação que apresentam melhor atividade catalítica sem aumentar a quantidade total de platina e paládio, ou que apresentam atividade catalítica similar aos catalisadores de oxidação existentes com uma menor quantidade de platina e paládio, são desejáveis.
[008] Em um primeiro aspecto, a invenção fornece um sistema de exaustão para um motor de ignição por compressão compreendendo um catalisador de oxidação tipicamente para tratar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em gás de exaustão do motor de ignição por compressão, em que o catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato.
[009] Os inventores surpreendentemente observaram que um catalisador de oxidação com atividade vantajosa pode ser obtido quando uma combinação de (i) um componente de metal alcalino terroso e (ii) um material de suporte de alumina que foi modificado para incluir um componente de heteroátomo, é incluído em uma formulação de catalisador compreendendo pelo menos um de platina e paládio. Observou-se que tais catalisadores têm excelente atividade de oxidação de CO em baixa temperatura. Os catalisadores são particularmente efetivos na conversão de níveis relativamente altos de CO em gás de exaustão produzido pelo motor de ignição por compressão, particularmente em temperaturas abaixo de 250°C. Os catalisadores também podem apresentar boa atividade de oxidação para HCs, particularmente HCs insaturados, tais como alquenos, em baixas temperaturas. A atividade de oxidação em temperatura relativamente baixa do catalisador o torna particularmente adequado para uso em combinação com outros dispositivos de controle de emissões em um sistema de exaustão. Em particular, o catalisador de oxidação é capaz de oxidar óxido de nitrogênio (NO) a dióxido de nitrogênio (NO2), que pode ser vantajosa quando o catalisador de oxidação está a montante de um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) ou um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF).
[0010] A atividade oxidativa inicial de um catalisador de oxidação recém preparado frequentemente deteriora até que o catalisador atinja um estado envelhecido. Exposição repetida do catalisador de oxidação ao gás de exaustão quente pode causar sinterização e/ou formação de liga dos componentes de metal do grupo de platina (PGM) do catalisador até que ele atinja um estado envelhecido. Esta deterioração na atividade pode ser problemática, particularmente no pareamento do catalisador de oxidação com um ou mais outros dispositivos de controle de emissões em um sistema de exaustão. O catalisador de oxidação da invenção pode ter atividade estável para oxidar óxido de nitrogênio (NO) a dióxido de nitrogênio (NO2) (isto é, a atividade oxidativa “fresca” do catalisador para NO é o mesmo ou similar à atividade oxidativa “envelhecida” do catalisador). Isto é particularmente vantajoso, mesmo quando a quantidade de oxidação de NO puder ser relativamente baixa, para sistemas de exaustão onde o catalisador de oxidação é combinado com um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) ou um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF) em virtude de um gás de exaustão com uma razão estável de NO:NO2 poder passar para o catalisador SCR ou SCRF.
[0011] Um segundo aspecto da invenção refere-se a um veículo compreendendo um motor de ignição por compressão e um sistema de exaustão para o motor de ignição por compressão, em que o sistema de exaustão compreende um catalisador de oxidação, e em que o catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato.
[0012] Em um terceiro aspecto, a invenção refere-se a um catalisador de oxidação e ao seu uso para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão, tal como um motor a diesel. O catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato. A invenção no geral refere-se ao uso do catalisador de oxidação para oxidar monóxido de carbono (CO) em um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão. Em particular, a invenção refere-se a uso do catalisador de oxidação para oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e opcionalmente óxidos de nitrogênio (NOx), tal como óxido de nitrogênio (NO), em um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão.
[0013] Em um quarto aspecto, a invenção fornece um método para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão, cujo método compreende colocar o gás de exaustão em contato com um catalisador de oxidação, em que o catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato. O método é, no geral, um método para tratar monóxido de carbono (CO), preferivelmente tratar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e opcionalmente óxidos de nitrogênio (NOx), tal como óxido de nitrogênio (NO), em um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão.
[0014] Um quinto aspecto da invenção refere-se a um processo para preparar um catalisador de oxidação, cujo processo compreende dispor um componente de metal do grupo de platina (PGM), um componente de metal alcalino terroso, e um material de suporte em um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM) é selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos, e o material de suporte compreende uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0015] Figura 1 é um histograma que mostra medições de temperaturas de “operação” de monóxido de carbono (°C) a 50% de conversão (T50 de CO) para formulações de catalisador compreendendo várias quantidades de platina e paládio. O eixo geométrico x mostra a% em peso de platina com relação ao teor total de metal do grupo de platina na formulação. Em cada ponto no eixo geométrico x, a primeira barra (da esquerda) representa uma amostra contendo alumina padrão e nenhum bário, a segunda barra representa uma amostra contendo alumina e bário, a terceira barra representa uma amostra contendo uma alumina modificada e nenhum bário, e a quarta barra representa uma amostra contendo uma alumina modificada e bário.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0016] A invenção refere-se a um catalisador de oxidação compreendendo um componente de metal alcalino terroso. Surpreendentemente observou-se que um catalisador com atividade oxidante vantajosa, particularmente uma baixa T50 de CO, pode ser obtido para formulações de catalisador compreendendo um componente de metal alcalino terroso e uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[0017] Tipicamente, o componente de metal alcalino terroso compreende magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Prefere-se que o componente de metal alcalino terroso compreenda cálcio (Ca), estrôncio (Sr), ou bário (Ba), mais preferivelmente estrôncio (Sr) ou bário (Ba), e acima de tudo preferivelmente o componente de metal alcalino terroso compreende bário (Ba).
[0018] No geral, o componente de metal alcalino terroso compreende um metal alcalino terroso único selecionado do grupo que consiste em (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba). Preferivelmente, o componente de metal alcalino terroso compreende um metal alcalino terroso único selecionado do grupo que consiste em cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba), mais preferivelmente estrôncio (Sr) e bário (Ba), e acima de tudo preferivelmente o componente de metal alcalino terroso compreende um metal alcalino terroso único que é bário (Ba).
[0019] Tipicamente, a quantidade do componente de metal alcalino terroso é 2,499 a 133,8 g/m3 (0,07 a 3,75 mol ft-3), particularmente 0 a 107,1 g/m3 (0 a 3,0 mol ft-3), mais particularmente 7,14 a 89,25 g/m3 (0,2 a 2,5 mol ft-3) (por exemplo, 8,925 a 35,7 g/m3 (0,25 a 1,0 mol ft-3)), tais como 10,71 a 80,3 g/m3 (0,3 a 2,25 mol ft-3), especialmente 12,49 a 66,04 g/m3 (0,35 a 1,85 mol ft-3), preferivelmente 14,28 a 53,55 g/m3 (0,4 a 1,5 mol ft-3), ainda mais preferivelmente 17,85 a 44,6 g/m3 (0,5 a 1,25 mol ft-3). Sem ficar preso a nenhuma teoria, acredita-se que o número de átomos de metal alcalino terroso que estão presentes contribui para a atividade vantajosa do catalisador e que esta atividade “nivela” uma vez o número de átomos de metal alcalino terroso que alcançaram uma certa quantidade. Uma grande quantidade do componente de metal alcalino terroso pode afetar o desempenho de oxidação do HC e NO do catalisador. Se houver um número insuficiente de átomos de metal alcalino terroso, então a atividade vantajosa pode não ser obtida.
[0020] No geral, a quantidade total do componente de metal alcalino terroso é 357 a 17.850 g/m3 (10 a 500 g ft-3) (por exemplo, 2.142 a 14.280 g/m3 (60 a 400 g ft-3) ou 357 a 16.065 g/m3 (10 a 450 g ft-3)), particularmente 714 a 14.280 g/m3 (20 a 400 g ft-3), mais particularmente 1.249,5 a 12,495 g/m3 (35 a 350 g ft-3), tais como 1.785 a 10.710 g/m3 (50 a 300 g ft-3), especialmente 2.677,5 a 8.925 (75 a 250 g ft-3).
[0021] O catalisador de oxidação, no geral, compreende uma quantidade do componente de metal alcalino terroso de 0,1 a 20% em peso, preferivelmente 0,5 a 17,5% em peso, mais preferivelmente 1 a 15% em peso, e ainda mais preferivelmente 1,5 a 12,5% em peso. A quantidade do componente de metal alcalino terroso pode ser de 1,0 a 8,0% em peso, tais como 1,5 a 7,5% em peso, particularmente 2,0 a 7,0% em peso (por exemplo, 2,5 a 6.5% em peso ou 2,0 a 5.0% em peso). A quantidade do componente de metal alcalino terroso pode ser de 5,0 a 17,5% em peso, tais como 7,5 a 15% em peso, particularmente 8,0 a 14% em peso (por exemplo, 8,5 a 12,5% em peso ou 9,0 a 13,5% em peso).
[0022] Tipicamente, a razão em massa total do componente de metal alcalino terroso para a massa total do componente de metal do grupo de platina (PGM) é 0,25:1 a 20:1 (por exemplo, 0,3:1 a 20:1). Prefere-se que a razão em massa total do componente de metal alcalino terroso para a massa total do componente de metal do grupo de platina (PGM) seja 0,5:1 a 17:1, mais preferivelmente 1:1 a 15:1, particularmente 1,5:1 a 10:1, ainda mais preferivelmente 2:1 a 7,5:1, e ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 5:1. Quando um componente de platina (Pt) está presente, então preferivelmente a massa total do componente de metal alcalino é maior que a massa total do componente de platina (Pt).
[0023] O material de suporte tipicamente compreende, ou consiste essencialmente em uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. O componente de heteroátomo que é incorporado na alumina, no geral, muda as características químicas, estrutura física e/ou propriedades físicas do material em comparação como alumina em si e, no geral, também em comparação com uma mistura de alumina com o componente de heteroátomo. Preceitua-se que a presença do componente de heteroátomo modifica a interação da alumina com o componente de metal alcalino. A alumina modificada é tipicamente alumina presente, ou que se origina da forma gama (isto é, γ-alumina).
[0024] Tipicamente, o componente de heteroátomo compreende um elemento selecionado do grupo que consiste em um lantanídeo e qualquer um dos grupos 1 a 14 da tabela periódica (a nomenclatura IUPAC para numerar os grupos da tabela periódica é usada aqui, de maneira tal que o grupo 1 compreende os metais alcalinos, Grupo 4 compreende Ti, Zr etc., e Grupo 14 compreende C, Si etc.). Preferivelmente, o componente de heteroátomo compreende um elemento selecionado do grupo 2 (por exemplo, Mg, Ca, Sr ou Ba), Grupo 4 (por exemplo, Ti ou Zr), Grupo 14 (por exemplo, Si) da tabela periódica e um lantanídeo (por exemplo, La ou Ce), tal como um elemento selecionado do grupo 4 (por exemplo, Ti ou Zr), Grupo 14 (por exemplo, Si) da tabela periódica e um lantanídeo (por exemplo, La ou Ce). O componente de heteroátomo pode ser um elemento, íon ou um composto, mas não é alumina e, preferivelmente, não é um elemento constituinte ou íon de alumina (por exemplo, oxigênio, O2-, alumínio ou Al3+).
[0025] A alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo, no geral, compreende, ou consiste essencialmente em uma alumina dopada com um componente de heteroátomo, um aluminato de metal alcalino terroso ou uma mistura do mesmo. Prefere-se que a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em uma alumina dopada com um componente de heteroátomo ou um aluminato de metal alcalino terroso.
[0026] Quando a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo é alumina dopada com um componente de heteroátomo, então tipicamente o componente de heteroátomo compreende silício, magnésio, bário, lantânio, cério, titânio ou zircônio ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. O componente de heteroátomo pode compreender, ou consistir essencialmente em um óxido de silício, um óxido de magnésio, um óxido de bário, um óxido de lantânio, um óxido de cério, um óxido de titânio ou um óxido de zircônio. Preferivelmente, o componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, bário, ou cério, ou um óxido destes, particularmente silício, ou cério, ou um óxido destes. Mais preferivelmente, o componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, ou bário, ou um óxido destes; particularmente silício, ou magnésio, ou um óxido destes; especialmente silício ou um óxido destes.
[0027] Exemplos de alumina dopada com um componente de heteroátomo incluem alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de magnésio, alumina dopada com bário ou óxido de bário, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria, particularmente alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria. Prefere-se que a alumina dopada com um componente de heteroátomo seja alumina dopada com sílica, alumina dopada com bário ou óxido de bário, ou alumina dopada com óxido de magnésio. Mais preferivelmente, a alumina dopada com um componente de heteroátomo é alumina dopada com sílica ou alumina dopada com óxido de magnésio. Ainda mais preferivelmente, a alumina dopada com um componente de heteroátomo é alumina dopada com sílica. Alumina dopada com um componente de heteroátomo pode ser preparada usando métodos conhecidos na técnica ou, por exemplo, por um método descrito em US 5.045.519.
[0028] Tipicamente, a alumina dopada com um componente de heteroátomo compreende 0,5 a 45% em peso do componente de heteroátomo, preferivelmente 1 a 40% em peso do componente de heteroátomo, mais preferivelmente 1,5 a 30% em peso do componente de heteroátomo, particularmente 2,5 a 25% em peso do componente de heteroátomo.
[0029] Quando a alumina dopada com um componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em alumina dopada com sílica, então a alumina é dopada com sílica em uma quantidade de 0,5 a 45% em peso, preferivelmente 1 a 40% em peso, mais preferivelmente 1,5 a 30% em peso (por exemplo, 1,5 a 10% em peso), particularmente 2,5 a 25% em peso, mais particularmente 3,5 a 20% em peso (por exemplo, 5 a 20% em peso), ainda mais preferivelmente 4,5 a 15% em peso.
[0030] Quando a alumina dopada com um componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em alumina dopada com óxido de magnésio, então a alumina é dopada com magnésio em uma quantidade definida anteriormente ou uma quantidade de 5 a 30% em peso, preferivelmente 10 a 25% em peso.
[0031] Se o componente de heteroátomo compreender, ou consistir essencialmente em um metal alcalino terroso, então, no geral, o catalisador de oxidação compreende um componente de metal alcalino terroso que é separado, ou não é parte, da alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Assim, o catalisador de oxidação inclui um componente de metal alcalino terroso além de qualquer metal alcalino terroso que pode estar presente na alumina modificada.
[0032] No geral, quando o componente de heteroátomo compreende, ou consiste essencialmente em um metal alcalino terroso, então preferivelmente o componente de metal alcalino terroso é diferente do componente de heteroátomo. Prefere-se que o componente de heteroátomo e o componente de metal alcalino terroso compreendam diferentes metais alcalinos terrosos.
[0033] Se o componente de heteroátomo da alumina modificada compreender um metal alcalino terroso, tal como quando ele é um dopante na alumina dopada com um componente de heteroátomo ou quando ele é parte do aluminato de metal alcalino terroso, então a quantidade do “componente de metal alcalino terroso” não inclui a quantidade de qualquer metal alcalino terroso que está presente como parte da alumina modificada. Similarmente, a quantidade de componente de heteroátomo não inclui a quantidade do componente de metal alcalino terroso que está presente. É possível controlar as quantidades de cada componente durante a fabricação do catalisador de oxidação.
[0034] A expressão “aluminato de metal alcalino terroso” no geral refere-se a um composto da fórmula MAl2O4 onde “M” representa o metal alcalino terroso, tais como Mg, Ca, Sr ou Ba. Tais compostos no geral compreendem uma estrutura de espinélio. Esses compostos podem ser preparados usando métodos convencionais bem conhecidos na técnica ou, por exemplo, usando um método descrito em EP 0945165, US 6.217.837 ou US 6.517.795.
[0035] Tipicamente, o aluminato do metal alcalino terroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4), aluminato de cálcio (CaAl2O4), aluminato de estrôncio (SrAl2O4), ou aluminato de bário (BaAl2O4), ou uma mistura de dois ou mais dos mesmos. Preferivelmente, o aluminato de metal alcalino terroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4).
[0036] No geral, quando o material de suporte compreende um aluminato de metal alcalino terroso, então o metal alcalino terroso (“M”) do aluminato de metal alcalino terroso é diferente do componente de metal alcalino terroso. Prefere-se que o aluminato de metal alcalino terroso e o componente de metal alcalino terroso compreenda diferentes metais alcalinos terrosos.
[0037] O catalisador de oxidação da invenção no geral compreende uma quantidade total de material de suporte de 6,098 a 304,9 kg/m3 (0,1 a 5 g in-3), preferivelmente 12,19 a 243,9 kg/m3 (0,2 a 4 g in-3) (por exemplo, 30,49 a 213,4 kg/m3 (0,5 a 3,5 g in-3)). Quando o catalisador de oxidação compreende um segundo material de suporte, além do material de suporte compreendendo a alumina modificada, então a quantidade total refere-se à quantidade tanto do segundo material de suporte quanto do material de suporte compreendendo a alumina modificada.
[0038] Quando o catalisador de oxidação é usado como um catalisador de oxidação diesel, então no geral a quantidade total de material de suporte é 60,98 a 152,4 kg/m3 (1 a 2,5 g in-3). Quando o catalisador de oxidação é usado como um filtro de fuligem catalisado, então a quantidade total de material de suporte é no geral 12,19 a 243,9 kg/m3 (0,2 a 4 g in-3).
[0039] Quando o catalisador de oxidação compreende um segundo material de suporte, então tipicamente a quantidade do material de suporte compreendendo a alumina modificada é 6,098 a 182,9 kg/m5 (0,1 a 3,0 g in-3), preferivelmente 12,19 a 152,4 kg/m3 (0,2 a 2,5 g in-3), ainda mais preferivelmente 18,29 a 121,9 kg/m3 (0,3 a 2,0), e ainda mais preferivelmente 30,49 a 106,7 kg/m3 (0,5 a 1,75 g in-3).
[0040] No geral, a razão em massa total do componente de metal alcalino terroso para a massa total do material de suporte compreendendo a alumina modificada é 1:200 a 1:5, preferivelmente 1:150 a 1:10, ainda mais preferivelmente 1:100 a 1:20.
[0041] Tipicamente, o material de suporte, particularmente a alumina dopada com um componente de heteroátomo, é em forma particulada. O material de suporte pode ter um tamanho de partícula d90 ≤ 20 μm (determinado por técnicas de difração laser convencionais). A distribuição do tamanho de partícula do material de suporte é selecionada para auxiliar adesão no substrato. As partículas são no geral obtidas por moagem.
[0042] No geral, o material de suporte tem uma área de superfície específica de 50 a 500 m2 g-1 (medida por BET de acordo com DIN 66131 ou após ativação a 550°C por 3 horas). Prefere-se que o material de suporte tenha uma área de superfície específica de 50 a 300 m2 g-1, mais preferivelmente 100 a 250 m2 g-1,
[0043] O catalisador de oxidação opcionalmente compreende adicionalmente um segundo material de suporte. Tipicamente, o componente de metal alcalino terroso é disposto ou suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada e/ou um segundo material de suporte. Quando o catalisador de oxidação compreende uma pluralidade de camadas, então o segundo material de suporte e o material de suporte compreendendo a alumina modificada são preferivelmente em diferentes camadas.
[0044] No geral, o componente de metal alcalino terroso é disposto ou suportado em pelo menos um material de suporte que compreende, ou consiste essencialmente em uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Tipicamente, o catalisador da invenção compreende um único material de suporte, cujo material de suporte compreende, ou consiste essencialmente em a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[0045] Se um segundo material de suporte estiver presente, especialmente quando o segundo material de suporte é na mesma camada do primeiro material de suporte, então prefere-se que o componente de metal alcalino terroso seja substancialmente disposto ou suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada (o termo “substancialmente” neste contexto refere-se a pelo menos 90%, preferivelmente pelo menos 99%, mais preferivelmente pelo menos 99%, da massa do componente de metal alcalino que está presente, tipicamente na camada, ou de outra forma é disposto no material de suporte compreendendo a alumina modificada). Prefere-se ainda que o componente de metal alcalino terroso seja apenas disposto ou suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada. Para algumas combinações de materiais de suporte na mesma camada, pode ser difícil controlar o local preciso do componente de metal alcalino terroso em virtude de sua solubilidade e o componente de metal alcalino terroso poderem ser dispostos ou suportados em todos os materiais de suporte.
[0046] O catalisador de oxidação também compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos. O catalisador de oxidação da invenção pode compreender um único componente de metal do grupo de platina (PGM), que é tanto um componente de platina (Pt) quanto um componente de paládio (Pd).
[0047] No geral, prefere-se que o catalisador de oxidação compreenda um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd) (isto é, o componente de metal do grupo de platina (PGM) é um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd)). A razão em massa total do componente de platina (Pt) para a massa total do componente de paládio (Pd) é tipicamente 3: 1 a 1: 3, preferivelmente 2:1 a 1:2, e mais preferivelmente 1,5:1 a 1:1,5, especialmente quando, mas não exclusivamente, o catalisador de oxidação compreende uma pluralidade de camadas.
[0048] Tipicamente, a quantidade total do componente de metal do grupo de platina (PGM) (por exemplo, a quantidade total do componente de platina (Pt) e/ou do componente de paládio (Pd)) é 178,5 a 17.850 g/m3 (5 a 500 g ft-3). Preferivelmente, a quantidade total do componente PGM é 357 a 14.280 g/m3 (10 a 400 g ft-3), mais preferivelmente 714 a 10.710 g/m3 (20 a 300 g ft-3), ainda mais preferivelmente, 892,5 a 8.925 g/m5 (25 a 250 g ft-3), e ainda mais preferivelmente 1. 249,5 a 7.140 g/m3 (35 a 200 g ft-3).
[0049] Quando o catalisador de oxidação é usado como um catalisador de oxidação diesel, então no geral a quantidade total do componente de metal do grupo de platina (PGM) é 892,5 a 7.140 g/m3 (25 a 200 g ft-3), mais preferivelmente 1.428 a 5.712 g/m3 (40 a 160 g ft-3). Quando o catalisador de oxidação é usado como um filtro de fuligem catalisado, então a quantidade total do componente de metal do grupo de platina (PGM) é 178,5 a 3.570 g/m3 (5 a 100 g ft-3), mais preferivelmente 357 a 1.428 (10 a 40 g ft-3).
[0050] Tipicamente, o catalisador de oxidação compreende uma quantidade total em massa do componente de metal do grupo de platina (PGM) de 2,0 a 8,0 g. A quantidade total de componente PGM que é usada depende de, entre outras coisas, do tamanho do substrato e da aplicação visada do catalisador de oxidação.
[0051] Além do componente de metal do grupo de platina (PGM), o catalisador de oxidação da invenção pode compreender adicionalmente um componente de metal nobre. O componente de metal nobre compreende um metal nobre selecionado do grupo que consiste em rutênio (Ru), ródio (Rh), irídio (Ir), ouro (Au), prata (Ag) e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Prefere-se que o componente de metal nobre compreenda um metal nobre selecionado do grupo que consiste em ouro, prata e uma combinação dos mesmos. Mais preferivelmente, o componente de metal nobre compreende, ou consiste em ouro. Quando o catalisador compreende ouro (Au), então um componente de metal do grupo de platina (PGM), preferivelmente um componente de paládio (Pd), está presente como uma liga com ouro (Au) (por exemplo, um liga paládio-ouro). Catalisadores compreendendo ouro (Au) podem ser preparados usando o método descrito em WO 2012/120292 pelo presente requerente.
[0052] O catalisador de oxidação da invenção opcionalmente compreende adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto. O adsorvente de hidrocarboneto pode ser selecionado de uma zeólita, carvão vegetal ativo, grafite poroso e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Prefere-se que o adsorvente de hidrocarboneto seja uma zeólita. Mais preferivelmente, a zeólita é um zeólita de poro médio (por exemplo, uma zeólita tendo um tamanho de anel máximo de oito átomos tetraédricos) ou uma zeólita de poro grande (por exemplo, uma zeólita tendo um tamanho de anel máximo de dez átomos tetraédricos). Exemplos de zeólitas ou tipos de zeólita adequados incluem faujasita, clinoptilolita, mordenita, silicalita, ferrierita, zeólita X, zeólita Y, zeólita Y ultraestável, zeólita AEI, zeólita ZSM-5, zeólita ZSM-12, zeólita ZSM-20, zeólita ZSM-34, zeólita CHA, zeólita SSZ-3, zeólita SAPO-5, ofretita, uma zeólita beta ou uma zeólita CHA de cobre. A zeólita é preferivelmente ZSM-5, uma zeólita beta ou uma zeólita Y.
[0053] Tipicamente, a zeólita tem uma razão molar de sílica para alumina de pelo menos 25:1, preferivelmente pelo menos 25:1, com faixas usadas de 25:1 a 1.000:1, 50:1 a 500:1 bem como 25:1 a 100:1, 25:1 a 300:1, de 100:1 a 250:1. Zeólitas tendo uma alta razão molar de sílica para alumina mostram melhor estabilidade hidrotérmica.
[0054] Quando o catalisador compreende um adsorvente de hidrocarboneto, então tipicamente a quantidade total de adsorvente de hidrocarboneto é 3,049 a 182,9 kg/m3 (0,05 a 3,00 g in-3), particularmente 6,098 a 121,9 kg/m3 (0,10 a 2,00 g in-3), mais particularmente 12,19 a 48,78 kg/m3 (0,2 a 0,8 g in-3).
[0055] O catalisador da invenção opcionalmente compreende adicionalmente um material de armazenamento de oxigênio. Tais materiais são bem conhecidos na técnica. O material de armazenamento de oxigênio pode ser selecionado de céria (CeO2) e céria-zircônia (CeO2-ZrO2), tal como uma solução sólida de céria-zircônia.
[0056] Tipicamente, pelo menos um componente de metal do grupo de platina (PGM) é suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Assim, um componente de platina (Pt) ou um componente de paládio (Pd) ou tanto um componente de platina (Pt) quanto um componente de paládio (Pd) é suportado no material de suporte.
[0057] No geral, o componente de metal alcalino terroso e pelo menos um componente de metal do grupo de platina (PGM) são suportados no material de suporte compreendendo a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Assim, o catalisador de oxidação da invenção pode compreender um componente de paládio (Pd) e/ou um componente de platina (Pt) e um componente de metal alcalino terroso suportado no mesmo material de suporte, a saber, o material de suporte compreendendo a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Prefere-se que um componente de paládio (Pd), um componente de platina (Pt) e um componente de metal alcalino terroso sejam suportados no material de suporte compreendendo a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[0058] Conforme mencionado anteriormente, o catalisador de oxidação pode ou não compreender adicionalmente um segundo material de suporte. O segundo material de suporte pode ser selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, alumina-sílica, zircônia, titânia, céria e uma mistura de dois ou mais dos mesmos. O segundo material de suporte é preferivelmente selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, zircônia, titânia e uma mistura de dois ou mais dos mesmos, particularmente alumina, sílica, titânia e uma mistura de dois ou mais dos mesmos. Mais preferivelmente, o segundo material de suporte compreende, ou consiste em alumina.
[0059] Quando o catalisador de oxidação compreende um segundo material de suporte, então preferivelmente pelo menos um componente de metal do grupo de platina (PGM) é suportado no segundo material de suporte. Um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) ou tanto um componente de platina (Pt) quanto um componente de paládio (Pd) pode ser suportado no segundo material de suporte.
[0060] Adicionalmente, ou alternativamente, a ser suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada, o componente de metal alcalino terroso pode ser suportado no segundo material de suporte. Entretanto, prefere-se que o componente de metal alcalino terroso seja apenas suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada (isto é, o componente de metal alcalino terroso não é suportado no segundo material de suporte).
[0061] Se o catalisador de oxidação compreender um componente de metal nobre e/ou um material de armazenamento de oxigênio, então o componente de metal nobre e/ou o material de armazenamento de oxigênio pode ser suportado no material de suporte compreendendo a alumina modificada e/ou, se presente, o segundo material de suporte. Quando o catalisador de oxidação compreende adicionalmente um material de armazenamento de oxigênio e um segundo material de suporte, então o material de armazenamento de oxigênio e o segundo material de suporte são diferentes (por exemplo, o material de armazenamento de oxigênio e o segundo material de suporte não são nem céria nem céria-zircônia).
[0062] No geral, o componente de metal do grupo de platina (PGM)(s), o componente de metal alcalino terroso, o material de suporte e qualquer componente de metal nobre opcional, material de armazenamento de oxigênio, adsorvente de hidrocarboneto e/ou segundo material de armazenamento são dispostos ou suportado no substrato.
[0063] O catalisador de oxidação da invenção compreende um substrato. O catalisador de oxidação pode compreender uma pluralidade de substratos (por exemplo, 2, 3 ou 4 substratos), mais preferivelmente dois substratos (isto é, apenas dois substratos). Quando existem dois substratos, então um primeiro substrato pode estar em contato ou separado de um segundo substrato. Quando o primeiro substrato é separado do segundo substrato, então preferivelmente a distância (por exemplo, a distância perpendicular entre faces) entre uma extremidade de saída (por exemplo, a face em uma extremidade de saída) do primeiro substrato e extremidade de entrada (por exemplo, a face em uma extremidade de entrada) do segundo substrato é de 0,5 mm a 50 mm, preferivelmente 1 mm a 40 mm, mais preferivelmente 1,5 mm a 30 mm (por exemplo, 1,75 mm a 25 mm), tais como 2 mm a 20 mm (por exemplo, 3 mm a 15 mm), e ainda mais preferivelmente 5 mm a 10 mm.
[0064] No geral, prefere-se que o catalisador de oxidação compreenda um único substrato (isto é, apenas um substrato).
[0065] Substratos para suportar catalisadores de oxidação para tratar o gás de exaustão de um motor de ignição por compressão são bem conhecidos na técnica. No geral, o substrato é um material cerâmico ou um material metálico.
[0066] Prefere-se que o substrato seja produzido ou composto de cordierita (SiO2-Al2O3-MgO), carboneto de silício (SiC), liga Fe-Cr-Al, liga Ni-Cr-Al, ou uma liga de aço inoxidável.
[0067] Tipicamente, o substrato é um monólito. Prefere-se que o monólito seja um monólito de fluxo direto ou um monólito de filtração.
[0068] No geral, o catalisador de oxidação da invenção é para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF). Na prática, formulações de catalisador empregadas em DOCs e CSFs são similares. No geral, entretanto, uma diferença fundamental entre um DOC e um CSF é o substrato no qual a formulação de catalisador é revestida e a quantidade de componente PGM no revestimento.
[0069] Um monólito de fluxo direto tipicamente compreende um monólito tipo colmeia (por exemplo, um metal ou monólito tipo colmeia cerâmico) tendo uma pluralidade de canais estendendo-se através dele, cujos canais são abertos em ambas extremidades. Quando o substrato é um monólito de fluxo direto, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou é para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC).
[0070] Um monólito de filtração no geral compreende uma pluralidade de canais de entrada e uma pluralidade de canais de saída, em que os canais de entrada são abertos em uma extremidade a montante (isto é, lado de entrada do gás de exaustão) e são tampados ou selados em uma extremidade a jusante (isto é, lado de saída do gás de exaustão), os canais de saída são tampados ou selados em uma extremidade a montante e são abertos em uma extremidade a jusante, e em que cada canal de entrada é separado de um canal de saída por uma estrutura porosa. Quando o substrato é um monólito de filtração, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um filtro de fuligem catalisado (CSF) ou é para uso como um filtro de fuligem catalisado (CSF).
[0071] Quando o monólito é um monólito de filtração, prefere-se que o monólito de filtração seja um filtro de fluxo de parede. Em um filtro de fluxo de parede, cada canal de entrada é alternadamente separado de um canal de saída por uma parede da estrutura porosa e vice-versa. Prefere-se que o canal de entrada e os canais de saída tenham um arranjo tipo colmeia. Quando existe um arranjo tipo colmeia, prefere-se que os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de entrada sejam tampados em uma extremidade a montante e vice-versa (isto é, os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de saída são tampados em uma extremidade a jusante). Quando vistas de qualquer extremidade, as extremidades alternadamente tampadas e abertas dos canais tomam a aparência de um tabuleiro de xadrez.
[0072] Em princípio, o substrato pode ser de qualquer forma ou tamanho. Entretanto, a forma e tamanho do substrato são normalmente selecionados para otimizar exposição dos materiais cataliticamente ativos no catalisador ao gás de exaustão. O substrato pode, por exemplo, ter uma forma particulada tubular ou fibrosa. Exemplos de substratos de suporte adequados incluem um substrato da cordierita tipo colmeia monolítica, um substrato do SiC tipo colmeia monolítica, um substrato do tipo fibra ou pano tecido em camadas, um substrato do tipo espuma, um substrato do tipo fluxo cruzado, um substrato do tipo malha de arame de metal, um substrato do metal tipo corpo poroso de metal e um substrato do tipo partícula cerâmica.
[0073] No geral, o catalisador de oxidação da invenção compreende uma única camada ou uma pluralidade de camadas (por exemplo, 2, 3 ou 4 camadas) dispostas no substrato. Tipicamente, cada camada é formada aplicando um revestimento de material catalítico no substrato.
[0074] O catalisador de oxidação da invenção pode compreender ou consistir em um substrato e uma única camada dispostos no substrato, em que a única camada compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; e o material de suporte compreendendo a alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. A única camada pode compreender adicionalmente um componente de metal nobre e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um segundo material de armazenamento. Prefere-se que a única camada compreenda adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e opcionalmente um material de armazenamento de oxigênio.
[0075] Quando o catalisador de oxidação compreende, ou consiste em um substrato e uma única camada dispostos no substrato, então preferivelmente a única camada compreende um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd) (isto é, o componente de metal do grupo de platina (PGM) é um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd)). Quando a única camada compreende um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd), então a quantidade relativa do componente de platina (Pt) no componente de paládio (Pd) pode variar.
[0076] Tipicamente, a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) é ≥ 35:65 (por exemplo, ≥ 7:13). Prefere-se que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) seja ≥ 40:60 (por exemplo, ≥ 2:3), mais preferivelmente ≥ 42,5:57,5 (por exemplo, ≥ 17:23), particularmente ≥ 45:55 (por exemplo, ≥ 9:11), tais como ≥ 47,5:52,5 (por exemplo, ≥ 19:21), e ainda mais preferivelmente ≥ 50:50 (por exemplo, ≥ 1:1). A razão em massa (isto é, razão em massa) do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) é tipicamente 80:20 a 35:65 (por exemplo, 4:1 a 7:13). Prefere-se que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) seja 75:25 a 40:60 (por exemplo, 3:1 a 2:3), mais preferivelmente 70:30 a 42,5:57,5 (por exemplo, 7:3 para 17:23), ainda mais preferivelmente 67,5:32,5 a 45:55 (por exemplo, 27:13 a 9:11), tais como 65:35 a 47,5:52,5 (por exemplo, 13:7 a 19:21), e ainda mais preferivelmente 60:40 a 50:50 (por exemplo, 3:2 a 1:1).
[0077] Preceitua-se que catalisadores de oxidação onde a massa do componente de paládio (Pd) é menor que a massa do componente de platina (Pt) tem atividade vantajosa. Assim, o catalisador da invenção preferivelmente compreende o componente de platina (Pt) e o componente de paládio (Pd) em uma razão em massa de 65:35 a 52,5:47,5 (por exemplo, 13:7 a 21:19), mais preferivelmente 60:40 a 55:45 (por exemplo, 3:2 a 11:9).
[0078] Tipicamente, a razão em massa (isto é, razão em massa) do componente de metal alcalino terroso para o componente de metal do grupo de platina (PGM) é 0,25:1 a 20:1, Prefere-se que a razão em massa do componente de metal alcalino terroso para o componente de metal do grupo de platina (PGM) é 0,5:1 a 17:1, mais preferivelmente 1:1 a 15:1, particularmente 1,5:1 a 10:1, ainda mais preferivelmente 2:1 a 7,5:1, e ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 5:1.
[0079] O catalisador de oxidação preferivelmente compreende uma pluralidade de camadas, tais como 2, 3 ou 4 camadas.
[0080] Quando existe uma pluralidade de camadas, então o catalisador de oxidação pode compreender uma pluralidade de substratos, preferivelmente dois substratos. Quando existe uma pluralidade de substratos (por exemplo, dois substratos), então preferivelmente uma primeira camada é disposta em um primeiro substrato e uma segunda camada é disposta em um segundo substrato. Assim, qualquer referência a seguir à primeira camada sendo disposta no substrato pode referir-se à primeira camada sendo disposta no primeiro substrato. Similarmente, qualquer referência a seguir à segunda camada sendo disposta no segundo substrato pode referir-se à segunda camada sendo disposta no segundo substrato.
[0081] Quando existe uma pluralidade de substratos, então o primeiro substrato pode ser a montante do segundo substrato. Alternativamente, o segundo substrato pode ser a montante do primeiro substrato.
[0082] No geral, prefere-se que o catalisador de oxidação compreenda um único substrato, particularmente quando o catalisador de oxidação compreende uma pluralidade de camadas.
[0083] Quando existe uma pluralidade de camadas, então no geral uma primeira camada é disposta no substrato (por exemplo, a primeira camada é preferivelmente disposta diretamente no substrato, de maneira tal que a primeira camada fique em contato com uma superfície do substrato). A primeira camada pode ser disposta em uma terceira camada ou uma quarta camada. Prefere-se que a primeira camada seja disposta diretamente no substrato.
[0084] Uma segunda camada pode ser disposta no substrato (por exemplo, para formar uma zona da maneira descrita a seguir, que é separada, ou sobrepõe parcialmente, a primeira camada) ou a segunda camada pode ser disposta na primeira camada.
[0085] Quando a segunda camada é disposta na primeira camada, it pode sobrepor completa ou parcialmente (isto é, cobrir) a primeira camada. Se o catalisador compreender uma terceira camada, então a terceira camada pode ser disposta na segunda camada e/ou na primeira camada, preferivelmente a terceira camada é disposta na primeira camada. Se o catalisador compreender uma quarta camada, então a quarta camada pode ser disposta na terceira camada e/ou na segunda camada.
[0086] Quando a segunda camada é disposta no substrato (por exemplo, para formar uma zona), então a segunda camada pode ser disposta diretamente no substrato (isto é, a segunda camada está em contato com uma superfície do substrato) ou ela pode ser disposta em uma terceira camada ou uma quarta camada.
[0087] A primeira camada pode ser uma zona (por exemplo, uma primeira zona) e/ou a segunda camada pode ser uma zona (por exemplo, uma segunda zona). Para evitar dúvidas, recursos descritos aqui com relação à “primeira camada” e “segunda camada”, especialmente a composição da “primeira camada” e da “segunda camada”, também relaciona com a “primeira zona” e “segunda zona” respectivamente.
[0088] A primeira camada pode ser uma primeira zona e a segunda camada pode ser uma segunda zona, tais como quando a primeira zona e segunda zona estão lado a lado no mesmo substrato ou a primeira zona é disposta em um primeiro substrato e uma segunda zona é disposta em um segundo substrato (isto é, o primeiro substrato e o segundo substrato são diferentes) e o primeiro substrato e segundo substrato estão lado a lado. Preferivelmente, a primeira zona e segunda zona são dispostas no mesmo substrato.
[0089] A primeira zona pode ser a montante da segunda zona. Quando a primeira zona é a montante da segunda zona, entrada gás de exaustão fará contato com a primeira zona antes da segunda zona. Alternativamente, a segunda zona pode ser a montante da primeira zona. Similarmente, quando a segunda zona é a montante da primeira zona, entrada gás de exaustão fará contato com a segunda zona antes da primeira zona.
[0090] Quando a primeira zona e a segunda zona são dispostas no mesmo substrato, então a primeira zona pode apoiar a segunda zona ou a primeira zona pode ser separada da segunda zona. Se a primeira zona apoiar na segunda zona, então preferivelmente a primeira zona está em contato com a segunda zona. Quando a primeira zona é separada da segunda zona, então tipicamente existe um interstício ou espaço entre a primeira zona e a segunda zona.
[0091] Tipicamente, a primeira zona tem um comprimento de 10 a 80% do comprimento do substrato (por exemplo, 10 a 45%), preferivelmente 15 a 75% do comprimento do substrato (por exemplo, 15 a 40%), mais preferivelmente 20 a 60% (por exemplo, 25 a 45%) do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 50%.
[0092] A segunda zona tipicamente tem um comprimento de 10 a 80% do comprimento do substrato (por exemplo, 10 a 45%), preferivelmente 15 a 75% do comprimento do substrato (por exemplo, 15 a 40%), mais preferivelmente 20 a 60% (por exemplo, 25 a 45%) do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 50%.
[0093] Um catalisador de oxidação preferido compreende duas camadas (por exemplo, apenas duas camadas), em que uma primeira camada é disposta no substrato e uma segunda camada é disposta na primeira camada.
[0094] Tipicamente, a segunda camada sobrepõe completa ou parcialmente a primeira camada.
[0095] A primeira camada e a segunda camada podem ter diferentes comprimentos, ou a primeira camada e a segunda camada podem ter cerca de o mesmo comprimento. No geral, o comprimento da primeira camada e o comprimento da segunda camada é cada qual substancialmente uniforme.
[0096] A primeira camada tipicamente estende-se substancialmente para um comprimento total dos canais no substrato, particularmente quando o substrato é um monólito.
[0097] Em um catalisador de oxidação compreendendo uma pluralidade de camadas, a segunda camada pode ser arranjada em uma zona de comprimento substancialmente uniforme em uma extremidade a jusante do substrato. Prefere-se que a zona na extremidade a jusante seja mais próxima da extremidade de saída do substrato do que da extremidade de entrada. Métodos de fabricar revestimentos em camadas de comprimento diferencial são conhecidos na técnica (vide, por exemplo, WO 99/47260 pelo presente requerente).
[0098] Quando o catalisador de oxidação compreende uma pluralidade de camadas, então o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo a alumina modificada podem ser distribuídos entre as camadas em uma variedade de maneiras.
[0099] No geral, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos, e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos. Prefere-se que a primeira camada/zona seja diferente (por exemplo, em composição) da segunda camada/zona. Por exemplo, a primeira e segunda camadas/zonas podem compreender diferentes componentes de metal do grupo de platina (PGM) e/ou a primeira e segunda camadas/zonas podem compreender uma diferente quantidade total do componente de metal do grupo de platina (PGM).
[00100] Em uma primeira modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pd e uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos), e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente PGM que consiste em um componente Pt. Isto significa que a primeira camada/zona compreende um componente Pd e opcionalmente um componente Pt como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreende um componente Pt como o único componente PGM. Preferivelmente, a primeira camada/zona compreende um componente PGM que consiste em uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos). Assim, prefere-se que a primeira camada/zona compreenda tanto um componente Pt quanto um componente Pd como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreenda um componente Pt como o único componente PGM.
[00101] Tipicamente, na primeira modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo, e/ou a segunda camada (ou segunda zona) compreende adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Prefere-se que a primeira camada/zona compreenda adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[00102] Quando a primeira camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM, então a primeira camada/zona pode compreender um segundo material de suporte. Preferivelmente o segundo material de suporte é céria, céria-zircônia, alumina ou sílica-alumina. O segundo material de suporte pode ser céria. O segundo material de suporte pode ser céria-zircônia. O segundo material de suporte pode ser alumina. O segundo material de suporte pode ser sílica-alumina. Mais preferivelmente, a primeira camada/zona compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pd, e um segundo material de suporte, em que o segundo material de suporte é céria.
[00103] Em uma segunda modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pt e uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos), e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente PGM que consiste em um componente Pd. Isto significa que a primeira camada/zona compreende um componente Pt e opcionalmente um componente Pd como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM. Preferivelmente, a primeira camada/zona compreende um componente PGM que consiste em uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos). Assim, prefere-se que a primeira camada/zona compreenda tanto um componente Pt quanto um componente Pd como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM. Tipicamente, a quantidade do componente Pt na primeira camada/zona é maior que a quantidade do componente Pd na primeira camada/zona (a quantidade sendo medida em g ft-3 ou como uma quantidade molar).
[00104] Na segunda modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) pode compreender adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo, e/ou a segunda camada (ou segunda zona) pode compreender adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Prefere-se que a primeira camada/zona compreenda adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[00105] Na segunda modalidade, a segunda camada/zona tipicamente compreende um segundo material de suporte. Preferivelmente o segundo material de suporte é céria, céria-zircônia, alumina ou sílica-alumina. O segundo material de suporte pode ser céria. O segundo material de suporte pode ser céria-zircônia. O segundo material de suporte pode ser alumina. O segundo material de suporte pode ser sílica-alumina.
[00106] Em uma terceira modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pt e um componente Pd, e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente PGM que consiste em uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos). Isto significa que a primeira camada/zona compreende um componente Pt ou um componente Pd como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreende um componente Pt e um componente Pd como o único componente PGM. Preferivelmente, a primeira camada/zona compreende um componente PGM que consiste em um componente Pt. Assim, prefere-se que a primeira camada/zona compreenda um componente Pt como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreenda um componente Pt e um componente Pd como o único componente PGM.
[00107] Na terceira modalidade, quando a primeira camada/zona compreende um componente Pt como o único componente PGM, então tipicamente a razão em massa do componente Pt na segunda camada/zona para o componente Pd na segunda camada/zona é ≤2:1, preferivelmente <2:1. Quando a primeira camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM, então tipicamente a quantidade do componente Pd na segunda camada/zona é menor que a quantidade do componente Pt na segunda camada/zona (a quantidade sendo medida em g ft-3 ou é uma quantidade molar).
[00108] Tipicamente, na terceira modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo, e/ou a segunda camada (ou segunda zona) compreende adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Quando a primeira camada/zona compreende um componente Pt como o único componente PGM, então prefere-se que a primeira camada/zona compreenda adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo. Quando a primeira camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM, então prefere-se que a segunda camada/zona compreenda adicionalmente o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[00109] Na terceira modalidade, quando a primeira camada/zona compreende um componente Pd como o único componente PGM, então a primeira camada/zona pode compreender um segundo material de suporte. Preferivelmente o segundo material de suporte é céria, céria-zircônia, alumina ou sílica-alumina. O segundo material de suporte pode ser céria. O segundo material de suporte pode ser céria-zircônia. O segundo material de suporte pode ser alumina. O segundo material de suporte pode ser sílica-alumina.
[00110] Em uma quarta modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente PGM que consiste em uma combinação de um componente Pt e um componente Pd (isto é, ambos), e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente PGM que consiste em uma combinação de um componente Pd e um componente Pt (isto é, ambos). Isto significa que primeira camada/zona compreende um componente Pt e um componente Pd como o único componente PGM, e a segunda camada/zona compreende um componente Pt ou um componente Pd como o único componente PGM. Na quarta modalidade, a primeira camada/zona e segunda camada/zona tipicamente compreendem uma diferente razão em massa do componente Pt para o componente Pd. Assim, a razão em massa do componente Pt para o componente Pd na primeira camada/zona é diferente da razão em massa do componente Pt para o componente Pd na segunda camada/zona.
[00111] Na quarta modalidade, quando a quantidade do componente Pd na primeira camada/zona é menor que a quantidade do componente Pt na primeira camada/zona (a quantidade sendo medida em g ft-3 ou é uma quantidade molar), então preferivelmente a quantidade do componente Pd na segunda camada/zona é maior que a quantidade do componente Pt na segunda camada/zona. Alternativamente, quando a quantidade do componente Pd na primeira camada/zona é maior que a quantidade do componente Pt na primeira camada/zona (a quantidade sendo medida em g ft-3 ou é uma quantidade molar), então preferivelmente a quantidade do componente Pd na segunda camada/zona é menor que a quantidade do componente Pt na segunda camada/zona.
[00112] No geral, a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd), particularmente em primeira camada/zona da primeira ou segunda modalidades, a segunda camada/zona da terceira modalidade, ou a primeira camada/zona e/ou segunda camada/zona da quarta modalidade, preferivelmente a segunda camada/zona da quarta modalidade, é ≥ 35:65 (por exemplo, ≥ 7:13). Prefere-se que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) seja ≥ 40:60 (por exemplo, ≥ 2:3), mais preferivelmente ≥ 42,5:57,5 (por exemplo, ≥ 17:23), particularmente ≥ 45:55 (por exemplo, ≥ 9:11), tais como ≥ 47,5:52,5 (por exemplo, ≥ 19:21), e ainda mais preferivelmente ≥ 50:50 (por exemplo, ≥ 1:1).
[00113] Prefere-se que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd), particularmente em primeira camada/zona da primeira ou segunda modalidades, a segunda camada/zona da terceira modalidade, ou a primeira camada/zona e/ou segunda camada/zona da quarta modalidade, preferivelmente a segunda camada/zona da quarta modalidade, seja 80:20 a 35:65 (por exemplo, 4:1 a 7:13), particularmente 75:25 a 40:60 (por exemplo, 3:1 a 2:3), mais preferivelmente 70:30 a 42,5:57,5 (por exemplo, 7:3 a 17:23), ainda mais preferivelmente 67,5:32,5 a 45:55 (por exemplo, 27:13 a 9:11), tais como 65:35 a 47,5:52,5 (por exemplo, 13:7 a 19:21), e ainda mais preferivelmente 60:40 a 50:50 (por exemplo, 3:2 a 1:1). Para a segunda camada da terceira modalidade, particularmente prefere-se que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) seja 2:1 a 7:13, particularmente 13:7 a 2:3, mais preferivelmente 60:40 a 50:50 (por exemplo, 3:2 a 1:1)
[00114] Preceitua-se que catalisadores de oxidação onde a massa do componente de paládio (Pd) é menor que a massa do componente de platina (Pt) têm atividade vantajosa, especialmente quando tanto um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) quanto um componente de metal alcalino terroso estão presentes na mesma camada/zona. Assim, na primeira camada/zona da primeira modalidade, na primeira camada/zona da segunda modalidade, na segunda camada/zona da terceira modalidade, ou na primeira camada/zona e/ou segunda camada/zona da quarta modalidade, preferivelmente a segunda camada/zona da quarta modalidade, o catalisador de oxidação da invenção preferivelmente compreende o componente de platina (Pt) e o componente de paládio (Pd) em uma razão em massa de 65:35 a 52,5:47,5 (por exemplo, 13:7 a 21:19), mais preferivelmente 60:40 a 55:45 (por exemplo, 3:2 a 11:9).
[00115] Em uma quinta modalidade, a primeira camada (ou primeira zona) compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pt e um componente Pd, e a segunda camada (ou segunda zona) compreende um componente PGM selecionado do grupo que consiste em um componente Pd e um componente Pt, e em que a primeira e segunda camada/zona cada qual compreende o mesmo componente PGM. Isto significa que a primeira camada/zona e a segunda camada/zona cada qual compreende um componente Pt ou um componente Pd como o único componente PGM. Tipicamente, a quantidade total de componente PGM na primeira camada/zona é diferente da quantidade total de componente PGM na segunda camada/zona.
[00116] Quando tanto a primeira camada/zona quanto a segunda camada/zona cada qual compreende um componente Pd como o único componente PGM, então preferivelmente a primeira camada/zona compreende um segundo material de suporte e/ou a segunda camada/zona compreende um segundo material de suporte. Prefere-se que o segundo material de suporte seja céria, céria-zircônia, alumina ou sílica-alumina. O segundo material de suporte pode ser céria. O segundo material de suporte pode ser céria-zircônia. O segundo material de suporte pode ser alumina. O segundo material de suporte pode ser sílica-alumina.
[00117] Na primeira a quinta modalidades, a primeira camada/zona pode compreender um componente de metal alcalino terroso e/ou a segunda camada/zona pode compreender um componente de metal alcalino terroso. Quando a primeira camada/zona compreende o componente de metal alcalino terroso, a segunda camada/zona pode não compreender um componente de metal alcalino terroso. Alternativamente, quando a segunda camada/zona compreende o componente de metal alcalino terroso, a primeira camada/zona pode não compreender um componente de metal alcalino terroso.
[00118] Na primeira a quinta modalidades, a primeira camada/zona pode compreender o material de suporte compreendendo a alumina modificada, e/ou a segunda camada/zona pode compreender o material de suporte compreendendo a alumina modificada. Tipicamente, prefere-se que uma camada ou zona compreendendo um componente de platina (Pt) também compreende o material de suporte compreendendo a alumina modificada.
[00119] Na primeira a quinta modalidades, a primeira camada/zona pode compreender um segundo material de suporte e/ou a segunda camada/zona pode compreender um segundo material de suporte. A primeira camada/zona e a segunda camada/zona podem compreender diferentes materiais de suporte. Prefere-se que o segundo material de suporte e o material de suporte compreendendo a alumina modificada sejam em diferentes camadas/zonas.
[00120] No geral, o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo a alumina modificada estão presentes em pelo menos uma das mesmas camadas/zonas.
[00121] Quando a primeira camada/zona compreende o componente de metal alcalino terroso, então tipicamente a razão em massa do componente de metal alcalino terroso para a massa do componente de metal do grupo de platina (PGM) na primeira camada é 0,25:1 a 20:1, preferivelmente 0,5:1 a 17:1, mais preferivelmente 1:1 a 15:1, particularmente 1,5:1 a 10:1, ainda mais preferivelmente 2:1 a 7,5:1, e ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 5:1.
[00122] Quando a segunda camada/zona compreende o componente de metal alcalino terroso, então tipicamente a razão em massa do componente de metal alcalino terroso para a massa do componente de metal do grupo de platina (PGM) na segunda camada é 0,25:1 a 20:1, preferivelmente 0,5:1 a 17:1, mais preferivelmente 1:1 a 15:1, particularmente 1,5:1 a 10:1, ainda mais preferivelmente 2:1 a 7,5:1, e ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 5:1,
[00123] Na primeira a quinta modalidades, a primeira camada/zona pode opcionalmente compreender ainda um componente de metal nobre e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um adsorvente de hidrocarboneto. Preferivelmente, a primeira camada/zona compreende adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto.
[00124] Na primeira a quinta modalidades, a segunda camada/zona pode opcionalmente compreender ainda um componente de metal nobre e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um adsorvente de hidrocarboneto. Preferivelmente, a segunda camada/zona compreende adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto.
[00125] Em um aspecto da primeira modalidade, a primeira camada/zona tipicamente compreende um componente Pd, um componente Pt, um componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo a alumina modificada; e a segunda camada/zona compreende um componente Pt e tanto um segundo material de suporte quanto um material de suporte compreendendo a alumina modificada, e opcionalmente um componente de metal alcalino terroso. Quando a segunda camada/zona compreende um segundo material de suporte, então preferivelmente o segundo material de suporte é alumina.
[00126] Em um aspecto da quarta modalidade, a primeira camada/zona compreende um componente Pt, um componente Pd, um componente de metal alcalino terroso e o material de suporte compreendendo a alumina modificada; e a segunda camada/zona compreende um componente Pt, um componente Pd e tanto um segundo material de suporte quanto um material de suporte compreendendo a alumina modificada, e opcionalmente um componente de metal alcalino terroso. Prefere-se que a razão em massa do componente Pt na segunda camada/zona para o componente Pd na segunda camada seja ≤ 10:1 (por exemplo, 10:1 a 1:2), mais preferivelmente ≤ 15:2 (por exemplo, 7,5:1 a 1:1,5), e ainda mais preferivelmente ≤ 5:1 (por exemplo, 5:1 a 1,5:1). Quando a segunda camada/zona compreende um segundo material de suporte, então preferivelmente o segundo material de suporte é alumina.
[00127] Quando a primeira camada é uma primeira zona e a segunda camada é uma segunda zona, então (a) na primeira e terceira modalidades prefere-se que a primeira camada/zona seja a montante da segunda camada/zona, (b) na segunda modalidade prefere-se que a segunda camada/zona seja a montante da primeira camada/zona, e (c) na quinta modalidade prefere-se que a camada/zona compreendendo o segundo material de suporte seja a montante da camada/zona compreendendo o material de suporte compreendendo a alumina modificada.
[00128] Em modalidades onde existe um segundo material de suporte, especialmente quando o segundo material de suporte é tanto céria quanto céria-zircônia, então pode ser vantajoso arranjar a camada ou zona compreendendo o segundo material de suporte para contatar o gás de exaustão após a outra camada ou zona. Assim, quando existe um segundo material de suporte, especialmente quando o segundo material de suporte é céria ou céria-zircônia, prefere-se que (a) na primeira e terceira modalidades prefere-se que a primeira camada/zona seja a jusante da segunda camada/zona, (b) na segunda modalidade prefere-se que a segunda camada/zona seja a jusante da primeira camada/zona, e (c) na quinta modalidade prefere-se que a camada/zona compreendendo o segundo material de suporte seja a jusante da camada/zona compreendendo o material de suporte compreendendo a alumina modificada.
[00129] No geral, o catalisador de oxidação da invenção pode ou não compreender ródio. Prefere-se que o catalisador de oxidação não compreenda rutênio, ródio e irídio.
[00130] Um outro recurso geral do catalisador de oxidação da invenção é que quando qualquer cério ou céria está presente, então tipicamente apenas o componente de heteroátomo do material de suporte compreende o cério ou céria. Prefere-se ainda que o catalisador de oxidação da invenção não compreenda céria, particularmente como um material de suporte ou como um material de armazenamento de oxigênio.
[00131] Um recurso geral adicional do catalisador de oxidação da invenção é que quando um metal alcalino, particularmente sódio ou potássio, e especialmente potássio, está presente, então preferivelmente apenas o adsorvente de hidrocarboneto compreende o metal alcalino, especialmente quando o adsorvente de hidrocarboneto é uma zeólita. Prefere-se ainda que o catalisador de oxidação da invenção não compreenda um metal alcalino, particularmente sódio ou potássio.
[00132] Um outro recurso geral da invenção é que o catalisador de oxidação da invenção não compreende uma composição adsorvente de NOx. Assim, prefere-se que o catalisador de oxidação da invenção não é um catalisador adsorvente de NOx (também conhecido como uma armadilha de NOx) ou não é para uso como um catalisador adsorvente de NOx.
[00133] Tipicamente, o catalisador de oxidação é para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF).
[00134] O primeiro aspecto da invenção refere-se a um sistema de exaustão para um motor de ignição por compressão, tal como um motor a diesel, cujo sistema compreende o catalisador de oxidação definido anteriormente. O terceiro aspecto da invenção refere-se ao uso do catalisador de oxidação. A atividade vantajosa do catalisador de oxidação da invenção, particularmente sua baixa temperatura de “operação” CO, torna-o particularmente adequado para uso em combinação com certos outros dispositivos de controle de emissões.
[00135] Tipicamente, o sistema de exaustão pode compreender adicionalmente, ou o catalisador de oxidação é para uso em combinação com, pelo menos um dispositivo de controle de emissões. O dispositivo de controle de emissões pode ser selecionado de um filtro de particulado diesel (DPF), um catalisador adsorvente de NOx (NAC), um NOx catalisador pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF), e combinações de dois ou mais dos mesmos. Dispositivos de controle de emissões representados pelos termos filtros de particulado diesel (DPFs), catalisadores adsorventes de NOx (NACs), catalisadores NOx pobres (LNCs), catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR), catalisador de oxidação diesel (DOCs), filtros de fuligem catalisados (CSFs) e catalisadores de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF) são todos bem conhecidos na técnica.
[00136] Exemplos de dispositivos de controle de emissões para uso com o catalisador de oxidação da invenção ou para inclusão no sistema de exaustão da invenção são fornecidos a seguir.
[00137] O filtro de particulado diesel preferivelmente compreende um substrato, em que o substrato é um monólito de filtração da maneira definida anteriormente. O substrato pode ser revestido com uma formulação de catalisador.
[00138] A formulação de catalisador do dispositivo particulado diesel pode ser adequada para oxidar (i) material particulado (PM) e/ou (ii) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs). Quando a formulação de catalisador é adequada para oxidar PM, então o dispositivo de controle de emissões resultante é conhecido como um filtro de fuligem catalisado (CSF). Tipicamente, a formulação de catalisador compreende um metal nobre da maneira definida anteriormente e/ou platina e/ou paládio.
[00139] A formulação de catalisador do filtro de particulado diesel pode ser uma composição adsorvente de NOx. Quando a formulação de catalisador é uma composição adsorvente de NOx, o dispositivo de controle de emissões é um exemplo de um catalisador adsorvente de NOx (NAC). Dispositivos de controle de emissões onde a formulação de catalisador é uma composição adsorvente de NOx foram descritos (vide, por exemplo, EP 0766993). Composições adsorventes de NOx são bem conhecidas na técnica (vide, por exemplo, EP 0766993 e US 5.473.887). Composições adsorventes de NOx são projetadas para adsorver NOx a partir do gás de exaustão pobre (lambda >1) e para dessorver o NOx quando a concentração de oxigênio no gás de exaustão é diminuída. NOx dessorvido pode então ser reduzido em N2 com um redutor adequado (por exemplo, combustível de motor) e promovido por um componente do catalisador, tal como ródio, da própria composição adsorvente de NOx ou localizado a jusante da composição adsorvente de NOx.
[00140] Catalisadores absorventes de NOx modernos revestidos nos substratos de monólito tipo colmeia de fluxo direto são tipicamente arranjados em arranjos em camadas. Entretanto, múltiplas camadas aplicadas em um substrato do filtro podem criar problemas de contrapressão. Ele é altamente preferível, desta forma, se o absorvente de NOx catalisador para uso na presente invenção é um catalisador absorvente de NOx de “única camada”. Catalisadores absorventes de NOx de “única camada” particularmente preferidos compreendem um primeiro componente de ródio suportado em um óxido misto de céria-zircônia ou uma alumina opcionalmente estabilizada (por exemplo, estabilizada com sílica ou lantânio ou um outro elemento de terra rara) em combinação com segundos componentes que suportam platina e/ou paládio. Os segundos componentes compreendem platina e/ou paládio suportados em uma alta área de superfície a base de alumina suportada e um componente de céria (CeO2) “volumoso” particulado, isto é, não uma céria solúvel suportada em um particulado suportado, mas céria “volumosa” capaz de suportar o Pt e/ou Pd como tal. A céria particulada compreende um componente absorvente de NOx e suporta um metal alcalino terroso e/ou um metal alcalino, preferivelmente bário, além da platina e/ou paládio. A alta área de superfície a base de alumina suportada pode ser aluminato de magnésio, por exemplo, MgAl2O4, por exemplo.
[00141] A composição NAC de “única camada” preferida compreende uma mistura dos componentes de suporte de ródio e platina e/ou paládio. Esses componentes podem ser preparados separadamente, isto é, pré-formados antes de combiná-los em uma mistura, ou sais de ródio, platina e paládio e os suportes e outros componentes podem ser combinados e os componentes de ródio, platina e paládio hidrolisados preferencialmente para depositar no suporte desejado.
[00142] No geral, uma composição adsorvente de NOx compreende um componente de metal alcalino, um componente de metal alcalino terroso ou um componente de metal de terra rara ou uma combinação de dois ou mais componentes destes, em que o componente de metal de terra rara compreende lantânio ou ítrio. Prefere-se que o componente de metal alcalino compreenda potássio ou sódio, mais preferivelmente potássio. Prefere-se que o componente de metal alcalino terroso compreenda bário ou estrôncio, mais preferivelmente bário.
[00143] A composição adsorvente de NOx pode compreender adicionalmente um material de suporte e/ou um componente de metal catalítico. O material de suporte pode ser selecionado de alumina, céria titânia, zircônia e misturas dos mesmos. O componente de metal catalítico pode compreender um metal selecionado de platina (Pt), paládio (Pd), ródio (Rh) e combinações de dois ou mais dos mesmos.
[00144] Catalisadores NOx pobres (LNCs) são bem conhecidos na técnica. Catalisadores NOx pobres preferidos (LNC) compreendem tanto (a) platina (Pt) suportada em alumina quanto (b) uma zeólita trocada por cobre, particularmente ZSM-5 trocado por cobre.
[00145] Catalisadores SCR são também bem conhecidos na técnica. Quando o sistema de exaustão da invenção compreende um catalisador SCR, então o sistema de exaustão pode compreender adicionalmente um injetor para injetar um redutor nitrogenoso, tal como amônia, ou um precursor de amônia, tal como ureia ou formato de amônio, preferivelmente ureia, no gás de exaustão a jusante do catalisador para oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) e a montante do catalisador SCR. Tal injetor é fluidamente ligado em uma fonte de tal precursor de redutor nitrogenoso, por exemplo, um tanque deste, e a dosagem controlada pela válvula do precursor na corrente de exaustão é regulada por dispositivos de manejo de motor adequadamente programados e realimentação de laço fechado ou de laço aberto fornecida por sensores monitorando gás de exaustão composição relevante. Amônia pode também ser gerada aquecendo carbamato de amônio (um sólido) e a amônia gerada pode ser injetada no gás de exaustão.
[00146] Alternativamente ou além do injetor, amônia pode ser gerada in situ, por exemplo, durante regeneração rica de um NAC disposto a montante do filtro ou contatando um DOC disposto a montante do filtro com gás de exaustão rico derivado do motor. Assim, o sistema de exaustão pode compreender adicionalmente um dispositivo de manejo de motor para enriquecer o gás de exaustão com hidrocarbonetos.
[00147] Catalisadores SCR para uso na presente invenção promove as reações seletivamente 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (isto é, 1:1 NH3: NO); 4NH3 + 2NO + 2NO2 → 4N2 + 6H2O (isto é, 1:1 NH3: NOx; e 8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (isto é, 4:3 NH3: NOx) em preferência para reações laterais não seletivas indesejáveis, tais como 2NH3 + 2NO2 → N2O + 3H2O + N2.
[00148] O catalisador SCR pode compreender um metal selecionado do grupo que consiste em pelo menos um de Cu, Hf, La, Au, In, V, lantanídeos e metais de transição do Grupo VIII, tal como Fe, cujo metal é suportado em um óxido refratário ou peneira molecular. Metais particularmente preferidos são Ce, Fe e Cu e combinações de qualquer dois ou mais dos mesmos.
[00149] O óxido refratário pode ser selecionado do grupo que consiste em Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 e óxidos mistos contendo dois ou mais dos mesmos. O catalisador não zeólita pode também incluir óxido de tungstênio, por exemplo, V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 ou Fe/WOx/ZrO2.
[00150] Ele é particularmente preferido quando um catalisador SCR ou material catalítico deste compreende pelo menos uma peneira molecular, tais como um aluminossilicato zeólita ou um SAPO. O pelo menos uma peneira molecular pode ser uma peneira molecular de poro pequeno, médio ou grande, por exemplo. “Peneira molecular de poro pequeno” aqui significa peneiras moleculares contendo um tamanho de anel máximo de 8, tal como CHA; “peneira molecular de poro médio” aqui significa uma peneira molecular contendo um tamanho de anel máximo de 10, tal como ZSM-5; e “peneira molecular de poro grande” aqui significa uma peneira molecular tendo um tamanho de anel máximo de 12, tal como beta. Peneiras moleculares de poro de pequeno são potencialmente vantajosas para uso em catalisadores SCR - vide, por exemplo, WO 2008/132452.
[00151] Peneiras moleculares preferidas com aplicação como catalisadores SCR na presente invenção são peneiras moleculares de aluminossilicato zeólita sintéticas selecionadas do grupo que consiste em AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI incluindo ZSM-34, mordenita, ferrierita, BEA incluindo Beta, Y, CHA, LEV incluindo Nu-3, MCM-22 e EU-1, preferivelmente AEI ou CHA, e tendo uma razão sílica para alumina de cerca de 10 a cerca de 50, tal como cerca de 15 a cerca de 40.
[00152] Na sua forma mais básica, um catalisador amoníaco residual (ASC) pode ser um catalisador de oxidação para oxidar amônia que passa além de um catalisador SCR ou SCR a montante não reagido. A reação desejada (simplificada) pode ser representada por 4NO + 4NH3 + O2 → 4 N2 + 6H2O. Amônia é um forte composto de intumescimento e irritante potencial para superfícies da mucosa animal, por exemplo, olhos e vias respiratórias, e assim sua emissão na atmosfera poderia ser limitada tanto quanto possível. Catalisadores de deslizamento amoníaco possíveis incluem metais do grupo de platina carregados relativamente baixos, preferivelmente incluindo Pt, por exemplo, 35,7 a 535,5 g/m3 (1 a 15 g/ft3), em um suporte de óxido da área de superfície relativamente alta adequada, por exemplo, alumina revestida em um monólito de substrato adequado.
[00153] Em um arranjo particularmente preferido, entretanto, o metal do grupo de platina e o material de suporte (por exemplo, compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo) são dispostos em um substrato (isto é, um substrato monólito) em uma primeira camada abaixo de uma segunda camada superior sobrepondo a primeira camada. A segunda camada é um catalisador SCR, selecionado de qualquer um daqueles mencionado anteriormente, particularmente peneiras moleculares contendo metais de transição, tais como Cu ou Fe. Um ASC particularmente preferido no arranjo em camadas compreende CuCHA na segunda camada ou camada superior.
[00154] Em uma primeira modalidade do sistema de exaustão, o sistema de exaustão compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um filtro de fuligem catalisado (CSF). Um arranjo como esse pode ser denominado um DOC/CSF. Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um filtro de fuligem catalisado, preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação diesel ou é para uso como ele. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF). Assim, por exemplo, uma saída do catalisador de oxidação é conectada em uma entrada do filtro de fuligem catalisado.
[00155] A primeira modalidade do sistema de exaustão pode compreender adicionalmente um catalisador adsorvente de NOx (NAC). Assim, a modalidade refere-se adicionalmente ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador adsorvente de NOx (NAC) e um filtro de fuligem catalisado (CSF), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação diesel ou é para uso como ele. Tipicamente, o catalisador de oxidação é seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador adsorvente de NOx (NAC), e o catalisador adsorvente de NOx (NAC) é seguido (por exemplo, é a montante de) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF). No geral, o catalisador de oxidação, o catalisador adsorvente de NOx (NAC) e o filtro de fuligem catalisado (CSF) são conectados em série. Assim, por exemplo, uma saída do catalisador de oxidação é conectada em uma entrada do catalisador adsorvente de NOx (NAC), e uma saída do catalisador adsorvente de NOx (NAC) é conectada em uma entrada do filtro de fuligem catalisado (CSF). Um arranjo como esse pode ser denominado um DOC/NAC/CSF.
[00156] Em uma segunda modalidade do sistema de exaustão, o sistema de exaustão compreende um catalisador de oxidação diesel e o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um filtro de fuligem catalisado (CSF). Este arranjo pode também ser denominado um arranjo DOC/CSF. A modalidade refere-se adicionalmente ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de oxidação diesel (DOC), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é para um filtro de fuligem catalisado ou é para uso como ele. Tipicamente, o catalisador de oxidação diesel (DOC) é seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de oxidação da invenção. Assim, uma saída do catalisador de oxidação diesel é conectada em uma entrada do catalisador de oxidação da invenção.
[00157] Uma terceira modalidade do sistema de exaustão refere-se a um sistema de exaustão compreendendo o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um filtro de fuligem catalisado (CSF) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um arranjo como esse pode ser denominado um DOC/CSF/SCR e é um sistema de exaustão preferido para um veículo diesel de trabalho leve. Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um filtro de fuligem catalisado (CSF) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação diesel ou é para uso como ele. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF). O filtro de fuligem catalisado é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor do redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o filtro de fuligem catalisado (CSF) e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o filtro de fuligem catalisado (CSF) pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) por um injetor do redutor nitrogenoso, e o injetor do redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00158] Uma quarta modalidade do sistema de exaustão refere-se a um sistema de exaustão compreendendo um catalisador de oxidação diesel (DOC), o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um filtro de fuligem catalisado (CSF), e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Isto é também um arranjo DOC/CSF/SCR. Um aspecto adicional desta modalidade refere-se ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de oxidação diesel (DOC) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é par um filtro de fuligem catalisado ou é para uso como um (CSF). O catalisador de oxidação diesel (DOC) é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de oxidação da invenção. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor do redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) por um injetor do redutor nitrogenoso, e o injetor do redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00159] Em uma quinta modalidade do sistema de exaustão, o sistema de exaustão compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de fuligem catalisado (CSF) quanto um filtro de particulado diesel (DPF). O arranjo é tanto um DOC/SCR/CSF quanto um DOC/SCR/DPF. Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de fuligem catalisado (CSF) quanto um filtro de particulado diesel (DPF), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação diesel ou é para uso como ele.
[00160] Na quinta modalidade do sistema de exaustão, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor do redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) por um injetor do redutor nitrogenoso, e o injetor do redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). O catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) é seguido (por exemplo, são a montante de) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF) ou o filtro de particulado diesel (DPF).
[00161] Uma sexta modalidade do sistema de exaustão compreendo catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Um arranjo como esse pode ser denominado um DOC/SCRF. Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação diesel ou é para uso como ele. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Um injetor do redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) por um injetor do redutor nitrogenoso, e o injetor do redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF).
[00162] Em uma sétima modalidade do sistema de exaustão, o sistema de exaustão compreende um catalisador adsorvente de NOx (NAC) e o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um filtro de fuligem catalisado (CSF). Este arranjo pode também ser denominado um arranjo NAC/CSF. A modalidade refere-se adicionalmente ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador adsorvente de NOx (NAC), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um filtro de fuligem catalisado ou é para como ele. Tipicamente, o filtro de fuligem catalisado (CSF) é a jusante do catalisador adsorvente de NOx (NAC). Assim, uma saída do catalisador adsorvente de NOx (NAC) é conectada em uma entrada do catalisador de oxidação da invenção.
[00163] A sétima modalidade do sistema de exaustão pode compreender adicionalmente um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, a modalidade refere-se adicionalmente ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador adsorvente de NOx (NAC) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é um filtro de fuligem catalisado ou é para como ele (CSF). Tipicamente o catalisador adsorvente de NOx (NAC) é seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de oxidação da invenção, e o catalisador de oxidação da invenção é seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um arranjo como esse pode ser denominado um NAC/CSF/SCR. Um injetor do redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) por um injetor do redutor nitrogenoso, e o injetor do redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, é a montante de) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Alternativa, ou adicionalmente ao injetor do redutor nitrogenoso, amônia pode ser gerada in situ, por exemplo, durante regeneração rica de um NAC disposto a montante do filtro.
[00164] Na sétima modalidade do sistema de exaustão com um catalisador SCR, o catalisador adsorvente de NOx (NAC), o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) são no geral conectados em série com um injetor do redutor nitrogenoso opcional sendo conectado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, por exemplo, uma saída do catalisador adsorvente de NOx (NAC) é conectada em uma entrada do catalisador de oxidação, e saída do catalisador de oxidação é conectada em uma entrada do catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00165] Em qualquer uma das modalidades do sistema de exaustão da primeira à sétima inclusive, descritas anteriormente contendo um catalisador SCR (incluindo catalisador SCRF), um catalisador ASC pode ser disposto a jusante do catalisador SCR ou do catalisador SCRF (isto é, como um monólito do substrato separado), ou mais preferivelmente uma zona em uma extremidade a jusante ou saída do monólito do substrato compreendendo o catalisador SCR pode ser usado como um suportado para o ASC.
[00166] Um segundo aspecto da invenção refere-se a um veículo compreendendo um motor de ignição por compressão e ao sistema de exaustão para o motor de ignição por compressão.
[00167] A invenção também fornece um motor de ignição por compressão compreendendo um sistema de exaustão da invenção.
[00168] O motor de ignição por compressão pode ser um motor de ignição por compressão de carga homogênea (HCCI) ou um motor de ignição por compressão de carga pré-misturada (PCCI) (vide DieselNet Technology Guide “Motor Design for Low Emissions”, Revision 2010, 12a) ou mais motores de ignição por compressão tipo injetada Port Fuel convencionais.
[00169] No geral, o motor de ignição por compressão é um motor a diesel.
[00170] O veículo pode ser um veículo diesel de trabalho leve (LDV), tal como definido na legislação dos US ou Europeia. Um veículo diesel de trabalho leve tipicamente tem um peso < 2.840 kg, mais preferivelmente um peso < 2.610 kg.
[00171] Nos US, um veículo diesel de trabalho leve (LDV) refere-se a um veículo diesel tendo um peso bruto de ≤ 8.500 libras (lbs US). Na Europa, o termo veículo diesel de trabalho leve (LDV) refere-se a (i) veículos de passageiro compreendendo não mais que oito assentos além do assento do condutor e tendo uma massa máxima não excedendo 5 toneladas, e (ii) veículos para o transporte de mercadoria tendo uma massa máxima não excedendo 12 toneladas.
[00172] Alternativamente, o veículo pode ser um veículo diesel de trabalho pesado (HDV), tal como um veículo diesel tendo um peso bruto de > 8.500 libras (US lbs), definido na legislação US.
[00173] O quarto aspecto da invenção refere-se a um método para tratar um gás de exaustão de um motor de ignição por compressão, cujo método compreende colocar o gás de exaustão em contato com um catalisador de oxidação, em que o catalisador de oxidação compreende: um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos; um componente de metal alcalino terroso; um material de suporte compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo; e um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte são dispostos no substrato.
[00174] Tipicamente, o método envolve colocar o gás de exaustão em contato diretamente a partir do motor de ignição por compressão com o catalisador de oxidação. Assim, prefere-se que hidrocarboneto adicional (HC) no geral não seja injetado no gás de exaustão antes de colocar o gás de exaustão em contato com o catalisador de oxidação. A quantidade de hidrocarboneto no gás de exaustão é preferivelmente menor que 1.000 ppm em volume, convertido em metano, mais preferivelmente menor que 950 ppm em volume, ainda mais preferivelmente menor que 750 ppm, tipicamente antes de colocar o gás de exaustão em contato com o catalisador de oxidação.
[00175] Um quinto aspecto da invenção refere-se a um processo para preparar o catalisador de oxidação. A invenção também se refere a um catalisador de oxidação obtido ou obtenível pelo processo. O processo compreende dispor um componente de metal do grupo de platina (PGM), um componente de metal alcalino terroso, e um material de suporte em um substrato, em que o componente de metal do grupo de platina (PGM) é selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos, e o material de suporte compreende uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo.
[00176] Cada camada/zona do catalisador pode ser formada no substrato aplicando um revestimento de material catalítico no substrato. No geral, cada revestimento de material catalítico é uma dispersão aquosa que inclui cada qual dos componentes que constitui a camada relevante do catalisador. Os componentes que constituem o revestimento de material catalítico podem ser pré-formados.
[00177] Tipicamente, a etapa de dispor um componente de metal do grupo de platina (PGM), um componente de metal alcalino terroso, e um material de suporte em um substrato envolve aplicar um revestimento de material catalítico no substrato para formar um substrato revestido. Quando o catalisador de oxidação compreende uma pluralidade de camadas, então o processo envolve aplicar uma pluralidade de revestimentos do material catalítico no substrato para formar uma pluralidade de camadas. Após aplicar todo e qualquer revestimento de material catalítico, ou após aplicar a pluralidade de revestimentos do material catalítico, é no geral realizada uma etapa de calcinar o substrato revestido a temperatura de 400 a 800°C, preferivelmente 450 a 600°C.
[00178] Para um catalisador de oxidação compreendendo duas camadas, a etapa de dispor um componente de metal do grupo de platina (PGM), um componente de metal alcalino terroso, e um material de suporte em um substrato envolve aplicar um primeiro revestimento de material catalítico no substrato para formar uma primeira camada, em seguida aplicar um segundo revestimento de material catalítico no substrato para formar uma segunda camada. Após aplicar pelo menos o primeiro revestimento de material catalítico, preferivelmente após aplicar o primeiro revestimento de material catalítico e o segundo revestimento de material catalítico, um substrato revestido é obtido. O processo então envolve uma etapa de calcinar o substrato revestido a temperatura de 400 a 800°C, preferivelmente 450 a 600°C, que é tipicamente realizada. O primeiro e segundo revestimentos formam a primeira e segunda camadas do catalisador, respectivamente.
[00179] Tipicamente, cada revestimento de material catalítico pode independentemente compreender uma dispersão aquosa de um sal de metal do grupo de platina (PGM), um material de suporte e opcionalmente um sal de metal alcalino terroso. Durante calcinação, o sal de metal do grupo de platina (PGM) forma o componente de metal do grupo de platina (PGM) e o sal de metal alcalino terroso forma o componente de metal alcalino terroso.
[00180] Sais de metal do grupo de platina (PGM) adequados são bem conhecidos na técnica e incluem, por exemplo, nitrato de platina e nitrato de paládio. Exemplos de sais de metal alcalino terroso adequados incluem um nitrato de metal alcalino terroso e um acetato de metal alcalino terroso. A quantidade e identidade de cada sal que é usado são determinadas pela composição desejada da camada que está sendo formada.
[00181] O material de suporte é selecionado do grupo que consiste em um segundo material de suporte da maneira definida anteriormente, o material de suporte compreendendo a alumina modificada e uma combinação dos mesmos. Prefere-se que o material de suporte seja o material de suporte compreendendo a alumina modificada.
[00182] Cada revestimento de material catalítico pode opcionalmente compreender ainda um sal de metal nobre e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um adsorvente de hidrocarboneto. Prefere-se que pelo menos todo e qualquer revestimento de material catalítico compreenda adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto.
[00183] Uma primeira modalidade do processo para preparar o catalisador de oxidação compreende: aplicar um revestimento de material catalítico em um substrato para formar um substrato revestido, em que o revestimento de material catalítico compreende um metal do grupo de platina (PGM) sal, um sal de metal alcalino terroso, um material de suporte compreendendo a alumina modificada e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre; e calcinar o substrato revestido a uma temperatura de 400 a 800°C, preferivelmente 450 a 600°C.
[00184] Uma segunda modalidade do processo para preparar o catalisador de oxidação compreende: aplicar um primeiro revestimento de material catalítico em um substrato para formar um primeiro revestimento; aplicar um segundo revestimento de material catalítico no substrato; e calcinar o substrato, após aplicar o primeiro revestimento e/ou o segundo revestimento, a uma temperatura de 400 a 800°C, preferivelmente 450 a 600°C.
[00185] Tipicamente, o primeiro revestimento de material catalítico compreende um sal de metal do grupo de platina (PGM), um sal de metal alcalino terroso, um material de suporte e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre e/ou um segundo material de armazenamento. A composição do primeiro revestimento de material catalítico sendo selecionado para formar uma primeira camada da maneira definida anteriormente. O segundo revestimento de material catalítico compreende um sal de metal do grupo de platina (PGM), um sal de metal alcalino terroso, um material de suporte e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre e/ou um segundo material de armazenamento. A composição do segundo revestimento de material catalítico sendo selecionada para formar uma segunda camada da maneira definida anteriormente.
[00186] Existem diversos métodos de preparar um revestimento de material catalítico e frequentemente o método usado é determinado pela camada do catalisador que se pretende formar.
[00187] Um modo para preparar o revestimento de material catalítico, preferivelmente o primeiro revestimento de material catalítico e/ou o segundo revestimento de material catalítico, é dispersando um sal de metal do grupo de platina (PGM), um sal de metal alcalino terroso, um material de suporte e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre e/ou um segundo material de armazenamento em uma solução aquosa.
[00188] Um outro modo para preparar o revestimento de material catalítico, preferivelmente o primeiro revestimento de material catalítico e/ou o segundo revestimento de material catalítico, é impregnando o material de suporte tanto com um sal de metal alcalino terroso quanto um componente de metal alcalino terroso para formar um material de suporte impregnado, e então dispersar o material de suporte impregnado, um sal de metal do grupo de platina (PGM), e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre e/ou um segundo material de armazenamento em uma solução aquosa. A etapa de impregnar o material de suporte pode envolver tanto (a) secar por aspersão um sal de metal alcalino terroso ou um componente de metal alcalino terroso no material de suporte quanto (b) dissolver um sal de metal alcalino terroso em uma solução aquosa, e então adicionar o material de suporte para formar uma solução compreendendo o material de suporte e o sal de metal alcalino terroso. Após adição do material de suporte na etapa (b), a solução compreendendo o material de suporte e o sal de metal alcalino terroso é agitado e, preferivelmente, o pH da solução é ajustado para precipitar um sal ou componente de metal alcalino terroso.
[00189] Um modo adicional de preparar o revestimento de material catalítico, preferivelmente o primeiro revestimento de material catalítico e/ou o segundo revestimento de material catalítico, é impregnando o material de suporte tanto com um sal de metal do grupo de platina (PGM) para formar um material de suporte impregnado com PGM, e então dispersar o material de suporte impregnado com PGM, um sal de metal alcalino terroso, quanto opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um sal de metal nobre e/ou um segundo material de armazenamento em uma solução aquosa. Métodos para impregnar material de suporte de aluminas com um PGM são bem conhecidos na técnica.
DEFINIÇÕES
[00190] Para evitar dúvidas, a expressão “alumina modificada incorporando um componente de heteroátomo” não abrange alumina “pura” (isto é, alumina com uma pureza de > 99,9%), uma mistura de alumina e do componente de heteroátomo, tal como uma mistura de sílica e alumina, ou uma zeólita. No contexto da “alumina modificada incorporando um componente de heteroátomo”, qualquer quantidade em % em peso refere-se à quantidade de componente de heteroátomo, quer um elemento, íon ou um composto, que está presente no reticulado hospedeiro de alumina, com o restante consistindo essencialmente em alumina.
[00191] A expressão “alumina dopada com um componente de heteroátomo” em geral refere-se a um material compreendendo um reticulado hospedeiro de alumina que é dopada por substituição ou dopada intersticialmente com um componente de heteroátomo. Em alguns casos, pequenas quantidades do componente de heteroátomo podem estar presentes (isto é, como um dopante) em uma superfície da alumina. Entretanto, a maior parte do dopante em geral estará presente no corpo do reticulado hospedeiro da alumina. Alumina dopada com um componente de heteroátomo em geral é, ou pode ser preparada por métodos convencionais que são bem conhecidos na técnica ou usando um método descrito em US 5.045.519,
[00192] A expressão “componente de metal alcalino terroso” da maneira aqui usada em geral refere-se a um elemento ou íon do Grupo 2 da Tabela periódica, um composto compreendendo um elemento ou íon do Grupo 2 da Tabela periódica, ou um liga metálica compreendendo um elemento do Grupo 2 da Tabela periódica, a menos que de outra forma especificado. A expressão “componente de metal alcalino terroso” tipicamente não compreende ou inclui “alumina modificada incorporando um componente de heteroátomo”. O “componente de metal alcalino terroso” não é uma “alumina dopada com um componente de heteroátomo” ou um “aluminato de metal alcalino terroso” como aqui descrito.
[00193] Em geral, o “componente de metal alcalino terroso” é (i) um composto compreendendo um metal alcalino terroso, e/ou (ii) uma liga metálica compreendendo um metal alcalino terroso. No composto compreendendo um metal alcalino terroso, o metal alcalino terroso está tipicamente presente como um cátion. O composto pode, por exemplo, ser um óxido de metal alcalino terroso, um nitrato de metal alcalino terroso, um carbonato de metal alcalino terroso, ou um hidróxido de metal alcalino terroso. Na liga metálica, o metal alcalino terroso está tipicamente presente na forma elementar (isto é, como um metal). O componente de metal alcalino terroso é preferivelmente um composto compreendendo um metal alcalino terroso, mais preferivelmente um composto compreendendo um único metal alcalino terroso.
[00194] A expressão “metal do grupo platina (PGM)” da maneira aqui usada em geral refere-se a platina ou paládio, a menos que de outra forma especificado. Para evitar dúvidas, esta expressão, em geral, não inclui ródio.
[00195] A expressão “componente de metal do grupo platina (PGM)” da maneira aqui usada refere-se a qualquer fração que compreende um metal do grupo platina (PGM), tal como PGM elementar (por exemplo, um metal PGM), um íon de PGM (por exemplo, um cátion, tal como Pt2+), um composto compreendendo um PGM (por exemplo, um sal de PGM ou um óxido de um PGM) ou uma liga compreendendo um PGM (por exemplo, uma liga de platina-paládio). A expressão “componente de platina (Pt)” da maneira aqui usada refere-se a qualquer fração que compreende platina, tal como platina elementar (por exemplo, platina metálica), um íon de platina (por exemplo, um cátion, tal como Pt2+), um composto de platina (por exemplo, um sal de platina ou um óxido de platina) ou uma liga compreendendo platina (por exemplo, uma liga de platina-paládio). A expressão “componente de paládio (Pd)” da maneira aqui usada refere-se a qualquer fração que compreende paládio, tal como paládio elementar (por exemplo, paládio metálico), um íon de paládio (por exemplo, um cátion, tal como Pd2+), um composto de paládio (por exemplo, um sal de paládio ou um óxido de paládio) ou uma liga compreendendo paládio (por exemplo, uma liga de platina-paládio).
[00196] O “componente de platina (Pt)” é tipicamente platina metálica ou uma liga compreendendo platina, particularmente um liga de platina-paládio. Preferivelmente, o “componente de platina (Pt)” é platina metálica.
[00197] O “componente de paládio (Pd)” é tipicamente paládio metálico, óxido de paládio ou uma liga compreendendo paládio, particularmente uma liga de platina-paládio. Preferivelmente, o “componente de paládio (Pd)” é paládio metálico.
[00198] A expressão “componente de metal nobre” da maneira aqui usada refere-se a qualquer fração que compreende um metal nobre, tal como uma forma elementar do metal nobre, um íon do metal nobre, um composto do metal nobre ou uma liga compreendendo o metal nobre (por exemplo, um liga de metal nobre-platina ou uma liga de metal nobre-paládio). É preferível que o “componente de metal nobre” seja um metal nobre em si (isto é, na forma elementar) ou uma liga compreendendo o metal nobre. Mais preferivelmente, o “componente de metal nobre” é o metal nobre em si (isto é, na forma elementar).
[00199] Qualquer referência a uma quantidade do “componente de metal do grupo platina (PGM)”, “componente de platina (Pt)”, “componente de paládio (Pd)”, “componente de metal alcalino terroso” ou o “componente de metal nobre” da maneira aqui usada em geral refere-se à quantidade, respectivamente, de PGM, platina, paládio, metal alcalino terroso ou metal nobre que está presente. Assim, por exemplo, se o “componente de metal do grupo platina (PGM)”, “componente de platina (Pt)”, “componente de paládio (Pd)”, “componente de metal alcalino terroso” ou o “componente de metal nobre” for um composto compreendendo, respectivamente, um PGM, platina, paládio, um metal alcalino terroso ou um metal nobre, então a quantidade declarada refere-se somente à quantidade total do dito metal que está presente e não inclui outros componentes do composto.
[00200] As quantidades dadas em unidades de g ft-3 ou g in-3 em geral referem-se ao volume do substrato que é usado.
[00201] Qualquer referência a uma quantidade de um material em termos de % em peso, tal como para a quantidade de componente de metal alcalino terroso, tipicamente refere-se a uma porcentagem do peso geral da camada/zona (por exemplo, revestimento de revestimento de material catalítico) compreendendo esse material.
[00202] A expressão “cobrir substancialmente” da maneira aqui usada refere-se a pelo menos 90% de cobertura, preferivelmente pelo menos 95% de cobertura, mais preferivelmente pelo menos 99% de cobertura, da área superficial da primeira camada pela segunda camada.
[00203] A expressão “comprimento substancialmente uniforme” da maneira aqui usada refere-se ao comprimento de camada que não desvia mais que 10%, preferivelmente não desvia mais que 5%, mais preferivelmente não desvia mais que 1% do valor médio do comprimento da camada.
[00204] A expressão “consistindo essencialmente” da maneira aqui usada limita o escopo de um recurso de forma a incluir materiais ou etapas especificados, e qualquer outro material ou etapa que não afeta materialmente as características básicas desse recurso, tais como, por exemplo, impurezas secundárias. A expressão “consistindo essencialmente em” abrange a expressão “consistindo em”.
[00205] O termo “zona” da maneira aqui usada refere-se a uma região ou camada de revestimento de material catalítico com um comprimento que é menos que o comprimento total do substrato. Em geral, a “zona” tem um comprimento substancialmente uniforme. A expressão normalmente refere-se ao arranjo lado a lado de duas ou mais regiões ou camadas de revestimento de material catalítico no mesmo substrato.
EXEMPLOS
[00206] A invenção será agora ilustrada pelos exemplos não limitantes seguintes.
Exemplo 1 Métodos Preparativos
[00207] Amostras contendo um componente de metal alcalino terroso e alumina dopada com um componente de heteroátomo como um material de suporte foram preparadas da maneira a seguir.
[00208] Pó de alumina dopada com sílica foi colocado em suspensão em água e moído a um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na suspensão seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. A suspensão foi então agitada para homogeneizar. O material catalítico resultante foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita tendo 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C.
[00209] Com propósitos comparativos, foram também preparadas amostras contendo alumina dopada com um componente de heteroátomo como um material de suporte, mas sem o componente de metal alcalino terroso. O método anterior foi usado para preparar as amostras exceto que a etapa de adicionar acetato de bário foi omitida.
[00210] Como uma comparação adicional, amostras contendo alumina convencional como um material de suporte com e sem o componente de metal alcalino terroso foram preparados da maneira a seguir.
[00211] Pó de alumina foi colocado em suspensão em água e moído a um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na suspensão seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. A suspensão foi então agitada para homogeneizar. O material catalítico resultante foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita tendo 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C.
[00212] Amostras de alumina análogas sem o componente de metal alcalino terroso foram preparadas omitindo a etapa de adição de acetato de bário.
[00213] As formulações contiveram um carregamento total de 1.785 g/m3 (50 gff-3) de metal do grupo de platina. As amostras contendo bário foram preparadas usando um carregamento de 5.355 g/m3 (150 gft-3). Alumina dopada com 5% de sílica foi usada como a alumina modificada.
Medição de T50 de CO
[00214] A atividade catalítica foi determinada usando um teste de atividade de bancada de gás sintético (SCAT). Partes a ser testadas foram primeiro perfuradas usando uma perfuratriz e envelhecidas em um forno a 750°C por 5 horas usando condições hidrotérmicas (10% de água). Os núcleos envelhecidos foram testados em um aparelho de gás de teste de atividade catalisador simulado (SCAT) usando as misturas de gás de entrada na tabela 1. Em cada caso o equilíbrio é nitrogênio.
Figure img0001
Resultados
[00215] Os resultados das medições são mostrados na Figura 1. Figura 1 mostra a atividade melhorada de catalisadores da invenção, que compreendem tanto uma alumina modificada quanto bário a um carregamento de 5.355 g/m3 (150 gft-3). Os catalisadores da invenção têm uma temperatura de operação T50 de CO menor que os catalisadores comparativos que não contêm bário. Isto fica particularmente aparente quando a razão em massa de Pt:Pd é na faixa de 1:2 a 2:1. Os catalisadores contendo alumina convencional como um material de suporte e bário não mostram uma temperatura de operação T50 de CO melhorada comparados com catalisadores contendo alumina convencional e não bário.
Exemplo 2
[00216] Amostras contendo alumina dopada com 5% de sílica, Pt:Pd em uma razão em massa de 1:1 a um carregamento de PGM total de 1.785 g/m3 (50 gft-3) e quantidades variadas de bário foram preparadas usando o método descrito anteriormente. As temperaturas de operação T50 de CO foram também medidas usando o mesmo procedimento apresentado anteriormente. Resultados
[00217] Os resultados das medições de “operação” de CO são mostrados na tabela 2 a seguir.
Figure img0002
Exemplo 3 Método Preparativo
[00218] Pó de alumina dopada com sílica foi colocado em suspensão em água e moído a um d90 < 20 microns. Acetato de estrôncio foi adicionado na suspensão seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. A razão em massa de Pt:Pd foi 1:1 a um carregamento de PGM total de 1.785 g/m3 (50 gft-3). A suspensão foi então agitada para homogeneizar. O material catalítico resultante foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita tendo 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C. As temperaturas de operação T50 de CO foram também medidas usando o mesmo procedimento apresentado anteriormente.
Resultados
[00219] Os resultados das medições de “operação” de CO são mostrados na tabela 3 a seguir.
Figure img0003
[00220] Catalisadores contendo estrôncio mostram uma operação T50 de CO menor que um catalisador comparativo sem estrôncio (vide Amostra 21 na tabela 2). Amostras 3-1 e 3-2 mostram que uma redução em operação T50 de CO é obtida usando duas diferentes aluminas dopadas com heteroátomo. A1 suportado é uma alumina dopada com 5% de sílica e A2 suportado é uma alumina dopada com 10% de sílica.
Exemplo 4 Método Preparativo
[00221] Pó alumina dopada com magnésio foi colocado em suspensão em água e moído a um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na suspensão seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. A razão em massa de Pt:Pd foi 2:1 a um carregamento de PGM total de 1.785 g/m3 (50 gft-3). A suspensão foi então agitada para homogeneizar. O material catalítico resultante foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita tendo 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C.
[00222] Com propósitos comparativos, catalisadores contendo alumina dopada com magnésio como um material de suporte sem um metal alcalino terroso foram preparados do mesmo modo, exceto que a etapa de adição de acetato de bário foi omitida.
[00223] As temperaturas de operação T50 de CO foram também medidas usando o procedimento apresentado anteriormente.
Resultados
[00224] Os resultados das medições de “operação” de CO são mostrados na tabela 4 a seguir.
Figure img0004
A3 = Aluminato de magnésio com 20% em peso de magnésio.
[00225] As amostras contendo um material de suporte compreendendo aluminato de magnésio mostram uma operação T50 de CO menor quando bário é incluído na formulação do que aquela amostra preparada sem bário. A temperatura de operação é reduzida por 19°C.
Exemplo 5 Método Preparativo
[00226] Um catalisador (5-1) foi preparado por meio de impregnação molhada incipiente de solução de acetato de bário em um suporte de alumina dopada com sílica. O material foi seco a 105°C. Uma segunda solução de sais de platina e paládio foi então adicionada por impregnação molhada incipiente. O material resultante foi seco a 105°C então calcinado a 500°C. A composição final foi 0,65% em peso de Pt, 0,35% em peso de Pd e 10% em peso de Ba.
[00227] Um catalisador comparativo (5-2) foi preparado usando o mesmo método, mas sem a impregnação de acetato de bário no suporte de alumina dopada com sílica. A composição de final foi 0,65% em peso de Pt e 0,35% em peso de Pd.
[00228] A% de atividade de oxidação de NO contra temperatura de cada catalisador foi testada quando o catalisador foi recém-preparado (por exemplo, catalisador “fresco”) e após envelhecimento hidrotérmico cada catalisador a 750°C por 48 horas (por exemplo, catalisador “envelhecido”). A mistura de gás de teste é dada na tabela 5. Em cada caso o equilíbrio é nitrogênio.
Figure img0005
Resultados
[00229] A diferença entre a atividade das versões “fresca” e “envelhecida” de cada catalisador é mostrada na tabela 6 a seguir.
Figure img0006
[00230] Os resultados na tabela 6 mostram que catalisador 5-1 tem uma menor diferença em % de desempenho da oxidação de NO entre “fresco” e “envelhecido” do que o catalisador 5-2. Esta diferença é importante para sistema de exaustão onde existe um dispositivo de controle de emissões a jusante, particularmente um catalisador SCR ou SCR, em virtude de a atividade de tais dispositivos de controle de emissões a jusante poder ser afetada pelo teor de NOx do gás de exaustão, especialmente a razão de NO:NO2.
[00231] Para evitar qualquer dúvida, o teor total de todo e qualquer e documento citado aqui está incorporado pela referência no presente pedido.

Claims (18)

  1. Catalisador de oxidação diesel para tratar um gás de exaustão a partir de um motor a diesel, catalisador de oxidação este sendo caracterizado pelo fato de que compreende:
    um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt), um componente de paládio (Pd) e uma combinação dos mesmos;
    um componente de metal alcalino terroso;
    um material de suporte compreendendo alumina dopada com sílica em uma quantidade de 0, 5 a 45% em peso; e
    um substrato, que é um monólito de fluxo direto; e
    em que o componente de metal alcalino terroso é suportado no material de suporte, e em que o componente de metal do grupo de platina (PGM), o componente de metal alcalino terroso e o material de suporte estão dispostos no substrato, em que a quantidade de componente de metal alcalino terroso é de 0, 0025 a 0, 13 mol/L (0,07 a 3,75 mol ft-3).
  2. Catalisador de oxidação diesel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente de heteroátomo compreende silício, magnésio, bário, lantânio, cério, titânio, zircônio ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos.
  3. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a alumina dopada com sílica está em uma quantidade de 0,5 a 30% em peso.
  4. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o componente de metal alcalino terroso compreende magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos, preferencialmente o dito componente de metal alcalino terroso compreende estrôncio (Sr) ou bário (Ba).
  5. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de pelo menos um componente de metal do grupo de platina (PGM) ser suportado no material de suporte.
  6. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o catalisador de oxidação compreender duas camadas, em que uma primeira camada está disposta sobre o substrato e uma segunda camada está disposta sobre a primeira camada.
  7. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o catalisador de oxidação compreender uma primeira zona e uma segunda zona, opcionalmente, em que a primeira zona e a segunda zona estão num arranjo lado a lado sobre o substrato.
  8. Catalisador de oxidação diesel de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a primeira zona estar a montante da segunda zona.
  9. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) que consiste em uma combinação de um componente de platina (Pt) e de um componente de paládio (Pd), e a segunda camada ou a segunda zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM), o qual consiste em uma combinação de um componente de paládio (Pd) e um componente de platina (Pt), e, opcionalmente, em que a razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) na primeira camada ou primeira zona é diferente da razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) na segunda camada ou segunda zona.
  10. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente Pd e uma combinação de um componente de paládio (Pd) e um componente de platina (Pt), e em que a segunda camada ou a segunda zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) que consiste de um componente de platina (Pt).
  11. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt) e uma combinação de um componente de paládio (Pd) e um componente de platina (Pt), e a segunda camada ou a segunda zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) que consiste de um componente de paládio (Pd).
  12. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd), e a segunda camada ou a segunda zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) que consiste em uma combinação de um componente de paládio (Pd) e um componente de platina (Pt).
  13. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado a partir do grupo que consiste em um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd), e a segunda camada ou a segunda zona compreende um componente de metal do grupo de platina (PGM) selecionado do grupo que consiste em um componente de platina (Pt) e um componente de paládio (Pd).
  14. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de quando a primeira camada ou a primeira zona compreender uma combinação de um componente de platina (Pt) e de um componente de paládio (Pd), então a primeira camada ou a primeira zona compreende uma razão em massa do componente de platina (Pt) para o componente de paládio (Pd) de > 2:3.
  15. Catalisador de oxidação diesel de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 14, caracterizado pelo fato de que a primeira camada ou a primeira zona compreende um componente de metal alcalino terroso.
  16. Sistema de exaustão para um motor a diesel, caracterizado pelo fato de compreender um catalisador de oxidação diesel conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.
  17. Sistema de exaustão de acordo com a reivindicação 16, sendo caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um dispositivo de controle de emissões selecionado de um filtro de particulado diesel (DPF), um catalisador adsorvente de NOx (NAC), um catalisador de NOx pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF), e combinações de dois ou mais dos mesmos.
  18. Veículo, caracterizado pelo fato de compreender um motor a diesel e o sistema de exaustão conforme definido na reivindicação 16 ou 17.
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