BR112015020505B1

BR112015020505B1 - Catalisador fresco de oxidaqao para tratamento de um gas de escape, sistema de escape para um motor diesel, veiculo, e, uso de um catalisador de oxidaqao

Info

Publication number: BR112015020505B1
Application number: BR112015020505-4A
Authority: BR
Inventors: Andrew Francis Chiffey; David Bergeal; John Benjamin Goodwin; Paul Richard Phillips
Original assignee: Johnson Matthey Public Limited Company
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2020-11-24
Also published as: JP6483625B2; RU2015140750A; BR112015020505A2; DE102014102023B4; GB2516133B; RU2688674C2; WO2014132034A1; KR102275358B1; GB201402802D0; EP2961526A1; GB2516133A; US9138724B2; CN105073250A; DE102014102023A1; EP2961526B1; KR20150122219A; GB201303396D0; DE102014019995B4; US20140241964A1; JP2016513014A

Abstract

CATALISADOR DE OXIDAÇÃO PARA TRATAMENTO DE UM GÃS DE ESCAPE, SISTEMA DE ESCAPE PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO, VEÍCULO, MÉTODO DE TRATAMENTO DE UM GÁS DE ESCAPE, USO DE UM CATALISADOR DE OXIDAÇÃO, E, MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UM CATALISADOR DE OXIDAÇÃO. Um catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape produzido por urn motor de combustão, em que o catalisador de oxidação compreende um substrato e uma camada de catalisador, em que a camada de catalisador compreende: um primeiro material de suporte; um primeiro metal nobre; e um segundo metal nobre; em que a camada de catalisador é disposta sobre uma superfície do substrato, e a camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular á superfície do substrato. O catalisador de oxidação pode ser usado para oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs), e também óxidos de nitrogênio (NO) em tal gás de escape.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão, métodos envolvendo o catalisador de oxidação e o uso do catalisador de oxidação. A invenção também se refere a um método para a preparação do catalisador de oxidação. A invenção refere-se ainda a um sistema de escape ou um veículo compreendendo o catalisador de oxidação.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Motores de combustão produzem gases de escape contend poluentes, como monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HCs), óxidos de nitrogênio (NOX) e material particulado (PM). As normas de emissões para os poluentes em um gás de escape produzido por um motor de combustão, particularmente para motores veiculares, estão se tomando cada vez mais rigorosas. Existe uma necessidade de fornecer catalisadores e sistemas de escape melhorados para o tratamento e a remoção dos poluentes em tais gases de escape que sejam capazes de atender a tais normas e eficazes em termos de custos.

[003] O gás de escape de motores a gasolina e diesel é comumente tratado com um catalisador que é capaz de oxidar (i) de monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO2) e (ii) hidrocarbonetos (HCs) em água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). Catalisadores de três vias (TWCS) são tipicamente empregados para tratar o gás de escape de um motor a gasolina, o qual é capaz de reduzir óxidos de nitrogênio (NOX) em nitrogênio (N2), a água (H2O) e dióxido de carbono (CO2), além de realizar reações de oxidação (i) e (ii). O gás de escape de um motor de ignição por compressão, como um motor diesel, é tipicamente tratado com um catalisador de oxidação (chamado geralmente um catalisador de oxidação diesel (DOC)) que realiza reações de oxidação (i) e (ii). Alguns catalisadores de oxidação diesel também são capazes de oxidar o monóxido de nitrogênio (NO) em dióxido de nitrogênio (NO2), o que pode facilitar a remoção de NOX por um dispositivo de controle de emissões à jusante adicional.

[004] Catalisadores de oxidação para motores de combustão contêm tipicamente um ou mais metais nobres. O(s) metal(ais) nobre(s) específico(s) selecionado(s) para inclusão em um catalisador de oxidação irá(irão) depender de vários fatores, tais como a reatividade para poluentes específicos e sob condições diferentes de gás de escape, custo, durabilidade em altas temperaturas, compatibilidade química com o material de suporte e quaisquer outros componentes do catalisador e susceptibilidade à contaminação por impurezas. Por exemplo, platina (Pt) e paládio (Pd) são, cada um, capazes de oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape de um motor de ignição por compressão. Paládio é mais susceptível à contaminação por enxofre no combustível em comparação com platina, mas é geralmente mais barato do que platina e tem uma maior durabilidade térmica.

[005] Devido à diferença em propriedades entre os metais nobres, os catalisadores de oxidação diesel foram desenvolvidos os quais contêm disposições em camadas de diferentes metais nobres. Em tais disposições, os metais nobres foram dispostos de modo a otimizar a sua reatividade combinada e minimizar degradação. Por exemplo, WO 2006/056811 descreve um catalisador de oxidação diesel onde a camada de topo contém paládio e a camada de fundo em contato com o substrato contém platina. Paládio tem a menor temperatura de “desligar” CO do que a platina. Uma tal disposição facilita o contato entre paládio e de CO nos gases de escape, e o calor que é gerado pode levar a platina na camada de fundo para cima até sua temperatura de “desligar”.

[006] Uma abordagem alternativa consiste em variar a distribuição de metal nobre no interior dos canais do substrato. US 5.043.311 descreve um catalisador monolítico ou de favo de mel composto por um substrato cerâmico ou metálico inerte atravessado por canais de fluxo paralelos, uma camada disposta sobre o mesmo e composta de óxido de metal promovendo a catálise e um componente cataliticamente ativo suportado pelo óxido de metal, em que a concentração do óxido de metal promovendo a catálise ou o componente cataliticamente ativo aumenta a partir da periferia para o eixo central do substrato. A camada composta do óxido de metal promovendo a catálise e o componente cataliticamente ativo que está disposto em cada canal têm uma composição uniforme. No entanto, a composição de cada camada varia de canal a canal.

[007] Métodos para a preparação de catalisadores de oxidação com disposições em camadas ou para a preparação de catalisadores, tais como os descritos em US 5.043.311, têm custo de produção aumentado, particularmente quando comparado com os catalisadores de oxidação com uma camada única em que a composição de cada camada é a mesma em todos os canais do substrato. Também, o método empregado para a preparação de catalisadores de oxidação de múltiplas camadas é necessariamente mais complicado e aumenta a probabilidade de erros de produção.

[008] Portanto, é desejável prover uma disposição de catalisador de oxidação, que ofereça as vantagens de uma disposição de catalisador de múltiplas camadas, mas sem o custo ou dificuldade de produção aumentado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] Os inventores verificaram, surpreendentemente, que muitos ou todos os benefícios associados com catalisadores de múltiplas camadas, particularmente catalisadores de oxidação diesel de múltiplas camadas, podem ser alcançados com um catalisador de oxidação com uma distribuição não uniforme de, pelo menos, um metal nobre em uma direção vertical através da camada contendo catalisador.

[0010] A distribuição de metal nobre em cada camada de tais catalisadores de múltiplas camadas é geralmente uniforme. Catalisadores de múltiplas camadas têm uma pluralidade de camadas em que a concentração de metal nobre em uma camada é diferente da concentração de metal nobre na outra camada. Isto permite uma variação na concentração de metal nobre a ser obtida à medida que as camadas são atravessadas através da sua espessura. No entanto, tal catalisador deve ser preparado por um processo envolvendo uma pluralidade de etapas de revestimento para formar cada camada.

[0011] O catalisador de oxidação da invenção pode ser preparado, com vantagem, usando a mesma metodologia que é usada para a preparação de catalisadores tendo uma camada única, enquanto mantendo muitas ou todas as vantagens da atividade proporcionada por um catalisador de múltiplas camadas. Em particular, o catalisador de oxidação da invenção pode proporcionar um desempenho bom ou aprimorado na conversão de monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e, opcionalmente, também conversão de óxidos de nitrogênio (NOX), por redução ou por oxidação. O catalisador de oxidação da invenção pode possuir um CO T50 surpreendentemente baixo.

[0012] A invenção fornece um catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape a partir de ou produzido por um motor de combustão, em que o catalisador de oxidação compreende um substrato e uma camada de catalisador, em que a camada de catalisador compreende: um primeiro material de suporte; um primeiro metal nobre; e um segundo metal nobre; em que a camada de catalisador é disposta sobre uma superfície do substrato e tem (isto é, a camada de catalisador tem) uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato.

[0013] A invenção também se refere a um sistema de escape para um motor de combustão compreendendo o catalisador de oxidação e, pelo menos, um dispositivo de controle das emissões. Deve ser entendido que o catalisador de oxidação e o sistema de escape da invenção podem ser usados com motores de combustão estacionárias ou motores de combustão móveis. No entanto, o catalisador de oxidação e o sistema de escape da invenção são particularmente apropriados para uso com motores de combustão móveis.

[0014] Outro aspecto da invenção refere-se a um veículo ou um aparelho, cujo veículo ou aparelho compreende um motor de combustão interna e ou o catalisador de oxidação da invenção ou o sistema de escape da invenção.

[0015] A invenção refere-se ainda a um método de tratamento de um gás de escape produzido por um motor de combustão interna, cujo método compreende o contato do gás de escape com um catalisador de oxidação, em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato e uma camada de catalisador, em que a camada de catalisador compreende: um primeiro material de suporte; um primeiro metal nobre; e um segundo metal nobre; em que a camada de catalisador é disposta sobre uma superfície do substrato e tem (isto é, a camada de catalisador tem) uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato. O método é geralmente um método de tratamento de monóxido de carbono (CO), preferivelmente tratamento de monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e opcionalmente óxidos de nitrogênio, (NOX), como óxido de nitrogênio (NO), em um gás de escape de um motor de combustão interna.

[0016] Um aspecto adicional da invenção refere-se ao uso do catalisador de oxidação da invenção para o tratamento de um gás de escape produzido por um motor de combustão interna. A invenção refere-se geralmente ao uso do catalisador de oxidação para oxidar monóxido de carbono (CO) em um gás de escape de um motor de combustão interna. Em particular, a invenção refere-se ao uso do catalisador de oxidação para oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e opcionalmente óxidos de nitrogênio (NOX), como óxido de nitrogênio (NO), em um gás de escape de um motor de combustão interna.

[0017] Outro aspecto da invenção refere-se a um método de preparação de um catalisador de oxidação, o método compreendendo: (a) prover uma pasta fluida aquosa compreendendo um precursor do primeiro material de suporte, um primeiro componente de metal nobre e um segundo componente de metal nobre; (b) aplicar a pasta fluida aquosa sobre um substrato para formar um revestimento; e (c) secar e calcinar o revestimento usando condições que permitem que pelo menos o primeiro componente de metal nobre escoe em direção para ou afastada do substrato.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A Figura 1 é uma imagem EPMA-WDX (de microssonda de elétrons -raio-X dispersivo em comprimento de onda) que mostra a composição das camadas do catalisador do Exemplo 3. A imagem mostra que não se nota uma distribuição homogênea ou uniforme de partículas de platina e paládio na camada acima da linha preta (a camada que foi primeiro revestida diretamente sobre para o substrato). Uma distribuição não uniforme de partículas de paládio foi obtida na camada abaixo da linha preta. As setas pretas na imagem mostram que uma concentração elevada de partículas de paládio foi obtida na proximidade da superfície exposta da camada.

[0019] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de uma camada de acordo com a invenção, que tem uma distribuição uniforme ou homogênea de um primeiro metal nobre (por exemplo, metal nobre 1, como representado por Δ) e uma distribuição não uniforme (isto é, não homogênea) de um segundo metal nobre (por exemplo, um metal nobre 2, como representado por o).

[0020] A Figura 3 é uma ilustração esquemática mostrando a distribuição uniforme de dois metais nobres (por exemplo, metal nobre 1, como representado por Δ e metal nobre 2, como representado por o) em catalisadores de oxidação convencionais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0021] Para evitar dúvidas, o catalisador aqui descrito é denominado um "catalisador de oxidação" porque ele pode oxidar poluentes em um gás de escape. A atividade do catalisador de oxidação não está limitada às reações de oxidação, embora o catalisador de oxidação deva ser capaz de oxidar um ou mais poluentes em gases de escape durante uso normal. Por exemplo, o catalisador de oxidação pode adicionalmente ser capaz de realizar uma reação de redução e/ou pode ser capaz de armazenar temporariamente um ou mais poluentes dos gases de escape. Deve ser entendido que o termo "catalisador de oxidação" inclui um "catalisador de três vias", como um catalisador de três vias que é tipicamente usado para motores a gasolina. Os catalisadores de oxidação da invenção são, no entanto, particularmente apropriados para uso com motores de ignição por compressão, especialmente motores diesel. Assim, é preferido que o catalisador de oxidação se destine para uso no tratamento de um gás de escape produzido por um motor de ignição por compressão, ou é um catalisador de oxidação diesel (DOC).

[0022] Verificou-se que uma distribuição vertical não uniforme de metal nobre pode ser alcançada dentro de uma camada única. Assim, os benefícios associados com a disposição em camadas para alcançar uma distribuição vertical não uniforme de metal nobre através das camadas de catalisador podem ser alcançados usando uma camada única ou menor número de camadas.

[0023] No catalisador de oxidação da invenção, a camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato. Para evitar dúvidas, a camada de catalisador é uma camada única (isto é, a camada de catalisador não compreende uma pluralidade de camadas).

[0024] Em geral, a camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre através de sua espessura (isto é, a direção perpendicular à superfície do substrato representa a espessura da camada de catalisador).

[0025] Tipicamente, a camada de catalisador tem uma primeira superfície e uma segunda superfície. Geralmente, a primeira superfície é paralela (por exemplo, substancialmente paralela) para a segunda superfície (isto é, o plano contendo a primeira superfície é paralelo ao plano contendo a segunda superfície). A primeira superfície e a segunda superfície são tipicamente paralelas à superfície do substrato. Assim, a direção perpendicular à superfície do substrato é também perpendicular à primeira superfície e/ou à segunda superfície.

[0026] A distância perpendicular entre a primeira superfície e a segunda superfície é geralmente a espessura da camada de catalisador.

[0027] A primeira superfície pode ser uma superfície exposta da camada de catalisador ou uma camada adicional (por exemplo, segunda camada) pode ser disposta ou suportada sobre a primeira superfície. A primeira superfície é geralmente no lado superior (isto é, é a superfície de topo) da camada de catalisador. Por exposta, pretende-se significar que a primeira superfície não é completamente ou substancialmente coberta por outro material e, tipicamente, um gás de escape passando através do catalisador entra em contato com a primeira superfície antes da segunda superfície.

[0028] A segunda superfície não é uma superfície exposta da camada de catalisador. Geralmente, a segunda superfície está em contato direto com uma superfície do substrato e/ou uma superfície de outra camada. Assim, a segunda superfície é geralmente a parte debaixo (isto é, é a superfície de fundo ou a mais baixa) da camada de catalisador.

[0029] A quantidade do primeiro metal nobre pode aumentar em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, a quantidade do primeiro metal nobre pode aumentar em uma direção perpendicular a partir da primeira superfície para a segunda superfície). A quantidade do primeiro metal nobre pode aumentar continuamente ou aumentar descontinuamente, preferivelmente aumentar continuamente, em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato. Assim, quando, por exemplo, o catalisador de oxidação compreende uma camada única, que é a camada de catalisador, então a quantidade do primeiro metal nobre aumenta a partir de uma superfície exposta da camada de catalisador em direção à superfície do substrato.

[0030] A camada de catalisador pode ter uma taxa linear ou não linear de aumento na quantidade do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, uma taxa linear ou não linear de aumento na quantidade do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular a partir da primeira superfície para a segunda superfície).

[0031] Tipicamente, pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) são distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície (por exemplo, a 50% da distância perpendicular entre a primeira superfície e a segunda superfície). O plano é tipicamente paralelo à segunda superfície. A referência a “meio trajeto entre” neste contexto geralmente se refere à distância média de meio trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície.

[0032] Geralmente, pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) são distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está a 25% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície. O plano é tipicamente paralelo à segunda superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está a 25% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície.

[0033] Pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) podem ser distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 10% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície. O plano é tipicamente paralelo à segunda superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 10% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície.

[0034] Altemativamente, a quantidade do primeiro metal nobre pode diminuir em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, a quantidade do primeiro metal nobre pode diminuir a partir da primeira superfície para a segunda superfície). A quantidade do primeiro metal nobre pode diminuir continuamente ou diminuir descontinuamente, preferivelmente diminuir continuamente, em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato. Assim, quando, por exemplo, o catalisador de oxidação compreende uma camada única, que é a camada de catalisador, então a quantidade do primeiro metal nobre diminui de uma superfície exposta da camada de catalisador em direção à superfície do substrato.

[0035] A camada de catalisador pode ter uma taxa linear ou não linear de diminuição na quantidade do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, uma taxa linear ou uma não linear da diminuição da quantidade do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular a partir da primeira superfície para a segunda superfície).

[0036] Tipicamente, pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) são distribuídos entre uma primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície (por exemplo, a 50% da distância perpendicular entre a primeira superfície e a segunda superfície). O plano é tipicamente paralelo para a primeira superfície. A referência a “meio trajeto entre” neste contexto geralmente se refere à distância até a metade média entre a primeira superfície e a segunda superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre uma primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície.

[0037] Geralmente, pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) são distribuídos entre uma primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 25% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para a segunda superfície. O plano é tipicamente paralelo para a primeira superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre uma primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 25% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para a segunda superfície.

[0038] Pelo menos 60% da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) podem ser distribuídos entre a primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 10% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para segunda superfície. O plano é tipicamente paralelo para a primeira superfície. Prefere-se que pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do primeiro metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre uma primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está 10% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para a segunda superfície.

[0039] Prefere-se que a quantidade do primeiro metal nobre diminua em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato.

[0040] A distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato pode, em geral, ser uma distribuição graduada do primeiro metal nobre. Altemativamente, a distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato pode ser uma distribuição em etapas do primeiro metal nobre.

[0041] A camada de catalisador pode ter uma distribuição horizontal uniforme ou uma distribuição horizontal não uniforme do primeiro metal nobre.

[0042] Tipicamente, a distribuição do primeiro metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato (isto é, um plano longitudinal) e perpendicular a um eixo longitudinal central do substrato (isto é, direção paralela à face de extremidade de entrada e/ou a face de extremidade de saída do substrato) é uniforme ou não uniforme. Prefere-se que a distribuição do primeiro metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato e perpendicular a um eixo longitudinal central do substrato seja uniforme.

[0043] Geralmente, a distribuição do primeiro metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato (isto é, um plano longitudinal) e paralelo a um eixo longitudinal central do substrato (isto é, direção perpendicular à face de extremidade de entrada e/ou a face de extremidade de saída do substrato) pode ser uniforme ou não uniforme. E preferível que a distribuição do primeiro metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato e paralela a um eixo longitudinal central do substrato seja uniforme.

[0044] Em geral, o primeiro metal nobre pode ser selecionado dentre o grupo consistindo de rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio, platina, prata e ouro. É preferido que o primeiro metal nobre seja selecionado dentre o grupo consistindo de ródio, paládio, platina e ouro. Mais preferencialmente, o primeiro metal nobre é selecionado dentre o grupo consistindo de paládio, platina e ouro. O primeiro metal nobre pode ser paládio. O primeiro metal nobre pode ser platina. O primeiro metal nobre pode ser ouro. Ainda mais preferencialmente, o primeiro metal nobre é paládio.

[0045] Geralmente, a camada de catalisador compreende uma quantidade total do primeiro metal nobre de 0,5 a 15% em peso (por exemplo, 11,5 a 14% em peso ou 12 a 15% em peso), preferivelmente 1 a 10% em peso, mais preferivelmente 2 a 9% em peso (por exemplo, 3 a 8% em peso), como 4 a 7% em peso (por exemplo, 5 a 6% em peso).

[0046] O primeiro metal nobre está tipicamente em forma particulada. Assim, a camada de catalisador compreende partículas de um primeiro metal nobre, e em que a camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme de partículas do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato.

[0047] Quando o primeiro metal nobre está em forma particulada, então tipicamente as partículas do primeiro metal nobre têm um D90 de < 40 nm, mais preferivelmente < 30 nm, e ainda mais preferivelmente < 20 nm.

[0048] Tipicamente, a camada de catalisador compreende um primeiro metal nobre em uma quantidade de 5 a 300 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 10 a 250 g/0,0283 m3, como 25 a 200 g/0,0283 m3, ainda mais preferivelmente 35 a 175 g/0,0283 m3, e ainda mais preferivelmente 50 a 150 g/0,0283 m3 (por exemplo, 75 a 125 g/0,0283 m3). Por exemplo, a camada de catalisador pode compreender o primeiro metal nobre em uma quantidade de 110 a 300 g/0,0283 m3, preferivelmente 125 a 275 g/0,0283 m3, como 150 a 250 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 175 a 200 g/0,0283 m3. Em alguns casos, uma carga relativamente elevada de um primeiro metal nobre, particularmente quando o primeiro metal nobre é paládio, é benéfica (por exemplo, para atividade de oxidação de CO).

[0049] O primeiro material de suporte compreende, tipicamente, ou consiste essencialmente de óxido refratário selecionado do grupo consistindo de alumina, magnésia, sílica, zircônia, titânia, céria e um óxido compósito ou um óxido misto de dois ou mais dos mesmos. Em princípio, qualquer material de suporte apropriado pode ser usado como o primeiro material de suporte.

[0050] Adicionalmente ou altemativamente, o primeiro material de suporte pode compreender, ou consistir essencialmente de, um adsorvedor de hidrocarbonetos, como um adsorvedor de hidrocarbonetos, como descrito abaixo.

[0051] Prefere-se que o óxido refratário seja selecionado do grupo consistindo de alumina, sílica, zircônia, céria e um óxido compósito ou um óxido misto de dois ou mais dos mesmos. Óxidos mistos ou óxidos compósitos preferidos incluem sílica-alumina e céria-zircônia. Mais preferivelmente, o óxido refratário é selecionado do grupo consistindo de alumina, sílica, céria, sílica-alumina e céria-zircônia. O óxido refratário pode ser alumina. O óxido refratário pode ser sílica. O óxido refratário pode ser céria. O óxido refratário pode ser sílica-alumina. O óxido refratário pode ser céria-zircônia.

[0052] Quando o óxido refratário é sílica-alumina, então geralmente o óxido refratário consiste essencialmente de 20 a 95% em peso de alumina e 5 a 80% em peso de sílica (por exemplo, 50 a 95% em peso alumina e 5 a 50% em peso de sílica), preferivelmente 35 a 80% em peso de alumina e 20 a 65% em peso de sílica (por exemplo, 55 a 80% em peso de alumina e 20 a 45% em peso de sílica), mesmo mais preferivelmente 45 a 75% em peso de alumina e 25 a 55% em peso de sílica.

[0053] Quando o óxido refratário é céria-zircônia, então geralmente o óxido refratário consiste essencialmente de 20 a 95% em peso de céria e 5 a 80% em peso de zircônia (por exemplo, 50 a 95% em peso de céria e 5 a 50% em peso de zircônia), preferivelmente 35 a 80% em peso de céria e 20 a 65% em peso de zircônia (por exemplo, 55 a 80% em peso de céria e 20 a 45% em peso de zircônia), ainda mais preferivelmente 45 a 75% em peso de céria e 25 a 55% em peso de zircônia.

[0054] O óxido refratário pode ser dopado com um dopante. A inclusão de um dopante pode estabilizar o óxido refratário ou material de suporte. Tipicamente, o dopante pode ser selecionado dentre o grupo consistindo de zircônio (Zr), titânio (Ti), silício (Si), ítrio (Y), lantânio (La), praseodímio (Pr), samário (Sm), neodímio (Nd), bário (Ba) e um óxido dos mesmos. Em geral, o dopante é diferente do óxido refratário (isto é, do cátion do óxido refratário). Assim, por exemplo, quando o óxido refratário é titânia, então o dopante não é titânio ou um óxido do mesmo.

[0055] Quando o óxido refratário é dopado com um dopante, então tipicamente o óxido refratário compreende uma quantidade total de dopante de 0,1 a 10% em peso. Prefere-se que a quantidade total de dopante seja de 0,25 a 5% em peso, mais preferivelmente 0,5 a 2,5% em peso (por exemplo, cerca de 1% em peso).

[0056] Tipicamente, a camada de catalisador compreende uma quantidade do primeiro material de suporte de 0,1 a 3,5 g/16,38 cm3 (por exemplo, 0,25 a 3,0 g/16,38 cm3), preferivelmente 0,3 a 2,5 g/16,38 cm3, ainda mais preferivelmente 0,5 a 2,0 g/16,38 cm3, e ainda mais preferivelmente 0,6 a 1,75 g/16,38 cm3 (por exemplo, 0,75 a 1,5 g/16,38 cm3).

[0057] Em geral, o primeiro material de suporte está na forma de partículas. O primeiro material de suporte pode ter um tamanho de partícula D90 de < 50 pm, preferivelmente < 30 pm, e mais preferivelmente de 20 pm < (como determinado por técnicas de difração de laser convencionais). A distribuição do tamanho das partículas do material de suporte é selecionada para auxiliar a adesão ao substrato. As partículas são geralmente obtidas por meio de trituração.

[0058] O primeiro metal nobre pode ser disposto ou suportado no primeiro material de suporte. Assim, o primeiro metal nobre pode ser disperso no primeiro material de suporte e/ou impregnado no primeiro material de suporte.

[0059] Geralmente, o segundo metal nobre pode ser selecionado do grupo consistindo de rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio, platina, prata e ouro. O segundo metal nobre é tipicamente um metal diferente do primeiro metal nobre.

[0060] Prefere-se que o segundo metal nobre seja selecionado dentre o grupo consistindo de ródio, paládio, platina e ouro. Mais preferivelmente, o segundo metal nobre é selecionado dentre o grupo consistindo de paládio, platina e ouro. O segundo metal nobre pode ser paládio. O segundo metal nobre pode ser platina. O segundo metal nobre pode ser ouro. Ainda mais preferencialmente, o segundo metal nobre é platina.

[0061] Quando o primeiro metal nobre é paládio e o segundo metal nobre é ouro ou vice-versa, então o paládio e ouro podem formar uma liga de paládio-ouro.

[0062] A camada de catalisador pode ter uma distribuição uniforme ou não uniforme do segundo metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato. Prefere-se que a camada de catalisador apresenta uma distribuição uniforme do segundo metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato.

[0063] Quando a camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme do segundo metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato, então a quantidade do segundo metal nobre pode aumentar ou diminuir em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, a quantidade do segundo metal nobre pode aumentar ou diminuir em uma direção perpendicular a partir da primeira superfície para a segunda superfície). Prefere-se que (a) a quantidade do segundo metal nobre aumente em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato, quando a quantidade do primeiro metal nobre diminui em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato, ou (b) a quantidade do segundo metal nobre diminui em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato, quando a quantidade do primeiro metal nobre aumenta em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato.

[0064] A quantidade do segundo metal nobre pode aumentar continuamente, diminuir continuamente, aumentar descontinuamente ou diminuir descontinuamente, preferivelmente aumentar continuamente ou diminuir continuamente, em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato.

[0065] A camada de catalisador pode ter uma taxa linear ou não linear de aumento ou diminuição na quantidade do segundo metal nobre em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato (isto é, uma taxa linear ou uma taxa não linear de aumento ou diminuição na quantidade do segundo metal nobre em uma direção perpendicular a partir da primeira superfície para a segunda superfície).

[0066] Tipicamente, pelo menos 60%, preferivelmente pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do segundo metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam ou distribuídos entre (a) a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície (por exemplo, a 50% da distância perpendicular entre a primeira superfície e a segunda superfície), ou (b) a primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está no meio do trajeto entre a primeira superfície e a segunda superfície (por exemplo, a 50% da distância perpendicular entre a primeira superfície e a segunda superfície. O plano é tipicamente paralelo à primeira e/ou segunda superfície. A referência a “meio trajeto entre” neste contexto geralmente se refere à distância até a metade média entre a primeira superfície e a segunda superfície.

[0067] Geralmente, pelo menos 60%, preferivelmente pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do segundo metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) sejam distribuídos entre ou (a) a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está a 25% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície, ou (b) a primeira superfície e um ponto ou um plano na camada de catalisador que está a 25% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para a segunda superfície. O plano está tipicamente paralelo à primeira superfície e/ou segunda superfície.

[0068] Pelo menos 60%, preferivelmente pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 75%, como pelo menos 80%, ainda mais preferivelmente pelo menos 90%, da quantidade total do segundo metal nobre (por exemplo, da camada de catalisador) podem ser distribuídos entre ou (a) a segunda superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está a 10% da distância perpendicular a partir da segunda superfície para a primeira superfície, ou (b) a primeira superfície e um ponto ou um plano na camada do catalisador que está a 10% da distância perpendicular a partir de uma primeira superfície para a segunda superfície. O plano é tipicamente paralelo à primeira superfície e/ou segunda superfície.

[0069] A distribuição não uniforme do segundo metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato pode, em geral, ser uma distribuição graduada do segundo metal nobre. Altemativamente, a distribuição não uniforme do segundo metal nobre em uma direção perpendicular à superfície do substrato pode ser uma distribuição em etapas do segundo metal nobre.

[0070] A camada de catalisador pode ter uma distribuição uniforme horizontal ou uma distribuição não uniforme horizontal do segundo metal nobre.

[0071] Tipicamente, a distribuição do segundo metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato (isto é, um plano longitudinal) e perpendicular a um eixo longitudinal central do substrato (isto é, direção paralela à face de extremidade de entrada e/ou a face de extremidade de saída do substrato) é uniforme ou não uniforme. Prefere-se que a distribuição do segundo metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato e perpendicular a um eixo longitudinal central do substrato seja uniforme.

[0072] Geralmente, a distribuição do segundo metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato (isto é, um plano longitudinal) e paralela a um eixo longitudinal central do substrato (isto é, direção perpendicular à face de extremidade de entrada e/ou a face de extremidade de saída do substrato) pode ser uniforme ou não uniforme. É preferível que a distribuição do segundo metal nobre em uma direção paralela à superfície do substrato e paralela a um eixo longitudinal central do substrato seja uniforme.

[0073] A camada de catalisador tipicamente compreende uma quantidade total do segundo metal nobre de 0,5 a 15% em peso (por exemplo, 11,5 a 14% em peso ou 12 a 15% em peso), preferivelmente 1 a 10% em peso, mais preferivelmente 2 a 9% em peso (por exemplo, 3 a 8% em peso), como 4 a 7% em peso (por exemplo, 5 a 6% em peso).

[0074] O segundo metal nobre está tipicamente em forma particulada. Quando o segundo metal nobre está em forma particulada, então tipicamente as partículas do segundo metal nobre têm um D90 de < 40 nm, mais preferivelmente < 30 nm, e ainda mais preferivelmente < 20 nm.

[0075] O segundo metal nobre pode ser disposto ou suportado no primeiro material de suporte. Assim, o segundo metal nobre pode ser disperso no primeiro material de suporte e/ou impregnado dentro do primeiro material de suporte.

[0076] Tanto o primeiro metal nobre como o segundo metal nobre podem ser dispostos ou suportados no primeiro material de suporte. É possível fixar um metal nobre sobre um material de suporte antes de preparar uma composição de revestimento reativo para revestir um substrato. Prefere- se que apenas o primeiro metal nobre seja disposto ou suportado no primeiro material de suporte.

[0077] Tipicamente, a camada de catalisador compreende um segundo metal nobre em uma quantidade de 5 a 300 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 10 a 250 g/0,0283 m3, como 25 a 200 g/0,0283 m3, ainda mais preferivelmente 35 a 175 g/0,0283 m3, e ainda mais preferivelmente 50 a 150 g/0,0283 m3 (por exemplo, 75 a 125 g/0,0283 m3). Por exemplo, a camada de catalisador pode compreender o segundo metal nobre em uma quantidade de 110 a 300 g/0,0283 m3, preferivelmente 125 a 275 g/0,0283 m3, como 150 a 250 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 175 a 200 g/0,0283 m3.

[0078] Geralmente, o catalisador de oxidação, preferivelmente a camada de catalisador, compreende uma quantidade total do primeiro metal nobre e uma quantidade total do segundo metal nobre em uma razão (em massa) de 20:1 a 1:20. Preferivelmente, a razão é 10:1 a 1:10 (por exemplo, 8:1 a 1:2,5), mais preferivelmente a razão é 7,5:1 a 1:7,5, como 5:1 a 1:5, ainda mais preferivelmente a razão é 4:1 a 1:4 (por exemplo, 3:1 a 1:3), como 2,5:1 a 1:2,5 (por exemplo, 2:1 a 1:2 ou 1,5:1 a 1:1,5).

[0079] O catalisador de oxidação tipicamente compreende o primeiro metal nobre e o segundo metal nobre em uma quantidade total de 5 a 500 g/0,0283 m3. Preferivelmente, a quantidade total é 10 a 400 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 20 a 300 g/0,0283 m3, ainda mais preferivelmente, 25 a 250 g/0,0283 m3, e mesmo mais preferivelmente 35 a 200 g/0,0283 m3.

[0080] As combinações preferidas do primeiro metal nobre e do segundo metal nobre incluem Pt e Pd; Pd e Au; Pt e Rh; Pd e Rh. Quando o primeiro metal nobre é platina e o segundo metal nobre é paládio ou vice- versa, então preferivelmente a razão da massa total de platina (Pt) a para a massa total de paládio (Pd) é 3:1 a 1:3, como 2:1 a 1:2, e mais preferivelmente 1,5:1 a 1:1,5.

[0081] A camada de catalisador pode compreender ainda um terceiro metal nobre. Geralmente, o terceiro metal nobre pode ser selecionado dentre o grupo consistindo de rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio, platina, prata e ouro. O terceiro metal nobre é tipicamente um metal diferente para tanto o primeiro metal nobre como o segundo metal nobre.

[0082] Prefere-se que o terceiro metal nobre seja selecionado dentre o grupo consistindo de ródio, paládio, platina e ouro. Mais preferencialmente, o terceiro metal nobre é selecionado dentre o grupo consistindo de ródio e ouro. O terceiro metal nobre pode ser ródio. O terceiro metal nobre pode ser ouro. Ainda mais preferencialmente, o terceiro metal nobre é ródio.

[0083] As combinações preferidas do primeiro metal nobre, do segundo metal nobre e do terceiro metal nobre incluem Pd, Pt e Au; Pd, Pt e Rh; Pd, Au e Rh. Mais preferida é a combinação de Pd, Pt e Au (por exemplo, o primeiro metal nobre, o segundo metal nobre e o terceiro metal nobre, respectivamente).

[0084] Em geral prefere-se que o catalisador de oxidação compreenda somente dois metais nobres (isto é, o primeiro metal nobre e o segundo metal nobre).

[0085] A camada de catalisador tipicamente compreende uma quantidade total de metal nobre de 0,5 a 15% em peso (por exemplo, 11,5 a 14% em peso ou 12 a 15% em peso), preferivelmente 1 a 10% em peso, mais preferivelmente 2 a 9% em peso (por exemplo, 3 a 8% em peso), como 4 a 7% em peso (por exemplo, 5 a 6% em peso).

[0086] Quando o catalisador de oxidação é usado como um catalisador de oxidação diesel, então geralmente a quantidade total de metal nobre (por exemplo, o primeiro metal nobre, o segundo metal nobre e, se presente, o terceiro metal nobre) é de 25 a 200 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 40 a 160 g/0,0283 m3. Quando o catalisador de oxidação é usado como um filtro para fuligem catalisado, então a quantidade total de metal nobre (por exemplo, o primeiro metal nobre, o segundo metal nobre e, se presente, o terceiro metal nobre) é 5 a 100 g/0,0283 m3, mais preferivelmente 10 a 40 g/0,0283 m3.

[0087] O catalisador de oxidação, ou a camada de catalisador, pode ainda compreender um adsorvedor de hidrocarboneto. O adsorvedor de hidrocarboneto pode estar presente em uma camada separada da camada de catalisador.

[0088] Tipicamente, o adsorvedor de hidrocarboneto é selecionado dentre o grupo consistindo de um zeólito, carvão ativado, grafite porosa e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Prefere-se que o adsorvedor de hidrocarboneto seja um zeólito. Mais preferivelmente, o zeólito é um zeólito de poro médio (por exemplo, um zeólito com um tamanho de anel máximo de oito átomos tetraédricos) ou um zeólito de poro grande (por exemplo, um zeólito com um tamanho de anel máximo de dez átomos tetraédricos). Exemplos de zeólitos ou tipos de zeólitos apropriados incluem faujasita, clinoptilolita, mordenita, sílicalita, ferrierita, zeólito X, zeólito Y, zeólito Y ultraestável, zeólito AEI, zeólito ZSM-5, zeólito ZSM-12, zeólito ZSM-20, zeólito ZSM-34, zeólito CHA, zeólito SSZ-3, zeólito SAPO-5, ofretita, um beta zeólito ou um zeólito CHA de cobre. O zeólito é preferivelmente ZSM-5, um zeólito beta ou um zeólito Y.

[0089] Tipicamente, o zeólito tem uma razão molar de sílica para alumina de, pelo menos, 25:11, preferivelmente pelo menos 25 :1, com faixas utilizáveis de 25:1 a 1000:1, 50:1 a 500:1, bem como 25:1 a 100:1, 25:1 a 300:1, de 100:1 a 250:1. Zeólitos tendo uma razão molar elevada de sílica para alumina mostram uma melhorada estabilidade hidrotérmica.

[0090] Quando o catalisador de oxidação compreende um adsorvedor de hidrocarboneto, então tipicamente a quantidade total de adsorvedor de hidrocarboneto é 0,05 a 3.00 g/16,38 cm3, particularmente 0,10 a 2,00 g/16,38 cm3, mais particularmente 0,2 a 0,8 g/16,38 cm3.

[0091] O catalisador de oxidação da invenção pode ainda compreender um material de armazenamento de oxigênio. Tais materiais são bem conhecidos na técnica. O material de armazenamento de oxigênio pode ser selecionado dentre céria (CeO2) e céria-zircônia (ZrO2-CeO2), tais como uma solução sólida céria-zircônia. É preferível que o material de armazenamento de oxigênio seja diferente do óxido refratário do primeiro material de suporte.

[0092] Quando o material de armazenamento de oxigênio é selecionado dentre céria e céria-zircônia, então, preferivelmente, o material de armazenamento de oxigênio é ou (a) céria quando o primeiro material suporte compreende, ou consiste essencialmente de céria-zircônia ou (b) céria- zircônia, quando o primeiro material suporte compreende, ou consiste essencialmente de céria.

[0093] O catalisador de oxidação, a camada de catalisador ou o primeiro material de suporte podem ainda compreender um óxido redutível. O óxido redutível pode formar um óxido compósito ou um óxido misto com o óxido refratário.

[0094] Tipicamente, o óxido de redutível pode ser selecionado dentre o grupo consistindo de um óxido de manganês (MnCh por exemplo, e/ou Mn2Ü3), um óxido de ferro (por exemplo, FeiCh), um óxido de estanho (por exemplo, SnCh), um óxido de cobre (por exemplo, CuO), um óxido de cobalto (por exemplo, CoO e/ouCθ2θ3), um óxido de titânio (TÍO2 por exemplo) e um óxido de cério (CeO2, por exemplo). O óxido redutível é, preferivelmente diferente (isto é, diferente da composição) para o óxido refratário. Preferencialmente, o óxido de redutível é um óxido de ferro ou um óxido de cério, mais preferencialmente o óxido de redutível é um óxido de ferro.

[0095] Quando um óxido redutível está presente, então tipicamente o catalisador de oxidação tem uma razão em massa do óxido redutível para o óxido refratário de 10:1 a 1:10, preferivelmente 5:1 a 1:5 (por exemplo, 1:1a 1:5), ainda mais preferivelmente 1:1a 1:2,5.

[0096] O catalisador de oxidação, ou a camada de catalisador, pode ainda compreender um promotor de metal de base. O promotor base de metal pode ser selecionado dentre o grupo consistindo de um metal alcalino, um metal alcalino-terroso, um metal lantanídeo e um óxido do mesmo. É preferido que o promotor de base de metal seja um metal alcalino, metal alcalino-terroso ou um óxido do mesmo. Mais preferencialmente, o promotor de base de metal é um metal alcalino-terroso (por exemplo, Ca, Mg, Sr ou Ba, preferivelmente, Ba) ou um óxido do mesmo.

[0097] O catalisador de oxidação da invenção pode compreender uma segunda camada. A segunda camada pode compreender ou consistir essencialmente de um adsorvedor de hidrocarboneto e/ou um terceiro metal nobre (por exemplo, um terceiro metal nobre, como definido acima) e/ou um óxido refratário (por exemplo, um zeólito) e/ou um óxido de redutível e/ou um material de armazenamento de oxigênio e/ou um promotor de metal de base. Preferivelmente, a segunda camada compreende, ou consiste essencialmente de um adsorvedor de hidrocarboneto e/ou um terceiro metal nobre, e/ou um óxido refratário. Mais preferencialmente, a segunda camada compreende, ou consiste essencialmente de um adsorvedor de hidrocarboneto e/ou um óxido refratário.

[0098] Quando a segunda camada compreende um terceiro metal nobre, então preferivelmente a segunda camada compreende platina e/ou paládio. Prefere-se ainda que a segunda camada tenha uma razão em massa de platina (Pt) para paládio (Pd) de 10:1 a 1:10, mais preferivelmente 5:1 a 1:5, ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 1:2,5, como 2:1 a 1:2 (por exemplo, l.:l a 1:1,5). Outras razões preferidas para a razão em massa de platina (Pt) para paládio (Pd) na segunda camada incluem 8,5:1 a 1:2,5, como 7,5:1 a 1:2 (por exemplo, 6:1 a 1:1,5), ainda mais preferivelmente 5:1 a 1:1.25 (por exemplo, 5:1 a 1:1).

[0099] A camada de catalisador pode ser disposta ou suportada sobre a segunda camada. A segunda camada pode ser disposta diretamente sobre uma superfície do substrato (isto é, a segunda camada está em contato com uma superfície do substrato). Assim, a segunda camada pode ser disposta entre a camada de catalisador e uma superfície do substrato (isto é, a camada de catalisador é disposta sobre uma segunda camada e opcionalmente a segunda camada é colocada diretamente sobre uma superfície do substrato).

[00100] Altemativamente, a segunda camada pode ser disposta ou suportada sobre a camada de catalisador. A camada de catalisador pode ser disposta diretamente sobre uma superfície do substrato (isto é, a camada de catalisador está em contato com uma superfície do substrato). Assim, a camada de catalisador pode ser disposta entre a segunda camada e uma superfície do substrato (isto é, a segunda camada é disposta na camada de catalisador e, opcionalmente, a camada de catalisador é colocada diretamente sobre uma superfície do substrato).

[00101] O catalisador de oxidação da invenção compreende, tipicamente, uma camada única, cuja camada única é a camada de catalisador. Em geral, a camada de catalisador é colocada diretamente sobre uma superfície do substrato (isto é, a camada de catalisador está em contato com uma superfície do substrato).

[00102] Em geral, o catalisador de oxidação da invenção compreende um único substrato (isto é, apenas um substrato).

[00103] Substratos para suportar catalisadores de oxidação para o tratamento de gases de escape de um motor de combustão são bem conhecidos na técnica. Geralmente, o substrato é um material cerâmico ou um material metálico.

[00104] Prefere-se que o substrato seja feito ou composto de cordierita (SiC>2-A12O3-MgO), carboneto de silício (SiC), liga de Fe-Cr-Al, liga de Ni- Cr-Al, ou uma liga de aço inoxidável.

[00105] Tipicamente, o substrato é um monólito. Prefere-se que o monólito seja um monólito de passagem de fluxo ou um monólito de filtragem.

[00106] É preferido que o catalisador de oxidação da invenção se destine ao para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou um filtro para fuligem catalisado (CSF). Na prática, as formulações de catalisadores empregados em DOCs e CSFs são semelhantes. Geralmente, no entanto, uma diferença de princípio entre um DOC e um CSF é o substrato sobre o qual a formulação de catalisador é revestida e a quantidade de metal nobre no revestimento.

[00107] Um monólito de passagem de fluxo compreende, tipicamente, um monólito de favo de mel (por exemplo, um monólito de favos de metal ou cerâmica), tendo uma pluralidade de canais que se estendem através do mesmo, que são canais abertos em ambas as extremidades. Quando o substrato é um monólito de passagem de fluxo, então, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou se destina ao uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC).

[00108] Um monólito de filtragem compreende, geralmente, uma pluralidade de canais de entrada e uma pluralidade de canais de saída, em que os canais de entrada estão abertos em uma extremidade à montante (isto é, o lado de entrada de gás de escape) e estão plugados ou selados na sua extremidade à jusante (isto é, lado de saída de gás de escape), os canais de saída estão plugados ou selados em uma extremidade à montante e estão abertos em sua extremidade à 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 filtragem, então, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um filtro para fuligem catalisado (CSF) ou se destina ao uso como um filtro para fuligem catalisado (CSF).

[00109] Quando o monólito é um monólito de filtragem, é preferível que o monólito de filtragem seja um filtro de fluxo de parede. No filtro de fluxo de parede, cada canal de entrada é alternadamente separado de um canal de saída por uma parede de estrutura porosa e vice-versa. Prefere-se que o canal de entrada e os canais de saída tenham uma disposição de favo de mel. Quando se tem uma disposição de favo de mel, prefere-se que os canais verticalmente e lateralmente adjacentes a um canal de entrada estejam plugados em uma extremidade à montante e vice-versa (por exemplo, os canais verticalmente e lateralmente adjacentes a um canal de saída estão plugados a uma extremidade à jusante). Quando visto a partir de cada extremidade, as extremidades alternadamente plugadas e abertas dos canais adquirem uma aparência de um tabuleiro de xadrez.

[00110] Em princípio, o substrato pode ser de qualquer formato ou tamanho. No entanto, o formato e o tamanho do substrato são geralmente selecionados para otimizar a exposição dos materiais cataliticamente ativos no catalisador ao gás de exaustão. O substrato pode, por exemplo, ter um formato tubular, de fibras ou particulado. Exemplos de substratos de suporte apropriados incluem um substrato do tipo monolítico ou de favo de mel de cordierita, um substrato do tipo SiC monolítico de favo de mel, um substrato do tipo de fibra em camadas ou tecido de malha, um substrato do tipo de espuma, um substrato do tipo de fluxo cruzado, um substrato do tipo de tela de arame de metal, um substrato do tipo de corpo poroso de metal e um substrato do tipo de partículas de cerâmica.

[00111] A invenção também se refere a um sistema de escape para um motor de combustão compreendendo o catalisador de oxidação, e pelo menos um dispositivo de controle das emissões. Em geral, o dispositivo de controle das emissões é separado para o catalisador de oxidação (por exemplo, o dispositivo de controle de emissões tem um substrato separado do substrato do catalisador de oxidação) e, preferivelmente, o catalisador de oxidação está à montante do dispositivo de controle das emissões.

[00112] O dispositivo de controle de emissões pode ser selecionado dentre um filtro de particulados diesel (DPF), um catalisador de adsorvedor de NOx (NAC), um catalisador de NOX pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletivo (SCR), um catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro para 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 de filtros de particulados diesel (DPFs), catalisadores de adsorvedor de NOX (NACs), catalisadores de NOX pobres (LNCs), catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR), catalisador de oxidação diesel (DOCs), catalisadores de filtros para fuligem catalisados (CSFs) de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF) são todos bem conhecidos na técnica.

[00113] Exemplos de dispositivos de controle de emissões para uso com o catalisador de oxidação da invenção ou para inclusão no sistema de escape da invenção são fornecidos abaixo.

[00114] Um filtro de particulados diesel é um dispositivo de controle das emissões tendo um substrato de filtragem. O filtro de particulados diesel compreende preferencialmente um substrato, em que o substrato é um monólito de filtragem ou um monólito de passagem de fluxo, como definido acima, preferivelmente um monólito de filtragem. O substrato pode ser revestido com uma formulação do catalisador.

[00115] A formulação de catalisador do filtro de particulados diesel pode ser apropriada para oxidar (i) o material particulado (PM) e/ou (ii) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs). Quando a formulação de catalisador é apropriada para oxidar PM, então, o dispositivo de controle de emissões resultante é conhecido como um filtro para fuligem catalisado (CSF). Tipicamente, a formulação de catalisador de um CSF compreende um metal nobre, tal como um primeiro metal nobre e/ou um segundo metal nobre, como definido acima.

[00116] A formulação de catalisador do filtro de particulados diesel pode ser uma composição de adsorvedor de NOX. Quando a formulação é uma composição de catalisador de adsorvedor de NOX, dispositivo de controle de emissões é um exemplo de um catalisador de adsorvedor de NOX (NAC). Dispositivos de controle de emissões em que a formulação de catalisador é uma composição de adsorvedor de NOX foram descritos (ver, por exemplo, EP 0.766.993). Composições de adsorvedor de NOX são bem conhecidas na técnica (ver, por exemplo, EP 0.766.993 e US 5.473.887). Composições de adsorvedor de NOX são concebidas para adsorver o NOX do gás de escape pobre (lambda> 1) e para dessorver o NOX quando a concentração de oxigênio no gás de escape é reduzida. O NOX dessorvido pode então ser reduzida em N2 com um redutor apropriado (por exemplo, combustível de motor) e promovida por um componente catalisador, como ródio, da própria composição de adsorvedor de NOX ou localizada à jusante da composição de adsorvedor de NOX.

[00117] Geralmente, uma composição adsorvedor 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 dos mesmos, em que o componente de metal de terra rara compreende lantânio ou ítrio. E preferido que o componente de metal alcalino compreenda potássio ou sódio, mais preferivelmente potássio. E preferido que o componente de metal alcalino-terroso compreenda bário ou estrôncio, mais preferivelmente bário.

[00118] A composição de adsorvedor de NOX pode ainda compreender um material de suporte e/ou um componente de metal catalítico. O material de suporte pode ser selecionado dentre de alumina, céria, titânia, zircônia e misturas das mesmas. O componente de metal catalítico pode compreender um metal selecionado dentre de platina (Pt), paládio (Pd), ródio (Rh) e combinações de dois ou mais dos mesmos.

[00119] Catalisadores de NOX pobres (LNCS) são bem conhecidos na técnica. Catalisadores de NOX pobres preferidos (LNC) compreendem quer (a) platina (Pt) suportada sobre alumina ou (b) um zeólito permutado por cobre, particularmente ZSM-5 permutado por cobre.

[00120] Catalisadores SCR também são bem conhecidos na técnica. Quando o sistema de escape da invenção compreende um catalisador de SCR, então, o sistema de escape pode ainda compreender um injetor para injetar um redutor nitrogenado, como amónia ou uréia, em gás de escape à jusante do catalisador de oxidação de monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos ( HCs) e à montante do catalisador SCR. Em alternativa, ou em adição ao injetor, o sistema de escape pode ainda incluir um mecanismo de controle do motor para enriquecer o gás de escape com hidrocarbonetos. O catalisador SCR pode então usar os hidrocarbonetos como um redutor para reduzir NOX. Quando o substrato do catalisador SCR é um monólito de filtragem, em seguida, o catalisador é um catalisador SCRF. Um catalisador SCRF é um dispositivo de controle das emissões tendo um substrato de filtragem.

[00121] Geralmente, os catalisadores SCR são incapazes de reduzir quantidades substanciais de NOX em um gás de escape logo após o arranque de um motor de ignição por compressão, porque a temperatura do gás de escape (e, portanto, a temperatura do catalisador) está muito baixa. Catalisadores de coletor de NOX pobre (por exemplo, catalisadores adsorvedores de NOX) têm sido, por exemplo, empregados à montante de catalisadores SCR, de modo que o NOX possa ser armazenado até que o catalisador SCR se tomar mais ativo em temperaturas maiores dos gases de escape. No entanto, os catalisadores de coletor de NOX pobre são muitas vezes incapazes de armazenar apropriadamente NOX quando se tem um grande fluxo de massa de gás de escape (por exemplo, quando o motor é operado em um ciclo de alta velocidade).

[00122] Em uma primeira modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Tal disposição pode ser chamada de DOC/SCR. Esta modalidade refere-se também ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão, particularmente um motor de ignição por compressão, em combinação com um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Preferivelmente, o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como um catalisador de oxidação diesel. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado, pode ser disposto entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).

[00123] Uma segunda modalidade do sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Tal disposição pode ser chamada de DOC/SCRF. Esta modalidade refere-se também ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape a partir de um motor de combustão, em particular um motor de ignição por compressão, em combinação com um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Preferivelmente, o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como um catalisador de oxidação diesel. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser disposto entre o catalisador de oxidação e o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF).

[00124] Em uma terceira modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC e ou um filtro de particulados diesel (DPF) ou um filtro para fuligem catalisado (CSF). Tal disposição pode ser chamada de DOC/ DPF ou um DOC/CSF. Esta modalidade refere-se também ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão, em particular um motor de ignição por compressão, em combinação com um filtro de particulados diesel ou um filtro para fuligem catalisado. Preferivelmente, o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como um catalisador de oxidação diesel. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido por (por exemplo, está à montante) do filtro de particulados diesel ou o filtro para fuligem catalisado (CSF). Assim, por exemplo, uma saída do catalisador de oxidação é conectada a uma entrada do filtro de particulados diesel ou o filtro para fuligem catalisada.

[001251 Em uma quarta modalidade do sistema de escape, o dispositivo de escape inclui um catalisador de oxidação diesel e o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente, como um filtro para fuligem catalisado (CSF). Esta disposição também pode ser chamada de uma disposição DOC/CSF. A modalidade ainda se refere ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de ignição por compressão, em combinação com um catalisador de oxidação diesel (DOC), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como, um filtro para fuligem catalisado. Tipicamente, o catalisador de oxidação diesel (DOC) é seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de oxidação da invenção. Assim, uma saída do catalisador de oxidação diesel é ligada a uma entrada do catalisador de oxidação da invenção.

[00126] Uma quinta modalidade do sistema de escape refere-se a um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um filtro de particulados diesel ou um filtro para fuligem catalisado (CSF), e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Tal disposição pode ser chamada de DOC/DPF/SCR ou um DOC/CSF/SCR e é um sistema de escape preferido para um veículo diesel leve. Esta modalidade também refere-se ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão, em particular um motor de ignição por compressão, em combinação com um filtro de particulados diesel ou um filtro para fuligem catalisado (CSF), e uma catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente, em que o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como um catalisador de oxidação diesel. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido por (por exemplo, está à montante) do filtro de particulados diesel ou do filtro para fuligem catalisado (CSF). DPF ou CSF é geralmente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser disposto entre DPF ou CSF e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, DPF ou LCR pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).

[001271 Uma sexta modalidade do sistema de escape refere-se a um sistema de escape compreendendo um catalisador de oxidação diesel (DOC), o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente, como um filtro para fuligem catalisado (CSF), e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Esta é também uma disposição DOC/CSF/SCR. Um outro aspecto desta modalidade relaciona-se ao uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de ignição por compressão, em combinação com um catalisador de oxidação diesel (DOC) e um catalisador de redução catalítica (SCR) seletivo, preferivelmente, em que o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como, um filtro para fuligem catalisado (CSF). O catalisador de oxidação diesel (DOC) é normalmente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de oxidação da invenção. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser disposto entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido pelo (por exemplo, está à montante de) injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).

[00128] Em uma sétima modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um catalisador (SCR) de redução catalítica seletiva e de um filtro para fuligem catalisado (CSF) ou um filtro de particulados diesel (DPF). A disposição é tanto um DOC/SCR/ CSF ou um DOC/SCR/DPF. Esta modalidade refere-se também à uso do catalisador de oxidação para o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão, em particular um motor de ignição por compressão, em combinação com uma redução catalítica seletiva (SCR) de catalisador e de um filtro para fuligem catalisado (CSF) ou um diesel filtro de particulados diesel (DPF), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou deve ser usado como um catalisador de oxidação diesel.

[00129] Na sétima modalidade do sistema de escape, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser disposto entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por um (por exemplo, está à montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). O catalisador de redução catalítica seletivo (SCR) é seguido por (por exemplo, está à montante) do filtro para fuligem catalisado (CSF) ou do filtro de particulados diesel (DPF).

[00130] Um outro aspecto da invenção refere-se a um veículo ou a um aparelho compreendendo um motor de combustão interna e ao catalisador de oxidação da invenção ou ao sistema de escape da invenção.

[00131] Tipicamente, o motor pode ser usado em uma aplicação móvel, tal como um veículo, ou de uma aplicação estacionária, como uma unidade de geração de energia.

[00132] O motor de combustão interna pode ser um motor de ignição por faísca (por exemplo, um motor de ignição por faísca de gasolina) ou um motor de ignição por compressão. Prefere-se que o motor de combustão interna seja um motor de ignição por compressão. Mais preferivelmente, o motor de ignição por compressão é um motor diesel. O motor diesel pode ser um motor de ignição por compressão de carga homogênea (HCCI), um motor de ignição por compressão de carga pré-misturada (PCCI) ou um motor de combustão de baixa temperatura (LTC). Prefere-se que o motor diesel seja um motor diesel convencional (ou seja tradicional).

[00133] Quando o motor de combustão interna é um motor de ignição por compressão, tal como um motor diesel, então, o veículo pode ser um veículo diesel de carga leve ou veículo diesel de carga pesada.

[00134] O termo "veículo diesel de carga leve (LDV)" é definido na legislação americana ou europeia. Um veículo diesel de carga leve tipicamente tem um peso de <2840 kg, mais preferencialmente um peso de <2610 kg.

[00135] Nos Estados Unidos, um veículo diesel de carga leve (LDV) refere-se a um veículo diesel com um peso bruto de < 3855 kg. Na Europa, o termo veículo diesel de carga leve (LDV) refere-se a (i) veículos de passageiros, compreendendo não mais de oito assentos além do assento do motorista tendo uma massa máxima não excedendo 5 toneladas, e (ii) veículos para o transporte de mercadorias tendo massa máxima não excedendo 12 toneladas.

[00136] Em geral, um veículo diesel de carga pesada (HDV) é um veículo diesel tendo peso bruto de acima de 3855 kg (8.500 libras americanas), como definido na legislação dos Estados Unidos.

[00137] É também fornecido um método de preparação de um catalisador de oxidação de acordo com a invenção. Em geral, o método envolve usar, pelo menos, um componente de metal nobre (por exemplo, o primeiro componente de metal nobre) que não se fixa rapidamente ao substrato ou a um material de suporte e que é móvel dentro de um revestimento. Quando um revestimento contendo um componente metal nobre é aplicado a um substrato, então, o revestimento é seco e calcinado usando as condições que permitem o movimento do componente de metal nobre no interior do revestimento, antes de ser fixado em sua posição. Tais condições são conhecidas na técnica, em particular porque as condições da técnica anterior são normalmente selecionadas para fixar rapidamente os componentes do revestimento (isto é, revestimento catalítico tipo composição de revestimento reativo) para impedir o seu movimento dentro do revestimento.

[001381 A transferência de solutos para ou longe de uma superfície úmida durante evaporação é um efeito que é conhecido em outras áreas técnicas. A transferência do primeiro metal nobre (por exemplo, um sal de metal nobre compreendendo o primeiro metal nobre) dentro de um revestimento úmido pode ser representada pela equação de Richards:

em que: t é o tempo (por exemplo, o tempo antes de uma evaporação substancial ou completa do solvente (isto é, água)); θ é o teor de solvente (isto é, água), tipicamente do revestimento; K é a condutividade hidráulica; z é a elevação; e ψ é a cabeça de pressão. A condutividade hidráulica pode ser aproximada pela condutividade hidráulica do primeiro material de suporte e/ou qualquer outro material de suporte que possa estar presente.

[00139] O método da invenção, portanto, compreende: (a) prover uma pasta fluida aquosa compreendendo um precursor do primeiro material de suporte, um primeiro componente de metal nobre e um segundo componente de metal nobre; (b) aplicar a pasta fluida aquosa sobre um substrato para formar um revestimento; e (c) secar e calcinar o revestimento, em que as condições de secagem permitem que, pelo menos, o primeiro componente de metal nobre escoe para perto ou para longe do substrato, de modo a obter uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre em uma direção perpendicular a uma superfície do substrato. [00140] O método da invenção refere-se a uma pasta fluida. Normalmente, pelo menos um precursor do primeiro material de suporte, do primeiro componente de metal nobre e do segundo componente de metal nobre é insolúvel. No entanto, deve ser entendido que a pasta fluida pode ser uma solução, como quando o precursor do primeiro material de suporte, o primeiro componente de metal nobre e o segundo componente de metal nobre são todos solúveis (isto é, dissolvidos).

[00141] Tipicamente, o precursor do primeiro material de suporte é um composto que sofre uma conversão para o primeiro material de suporte depois da secagem e/ou calcinação do revestimento. Tais precursores de materiais de suporte são bem conhecidos na técnica. Em alguns casos, o precursor do primeiro material de suporte pode ser o primeiro material de suporte (isto é, não é necessária a inclusão de um precursor que é convertido no material de suporte durante o método).

[00142] Geralmente, o primeiro componente de metal nobre é um sal do primeiro metal nobre ou é o primeiro metal nobre (isto é, é o próprio primeiro metal nobre). Preferivelmente, o primeiro componente de metal nobre é um sal do primeiro metal nobre. O sal do primeiro metal nobre pode ser um sal nitrato do primeiro metal nobre, um sal acetato do primeiro metal nobre ou um sal carboxilato (por exemplo, sal citrato) do primeiro metal nobre.

[00143] O segundo componente de metal nobre tipicamente é um sal do segundo metal nobre ou é o segundo metal nobre (isto é, o próprio segundo metal nobre). E preferido que o segundo componente de metal nobre seja um sal do segundo metal nobre. O sal do segundo metal nobre pode ser um sal nitrato do segundo metal nobre, um sal acetato do segundo metal nobre ou um sal carboxilato (por exemplo, sal citrato) do segundo metal nobre.

[00144] Quando são usados metais nobres diferentes (por exemplo, o primeiro metal nobre é diferente do segundo metal nobre), então pode haver uma diferença na mobilidade do primeiro componente de metal nobre em comparação com o segundo componente de metal nobre, que resulta da diferença em metais que estão presentes. E possível variar a mobilidade e também a direção preferida do fluxo, dos componentes de metal nobre, selecionando um ânion apropriado, quando o componente de metal nobre é um sal de um metal nobre. Os componentes de metal nobre podem também interagir de modo diferente com o material de suporte e podem ser selecionados com base nisso.

[00145] Prefere-se que um contra-ânion do sal do primeiro metal nobre seja diferente de um contra-ânion do sal do segundo metal nobre. Por exemplo, o primeiro componente de metal nobre pode ser nitrato de paládio e o segundo componente de metal nobre pode ser um sal carboxilato de platina. O ânion nitrato é diferente do ânion carboxilato.

[00146] A mobilidade de, pelo menos, um dos componentes de metal nobre pode ser alterado, suportando o mesmo sobre um material de suporte (isto é, pré-fixação do componente de metal nobre) antes da mistura com o outro componente de metal nobre.

[00147] Um modo que o primeiro componente de metal nobre pode ser suportado sobre o precursor do primeiro material de suporte por: (i) mistura de um precursor do primeiro material de suporte e um primeiro component de metal nobre em solução, preferivelmente para impregnar, ou preencher os poros do precursor do primeiro material de suporte; e (ii) secagem e/ou calcinação da solução aquosa para dar um primeiro componente de metal nobre (por exemplo, primeiro metal nobre), suportado sobre o precursor do primeiro material de suporte (por exemplo, o primeiro material de suporte). A etapa (i) pode ser seguida por uma etapa (i) (a), de adição de um agente redutor para reduzir o primeiro componente de metal nobre, preferivelmente para impregnar, ou preencher os poros do precursor do primeiro material de suporte. Na etapa (i) e/ou(i)(a), prefere-se que o único componente presente metal nobre seja o primeiro componente de metal nobre.

[001481 Assim, a etapa (a) do método da invenção pode ser uma etapa de (a) prover uma pasta fluida aquosa compreendendo um segundo componente de metal nobre e um primeiro componente de metal nobre suportado em um precursor do primeiro material de suporte.

[00149] Com relação à etapa (b), métodos para aplicar pastas fluidas ou composições de revestimento reativo a um substrato são bem conhecidos na técnica (ver por exemplo WO 99/47260 pelo presente requerente).

[00150] Em uma modalidade, a etapa (c) envolve a secagem do revestimento usando condições de secagem que permitem ao primeiro componente de metal nobre e ao segundo componente de metal nobre escoar em direções opostas um ao outro em relação ao substrato. Em uma outra modalidade, a etapa (c) envolve a secagem do revestimento usando condições de secagem que permitem apenas ao primeiro componente de metal nobre escoar na direção de ou para afastada do substrato.

[00151] A etapa (c) determina o ponto no qual os componentes de metal nobre são fixados, normalmente sobre o substrato ou um material de suporte. As condições de secagem que são usadas irão depender da identidade dos materiais (por exemplo, os componentes de metal nobre, o precursor de material de suporte, etc.) que estão presentes no revestimento e o tamanho do catalisador de oxidação (por exemplo, o tamanho do substrato, que irão variar dependendo da aplicação do catalisador).

[00152] Tipicamente, as condições de secagem envolvem a secagem do revestimento durante pelo menos 15 minutos, preferivelmente pelo menos 20 minutos. Uma distribuição não uniforme do primeiro metal nobre pode ser obtida usando tais condições. Distribuições uniformes tendem a ser obtidas quando o tempo de secagem é de cerca de 5 minutos ou menos.

[00153] O revestimento pode, então, ser calcinado a uma temperatura de 400 a 800°C, preferivelmente 450-600°C, mais preferivelmente a uma temperatura de, pelo menos, 500°C.

DEFINIÇÕES

[00154] Qualquer referência à distribuição de um metal nobre (por exemplo, primeiro metal nobre ou segundo metal nobre) em uma direção (por exemplo, uma linha reta) perpendicular à superfície do substrato, geralmente refere-se a uma direção perpendicular à mesma superfície do substrato sobre a qual a camada de catalisador é disposta. Para fins de referência, a superfície do substrato está geralmente no plano horizontal (isto é, longitudinal). A direção perpendicular à superfície do substrato é tipicamente uma direção em um plano de seção transversal através da camada de catalisador (isto é, um plano de seção transversal que expõe a espessura da camada de catalisador), perpendicular à superfície do substrato. O plano de seção transversal é, em geral, um plano vertical (isto é, transversal). O plano de seção transversal é perpendicular à superfície sobre a qual a camada de catalisador é disposta. Mais tipicamente, o plano de seção transversal é substancialmente paralelo a uma face de extremidade de entrada do substrato e/ou a face de extremidade de saída do substrato (isto é, o plano contendo a face de extremidade de entrada e/ou o plano contendo a face de extremidade de saída). Qualquer referência a "substancialmente paralelo", neste contexto, refere-se a um ângulo de menos de 5o, preferivelmente menos que 2,5°, mais preferivelmente menos que Io (por exemplo, menos do que 0,5°), entre o plano de seção transversal e a face de extremidade de entrada ou face de extremidade de saída do substrato.

[00155] Qualquer referência a uma "superfície do substrato"refere-se geralmente à superfície de uma parede de um canal através do substrato.

[00156] O termo "camada" (por exemplo, camada de catalisador), como aqui usado, refere-se a uma espessura de material espalhado sobre uma superfície, como uma superfície de um substrato ou uma superfície de outra camada, que tipicamente têm limites distintos ou bordas (isto é, é possível para distinguir uma camada de uma outra camada usando técnicas analíticas convencionais (por exemplo, microscopia eletrônica de transmissão).

[00157] O termo "uniforme", como aqui usado, com referência à distribuição de um metal nobre, geralmente refere-se a uma composição (por exemplo, uma camada), onde a quantidade de metal nobre, em qualquer ponto na composição, está dentro de ± 20% da quantidade média de metal nobre na composição completa (por exemplo, camada). E preferido que a quantidade de metal nobre, em qualquer ponto na composição, está dentro de ± 10%, mais preferivelmente ± 5%, e ainda mais preferivelmente ± 1%, da quantidade média de metal nobre, na composição completa (por exemplo, camada). A quantidade média de metal nobre deve corresponder à quantidade de metal nobre que é medida durante a preparação dessa composição. A quantidade de metal nobre em qualquer ponto de uma composição pode ser determinada usando técnicas analíticas convencionais, tais como por análise EDX, usando um microscópio eletrônico de transmissão.

[00158] O termo "óxido misto", como aqui usado, refere-se geralmente a uma mistura de óxidos de fase única, como é convencionalmente conhecido na técnica.

[00159] O termo "óxido compósito", como aqui usado, refere-se geralmente a uma composição de óxidos com mais do que uma fase, como é convencionalmente conhecido na técnica.

[00160] Quantidades dadas em unidades de g/0,0283 m3 ou g/ 16,38 cm3 em geral referem-se ao volume do substrato que é usado.

[00161] A expressão "consistindo essencialmente", como aqui usado, limita o escopo de um aspecto para incluir os materiais ou etapas especificadas, e quaisquer outros materiais ou etapas que não afetem materialmente as características básicas da referida característica, como por exemplo, pequenas impurezas. A expressão "consistindo essencialmente de" engloba a expressão "consistindo de".

[00162] No âmbito da expressão "metal nobre" (por exemplo, primeiro metal nobre ou segundo metal nobre), deve ser apreciado que muitas vezes é difícil caracterizar as espécies catalíticas exatas em um catalisador e o metal nobre pode não estar presente em forma metálica elementar. Qualquer referência a "consistindo essencialmente de um metal nobre ..." engloba uma "porção de metal nobre" em uma forma elementar do metal nobre, uma liga contendo o metal nobre ou um composto compreendendo o metal nobre (por exemplo, um óxido de metal nobre). Preferencialmente, qualquer tal "porção de metal nobre" é uma forma elementar do metal nobre ou uma liga contendo o metal nobre, mais preferivelmente uma forma elementar do metal nobre.

EXEMPLOS

[00163] A invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos não limitativos.

Exemplo 1 Preparação de um catalisador não uniforme de camada única

[00164] Pó de sílica-alumina foi colocado em suspensão em água e moído até um dyo de menos de 20 micron. Um sal de carboxilato de platina solúvel e nitrato de paládio foi adicionado à pasta fluida e a mistura foi agitada para homogeneizar. A composição de revestimento reativo resultante foi então aplicada a um substrato (um monólito de passagem de fluxo de cordierita tendo 400 células por 6,45 cm2), usando técnicas de revestimento convencionais. A parte resultante foi secada lentamente, sob um fluxo de ar aquecido. A parte estava completamente seca após 20 minutos de operação e, então, foi calcinada a 500°C. A composição de catalisador fresco que revestia o substrato foi depois envelhecida por aquecimento a 750°C durante 15 horas sob condições hidrotérmicas (10% de água).

[00165] Condições de secagem lenta foram usadas para secar a composição de revestimento reativo sobre o substrato. Estas condições foram selecionadas para permitir o movimento do sal de paládio durante secagem (isto é, à medida que água na composição de revestimento reativo evaporou) até que o paládio ser fixado em posição por meio de evaporação completa da fase líquida da composição de revestimento reativo. A distribuição dos componentes de platina e paládio da camada de catalisador é representada esquematicamente na Figura 2 (platina = metal nobre 1; paládio = metal nobre 2).

Exemplo Comparativo 2 Preparação de um catalisador uniforme de camada única

[00166] Como uma comparação, um catalisador foi preparado usando os materiais que foram usados no Exemplo 1 e foi revestido sobre o mesmo tipo de substrato pelo mesmo método. A parte resultante foi secada rapidamente sob um fluxo de alta velocidade de ar aquecido. A parte foi completamente secada após 5 minutos de operação e, então, foi calcinada a 500°C. A composição de catalisador fresco que revestia o substrato foi depois envelhecida por aquecimento a 750°C durante 15 horas sob condições hidrotérmicas (10% de água).

[00167] As condições convencionais de secagem rápida foram usadas para secar a composição de revestimento reativo sobre o substrato para se obter uma camada de catalisador tendo uma composição uniforme. A distribuição dos componentes de platina e paládio da camada de catalisador é representada esquematicamente na Figura 3 (platina = metal nobre = 1; paládio =metal nobre 2).

Exemplo 3 Preparação e análise de um catalisador de múltiplas camadas com uma camada não uniforme

[00168] Um monólito de substrato de 400 células por 6,45 cm2 e espessura de parede de 6 milésimos de 2,54 cm foi preparado tendo uma estrutura de duas camadas. A primeira camada que foi revestida sobre o substrato (isto é, a camada inferior) continha platina e paládio sobre um suporte de alumina. O teor em peso de platina era maior do que o de paládio. A segunda camada (isto é, a camada superior) tinha uma composição que foi preparada usando o método descrito no Exemplo 1 para dar uma camada tendo uma distribuição não uniforme de paládio.

[00169] Uma seção do catalisador foi montada na resina, esmerilhada e polida, então revestida com carbono sob vácuo. As análises EPMA-WDX mostraram que a primeira camada (isto é, camada de fundo) continha uma distribuição uniforme de partículas de paládio e platina (ver Figura 1). A segunda camada (isto é, camada superior) continha uma distribuição não uniforme de partículas de paládio. Em particular, a segunda camada continha uma concentração elevada de paládio mais próxima de sua superfície exposta (em que as emissões de escape primeiro contatam a camada) comparada com regiões da camada que estão mais próximas de que a primeira camada.

Exemplo 4 Resultados dos testes de emissões

[00170] Amostras do núcleo foram tomadas de cada um dos catalisadores dos Exemplos 1 e 2 usando uma broca de núcleo de 2,54 cm. As composições de catalisador foram testadas em um teste de atividade de um equipamento de gás de catalisador simulado (SCAT) usando a mistura do gás de entrada mostrado na Tabela 1, com uma velocidade espacial de 55000/hora para imitar as emissões dos motores. Tabela 1

[00171] Os resultados dos catalisadores envelhecidos de Exemplos 1 e 2 são mostrados na Tabela 2. A Tabela 2 relaciona as temperaturas em que 50% da conversão de CO (T50 CO) e 80% de conversão de HC (Tso HC) ocorreram. Tabela 2

[00172] Os resultados na Tabela 2 mostram que, quando o gás de escape simulado está exposto ao catalisador do Exemplo 1, tendo uma alta concentração de partículas de paládio próximas de uma superfície exposta da composição de revestimento reativo, então, as temperaturas de conversão de 50% de CO e conversão de 80% de HC são mais baixas do que as obtidas para o Exemplo Comparativo 2.

[00173] Para evitar qualquer dúvida, o conteúdo completo de qualquer um e de todos os documentos aqui citados é incorporado por referência no presente pedido.

Claims

1. Catalisador de oxidação fresco para tratamento de um gás de escape produzido por um motor diesel, onde o catalisador de oxidação compreende um substrato e uma primeira camada de catalisador, em que a primeira camada de catalisador compreende: um primeiro material de suporte; uma combinação de um primeiro metal nobre, que é paládio; e um segundo metal nobre, que é platina, caracterizado pelo fato de que: a primeira camada de catalisador é disposta sobre uma superfície do substrato, e a primeira camada de catalisador tem uma distribuição não uniforme do metal paládio em uma direção perpendicular à superfície do substrato, de tal modo que a quantidade de paládio diminui continuamente em uma direção perpendicular em direção à superfície do substrato; e, a primeira camada de catalisador tem uma distribuição uniforme de platina em uma direção perpendicular à superfície do substrato, em que a quantidade de platina em qualquer ponto da primeira camada de catalisador é ±10% da quantidade média de platina na primeira camada de catalisador.

2. Catalisador de oxidação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma segunda camada compreendendo um adsorvente de hidrocarbonetos e/ou um terceiro metal nobre e/ou um óxido refratário, em que a segunda camada é disposta diretamente sobre uma superfície do substrato e a primeira camada de catalisador é disposta na segunda camada; ou, a primeira camada de catalisador é disposta diretamente em uma superfície do substrato e a segunda camada é disposta na primeira camada de catalisador.

3. Catalisador de oxidação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que a primeira camada de catalisador tem uma primeira superfície superior, que é tanto uma superfície exposta da primeira camada de catalisador ou uma superfície em que a segunda camada é disposta, e uma segunda superfície inferior, que está em contato direto com a superfície do substrato ou a superfície da segunda camada, em que pelo menos 60% da quantidade total de paládio está distribuído entre a primeira superfície superior da primeira camada de catalisador e um plano na primeira camada de catalisador que está a meio trajeto entre a primeira superfície superior e a segunda superfície inferior.

4. Catalisador de oxidação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o primeiro material de suporte compreende um óxido refratário selecionado dentre o grupo consistindo de alumina, magnésia, sílica, zircônia, titânia, céria e um óxido compósito ou um óxido misto de dois ou mais dos mesmos.

5. Catalisador de oxidação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o óxido refratário é alumina, sílica ou sílica- alumina.

6. Catalisador de oxidação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o paládio está na forma de partículas.

7. Catalisador de oxidação de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que as partículas de paládio têm um D90 < 40 nm, como determinado por técnicas de difração de laser.

8. Sistema de escape para um motor diesel, caracterizadopelo fato de compreender um catalisador de oxidação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, e pelo menos um dispositivo de controle das emissões selecionado dentre um filtro de particulados diesel (DPF), um catalisador de adsorvedor de NOX (NAC), um catalisador de NOX pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletivo (SCR), um catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro para fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF), e combinações de dois ou mais dos mesmos.

9. Veículo compreendendo um motor diesel de combustão interna, caracterizadopelo fato de que compreende ainda: um catalisador de oxidação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7; ou um sistema de escape como definido na reivindicação 8.

10. Uso de um catalisador de oxidação, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de ser para o tratamento de um gás de escape produzido por um motor diesel.