BR112015028557B1 - sistema de escape para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão - Google Patents
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Abstract
CATALISADOR DE OXIDAÇÃO, SISTEMA DE ESCAPE, VEÍCULO, E, MÉTODO PARA MODULAR O TEOR DE NOX EM UM GÁS DE ESCAPE. Um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, catalisador de oxidação o qual compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte.
Description
[001] A invenção se refere a um catalisador de oxidação para um motor de ignição por compressão, particularmente um motor de diesel, e seus usos. A invenção também se refere a métodos envolvendo o catalisador de oxidação. A invenção se refere adicionalmente a um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação, e a um veículo compreendendo o catalisador de oxidação ou o sistema de escape.
[002] Motores de ignição por compressão tais como motores de diesel, produzem uma emissão de escape que em geral contém pelo menos quatro classes de poluentes que são legisladas de maneira contrária por organizações intergovernamentais através do mundo: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HCs), óxidos de nitrogênio (NOx) e matéria particulada (PM). Como padrões de emissões para a emissão permissível de poluentes a partir de motores de ignição por compressão, particularmente motores veiculares, se tornam progressivamente apertados, existe uma necessidade de prover sistemas de escape e catálise aprimorados que são capazes de satisfazer estes padrões e que possuem bom custo- benefício.
[003] Catalisadores de oxidação compreendendo metais do grupo platina foram usados para tratar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs), incluindo a fração orgânica volátil (VOF) de matéria particulada (PM), nas emissões de escape produzidas por motores de ignição por compressão. Tais catalisadores tratam monóxido de carbono (CO) através da oxidação do mesmo para dióxido de carbono (CO2), e tratam hidrocarbonetos (HCs) através da oxidação dos mesmos para água (H2O) e dióxido de carbono (CO2).
[004] Alguns metais do grupo platina, particularmente quando suportados em um óxido refratário, também podem promover a oxidação de óxido nítrico (NO) para dióxido de nitrogênio (NO2).
[005] Foi descoberto que platina (Pt) e paládio (Pd) são um capaz de oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão. Paládio em geral é mais barato do que platina, mas é menos ativo para CO e HCs (por exemplo, Pd possui uma maior temperatura de arranque para CO e HCs do que Pt). Paládio também é mais susceptível ao envenenamento por enxofre em combustível se comparado com a platina. No entanto, catalisadores de oxidação com base em platina foram descobertos de gerar óxido nitroso (N2O) através da redução de NOx (Catalysis Today 26 (1995) 185-206).
[006] A legislação atual para regular emissões de motor não limita óxido nitroso (N2O) já que é regulado separadamente como um gás do efeito estufa (GHG). Independentemente disto, é desejável que as emissões contenham o mínimo de óxido nitroso (N2O). A Agência de Proteção Ambiental dos EUA declarou que o impacto de 1 libra de óxido nitroso (N2O) no aquecimento da atmosfera é mais 300 vezes aquele de 1 libra de dióxido de carbono (CO2). Óxido nitroso (N2O) também é uma substância de esgotamento de ozônio (ODS). Foi estimado que moléculas de óxido nitroso (N2O) ficam na atmosfera por cerca de 120 anos antes de serem removidas ou destruídas.
[007] Tipicamente, um gás de escape de um motor de ignição por compressão será tratado usando um sistema de escape onde um catalisador de oxidação foi combinado com pelo menos um outro dispositivo de controle de emissões. Em geral, o dispositivo de controle de emissões não vai remover qualquer óxido nitroso (N2O) gerado pelo catalisador de oxidação, mesmo quando o dispositivo de controle de emissões recebe gás de escape tratado a partir de uma saída do catalisador de oxidação (isto é o dispositivo de controle de emissões está a jusante do catalisador de oxidação).
[008] Um objetivo da invenção é prover um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape produzido por um motor de ignição por compressão, tal como um motor de diesel, catalisador o qual possui atividade oxidativa vantajosa para o monóxido de carbono (CO) e/ou os hidrocarbonetos (HCs). Em particular, o catalisador de oxidação da invenção possui excelente atividade de oxidação de CO em baixas temperaturas (isto é uma baixa temperatura de arranque para CO (por exemplo, uma T50 baixa)).
[009] O catalisador de oxidação da invenção adicionalmente ou alternativamente pode prover as seguintes vantagens: (i) ele não, em uso, gera ou produz uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O); (ii) ele pode atuar como um adsorvedor de NOx passivo (PNA); e/ou (iii) ele pode modular o teor de NOx de um gás de escape para um dispositivo de controle de emissões a jusante.
[0010] A invenção provê um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, catalisador de oxidação o qual compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte.
[0011] A invenção também provê um sistema de escape para um motor de ignição por compressão, sistema de escape o qual compreende um catalisador de oxidação e um dispositivo de controle de emissões, em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte.
[0012] Também é provido pela invenção um veículo compreendendo um motor de ignição por compressão e qualquer um de um catalisador de oxidação da invenção ou de um sistema de escape da invenção.
[0013] A invenção também provê vários usos do catalisador de oxidação e métodos envolvendo o catalisador de oxidação.
[0014] Um primeiro aspecto do método da invenção se refere a um método para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, método que compreende contatar o gás de escape com um catalisador de oxidação compreendendo: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte. Em geral, o método para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão é um método para tratar (por exemplo, oxidação) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, preferivelmente sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O).
[0015] Um segundo aspecto do método da invenção se refere a um método para modular o teor de NOx em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão para um dispositivo de controle de emissões, método que compreende: (a) controlar o teor de NOx de um gás de escape contatando o gás de escape com um catalisador de oxidação para produzir um gás de escape tratado; e (b) passar o gás de escape tratado para um dispositivo de controle de emissões; em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte. Tipicamente, o método também é um método para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão e modular o teor de NOx no gás de escape para um dispositivo de controle de emissões. O método pode se referir adicionalmente a um método para tratar (por exemplo, oxidando) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão e modulando o teor de NOx no gás de escape para um dispositivo de controle de emissões, preferivelmente sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O).
[0016] Um primeiro aspecto de uso da invenção se refere ao uso de um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, opcionalmente em combinação com um dispositivo de controle de emissões, em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte. Em geral, o catalisador de oxidação é usado para tratar (por exemplo, oxidar) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, preferivelmente sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O), opcionalmente em combinação com um dispositivo de controle de emissões. Assim, o catalisador de oxidação pode ser usado para tratar (por exemplo, oxidar) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão e produzir um gás de escape tratado compreendendo substancialmente no óxido nitroso (N2O). Tipicamente, o gás de escape tratado então é passado para um dispositivo de controle de emissões.
[0017] Um segundo aspecto de uso da invenção se refere ao uso de um catalisador de oxidação como um absorvedor de NOx passivo (PNA) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão opcionalmente em combinação com um dispositivo de controle de emissões, em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato; uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte. Em geral, o catalisador de oxidação é usado como um absorvedor de NOx passivo (PNA) e para tratar (por exemplo, oxidar) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, preferivelmente sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O), opcionalmente em combinação com um dispositivo de controle de emissões.
[0018] Em um terceiro aspecto de uso, a invenção se refere ao uso de um catalisador de oxidação para modular o teor de NOx em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão para um dispositivo de controle de emissões, em que o catalisador de oxidação compreende um substrato, a primeira região de revestimento reativo e uma segunda região de revestimento reativo, em que a primeira região de revestimento reativo compreende paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério, e em que a segunda região de revestimento reativo compreende platina (Pt) e um segundo material de suporte.
[0019] Um quarto aspecto de uso se refere ao uso de um catalisador de oxidação na regeneração de um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante, em que o catalisador de oxidação compreende um monolito de substrato, a primeira região de revestimento reativo e uma segunda região de revestimento reativo, em que a primeira região de revestimento reativo compreende paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério, e em que a segunda região de revestimento reativo compreende platina (Pt) e um segundo material de suporte.
[0020] Em um quinto aspecto de uso, a invenção se refere ao uso de uma primeira região de revestimento reativo em um catalisador de oxidação (por exemplo, em um catalisador de oxidação compreendendo a primeira região de revestimento reativo) para reduzir ou evitar a produção de N2O em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, em que o catalisador de oxidação compreende um substrato, a primeira região de revestimento reativo e uma segunda região de revestimento reativo, em que a primeira região de revestimento reativo compreende paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério, e em que a segunda região de revestimento reativo compreende platina (Pt) e um segundo material de suporte. Tipicamente, o catalisador de oxidação é usado para reduzir ou evitar a produção de N2O a partir de NOx (por exemplo, pela segunda região de revestimento reativo que compreende platina) em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão.
[0021] A Figura 1 mostra um gráfico da quantidade de N2O (ppm) em um gás de escape que foi passado sobre um catalisador (Exemplo 1= linha pontilhada; Exemplo 2 = linha cheia) e que foi produzido por uma corrida de motor por um ciclo de MVEG.
[0022] A Figura 2 é um gráfico mostrando o efeito de carregamento de paládio na quantidade de NOx armazenada em g L-1 (eixo geométrico y) em várias temperaturas em °C (eixo geométrico x). Paládio foi suportado em uma quantidade de 1% em peso (■), 2% em peso (▲) ou 4% em peso (•) em céria, que foi carregada em uma quantidade de 0,1647 g cm3 (2,7 g in-3) em um substrato.
[0023] A Figura 3 é um gráfico mostrando o efeito de variar tanto o carregamento de paládio quanto de cério na quantidade de NOx armazenada em g L-1 (eixo geométrico y) em várias temperaturas em °C (eixo geométrico x).
[0024] Paládio e cério foram carregados em quantidade de 1% em peso de Pd e 0,1647 g cm3 (2,7 g in-3) de céria (▲); 2% em peso de Pd e 0,08 g cm3 (1.35 g in-3) de céria (•); 3% em peso de Pd e 0,05 g cm3 (0,9 g in-3) de céria (♦); e 4% em peso de Pd e 0,041 g cm3 (0,675 g in-3) de céria (■).
[0025] O catalisador de oxidação da invenção foi descoberto como possuindo excelente atividade de oxidação de CO, especialmente para motores de ignição por compressão que produzem um gás de escape contendo uma concentração relativamente alta de CO. O catalisador da invenção contém tanto platina (Pt) quanto paládio (Pd) já que a combinação destes metais do grupo platina provê atividade oxidativa vantajosa. Por exemplo, platina pode oxidar óxido nítrico (NO) para dióxido de nitrogênio (NO2) sob certas condições, o que pode ser vantajoso para os dispositivos de controle de emissões a jusante. Também foi descoberto que a inclusão de platina em uma região de revestimento reativo separada para uma região de revestimento reativo compreendendo tanto paládio quanto óxido de cério pode reduzir ou evitar a geração de óxido nitroso (N2O).
[0026] O catalisador de oxidação da invenção compreende uma primeira região de revestimento reativo. A primeira região de revestimento reativo compreende, ou consiste essencialmente de, paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério. O paládio (Pd) tipicamente está disposto ou suportado no primeiro material de suporte. Por exemplo, o paládio (Pd) pode ser disperso no primeiro material de suporte e/ou impregnado no primeiro material de suporte.
[0027] O paládio em geral é disposto diretamente para ou é suportado diretamente pelo primeiro material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre o paládio e o primeiro material de suporte). É preferido que o paládio esteja em contato direto com o óxido de cério (isto é céria).
[0028] Tipicamente, o primeiro material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, céria (CeO2) ou céria - zircônia (CeO2 - ZrO2), em que a céria ou céria - zircônia opcionalmente é dopada. A céria - zircônia pode ser uma solução sólida de céria - zircônia.
[0029] A inclusão de um dopante pode estabilizar termicamente o primeiro material de suporte. Deve ser entendido que qualquer referência a "dopado" neste contexto se refere a um material onde a rede hospedeira ou volume da céria ou céria - zircônia é dopada por substituição ou dopada de maneira intersticial com um dopante. Em alguns casos, pequenas quantidades do dopante podem estar presentes em uma superfície da céria ou céria - zircônia. No entanto, mais do dopante em geral vai estar presente no corpo da céria ou céria - zircônia.
[0030] Quando o primeiro material de suporte compreende céria - zircônia, então tipicamente a céria - zircônia compreende pelo menos 45% em peso de céria, preferivelmente pelo menos 50% em peso de céria, mais preferivelmente pelo menos 55% em peso de céria, tal como pelo menos 70% em peso de céria. A céria - zircônia pode compreender adicionalmente um total de 1 a 15% em peso, preferivelmente 2 a 12,5% em peso (por exemplo, 5 a 10% em peso), de um óxido ou óxidos de um segundo metal de terras raras (por exemplo, o segundo metal de terras raras não é cério). O segundo metal de terras raras tipicamente é selecionado a partir do grupo que consiste de lantânio (La), praseodímio (Pr) e combinações dos mesmos.
[0031] Em geral, a céria - zircônia 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.
[0032] Quando a céria ou céria - zircônia é dopada, então a quantidade total de dopante é 0,1 a 5% em peso (isto é% em peso da céria ou a céria - zircônia). É preferido que a quantidade total de dopante é 0,25 a 2,5% em peso, mais preferivelmente 0,5 a 1,5% em peso (por exemplo, cerca de 1% em peso). Céria pode ser dopada com um ou mais dopantes selecionados a partir do grupo que consiste de zircônio (Zr), titânio (Ti), silício (Si), ítrio (Y), lantânio (La), praseodímio (Pr), samário (Sm), neodímio (Nd) e um óxido dos mesmos. Céria - zircônia pode ser dopada com um ou mais dopantes selecionados a partir do grupo que consiste de titânio (Ti), silício (Si), ítrio (Y), lantânio (La), praseodímio (Pr), samário (Sm), neodímio (Nd) e um óxido dos mesmos.
[0033] É preferido que a céria ou a céria - zircônia possui uma alta área de superfície. Tipicamente, a céria ou a céria - zircônia possui uma área de superfície de 30 a 300 m2/g, preferivelmente 60 a 200 m2/g. A área de superfície é medida usando técnicas de fisiossorção de nitrogênio convencionais.
[0034] É preferido que o primeiro material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, céria (CeO2) ou céria - zircônia (CeO2-ZrO2), que não é dopada. A inclusão de um dopante no primeiro material de suporte pode diminuir a atividade catalítica da primeira região de revestimento reativo.
[0035] É preferido que o primeiro material de suporte consiste essencialmente de céria. Mais preferivelmente, o primeiro material de suporte consiste essencialmente de céria em uma forma microporosa ou uma forma mesoporosa.
[0036] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade do primeiro material de suporte de (0,006 a 0,27 g cm3 (0,1 a 4,5 g in-3)) (por exemplo, 0,015 a 0,25 g cm3 (0,25 a 4,2 g in-3)), preferivelmente 0,018 a 0,23 g cm3 (0,3 a 3,8 g in-3), ainda mais preferivelmente 0,03 a 0,18 g cm3 (0,5 a 3,0 g in-3) e ainda mais preferivelmente 0,03 a 0,15 g cm3 (0,6 a 2,5 g in-3) (por exemplo, 0,045 a 0,1403 g in-3 (0,75 a 2,3 g in-3)).
[0037] Em geral, a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade de paládio (Pd) de 0,2 a 15% em peso (por exemplo, 11,5 a 14% em peso ou 12 a 15% em peso), preferivelmente 0,5 a 10% em peso, mais preferivelmente 1 a 9% em peso (por exemplo, 1,5 a 8% em peso), tal como 2 a 7% em peso (por exemplo, 4 a 6% em peso). A% em peso neste contexto é com referência à quantidade do primeiro material de suporte.
[0038] Tipicamente, a primeira região lavável compreende paládio (Pd) em uma quantidade de 178,5 a 10.710 g m3 (5 a 300 g ft-3) mais preferivelmente 357 a 8925 g m3 (10 a 250 g ft-3) tal como 714 a 7140 g m3 (20 a 200 g ft-3), ainda mais preferivelmente 892,5 a 6247,5 g m3 (25 a 175 g ft-3), e ainda mais preferivelmente 1249,5 a 5355 g m3 (35 a 150 g ft-3) (por exemplo, 1785 a 4462,5 g m3 (50 a 125 g ft-3)).
[0039] Por exemplo, a primeira região de revestimento reativo pode compreender paládio (Pd) em uma quantidade de 1785 a 10.710 g m3 (50 a 300 g ft-3) preferivelmente 3570 a 9817,5 g m3 (100 a 275 g ft-3) tal como 5355 a 8925 g m3 (150 a 250 g ft-3) mais preferivelmente 6247,5 a 7140 g m3 (175 a 200 g ft-3). Em alguns casos, um carregamento relativamente alto de paládio é benéfico (por exemplo, para atividade de oxidação de CO).
[0040] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão em peso de paládio (Pd) para cério (Ce) de 1:1000 a 1:10, preferivelmente 1:500 a 1:15, mais preferivelmente 1:250 a 1:25.
[0041] Foi descoberto que catalisadores de oxidação compreendendo paládio disposto ou suportado no óxido de cério pode possuir atividade de adsorvedor de NOx passivo (PNA). Os termos "absorvedor de NOx passivo" ou "adsorvedor de NOx passivo" (PNA) como usados aqui (e como entendido na técnica) são usados intercambiavelmente e se referem à capacidade de um catalisador para (a) absorver (isto é adsorver) NOx a partir de um gás de escape (por exemplo, a partir de um motor de ignição por compressão) em uma primeira faixa de temperatura e (b) liberar NOx em uma segunda faixa de temperatura, em que a segunda faixa de temperatura é maior do que a primeira faixa de temperatura (por exemplo, o ponto médio da segunda faixa de temperatura é maior do que o ponto médio da primeira faixa de temperatura). É preferível que a segunda faixa de temperatura não sobreponha com a primeira faixa de temperatura.
[0042] Diferentemente de catalisadores de aprisionamento de NOx pobres (algumas vezes referidos como um catalisador de adsorvedor de NOx (NAC), um catalisador de aprisionador De NOx (DNT), um catalisador de armazenamento de NOx, um aprisionador de NOx pobre (LNT) ou um catalisador de armazenamento/redução de NOx (NSR)), não é necessário alterar a proporção de ar para redutor (por exemplo, hidrocarboneto, monóxido de carbono ou hidrogênio) em um gás de escape (por exemplo, de pobre para rico), tal como alterando o modo de operação de um motor, para liberar NOx armazenado a partir de PNA. PNAs podem ser usados para armazenar NOx quando temperaturas de gás de escape são relativamente frias, tais como logo após a partida de um motor de ignição por compressão. O armazenamento de NOx, e em geral também libera NOx, ocorre em temperaturas que são menores do que a temperatura em que oxidação significativa de óxido nítrico (NO) para dióxido de nitrogênio (NO2) por platina ocorre.
[0043] Normalmente, atividade de PNA pode ser esperada de aumentar quanto o número de sítios ativos no catalisador é aumentado (por exemplo, aumentando a quantidade de paládio ou a quantidade de paládio relativa para céria) até outros efeitos que inibem o contato de NOx com sítios ativos de o catalisador começam a competir ou dominar. No entanto, inesperadamente foi descoberto que excelente atividade de PNA pode ser obtida quando a quantidade de paládio suportada no óxido de cério é relativamente baixa. De fato, surpreendentemente o limite do benefício adicional (em relação à atividade de PNA) é obtido quando o carregamento de paládio no material de suporte (por exemplo, céria) é maior do que 2% em peso. Esta descoberta é vantajosa já que tanto o paládio quanto o óxido de cério são materiais baratos. Atividade de PNA pode ser obtida quando o catalisador de oxidação possui um carregamento relativamente alto do primeiro material de suporte (por exemplo, céria ou céria - zircônia), particularmente em relação ao carregamento de paládio.
[0044] A primeira região de revestimento reativo preferivelmente compreende uma quantidade do primeiro material de suporte de 0,03 a 0,21 g cm3 (0,5 a 3,5 g in-3), mais preferivelmente 0,06 a 116,02 g cm3 (1 a 3,25 g in- 3), ainda mais preferivelmente 0,067 a 0,18 g cm3 (1,1 a 3,0 g in-3) (por exemplo, 0,076 a 0,16 g cm3 (1,25 a 2,75 g in-3) ou 0,091 a 0,16 g cm3 (1,5 a 2,75 g in-3), e ainda mais preferivelmente 0,076 a 0,15 g cm3 (1,25 a 2,5 g in- 3).
[0045] A primeira região de revestimento reativo pode compreender uma quantidade de paládio (Pd) de 0,25 a 4% em peso (por exemplo, 0,4 a 3,5% em peso), preferivelmente 0,5 a 3,0% em peso (por exemplo, 0,75 a 2,5% em peso ou 1 a 1,75% em peso), e ainda mais preferivelmente 0,75 a 1,5% em peso.
[0046] É vantajoso se a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade de paládio menor do que 2% em peso. É preferido que a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade de paládio de 0,25 a 1,9% em peso, mais preferivelmente 0,4 a 1,8% em peso, tal como 0,5 a 1,75% em peso, e ainda mais preferivelmente 0,75 a 1,5% em peso.
[0047] É preferível que a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão em peso de paládio (Pd) para cério (Ce) de 1:1000 a 1:10, preferivelmente 1:500 a 1:15, mais preferivelmente 1:200 a 1:20.
[0048] A primeira região de revestimento reativo pode compreender paládio (Pd) em uma quantidade de 178,5 a 4248 g m3 (5 a 120 g ft-3), preferivelmente 357 a 3570 g m3 (10 a 100 g ft-3), tal como 892,5 a 3034,5 g m3 (25 a 85 g ft-3), ainda mais preferivelmente 1249,5 a 2856 g m3 (35 a 80 g ft-3) e ainda mais preferivelmente 1785 a 2677,5 g m3 (50 a 75 g ft-3).
[0049] A primeira região de revestimento reativo pode compreender 95% ou menos do peso total de paládio no catalisador de oxidação, preferivelmente 80% ou menos, mais preferivelmente 60% ou menos.
[0050] Um baixo carregamento de paládio pode ser vantajoso para a atividade de absorvedor de NOx passivo ou em aplicações onde o catalisador de oxidação é um filtro de fuligem catalítico (CSF).
[0051] Mais em geral, é possível modificar a atividade do catalisador de oxidação incluindo outros metais, tal como metais cataliticamente ativos, na primeira região de revestimento reativo, a segunda região de revestimento reativo ou em uma ou mais adicionais regiões de revestimento reativo (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo ou uma quarta região de revestimento reativo etc.).
[0052] Por exemplo, a primeira região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um primeiro metal cataliticamente ativo selecionado a partir do grupo que consiste de platina (Pt), ouro (Au), rutênio (Ru), ródio (Rh), irídio (Ir), prata (Ag) e uma combinação de dois ou mais dos mesmos.
[0053] Se um primeiro metal cataliticamente ativo está presente na primeira região de revestimento reativo, então preferivelmente o primeiro metal cataliticamente ativo é platina (Pt) ou ouro (Au), mais preferivelmente o primeiro metal cataliticamente ativo é platina (Pt). Quando o metal é ouro (Au), então o paládio (Pd) e o ouro (Au) pode ser uma liga de paládio - ouro. Catalisadores compreendendo ouro (Au) podem ser preparados usando o método descrito em WO 2012/120292 pelo presente Depositante.
[0054] Quando a primeira região de revestimento reativo compreende um primeiro metal cataliticamente ativo, então tipicamente a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade total de primeiro metal cataliticamente ativo de 71,4 a 5355 g m3 (2 a 150 g ft-3), mais preferivelmente 178,5 a 4462,5 g m3 (5 a 125 g ft-3), tal como 357 a 3927 g m3 (10 a 110 g ft-3), ainda mais preferivelmente 892,5 a 3570 g m3 (25 a 100 g ft-3), e ainda mais preferivelmente 1071 a 2677,5 g m3 (30 a 75 g ft-3) (por exemplo, 1428 a 4462,5 g m3 (40 a 125 g ft-3)).
[0055] Quando a primeira região de revestimento reativo compreende um primeiro metal cataliticamente ativo, é preferido que a primeira região de revestimento reativo compreende uma quantidade molar total de primeiro metal cataliticamente ativo que é menor do que a quantidade molar de paládio (Pd). Assim, a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão da quantidade molar total de paládio (Pd) para a quantidade molar total de primeiro metal cataliticamente ativo de >1:1 (por exemplo, Pd: de 20:1 a 1,1:1; 10:1 a 1,25:1; 7,5:1 a 2:1; 5:1 a 2,5:1; onde Mi representa o primeiro metal cataliticamente ativo).
[0056] A primeira região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto. O adsorvente de hidrocarboneto pode ser selecionado a partir de uma zeólita, carvão ativo, grafita porosa e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. É preferido que o adsorvente de hidrocarboneto é uma zeólita.
[0057] Quando a primeira região de revestimento reativo compreende um adsorvente de hidrocarboneto, então tipicamente a quantidade total de adsorvente de hidrocarboneto é 0,003 a 0,183 g cm3 (0,05 a 3,00 g in-3), particularmente 0,0061 a 0,122 g cm3 (0,10 a 2,00 g in-3) mais particularmente 0,012 a 0,048 g cm3 (0,2 a 0,8 g in-3).
[0058] Quando o adsorvente de hidrocarboneto é uma zeólita, então preferivelmente a zeólita é uma zeólita de poro médio (por exemplo, uma zeólita tendo um tamanho de anel máximo de oito átomos tetraédricos) ou uma zeólita de poro grande (por exemplo, uma zeólita tendo um tamanho de anel máximo de dez átomos tetraédricos).
[0059] Exemplos de zeólitas ou tipos de zeólita adequados incluem faujasita, clinoptilolita, mordenita, silicalita, ferrierita, zeólita X, zeólita Y, zeólita Y ultra estável, zeólita AEI, zeólita ZSM-5, zeólita ZSM-12, zeólita ZSM-20, zeólita ZSM-34, zeólita CHA, zeólita SSZ-3, zeólita SAPO-5, offretita, uma zeólita beta ou uma zeólita CHA de cobre. A zeólita é preferivelmente ZSM-5, uma zeólita beta ou uma zeólita Y.
[0060] Em geral, é preferido que a primeira região de revestimento reativo não compreende uma zeólita, mais preferivelmente a primeira região de revestimento reativo não compreende um adsorvente de hidrocarboneto. Assim, a primeira região de revestimento reativo pode ser substancialmente livre de adsorvente de hidrocarboneto ou zeólita. Se o catalisador de oxidação compreende um adsorvente de hidrocarboneto, tal como uma zeólita, então preferivelmente a segunda região de revestimento reativo e/ou uma terceira região de revestimento reativo compreende o adsorvente de hidrocarboneto ou zeólita.
[0061] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo consiste essencialmente de paládio (Pd), o primeiro metal cataliticamente ativo, o primeiro material de suporte e opcionalmente um adsorvente de hidrocarboneto. Mais preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo consiste essencialmente de paládio (Pd), o primeiro metal cataliticamente ativo e o primeiro material de suporte.
[0062] Em geral, a primeira região de revestimento reativo não compreende um primeiro metal cataliticamente ativo como descrito aqui (isto é paládio é o único metal ativo para a catálise na primeira região de revestimento reativo). O primeiro material de suporte pode incluir, no entanto, um ou mais outros materiais, mas em geral tais materiais são incluídos para estabilizar o primeiro material de suporte (por exemplo, eles formam parte da composição volumétrica do material de suporte) e eles não são em si cataliticamente ativos. Preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo é substancialmente livre de ou não compreende platina. Mais preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo consiste essencialmente de paládio (Pd) e o primeiro material de suporte.
[0063] A função de um adsorvedor de NOx passivo (PNA) é diferente para um catalisador de aprisionador de NOx pobre. Portanto, é desnecessário incluir materiais no catalisador de oxidação que funcionam como um adsorvedor de NOx. Tais materiais adsorvedores de NOx armazenam NOx quando o gás de escape é pobre e liberam NOx quando o gás de escape é rico.
[0064] Em geral, é preferido que a primeira região de revestimento reativo é substancialmente livre de ou não compreende um adsorvedor de NOx material para um catalisador de aprisionador de NOx pobre. Materiais adsorvedores de NOx para um catalisador de aprisionador de NOx pobre tipicamente compreendem um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e/ou um metal de terras raras.
[0065] A primeira região de revestimento reativo tipicamente é substancialmente livre de ou não compreende um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e/ou um metal de terras raras, particularmente um metal de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste de lantânio (La), ítrio (Y) e uma combinação dos mesmos. A exclusão geral que se refere a um metal de terras raras não se aplica a céria ou céria - zircônia que é parte do primeiro material de suporte.
[0066] Em geral, a primeira região de revestimento reativo é substancialmente livre de ou não compreende ródio (Rh).
[0067] Em geral é preferido que a primeira região de revestimento reativo não compreende ródio (Rh), um adsorvente de hidrocarboneto, um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e um metal de terras raras, particularmente um metal de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste de lantânio (La), ítrio (Y) e uma combinação dos mesmos.
[0068] A segunda região de revestimento reativo da invenção compreende platina (Pt) e um segundo material de suporte. A segunda região de revestimento reativo e primeira região de revestimento reativo em geral possuem diferentes composições. Foi descoberto que a geração de N2O por uma região de revestimento reativo contendo Pt (por exemplo, a segunda região de revestimento reativo) pode ser reduzida ou evitada quando é combinada com a primeira região de revestimento reativo.
[0069] A segunda região de revestimento reativo tipicamente compreende platina disposta ou suportada no segundo material de suporte. Platina pode ser disposta no segundo material de suporte e/ou impregnada no segundo material de suporte.
[0070] Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo compreende uma quantidade de platina (Pt) de 0,2 a 15% em peso, preferivelmente 0,5 a 10% em peso, mais preferivelmente 1 a 9% em peso (por exemplo, 1,5 a 8% em peso), tal como 2 a 7% em peso (por exemplo, 4 a 6% em peso). A% em peso neste contexto é com referência à quantidade do segundo material de suporte.
[0071] A segunda região de revestimento reativo tipicamente compreende platina (Pt) em uma quantidade de 178,5 a 10.710 g m3 (5 a 300 g ft-3), mais preferivelmente 357 a 8925 g m3 (10 a 250 g ft-3), tal como 714 a 7140 g m3 (20 a 200 g ft-3) ainda mais preferivelmente 892,5 a 6247,5 g m3 (25 a 175 g ft-3) e ainda mais preferivelmente 1249,5 a 5355 g m3 (35 a 150 g ft-3) (por exemplo, 1785 a 4462,5 g m3 (50 a 125 g ft-3).
[0072] A segunda região de revestimento reativo pode compreender 50% ou mais do peso total de platina no catalisador de oxidação, preferivelmente 70% ou mais, mais preferivelmente 90% ou mais.
[0073] Na segunda região de revestimento reativo, platina pode ser o único metal cataliticamente ativo.
[0074] Assim, por exemplo, a segunda região de revestimento reativo não inclui um segundo metal cataliticamente ativo como definido abaixo.
[0075] No entanto, a atividade do catalisador de oxidação pode ser modificada incluindo outros metais, tal como um segundo metal cataliticamente ativo, na segunda região de revestimento reativo. Assim, a segunda região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um segundo metal cataliticamente ativo selecionado a partir do grupo que consiste de paládio (Pd), ouro (Au), rutênio (Ru), ródio (Rh), irídio (Ir), prata (Ag) e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. É preferido que o segundo metal cataliticamente ativo é paládio (Pd).
[0076] O segundo metal cataliticamente ativo pode ser disposto ou suportado no segundo material de suporte. Assim, o segundo metal cataliticamente ativo pode ser disperso no segundo material de suporte e/ou impregnado no segundo material de suporte.
[0077] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende um segundo metal cataliticamente ativo, então tipicamente a segunda região de revestimento reativo compreende uma quantidade total de segundo metal cataliticamente ativo de 71,4 a 5355 g m3 (2 a 150 g ft-3), mais preferivelmente 178,5 a 4462,5 g m3 (5 a 125 g ft-3), tal como 357 a 3927 g m3 (10 a 110 g ft-3), ainda mais preferivelmente 714 a 3570 g m3 (20 a 100 g ft-3), e ainda mais preferivelmente 1071 a 2677,5 g m3 (30 a 75 g ft-3) (por exemplo, 1428 a 4462,5 g m3 (40 a 125 g ft-3).
[0078] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende um segundo metal cataliticamente ativo, então é preferido que a segunda região de revestimento reativo compreenda uma quantidade molar total de segundo metal cataliticamente ativo(s) que é menor do que a quantidade molar de platina (Pt). Assim, segunda região de revestimento reativo compreende uma razão da quantidade molar de platina (Pt) para a quantidade molar total de segundo metal cataliticamente ativo de >1:1 (por exemplo, Pt:m2 de 20:1 a 1,1:1; 10 :1 a 1,25:1; 7,5:1 a 2: 1; 5:1 a 2,5:1; onde m2 representa o metal cataliticamente ativo).
[0079] Em geral, é preferido que a segunda região de revestimento reativo compreenda, ou consista essencialmente de, platina (Pt), paládio (Pd) e um segundo material de suporte. Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo possui uma razão em massa de platina (Pt) para paládio (Pd) de 10:1 a 1:3, mais preferivelmente 8,5:1 a 1:2,5, tal como 7,5:1 a 1:2 (por exemplo, 7:1 a 1:1,5), ainda mais preferivelmente 6:1 a 1:1,25 (por exemplo, 5:1 a 1:1).
[0080] Na segunda região de revestimento reativo, a massa de platina (Pt) tipicamente é maior do que a massa de paládio (Pd). Atividade oxidativa vantajosa pode ser obtida quando existe mais platina do que paládio na segunda região de revestimento reativo. Assim, a segunda região de revestimento reativo preferivelmente possui uma razão em massa de platina (Pt) para paládio (Pd) de 10:1 a 1,25:1, mais preferivelmente 8:1 a 1,5:1, tal como 7:1 a 1,75:1, e ainda mais preferivelmente 6:1 a 2:1.
[0081] Tipicamente, o segundo material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, um óxido de metal refratário. Óxidos de metal refratário adequados para o uso como um componente catalítico de um catalisador de oxidação para um motor de ignição por compressão são bem conhecidos na técnica.
[0082] O óxido de metal refratário é preferivelmente selecionado a partir do grupo que consiste de alumina, sílica, titânia, zircônia, céria e óxidos compostos ou mistos de dois ou mais dos mesmos. Mais preferivelmente, o óxido de metal refratário é selecionado a partir de alumina, sílica e óxidos compostos ou mistos dos mesmos. Ainda mais preferivelmente, o óxido de metal refratário é selecionado a partir de alumina, sílica - alumina e uma mistura de alumina e céria.
[0083] Quando o óxido de metal refratário é um óxido misto ou composto de alumina, tal como sílica - alumina ou uma mistura de alumina e céria, então preferivelmente o óxido misto ou composto de alumina compreende pelo menos 50 a 99% em peso de alumina, mais preferivelmente 70 a 95% em peso de alumina, ainda mais preferivelmente 75 a 90% em peso de alumina.
[0084] Para evitar dúvida, a alumina ou um óxido misto ou composto compreendendo alumina não é uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo, particularmente uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo que compreende, ou consiste essencialmente de, uma alumina dopada com um componente de heteroátomo ou um aluminato de metal alcalino terroso. Neste contexto, o componente de heteroátomo compreende silício, magnésio, bário, lantânio, cério, titânio, ou zircônio ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos.
[0085] É preferido que o óxido de metal refratário é alumina. A alumina pode ser α-Ahθ3, β-Ahθ3, ou Y-AI2O3. Preferivelmente a alumina compreende, ou consiste essencialmente de, Y-AI2O3.
[0086] Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo compreende, ou consiste essencialmente de, platina, paládio e um segundo material de suporte, em que o segundo material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, alumina.
[0087] Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo compreende uma quantidade do segundo material de suporte de 0,0061 a 0,213 g cm3 (0,1 a 3,5 g in-3), preferivelmente 0,012 a 0,152 g cm3 (0,2 a 2,5 g in-3) ainda mais preferivelmente 0,018 a 0,122 g cm3 (0,3 a 2,0 g in-3) e ainda mais preferivelmente 0,030 a 0,106 g cm3 (0,5 a 1,75 g in-3) (por exemplo, 0,045 a 0,091 g cm3 (0,75 a 1,5 g in-3)).
[0088] A segunda região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um adsorvente de hidrocarboneto. O adsorvente de hidrocarboneto pode ser selecionado a partir de uma zeólita, carvão ativo, grafita porosa e uma combinação de dois ou mais dos mesmos. É preferido que o adsorvente de hidrocarboneto é uma zeólita, mais preferivelmente uma zeólita como definido acima.
[0089] A segunda região de revestimento reativo tipicamente compreende uma quantidade de adsorvente de hidrocarboneto de 0,003 a 0,183 g cm3 (0,05 a 3,00 g in-3), particularmente 0,0061 a 0,122 g cm3 (0,10 a 2,00 g in-3), mais particularmente 0,012 a 0,048 g cm3 (0,2 a 0,8 g in-3).
[0090] A segunda região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um material de armazenamento de oxigênio. Tais materiais são bem conhecidos na técnica. A segunda região de revestimento reativo pode compreender um material de armazenamento de oxigênio em uma quantidade total de 0,1 a 10% (por exemplo, 0,25 a 2,5%, ou 0,5 a 1%) da quantidade total do segundo material de suporte.
[0091] O material de armazenamento de oxigênio pode ser selecionado a partir de céria (CeO2) e céria - zircônia (CeO2-ZrO2), tal como uma solução sólida de céria - zircônia. Quando o material de armazenamento de oxigênio é selecionado a partir de céria e céria - zircônia, então preferivelmente o material de armazenamento de oxigênio é tanto (a) céria quando o primeiro material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, céria - zircônia, quanto (b) céria - zircônia quando o primeiro material de suporte compreende, ou consiste essencialmente de, céria.
[0092] Em geral, é preferível que a segunda região de revestimento reativo consiste essencialmente de platina, paládio, o segundo material de suporte e opcionalmente uma zeólita.
[0093] É preferido que a segunda região de revestimento reativo, ou o catalisador de oxidação em si, é substancialmente livre de ou não compreende um adsorvedor de NOx material para um catalisador de aprisionador de NOx pobre. materiais adsorvedores de NOx para um catalisador de aprisionador de NOx pobre tipicamente compreendem um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e/ou um metal de terras raras. Cério e óxido de cério não são considerados como um adsorvedor de NOx material neste contexto.
[0094] A segunda região de revestimento reativo tipicamente é substancialmente livre de ou não compreende um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e/ou um metal de terras raras, particularmente um metal de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste de lantânio (La), ítrio (Y) e uma combinação dos mesmos.
[0095] Em geral, a segunda região de revestimento reativo ou o catalisador de oxidação da invenção é substancialmente livre de ou não compreende ródio (Rh).
[0096] Em geral é preferido que a segunda região de revestimento reativo não compreenda ródio (Rh), um adsorvente de hidrocarboneto, um metal alcalino (por exemplo, Li, Na, K), um metal alcalino terroso (por exemplo, Mg, Ca, Sr, Ba) e um metal de terras raras, particularmente um metal de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste de lantânio (La), ítrio (Y) e uma combinação dos mesmos.
[0097] Em geral, o primeiro material de suporte e/ou o segundo material de suporte está na forma particulada. Cada material de suporte pode ter um tamanho de partícula d90 de < 20 μm (como determinado pelas técnicas de difração de laser convencionais). A distribuição de tamanho de partícula do material de suporte é selecionada para auxiliar a adesão para o substrato. As partículas em geral são obtidas por moagem.
[0098] Tipicamente, o catalisador de oxidação compreende uma quantidade total (em massa) de platina e paládio de 1,0 a 10,0 g. A quantidade total de platina e paládio que é usada depende, dentre outras coisas, do tamanho do substrato e da aplicação intencionada do catalisador de oxidação.
[0099] Em geral, a quantidade total de platina na primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo para a quantidade total de paládio na primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo possuem uma razão (em massa) de 20:1 a 1:20. Assim, a razão em massa de platina para paládio contida tanto na primeira região de revestimento reativo quanto na segunda região de revestimento reativo pode ser 20:1 a 1:20. Preferivelmente, a razão é 10:1 a 1:10 (por exemplo, 8:1 a 1:8), mais preferivelmente a razão é 7,5:1 a 1:7,5, tal como 5:1 a 1:5, ainda mais preferivelmente a razão é 4:1 a 1:4 (por exemplo, 3:1 a 1:3), tal como 2,5:1 a 1:2,5 (por exemplo, 2: 1 a 1:2).
[00100] Tipicamente, o catalisador de oxidação compreende uma quantidade total de platina (Pt) e uma quantidade total de paládio (Pd) em uma razão (em massa) de > 1:3,5. É preferido que a razão (em massa) seja > 1:2,5, mais preferivelmente > 1:2, particularmente > 1:1,5, tal como > 1:1.
[00101] Os catalisadores de oxidação da invenção onde a quantidade total (em massa) de paládio (Pd) é menor do que a quantidade total (em massa) de platina (Pt), tipicamente onde cada quantidade total se refere à quantidade combinada de paládio ou platina na primeira e na segunda regiões de revestimento reativo ou no catalisador de oxidação como um todo, pode ter atividade vantajosa.
[00102] A razão (em massa) de platina (Pt) para paládio (Pd) é tipicamente 20:1 a 1,1:1 (por exemplo, 15:1 a 1,2:1), preferivelmente a razão é 10:1 a 1,3:1 (por exemplo, 9: 1 a 1,4:1), mais preferivelmente 8:1 a 1,5:1, ainda mais preferivelmente 7,5:1 a 1,75:1, tal como 6:1 a 2:1, e ainda mais preferivelmente 5,5:1 a 2,5:1 (por exemplo, 5:1 a 3:1). O catalisador de oxidação da invenção em geral compreende uma quantidade total de primeiro material de suporte e segundo material de suporte de 0,012 a 0,488 (0,2 a 8 g in-3), preferivelmente 0,024 a 0,427 g cm3 (0,4 a 7 g in-3) (por exemplo, 0,0305 a 0,366 g cm3 (0,5 a 6 g in-3), mais preferivelmente 0,045 a 0,305 g cm3 (0,75 a 5 g in-3) (por exemplo, 0,048 a 0,244 g cm3 (0,8 a 4 g in- 3)), ainda mais preferivelmente 0,061 a 0,183 g cm3 (1,0 a 3 g in-3).
[00103] A primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo são dispostas ou suportadas no mesmo substrato. Métodos para fabricar regiões de revestimento reativo de diferentes arranjos são conhecidos na técnica (ver, por exemplo, WO 99/47260 pelo presente Depositante). No entanto, deve ser entendido que certos arranjos da primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo no substrato podem ser particularmente vantajosos para oxidar CO, para reduzir ou evitar a geração de óxido nitroso (N2O) ou para atividade de absorvedor de NOx passivo.
[00104] Em geral, a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente no substrato (isto é a primeira região de revestimento reativo está em contato com uma superfície do substrato). A segunda região de revestimento reativo pode ser (a) disposta ou suportada na primeira região de revestimento reativo, (b) disposta diretamente no substrato (isto é a segunda região de revestimento reativo está em contato com uma superfície do substrato), e/ou (c) em contato com a primeira região de revestimento reativo. Alternativamente, a segunda região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo).
[00105] Quando a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada na primeira região de revestimento reativo, a segunda região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para a primeira região de revestimento reativo (isto é a segunda região de revestimento reativo está em contato com uma superfície de a primeira região de revestimento reativo) ou a segunda região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo), onde a região de revestimento reativo adicional está disposta (por exemplo, diretamente ou de outra forma) ou suportada na primeira região de revestimento reativo. Quando a segunda região de revestimento reativo está disposta diretamente para o substrato, então a segunda região de revestimento reativo pode estar em contato com a primeira região de revestimento reativo ou a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por uma interveniente terceira região de revestimento reativo ou por uma lacuna).
[00106] Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo está disposta diretamente para o substrato (isto é a segunda região de revestimento reativo está em contato com uma superfície de o substrato). A primeira região de revestimento reativo pode ser (i) disposta ou suportada na segunda região de revestimento reativo, (ii) disposta diretamente para o substrato (isto é a primeira região de revestimento reativo está em contato com uma superfície de o substrato), e/ou (iii) em contato com a segunda região de revestimento reativo. Alternativamente, a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo).
[00107] Quando a primeira região de revestimento reativo é disposta ou suportada na segunda região de revestimento reativo, a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para a segunda região de revestimento reativo (isto é a primeira região de revestimento reativo está em contato com uma superfície de a segunda região de revestimento reativo) ou a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo), onde a região de revestimento reativo adicional está disposta (por exemplo, diretamente ou de outra forma) ou suportada na segunda região de revestimento reativo. Quando a primeira região de revestimento reativo está disposta diretamente para o substrato, então a primeira região de revestimento reativo pode estar em contato com a segunda região de revestimento reativo ou a segunda região de revestimento reativo e a primeira região de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por uma interveniente terceira região de revestimento reativo ou por uma lacuna).
[00108] Em geral, é possível que tanto a primeira região de revestimento reativo quanto o segundo revestimento reativo não são diretamente dispostos no substrato (isto é nem a primeira região de revestimento reativo nem a segunda região de revestimento reativo está em contato com uma superfície de o substrato). Assim, pelo menos uma da primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada em uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo). Tanto a primeira região de revestimento reativo quanto a segunda região de revestimento reativo podem ser dispostas ou suportadas na mesma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo).
[00109] Alguns catalisadores de oxidação da invenção são descritos abaixo onde a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo possuem arranjos “zoneados”. Para evitar dúvida, estes arranjos são funcionalidades gerais do catalisador de oxidação da invenção e podem ser combinadas com os arranjos da primeira e da segunda regiões de revestimento reativo descritas acima.
[00110] Em um primeiro arranjo de catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo disposta ou suportada em uma ou próximo de uma extremidade de entrada do substrato. A segunda região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada a montante ou a jusante da primeira zona de revestimento reativo, preferivelmente a jusante. Preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a segunda zona de revestimento reativo é disposta ou suportada a jusante da primeira zona de revestimento reativo.
[00111] Em um segundo arranjo de catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo disposta ou suportada em uma extremidade de saída do substrato. A segunda região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada a montante ou a jusante da primeira zona de revestimento reativo, preferivelmente a montante. Preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a segunda zona de revestimento reativo é disposta ou suportada a montante da primeira zona de revestimento reativo.
[00112] Em um terceiro arranjo de catalisador de oxidação, a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo disposta ou suportada em uma extremidade de entrada do substrato. A primeira região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada a montante ou a jusante da segunda zona de revestimento reativo, preferivelmente a jusante. Preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a primeira zona de revestimento reativo é disposta ou suportada a jusante da segunda zona de revestimento reativo.
[00113] Em um quarto arranjo de catalisador de oxidação, a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo disposta ou suportada em uma extremidade de saída do substrato. A primeira região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada a montante ou a jusante da segunda zona de revestimento reativo, preferivelmente a montante. Preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a primeira zona de revestimento reativo é disposta ou suportada a montante da segunda zona de revestimento reativo.
[00114] A primeira zona de revestimento reativo pode ser adjacente à segunda zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a primeira zona de revestimento reativo está em contato com a segunda zona de revestimento reativo. Quando a primeira zona de revestimento reativo está adjacente à segunda zona de revestimento reativo ou a primeira zona de revestimento reativo está em contato com a segunda zona de revestimento reativo, a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada no substrato como uma camada, tal como uma única camada (por exemplo, uma única camada). Assim, uma camada pode ser formada no substrato quando a primeira e a segunda zonas de revestimento reativo são adjacentes ou estão em contato entre si.
[00115] A primeira zona de revestimento reativo pode ser separada da segunda zona de revestimento reativo. Assim, pode haver uma adicional zona de revestimento reativo ou região interveniente (por exemplo, uma terceira zona de revestimento reativo ou região) entre a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo, e/ou pode haver uma lacuna (por exemplo, um espaço) entre a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo.
[00116] A primeira zona de revestimento reativo pode sobrepor a segunda zona de revestimento reativo. Assim, uma porção de extremidade da primeira zona de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na segunda zona de revestimento reativo. A primeira zona de revestimento reativo pode sobrepor completamente ou parcialmente a segunda zona de revestimento reativo. Quando a primeira zona de revestimento reativo completamente sobrepõe a segunda zona de revestimento reativo, então tipicamente uma superfície de a segunda zona de revestimento reativo (normalmente uma superfície no plano longitudinal do catalisador, isto é o plano que é perpendicular ao plano das extremidades de entrada e de saída do substrato) é completamente coberto pela primeira zona de revestimento reativo.
[00117] Alternativamente, a segunda zona de revestimento reativo pode sobrepor a primeira zona de revestimento reativo. Assim, uma porção de extremidade da segunda zona de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na primeira zona de revestimento reativo. A segunda zona de revestimento reativo pode sobrepor completamente ou parcialmente a primeira zona de revestimento reativo. Quando a segunda zona de revestimento reativo completamente sobrepõe a primeira zona de revestimento reativo, então tipicamente uma superfície da primeira zona de revestimento reativo (normalmente uma superfície no plano longitudinal do catalisador, isto é o plano que é perpendicular ao plano das extremidades de entrada e de saída do substrato) é completamente coberto pela segunda zona de revestimento reativo.
[00118] Tipicamente, a primeira zona de revestimento reativo possui um comprimento de 10 a 90% do comprimento do substrato (por exemplo, 10 a 45%), preferivelmente 15 a 75% do comprimento do substrato (por exemplo, 15 a 40%), mais preferivelmente 20 a 65% (por exemplo, 25 a 45%) de o comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 50%.
[00119] A segunda zona de revestimento reativo tipicamente possui um comprimento de 10 a 90% do comprimento do substrato (por exemplo, 10 a 45%), preferivelmente 15 a 75% do comprimento do substrato (por exemplo, 15 a 40%), mais preferivelmente 20 a 65% (por exemplo, 25 a 45%) de o comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 50%.
[00120] Catalisadores de oxidação da invenção são descritos abaixo onde a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo possuem arranjos “em camadas”. Para evitar dúvida, estes arranjos são funcionalidades gerais do catalisador de oxidação da invenção e podem ser combinados com qualquer um dos arranjos da primeira e da segunda regiões de revestimento reativo descritas acima.
[00121] A primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira camada de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda camada de revestimento reativo. A primeira camada de revestimento reativo e a segunda camada de revestimento reativo podem ter diferentes comprimentos, ou a primeira camada de revestimento reativo e a segunda camada de revestimento reativo podem ter cerca do mesmo comprimento. Em geral, o comprimento da primeira camada de revestimento reativo e o comprimento da segunda camada de revestimento reativo é cada um substancialmente uniforme.
[00122] Tipicamente, pelo menos um da primeira camada de revestimento reativo e da segunda camada de revestimento reativo se estende por substancialmente todo um comprimento do substrato, particularmente todo o comprimento dos canais de um monolito de substrato. Mais preferivelmente, a primeira camada de revestimento reativo e a segunda camada de revestimento reativo cada uma se estende por substancialmente todo um comprimento do substrato.
[00123] Em um quinto arranjo de catalisador de oxidação, a primeira camada de revestimento reativo é disposta ou suportada na segunda camada de revestimento reativo. A primeira camada de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para a segunda camada de revestimento reativo (isto é a primeira camada de revestimento reativo está em contato com uma superfície de a segunda camada de revestimento reativo) ou a primeira camada de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional ou camada (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo ou camada), região de revestimento reativo adicional ou camada a qual é disposta ou suportada na segunda camada de revestimento reativo. Preferivelmente, todo o comprimento da primeira camada de revestimento reativo é disposta ou suportada na segunda camada de revestimento reativo. Assim, o comprimento da primeira camada de revestimento reativo é menor do que ou igual ao comprimento da segunda camada de revestimento reativo. Mais preferivelmente, uma extremidade da primeira camada de revestimento reativo não se estende além de uma extremidade da segunda camada de revestimento reativo (isto é as extremidades ou limites da primeira camada de revestimento reativo estão dentro das extremidades ou limites da segunda camada de revestimento reativo).
[00124] No quinto arranjo de catalisador de oxidação, a primeira camada de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada em uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira ou uma quarta região de revestimento reativo), particularmente uma adicional camada de revestimento reativo ou zona. A região de revestimento reativo adicional pode ser disposta diretamente para o substrato.
[00125] É preferido no quinto arranjo de catalisador de oxidação que a segunda camada de revestimento reativo seja disposta diretamente para o substrato (isto é a segunda camada de revestimento reativo está em contato com uma superfície de o substrato).
[00126] No quinto arranjo de catalisador de oxidação, uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira, quarta ou quinta região de revestimento reativo), particularmente uma adicional camada de revestimento reativo ou zona, pode ser disposta diretamente para a segunda camada de revestimento reativo (isto é a região de revestimento reativo adicional está em contato com uma superfície de a segunda camada de revestimento reativo).
[00127] Em um sexto arranjo de catalisador de oxidação, a segunda camada de revestimento reativo é disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo. A segunda camada de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para a primeira camada de revestimento reativo (isto é a segunda camada de revestimento reativo está em contato com uma superfície da primeira camada de revestimento reativo) ou a segunda camada de revestimento reativo pode ser disposta diretamente para uma região de revestimento reativo adicional ou camada (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo ou camada), região de revestimento reativo adicional ou camada a qual é disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo. Preferivelmente, todo o comprimento da segunda camada de revestimento reativo é disposto ou suportado na primeira camada de revestimento reativo. Assim, o comprimento da segunda camada de revestimento reativo é menor do que ou igual ao comprimento da primeira camada de revestimento reativo. Mais preferivelmente, uma extremidade da segunda camada de revestimento reativo não se estende além de uma extremidade da primeira camada de revestimento reativo (isto é as extremidades ou limites da segunda camada de revestimento reativo estão dentro das extremidades ou limites da primeira camada de revestimento reativo).
[00128] No sexto arranjo de catalisador de oxidação, a segunda camada de revestimento reativo pode ser disposto ou suportado em uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira ou quarta região de revestimento reativo), particularmente uma adicional camada de revestimento reativo ou zona. A região de revestimento reativo adicional pode ser disposta diretamente para o substrato.
[00129] É preferido no sexto arranjo de catalisador de oxidação que a primeira camada de revestimento reativo está disposta diretamente para o substrato (isto é a primeira camada de revestimento reativo está em contato com uma superfície de o substrato).
[00130] No sexto arranjo de catalisador de oxidação, uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira, quarta ou quinta região de revestimento reativo), particularmente uma adicional camada de revestimento reativo ou zona, pode ser disposta diretamente para a primeira camada de revestimento reativo (isto é a região de revestimento reativo adicional está em contato com uma superfície de a primeira camada de revestimento reativo).
[00131] O catalisador de oxidação da invenção pode compreender uma pluralidade de regiões de revestimento reativo, em adição para a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo.
[00132] Em geral, é preferido que o catalisador de oxidação compreende apenas três ou quatro regiões de revestimento reativo (incluindo a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo). Assim, o catalisador de oxidação pode compreender adicionalmente uma terceira região de revestimento reativo (por exemplo, uma terceira camada de revestimento reativo ou zona) e uma quarta região de revestimento reativo (por exemplo, uma quarta camada de revestimento reativo ou zona. Mais preferivelmente, o catalisador de oxidação compreende apenas três regiões de revestimento reativo (incluindo a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo). Assim, o catalisador de oxidação compreende adicionalmente uma terceira região de revestimento reativo. Ainda mais preferivelmente, o catalisador de oxidação compreende apenas duas regiões de revestimento reativo, regiões de revestimento reativo as quais são a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo.
[00133] Certos arranjos de catalisador de oxidação são particularmente vantajosos para reduzir a quantidade de óxido nitroso (N2O) que é gerada. Arranjos de catalisador de oxidação onde a maioria ou todo o gás de escape entra em contato com a primeira região de revestimento reativo antes da segunda região de revestimento reativo ter sido encontrada para gerar menos N2O.
[00134] É preferido que a primeira região de revestimento reativo é arranjada para contatar gás de escape de entrada antes da segunda região de revestimento reativo, tal como em qualquer um do primeiro ao quinto arranjos de catalisador de oxidação, e em que no primeiro ao quarto arranjos de catalisador de oxidação a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada a jusante da primeira região de revestimento reativo. Mais preferivelmente, o catalisador de oxidação possui o primeiro arranjo de catalisador de oxidação ou o quinto arranjo de catalisador de oxidação, em que no primeiro arranjo de catalisador de oxidação a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada a jusante da primeira região de revestimento reativo.
[00135] Atividade de oxidação vantajosa e/ou a quantidade de óxido nitroso (N2O) produzida pelo catalisador de oxidação podem ser reduzidas ou evitadas quando o catalisador de oxidação compreende um substrato, e: (a) uma primeira zona de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda zona de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte; em que a segunda zona de revestimento reativo é disposta ou suportada no substrato a jusante da primeira zona de revestimento reativo; ou (b) uma primeira camada de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) e um primeiro material de suporte compreendendo óxido de cério; e uma segunda camada de revestimento reativo compreendendo platina (Pt) e um segundo material de suporte; em que a primeira camada de revestimento reativo é disposta ou suportada na segunda camada de revestimento reativo.
[00136] Em geral, o catalisador de oxidação compreende adicionalmente uma região de revestimento reativo adicional (por exemplo, uma terceira região de revestimento reativo), em que a região de revestimento reativo adicional é arranjada para contatar gás de escape de entrada antes da primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo, e em que a região de revestimento reativo adicional compreende um adsorvente de hidrocarboneto. Assim, a região de revestimento reativo adicional pode estar a jusante tanto da primeira região de revestimento reativo quanto da segunda região de revestimento reativo e/ou a região de revestimento reativo adicional pode ser disposta ou suportada tanto na primeira região de revestimento reativo quanto na segunda região de revestimento reativo (por exemplo, a região de revestimento reativo adicional pode ser a camada mais superior). O adsorvente de hidrocarboneto pode estar presente na região de revestimento reativo adicional em uma quantidade como definido acima para a primeira região de revestimento reativo ou a segunda região de revestimento reativo. Preferivelmente, o adsorvente de hidrocarboneto é uma zeólita, tal como uma zeólita como definido acima.
[00137] Substratos para suportar catalisadores de oxidação para tratar o gás de escape de um motor de ignição por compressão são bem conhecidos na técnica. O substrato tipicamente possui uma pluralidade de canais (por exemplo, para o gás de escape escoar através). Em geral, o substrato é um material cerâmico ou um material metálico.
[00138] É preferido que o substrato seja feito ou composto de cordierita (SiO2-Al2O3-MgO), carbeto de silício (SiC), liga de Fe-Cr-AI, liga de Ni-Cr-Al, ou uma liga de aço inoxidável.
[00139] Tipicamente, o substrato é um monolito (também referido aqui como um monolito de substrato). Tais monolitos são bem conhecidos na técnica. O monolito de substrato pode ser um monolito de fluxo através ou um monolito filtrante.
[00140] Um monolito de fluxo através tipicamente compreende um monolito de favo de mel (por exemplo, um metal ou monolito de favo de mel cerâmico) tendo uma pluralidade de canais se estendendo através dos mesmos, canais os quais são abertos em ambas as extremidades. Quando o substrato é um monolito de fluxo através, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e/ou um absorvedor de NOx passivo (PNA) ou é para o uso como um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e/ou como um absorvedor de NOx passivo (PNA).
[00141] Um monolito filtrante em geral compreende uma pluralidade de canais de entrada e uma pluralidade de canais de saída, em que os canais de entrada são abertos em uma extremidade a montante (isto é lado de entrada de gás de escape) e são plugados ou vedados em uma extremidade a jusante (isto é lado de saída de gás de escape), os canais de saída são plugados ou vedados em uma extremidade a montante e são abertos em uma extremidade a jusante, e em que cada canal de entrada é separado de um canal de saída por uma estrutura porosa. Quando o substrato é um monolito filtrante, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um filtro de fuligem catalisado (CSF) ou é para o uso como um filtro de fuligem catalisado (CSF).
[00142] Quando o monolito é um monolito filtrante, é preferido que o monolito filtrante é um filtro de fluxo de parede. Em um filtro de fluxo de parede, cada canal de entrada é alternadamente separado de um canal de saída por uma parede da estrutura porosa e vice-versa. É preferido que os canais de entrada e os canais de saída sejam arranjados em um arranjo de favo de mel.
[00143] Quando existe um arranjo de favo de mel, é preferido que os canais verticalmente e lateralmente adjacentes a um canal de entrada são plugados em uma extremidade a montante e vice-versa (isto é, os canais verticalmente e lateralmente adjacentes a um canal de saída são plugados em uma extremidade a jusante). Quando observados a partir de ambas as extremidades, as extremidades alternadamente plugadas e abertas dos canais tomam a aparência de um tabuleiro de xadrez.
[00144] Em princípio, o substrato pode ser de qualquer forma ou tamanho. No entanto, a forma e tamanho do substrato comumente é selecionada para otimizar a exposição dos materiais cataliticamente ativos no catalisador para o gás de escape. O substrato, por exemplo, pode ter uma forma particulada, fibrosa ou tubular. Exemplos de substratos de suporte adequados incluem um substrato do tipo de cordierita de favo de mel monolítico, um substrato do tipo de SiC de favo de mel monolítico, um substrato do tipo tecido tricotado ou fibra em camadas, um substrato do tipo espuma, um substrato do tipo de fluxo cruzado, um substrato do tipo de malha de fio de metal, um tipo de corpo poroso de substrato do metal e um substrato do tipo partícula cerâmica.
[00145] Em geral, o catalisador de oxidação da invenção é para o uso como (i) um absorvedor de NOx passivo (PNA) e/ou (ii) um catalisador de oxidação de diesel (DOC) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF). Na prática, formulações de catalisador empregadas em DOCs e CSFs são similares. Em geral, no entanto, uma diferença principal entre DOC e CSF é o substrato em que a formulação de catalisador é revestida e a quantidade total de platina, paládio e quaisquer outros metais cataliticamente ativos que as revestido no substrato.
[00146] A invenção também provê um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação e um dispositivo de controle de emissões. Em geral, o dispositivo de controle de emissões é separado do catalisador de oxidação (por exemplo, o dispositivo de controle de emissões possui um substrato separado do substrato do catalisador de oxidação), e preferivelmente o catalisador de oxidação é a montante do dispositivo de controle de emissões.
[00147] O sistema de escape da invenção pode compreender adicionalmente um dispositivo de remoção de enxofre de combustível. Um dispositivo de remoção de enxofre de combustível pode estar a montante ou a jusante do catalisador de oxidação. Preferivelmente o dispositivo de remoção de enxofre de combustível está a montante do catalisador de oxidação. Dispositivos de remoção de enxofre de combustível são conhecidos na técnica. O catalisador de oxidação da invenção pode ser susceptível à desativação por enxofre. A desativação do catalisador de oxidação por enxofre de combustível pode ser reduzida ou evitada quando um dispositivo de remoção de enxofre de combustível está a montante do catalisador de oxidação. Catalisadores de oxidação contendo platina geralmente oxidam enxofre de combustível para SO2 ou pode aumentar emissões de particulados de sulfato, particularmente em maiores temperaturas de escape.
[00148] O dispositivo de controle de emissões pode ser selecionado a partir de um filtro de particulado de diesel (DPF), um catalisador adsorvedor de NOx (NAC), um catalisador de NOx pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de oxidação de diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), e combinações de dois ou mais dos mesmos. Dispositivos de controle de emissões representados pelos termos filtros de particulado de diesel (DPFs), catalisadores adsorvedores de NOx (NACs), catalisadores de NOx pobres (LNCs), catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR), catalisador de oxidação de diesel (DOCs), filtros de fuligem catalisados (CSFs) e catalisadores de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™) são todos bem conhecidos na técnica.
[00149] Exemplos de dispositivos de controle de emissões para o uso com o catalisador de oxidação da invenção ou para a inclusão no sistema de escape da invenção são providos abaixo.
[00150] Um filtro de particulado de diesel é um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante. O filtro de particulado de diesel preferivelmente compreende um substrato, em que o substrato é um monolito filtrante ou um monolito de fluxo através como definido acima, preferivelmente um monolito filtrante. O substrato pode ser revestido com uma formulação de catalisador.
[00151] A formulação de catalisador do filtro de particulado de diesel pode ser adequada para oxidar (i) matéria particulada (PM) e/ou (ii) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs). Quando a formulação de catalisador é adequada para oxidar PM, então o resultante dispositivo de controle de emissões é conhecido como um filtro de fuligem catalisado (CSF). Um filtro de fuligem catalisado (CSF) também é um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante. Tipicamente, a formulação de catalisador de CSF compreende um metal nobre como definido acima e/ou platina e/ou paládio.
[00152] A formulação de catalisador do filtro de particulado de diesel pode ser uma composição de adsorvedor de NOx. Quando a formulação de catalisador é uma composição de adsorvedor de NOx, o dispositivo de controle de emissões é um exemplo de um catalisador de adsorvedor de NOx (NAC) (por exemplo, uma composição de adsorvedor de NOx em um filtro). Dispositivos de controle de emissões onde a formulação de catalisador é uma composição de adsorvedor de NOx foram descritos (ver, por exemplo, EP 0766993). Composições de adsorvedor de NOx são bem conhecidas na técnica (ver, por exemplo, EP 0766993 e US 5,473,887). Composições de adsorvedor de NOx são projetadas para adsorver NOx a partir de gás de escape pobre (lambda >1) e para dessorver o NOx quando a concentração de oxigênio no gás de escape é diminuída. NOx dessorvido então pode ser reduzido para N2 com um redutor adequado (por exemplo, combustível de motor) e promovido por um componente de catalisador, tal como ródio, da composição de adsorvedor de NOx em si ou localizado a jusante da composição de adsorvedor de NOx.
[00153] Em geral, catalisadores de adsorvedor de NOx compreendem revestido em substratos de monolito de fluxo através de favo de mel tipicamente são arranjados em arranjos em camadas. No entanto, múltiplas camadas aplicadas em um substrato de filtro podem criar problemas de pressão de retorno. É bastante preferível, portanto, se o catalisador de absorvedor de NOx para o uso na presente invenção seja um catalisador de absorvedor de NOx de “camada única”. Catalisadores de absorvedor de NOx de “camada única” particularmente preferidos compreendem um primeiro componente de ródio suportado em um óxido misto de céria - zircônia ou uma alumina opcionalmente estabilizada (por exemplo, estabilizada com sílica ou lantana ou outro elemento de terras raras) em combinação com segundos componentes que suportam platina e/ou paládio. Os segundos componentes compreendem platina e/ou paládio suportados em um suporte com grande área de superfície com base em alumina e um componente de céria (CeO2) “a granel” particulado, isto é não uma céria solúvel suportada em um suporte de particulado, mas céria “a granel” capaz de suportar Pt e/ou Pd desta forma. A céria particulada compreende um componente de absorvedor de NOx e suporta um metal alcalino terroso e/ou um metal alcalino, preferivelmente bário, em adição à platina e/ou ao paládio. O suporte com grande área de superfície com base em alumina pode ser aluminato de magnésio, por exemplo, MgAl2O4, por exemplo.
[00154] A composição de NAC de “camada única” preferida compreende uma mistura de ródio e platina e/ou componentes de suporte de paládio. Estes componentes podem ser preparados de maneira separada, isto é pré-formados antes de combinar os mesmos em uma mistura, ou sais de ródio, platina e paládio e os suportes e outros componentes podem ser combinados e os componentes de ródio, platina e paládio hidrolisados preferencialmente para depositar no suporte desejado.
[00155] Em geral, uma composição de adsorvedor de NOx compreende um componente de metal alcalino, um componente de metal alcalino terroso ou um componente de metal de terras raras ou uma combinação de dois ou mais componentes dos mesmos, em que o componente de metal de terras raras compreende lantânio ou ítrio. É preferido que o componente de metal alcalino compreenda potássio ou sódio, mais preferivelmente potássio. É preferido que o componente de metal alcalino terroso compreenda bário ou estrôncio, mais preferivelmente bário.
[00156] A composição de adsorvedor de NOx pode compreender adicionalmente um material de suporte e/ou um componente de metal catalítico. O material de suporte pode ser selecionado a partir de alumina, céria, titânia, zircônia e misturas dos mesmos. O componente de metal catalítico pode compreender um metal selecionado a partir de platina (Pt), paládio (Pd), ródio (Rh) e combinações de dois ou mais dos mesmos.
[00157] Catalisadores de NOx pobres (LNCs) são bem conhecidos na técnica. Catalisadores de NOx pobres preferidos (LNC) compreendem tanto (a) platina (Pt) suportada em alumina quanto (b) uma zeólita de troca com cobre, particularmente ZSM-5 de troca com cobre.
[00158] Catalisadores de 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 compreender adicionalmente um injetor para injetar um redutor nitrogenado, tal como amônia, ou um precursor de amônia, tal como ureia ou formato de amônio, preferivelmente ureia, no gás de escape a jusante do catalisador para oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) e a montante do catalisador de SCR. Tal injetor é ligado de maneira fluida com uma fonte de tal precursor de redutor nitrogenado, por exemplo, um tanque do mesmo, e dosagem controlada por válvula do precursor para a corrente de escape é regulada por meios de gerenciamento programado de maneira adequada e resposta de ciclo fechado ou de ciclo aberto provida pelos sensores que monitoram a composição de gás de escape relevante. Amônia também pode ser gerada através do aquecimento de carbamato de amônio (um sólido) e a amônia gerada pode ser injetada no gás de escape.
[00159] Alternativamente ou em adição ao injetor, amônia pode ser gerada no local, por exemplo, durante regeneração rica de NAC disposto a montante do filtro ou contatando DOC disposto a montante do filtro com gás de escape rico derivado do motor. Assim, o sistema de escape pode compreender adicionalmente um meio de gerenciamento de motor para enriquecer o gás de escape com hidrocarbonetos. O catalisador de SCR então pode usar os hidrocarbonetos como um redutor para reduzir NOx.
[00160] Catalisadores de SCR para o uso na presente invenção promovem as reações seletivamente 4NH3 + 4NO + O2 ^ 4N2 + 6H2O (isto é 1:1 NH3:NO); 4NH3 + 2NO + 2NO2 ^ 4N2 + 6H2O (isto é 1:1 NH3:NOx; e 8NH3 + 6NO2^ 7N2 + 12H2O (isto é 4:3 NH3:NOx) em preferência para indesejável, reações laterais não seletivas tais como 2NH3 + 2NO2^ N2O + 3H2O + N2.
[00161] O catalisador de SCR pode compreender um metal selecionado a partir do grupo que consiste de pelo menos um de Cu, Hf, La, Au, In, V, lantanídeos e metais de transição do Grupo VIII, tais como Fe, metal que é suportado em um óxido refratário ou peneira molecular. Metais particularmente preferidos são Ce, Fe e Cu e combinações de quaisquer dois ou mais dos mesmos.
[00162] O óxido refratário pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 e óxidos mistos contendo dois ou mais dos mesmos. O catalisador diferente de zeólita também pode incluir óxido de tungstênio, por exemplo, V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 ou Fe/WOx/ZrO2.
[00163] É particularmente preferido quando um catalisador de SCR ou revestimento reativo do mesmo compreende pelo menos uma peneira molecular, tal como uma zeólita de aluminosilicato ou SAPO. A pelo menos uma peneira molecular pode ser uma peneira molecular de poro pequeno, médio ou grande, por exemplo.
[00164] Por "peneira molecular de poro pequeno" aqui nós queremos dizer peneiras moleculares contendo um tamanho de anel máximo de 8, tal como CHA; por "peneira molecular de poro médio" aqui nós queremos dizer a peneira molecular contendo um tamanho de anel máximo de 10, tal como ZSM-5; e por "peneira molecular de poro grande" aqui nós queremos dizer a peneira molecular tendo um tamanho de anel máximo de 12, tal como beta. Peneiras moleculares de poro pequeno são potencialmente vantajosas para o uso em catalisadores de SCR - ver, por exemplo, WO 2008/132452.
[00165] Peneiras moleculares preferidas com aplicação como catalisadores de SCR na presente invenção são peneiras moleculares de zeólita de aluminosilicato sintéticas selecionadas a partir do grupo que consiste de AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI incluindo ZSM-34, mordenita, ferrierita, BEA incluindo Beta, Y, CHA, LEV incluindo Nu-3, MCM-22 e EU-1, preferivelmente AEI ou CHA, e tendo uma razão de sílica para alumina de cerca de 10 a cerca de 50, tal como cerca de 15 a cerca de 40.
[00166] No seu modo mais básico, um catalisador de fuga de amônia (ASC) pode ser um catalisador de oxidação para oxidar amônia que vai além de um catalisador de SCR ou SCRF a montante não reagido. A reação desejada (simplificada) pode ser representada por 4NO + 4NH3 + O2 ^ 4 N2 + 6H2O. Amônia é um composto de cheiro forte e irritante potencial às superfícies mucosas animais, por exemplo, olhos e vias respiratórias, e assim a sua emissão para a atmosfera deve ser limitada tanto quanto possível. Catalisadores de fuga de amônia possíveis incluem metais com carga relativamente baixa do grupo platina, preferivelmente incluindo Pt por exemplo, 35,7 a 535,5 g/m3 (1 a 15 g/ft3), em um suporte de óxido de área de superfície relativamente alta adequado, por exemplo, alumina revestida em um monolito de substrato adequado.
[00167] Em um arranjo particularmente preferido, no entanto, o metal do grupo da platina e o material de suporte (por exemplo, compreendendo uma alumina modificada que incorpora um componente de heteroátomo) está disposta em um substrato (isto é um monolito de substrato) em uma primeira camada abaixo de uma segunda camada superior que sobrepõe a primeira camada. A segunda camada é um catalisador de SCR, selecionado a partir de qualquer um daqueles mencionados aqui acima, particularmente peneiras moleculares contendo metais de transição, tais como Cu ou Fe. Um ASC particularmente preferido no arranjo em camadas compreende CuCHA na segunda camada ou camada superior.
[00168] Quando o substrato do catalisador de SCR é um monolito filtrante, então o catalisador é um catalisador de SCRF™. Um catalisador de SCRF™ é um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante.
[00169] Em geral, catalisadores de SCR são incapazes de reduzir quantidades substanciais de NOx em um gás de escape logo após a partida de um motor de ignição por compressão já que a temperatura do gás de escape (e assim a temperatura do catalisador) é muito baixa. Catalisadores de aprisionamento de NOx pobres, por exemplo, foram empregados a montante de catalisadores de SCR, de forma que NOx pode ser armazenado até o catalisador de SCR se tornar ativo em maiores temperaturas de gás de escape. No entanto, catalisadores de aprisionamento de NOx pobres geralmente são incapazes de armazenar de maneira adequada NOx quando existe um grande fluxo de massa de gás de escape (por exemplo, quando o motor é operado em um ciclo de alta velocidade).
[00170] O teor de NOx de um gás de escape diretamente a partir de um motor de ignição por compressão depende em um número de fatores, tal como o modo de operação do motor, a temperatura do motor e a velocidade em que o motor é corrido. No entanto, é comum que um motor para produzir um gás de escape onde o teor de NOx é de 85 a 95% (em volume) de óxido nítrico (NO) e 5 a 15% (em volume) de dióxido de nitrogênio (NO2). A razão de NO:NO2 é tipicamente de 19:1 a 17:3. No entanto, em geral é favorável que o teor de NO2 seja muito maior para catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR) para reduzir NOx ou para regenerar um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante queimando matéria particulada. A atividade de PNA do catalisador de oxidação pode ser usada para modular o teor de NOx de um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão.
[00171] A atividade de PNA do catalisador de oxidação da presente invenção permite que o NOx, particularmente NO, seja armazenado em temperaturas de escape baixas. Em maiores temperaturas de gás de escape, o catalisador de oxidação é capaz de oxidar NO para NO2. Portanto é vantajoso combinar o catalisador de oxidação da invenção com certos tipos de dispositivos de controle de emissões como parte de um sistema de escape.
[00172] Em um primeiro sistema de escape modalidade, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como PNA e/ou DOC, e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um catalisador de oxidação de diesel. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) um injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00173] Um segundo sistema de escape modalidade compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como PNA e/ou DOC, e um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um catalisador de oxidação de diesel. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) um injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™).
[00174] Em um terceiro sistema de escape modalidade, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como PNA e/ou DOC, e tanto um filtro de particulado de diesel (DPF) quanto um filtro de fuligem catalisado (CSF). Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com um filtro de particulado de diesel ou um filtro de fuligem catalisado, preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um catalisador de oxidação de diesel. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o filtro de particulado de diesel ou o filtro de fuligem catalisado (CSF). Assim, por exemplo, uma saída do catalisador de oxidação está conectada com uma entrada do filtro de particulado de diesel ou o filtro de fuligem catalisado.
[00175] Em um quarto sistema de escape modalidade, o sistema de escape compreende um catalisador de oxidação de diesel e o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente as um filtro de fuligem catalisado (CSF). A modalidade se refere adicionalmente ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de oxidação de diesel (DOC), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um filtro de fuligem catalisado. Tipicamente, o catalisador de oxidação de diesel (DOC) é seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de oxidação da invenção. Assim, uma saída do catalisador de oxidação de diesel está conectada com uma entrada do catalisador de oxidação da invenção.
[00176] Um quinto sistema de escape modalidade se refere a um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como PNA e/ou DOC, um filtro de particulado de diesel ou um filtro de fuligem catalisado (CSF), e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). O arranjo de DOC/DPF/SCR ou DOC/CSF/SCR é um sistema de escape preferido para um veículo de diesel de carga leve. Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com tanto um filtro de particulado de diesel quanto um filtro de fuligem catalisado (CSF), e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um catalisador de oxidação de diesel. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o filtro de particulado de diesel ou o filtro de fuligem catalisado (CSF). DPF ou CSF é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser arranjado entre DPF ou CSF e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, DPF ou CSF pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) um injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00177] Um sexto sistema de escape modalidade se refere a um sistema de escape compreendendo um catalisador de oxidação de diesel (DOC), o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente as um filtro de fuligem catalisado (CSF), e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Este também é um arranjo de DOC/CSF/SCR. Um aspecto adicional desta modalidade se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um filtro de fuligem catalisado (CSF). O catalisador de oxidação de diesel (DOC) é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de oxidação da invenção. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) um injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00178] Em um sétimo sistema de escape modalidade, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como PNA e/ou DOC, o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de fuligem catalisado (CSF) quanto um filtro de particulado de diesel (DPF). Esta modalidade também se refere ao uso do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão em combinação com o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de fuligem catalisado (CSF) quanto um filtro de particulado de diesel (DPF), preferivelmente em que o catalisador de oxidação é, ou é para o uso como, um catalisador de oxidação de diesel.
[00179] No sétimo sistema de escape modalidade, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de redutor nitrogenado pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) um injetor de redutor nitrogenado, e o injetor de redutor nitrogenado pode ser seguido por (por exemplo, está a montante de) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). O catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) são seguidos por (por exemplo, estão a montante de) o filtro de fuligem catalisado (CSF) ou o filtro de particulado de diesel (DPF).
[00180] Em qualquer uma da primeira, da segunda ou da quinta até a sétima modalidades do sistema de escape descritas aqui acima contendo um catalisador de SCR (incluindo catalisador de SCRF™), um catalisador de ASC pode ser disposto a jusante do catalisador de SCR ou o catalisador de SCRF™ (isto é como um monolito de substrato separado), ou mais preferivelmente uma zona em uma extremidade a jusante ou traseira do monolito de substrato compreendendo o catalisador de SCR pode ser usada como um suporte para ASC.
[00181] Em geral, é preferido que o sistema de escape da invenção não compreende um aprisionador de NOx pobre (LNT) (algumas vezes referidos como um catalisador de aprisionador de NOx pobre, um catalisador de adsorvedor de NOx (NAC), um catalisador de aprisionador de NOx (DNT), um catalisador de armazenamento de NOx, ou um catalisador de armazenamento/redução de NOx (NSR)).
[00182] A invenção provê adicionalmente um veículo compreendendo um motor de ignição por compressão e tanto um sistema de escape da invenção quanto um catalisador de oxidação da invenção.
[00183] Em geral, o motor de ignição por compressão é um motor de diesel. O motor de 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 em baixa temperatura (LTC). É preferido que o motor de diesel seja um motor de diesel convencional (isto é tradicional).
[00184] O veículo pode ser um veículo de diesel de carga leve (LDV), tal como definido na legislação dos EUA ou da Europa. Um veículo de diesel de carga leve tipicamente possui um peso de < 2840 kg, mais preferivelmente um peso de < 2610 kg.
[00185] Nos EUA, um veículo de diesel de carga leve (LDV) se refere a um veículo de diesel tendo um peso bruto de < 8.500 libras (US lbs). Na Europa, o termo veículo de diesel de carga leve (LDV) se refere a (i) veículos de passageiro compreendendo não mais do que oito assentos em adição ao assento do motorista e tendo uma massa máxima que não excede 5 toneladas, e (ii) veículos para o transporte de bens tendo uma massa máxima que não excede 12 toneladas.
[00186] Alternativamente, o veículo pode ser um veículo de diesel de carga pesada (HDV), tal como um veículo de diesel tendo um peso bruto de > 8.500 libras (US lbs), como definido na legislação dos EUA.
[00187] A invenção também se refere a vários métodos e usos que envolvem o catalisador de oxidação. Um objetivo geral de todos os métodos ou usos da invenção é tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O), se o gás de escape é tratado (i) através do tratamento (por exemplo, oxidação) de monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) no gás de escape, (ii) através da modulação do teor de NOx no gás de escape, e/ou (iii) usando o catalisador de oxidação como um absorvedor de NOx passivo (PNA).
[00188] O termo "quantidade substancial de óxido nitroso (N2O)" neste contexto, pelo menos para veículos de carga leve, se refere a > 0,030 g/milha de N2O como medido usando o Procedimento de Teste Federal 75 (FTP-75), preferivelmente > 0,025 g/milha, mais preferivelmente > 0,020 g/milha, tal como > 0,015 g/milha, e ainda mais preferivelmente 0.010 g/milha (por exemplo, > 0,005 g/milha. Qualquer referência a "sem produzir uma quantidade substancial de óxido nitroso" no contexto de um gás de escape tratado ou a "um gás de escape tratado que não contém uma quantidade substancial de óxido nitroso" pode se referir ao gás de escape que é passado para a atmosfera (isto é como o gás de escape que passou através de um sistema de escape, tal como medido na saída de um tubo de escape do veículo) ou para o gás de escape diretamente obtido a partir da saída do catalisador de oxidação (isto é quando existem dispositivos de controle de emissões a jusante que podem gerar N2O).
[00189] Em geral, o aspecto dos métodos da invenção pode incluir uma etapa de produzir um gás de escape tratado que não contém uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O). Esta etapa tipicamente segue a etapa de contatar o gás de escape com o catalisador de oxidação. Esta etapa tipicamente também precede qualquer etapa de passar o gás de escape tratado para um dispositivo de controle de emissões. Similarmente, o catalisador de oxidação da invenção pode ser usado para produzir um gás de escape tratado que não contém uma quantidade substancial de óxido nitroso (N2O).
[00190] Nos métodos e usos da invenção, tipicamente a composição do gás de escape contatada com o catalisador de oxidação não é alterada (por exemplo, alterando ou fazendo o ciclo do modo de operação do motor de ignição por compressão para alterar substancialmente a razão de ar para combustível (isto é de pobre para rico ou vice-versa)) para facilitar o armazenamento de NOx a partir do gás de escape ou para liberar NOx a partir do catalisador de oxidação.
[00191] Os métodos ou usos da invenção também podem incluir uma etapa de remover enxofre armazenado no catalisador de oxidação. Tipicamente, enxofre pode ser removido sob condições pobres em uma taxa perceptível para o uso prático em sistemas de tratamento posterior automotivos quando o catalisador de oxidação possui uma temperatura maior do que 550°C. O catalisador de oxidação pode alcançar esta temperatura através da transferência de calor a partir do gás de escape. No entanto, pode ser necessário aquecer o catalisador de oxidação até uma temperatura maior do que 700°C, por exemplo, até 780°C ou mais, para remover o enxofre armazenado.
[00192] Em geral, o catalisador de oxidação pode ser usado em combinação com um dispositivo de controle de emissões. Tipicamente, o catalisador de oxidação é usado em combinação com: (i) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente um catalisador de SCR a jusante do catalisador de oxidação, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um catalisador de oxidação de diesel (DOC); (ii) um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), preferivelmente um catalisador de SCRF™ a jusante do catalisador de oxidação, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um catalisador de oxidação de diesel (DOC); (iii) um filtro de particulado de diesel (DPF) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF), preferivelmente DPF ou CSF a jusante do catalisador de oxidação, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um catalisador de oxidação de diesel (DOC); (iv) um catalisador de oxidação de diesel (DOC), preferivelmente a DOC a montante do catalisador de oxidação da invenção, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um filtro de fuligem catalisado (CSF); (v) um filtro de particulado de diesel (DPF) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF) e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente DPF ou CSF a jusante do catalisador de oxidação e um catalisador de SCR a jusante de DPF ou CSF, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um catalisador de oxidação de diesel (DOC); (vi) um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), preferivelmente DOC a montante do catalisador de oxidação da invenção e um catalisador de SCR a jusante do catalisador de oxidação da invenção, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um filtro de fuligem catalisado (CSF); ou (vii) o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de particulado de diesel (DPF) quanto um filtro de fuligem catalisado (CSF), preferivelmente um catalisador de SCR a jusante do catalisador de oxidação e a DPF ou CSF a jusante do catalisador de SCR, particularmente quando o catalisador de oxidação é ou é usado como um catalisador de oxidação de diesel (DOC).
[00193] Quando o catalisador de oxidação é usado como um absorvedor de NOx passivo (PNA), o catalisador de oxidação absorve ou armazena NOx a partir do gás de escape em uma primeira faixa de temperatura e libera NOx em uma segunda faixa de temperatura, em que a segunda faixa de temperatura é maior a primeira faixa de temperatura (por exemplo, o ponto médio da segunda faixa de temperatura é maior do que o ponto médio da primeira faixa de temperatura). É preferível que a segunda faixa de temperatura não sobreponha com a primeira faixa de temperatura. Pode haver uma lacuna entre o limite superior da primeira faixa de temperatura e o limite inferior da segunda faixa de temperatura.
[00194] Tipicamente, o catalisador de oxidação libera NOx em uma temperatura maior do que 200°C. Este é o limite inferior da segunda faixa de temperatura. Preferivelmente, o catalisador de oxidação libera NOx em uma temperatura de 220°C ou acima, tal como 230°C ou acima, 240°C ou acima, 250°C ou acima, ou 260°C ou acima.
[00195] O catalisador de oxidação absorve ou armazena NOx em uma temperatura de 200°C ou menos. Este é o limite superior da primeira faixa de temperatura. Preferivelmente, o catalisador de oxidação absorve ou armazena NOx em uma temperatura de 195°C ou menos, tal como 190°C ou menos, 185°C ou menos, 180°C ou menos, ou 175°C ou menos.
[00196] O catalisador de oxidação preferencialmente pode absorver ou armazenar óxido nítrico (NO). Assim, qualquer referência a absorver, armazenar ou liberar NOx neste contexto pode se referir a absorver, armazenar ou liberar óxido nítrico (NO). A absorção ou o armazenamento preferencial de NO vai diminuir a razão de NO:NO2 no gás de escape.
[00197] Em adição ou como uma alternativa ao uso do catalisador de oxidação como um absorvedor de NOx passivo (PNA), o catalisador de oxidação pode ser usado para modular o teor de NOx em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão, tal como para um dispositivo de controle de emissões a jusante.
[00198] Qualquer referência a "modular o teor de NOx" como usado aqui, particularmente em relação ao método ou aspecto de usos da invenção, se refere a alterar (isto é ajustar) ou manter a razão (em ppm ou% em volume, tipicamente em uma temperatura e pressão do gás de escape) de NO:NO2 para estar dentro de uma faixa predefinida em uma temperatura de gás de escape específica ou faixa de temperatura específica.
[00199] Em geral, "modular o teor de NOx" se refere a alterar ou manter, preferivelmente alterar, a razão (em ppm ou% em volume) de NO:NO2 em um gás de escape, tipicamente diretamente a partir do motor de ignição por compressão, a ser menor do que 17:3 (isto é a quantidade de NO para NO2 é menor do que é normalmente encontrado em um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão), preferivelmente a razão de NO:NO2 é de 5:1 a 1:5, mais preferivelmente 2,5:1 a 1:2,5, e ainda mais preferivelmente 2:1 a 1:2 (por exemplo, 1,5:1 a 1:1,5 ou cerca de 1:1). A razão de NO:NO2 quando a temperatura está na primeira faixa de temperatura (isto é a temperatura em que NOx é armazenado ou absorvido) pode ser menor do que a razão na segunda faixa de temperatura (isto é a temperatura em que NOx é liberado).
[00200] No segundo aspecto do método da invenção, a etapa de "(a) controlar o teor de NOx de um gás de escape contatando o gás de escape com um catalisador de oxidação..." pode incluir adicionalmente as etapas de (i) absorver ou armazenar NOx a partir do gás de escape em uma primeira faixa de temperatura, e (ii) liberar NOx em uma segunda faixa de temperatura, desta forma produzindo um gás de escape tratado. Preferivelmente, a segunda faixa de temperatura é maior a primeira faixa de temperatura (por exemplo, o ponto médio da segunda faixa de temperatura é maior do que o ponto médio da primeira faixa de temperatura). Mais preferivelmente a segunda faixa de temperatura não sobreponha com a primeira faixa de temperatura. Pode haver uma lacuna entre o limite superior da primeira faixa de temperatura e o limite inferior da segunda faixa de temperatura.
[00201] Tipicamente, a segunda faixa de temperatura é uma temperatura maior do que 200°C, preferivelmente, uma temperatura de 220°C ou acima, tal como 230°C ou acima, 240°C ou acima, 250°C ou acima, ou 260°C ou acima.
[00202] A primeira faixa de temperatura é tipicamente uma temperatura de 200°C ou menos, preferivelmente uma temperatura de 195°C ou menos, tal como 190°C ou menos, 185°C ou menos, 180°C ou menos, ou 175°C ou menos.
[00203] Em geral, a etapa de (b) passar o gás de escape tratado para um dispositivo de controle de emissões tipicamente envolve passar diretamente o gás de escape tratado para o dispositivo de controle de emissões. Assim, uma saída do catalisador de oxidação é diretamente conectada (por exemplo, sem intermediário) com uma entrada do dispositivo de controle de emissões.
[00204] O dispositivo de controle de emissões é tipicamente o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), um filtro de particulado de diesel (DPF), ou um filtro de fuligem catalisado (CSF).
[00205] No segundo aspecto do método da invenção, as referências ao "teor de NOx", "absorver ou armazenar NO" ou "liberar NOx" podem se referir ao óxido nítrico (NO), tal como quando o catalisador de oxidação preferencialmente armazena NO.
[00206] No quarto aspecto de uso da invenção, o catalisador de oxidação é usado na regeneração de um dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante. Tipicamente, o dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante está a jusante do catalisador de oxidação.
[00207] O dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de um filtro de particulado de diesel (DPF), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™) e uma combinação de dois ou mais dos mesmos.
[00208] O catalisador de oxidação pode ser usado para regenerar o dispositivo de controle de emissões tendo um substrato filtrante através da oxidação de óxido nítrico (NO) para dióxido de nitrogênio (NO2) em uma temperatura de pelo menos 220°C, preferivelmente pelo menos 240°C, mais preferivelmente pelo menos 260°C, ainda mais preferivelmente pelo menos 280°C.
[00209] O termo "revestimento reativo" é bem conhecido na técnica e se refere a um revestimento aderente que é aplicado a um substrato comumente durante a produção de um catalisador. O revestimento ou revestimento reativo em geral compreende um ou mais componentes de uma formulação de catalisador, componentes os quais são tipicamente selecionados a partir de um metal do grupo da platina, um material de suporte, um componente de armazenamento de oxigênio e um adsorvente de hidrocarboneto.
[00210] O termo "região de revestimento reativo" como usado aqui se refere a uma área de revestimento reativo em um substrato. A "região de revestimento reativo", por exemplo, pode ser disposta ou suportada em um substrato como uma "camada" ou uma "zona". A área ou arranjo de revestimento reativo em um substrato em geral é controlado durante o processo de aplicação de revestimento reativo para o substrato. A "região de revestimento reativo" tipicamente possui limites distintos ou bordas distintas (isto é, é possível distinguir uma região de revestimento reativo de outra região de revestimento reativo usando técnicas analíticas convencionais).
[00211] É preferível que cada "região de revestimento reativo" possua uma composição de substancialmente uniforme (isto é não existe diferença substancial na composição do revestimento reativo quando se compara uma parte da região de revestimento reativo com outra parte daquela região de revestimento reativo). Composição substancialmente uniforme neste contexto se refere a um material (por exemplo, região de revestimento reativo) onde a diferença na composição quando se compara uma parte de região de revestimento reativo com outra parte da região de revestimento reativo é de 5% ou menos, comumente 2,5% ou menos, e ainda mais comumente 1% ou menos.
[00212] O termo "zona de revestimento reativo" como usado aqui se refere a uma região de revestimento reativo de comprimento substancialmente uniforme. O comprimento de uma zona de revestimento reativo pode ser o mesmo que o comprimento total do substrato. Em geral, o comprimento de uma zona de revestimento reativo é menor do que o comprimento total do substrato. O comprimento total de um substrato é a distância entre sua extremidade de entrada e sua extremidade de saída (por exemplo, as extremidades opostas do substrato). A "zona de revestimento reativo" tipicamente possui um comprimento (isto é um comprimento substancialmente uniforme) de pelo menos 5% do comprimento total do substrato.
[00213] Qualquer referência a "substancialmente uniforme" no contexto de um comprimento ou a "comprimento substancialmente uniforme" como usado aqui se refere a um comprimento que não desvia por mais do que 10%, preferivelmente não desvia por mais do que 5%, mais preferivelmente não desvia por mais do que 1%, do seu valor médio.
[00214] Qualquer referência a "zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de entrada do substrato" usada aqui se refere a uma zona de revestimento reativo disposta ou suportada em um substrato que está mais próximo de uma extremidade de entrada do substrato do que está de uma extremidade de saída do substrato. Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é, na metade do seu comprimento) está mais próximo da extremidade de entrada do substrato do que o ponto médio está da extremidade de saída do substrato. Similarmente, qualquer referência a "zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de saída do substrato" usada aqui se refere a uma zona de revestimento reativo disposta ou suportada em um substrato que está mais próxima de uma extremidade de saída do substrato do que está de uma extremidade de entrada do substrato. Assim, o ponto médio zona de revestimento reativo (isto é na metade do seu comprimento) está mais próximo da extremidade de saída do substrato do que o ponto médio está da extremidade de entrada do substrato.
[00215] Quando o substrato é um filtro de fluxo de parede, então em geral qualquer referência a "zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de entrada do substrato" se refere a uma zona de revestimento reativo disposta ou suportada no substrato que é (a) mais próxima de uma extremidade de entrada de um canal de entrada do substrato do que está de uma extremidade fechada do canal de entrada, e/ou (b) mais próximo de uma extremidade fechada de um canal de saída do substrato do que está de uma extremidade de saída do canal de saída. Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é na metade do seu comprimento) está (a) mais próximo de uma extremidade de entrada de um canal de entrada do substrato do que o ponto médio está da extremidade fechada do canal de entrada, e/ou (b) mais próximo de uma extremidade fechada de um canal de saída do substrato do que o ponto médio está de uma extremidade de saída do canal de saída. Similarmente, qualquer referência a "zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de saída do substrato" quando o substrato é um filtro de fluxo de parede se refere a uma zona de revestimento reativo disposta ou suportada no substrato que é (a) mais próximo de uma extremidade de saída de um canal de saída do substrato do que está de uma extremidade fechada do canal de saída, e/ou (b) mais próximo de uma extremidade fechada de um canal de entrada do substrato do que está de uma extremidade de entrada do canal de entrada. Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é na metade do seu comprimento) está (a) mais próximo de uma extremidade de saída de um canal de saída do substrato do que o ponto médio está da extremidade fechada do canal de saída, e/ou (b) mais próximo de uma extremidade fechada de um canal de entrada do substrato do que o ponto médio está de uma extremidade de entrada do canal de entrada.
[00216] Qualquer referência a "absorver NOx" a partir de um gás de escape como usados aqui se refere à remoção de NOx a partir do gás de escape armazenando o mesmo no catalisador de oxidação. O armazenamento pode ser um processo de adsorção, mas o catalisador de oxidação não está limitado a armazenar NOx deste modo específico.
[00217] O termo "óxido misto" como usado aqui em geral se refere a uma mistura de óxidos em uma única fase, como é convencionalmente conhecido na técnica.
[00218] O termo "óxido composto" como usado aqui em geral se refere a uma composição de óxidos tendo mais do que uma fase, como é convencionalmente conhecido na técnica.
[00219] Qualquer referência a uma temperatura ou faixa de temperatura, tal como a "primeira faixa de temperatura" ou a "segunda faixa de temperatura" como usado aqui em geral se refere a temperatura do gás de escape, preferivelmente a temperatura do gás de escape em uma entrada do catalisador de oxidação.
[00220] Qualquer referência aqui a uma quantidade em unidades de g m3 (g ft-3) (gramas por pé cúbico) ou g in-3 (g cm-3) (gramas por polegada cúbica) se refere ao peso médio de um componente por volume do substrato e tipicamente inclui o volume dos espaços vazios do substrato.
[00221] A expressão "consistindo essencialmente" como usado aqui limita o escopo de uma funcionalidade para incluir os materiais ou etapas especificados, e quaisquer outros materiais ou etapas que não afetam de maneira material as características básicas daquela funcionalidade, tal como por exemplo, impurezas de espelho. Para evitar dúvida, a expressão "consistindo essencialmente de" incorpora a expressão "consistindo de".
[00222] No contexto da platina (Pt) ou do paládio (Pd), deve ser percebido que geralmente é difícil caracterizar as espécies catalíticas exatas em um catalisador e a platina ou o paládio podem não estar presentes na forma metálica elementar. Qualquer referência a "consistindo essencialmente de platina... "incorpora um "componente de platina" onde a porção de platina pode ser de uma forma elementar de platina, uma liga contendo platina ou um composto compreendendo platina (por exemplo, um óxido de platina), preferivelmente uma forma elementar de platina ou uma liga contendo platina, mais preferivelmente uma forma elementar de platina. Similarmente, qualquer referência a "consistindo essencialmente de paládio..." incorpora um "paládio componente de" onde a porção de paládio pode ser de uma forma elementar de paládio, uma liga contendo paládio ou um composto compreendendo paládio (por exemplo, um óxido de paládio), preferivelmente uma forma elementar de paládio ou uma liga contendo paládio, mais preferivelmente uma forma elementar de paládio.
[00223] O termo "substancialmente livre" como usado aqui no contexto de uma entidade química particular se refere a uma composição ou material que contém menor do que 0,5% em peso da entidade química, tipicamente menor do que 0,1% em peso da entidade química, tal como menor do que 0,01% em peso da entidade química. Em geral, a entidade química não é detectável usando técnicas analíticas convencionais.
[00224] A invenção será ilustrada agora pelos seguintes exemplos não limitantes. Exemplo 1
[00225] Nitrato de paládio foi adicionado a uma pasta fluida de céria em água. A pasta fluida contendo nitrato de paládio foi agitada para homogeneizar então revestida em um substrato metálico com 300 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento convencionais para formar uma primeira camada. A parte revestida foi seca e calcinada a 500°C.
[00226] Uma segunda pasta fluida foi preparada tomando pó de alumina e moendo até um tamanho de partícula onde o d90 foi menor do que 20 mícrons. Sais solúveis de platina e paládio foram adicionados e a resultante pasta fluida foi agitada para homogeneizar. Esta segunda pasta fluida foi revestida para a parte usando técnicas de revestimento convencionais para formar uma segunda camada. A parte foi seca e calcinada a 500°C.
[00227] O catalisador resultante teve um carregamento total de platina e paládio (isto é o carregamento de PGM total em ambas as camadas) de 6.000 g/m3 (160 g/ft3) e a razão de massa total (isto é ambas as camadas) de Pt:Pd foi de 5:11. Exemplo 2
[00228] Uma pasta fluida de alumina foi preparada usando um pó de alumina que foi moído até um tamanho de partícula onde o d90 foi menor do que 20 mícron. Sais solúveis de platina e paládio foram adicionados e a resultante pasta fluida foi agitada para homogeneizar. Esta pasta fluida então foi revestida para um substrato metálico com 300 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento convencionais para formar uma primeira camada. A parte foi seca e calcinada a 500°C.
[00229] Nitrato de paládio foi adicionado a uma pasta fluida de céria em água. Esta segunda pasta fluida contendo nitrato de paládio foi agitada para homogeneizar e então foi revestida em a parte usando técnicas de revestimento convencionais para formar uma segunda camada. A parte revestida foi seca e calcinada a 500°C.
[00230] O catalisador resultante teve um carregamento total de platina e paládio (isto é o carregamento de PGM total em ambas as camadas) de 6.000 m/g3 (160g/ft3) e a razão de massa total (isto é ambas as camadas) de Pt:Pd foi de 5:11. Resultados Experimentais
[00231] Os catalisadores dos Exemplos 1 e 2 foram envelhecidos hidrotermicamente a 800°C por 16 horas. Cada catalisador foi instalado em um motor montado em bancada e testado para (a) seu arranque de CO usando uma rampa de temperatura e (b) suas emissões de N2O por um ciclo de direção de MVEG-B simulado. Medições de emissões foram gravadas continuamente tanto a montante quanto a jusante de cada catalisador.
[00232] Os resultados de arranque de CO são reportados como uma T80, que é a temperatura em que 80% da emissão de CO a partir do motor foi convertido para CO2. Os resultados são mostrados na Tabela 1 abaixo. Tabela 1
[00233] A quantidade de N2O na emissão de escape a partir de cada catalisador após a corrida do motor pelo ciclo de MVEG é mostrada na Figura 1. A emissão de N2O quando o catalisador do Exemplo 2 foi usado (ver a linha cheia na Figura 1) foi menor do que aquela do Exemplo 1 (ver a linha pontilhada na Figura 1). Exemplos 3 a 5
[00234] Nitrato de paládio foi adicionado a uma pasta fluida de céria em água. A pasta fluida contendo o nitrato de paládio foi agitada para homogeneizar e então revestida em um substrato cerâmico usando técnicas de revestimento convencionais. A parte revestida foi seca e calcinada a 500°C. O carregamento de céria foi de 0,1647 g cm3 (2,7 g in-3) (Exemplos 3 a 5). O carregamento de paládio como uma porcentagem do carregamento de céria foi variado como segue: 1% em peso (Exemplo 3); 2% em peso (Exemplo 4); 4% em peso (Exemplo 5). Cada uma das partes revestidas foi envelhecida hidrotermicamente a 750°C por 15 horas. Resultados Experimentais
[00235] Uma amostra de núcleo de 1 x 3" a partir de cada um dos catalisadores dos Exemplos 3, 4 e 5 foi tomada e testada em um equipamento de gás sintético. A mistura de gás que foi usada para realizar os testes é mostrada na Tabela 2 abaixo. Tabela 2
[00236] Cada uma das amostras de núcleo foi trazida para 80°C e então exposta para a mistura de gás na Tabela 2 por 10 minutos com o objetivo de armazenar NOx. A mistura de gás então foi mudada para nitrogênio e cada amostra de núcleo foi aquecida até 600°C com o objetivo de liberar termicamente qualquer NOx armazenado.
[00237] O procedimento acima foi repetido exceto que cada amostra de núcleo foi trazida até 120°C, 160°C e 200°C antes de ser exposta à mistura de gás na Tabela 2. A quantidade de NOx armazenado por cada período de 10 minutos foi medida e os resultados são mostrados na Figura 2.
[00238] A Figura 2 mostra que o aumento do carregamento de Pd a partir de 1% em peso (■) para 2% em peso (▲) aumenta a quantidade de NOx que é armazenada. Um aumento adicional no carregamento de Pd a partir de 2% em peso (▲) para 4% em peso (•) provê um aumento relativamente pequeno no armazenamento de NOx. Exemplos 6 a 8
[00239] Nitrato de paládio foi adicionado a uma pasta fluida de céria em água. A pasta fluida contendo nitrato de paládio foi agitada para homogeneizar e então revestida em um substrato cerâmico usando técnicas de revestimento convencionais. A parte revestida foi seca e calcinada a 500°C. O carregamento de paládio foi 1667,19 g m3 (46,7 g ft-3) (Exemplos 6 a 8). O carregamento de céria foi variado como na sequência: 0,082 g cm3 (1,35 g in- 3) (Exemplo 6); 0,0549 g cm3 (0,9 g in-3) (Exemplo 7); 0,0411 g cm3 (0,675 g in-3) (Exemplo 8). O carregamento de paládio como uma porcentagem do carregamento de céria é como na sequência: 2% em peso (Exemplo 6); 3% em peso (Exemplo 7); 4% em peso (Exemplo 8). Cada uma das partes revestidas foi envelhecida hidrotermicamente a 750°C por 15 horas. Resultados Experimentais
[00240] Uma amostra de núcleo de 1 x 3" a partir de cada um dos catalisadores dos Exemplos 3, 6, 7 e 8 foi tomada e testada em um equipamento de gás sintético. O método e a mistura de gás usados para testar os Exemplos 3 e 6 a 8 foram os mesmos que aqueles usados por exemplos 3 a 5 acima. Os resultados são mostrados na Figura 3.
[00241] A Figura 4 mostra que para um carregamento de Pd fixo de 1667,19 g m3 (46,7 g ft-3) a quantidade de armazenamento de NOx armazenado aumenta com o carregamento de céria. No entanto, esta tendência não é linear e menores aumentos na quantidade de armazenamento de NOx armazenado foram observados quando o carregamento de céria foi aumentado de 0,082 g cm-3 (1,35 g in-3) (•) para 0,1647 g cm3 (2,7 g in-3) (▲).
[00242] Para evitar qualquer dúvida, todo o teor de qualquer um e de todos os documentos citados aqui está incorporado por referência no presente pedido.
Claims (11)
1. Sistema de escape para tratar um gás de escape a partir de um motor de ignição por compressão que compreende um catalisador de oxidação para usar como um absorvedor de NOx passivo e um dispositivo de controle de emissões a jusante, em que o catalisador de oxidação compreende: um substrato, que é um monólito de fluxo através, em que o dispositivo de controle de emissões é um filtro de particulado de diesel (DPF) revestido com uma formulação de catalisador, em que a formulação de catalisador: (a) compreende platina e/ou paládio para oxidar matéria particulada e monóxido de carbono e hidrocarbonetos e o filtro de particulado de diesel revestido é um filtro de fuligem catalisado (CSF); (b) é uma composição de adsorvedor de NOx; ou (c) é um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e o filtro de particulado de diesel revestido é um filtro de redução catalítica seletiva (SCRF), caracterizado pelo fato de que o substrato compreende: uma primeira região de revestimento reativo compreendendo paládio (Pd) suportado diretamente em um primeiro material de suporte em uma quantidade de 0,25 a 1,9% em peso do primeiro material de suporte, em que o primeiro material de suporte consiste essencialmente de céria; e uma segunda região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt), paládio (Pd) e um segundo material de suporte, em que uma razão em massa de platina (Pt) para paládio (Pd) é de 10:1 a 1,25:1, e em que o segundo material de suporte compreende um óxido de metal refratário, em que a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada no substrato a jusante da primeira zona de revestimento reativo.
2. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreender um catalisador de oxidação de diesel (DOC) seguido pelo o filtro de fuligem catalisado (CSF).
3. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreender um catalisador de oxidação de diesel (DOC) seguido pelo filtro de redução catalítica seletiva (SCRF) e um injetor de redutor nitrogenado arranjado entre o catalisador de oxidação de diesel (DOC) e o filtro de redução catalítica seletiva (SCRF).
4. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a massa de platina (Pt) é maior do que a massa de paládio (Pd) na segunda região de revestimento reativo.
5. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal refratário do segundo material de suporte é selecionado a partir do grupo que consiste de alumina, sílica, titânia, zircônia, céria e óxidos compostos ou mistos de dois ou mais dos mesmos.
6. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal refratário é alumina.
7. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo compreende um adsorvente de hidrocarboneto, que é uma zeólita.
8. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo é isenta de platina.
9. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo do catalisador de oxidação é isenta de um material adsorvedor de NOx que compreende um metal alcalino, um metal alcalino terroso e/ou um metal de terra rara exceto para a céria do primeiro material de suporte.
10. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo é isenta de ródio.
11. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a segunda região de revestimento reativo do catalisador de oxidação compreende uma quantidade de platina (Pt) na faixa de 0,2 a 15% em peso.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 16/05/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |