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Andrew Francis Chiffey
John Goodwin
James Leeland
Francois Moreau
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Johnson Matthey Public Limited Company
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Abstract

CATALISADOR DE OXIDAÇÃO, SISTEMA DE ESCAPE, VEÍCULO OU APARELHO, E, MÉTODO PARA TRATAR UM GÁS DE ESCAPE DE UM MOTOR A DIESEL. Um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape de um motor a diesel, cujo catalisador de oxidação compreende: uma primeira região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt), manganês (Mn) e um primeiro material de suporte; uma segunda região de revestimento reativo compreendendo um metal do grupo de platina (PGM) e um segundo material de suporte; e um substrato com uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída; em que a segunda região de revestimento reativo é arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato e depois do contato do gás de escape com a primeira região de revestimento reativo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A invenção se refere a um catalisador de oxidação para um motor a diesel e a um sistema de escape para um motor a diesel compreendendo o catalisador de oxidação. A invenção também se refere a métodos e usos do catalisador de oxidação para tratar um gás de escape de um motor a diesel.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Motores a diesel produzem uma emissão de escape que geralmente contém pelo menos quatro classes de poluente que são legisladas pelas organizações intergovernamentais em todo o mundo: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HCs), óxidos de nitrogênio (NOx) e matéria particulada (PM). Padrões de emissão para motores a diesel, quer estacionários quer móveis (por exemplo, motores a diesel veiculares), estão ficando cada vez mais rigorosos. Existe uma necessidade de fornecer catalisadores e sistemas de escape melhorados que sejam capazes de atender esses padrões, que são efetivos quanto ao custo.
[0003] Para motores a diesel, um catalisador de oxidação (conhecido como um catalisador de oxidação diesel (DOC)) é tipicamente usado para tratar o gás de escape produzido por tais motores. Catalisadores de oxidação diesel no geral catalisam a oxidação de (1) monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO2), e (2) HCs em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Temperaturas do gás de escape para motores a diesel, particularmente para veículos a diesel de carga leve, são relativamente baixas (por exemplo, cerca de 400°C) e assim um desafio é desenvolver formulações de catalisador duráveis com baixas temperaturas de “extinção”.
[0004] A atividade de catalisadores de oxidação, tais como DOCs, é frequentemente medida em termos de sua temperatura de “extinção”, que é a temperatura na qual o catalisador começa a realizar uma reação catalítica particular ou realiza essa reação até um certo nível. Normalmente, temperaturas de “extinção” são dadas em termos de um nível específico de conversão de um reagente, tal como conversão de monóxido de carbono. Assim, uma temperatura T50 é frequentemente quotada como uma temperatura de “extinção” em virtude de representar a menor temperatura na qual um catalisador catalisa a conversão de um reagente a 50% de eficiência.
[0005] Sistemas de escape para motores a diesel podem incluir diversos dispositivos de controle de emissões. Cada dispositivo de controle de emissões tem uma função especializada e é responsável por tratar uma ou mais classes de poluente no gás de escape. O desempenho de um dispositivo de controle de emissões a montante pode afetar o desempenho de um dispositivo de controle de emissões a jusante. Isto se dá em virtude de o gás de escape da saída do dispositivo de controle de emissões a montante ser passado para a entrada do dispositivo de controle de emissões a jusante. A interação de cada dispositivo de controle de emissões no sistema de escape é importante para a eficiência geral do sistema.
[0006] Catalisadores de oxidação, tais como catalisadores de oxidação diesel (DOCs), tipicamente oxidam monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape produzido por um motor a diesel. Catalisadores de oxidação diesel podem também oxidar parte do óxido nítrico (NO) que está presente no gás de escape em dióxido de nitrogênio (NO2). Ainda que dióxido de nitrogênio (NO2) seja por si mesmo um poluente, a conversão de NO em NO2 pode ser benéfica. O NO2 que é produzido pode ser usado para regenerar matéria particulada (PM) que foi captada, por exemplo, um filtro de particulado diesel a jusante (DPF) ou um filtro de fuligem catalisado a jusante (CSF). Geralmente, o NO2 gerado pelo catalisador de oxidação aumenta a razão de NO2:NO no gás de escape da saída do catalisador de oxidação comparado com o gás de escape na entrada. Esta razão aumentada pode ser vantajosa para sistemas de escape compreendendo um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) a jusante ou um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). A razão de NO2:NO no gás de escape produzido diretamente por um motor a diesel pode ser muito baixa para desempenho do catalisador de SCR ou SCRF ideal.
[0007] Embora seja geralmente vantajoso incluir um catalisador de oxidação, tal como um DOC, que tem boa atividade de geração de NO2 em um sistema de escape, o uso de um catalisador de oxidação desta maneira pode ser problemático quando se busca obter desempenho ideal de um dispositivo de controle de emissões a jusante (por exemplo, um catalisador de SCR ou SCRF™). A quantidade média de NO2 que é gerado por um catalisador de oxidação a uma dada temperatura do gás de escape pode variar consideravelmente na sua vida útil. Isso pode levar a dificuldades na calibração da dosagem do agente redutor nitrogenoso para realizar SCR ativa. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0008] Catalisadores que são usados para oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e algumas vezes também óxidos de nitrogênio (NOx) em um gás de escape emitidos por um motor de ignição sob compressão geralmente compreendem pelo menos um metal do grupo de platina, tal como platina ou paládio. Platina é mais ativa que paládio na catalisação da oxidação de CO e HCs no gás de escape de um motor de ignição sob compressão e a inclusão de paládio em tais catalisadores foi geralmente evitada em virtude de sua suscetibilidade pelo envenenamento por enxofre. Entretanto, o uso de combustíveis de ultrabaixo enxofre, o custo relativo de paládio para platina, e melhorias na durabilidade do catalisador que pode ser obtida pela inclusão de paládio resultaram em formulações de catalisador compreendendo paládio, especialmente formulações compreendendo tanto paládio quanto platina, ficando favorecidas.
[0009] Embora, em gera, o custo de paládio tenha historicamente sido menor que de platina, tanto paládio quanto platina são metais caros. Catalisadores de oxidação que apresentam atividade catalítica melhorada sem aumentar a quantidade total de platina e paládio, ou que apresentam atividade catalítica similar a catalisadores de oxidação existentes com uma menor quantidade de platina e paládio, são desejáveis.
[0010] Os inventores observaram surpreendentemente que um catalisador de oxidação com atividade vantajosa pode ser obtido quando uma combinação de (i) manganês e (ii) platina é incluída em uma formulação de catalisador. Tais catalisadores coram considerados com excelente atividade de oxidação de CO a baixa temperatura. Os catalisadores são particularmente efetivos na conversão de níveis relativamente altos de CO em gás de escape produzido pelo motor de ignição sob compressão, particularmente a temperaturas abaixo de 250°C. Os catalisadores podem também apresentar boa atividade de oxidação para HCs. A atividade de oxidação a temperatura relativamente baixa do catalisador o torna particularmente adequado para uso em combinação com outros dispositivos de controle de emissões em um sistema de escape.
[0011] Os inventores também observaram que excelente atividade para oxidação de óxido nítrico (NO) em um gás de escape de um motor a diesel pode ser obtida quando se usa esta combinação. Platina é cara e é frequentemente incluída em catalisadores de oxidação em quantidades relativamente grandes, entre outras coisas, pela sua atividade de oxidação no sentido de NO. A inclusão de manganês (Mn) em combinação com platina (Pt) pode resultar em uma melhoria na atividade de oxidação de NO ou permitir o uso de uma quantidade reduzida de Pt para atingir um dado nível de oxidação de NO.
[0012] A invenção fornece um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape de um motor a diesel, cujo catalisador de oxidação compreende: uma primeira região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt), manganês (Mn) e um primeiro material de suporte; uma segunda região de revestimento reativo compreendendo um metal do grupo de platina (PGM) e um segundo material de suporte; e um substrato com uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída. A segunda região de revestimento reativo é preferivelmente arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato e depois do contato do gás de escape com a primeira região de revestimento reativo.
[0013] A atividade oxidante da combinação de Pt e Mn em monóxido de carbono (CO) e óxido nítrico (NO) pode ser particularmente vantajosa quando certos materiais a base de alumina são usados como um material de suporte.
[0014] A invenção adicionalmente fornece um sistema de escape para um motor a diesel. O sistema de escape compreende um catalisador de oxidação da invenção e um dispositivo de controle de emissões.
[0015] A quantidade de NO2 em um gás de escape pode afetar o desempenho de um dispositivo de controle de emissões a jusante para a redução catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio (NOx). Catalisadores de redução catalítica seletiva (SCR) e catalisadores de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™) para tratar NOx (por exemplo, NO2 + NO) frequentemente exigem que a razão de NO2 para NO no gás de entrada esteja dentro de uma faixa específica para desempenho catalítico ideal. A proporção de NO2 ideal de NOx tipicamente depende do tipo da composição usada no catalisador de SCR ou SCRF™, mas a razão de NO2 para NO em um gás de escape diretamente de um motor a diesel é normalmente muito baixa para desempenho ideal do catalisador.
[0016] O catalisador de oxidação da invenção pode ser usado para converter NO em NO2 e por meio disto aumentar a quantidade de NO2 no gás de escape que sai do catalisador em comparação com a quantidade de NO2 no gás de escape na entrada do catalisador (isto é, as razões de NO2:NOx e NO2:NO no gás de escape que sai do catalisador de oxidação são maiores que as razões correspondentes do gás de escape na entrada do catalisador de oxidação). O catalisador de oxidação pode alterar a composição de NOx do gás de escape para desempenho de SCR ideal.
[0017] Um problema com o uso de um catalisador de oxidação para “intensificar” o teor de NO2 de um gás de escape é que a atividade de oxidação de NO do catalisador de oxidação normalmente varia com sua vida útil. Geralmente, à medida que o catalisador “envelhece” (isto é, o catalisador foi usado por um período prolongado), a atividade de oxidação de NO do catalisador diminui. Embora a quantidade de NO2 no gás de escape que sai de um catalisador de oxidação “envelhecido” possa ser suficiente para desempenho ideal de um dispositivo de controle de emissões a jusante (por exemplo, um catalisador de SCR), esta variação na quantidade de NO2 que é gerado é problemática para calibrar a dosagem do agente redutor nitrogenoso para realizar SCR ativa.
[0018] Observou-se que o catalisador de oxidação da invenção pode apresentar atividade de oxidação de NO relativamente estável em sua vida útil. Assim, a diferença na atividade de oxidação de NO do catalisador de oxidação em um estado fresco (isto é, quando ele é “novo” e não foi submetido ao uso prolongado e repetido) e um estado envelhecido é tipicamente pequena.
[0019] Um aspecto adicional da invenção se refere a um veículo ou um aparelho (por exemplo, um aparelho estacionário ou móvel). O veículo ou aparelho compreende um motor a diesel e tanto o catalisador de oxidação quanto o sistema de escape da invenção.
[0020] A invenção também se refere a diversos usos e métodos.
[0021] Um primeiro aspecto do método da invenção fornece um método para tratar um gás de escape de um motor a diesel. O método compreende tanto colocar o gás de escape em contato com um catalisador de oxidação da invenção quanto passar o gás de escape por um sistema de escape da invenção. A expressão “tratar um gás de escape” neste contexto se refere a oxidar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e óxido nítrico (NO) em um gás de escape de um motor a diesel.
[0022] Um segundo aspecto do método fornece um método de modular o teor de NOx em um gás de escape de um motor a diesel para um dispositivo de controle de emissões. O método compreende: (a) controlar o teor de NOx de um gás de escape colocando o gás de escape em contato com um catalisador de oxidação da invenção para produzir um gás de escape tratado; e (b) passar o gás de escape tratado para um dispositivo de controle de emissões.
[0023] Um primeiro aspecto de uso da invenção se refere ao uso de um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape de um motor a diesel, opcionalmente em combinação com um dispositivo de controle de emissões. Geralmente, o catalisador de oxidação é usado para tratar (por exemplo, oxidar) monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs) em um gás de escape de um motor a diesel.
[0024] Em um segundo 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 de um motor a diesel para um dispositivo de controle de emissões (por exemplo, um dispositivo de controle de emissões a jusante).
[0025] Um terceiro aspecto de uso se refere ao uso de um catalisador de oxidação na regeneração de um dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração (por exemplo, um dispositivo de controle de emissões a jusante tendo um substrato de filtração).
[0026] Um quarto aspecto de uso se refere ao uso de manganês (Mn), preferivelmente em combinação com platina (Pt), em um catalisador de oxidação para um motor a diesel para intensificar a oxidação de óxido nítrico (NO) em um gás de escape do motor a diesel.
[0027] Um quinto aspecto de uso se refere ao uso de manganês (Mn), preferivelmente em combinação com platina (Pt), em um catalisador de oxidação para um motor a diesel para estabilizar a atividade de oxidação de NO do catalisador de oxidação em sua vida útil.
[0028] No primeiro ao quinto aspectos de uso, o catalisador de oxidação é um catalisador de oxidação de acordo com a invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0029] Figuras 1 a 10 são representações esquemáticas de catalisadores de oxidação da invenção. Nas figuras, o lado esquerdo do catalisador de oxidação é a extremidade de entrada e o lado direito é a extremidade de saída.
[0030] Figura 1 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira região de revestimento reativo (1) e uma segunda região/zona de revestimento reativo (2) dispostas em um substrato (3).
[0031] Figura 2 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira região de revestimento reativo (1) e uma segunda região/zona de revestimento reativo (2). A primeira região de revestimento reativo (1) é disposta diretamente no substrato (3). A segunda região/zona de revestimento reativo (2) é disposta na primeira região de revestimento reativo (1).
[0032] Figura 3 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira região de revestimento reativo (1) e uma segunda região/zona de revestimento reativo (2). Existe uma sobreposição entre a primeira região de revestimento reativo (1) e a segunda região/zona de revestimento reativo (2). Uma parte da primeira região de revestimento reativo (1) é disposta na segunda região/zona de revestimento reativo (2). Tanto a primeira região de revestimento reativo (1) quanto a segunda região/zona de revestimento reativo (2) são dispostas no substrato (3).
[0033] Figura 4 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira região de revestimento reativo (1) e uma segunda região/zona de revestimento reativo (2). Existe uma sobreposição entre a primeira região de revestimento reativo (1) e a segunda região/zona de revestimento reativo (2). Uma parte da segunda região/zona de revestimento reativo (2) é disposta na primeira região de revestimento reativo (1). Tanto a primeira região de revestimento reativo (1) quanto a segunda região/zona de revestimento reativo (2) são dispostas no substrato (3).
[0034] Figura 5 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira camada de revestimento reativo (1) e uma segunda camada de revestimento reativo (2) dispostas em um substrato (3). A segunda camada de revestimento reativo (2) é disposta na primeira camada de revestimento reativo (1).
[0035] Figura 6 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira zona de revestimento reativo (1) e uma segunda região/zona de revestimento reativo (2). Tanto a primeira região/zona de revestimento reativo (1) quanto a segunda região/zona de revestimento reativo (2) são dispostas em uma terceira região/camada de revestimento reativo (4). A terceira região/camada de revestimento reativo (4) é disposta em um substrato (3).
[0036] Figura 7 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira zona de revestimento reativo (1), uma segunda zona de revestimento reativo (2) e uma terceira zona de revestimento reativo (4). Tanto a primeira zona de revestimento reativo (1) quanto a segunda zona de revestimento reativo (2) são dispostas em um substrato (3). A terceira zona de revestimento reativo (4) é disposta na segunda zona de revestimento reativo (2).
[0037] Figura 8 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira zona de revestimento reativo (1), uma segunda zona de revestimento reativo (2) e uma terceira zona de revestimento reativo (4). Tanto a primeira zona de revestimento reativo (1) quanto a terceira zona de revestimento reativo (4) são dispostas em um substrato (3). A segunda zona de revestimento reativo (2) é disposta na terceira zona de revestimento reativo (2).
[0038] Figura 9 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira zona de revestimento reativo (1), uma segunda zona de revestimento reativo (2) e uma terceira zona de revestimento reativo (4). Tanto a primeira zona de revestimento reativo (1) quanto a segunda zona de revestimento reativo (2) são dispostas em um substrato (3). A terceira zona de revestimento reativo (4) é disposta na primeira zona de revestimento reativo (1).
[0039] Figura 10 mostra um catalisador de oxidação compreendendo uma primeira zona de revestimento reativo (1), uma segunda zona de revestimento reativo (2), uma terceira zona de revestimento reativo (4) e uma quarta zona de revestimento reativo (5). Tanto a primeira zona de revestimento reativo (1) quanto a terceira zona de revestimento reativo (4) são dispostas em um substrato (3). A segunda zona de revestimento reativo (4) é disposta na terceira zona de revestimento reativo (2). A quarta zona de revestimento reativo (5) é disposta na primeira zona de revestimento reativo (1).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0040] O catalisador de oxidação da invenção compreende, ou pode consistir em uma primeira região de revestimento reativo, uma segunda região de revestimento reativo e um substrato.
[0041] Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo é arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato e depois do contato do gás de escape com a primeira região de revestimento reativo.
[0042] O catalisador pode apresentar atividade oxidante vantajosa (por exemplo, para CO, HCs e NO) quando ele tem um arranjo que facilita o contato do gás de escape com a região de revestimento reativo contendo o Pt e Mn imediatamente depois que o gás de escape tiver entrado no catalisador, e preferivelmente antes que ele tenha entrado em contato com a segunda região de revestimento reativo. Em um arranjo como este do catalisador de oxidação, à medida que o gás de escape entra no catalisador, ele primeiro entra em contato com a primeira região de revestimento reativo para oxidar CO e HCs. Depois que o gás de escape tiver atravessado ou passado pela primeira região de revestimento reativo, ele entra em contato com a segunda região de revestimento reativo antes de finalmente passar através da saída do catalisador de oxidação.
[0043] Em geral, a segunda região de revestimento reativo é arranjada ou orientada para fazer contato com o gás de escape depois que ele tiver entrado em contato com a primeira região de revestimento reativo. Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo é arranjada ou orientada para fazer contato com o gás de escape antes a segunda região de revestimento reativo. Assim, a primeira região de revestimento reativo pode ser arranjada para fazer contato com gás de escape à medida que ele entra no catalisador de oxidação e a segunda região de revestimento reativo pode ser arranjada para entrar em contato com o gás de escape à medida que ele deixa do catalisador de oxidação. Exemplos de tais arranjos são descritos aqui.
[0044] A primeira região de revestimento reativo é para oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs), e opcionalmente para oxidar óxido nítrico (NO).
[0045] A primeira região de revestimento reativo compreende, ou pode consistir essencialmente em platina (Pt), manganês (Mn) ou um óxido dos mesmos, e um primeiro material de suporte.
[0046] A platina (Pt) é tipicamente disposta ou suportada no primeiro material de suporte. A platina pode ser disposta diretamente ou ser suportada diretamente pelo primeiro material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre a platina e o primeiro material de suporte). Por exemplo, platina pode ser dispersa no primeiro material de suporte.
[0047] A primeira região de revestimento reativo tipicamente tem um carregamento total de platina de 5 a 300 g ft-3. É preferido que a primeira região de revestimento reativo tenha um carregamento total de platina de 10 a 250 g ft-3 (por exemplo, 75 a 175 g ft-3), mais preferivelmente 15 a 200 g ft-3 (por exemplo, 50 a 150 g ft-3), ainda mais preferivelmente 20 a 150 g ft-3.
[0048] A primeira região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente paládio, tal como paládio disposto ou suportado no primeiro material de suporte.
[0049] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão de platina para paládio em peso total de > 1:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 1:1 ou 10:1 a 1:1), preferivelmente > 2:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 2:1 ou 10:1 a 2:1), mais preferivelmente > 4:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 4:1 ou 10:1 a 4:1), e ainda mais preferivelmente > 10:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 10:1).
[0050] Quando a primeira região de revestimento reativo compreende paládio (Pd), então preferivelmente a platina (Pt) e o paládio (Pd) são os únicos metais do grupo de platina (isto é, na primeira região de revestimento reativo).
[0051] A primeira região de revestimento reativo pode compreender um catalisador de zeólita, tal como um catalisador de zeólita como aqui definido a seguir. Quando a primeira região de revestimento reativo compreende um catalisador de zeólita, então a primeira região de revestimento reativo pode compreender uma razão em peso total de platina para o paládio suportado no segundo material de suporte que é > 2:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 2:1), mais preferivelmente > 4:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 4:1).
[0052] É geralmente preferido que a primeira região de revestimento reativo seja substancialmente livre de paládio, particularmente substancialmente livre de paládio (Pd) disposto ou suportado no primeiro material de suporte. Mais preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo não compreende paládio, particularmente paládio disposto ou suportado no primeiro material de suporte. A presença de paládio, particularmente em uma grande quantidade pode ser prejudicial para a atividade de oxidação de HC.
[0053] Geralmente, a primeira região de revestimento reativo compreende platina (Pt) como o único metal do grupo de platina. A primeira região de revestimento reativo preferivelmente não compreende um ou mais outros metais do grupo de platina, tal como rutênio (Ru), ródio (Rh), paládio (Pd), ósmio (Os) e/ou irídio (Ir). Mais preferivelmente, a primeira região de revestimento reativo não compreende um ou mais outros metais do grupo de platina, tais como rutênio (Ru), ródio (Rh), paládio (Pd), ósmio (Os) e/ou irídio (Ir), suportado no primeiro material de suporte.
[0054] É intenção que a função primária da primeira região de revestimento reativo seja oxidar monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HCs). Entretanto, percebe-se que, em algumas modalidades do catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo pode também oxidar parte do óxido nítrico (NO) em dióxido de nitrogênio (NO2) durante uso, particularmente quando uma quantidade significante é platina presente.
[0055] A primeira região de revestimento reativo também compreende manganês (Mn). O manganês pode ser presente em uma forma elementar ou como um óxido. A primeira região de revestimento reativo tipicamente compreende manganês ou um óxido do mesmo.
[0056] O manganês (Mn) é tipicamente disposto ou suportado no primeiro material de suporte. O manganês (Mn) pode ser disposto diretamente ou ser suportado diretamente no primeiro material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre o Mn e o primeiro material de suporte).
[0057] A primeira região de revestimento reativo tipicamente tem um carregamento total de manganês (Mn) de 5 a 500 g ft-3. É preferido que a primeira região de revestimento reativo tenha um carregamento total de manganês (Mn) de 10 a 250 g ft-3 (por exemplo, 75 a 175 g ft-3), mais preferivelmente 15 a 200 g ft-3 (por exemplo, 50 a 150 g ft-3), ainda mais preferivelmente 20 a 150 g ft-3.
[0058] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão de Mn:Pt em peso de < 5:1, mais preferivelmente < 5:1.
[0059] Em geral, a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão de Mn:Pt em peso de > 0,2:1 (por exemplo, > 0,5:1), mais preferivelmente > 0,2:1 (por exemplo, > 0,5:1).
[0060] A primeira região de revestimento reativo pode compreender uma razão em peso total de manganês (Mn) para platina de 5:1 a 0,2:1, tal como 5:1 a 0,5:1 (por exemplo, 5:1 a 2:3 ou 5:1 a 1:2), preferivelmente 4,5:1 a 1:1 (por exemplo, 4:1 a 1,1:1), mais preferivelmente 4:1 a 1,5:1. A razão de Mn:Pt em peso pode ser importante na obtenção da atividade descrita aqui.
[0061] Tipicamente, o primeiro material de suporte compreende, ou consiste essencialmente em um óxido de metal refratário. Óxidos de metal refratários adequados para uso como um componente catalítico de um catalisador de oxidação para um motor a diesel são bem conhecidos na técnica.
[0062] O óxido de metal refratário é tipicamente selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria e um óxido misto ou compósito dos mesmos, tal como um óxido misto ou compósito de dois ou mais dos mesmos. Por exemplo, o óxido de metal refratário pode ser selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria, sílica-alumina, titânia-alumina, zircônia-alumina, céria-alumina, titânia-sílica, zircônia-sílica, zircônia-titânia, céria-zircônia e alumina-óxido de magnésio.
[0063] O primeiro material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, pode opcionalmente ser dopado (por exemplo, com um dopante). O dopante pode ser selecionado do grupo que consiste em zircônio (Zr), titânio (Ti), silício (Si), ítrio (Y), lantânio (La), praseodímio (Pr), samário (Sm), neodímio (Nd) e um óxido dos mesmos.
[0064] A inclusão de um dopante pode estabilizar termicamente o óxido de metal refratário ou material de suporte. Deve-se entender que qualquer referência a “dopado” neste contexto se refere a um material onde o total ou reticulado hospedeiro do óxido de metal refratário é dopado por substituição ou intersticialmente dopado com um dopante. Em alguns casos, pequenas quantidades do dopante podem estar presentes em uma superfície do óxido de metal refratário. Entretanto, a maioria do dopante em geral estará presente no corpo do óxido de metal refratário. As propriedades químicas e/ou físicas de um óxido de metal refratário são frequentemente afetadas pela presença de um dopante.
[0065] Quando o primeiro material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, é dopado, a quantidade total de dopante é 0,25 a 5% em peso, preferivelmente 0,5 a 3% em peso (por exemplo, cerca de 1% em peso).
[0066] É particularmente preferido que o primeiro material de suporte ou o óxido de metal refratário do mesmo compreenda, ou consista essencialmente em alumina dopada com um dopante.
[0067] A alumina pode ser dopada com um dopante compreendendo silício (Si), magnésio (Mg), bário (Ba), lantânio (La), cério (Ce), titânio (Ti), ou zircônio (Zr) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. O dopante pode compreender, ou consistir essencialmente em um óxido de silício, um óxido de magnésio, um óxido de bário, um óxido de lantânio, um óxido de cério, um óxido de titânio ou um óxido de zircônio. Preferivelmente, o dopante compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, bário, cério, ou um óxido dos mesmos, particularmente silício, ou cério, ou um óxido dos mesmos. Mais preferivelmente, o dopante compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, bário, ou um óxido dos mesmos; particularmente silício, magnésio, ou um óxido dos mesmos; especialmente silício ou um óxido do mesmo.
[0068] Exemplos de alumina dopada com um dopante incluem alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de magnésio, alumina dopada com bário ou óxido de bário, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria, particularmente alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria. É preferido que o alumina dopada com um dopante é alumina dopada com sílica, alumina dopada com bário ou óxido de bário, ou alumina dopada com óxido de magnésio. Mais preferivelmente, a alumina dopada com um dopante é alumina dopada com sílica ou alumina dopada com óxido de magnésio. Ainda mais preferivelmente, a alumina dopada com um dopante é alumina dopada com sílica. Alumina dopada com um dopante pode ser preparada usando métodos conhecidos na técnica ou, por exemplo, por um método descrito em US 5.045.519.
[0069] Quando a alumina é alumina dopada com sílica, então a alumina é dopada com sílica em uma quantidade total de 0,5 a 45% em peso (isto é, % em peso da alumina), preferivelmente 1 a 40% em peso, mais preferivelmente 1,5 a 30% em peso (por exemplo, 1,5 a 10% em peso), particularmente 2,5 a 25% em peso, mais particularmente 3,5 a 20% em peso (por exemplo, 5 a 20% em peso), ainda mais preferivelmente 4,5 a 15% em peso.
[0070] Quando a alumina é alumina dopada com óxido de magnésio, então a alumina é dopada com magnésio em uma quantidade como definida anteriormente, ou uma quantidade de 1 a 30% em peso (isto é, % em peso da alumina), preferivelmente 5 a 25% em peso.
[0071] É preferido que o primeiro material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, não seja dopado com um dopante compreendendo, ou consistindo essencialmente em manganês. Assim, o primeiro material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, não é promovido com um promotor, tal como um promotor selecionado do grupo que consiste em estanho, manganês, índio, metal do grupo VIII (por exemplo, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir e Pt, particularmente Ir) e combinações dos mesmos.
[0072] Alternativamente, ou adicionalmente, o primeiro material de suporte, ou óxido de metal refratário do mesmo, pode compreender, ou consistir essencialmente em um aluminato de metal alcalinoterroso. A expressão “aluminato de metal alcalinoterroso” geralmente se refere a um composto da fórmula MAl2O4 onde “M” representa o metal alcalinoterroso, tais como Mg, Ca, Sr ou Ba. Tais compostos geralmente compreendem uma estrutura de espinélio. Esses compostos podem ser preparados usando métodos convencionais conhecidos na técnica ou usando um método descrito em EP 0945165, US 6.217.837 ou US 6.517.795.
[0073] Tipicamente, o aluminato de metal alcalinoterroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4), aluminato de cálcio (CaAl2O4), aluminato de estrôncio (SrAl2O4), aluminato de bário (BaAl2O4), ou uma mistura de dois ou mais dos mesmos. Preferivelmente, o aluminato de metal alcalinoterroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4).
[0074] Em geral, quando o primeiro material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, compreende ou consiste essencialmente em um óxido misto ou compósito de alumina (por exemplo, sílica-alumina, alumina- óxido de magnésio ou uma mistura de alumina e céria), então preferivelmente o óxido misto ou compósito 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.
[0075] Quando o primeiro material de suporte, ou óxido de metal refratário do mesmo, compreende ou consiste essencialmente em céria- zircônia, então a céria-zircônia pode consistir essencialmente em 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.
[0076] A primeira região de revestimento reativo pode compreender uma quantidade de primeiro material de suporte de 0,1 a 4,5 g in-3 (por exemplo, 0,25 a 4,2 g in-3), preferivelmente 0,3 a 3,8 g in-3, ainda mais preferivelmente 0,5 a 3,0 g in-3 (1 a 2,75 g in-3 ou 0,75 a 1,5 g in-3), e mesmo mais preferivelmente 0,6 a 2,5 g in-3 (por exemplo, 0,75 a 2,3 g in-3).
[0077] A primeira região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um material adsorvente de hidrocarboneto. O material adsorvente de hidrocarboneto pode ser uma zeólita.
[0078] É preferido que a zeólita seja uma zeólita de poro médio (por exemplo, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de dez átomos tetraédricos) ou uma zeólita de poro grande (por exemplo, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de doze átomos tetraédricos). Pode ser preferível que a zeólita não seja uma zeólita de poro pequeno (por exemplo, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de oito átomos tetraédricos).
[0079] Exemplos de zeólitas ou tipos de zeólita adequados incluem faujasita, clinoptilolita, mordenita, silicalita, ferrierita, zeólita X, zeólita Y, zeólita Y ultraestável, zeólita AEI, zeólita ZSM-5, zeólita ZSM-12, zeólita ZSM-20, zeólita ZSM-34, zeólita CHA, zeólita SSZ-3, zeólita SAPO-5, ofretita, uma zeólita beta ou uma zeólita CHA de cobre. A zeólita é preferivelmente ZSM-5, uma zeólita beta ou uma zeólita Y.
[0080] Quando a primeira região de revestimento reativo compreende um adsorvente de hidrocarboneto, a quantidade total de adsorvente de hidrocarboneto é 0,05 a 3,00 g in-3, particularmente 0,10 a 2,00 g in-3, mais particularmente 0,2 a 1,0 g in-3. Por exemplo, a quantidade total de adsorvente de hidrocarboneto pode ser 0,8 a 1,75 g in-3, tal como 1,0 a 1,5 g in-3.
[0081] Entretanto, pode ser preferível que a primeira região de revestimento reativo não compreenda um material adsorvente de hidrocarboneto.
[0082] A primeira região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente um catalisador de zeólita, tal como um catalisador de zeólita como aqui definido a seguir. É preferido que a primeira região de revestimento reativo compreenda um catalisador de zeólita quando a segunda região de revestimento reativo compreende um catalisador de zeólita. Assim, a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo compreendem cada qual um catalisador de zeólita.
[0083] Alternativamente, a primeira região de revestimento reativo é substancialmente livre de um catalisador de zeólita, tal como o catalisador de zeólita descrito a seguir. Assim, a primeira região de revestimento reativo pode não compreender o catalisador de zeólita.
[0084] Entretanto, pode ser preferível que a primeira região de revestimento reativo não compreenda ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso disposto ou suportado em um material de suporte (por exemplo, o primeiro material de suporte, o material de suporte de platina e/ou o material de suporte de paládio). Assim, a primeira região de revestimento reativo pode não compreender ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso disposto ou suportado em um material de suporte.
[0085] A primeira região de revestimento reativo tipicamente não compreende índio e/ou irídio. Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo não compreende índio, irídio e/ou magnésio.
[0086] Pode ser preferível que a primeira região de revestimento reativo não compreenda óxido de cério ou um óxido misto ou compósito dos mesmos, tais como (i) um óxido misto ou compósito de óxido de cério e alumina e/ou (ii) um óxido misto ou compósito de óxido de cério e zircônia.
[0087] Adicionalmente, ou alternativamente, a primeira região de revestimento reativo pode ser substancialmente livre de ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso disposto ou suportado no primeiro material de suporte. Assim, o primeiro revestimento reativo pode não compreender ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso disposto ou suportado no primeiro material de suporte.
[0088] O catalisador de oxidação da invenção compreende uma segunda região de revestimento reativo. É preferido que a segunda região de revestimento reativo seja adequada para oxidar óxido nítrico (NO) em dióxido de nitrogênio (NO2).
[0089] A segunda região de revestimento reativo compreende um metal do grupo de platina (PGM).
[0090] Tipicamente, o PGM é selecionado do grupo que consiste em platina, paládio e uma combinação de platina e paládio. O PGM pode ser platina. O PGM pode consistir essencialmente em platina (por exemplo, o PGM é platina somente). O PGM pode ser paládio. O PGM pode consistir essencialmente em paládio (por exemplo, o PGM é paládio somente). O PGM pode ser uma combinação de platina e paládio. O PGM pode consistir essencialmente em platina e paládio (por exemplo, o PGM é platina e paládio somente). É preferido que o PGM seja selecionado do grupo que consiste em platina e uma combinação de platina e paládio.
[0091] A segunda região de revestimento reativo pode compreender o PGM como o único metal do grupo de platina(s). Assim, o(s) único(s) PGM(s) presente(s) na segunda região de revestimento reativo é/são definido(s) pelo PGM.
[0092] Quando o PGM é uma combinação de platina e paládio, então o PGM pode ser na forma de uma liga, preferivelmente uma liga bimetálica. Assim, o PGM pode compreender, ou consistir essencialmente em uma liga de platina e paládio.
[0093] Quando o PGM é paládio ou uma combinação de platina e paládio, então a segunda região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente ouro. A segunda região de revestimento reativo pode compreender uma liga de paládio-ouro (por exemplo, o paládio do primeiro metal do grupo de platina pode estar presente como uma liga com ouro). Catalisadores compreendendo ouro (Au) podem ser preparados usando o método descrito em WO 2012/120292.
[0094] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende ouro, tal como uma liga de paládio-ouro, então geralmente a segunda região de revestimento reativo compreende uma razão da massa total de paládio (Pd) para a massa total de ouro (Au) de 9:1 a 1:9, preferivelmente 5:1 a 1:5, e mais preferivelmente 2:1 a 1:2.
[0095] A segunda região de revestimento reativo tipicamente tem um carregamento total do PGM de 5 a 300 g ft-3. É preferido que a segunda região de revestimento reativo tenha um carregamento total do PGM de 10 a 250 g ft-3 (por exemplo, 75 a 175 g ft-3), mais preferivelmente 15 a 200 g ft-3 (por exemplo, 50 a 150 g ft-3), ainda mais preferivelmente 20 a 150 g ft-3.
[0096] Quando o PGM é uma combinação de platina e paládio, então tipicamente a segunda região de revestimento reativo compreende uma razão em peso de platina para paládio de 20:1 a 1:20 (por exemplo, 15:1 a 1:15), preferivelmente 10:1 a 1:10 (por exemplo, 7,5:1 a 1:7.5), mais preferivelmente 5:1 a 1:5 (por exemplo, 3:1 a 1:3), e ainda mais preferivelmente 2,5:1 a 1:1.
[0097] É preferido, que quando o PGM é uma combinação de platina e paládio, então a segunda região de revestimento reativo compreende um peso total de platina que é maior ou igual ao peso total de paládio (por exemplo, a razão de Pt:Pd em peso é > 1:1). Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo compreende um peso total de platina que é maior que o peso total de paládio (por exemplo, a razão de Pt:Pd em peso é > 1:1). Atividade de oxidação de NO vantajosa pode ser obtida quando a segunda região de revestimento reativo é rica em platina.
[0098] É geralmente preferido que a segunda região de revestimento reativo compreenda uma razão em peso de platina para paládio de 20:1 a 1:1 (por exemplo, 15.1:1 a 1,1:1), mais preferivelmente 10:1 a 1,25:1 (por exemplo, 7,5:1 a 1,5:1), e ainda mais preferivelmente 5:1 a 2:1.
[0099] Tipicamente, o PGM é disposto ou suportado no segundo material de suporte. O PGM pode ser disposto diretamente ou ser suportado diretamente no segundo material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre o PGM e o segundo material de suporte). Por exemplo, platina e/ou paládio pode ser dispersa no segundo material de suporte.
[00100] Tipicamente, o segundo material de suporte compreende, ou consiste essencialmente em um óxido de metal refratário. O óxido de metal refratário é tipicamente selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria e um óxido misto ou compósito dos mesmos, tal como um óxido misto ou compósito de dois ou mais dos mesmos. Por exemplo, o óxido de metal refratário pode ser selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria, sílica-alumina, titânia-alumina, zircônia-alumina, céria-alumina, titânia-sílica, zircônia-sílica, zircônia-titânia, céria-zircônia e alumina-óxido de magnésio.
[00101] O segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, pode opcionalmente ser dopado (por exemplo, com um dopante). O dopante pode ser selecionado do grupo que consiste em zircônio (Zr), titânio (Ti), silício (Si), ítrio (Y), lantânio (La), praseodímio (Pr), samário (Sm), neodímio (Nd) e um óxido dos mesmos.
[00102] Quando o segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, é dopado, a quantidade total de dopante é 0,25 a 5% em peso, preferivelmente 0,5 a 3% em peso (por exemplo, cerca de 1% em peso).
[00103] O segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, pode compreender, ou consistir essencialmente em alumina dopada com um dopante. É particularmente preferido que o segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, compreenda, ou consista essencialmente em alumina dopada com um dopante. Observou-se que a combinação de manganês (Mn), platina (Pt) e um material de suporte de alumínio dopado, particularmente um material de suporte de alumino dopado com sílica, fornece excelente atividade de oxidação de NO e pode estabilizar atividade de oxidação de NO do catalisador de oxidação em sua vida útil.
[00104] A alumina pode ser dopada com um dopante compreendendo silício (Si), magnésio (Mg), bário (Ba), lantânio (La), cério (Ce), titânio (Ti), ou zircônio (Zr) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. O dopante pode compreender, ou consistir essencialmente em um óxido de silício, um óxido de magnésio, um óxido de bário, um óxido de lantânio, um óxido de cério, um óxido de titânio ou um óxido de zircônio. Preferivelmente, o dopante compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, bário, cério, ou um óxido dos mesmos; particularmente silício, cério, ou um óxido dos mesmos. Mais preferivelmente, o dopante compreende, ou consiste essencialmente em silício, magnésio, bário, ou um óxido dos mesmos; particularmente silício, magnésio, ou um óxido dos mesmos; especialmente silício ou um óxido do mesmo.
[00105] Em geral, quando o segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, compreende ou consiste essencialmente em um óxido misto ou compósito de alumina (por exemplo, sílica-alumina, alumina- óxido de magnésio ou uma mistura de alumina e céria), então preferivelmente o óxido misto ou compósito 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.
[00106] Exemplos de alumina dopada com um dopante incluem alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de magnésio, alumina dopada com bário ou óxido de bário, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria, particularmente alumina dopada com sílica, alumina dopada com óxido de lantânio, ou alumina dopada com céria. É preferido que a alumina dopada com um dopante seja alumina dopada com sílica, alumina dopada com bário ou óxido de bário, ou alumina dopada com óxido de magnésio. Mais preferivelmente, a alumina dopada com um dopante é alumina dopada com sílica ou alumina dopada com óxido de magnésio. Ainda mais preferivelmente, a alumina dopada com um dopante é alumina dopada com sílica.
[00107] Quando a alumina é alumina dopada com sílica, então a alumina é dopada com sílica em uma quantidade total de 0,5 a 45% em peso (isto é, % em peso da alumina), preferivelmente 1 a 40% em peso, mais preferivelmente 1,5 a 30% em peso (por exemplo, 1,5 a 10% em peso), particularmente 2,5 a 25% em peso, mais particularmente 3,5 a 20% em peso (por exemplo, 5 a 20% em peso), ainda mais preferivelmente 4,5 a 15% em peso.
[00108] Quando a alumina é alumina dopada com óxido de magnésio, então a alumina é dopada com magnésio em uma quantidade como definida anteriormente, ou uma quantidade de 1 a 30% em peso (isto é, % em peso da alumina), preferivelmente 5 a 25% em peso.
[00109] Quando o segundo material de suporte, ou óxido de metal refratário do mesmo, compreende ou consiste essencialmente em céria- zircônia, então o céria-zircônia pode consistir essencialmente em 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.
[00110] Alternativamente, ou adicionalmente, o segundo material de suporte, ou óxido de metal refratário do mesmo, pode compreender, ou consistir essencialmente em um aluminato de metal alcalinoterroso, tal como um aluminato de metal alcalinoterroso com uma estrutura de espinélio.
[00111] Tipicamente, o aluminato de metal alcalinoterroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4), aluminato de cálcio (CaAl2O4), aluminato de estrôncio (SrAl2O4), ou aluminato de bário (BaAl2O4), ou uma mistura de dois ou mais dos mesmos. Preferivelmente, o aluminato de metal alcalinoterroso é aluminato de magnésio (MgAl2O4).
[00112] A segunda região de revestimento reativo tipicamente compreende uma quantidade do segundo material de suporte de 0,1 a 4,5 g in- 3 (por exemplo, 0,25 a 4,0 g in-3), preferivelmente 0,5 a 3,0 g in-3, mais preferivelmente 0,6 a 2,5 g in-3 (por exemplo, 0,75 a 1,5 g in-3).
[00113] Em geral, a primeira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo têm diferentes composições (isto é, diferentes componentes e/ou diferentes quantidades de componentes).
[00114] Em uma primeira modalidade da segunda região de revestimento reativo, a segunda região de revestimento reativo compreende manganês (Mn). O manganês pode estar presente em uma forma elementar ou como um óxido. A segunda região de revestimento reativo tipicamente compreende manganês ou um óxido do mesmo.
[00115] O manganês (Mn) é tipicamente disposto ou suportado no segundo material de suporte. O manganês (Mn) pode ser disposto diretamente ou ser suportado diretamente no segundo material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre o Mn e o segundo material de suporte).
[00116] A segunda região de revestimento reativo tipicamente tem um carregamento total de manganês (Mn) de 5 a 500 g ft-3. É preferido que a segunda região de revestimento reativo tenha um carregamento total de manganês (Mn) de 10 a 250 g ft-3 (por exemplo, 75 a 175 g ft-3), mais preferivelmente 15 a 200 g ft-3 (por exemplo, 50 a 150 g ft-3), ainda mais preferivelmente 20 a 150 g ft-3.
[00117] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende manganês (Mn), então o PGM compreende platina (por exemplo, o PGM é selecionado do grupo que consiste em platina e uma combinação de platina e paládio). Observou-se que uma segunda região de revestimento reativo compreendendo Mn pode proporcionar boa oxidação de NO, particularmente quando combinada com a primeira região de revestimento reativo, que oxida CO, HCs e parte do NO.
[00118] Tipicamente, a segunda região de revestimento reativo compreende uma razão de Mn:Pt em peso de < 5:1, mais preferivelmente < 5:1.
[00119] Em geral, a segunda região de revestimento reativo compreende uma razão de Mn:Pt em peso de > 0,2:1 (por exemplo, > 0,5:1), mais preferivelmente > 0,2:1 (por exemplo, > 0,5:1).
[00120] A segunda região de revestimento reativo pode compreender uma razão em peso total de manganês (Mn) para platina de 5:1 a 0,2:1, tal como 5:1 a 0,5:1 (por exemplo, 5:1 a 2:3 ou 5:1 a 1:2), preferivelmente 4,5:1 a 1:1 (por exemplo, 4:1 a 1,1:1), mais preferivelmente 4:1 a 1,5:1. A razão de Mn:Pt em peso pode ser importante na obtenção da atividade para NO descrita aqui.
[00121] A platina (Pt) é tipicamente disposta ou suportada no segundo material de suporte. A platina pode ser disposta diretamente ou ser suportada diretamente pelo segundo material de suporte (por exemplo, não existe material de suporte interveniente entre a platina e o segundo material de suporte). Por exemplo, platina pode ser dispersa no segundo material de suporte.
[00122] A segunda região de revestimento reativo tipicamente tem um carregamento total de platina de 5 a 300 g ft-3. É preferido que a segunda região de revestimento reativo tenha um carregamento total de platina de 10 a 250 g ft-3 (por exemplo, 75 a 175 g ft-3), mais preferivelmente 15 a 200 g ft-3 (por exemplo, 50 a 150 g ft-3), ainda mais preferivelmente 20 a 150 g ft-3.
[00123] A segunda região de revestimento reativo pode compreender adicionalmente paládio (por exemplo, o PGM é uma combinação de platina e paládio). O paládio pode ser disposto ou suportado no segundo material de suporte.
[00124] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende paládio, então a razão de platina para paládio em peso total é geralmente > 2:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 2:1), mais preferivelmente > 4:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 4:1).
[00125] É geralmente preferido que a segunda região de revestimento reativo seja substancialmente livre de paládio, particularmente substancialmente livre de paládio (Pd) disposto ou suportado no segundo material de suporte. Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo não compreende paládio, particularmente paládio disposto ou suportado no segundo material de suporte. A presença de paládio, particularmente em uma grande quantidade, na segunda região de revestimento reativo pode ser prejudicial para a atividade de oxidação de NO. A atividade de oxidação de NO de paládio é geralmente fraca em condições de uso típicas para um catalisador de oxidação diesel. Também, qualquer paládio que está presente pode reagir com parte da platina que está presente para formar uma liga. Isto pode também ser prejudicial para a atividade de oxidação de NO da segunda região de revestimento reativo em virtude de ligas platina-paládio não serem tão ativas para oxidação de NO quanto a platina é por si própria.
[00126] Geralmente, a segunda região de revestimento reativo compreende platina (Pt) como o único metal do grupo de platina. A segunda região de revestimento reativo preferivelmente não compreende um ou mais outros metais do grupo de platina, tais como rutênio (Ru), ródio (Rh), paládio (Pd), ósmio (Os) e/ou irídio (Ir). Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo não compreende um ou mais outros metais do grupo de platina, tais como rutênio (Ru), ródio (Rh), paládio (Pd), ósmio (Os) e/ou irídio (Ir), suportado no segundo material de suporte.
[00127] Em uma segunda modalidade da segunda região de revestimento reativo, a segunda região de revestimento reativo compreende um catalisador de zeólita, tal como um catalisador de zeólita como aqui definido a seguir.
[00128] Quando a segunda região de revestimento reativo compreende um catalisador de zeólita, então a segunda região de revestimento reativo pode compreender uma razão em peso total de platina para o paládio suportado no segundo material de suporte que é > 2:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 2:1), mais preferivelmente > 4:1 (por exemplo, Pt:Pd 1:0 a 4:1).
[00129] Geralmente, o catalisador de zeólita compreende, ou consiste essencialmente em um metal nobre e uma zeólita. Catalisadores de zeólita podem ser preparados de acordo com o método descrito em WO 2012/166868.
[00130] O metal nobre é tipicamente selecionado do grupo que consiste em paládio (Pd), platina (Pt), ródio (Rh), ouro (Au), prata (Ag), irídio (Ir), rutênio (Ru), ósmio (Os) e misturas de dois ou mais dos mesmos. Preferivelmente, o metal nobre é selecionado do grupo que consiste em paládio (Pd), platina (Pt), ródio (Rh), ouro (Au), prata (Ag), irídio (Ir), rutênio (Ru) e misturas de dois ou mais dos mesmos. Mais preferivelmente, o metal nobre é selecionado do grupo que consiste em paládio (Pd), platina (Pt) e ródio (Rh). Ainda mais preferivelmente, o metal nobre é paládio (Pd). É adicionalmente preferido que o catalisador de zeólita compreenda paládio como o único metal nobre.
[00131] O catalisador de zeólita pode compreender adicionalmente um metal de base. Assim, o catalisador de zeólita pode compreender, ou consistir essencialmente em um metal nobre, uma zeólita e opcionalmente um metal de base.
[00132] O metal de base pode ser selecionado do grupo que consiste em ferro (Fe), cobre (Cu), manganês (Mn), cromo (Cr), cobalto (Co), níquel (Ni), e estanho (Sn), bem como misturas de dois ou mais dos mesmos. É preferido que o metal de base seja selecionado do grupo que consiste em ferro, cobre e cobalto, mais preferivelmente ferro e cobre. Ainda mais preferivelmente, o metal de base é ferro.
[00133] Alternativamente, o catalisador de zeólita pode ser substancialmente livre de um metal de base. Assim, o catalisador de zeólita não compreende um metal de base.
[00134] Em geral, é preferido que o catalisador de zeólita não compreenda um metal de base.
[00135] A zeólita é tipicamente selecionada de uma zeólita de aluminossilicato e uma zeólita de aluminofosfato.
[00136] Em geral, a zeólita pode ser uma zeólita substituída com metal (por exemplo, zeólita de aluminossilicato substituída com metal ou zeólita de aluminofosfato substituída com metal). O metal da zeólita substituída com metal pode ser o metal nobre (por exemplo, a zeólita é uma zeólita substituída com metal nobre). Quando o catalisador de zeólita compreende um metal de base, então a zeólita pode ser uma zeólita substituída com metal de base e nobre.
[00137] O catalisador de zeólita geralmente tem pelo menos 1% em peso (isto é, da quantidade de metal nobre do catalisador de zeólita) do metal nobre localizado dentro dos poros da zeólita, preferivelmente pelo menos 5% em peso, mais preferivelmente pelo menos 10% em peso, tal como pelo menos 25% em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos 50% em peso.
[00138] A zeólita pode ser selecionada de uma zeólita de poro pequeno (isto é, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de oito átomos tetraédricos), uma zeólita de poro médio (isto é, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de dez átomos tetraédricos) e uma zeólita de poro grande (isto é, uma zeólita com um máximo tamanho de anel de doze átomos tetraédricos). Mais preferivelmente, a zeólita é selecionada de uma zeólita de poro pequeno e uma zeólita de poro médio.
[00139] Tipicamente, a zeólita é composta de alumínio, silício e/ou fósforo. A zeólita geralmente tem um arranjo tridimensional de SiO4, AlO4, e/ou PO4 que são unidos pelo compartilhamento de átomos de oxigênio. A zeólita pode ter uma estrutura aniônica. A carga da estrutura aniônica pode ser contrabalançada por cátions, tal como por cátions de elementos alcalinos e/ou alcalinoterrosos (por exemplo, Na, K, Mg, Ca, Sr e Ba), cátions e/ou prótons de amônio.
[00140] Em uma primeira modalidade de catalisador de zeólita, a zeólita é uma zeólita de poro pequeno. A zeólita de poro pequeno preferivelmente tem um Tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG e ZON, bem como uma mistura ou intercrescimento de quaisquer dois ou mais dos mesmos. O intercrescimento é preferivelmente selecionado de KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA e AEI-SAV. Mais preferivelmente, a zeólita de poro pequeno tem um Tipo de estrutura que é AEI, CHA ou um intercrescimento AEI-CHA. Ainda mais preferivelmente, a zeólita de poro pequeno tem um Tipo de estrutura que é AEI ou CHA.
[00141] Em uma segunda modalidade de catalisador de zeólita, a zeólita tem um Tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON e EUO, bem como misturas de quaisquer dois ou mais dos mesmos.
[00142] Em uma terceira modalidade de catalisador de zeólita, a zeólita é uma zeólita de poro médio. A zeólita de poro médio preferivelmente tem um Tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em MFI, FER, MWW e EUO, mais preferivelmente MFI.
[00143] Em uma quarta modalidade de catalisador de zeólita, a zeólita é uma zeólita de poro grande. A zeólita de poro grande preferivelmente tem um Tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em CON, BEA, FAU, MOR e EMT, mais preferivelmente BEA.
[00144] A zeólita tipicamente tem uma razão molar de sílica para alumina (SAR) de 10 a 200 (por exemplo, 10 a 40), mais preferivelmente 15 a 80 (por exemplo, 15 a 30).
[00145] O catalisador de zeólita da primeira, terceira e quarta modalidades de catalisador de zeólita (e também para alguns dos tipos de estrutura da segunda modalidade de catalisador de zeólita) pode ter um espectro de infravermelho com um pico de absorção característico em uma faixa de 750 cm-1 a 1.050 cm-1 (além dos picos de absorção para a própria zeólita). Preferivelmente, o pico de absorção característico é na faixa de 800 cm-1 a 1.000 cm-1, mais preferivelmente na faixa de 850 cm-1 a 975 cm-1.
[00146] Na segunda modalidade da segunda região de revestimento reativo, a segunda região de revestimento reativo pode ser substancialmente livre de manganês ou um óxido do mesmo. A segunda região de revestimento reativo preferivelmente não compreende manganês ou um óxido do mesmo.
[00147] Observou-se surpreendentemente que uma região de revestimento reativo compreendendo o catalisador de zeólita da primeira modalidade de catalisador de zeólita tem atividade adsorvente de NOx passiva (PNA). Uma região de revestimento reativo com atividade PNA pode ser usada para armazenar NOx quando temperaturas do gás de escape são relativamente baixas, tais como imediatamente depois da partida de um motor a diesel. O armazenamento de NOx pelo catalisador de zeólita ocorre a temperaturas (por exemplo, menos que 200°C) que são menores que a temperatura na qual os componentes de platina e manganês da primeira região de revestimento reativo realizam significante oxidação de óxido nítrico (NO) em dióxido de nitrogênio (NO2).
[00148] À medida que o motor a diesel aquece, a temperatura do gás de escape aumenta e a temperatura do catalisador de zeólita (e a região de revestimento reativo com atividade PNA) também aumentará. O catalisador de zeólita liberará NOx adsorvido nessas maiores temperaturas (por exemplo, 200°C ou mais). O catalisador de zeólita pode liberar o NOx adsorvido quando os componentes de platina e manganês da segunda região de revestimento reativo tiverem atingido sua temperatura efetiva para oxidar NO ou o catalisador de zeólita pode liberar NOx adsorvido logo abaixo desta temperatura efetiva. Inesperadamente observou-se que o catalisador de zeólita tem uma alta temperatura de liberação para NOx adsorvido.
[00149] Inesperadamente observou-se também que uma região de revestimento reativo compreendendo o catalisador de zeólita da segunda modalidade de catalisador de zeólita tem atividade de catalisador de partida a frio (CSC™). Tal atividade pode reduzir emissões durante o período de partida a frio adsorvendo NOx e hidrocarbonetos (HCs) a temperaturas relativamente baixas do gás de escape (por exemplo, menos que 200°C). NOx e/ou HCs adsorvido pode ser liberado pela região de revestimento reativo quando a temperatura do catalisador de zeólita estiver próxima ou acima da temperatura efetiva dos outros componentes do catalisador para oxidar NO e/ou HCs. A atividade de catalisador de partida a frio do catalisador de zeólita é particularmente benéfica quando ele é combinado com a primeira região de revestimento reativo contendo manganês.
[00150] É geralmente preferido (incluindo a primeira e segunda modalidades da segunda região de revestimento reativo) que o segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, não seja dopado com um dopante compreendendo, ou consistindo essencialmente em manganês. Assim, o segundo material de suporte, ou o óxido de metal refratário do mesmo, não é promovido com um promotor, tal como um promotor selecionado do grupo que consiste em estanho, manganês, índio, metal do grupo VIII (por exemplo, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir e Pt, particularmente Ir) e combinações dos mesmos.
[00151] Em algumas aplicações, pode ser geralmente preferível que a segunda região de revestimento reativo seja substancialmente livre de um material adsorvente de hidrocarboneto, particularmente uma zeólita. Assim, a segunda região de revestimento reativo pode não compreender um material adsorvente de hidrocarboneto.
[00152] Pode ser adicionalmente preferível que a segunda região de revestimento reativo seja substancialmente livre de um catalisador de zeólita, tal como o catalisador de zeólita aqui descrito anteriormente. Assim, a segunda região de revestimento reativo pode não compreender o catalisador de zeólita.
[00153] A segunda região de revestimento reativo tipicamente não compreende índio e/ou irídio. Mais preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo não compreende índio, irídio e/ou magnésio.
[00154] Pode ser preferível que a segunda região de revestimento reativo não compreenda óxido de cério ou um óxido misto ou compósito dos mesmos, tais como (i) um óxido misto ou compósito de óxido de cério e alumina e/ou (ii) um óxido misto ou compósito de óxido de cério e zircônia.
[00155] Adicionalmente, ou alternativamente, a segunda região de revestimento reativo pode ser substancialmente livre de ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso disposto ou suportado no segundo material de suporte. Assim, o segundo revestimento reativo pode não compreender ródio, um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso, particularmente um metal alcalino e/ou um metal alcalinoterroso disposto ou suportado no segundo material de suporte.
[00156] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo compreende > 25% da concentração total de metal do grupo de platina (isto é, do catalisador de oxidação). É preferido que a primeira região de revestimento reativo compreenda > 30%, mais preferivelmente > 40% da concentração total de metal do grupo de platina.
[00157] Em geral, a concentração total de platina na primeira região de revestimento reativo é maior que a concentração total de PGM na segunda região de revestimento reativo.
[00158] Tipicamente, o catalisador de oxidação compreende uma quantidade total de material de suporte (por exemplo, o primeiro material de suporte e o segundo suporte) de 0,1 a 4,5 g in-3 (por exemplo, 0,25 a 4,2 g in- 3), preferivelmente 0,2 a 3.8 g in-3, tais como 0,3 a 3,0 g in-3, particularmente 0,5 a 2,5 g in-3 (por exemplo, 0,75 a 2,3 g in-3), ainda mais preferivelmente 0,6 a 2,0 g in-3, e mesmo mais preferivelmente 0,75 a 1,75 g in-3.
[00159] A primeira região de revestimento reativo e/ou a segunda região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada no substrato.
[00160] A primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente no substrato (isto é, a primeira região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato; vide Figuras 1 a 5). A segunda região de revestimento reativo pode ser: (a) disposta ou suportada na primeira região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figuras 2, 4 e 5); e/ou (b) disposta diretamente no substrato [isto é, a segunda região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato] (por exemplo, vide Figuras 1, 3, 4); e/ou (c) em contato com a primeira região de revestimento reativo [isto é, a segunda região de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na primeira região de revestimento reativo].
[00161] Quando a segunda região de revestimento reativo é disposta diretamente no substrato, então uma parte ou porção da segunda região de revestimento reativo pode ficar 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 um interstício).
[00162] Quando a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada na primeira região de revestimento reativo, toda ou parte da segunda região de revestimento reativo é preferivelmente disposta diretamente na primeira região de revestimento reativo (isto é, a segunda região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície da primeira região de revestimento reativo). A segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda camada de revestimento reativo e a primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira camada de revestimento reativo.
[00163] A segunda região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente no substrato (isto é, a segunda região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato; vide Figuras 1, 3 e 4). A primeira região de revestimento reativo pode ser: (i) disposta ou suportada na segunda região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figuras 3 e 4); e/ou (ii) disposta diretamente no substrato [isto é, a primeira região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato] (por exemplo, vide Figuras 3 e 4); e/ou (iii) em contato com a segunda região de revestimento reativo [isto é, a primeira região de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na segunda região de revestimento reativo].
[00164] A primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente na segunda região de revestimento reativo (isto é, a primeira região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície da segunda região de revestimento reativo).
[00165] É preferido que somente uma porção ou parte da primeira região de revestimento reativo seja disposta ou suportada na segunda região de revestimento reativo. Assim, a primeira região de revestimento reativo não sobrepõe ou cobre completamente a segunda região de revestimento reativo.
[00166] Em geral, é possível que tanto a primeira região de revestimento reativo quanto a segunda região de revestimento reativo não sejam diretamente dispostas no substrato (isto é, nem a primeira região de revestimento reativo nem a segunda região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato).
[00167] No catalisador de oxidação da invenção, a segunda região de revestimento reativo é geralmente arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato. Isto é conseguido dispondo a segunda região/camada/zona de revestimento reativo em uma extremidade de saída do substrato.
[00168] A segunda região de revestimento reativo é tipicamente arranjada e orientada para fazer contato com o gás de escape depois que ele tiver entrado em contato com a primeira região de revestimento reativo. Isto pode ser conseguido arranjando a segunda região de revestimento reativo de várias maneiras no substrato em relação à primeira região de revestimento reativo.
[00169] Assim, a segunda região de revestimento reativo é arranjada ou orientada para fazer contato com a escape depois que ele tiver entrado em contato com a primeira região de revestimento reativo quando: (a) a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo disposto em uma extremidade de saída do substrato e opcionalmente a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de entrada do substrato; (b) a primeira região de revestimento reativo é uma primeira camada de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo, em que a segunda zona de revestimento reativo é disposta na primeira camada de revestimento reativo em uma extremidade de saída do substrato; ou (c) a primeira região de revestimento reativo é uma primeira camada de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo é uma segunda camada de revestimento reativo, e em que a segunda camada de revestimento reativo é disposta na primeira camada de revestimento reativo.
[00170] Tipicamente, a primeira região de revestimento reativo é arranjada ou orientada para fazer contato com o gás de escape antes a segunda região de revestimento reativo. Assim, a primeira região de revestimento reativo pode ser arranjada para fazer contato com gás de escape à medida que ele entra no catalisador de oxidação e a segunda região de revestimento reativo pode ser arranjada para entrar em contato com o gás de escape à medida que ele deixa do catalisador de oxidação. O arranjo zonado da primeira e segunda regiões de revestimento reativo mostrado nas figuras 1 e 6 a 10 é particularmente vantajoso a este respeito.
[00171] A segunda região de revestimento reativo é arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato e depois do contato do gás de escape com a primeira região de revestimento reativo em qualquer um do primeiro ao terceiro arranjos de catalisador de oxidação descritos aqui a seguir.
[00172] É preferido que a segunda região de revestimento reativo seja uma segunda zona de revestimento reativo. Mais preferivelmente, a segunda zona de revestimento reativo é disposta ou suportada na ou próxima de uma extremidade de saída do substrato.
[00173] A segunda zona de revestimento reativo tipicamente tem 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 70% (por exemplo, 30 a 65%, tal como 25 a 45%) do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 65% (por exemplo, 35 a 50%).
[00174] Em um primeiro arranjo de catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo é disposta ou suportada a montante da segunda zona de revestimento reativo. 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 na ou próxima de uma extremidade de entrada do substrato.
[00175] Tipicamente, a primeira zona de revestimento reativo tem 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 70% (por exemplo, 30 a 65%, tal como 25 a 45%) do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 65% (por exemplo, 35 a 50%). É preferido que o comprimento da primeira zona de revestimento reativo seja maior que o comprimento da segunda zona de revestimento reativo.
[00176] A primeira zona de revestimento reativo pode unir na segunda zona de revestimento reativo. Preferivelmente, a primeira zona de revestimento reativo entra em contato com a segunda zona de revestimento reativo. Quando a primeira zona de revestimento reativo une na segunda zona de revestimento reativo ou a primeira zona de revestimento reativo fica em contato com a segunda zona de revestimento reativo, então a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo podem ser dispostas ou suportadas no substrato como uma camada (por exemplo, uma única camada). Assim, uma camada (por exemplo, uma única) pode ser formada no substrato quando a primeira e segunda zonas de revestimento reativo unirem ou ficarem em contato uma com a outra. Um arranjo como este pode evitar problemas com contrapressão.
[00177] A primeira zona de revestimento reativo pode ser separada da segunda zona de revestimento reativo. Pode haver um interstício (por exemplo, um espaço) entre a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo.
[00178] A primeira zona de revestimento reativo pode sobrepor a segunda zona de revestimento reativo. Assim, uma porção ou parte 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 sobrepõe a segunda zona de revestimento reativo, é preferido que primeira zona de revestimento reativo sobreponha apenas parcialmente a segunda zona de revestimento reativo (isto é, a superfície mais externa superior da segunda zona de revestimento reativo não é completamente coberta pela primeira zona de revestimento reativo).
[00179] Alternativamente, a segunda zona de revestimento reativo pode sobrepor a primeira zona de revestimento reativo. Assim, uma porção ou parte 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 em geral sobrepõe apenas parcialmente a primeira zona de revestimento reativo.
[00180] É preferido que a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo não se sobreponham substancialmente.
[00181] Em um segundo arranjo de catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira camada de revestimento reativo. É preferido que a primeira camada de revestimento reativo se estenda por todo o comprimento (isto é, substancialmente por todo o comprimento) do substrato, particularmente por todo o comprimento dos canais de um monólito de substrato.
[00182] A segunda zona de revestimento reativo é tipicamente disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo. Preferivelmente, a segunda zona de revestimento reativo é disposta diretamente na primeira camada de revestimento reativo (isto é, a segunda zona de revestimento reativo fica em contato com uma superfície da primeira camada de revestimento reativo).
[00183] Quando a segunda zona de revestimento reativo é disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo, é preferido que todo o comprimento da segunda zona de revestimento reativo fique disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo. O comprimento da segunda zona de revestimento reativo é menor que o comprimento da primeira camada de revestimento reativo.
[00184] Em um terceiro arranjo de catalisador de oxidação, a primeira região de revestimento reativo é uma primeira camada de revestimento reativo. É preferido que a primeira camada de revestimento reativo se estenda por todo o comprimento (isto é, substancialmente por todo o comprimento) do substrato, particularmente por todo o comprimento dos canais de um monólito de substrato.
[00185] A segunda região de revestimento reativo é uma segunda camada de revestimento reativo. É preferido que a segunda camada de revestimento reativo se estenda por todo o comprimento (isto é, substancialmente por todo o comprimento) do substrato, particularmente por todo o comprimento dos canais de um monólito de substrato.
[00186] A segunda camada de revestimento reativo é disposta ou suportada na primeira camada de revestimento reativo. Preferivelmente, a segunda camada de revestimento reativo é disposta diretamente na primeira camada de revestimento reativo (isto é, a segunda camada de revestimento reativo fica em contato com uma superfície da primeira camada de revestimento reativo).
[00187] Quando a segunda camada de revestimento reativo é disposta na primeira camada de revestimento reativo, particularmente quando a segunda camada de revestimento reativo não compreende manganês, a região de revestimento reativo contendo Mn é surpreendentemente tolerante ao envenenamento por enxofre de combustível diesel.
[00188] O catalisador de oxidação pode compreender adicionalmente uma terceira região de revestimento reativo. Assim, pelo menos uma da primeira região de revestimento reativo e da segunda região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada em uma terceira região de revestimento reativo. A terceira região de revestimento reativo pode ou não compreender um metal do grupo de platina.
[00189] A terceira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente no substrato (isto é, a terceira região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato; vide Figuras 6, 8 e 10). A segunda região de revestimento reativo pode ser: (a) disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figuras 6, 8 e 10); e/ou (b) disposta diretamente no substrato [isto é, a segunda região de revestimento reativo fica em contato com uma superfície do substrato]; e/ou (c) em contato com a terceira região de revestimento reativo [isto é, a segunda região de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na terceira região de revestimento reativo].
[00190] Adicionalmente, ou alternativamente, a terceira região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na primeira região de revestimento reativo e/ou a segunda região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figuras 7 e 9).
[00191] Quando a terceira região de revestimento reativo é disposta diretamente no substrato, então a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figura 6). A segunda região de revestimento reativo pode também ser disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo. A terceira região de revestimento reativo pode ser uma terceira camada de revestimento reativo, a primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira zona de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda zona de revestimento reativo. A segunda região/zona de revestimento reativo pode ficar em contato com a primeira região/zona de revestimento reativo [isto é, a segunda região/zona de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na primeira região/zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a primeira região/zona de revestimento reativo e a segunda região/zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício).
[00192] Quando a terceira região de revestimento reativo é disposta diretamente no substrato, então a primeira região de revestimento reativo pode ser disposta diretamente no substrato (por exemplo, vide Figuras 8 e 10). A segunda região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo e/ou a primeira região de revestimento reativo. Preferivelmente, a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo. A terceira região de revestimento reativo pode ser uma terceira zona de revestimento reativo e a primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira zona de revestimento reativo. A terceira região/zona de revestimento reativo pode ficar em contato com a primeira região/zona de revestimento reativo [isto é, a terceira região/zona de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na primeira região/zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a primeira região/zona de revestimento reativo e a terceira região/zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício).
[00193] A segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda camada de revestimento reativo ou uma segunda zona de revestimento reativo, preferivelmente uma segunda zona de revestimento reativo. Quando a segunda região de revestimento reativo é uma segunda zona de revestimento reativo, o catalisador de oxidação pode compreender adicionalmente uma quarta região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figura 10). A quarta região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na primeira zona de revestimento reativo. A quarta região de revestimento reativo pode ficar em contato com a segunda zona de revestimento reativo [isto é, a quarta região de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na segunda zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a quarta região de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício).
[00194] A quarta região de revestimento reativo pode ser uma quarta zona de revestimento reativo.
[00195] A terceira região de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na segunda região de revestimento reativo (por exemplo, vide Figura 9). A segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda zona de revestimento reativo e a primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira zona de revestimento reativo. A segunda região/zona de revestimento reativo pode ficar em contato com a primeira região/zona de revestimento reativo [isto é, a segunda região/zona de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na primeira região/zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a primeira região/zona de revestimento reativo e a segunda região/zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício).
[00196] A terceira região de revestimento reativo pode ser uma terceira camada de revestimento reativo ou uma terceira zona de revestimento reativo.
[00197] Quando a terceira região de revestimento reativo é uma terceira zona de revestimento reativo, então a terceira zona de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na segunda zona de revestimento reativo (por exemplo, vide Figura 7). A primeira região de revestimento reativo pode ser uma primeira zona de revestimento reativo. A terceira zona de revestimento reativo pode ficar em contato com a primeira zona de revestimento reativo [isto é, a terceira zona de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na primeira zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a primeira zona de revestimento reativo e a terceira zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício).
[00198] Quando a terceira região de revestimento reativo é uma terceira zona de revestimento reativo, então a terceira zona de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada na primeira zona de revestimento reativo (por exemplo, vide Figura 9). A segunda região de revestimento reativo pode ser uma segunda zona de revestimento reativo. A terceira zona de revestimento reativo pode ficar em contato com a segunda zona de revestimento reativo [isto é, a terceira zona de revestimento reativo é adjacente ou se apoia na segunda zona de revestimento reativo]. Alternativamente, a segunda zona de revestimento reativo e a terceira zona de revestimento reativo podem ser separadas (por exemplo, por um interstício) e/ou não ficarem em contato (por exemplo, a segunda zona de revestimento reativo não está em contato físico com a terceira zona de revestimento reativo).
[00199] Quando a terceira região de revestimento reativo é uma terceira camada de revestimento reativo, então a terceira camada de revestimento reativo pode ser disposta ou suportada tanto na primeira região/zona de revestimento reativo quanto na segunda região/zona de revestimento reativo.
[00200] Quando a terceira região de revestimento reativo é uma terceira zona de revestimento reativo, então a terceira zona de revestimento reativo tipicamente tem 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 70% (por exemplo, 30 a 65%, tal como 25 a 45%) do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente 25 a 65% (por exemplo, 35 a 50%).
[00201] O catalisador de oxidação da invenção pode compreender um catalisador de zeólita. A terceira região de revestimento reativo e/ou uma quarta região de revestimento reativo pode compreender o catalisador de zeólita.
[00202] A terceira região de revestimento reativo pode compreender, ou consiste essencialmente no catalisador de zeólita.
[00203] A quarta região de revestimento reativo pode compreender, ou consistir essencialmente no catalisador de zeólita.
[00204] Quando a terceira região de revestimento reativo e a quarta região de revestimento reativo cada compreendem um catalisador de zeólita, então a terceira região de revestimento reativo pode compreender, ou consistir essencialmente em um primeiro catalisador de zeólita e a quarta região de revestimento reativo pode compreender, ou consistir essencialmente em segundo catalisador de zeólita, em que o primeiro catalisador de zeólita é diferente (isto é, diferente composição) do segundo catalisador de zeólita. O primeiro catalisador de zeólita pode ser um catalisador de zeólita como aqui anteriormente descrito. O segundo catalisador de zeólita pode ser um catalisador de zeólita como aqui anteriormente descrito.
[00205] Quando a terceira região de revestimento reativo compreende, ou consiste essencialmente no catalisador de zeólita, então preferivelmente a primeira região de revestimento reativo e/ou a segunda região de revestimento reativo não compreende o catalisador de zeólita.
[00206] Quando uma terceira região de revestimento reativo compreende, ou consiste essencialmente no catalisador de zeólita, particularmente o catalisador de zeólita da primeira ou segunda modalidades de catalisador de zeólita, a temperatura na qual NOx adsorvido é liberado do catalisador de zeólita pode ser alterada (isto é, aumentada) quando o catalisador de oxidação tem um certo arranjo. Uma alteração vantajosa (isto é, aumento) na temperatura do catalisador de zeólita pode ser obtida quando a segunda região de revestimento reativo é disposta ou suportada na terceira região de revestimento reativo (vide, por exemplo, Figuras 6, 8 e 10).
[00207] Quando uma região de revestimento reativo compreendo catalisador de zeólita, especialmente a terceira região de revestimento reativo e/ou a quarta região de revestimento reativo, então o carregamento total de metal nobre (isto é, do catalisador de zeólita em cada região de revestimento reativo) é tipicamente 1 a 250 g ft-3 (por exemplo, 1 a 75 g ft-3), preferivelmente 5 a 150 g ft-3 (por exemplo, 5 a 50 g ft-3), mais preferivelmente 10 a 100 g ft-3 (por exemplo, 10 a 40 g ft-3).
[00208] Substratos para suportar catalisadores de oxidação para tratar um gás de escape de um motor a diesel são bem conhecidos na técnica. Métodos de fabricar revestimentos de material catalítico e aplicar revestimentos de material catalítico em um substrato são também conhecidos na técnica (vide, por exemplo, nosso WO 99/47260, WO 2007/077462 e WO 2011/080525).
[00209] O substrato tipicamente tem uma pluralidade de canais (por exemplo, para o gás de escape escoar através deles). Geralmente, o substrato é um material cerâmico ou um material metálico.
[00210] É preferido que o substrato seja feito ou composto de cordierita (SiO2-Al2O3-MgO), carboneto de silício (SiC), Fe-Cr-Al liga, liga Ni-Cr-Al, ou um aço inoxidável ligado.
[00211] Tipicamente, o substrato é um monólito (também referido aqui como um monólito de substrato). Tais monólitos são bem conhecidos na técnica. O monólito de substrato pode ser um monólito de fluxo direto ou um monólito de filtração.
[00212] Um monólito de fluxo direto tipicamente compreende um monólito tipo colmeia (por exemplo, um monólito de metal ou cerâmica tipo colmeia) com uma pluralidade de canais se estendendo através dele, cujos canais são abertos em ambas as extremidades. Quando o substrato é um monólito de fluxo direto, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou é para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC).
[00213] Um monólito de filtração geralmente compreende uma pluralidade de canais de entrada e uma pluralidade de canais de saída, em que os canais de entrada são abertos em uma extremidade a montante (isto é, lado de entrada do gás de escape) e são tampados ou vedados em uma extremidade a jusante (isto é, lado de saída do gás de escape), os canais de saída são tampados 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 monólito de filtração, então o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente um filtro de fuligem catalisado (CSF) ou é para uso como um filtro de fuligem catalisado (CSF).
[00214] Quando o monólito é um monólito de filtração, é preferido que o monólito de filtração seja um filtro de parede de fluxo. Em um filtro de parede de fluxo, 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 tipo colmeia. Quando existe um arranjo tipo colmeia, é preferido que os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de entrada sejam tampados em uma extremidade a montante e vice-versa (isto é, os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de saída são tampados em uma extremidade a jusante). Quando visto de qualquer extremidade, as extremidades dos canais alternadamente tampadas e abertas tomam a aparência de um tabuleiro de xadrez.
[00215] Em princípio, o substrato pode ser de qualquer forma ou tamanho. Entretanto, o forma e tamanho do substrato são normalmente selecionados otimizar a exposição dos materiais cataliticamente ativos no catalisador ao gás de escape. O substrato pode, por exemplo, ter uma forma tubular, fibrosa ou particulada. Exemplos de substratos de suporte adequados incluem um substrato do tipo cordierita tipo colmeia monolítico, um substrato do tipo SiC tipo colmeia monolítico, um substrato do tipo fibra ou pano tecido em camadas, um substrato do tipo espuma, um substrato do tipo fluxo cruzado, um substrato do tipo malha de arame de metal, um substrato do tipo corpo poroso de metal e um substrato do tipo partícula cerâmica.
[00216] Em geral, o catalisador de oxidação da invenção é para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC) ou um filtro de fuligem catalisado (CSF). Na prática, formulações de catalisador empregadas em DOCs e CSFs são similares. Geralmente, uma principal diferença entre um DOC e um CSF é o substrato no qual a formulação de catalisador é revestida e a quantidade total de platina, paládio e quaisquer outros metais cataliticamente ativos que são revestidos no substrato.
[00217] Deve-se entender que qualquer referência a um catalisador de oxidação da invenção para uso como um catalisador de oxidação diesel (DOC) podem incluir atividade adsorvente de NOx passiva (DOC-PNA) ou atividade de catalisador de partida a frio (DOC-CSC).
[00218] A invenção também fornece um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação e um dispositivo de controle de emissões. Exemplos de um dispositivo de controle de emissões incluem um filtro de particulado diesel (DPF), um captador de NOx pobre (LNT), um catalisador de NOx pobre (LNC), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de oxidação diesel (DOC), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), um catalisador de amônia residual (ASC) e combinações de dois ou mais dos mesmos. Tais dispositivos de controle de emissões são todos bem conhecidos na técnica.
[00219] Alguns dos dispositivos de controle de emissões supramencionados têm substratos de filtração. Um dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração pode ser selecionado do grupo que consiste em um filtro de particulado diesel (DPF), um filtro de fuligem catalisado (CSF), e um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™).
[00220] É preferido que o sistema de escape compreenda um dispositivo de controle de emissões selecionado do grupo que consiste em um captador de NOx pobre (LNT), um catalisador de amônia residual (ASC), filtro de particulado diesel (DPF), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), e combinações de dois ou mais dos mesmos. Mais preferivelmente, o dispositivo de controle de emissões é selecionado do grupo que consiste em um filtro de particulado diesel (DPF), um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um filtro de fuligem catalisado (CSF), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), e combinações de dois ou mais dos mesmos. Ainda mais preferivelmente, o dispositivo de controle de emissões é um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) ou um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™).
[00221] Quando o sistema de escape da invenção compreende um catalisador de SCR ou um catalisador de SCRF™, então o sistema de escape pode compreender adicionalmente um injetor para injetar um agente redutor nitrogenoso, tais como amônia, ou um precursor de amônia, tais como ureia ou formato de amônio, preferivelmente ureia, no gás de escape a jusante do catalisador de oxidação e a montante do catalisador de SCR ou do catalisador de SCRF™. Um injetor como este pode ser fluidicamente ligado em uma fonte (por exemplo, um tanque) de um precursor de agente redutor nitrogenoso. Dosagem controlada por válvula do precursor no gás de escape pode ser regulada por dispositivo de gerenciamento de motor devidamente programado e realimentação de laço fechado ou laço aberto provida por sensores que monitoram a composição do gás de escape. Amônia pode também ser gerada aquecendo carbamato de amônio (um sólido) e a amônia gerada pode ser injetada no gás de escape.
[00222] Alternativamente, ou adicionalmente ao injetor, amônia pode ser gerada IN SITU (por exemplo, durante regeneração rica de um LNT disposto a montante do catalisador de SCR ou o catalisador de SCRF™). Assim, o sistema de escape pode compreender adicionalmente um dispositivo de gerenciamento de motor para enriquecer o gás de escape com hidrocarbonetos.
[00223] O catalisador de SCR ou o catalisador de SCRF™ pode compreender um metal selecionado do grupo que consiste em pelo menos um de Cu, Hf, La, Au, In, V, lantanídeos e metais de transição do Grupo VIII (por exemplo, Fe), em que o metal é suportada em um óxido refratário ou peneira molecular. O metal é preferivelmente selecionado de Ce, Fe, Cu e combinações de quaisquer dois ou mais dos mesmos, mais preferivelmente o metal é Fe ou Cu.
[00224] O óxido refratário para o catalisador de SCR ou o catalisador de SCRF™ pode ser selecionado do grupo que consiste em Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 e óxidos mistos contendo dois ou mais destes. O catalisador de não zeólita pode também incluir óxido de tungstênio (por exemplo, V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 ou Fe/WOx/ZrO2).
[00225] É particularmente preferido quando um catalisador de SCR, um catalisador de SCRF™ ou um revestimento reativo dos mesmos compreende pelo menos uma peneira molecular, tais como uma zeólita de aluminossilicato ou um SAPO. Pelo menos uma peneira molecular pode ser uma peneira molecular de poro pequeno, médio ou grande. Entende-se aqui por “peneira molecular de poro pequeno” peneiras moleculares contendo um máximo tamanho de anel de 8, tal como CHA; entende-se aqui por “peneira molecular de poro médio” uma peneira molecular contendo um máximo tamanho de anel de 10, tal como ZSM-5; e entende-se aqui por “peneira molecular de poro grande” uma peneira molecular com um máximo tamanho de anel de 12, tal como beta. Peneiras moleculares de poro pequeno são potencialmente vantajosas para uso em catalisadores de SCR.
[00226] No sistema de escape da invenção, peneiras moleculares preferidas para um catalisador de SCR ou um catalisador de SCRF™ são peneiras moleculares de zeólita de aluminossilicato sintéticas selecionadas do grupo que consiste em AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI incluindo ZSM-34, mordenita, ferrierita, BEA incluindo Beta, Y, CHA, LEV incluindo Nu-3, MCM-22 e EU-1, preferivelmente AEI ou CHA, e com uma razão de sílica para alumina de cerca de 10 a cerca de 50, tal como cerca de 15 a cerca de 40.
[00227] Em uma primeira modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um filtro de fuligem catalisado (CSF). Um arranjo como este pode ser denominado um DOC/CSF. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF). Assim, por exemplo, uma saída do catalisador de oxidação é conectada em uma entrada do filtro de fuligem catalisado.
[00228] Em uma segunda modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende um catalisador de oxidação diesel e o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um filtro de fuligem catalisado (CSF). Este arranjo pode também ser denominado um arranjo DOC/CSF. Tipicamente, o catalisador de oxidação diesel (DOC) é seguido, (por exemplo, fica a montante de) pelo catalisador de oxidação da invenção. Assim, uma saída do catalisador de oxidação diesel é conectada em uma entrada do catalisador de oxidação da invenção.
[00229] Uma terceira modalidade do sistema de escape se refere a um sistema de escape compreendendo o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um filtro de fuligem catalisado (CSF) e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um arranjo como este pode ser denominado um DOC/CSF/SCR e é um sistema de escape preferido para um veículo diesel de trabalho leve. O catalisador de oxidação é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo filtro de fuligem catalisado (CSF). O filtro de fuligem catalisado é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o filtro de fuligem catalisado (CSF) e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o filtro de fuligem catalisado (CSF) pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) por um injetor de agente redutor nitrogenoso, e o injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00230] Uma quarta modalidade do sistema de escape se refere a um sistema de escape compreendendo um catalisador de oxidação diesel (DOC), o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um filtro de fuligem catalisado (CSF), e um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Este é também um arranjo DOC/CSF/SCR. O catalisador de oxidação diesel (DOC) é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de oxidação da invenção. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) por um injetor de agente redutor nitrogenoso, e o injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).
[00231] Em uma quinta modalidade do sistema de escape, o sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) e tanto um filtro de fuligem catalisado (CSF) quanto um filtro de particulado diesel (DPF). O arranjo é tanto um DOC/SCR/CSF quanto um DOC/SCR/DPF.
[00232] Na quinta modalidade do sistema de escape, o catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Um injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) por um injetor de agente redutor nitrogenoso, e o injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de redução catalítica seletiva (SCR). O catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) são seguidos (por exemplo, ficam a montante) do filtro de fuligem catalisado (CSF) ou do filtro de particulado diesel (DPF).
[00233] Uma sexta modalidade do sistema de escape compreende o catalisador de oxidação da invenção, preferivelmente como um DOC, e um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Um arranjo como este pode ser denominado um DOC/ SCRF™. O catalisador de oxidação da invenção é tipicamente seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Um injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser arranjado entre o catalisador de oxidação e o catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™). Assim, o catalisador de oxidação pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) por um injetor de agente redutor nitrogenoso, e o injetor de agente redutor nitrogenoso pode ser seguido (por exemplo, fica a montante) pelo catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™).
[00234] Em cada da terceira à sexta modalidades dos sistemas de escape descritos anteriormente, um catalisador de ASC pode ser disposto a jusante do catalisador de SCR ou do catalisador de SCRF™ (isto é, como um monólito de substrato separado), ou mais preferivelmente uma zona em uma extremidade a jusante ou de saída do monólito de substrato compreendendo o catalisador de SCR pode ser usado como um suporte para o ASC.
[00235] Um outro aspecto da invenção se refere a um veículo ou um aparelho. O veículo ou aparelho compreende um motor a diesel. O motor a diesel pode ser um motor de ignição de compressão de carga homogênea, um motor de ignição de compressão de carga pré-misturada (PCCI) ou um motor de combustão de baixa temperatura (LTC). É preferido que o motor a diesel seja um motor a diesel convencional (isto é, tradicional).
[00236] O veículo pode ser um veículo diesel de trabalho leve (LDV), tal como definido na legislação U.S. ou Europeia. Um veículo diesel de trabalho leve tipicamente tem um peso de < 2.840 kg, mais preferivelmenteum peso de < 2.610 kg.
[00237] Nos Estados Unidos, um veículo diesel de trabalho leve (LDV) se refere a um veículo a diesel com um peso bruto de < 8.500 libras (US lbs). Na Europa, a expressão veículo diesel de trabalho leve (LDV) se refere a (i) veículos de passageiros compreendendo não mais que oito assentos além do assento do motorista e com uma máxima massa não excedendo 5 toneladas, e (ii) veículos para o transporte de mercadorias com uma máxima massa não excedendo 12 toneladas.
[00238] Alternativamente, o veículo pode ser um veículo a diesel de trabalho pesado (HDV), tais como um veículo a diesel com um peso bruto de > 8.500 libras (US lbs), como definido na legislação U.S.
[00239] A invenção também fornece um método de modular o teor de NOx em um gás de escape de um motor a diesel para um dispositivo de controle de emissões. 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) em uma entrada do dispositivo de controle de emissões.
[00240] Tipicamente, o dispositivo de controle de emissões é um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR), um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™), um filtro de particulado diesel (DPF), ou um filtro de fuligem catalisado (CSF). É preferido que o dispositivo de controle de emissões é um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) ou um catalisador de filtro de redução catalítica seletiva (SCRF™).
[00241] Qualquer referência a “modular o teor de NOx” na forma aqui usada, particularmente em relação ao método ou aspectos de uso da invenção, se refere a mudar (isto é, ajustar) ou manter, preferivelmente mudar, a razão (em ppm ou % em volume, tipicamente na temperatura e pressão do gás de escape) de NO:NO2 para ficar em uma razão predefinida a uma temperatura ou faixa de temperatura específica do gás de escape. A razão predefinida é tipicamente menos que 17:3, preferivelmente para ser 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).
[00242] A invenção também se refere ao uso do catalisador de oxidação na regeneração de um dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração (por exemplo, um dispositivo de controle de emissões a jusante tendo um substrato de filtração).
[00243] O dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração pode ser selecionado do grupo que consiste em um filtro de particulado 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.
[00244] Quando o catalisador de oxidação da invenção é usado na regeneração de um dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração, ele pode ser usado na regeneração ativa ou passiva do dispositivo de controle de emissões, preferivelmente na regeneração ativa.
[00245] O catalisador de oxidação pode ser usado para regenerar o dispositivo de controle de emissões com um substrato de filtração a 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, pela oxidação de óxido nítrico (NO) em dióxido de nitrogênio (NO2). DEFINIÇÕES
[00246] A expressão “revestimento reativo” é bem conhecida na técnica e se refere a um revestimento aderente que é aplicado a um substrato normalmente durante produção de um catalisador.
[00247] A expressão “região de revestimento reativo” na forma aqui usada se refere a uma área de revestimento reativo em um substrato. Uma “região de revestimento reativo” pode, por exemplo, ser disposta ou suportada em um substrato como uma “camada” ou uma “zona”. A área ou arranjo de um revestimento reativo em um substrato é geralmente controlada durante o processo de aplicar o revestimento reativo no substrato. A “região de revestimento reativo” tipicamente tem distintos limites ou bordas (isto é, é possível distinguir uma região de revestimento reativo de uma outra região de revestimento reativo usando técnicas analíticas convencionais).
[00248] Tipicamente, a “região de revestimento reativo” tem um comprimento substancialmente uniforme. A referência a um “comprimento substancialmente uniforme” neste contexto se refere a um comprimento que não desvia (por exemplo, a diferença entre o máximo e mínimo comprimento) em mais que 10%, preferivelmente não desvia em mais que 5%, mais preferivelmente não desvia em mais que 1%, de seu valor médio.
[00249] É preferível que cada “região de revestimento reativo” tenha uma composição substancialmente uniforme (isto é, não existe diferença substancial na composição do revestimento reativo quando se compara uma parte da região de revestimento reativo com uma outra parte dessa região de revestimento reativo). Composição substancialmente uniforme neste contexto se refere a um material (por exemplo, região de revestimento reativo) onde a diferença em composição quando se compara uma parte da região de revestimento reativo com uma outra parte da região de revestimento reativo é 5% ou menos, normalmente 2,5% ou menos, e mais comumente 1% ou menos.
[00250] A expressão “zona de revestimento reativo” na forma aqui usada se refere a uma região de revestimento reativo com um comprimento que é menos que o comprimento total do substrato, tal como < 75% do comprimento total do substrato. Uma “zona de revestimento reativo” tipicamente tem um comprimento (isto é, um comprimento substancialmente uniforme) de pelo menos 5% (por exemplo, > 5%) do comprimento total do substrato.
[00251] 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).
[00252] Qualquer referência a uma “zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de entrada do substrato” usada aqui se refere a uma zona de revestimento reativo disposto ou suportado em um substrato onde a zona de revestimento reativo é mais próxima de uma extremidade de entrada do substrato do que a zona de revestimento reativo é de uma extremidade de saída do substrato. Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é, metade de seu comprimento) é mais próxima da extremidade de entrada do substrato do que o ponto médio é da extremidade de saída do substrato. Similarmente, qualquer referência a uma “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 onde a zona de revestimento reativo é mais próxima de uma extremidade de saída do substrato do que a zona de revestimento reativo é de uma extremidade de entrada do substrato. Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é, metade de seu comprimento) é mais próxima da extremidade de saída do substrato do que o ponto médio é da extremidade de entrada do substrato.
[00253] Quando o substrato é um filtro de parede de fluxo, então geralmente qualquer referência a uma “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 (por exemplo, extremidade aberta) de um canal de entrada do substrato do que a zona de revestimento reativo é de uma extremidade fechada (por exemplo, extremidade bloqueada ou tampada) do canal de entrada, e/ou (b) mais próxima de uma extremidade fechada (por exemplo, extremidade bloqueada ou tampada) de um canal de saída do substrato do que a zona de revestimento reativo é de uma extremidade de saída (por exemplo, extremidade aberta) do canal de saída.
[00254] Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é, metade de seu comprimento) é (a) mais próximo de uma extremidade de entrada de um canal de entrada do substrato do que o ponto médio é 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 é de uma extremidade de saída do canal de saída.
[00255] Similarmente, qualquer referência a uma “zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de saída do substrato” quando o substrato é um filtro de parede de fluxo se refere a uma zona de revestimento reativo disposta ou suportada no substrato que é: (a) mais próxima de uma extremidade de saída (por exemplo, uma extremidade aberta) de um canal de saída do substrato do que a zona de revestimento reativo é de uma extremidade fechada (por exemplo, bloqueada ou tampada) do canal de saída, e/ou (b) mais próxima de uma extremidade fechada (por exemplo, extremidade bloqueada ou tampada) de um canal de entrada do substrato do que é de uma extremidade de entrada (por exemplo, uma extremidade aberta) do canal de entrada.
[00256] Assim, o ponto médio da zona de revestimento reativo (isto é, metade de seu comprimento) é (a) mais próximo de uma extremidade de saída de um canal de saída do substrato do que o ponto médio é 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 é de uma extremidade de entrada do canal de entrada.
[00257] Uma zona de revestimento reativo pode satisfazer ambos de (a) e (b) quando o revestimento reativo está presente na parede do filtro de parede de fluxo (isto é, a zona de revestimento reativo é na parede).
[00258] O acrônimo “PGM” na forma aqui usada se refere ao “metal do grupo de platina”. A expressão “metal do grupo de platina” geralmente se refere a um metal selecionado do grupo que consiste em Ru, Rh, Pd, Os, Ir e Pt, preferivelmente um metal selecionado do grupo que consiste em Ru, Rh, Pd, Ir e Pt. Em geral, a expressão “PGM” preferivelmente se refere a um metal selecionado do grupo que consiste em Rh, Pt e Pd.
[00259] A expressão “óxido misto” na forma aqui usada geralmente se refere a uma mistura de óxidos em uma única fase, como é convencionalmente conhecido na técnica. A expressão “óxido compósito” na forma aqui usada geralmente se refere a uma composição de óxidos com mais de uma fase, como é convencionalmente conhecido na técnica.
[00260] Qualquer referência a zonas de revestimento reativo que não “se sobrepõem substancialmente” na forma aqui usada se refere a uma sobreposição (isto é, entre a extremidades de zonas vizinhas em um substrato) de menos que 10% do comprimento do substrato, preferivelmente menos que 7,5% do comprimento do substrato, mais preferivelmente menos que 5% do comprimento do substrato, particularmente menos que 2,5% do comprimento do substrato, ainda mais preferivelmente menos que 1% do comprimento do substrato, e acima de tudo preferivelmente não existe sobreposição.
[00261] A expressão “consiste essencialmente” na forma aqui usada limita o escopo de um recurso a incluir materiais especificados, e quaisquer outros materiais ou etapas que não afetam materialmente as características básicas desse recurso, tais como, por exemplo, impurezas secundárias. A expressão “consiste essencialmente em” abrange a expressão “consistindo em”.
[00262] A expressão “substancialmente livre de” na forma aqui usada com referência a um material, tipicamente no contexto do conteúdo de uma região de revestimento reativo, uma camada de revestimento reativo ou uma zona de revestimento reativo, significa o material em uma menor quantidade, tal como < 5% em peso, preferivelmente < 2% em peso, mais preferivelmente < 1% em peso. A expressão “substancialmente livre de” abrange a expressão “não compreende”.
[00263] Qualquer referência a uma quantidade de dopante, particularmente uma quantidade total, expressa como% em peso na forma aqui usada se refere ao peso do material de suporte ou do óxido de metal refratário do mesmo.
EXEMPLOS
[00264] A invenção será agora ilustrada pelos exemplos não limitantes seguintes.
Exemplo 1
[00265] Uma primeira pasta fluida foi preparada como se segue: pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado seguido por nitrato de manganês. A mistura foi agitada para homogeneizar.
[00266] A pasta fluida foi aplicada na extremidade de saída de um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ela foi então seca e calcinada a 500°C. O carregamento de Pt na parte foi 15 g ft-3. O carregamento de manganês na parte foi 50 g ft-3.
[00267] Uma segunda pasta fluida foi preparada tomando pó de sílica- alumina e moendo até um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na pasta fluida seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. Zeólita beta foi adicionada de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 77% de sílica-alumina e 23% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C. O catalisador acabado teve um carregamento de Pt total de 45 g ft-3 e um carregamento de Pd de 15 g ft-3.
Exemplo 2
[00268] Uma primeira pasta fluida foi preparada e aplicada em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por quadrado usando os mesmos métodos do Exemplo 1. O carregamento de Pt na parte foi 15 g ft- 3. O carregamento de manganês na parte foi 50 g ft-3.
[00269] Uma segunda pasta fluida foi preparada tomando pó de sílica- alumina e moendo até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado seguido por nitrato de manganês. Zeólita beta foi adicionada de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 77% de sílica-alumina e 23% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi seca e calcinada a 500°C. O catalisador acabado teve um carregamento de Pt total de 54 g ft-3 e carregamento de manganês de 100 g ft-3.
Resultados Experimentais MEDIÇÃO DE ATIVIDADE DE OXIDAÇÃO
[00270] Amostras de núcleo de núcleo foram retiradas de cada dos catalisadores dos Exemplos 1 e 2. Os núcleos foram hidrotermicamente “envelhecidos” em um forno a 750°C por 15 horas usando 10% água. Atividade catalítica foi determinada usando um teste de bancada de gás sintético. Os núcleos foram testados em um aparelho de gás de teste de atividade de catalisador simulado (SCAT) usando a mistura de gás de entrada na Tabela 1. Em cada caso, o equilíbrio é nitrogênio. A atividade de oxidação para CO e HC é determinada pela temperatura de extinção por meio do que 50% de conversão é atingida (T50). A atividade de oxidação para NO é determinado como a porcentagem de conversão a 300°C.Tabela 1
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RESULTADOS
[00271] Os resultados dos SCATs são mostrados na Tabela 2 abaixo.Tabela 2
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[00272] Resultados na Tabela 2 mostram que os Exemplos 1 e 2 têm temperaturas de extinção T50 muito similares para CO e HC. Isto significa que os Exemplos 1 e 2 têm atividade de oxidação de CO e HC muito similares. Exemplo 2 compreende tanto platina quanto manganês no revestimento de entrada bem como no revestimento de saída. Exemplo 1 compreende tanto platina quanto manganês no revestimento de saída somente. Exemplo 2 tem maior desempenho de oxidação de NO a 300°C que o Exemplo 1.
Exemplo 3
[00273] Pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas. A mistura foi agitada para homogeneizar. O revestimento reativo foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ele foi então seco e calcinado a 500°C. O carregamento de PGM geral para a parte foi 60 g ft-3. A razão de Pt:Pd foi 4:1 em massa.
Exemplo 4
[00274] Pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas seguido por nitrato de manganês. A mistura foi agitada para homogeneizar. O revestimento reativo foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ele foi então seco e calcinado a 500°C. O carregamento de PGM geral para a parte foi 60 g ft-3. A razão de Pt:Pd foi 4:1 em massa. O carregamento de manganês foi 100 g ft-3.
Exemplo 5
[00275] Pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas. A mistura foi agitada para homogeneizar. O revestimento reativo foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ele foi então seco e calcinado a 500°C. O carregamento de PGM geral para a parte foi 60 g ft-3. A razão de Pt:Pd foi 10:1 em massa.
Exemplo 6
[00276] Pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas seguido por nitrato de manganês. A mistura foi agitada para homogeneizar. O revestimento reativo foi aplicado em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ele foi então seco e calcinado a 500°C. O carregamento de PGM geral para a parte foi 60 g ft-3. A razão de Pt:Pd foi 10:1 em massa. O carregamento de manganês foi 100 g ft-3.
Resultados Experimentais MEDIÇÃO DE ATIVIDADE DE OXIDAÇÃO
[00277] Amostras de núcleo de núcleo foram retiradas de cada dos catalisadores dos Exemplos 3, 4, 5 e 6. Os núcleos foram hidrotermicamente “envelhecidos” em um forno a 800°C por 16 horas usando 10% água. A atividade catalítica foi determinada usando um teste de bancada de gás sintético. Os núcleos foram testados em um aparelho de gás de teste de atividade de catalisador simulado (SCAT) usando a mistura de gás de entrada na Tabela 1. Em cada caso, o equilíbrio é nitrogênio. A atividade de oxidação para CO e HC é determinada pela temperatura de extinção por meio do que 50% de conversão é atingida (T50).
RESULTADOS
[00278] Os resultados dos SCATs são mostrados na Tabela 3 abaixo.Tabela 3
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[00279] Resultados na Tabela 3 mostram as temperaturas de extinção de T50 de CO e HC para os exemplos 3, 4, 5 e 6. Exemplos 3 e 4 têm o mesmo carregamento de metal precioso e uma razão em peso de Pt:Pd de 4:1. Exemplo 4 que compreende manganês tem uma menor temperatura de extinção T50 de CO que o Exemplo 3 que não compreende manganês. Temperatura de extinção T50 de HC para os exemplos 3 e 4 são idênticas. Exemplos 5 e 6 têm o mesmo carregamento de metal precioso e razão em peso de Pt:Pd de 10:1. Exemplo 6 que compreende manganês tem menores temperaturas de extinção T50 de CO e HC que o Exemplo 5 que não compreende manganês.
[00280] Uma maior melhoria na temperatura de extinção é observada com o catalisador contendo manganês a uma razão em peso de Pt:Pd de 10:1 que a 4:1.
Exemplo 7
[00281] Pó de sílica-alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado e mistura agitada para homogeneizar. A pasta fluida foi aplicada em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas. Ele foi então seco e calcinado a 500°C. O carregamento de Pt na parte foi 30 g ft-3.
Exemplo 8
[00282] O método do Exemplo 1 foi repetido, exceto que sal de platina solúvel foi adicionado seguido por nitrato de manganês antes de agitar a mistura para homogeneizar. O carregamento de Pt na parte foi 30 g ft-3. O carregamento de manganês na parte foi 40 g ft-3. A razão em peso de Pt para manganês foi 3:4.
Exemplo 9
[00283] O método do Exemplo 2 foi usado, exceto que pó de alumina foi empastado em água e moído até um d90 < 20 mícrons em vez de pó de sílica-alumina. O carregamento de Pt na parte foi 30 g ft-3. O carregamento de manganês na parte foi 40 g ft-3. A razão em peso de Pt para manganês foi 3:4.
Exemplo 10
[00284] Pó de alumina dopada com sílica foi empastada em água e moída até um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na pasta fluida seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. Zeólita beta foi adicionada de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 78% sílica dopada alumina e 22% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada de um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas, e então seca.
[00285] Uma segunda pasta fluida foi preparada tomando pó de alumina dopada com sílica e moendo até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado na pasta fluida seguido por uma solução de nitrato de manganês. A pasta fluida foi agitada para homogeneizar. Esta segunda pasta fluida foi aplicada nos canais de saída do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento convencionais. A parte foi seca e então calcinada a 500°C. O catalisador acabado teve um carregamento de PGM total de 75 g ft-3 e um carregamento de manganês no revestimento de saída de 100 g ft-3. A razão em peso de platina para manganês foi 3:5.
Exemplo 11
[00286] Pó de alumina dopada com sílica foi empastada em água e moída até um d90 < 20 mícrons. Acetato de bário foi adicionado na pasta fluida seguido por quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis. Zeólita beta foi adicionada de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 78% sílica dopada alumina e 22% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada de um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada usando técnicas de revestimento estabelecidas, e então seca.
[00287] Uma segunda pasta fluida foi preparada tomando pó de alumina dopada com sílica e moendo até um d90 < 20 mícrons. Uma quantidade apropriada de sal de platina solúvel foi adicionada na pasta fluida e foi agitada para homogeneizar. Esta segunda pasta fluida foi aplicada nos canais de saída do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento convencionais. A parte foi seca e então calcinada a 500°C. O catalisador acabado teve um carregamento de PGM total de 75 g ft-3.
Resultados Experimentais MEDIÇÃO DE OXIDAÇÃO DE NO
[00288] Amostras de núcleo de núcleo foram retiradas de cada dos catalisadores dos Exemplos 1 a 5. Todos os núcleos foram hidrotermicamente “envelhecidos” em um forno a 750°C por 15 horas. Núcleos adicionais foram retirados dos Exemplos 4 e 5 e mantidos na condição “fresca” (isto é, eles foram mantidos sem nenhum tratamento térmico no forno).
[00289] A atividade catalítica foi determinada usando um teste de atividade de bancada de gás sintético (SCAT). Os núcleos frescos e envelhecidos foram testados em um aparelho de gás de teste de atividade de catalisador simulado (SCAT) usando a mistura de gás de entradas na Tabela 1. Em cada caso, o equilíbrio é nitrogênio.
RESULTADOS
[00290] Os resultados dos SCATs são mostrados na Tabelas 4 a 6 abaixo.Tabela 4
Figure img0004
[00291] Os resultados na Tabela 4 mostram o desempenho de oxidação de NO dos Exemplos 7, 8 e 9 a 250°C. Exemplo 7 (não compreende manganês) tem a menor atividade de oxidação de NO. Exemplo 8 (compreende manganês e um suporte de sílica-alumina) tem a maior atividade de oxidação de NO. Exemplo 9 (compreende manganês e um suporte de alumina) tem uma atividade de oxidação de NO intermediária. A inclusão de manganês resulta em desempenho de oxidação de NO melhorado. Os resultados por exemplo 8 indicam que a combinação de manganês com um material de suporte compreendendo uma alumina dopada, tais como uma alumina dopada com sílica, é particularmente vantajosa.
[00292] Os resultados para os exemplos 10 e 11 são mostrados na Tabelas 5 e 6.Tabela 5
Figure img0005
[00293] Os resultados na Tabela 5 mostram que o catalisador do Exemplo 10 (compreende manganês na zona de Pt) na condição envelhecida a 200°C tem maior desempenho de oxidação de NO que o catalisador do Exemplo 11. Tabela 6
Figure img0006
[00294] Os resultados na Tabela 6 mostram que o catalisador do Exemplo 10 na condição envelhecida a 220°C mostra melhor atividade de oxidação de NO que o catalisador do Exemplo 11.
[00295] Tabelas 5 e 6 também mostram que a diferença na atividade de oxidação de NO entre as condições fresca e envelhecida do catalisador é menor para o exemplo 10 do que para o exemplo 11. Assim, o catalisador do Exemplo 10 mostra desempenho de oxidação de NO mais estável que o Exemplo 11. Um desempenho de oxidação de NO estável entre condições fresca e envelhecida é vantajoso para calibrações de dosagem de SCR a jusante.
Exemplo 12
[00296] Nitrato de Pd foi adicionado na pasta fluida de zeólita de poro pequeno com estrutura CHA e foi agitada. A pasta fluida foi aplicada em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada estrutura usando técnicas de revestimento estabelecidas. O revestimento foi seco e calcinado a 500°C. Um revestimento contendo uma zeólita trocada com Pd foi obtido. O carregamento de Pd deste revestimento foi 40 g ft-3.
[00297] Uma segunda pasta fluida foi preparada usando um pó de sílica-alumina moído até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado e a mistura foi agitada para homogeneizar. A pasta fluida foi aplicada na extremidade de saída do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. O revestimento foi então seco.
[00298] Uma terceira pasta fluida foi preparada usando um pó de sílica-alumina moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas seguido por zeólita beta de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 75% alumina dopada com sílica e 25% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi então seca e calcinada a 500°C. O carregamento de Pt da parte acabada foi 51 g ft-3 e o carregamento de Pd foi 47,5 g ft-3.
Exemplo 13
[00299] Nitrato de Pd foi adicionado na pasta fluida de zeólita de poro pequeno com estrutura CHA e foi agitada. A pasta fluida foi aplicada em um monólito de fluxo direto de cordierita com 400 células por polegada quadrada estrutura usando técnicas de revestimento estabelecidas. O revestimento foi seco e calcinado a 500°C. Um revestimento contendo uma zeólita trocada com Pd foi obtido. O carregamento de Pd deste revestimento foi 40 g ft-3.
[00300] Uma segunda pasta fluida foi preparada usando um 5% de manganês suportada em um pó de sílica-alumina moído até um d90 < 20 mícrons. Sal de platina solúvel foi adicionado e a mistura foi agitada para homogeneizar. A pasta fluida foi aplicada na extremidade de saída do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. O revestimento foi então seco.
[00301] Uma terceira pasta fluida foi preparada usando um pó de sílica-alumina moído até um d90 < 20 mícrons. Quantidades apropriadas de sais de platina e paládio solúveis foram adicionadas seguido por zeólita beta de maneira tal que a pasta fluida compreendeu 75% alumina dopada com sílica e 25% de zeólita em massa. A pasta fluida foi então agitada para homogeneizar. O revestimento reativo resultante foi aplicado nos canais de entrada do monólito de fluxo direto usando técnicas de revestimento estabelecidas. A parte foi então seca e calcinada a 500°C. O carregamento de Pt da parte acabada foi 51 g ft-3 e o carregamento de Pd foi 47,5 g ft-3.
Resultados Experimentais MEDIÇÃO DE OXIDAÇÃO DE NO
[00302] Amostras de núcleo de núcleo foram retiradas de o catalisador Exemplos 12 e 13. Ambos os núcleos foram hidrotermicamente envelhecidos em um forno a 800°C por 16 horas em 10% de água.
[00303] A atividade catalítica foi determinada usando um teste de atividade de bancada de gás sintético (SCAT). Os núcleos envelhecidos foram testados em um aparelho de gás de teste de atividade de catalisador simulado (SCAT) usando as misturas de gás de entrada na Tabela 1. Em cada caso, o equilíbrio é nitrogênio.
RESULTADOS
[00304] Os resultados dos SCATs são mostrados na Tabela 7 abaixo.Tabela 7
Figure img0007
[00305] Os resultados na Tabela 7 mostram o desempenho de oxidação de NO dos Exemplos 12 e 13 a 250°C. Exemplo 13 que compreende manganês mostra um maior nível de oxidação de NO a 250°C que o Exemplo 12.
[00306] Para evitar qualquer dúvida, o conteúdo total de todo ou qualquer documento citado aqui está incorporado pela referência no presente pedido.

Claims (14)

1. Sistema de escape para um motor a diesel compreendendo um catalisador de oxidação para tratar um gás de escape do motor a diesel e um dispositivo de controle de emissões, o catalisador de oxidação caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira região de revestimento reativo compreendendo platina (Pt), manganês (Mn), um primeiro material de suporte e um adsorvente de hidrocarboneto, o qual é uma zeólita, e em que o manganês (Mn) é disposto ou suportado no primeiro material de suporte; uma segunda região de revestimento reativo compreendendo um metal do grupo de platina (PGM), manganês (Mn) e um segundo material de suporte compreendendo um óxido de metal refratário, que é alumina dopada com sílica em uma quantidade total de 0,5 a 15% em peso, em que o metal do grupo de platina (PGM) é selecionado a partir do grupo consistindo de platina e uma combinação de platina e paládio, e em que o metal do grupo de platina (PGM) está disposto ou suportado no segundo material de suporte, o manganês (Mn) está disposto ou suportado no segundo material de suporte, e em que a segunda região de revestimento reativo não compreende um adsorvente de hidrocarboneto, o qual é uma zeólita; e um substrato com uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, em que o substrato é um substrato de fluxo direto; em que a primeira região de revestimento reativo é uma primeira zona de revestimento reativo disposta em uma extremidade de entrada do substrato e a segunda região de revestimento reativo é uma segunda região de revestimento reativo disposta na extremidade de saída do substrato, de maneira que a segunda região de revestimento reativo é arranjada para entrar em contato com o gás de escape na extremidade de saída do substrato e depois do contato do gás de escape com a primeira região de revestimento reativo.
2. Sistema de escape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alumina é dopada com sílica em uma quantidade total de 1,5 a 10% em peso.
3. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira zona de revestimento reativo e a segunda zona de revestimento reativo são dispostas no substrato como uma única camada.
4. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo compreende adicionalmente paládio.
5. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo compreende uma razão de platina para paládio em peso total de > 1:1
6. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a primeira região de revestimento reativo compreende um primeiro metal de grupo de platina (PGM) como o único metal de grupo de platina.
7. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro material de suporte compreende um óxido de metal refratário selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria e um óxido misto ou compósito dos mesmos, em que o óxido de metal refratário é opcionalmente dopado com um dopante.
8. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal refratário é selecionado do grupo que consiste em alumina, sílica, titânia, zircônia, céria, sílica-alumina, titânia- alumina, zircônia-alumina, céria-alumina, titânia-sílica, zircônia-sílica, zircônia- titânia, céria-zircônia e alumina-óxido de magnésio.
9. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal refratário é alumina dopada com sílica.
10. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o metal do grupo de platina (PGM) é uma combinação de platina e paládio, e a segunda região de revestimento reativo compreende um peso total de platina que é maior do que o peso total de paládio.
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 compreende platina (Pt) como o único metal do grupo de platina (PGM).
12. Sistema de escape de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o catalisador de oxidação ainda compreende uma terceira região de revestimento reativo, em que a região de revestimento reativo está disposta diretamente no substrato, e em que a primeira região de revestimento reativo é suportada na terceira região de revestimento reativo e a segunda região de revestimento reativo é suportada na terceira região de revestimento reativo.
13. Sistema de escape de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a terceira região de revestimento reativo compreende um catalisador de zeólita, em que o catalisador de zeólita compreende um metal nobre e uma zeólita, em que o metal nobre é paládio.
14. Método para tratar um gás de escape de um motor a diesel, caracterizado pelo fato de que compreende passar o gás de escape através de um sistema de escape como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
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