BR112018006141B1

BR112018006141B1 - Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico, sistema de tratamento de emissão, e, métodos para fabricação de um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico e para tratamento de um gás de escape de combustão de um motor de combustão interna de ignição positiva

Info

Publication number: BR112018006141B1
Application number: BR112018006141-7A
Authority: BR
Inventors: Lucy CLOWES; Oliver DESTECROIX; John Benjamin Goodwin; Michael Anthony Howard; Fezile Lakadamyali; Sarah Frances Lockett; Paul Millington; Chris Robson
Original assignee: Johnson Matthey Public Limited Company
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2022-12-13
Also published as: CN108350777B; GB2546164B; DE112016004452T5; GB201620683D0; CN108350777A; KR20180059895A; GB2546164A; DK3356658T3; JP2018537265A; JP6970662B2; US11203958B2; EP3356658A1; GB201604916D0; RU2752392C1; BR112018006141A2; WO2017056067A1; KR102548689B1; EP3356658B1; GB201517327D0; US20180298800A1

Abstract

FILTRO MONOLÍTICO DE FLUXO DE PAREDE CATALÍTICO, SISTEMA DE TRATAMENTO DE EMISSÃO, E, MÉTODOS PARA FABRICAÇÃO DE UM FILTRO MONOLÍTICO DE FLUXO DE PAREDE CATALÍTICO E PARA TRATAMENTO DE UM GÁS DE ESCAPE DE COMBUSTÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE IGNIÇÃO POSITIVA. Um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico tendo atividade catalítica de três vias para uso em um sistema de tratamento de emissão de um motor de combustão interna com ignição positiva compreendendo um substrato de filtro poroso tendo um primeiro lado e um segundo lado definindo uma direção longitudinal entre as mesmas e primeira e segunda pluralidades de canais que se estendem na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais está aberta no primeiro lado e fechada no segundo lado e os canais da primeira pluralidade de canais estão definidos em parte por superfícies de parede de canal, em que a segunda pluralidade de canais está aberta no segundo lado e fechada no primeiro lado e os canais da segunda pluralidade de canais estão definidos em parte por superfícies de parede de canal e em que paredes de canal entre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e as (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico adequado para uso em um sistema de tratamento de emissão de automóvel veicular, em particular, um sistema de tratamento de emissão para um motor de combustão interna de ignição positiva, tal como um motor de ignição por centelha à gasolina. O monólito provê um método eficaz de corrigir correntes de escape para uso como um filtro particulado de gasolina.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Motores de ignição positiva causam combustão de um hidrocarboneto e mistura de ar com o uso de ignição por centelha. Em contrapartida, os motores de ignição por compressão causam combustão de um hidrocarboneto - tipicamente combustível diesel - através de injeção de hidrocarboneto em ar comprimido. Motores de ignição positiva podem ser abastecidos por combustível de gasolina, combustível de gasolina mesclado a oxigenatos, o que inclui metanol e/ou etanol, gás de petróleo líquido ou gás natural comprimido. Motores de ignição positiva podem ser motores estequiometricamente operados ou motores operados por queima pobre.

[003] A matéria particulada (PM) ambiente é dividida pela maioria dos autores nas categorias a seguir com base em seu diâmetro aerodinâmico (o diâmetro aerodinâmico é definido como o diâmetro de uma esfera de densidade de 1 g/cm3 da mesma velocidade de sedimentação no ar que a partícula medida): (i) PM-10 - partículas de um diâmetro aerodinâmico de menos que 10 μm; (ii) Partículas finas de diâmetros abaixo de 2,5 μm (PM-2,5); (iii) Partículas ultrafinas de diâmetros abaixo de 0,1 μm (ou 100 nm); e (iv) Nanopartículas distinguidas por diâmetros de menos que 50 nm.

[004] Desde meados dos anos 1990, as distribuições de tamanho de partícula de particulados de escape de motores de combustão interna têm recebido atenção crescente devido aos possíveis efeitos adversos para a saúde de partículas finas e ultrafinas. Concentrações de particulados PM-10 em ar ambiente são reguladas por lei nos EUA. Um novo padrão adicional de qualidade do ar ambiente para PM-2,5 foi introduzido nos EUA em 1997 como resultado de estudos de saúde que indicaram uma forte correlação entre a mortalidade humana e a concentração de partículas finas abaixo de 2,5 μm. O interesse agora está voltado para nanopartículas geradas por motores a diesel e gasolina devido ao fato de que se considera que os mesmos penetram mais profundamente nos pulmões dos humanos do que particulados de tamanho maior e, consequentemente, acredita-se que os mesmos sejam mais prejudiciais do que partículas maiores, estimado a partir de constatações de estudos em particulados na faixa de 2,5 a 10,0 μm.

[005] As distribuições de tamanho de particulados de diesel têm um caráter bimodal bastante estabelecido que corresponde à nucleação de partícula e mecanismos de aglomeração, com os tipos de partícula correspondentes denominados de modo nucleico e modo de acumulação, respectivamente (consultar a Figura 1). Conforme pode ser visto a partir da Figura 1, no modo nucleico, PM de diesel é composta de inúmeras partículas pequenas que retêm muito pouca massa. Quase todos os particulados de diesel têm tamanhos significativamente de menos que 1 μm, isto é, os mesmos compreendem uma mistura de partículas finas, isto é, dentro da lei dos EUA de 1997, ultrafinas e nanopartículas.

[006] Acredita-se que as partículas de modo nucleico sejam compostas majoritariamente de condensados voláteis (hidrocarbonetos, ácido sulfúrico, ácido nítrico, etc.) e contenham pouco material sólido, tal como cinza e carbono. Entende-se que as partículas de modo de acumulação sejam compreendidas de sólidos (carbono, cinza metálica, etc.) intermisturados a condensados e material adsorvido (derivados de hidrocarbonetos pesados, espécies de enxofre, óxido de nitrogênio, etc). Não se acredita que as partículas de modo graúdo sejam geradas no processo de combustão a diesel e podem ser formadas através de mecanismos tais como deposição e subsequente rearrastamento de material particulado das paredes de um cilindro de motor, sistema de escape ou do sistema de amostragem de particulado. A relação entre esses modos é mostrada na Figura 1.

[007] A composição de partículas de nucleação pode mudar com condições operacionais de motor, condição ambiental (particularmente temperatura e umidade), condições de sistema de amostragem e diluição. Trabalho de laboratório e teoria demostraram que a maior parte da formação e crescimento do modo nucleico ocorrem na faixa de razão de diluição baixa. Nessa faixa, a conversão de gás para partícula de precursores de partícula volátil, como hidrocarbonetos pesados e ácido sulfúrico, leva à nucleação e crescimento simultâneos do modo nucleico e adsorção em partículas existentes no modo de acumulação. Testes de laboratório (consultar, por exemplo, SAE 980525 e SAE 2001-01-0201) demonstraram que a formação de modo nucleico aumenta fortemente com a diminuição da temperatura de diluição do ar, porém há evidência conflituosa em relação ao fato de a umidade ter uma influência. Em geral, temperatura baixa, razões de diluição baixas e alta umidade e tempo de permanência longos favorecem o crescimento e formação de nanopartículas. Estudos demonstraram que nanopartículas consistem principalmente em material volátil, como hidrocarbonetos pesados e ácido sulfúrico com evidência de fração sólida apenas em cargas muito altas. Em contraste, as distribuições de tamanho que saem do motor de particulados de gasolina em operação em estado estável mostram uma distribuição unimodal com um pico de cerca de 60 a 80 nm (consultar, por exemplo, a Figura 4 em SAE 1999-01-3530). Em comparação com a distribuição de tamanho de diesel, a PM de gasolina é predominantemente ultrafina com acumulação negligenciável e modo graúdo. A coleta de particulado de particulados de diesel em um filtro de particulado de diesel tem como base o princípio da separação de particulados carregados por gás da fase gasosa com o uso de uma barreira porosa. Filtros de diesel podem ser definidos como filtros de leito profundo e/ou filtros do tipo de superfície. Em filtros de leito profundo, o tamanho de poro médio dos meios filtrantes é maior do que o diâmetro médio de partículas coletadas. As partículas são depositadas nos meios através de uma combinação de mecanismos de filtragem profunda, o que inclui deposição por difusão (movimento browniano), deposição inercial (impactação) e intercepção de linha de fluxo (movimento browniano ou inércia).

[008] Em filtros do tipo de superfície, o diâmetro de poro dos meios filtrantes é menor que o diâmetro da PM, portanto a PM é separada por peneiração. A separação é feita por um acúmulo da própria PM de diesel coletada, sendo que esse acúmulo é comumente denominado “bolo de filtração” e o processo “filtração de bolo”.

[009] Compreende-se que filtros de particulado de diesel, tal como monólitos de fluxo de parede cerâmica, podem funcionar através de uma combinação de filtração profunda e de superfície: um bolo de filtração se desenvolve em cargas mais altas de fuligem quando a capacidade de filtração profunda está saturada e uma camada de particulado começa a cobrir a superfície de filtração. A filtração profunda é distinguida por certa eficiência de filtração inferior e queda de pressão inferior do que a filtração de bolo. Outras técnicas sugeridas na técnica para separar PM de gasolina da fase gasosa incluem recuperação em vórtice.

[0010] A legislação sobre emissão na Europa de 1o de setembro de 2014 (Euro 6) exige o controle do número de partículas emitidas tanto a partir de carros de passeio a diesel quanto à gasolina (ignição positiva). Para veículos leves europeus à gasolina, os limites permitidos são: 1.000 mg/km de monóxido de carbono; 60 mg/km de óxidos de nitrogênio (NOx); 100 mg/km de hidrocarbonetos totais (dos quais < 68 mg/km são hidrocarbonetos sem metano); e 4,5 mg/km de matéria particulada ((PM) apenas para motores de injeção direta). O padrão Euro 6 PM será implementado gradualmente ao longo de alguns anos com o padrão do início de 2014 estabelecido a 6,0 x 1012 por km (Euro 6) e o padrão estabelecido a partir do início de 2017 de 6,0 x 1011 por km (Euro 6c). Em um sentido prático, a faixa de particulados que estão legislados está entre 23 nm e 3 μin.

[0011] Nos Estados Unidos da América, em 22 de março de 2012, a State of California Air Resources Board (CARB) adotou novos padrões (Exhaust Standards) de carros de passeio “LEV III” de 2017 e modelo subsequente, caminhões leves e veículos médios, o que inclui um limite de emissão de 3 mg/milha, com uma introdução posterior de l mg/milha possível, contanto que várias revisões interinas consideram que seja possível. O novo padrão de emissão Euro 6 (Euro 6 e Euro 6c) apresenta inúmeros problemas de projeto desafiadores para atender aos padrões de emissão de gasolina. Em particular, como projetar um filtro, ou um sistema de escape, o que inclui um filtro, para reduzir o número de emissões de PM de gasolina (ignição positiva) e ainda, ao mesmo tempo, para atender aos padrões de emissão para poluentes não PM, tais como um ou mais dentre óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos não queimados (HC), todos com uma contrapressão aceitável, por exemplo, conforme medido por contrapressão em ciclo máxima no ciclo de condução europeu.

[0012] Catalisadores de três vias (TWCs) se destinam a catalisar três reações simultâneas: (i) oxidação de monóxido de carbono para dióxido de carbono, (ii) oxidação de hidrocarbonetos não queimados para dióxido de carbono e água; e (iii) redução de óxidos de nitrogênio para nitrogênio e oxigênio. Essas três reações ocorrem mais eficientemente quando o TWC recebe gás de escape de um motor funcionando no ou próximo do ponto estequiométrico. Conforme bastante conhecido na técnica, a quantidade de monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HC) e óxidos de nitrogênio (NOx) emitidos quando o combustível de gasolina é comburido em um motor de combustão interna de ignição positiva (por exemplo, por ignição à centelha) é influenciado predominantemente pela razão de ar em relação a combustível no cilindro de combustão. Um gás de escape que tem uma composição estequiometricamente equilibrada é um em que as concentrações de gases de oxidação (NOx e O2) e gases de redução (HC e CO) são substancialmente combinadas. A razão de ar em relação ao combustível que produz essa composição de gás de escape estequiometricamente equilibrada é tipicamente determinada como 14,7: 1.

[0013] Os componentes ativos em um TWC típico compreendem um ou mais dentre platina e paládio em combinação com ródio, ou mesmo apenas paládio (sem ródio), suportados em um óxido de área de superfície alta, e um componente de armazenamento de oxigênio.

[0014] Teoricamente, deve ser possível alcançar a conversão completa de O2, NOx, CO e HC em uma composição de gás de escape estequiometricamente equilibrada para CO2, H2O e N2 (e O2 residual) e esse é o trabalho do TWC. Idealmente, portanto, o motor deve ser operado de tal modo que a razão de ar em relação a combustível da mistura de combustão produza a composição de gás de escape estequiometricamente equilibrada.

[0015] Um modo de definir o equilíbrio composicional entre gases de oxidação e gases de redução do gás de escape é o valor de lambda (X) do gás de escape que pode ser definido de acordo com a equação (1) como: Razão de ar em relação a combustível de motor real/Razão de ar em relação a combustível de motor estequiométrica, (1) em que um valor de lambda de 1 representa uma composição de gás de escape estequiometricamente equilibrada (ou estequiométrica), em que um valor de lambda de > 1 representa um excesso de O2 e NOx e a composição é descrita como “pura” e em que um valor de lambda de < 1 representa um excesso de HC e CO e a composição é descrita como “rica”. Também é comum na técnica se referir à razão de ar em relação a combustível em que o motor opera como “estequiométrico”, “pobre” ou “rico”, dependendo da composição de gás de escape que a razão de ar em relação a combustível gera: logo, motor à gasolina estequiometricamente operado ou motor à gasolina de queima pobre.

[0016] Deve ser observado que a redução de para N2 com o uso de um TWC é menos eficiente quando a composição de gás de escape é pobre ou estequiométrica. Igualmente, a TWC é menos capaz de oxidar CO e HC quando a composição de gás de escape é rica. O desafio, portanto, é manter a composição do gás de escape fluindo para o TWC o mais próximo da composição estequiométrica possível.

[0017] Evidentemente, quando o motor está em estado estável é relativamente fácil assegurar que a razão de ar em relação a combustível seja estequiométrica. Contudo, quando o motor é usado para impulsionar um veículo, a quantidade de combustível exigida muda transitoriamente dependendo da demanda de carga colocada sobre o motor pelo condutor. Isso torna particularmente difícil o controle da razão de ar em relação a combustível de modo que um gás de escape estequiométrico seja gerado para conversão em três vias. Na prática, a razão de ar em relação a combustível é controlada por uma unidade de controle de motor que recebe informações sobre a composição de gás de escape de um sensor de oxigênio como gás de escape (EGO) (ou lambda) chamado de sistema retroalimentação de 100p fechado. Um recurso de tal sistema é que a razão de ar em relação a combustível oscila (ou se perturba) entre ligeiramente rica do ponto estequiométrico (ou ajuste de controle) e ligeiramente pobre, devido ao fato de que há um atraso associado ao ajuste da razão de ar em relação a combustível. Essa perturbação é distinguida pela amplitude da razão de ar em relação a combustível e a frequência de resposta (Hz).

[0018] Quando a composição de gás de escape é ligeiramente rica do ponto de ajuste, há uma necessidade de uma pequena quantidade de oxigênio para consumir o CO e HC não reagidos, isto é, para tornar a reação mais estequiométrica. Por outro lado, quando o gás de escape se torna ligeiramente pobre, o oxigênio em excesso precisa ser consumido. Isso foi alcançado pelo desenvolvimento do componente de armazenamento de oxigênio que libera ou absorve oxigênio durante as perturbações. O componente de armazenamento de oxigênio (OSC) mais comumente usado em TWCs modernas é óxido de cério (CeO2) ou um óxido misturado que contém cério, por exemplo, um óxido misturado de Ce/Zr.

[0019] Conforme descrito no presente documento, um motor de ignição positiva estequiometricamente operado deve ser compreendido no presente documento como sendo um motor controlado por sistemas tais como aqueles que incluem retroalimentação de 100p fechada de modo que catálise em três vias possa ser alcançada através do TWC. Um motor de ignição positiva operado por queima pobre pode ser compreendido ser um motor controlado de tal modo que alguma parte do ciclo de trabalho de motor o mesmo opera pobre do ponto estequiométrico e em alguma outra parte do ciclo do trabalho de motor o mesmo opera no ou próximo do ponto estequiométrico. A operação de queima pobre pode utilizar a chamada carga de combustível estratificada e/ou pode ser usada durante condições de execução de carga leve, enquanto a operação estequiométrica (com o uso de mistura de ar e combustível homogênea não estratificada) pode ser usada para moderar condições de carga. O motor pode operar também um modo de potência total para aceleração rápida e carga pesada tal como ao subir uma montanha, com o uso de uma mistura de ar e combustível homogênea ligeiramente mais rica do que estequiométrica.

[0020] O controle de injeção de combustível exigido para operar motores de ignição positiva de queima pobre é obtido através de sistemas de injeções de combustível de trilho comum altamente pressurizados e os motores são denominados motores de Injeção Direta de Gasolina (GDI), alternativamente injeção direta de ignição por centelha (SIDI) ou Injeção Estratificada de Combustível (FSI).

[0021] Houve inúmeros esforços recentes para combinar TWCs com filtros para atender aos padrões de emissão do Euro 6, o que inclui o documento no US 2009/0193796, que descreve um sistema de tratamento de emissão a jusante de um motor de injeção direta de gasolina para tratamento de um gás de escape que compreende hidrocarbonetos, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e particulados, sendo que o sistema de tratamento de emissão compreende opcionalmente um captador de particulado revestido por zona com um catalisador de oxidação que compreende metal do grupo platina que consiste em platina e paládio.

[0022] O documento no WO 2010/097634 Al descreve um filtro para filtrar matéria particulada de gás de escape emitido a partir de um motor de ignição positiva, sendo que esse filtro compreende um substrato poroso que tem superfícies de entrada e superfícies de saída, em que as superfícies de entrada são separadas das superfícies de saída por uma estrutura porosa que contém poros de um primeiro tamanho médio de poro, em que o substrato poroso é revestido com um revestimento reativo que compreende uma pluralidade de partículas sólidas em que a estrutura porosa do substrato poroso com revestimento reativo contém poros de um segundo tamanho médio de poro, e em que o segundo tamanho médio de poro é menor que o primeiro tamanho médio de poro.

[0023] O documento no US 2009/0087365 descreve um filtro de particulado cataliticamente ativo para remover particulados, monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC) e óxidos de nitrogênio (NOx) do gás de escape de motores de combustão interna operados com uma mistura de ar e combustível predominantemente estequiométrica que compreende: um corpo de filtro e um revestimento cataliticamente ativo que consistem na primeira e na segunda camadas dispostas uma em cima da outra, sendo que a segunda camada está em contato direto com gás de escape entrante e cobrindo completamente a primeira camada no lado de gás de escape, e sendo que ambas as camadas compreendem alumina, em que a alumina na primeira camada é cataliticamente ativada com paládio, enquanto a segunda camada compreende ródio como o componente cataliticamente ativo e apenas a segunda camada compreende adicionalmente um óxido misturado com cério e zircônio de armazenamento de oxigênio.

[0024] O documento no WO 2014/125296 descreve um motor de ignição positiva que compreende um sistema de escape para um motor de combustão interna de ignição positiva veicular, em que o sistema de escape compreende um filtro para filtrar matéria particulada de gás de escape emitida do motor de combustão interna de ignição positiva veicular, em que o filtro compreende um substrato poroso que tem superfícies de entrada e superfícies de saída, em que o substrato poroso é revestido pelo menos em parte com um revestimento reativo de catalisador de três vias que compreende um metal do grupo platina e uma pluralidade de partículas sólidas, em que a pluralidade de partículas sólidas compreende pelo menos um óxido de metal de base e pelo menos um componente de armazenamento de oxigênio que é um óxido ou óxido compósito misturado que compreende cério, em que o óxido misturado ou óxido compósito compreende cério e/ou o pelo menos um óxido de metal de base tem um tamanho de partícula mediano (D50); menos que 1 μm e em que o metal do grupo platina é selecionado a partir do grupo que consiste em: (a) platina e ródio; (b) paládio e ródio; (c) platina, paládio e ródio; (d) paládio apenas; ou (e) ródio apenas.

[0025] O documento no US 2006/0008396 Al descreve um aparelho de tratamento de escape que tem um corpo através do qual o escape de um motor de combustão interna pode fluir, em que o corpo tem regiões com diferentes resistências de fluxo; sendo que o corpo tem regiões de fluxo que são separadas de uma outra e são, cada uma, delimitadas por um dispositivo de delimitação e cada uma tem pelo menos uma abertura de entrada de fluxo sobre a qual o escape pode atuar; as diferentes resistências de fluxo nas regiões são produzidas por dispositivos de delimitação diferentemente incorporados.

[0026] O documento no WO 99/47260 descreve um aparelho de revestimento de monólito adequado para formar os revestimentos descritos no presente documento. Os novos padrões de emissão forçarão o uso de filtros para filtrar matéria particulada de gás de escape emitida a partir de motores de combustão interna de ignição positiva. Contudo, devido ao fato de o tamanho de tal matéria particulada ser muito mais fino do que a matéria particulada emitida a partir de motores a diesel, o desafio de projeto é filtrar matéria particulada de gás de escape de ignição positiva, mas em contrapressão aceitável.

[0027] É previsto que um mínimo de redução de partícula para que um filtro de particulado catalisado em três vias atenda ao padrão numérico do Euro 6 PM relativo a um catalisador de fluxo equivalente seja > 50%. Adicionalmente, embora alguma contrapressão aumente para um filtro de fluxo de parede catalisado em três vias em relação a um catalisador de fluxo equivalente seja inevitável, imagina-se que a contrapressão de pico sobre o ciclo de condução MVEG-B (média de três testes a partir de “totalmente novo”) para uma maior parte de veículos de passeio deve ser limitada a < 20 kPa (200 mbar), tal como < 18 kPa (180 mbar), < 15 kPa (150 mbar) e preferencialmente < 12 kPa (120 mbar), por exemplo, < 10 kPa (100 mbar).

[0028] Os inventores constataram surpreendentemente que INTER ALIA através do ajuste de D90 dos componentes de revestimento reativo de TWC e com o uso de métodos de revestimento apropriados é possível obter perfis de revestimento em formato de cunha sobre parede, em que uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento sobre parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou a espessura de camada do revestimento sobre parede presente sobre superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal. Tais disposições de revestimento podem aprimorar uma atividade de TWC e/ou reduzir contrapressão (também denominada queda de pressão) pelo filtro.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0029] De acordo com um primeiro aspecto é provido um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico que tem atividade catalítica de três vias para uso um sistema de tratamento de emissão de um motor de combustão interna de ignição positiva, em que o filtro monolítico de fluxo de parede compreende um substrato de filtro poroso, o substrato de filtro poroso que tem um primeiro lado e um segundo lado que definem uma direção longitudinal entre as mesmas e a primeira e a segunda pluralidades de canais que se estendem na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais é aberta no primeiro lado e fechada no segundo lado e os canais da primeira pluralidade de canais são definidos em parte pelas superfícies de parede de canal, em que a segunda pluralidade de canais é aberta no segundo lado e fechada no primeiro lado e os canais da segunda pluralidade de canais são definidos em parte pelas superfícies de parede de canal e em que as paredes de canal entre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais são porosas, em que um primeiro revestimento na parede que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada está presente pelo menos nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais, em que o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, em que: (a) uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (b) a espessura de camada do revestimento na parede - ou revestimento substancialmente na parede - presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal.

[0030] Os metais do grupo platina são definidos de acordo com (i) a (v). Contudo, é possível que um ou mais de outros metais do grupo platina aparentemente excluídos pelas definições de (i) a (v), por exemplo, irídio, rênio, ósmio ou um dentre platina, paládio ou ródio etc. esteja presente em resíduo ou em quantidade mínima, tal como menos que 3% em peso, tal como < 2% em peso ou < l% em peso ou < 0,5% em peso e esteja ainda dentro do escopo da reivindicação.

[0031] Qualquer referência a “na parede” ou “substancialmente na parede” conforme usado no presente documento com referência a revestimento se refere a um substrato de filtro de fluxo de parede em que um líquido que compreende um material catalítico foi revestido sobre uma superfície da parede (isto é, do substrato de filtro), de modo que > 50% do componente catalisador esteja disposto sobre uma superfície da parede, particularmente > 60% do componente catalisador, preferencialmente > 70% do componente catalisador (por exemplo, > 80% do componente catalisador) e mais preferencialmente > 90% do componente catalisador. Quando o líquido compreende uma pluralidade de componentes catalisadores, então tipicamente > 50% de todos os componentes catalisadores são dispostos sobre uma superfície da parede, particularmente > 60% de todos os componentes catalisadores, preferencialmente > 70 % de todos os componentes catalisadores (por exemplo, > 80 % de todos os componentes catalisadores) e mais preferencialmente > 90% de todos os componentes catalisadores.

[0032] Qualquer referência a “dentro da parede” ou “substancialmente dentro da parede” conforme usado no presente documento com referência a revestimento se refere a um substrato de filtro de fluxo de parede em que um líquido que compreende um material catalítico foi revestido sobre uma superfície da parede (isto é, do substrato de filtro), de modo que > 50% do componente catalisador seja disposto dentro da parede, particularmente > 60% do componente catalisador, preferencialmente > 70% do componente catalisador (por exemplo, > 80% do componente catalisador) e mais preferencialmente > 90% do componente catalisador. Quando o líquido compreende uma pluralidade de componentes catalisadores, então, tipicamente > 50% de todos os componentes catalisadores são dispostos dentro da parede, particularmente > 60% de todos os componentes catalisadores, preferencialmente > 70% de todos os componentes catalisadores (por exemplo, > 80% de todos os componentes catalisadores) e mais preferencialmente > 90% de todos os componentes catalisadores. Para qualquer valor de dentro da parede ou revestimento substancialmente dentro da parede menos que 100%, o restante será visível com o uso de técnicas apropriadas, por exemplo, SEM, como um revestimento na parede e, desse modo, terá uma espessura de revestimento na parede. Quando um revestimento dentro da parede é visível em uma superfície de parede de canal, o mesmo será geralmente visto em uma superfície de uma ou ambas dentre a primeira ou a segunda superfícies de parede de canal. Contudo, será compreendido que a intenção é inserir o revestimento dentro da parede e para esse propósito o revestimento é disposto de modo que o mesmo seja preferencialmente recebido tão inteiramente quanto possível dentro da parede. Os parâmetros que podem promover locação dentro da parede incluem seleção de um D90 apropriado através de moagem ou seleção de componentes sólidos, preferencialmente para menos que 5μm, e seleção apropriada de carregamento de catalisador de modo que a porosidade de dentro da parede não fique excessivamente cheia, o que encorajaria transbordamento de revestimento dentro da parede de modo que o mesmo fique na parede.

[0033] Por composição, pretende-se que signifique uma composição fixa única que é homogênea ao longo da camada.

[0034] A quantidade em peso do primeiro metal do grupo platina e/ou a quantidade em peso do segundo metal do grupo platina, por área de unidade do revestimento, varia continuamente ao longo da direção longitudinal. Isso poderia ser alcançado variando-se a densidade do revestimento, ou permitindo-se que uma solução de metais do grupo platina drene uma camada de óxido de metal refratário revestido sobre o filtro monolítico de fluxo de parede, mas isso é mais prontamente alcançado variando-se a espessura de revestimento na direção longitudinal.

[0035] Preferencialmente, a quantidade em peso do primeiro e/ou do segundo metais do grupo platina no revestimento varia linearmente dentro do revestimento ao longo da direção longitudinal. Isto é, o gradiente da mudança na quantidade permanece constante. A presente invenção será agora adicionalmente descrita. Nas passagens a seguir diferentes aspectos da invenção são definidos em mais detalhes. Cada aspecto definido desse modo pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou aspectos a menos que seja claramente indicado o contrário. Em particular, qualquer recurso indicado como sendo preferencial ou vantajoso pode ser combinado com qualquer outro(s) recurso ou recursos indicados como sendo preferenciais ou vantajosos.

[0036] A presente invenção se refere a um monólito de filtro catalítico para uso em um sistema de tratamento de emissão de automóvel veicular, em particular um sistema de tratamento de emissão para um motor de combustão interna de ignição positiva tal como um motor de ignição por centelha à gasolina. Os motores de combustão interna e ignição positiva incluem motores de injeção direta de gasolina, que podem operar pobres do ponto estequiométrico e motores estequiometricamente operados, tal como motores injetados de combustível por porta, também conhecidos como motores de injeção de combustão em múltiplos pontos.

[0037] O substrato poroso tem um primeiro lado e um segundo lado que define uma direção longitudinal entre os mesmos e pelo menos uma primeira pluralidade de canais que se estende na direção longitudinal e provê uma primeira pluralidade de superfícies internas. Em uso, um dentre o primeiro lado e o segundo lado será o lado de entrada para gases de escape e o outro será o lado de saída para os gases de escape tratados. É preferível um filtro de fluxo de parede, em que o monólito compreende adicionalmente uma segunda pluralidade de canais que se estende na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais é aberta no primeiro lado e fechada no segundo lado e provê uma primeira pluralidade de superfícies internas, e em que a segunda pluralidade de canais é aberta no segundo lado e fechada no primeiro lado e provê uma segunda pluralidade de superfícies internas, e em que o revestimento é opcionalmente provido de modo adicional na segunda pluralidade de superfícies internas. Monólitos de fluxo de parede são bastante conhecidos na técnica para uso em filtros de particulado. Os mesmos funcionam forçando um fluxo de gases de escape (que inclui matéria particulada) a passa através de paredes formadas de um material poroso. Tais filtros são discutidos em mais detalhes abaixo.

[0038] Em um filtro de monólito catalítico de acordo com a invenção, uma espessura máxima de revestimento na parede de material catalítico presente na primeira pluralidade de superfícies na direção longitudinal pode ser de até 150 mícrons. Canais de filtro de fluxo de parede incluem tipicamente pelo menos um lado, por exemplo, os mesmos têm um corte transversal quadrado ou um corte transversal hexagonal. Quando os canais têm um formato de corte transversal que tem pelo menos um lado plano, de acordo com a invenção, a espessura do revestimento na parede é medida, por exemplo, por SEM, em um ponto intermediário entre cantos no formato de corte transversal.

[0039] Preferencialmente, o revestimento tem uma espessura de 10 a 150 mícrons, mais preferencialmente de 50 a 100 mícrons.

[0040] Preferencialmente, a espessura de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda camadas varia ao longo da direção longitudinal de 10 a 100 mícrons, mais preferencialmente de 20 a 50 mícrons. Isto é, a camada pode aumentar de 0 a 50 mícrons ao longo do comprimento do primeiro canal.

[0041] Preferencialmente, um peso máximo do um ou mais metais do grupo platina e/ou uma espessura máxima de camada presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais está na extremidade aberta da primeira pluralidade de canais. O termo “perfil em forma de cunha” é usado no presente documento indistintamente com essa definição.

[0042] Preferencialmente, o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais compreende Pd:Rh a uma razão de 1: 1 ou superior.

[0043] Alternativamente, o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais compreende Pd como o único metal do grupo platina. Alternativamente, o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais compreende Rh como o único metal do grupo platina.

[0044] Preferencialmente, um revestimento na parede que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada é adicionalmente provido sobre as superfícies de parede da segunda pluralidade de canais, em que um revestimento na parede que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada está presente sobre as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais, em que o material catalítico nas superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados dentre o grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, e em que: (i) uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (ii) a espessura de camada do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal.

[0045] Em uma alternativa adicional descrita no Exemplo 4, através do ajuste do D90 de pelo menos uma composição de revestimento reativo aplicada através da primeira pluralidade de canais ou pela segunda pluralidade de canais, é possível obter um produto que compreende um revestimento substancialmente dentro da parede e um segundo, revestimento na parede que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada que está presente na primeira pluralidade de canais adicionalmente ao primeiro revestimento na parede da primeira pluralidade de canais, em que o material catalítico do segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais e o revestimento substancialmente dentro da parede compreende um ou mais do metal do grupo platina selecionado do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, em que, no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais adicionalmente ao primeiro revestimento na parede da primeira pluralidade de canais: (i) uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (ii) a espessura de camada do segundo revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varia continuamente ao longo da direção longitudinal.

[0046] Alternativamente, paredes de canal definidas pelas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais são porosas e compreendem um segundo revestimento dentro da parede - ou substancialmente dentro da parede - que compreende material catalítico, em que o material catalítico dentro da parede compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, e em que o revestimento dentro da parede - ou substancialmente dentro da parede - que compreende material catalítico é o mesmo ou é diferente do material catalítico compreendido no revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais.

[0047] O peso máximo do um ou mais metais do grupo platina e/ou uma espessura máxima de camada presente nas superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais está preferencialmente na extremidade aberta da segunda pluralidade de canais. O peso máximo do um ou mais metais do grupo platina e/ou espessura máxima de camada presente no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais está preferencialmente na extremidade fechada da primeira pluralidade de canais.

[0048] O material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais, o segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais ou o revestimento dentro da parede compreende Pd:Rh a uma razão de 1: 1 ou superior.

[0049] Alternativamente, o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais, no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais ou no revestimento dentro da parede compreende Pd como o único metal do grupo platina e é diferente do metal do grupo platina ou combinação de metais do grupo platina na primeira pluralidade de canais ou no primeiro revestimento na parede da primeira pluralidade de canais.

[0050] Alternativamente, o material catalítico sobre as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais, no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais compreende Rh como o único metal do grupo platina e é diferente do metal do grupo platina ou combinação de metais do grupo platina na primeira pluralidade de canais ou no primeiro revestimento na parede da primeira pluralidade de canais.

[0051] Preferencialmente, a composição do material catalítico na primeira pluralidade de canais é a mesma que aquela na segunda pluralidade de canais, no segundo revestimento na parede na primeira pluralidade de canais ou no revestimento dentro da parede. Contudo, em determinadas disposições ou aplicações, pode ser preferível ter composições catalíticas diferentes na primeira e na segunda pluralidades de canais ou nas duas composições catalíticas diferentes presentes na primeira pluralidade de canais ou na segunda pluralidade de canais. Tal diferença é obrigatória no caso em que o segundo revestimento está dentro da parede. Por exemplo, o material catalítico nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e/ou nas superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais ou o segundo revestimento dentro da parede preferencialmente compreendem um componente de armazenamento de oxigênio (OSC). Pode ser preferível incluir OSC no material catalítico da pluralidade de canais disposta a montante no sistema de acordo com a invenção para comburir fuligem oportunisticamente durante cortes de combustível em desacelerações de automóvel veicular. Alternativamente, para motores estequiometricamente operados, pode ser preferível não ter OSC na pluralidade de canais disposta a montante, mas OSC na pluralidade de cais disposta a jusante ou revestimento dentro da parede para evitar consumir oxigênio que poderia de outro modo promover oxidação de fuligem.

[0052] A primeira pluralidade de canais pode incluir Pd como o único metal do grupo platina ou Pt e Pd e a segunda pluralidade de canais ou segundo revestimento dentro da parede pode incluir Rh como o único metal do grupo platina ou Pt e Rh. Nessa disposição, o OSC pode estar presente apenas na segunda pluralidade de canais ou segundo revestimento dentro da parede ou apenas na primeira pluralidade de canais dependendo de qual conjunto de canais devem ser dispostos a montante, de acordo com a descrição no parágrafo anterior.

[0053] Alternativamente, a primeira pluralidade de canais pode incluir Rh como o único metal do grupo platina ou Pt e Rh e a segunda pluralidade de canais ou segundo revestimento dentro da parede pode incluir Pd como o único metal do grupo platina ou Pt e Pd, com o OSC presente apenas na primeira pluralidade de canais da segunda pluralidade de canais ou segundo revestimento dentro da parede, dependendo de qual conjunto de canais devem ser dispostos a montante, de acordo com a descrição acima no presente documento.

[0054] De acordo com o primeiro aspecto da invenção, o filtro de substrato de fluxo de parede catalítico tem atividade de três vias. O material catalítico na primeira pluralidade de canais e/ou na segunda pluralidade de canais pode ser um chamado catalisador de três vias completamente formulado, por exemplo, que contém os metais do grupo platina paládio e ródio, um suporte de óxido de metal refratário e um OSC. Contudo, também é possível que o substrato de filtro como um todo tenha atividade de três vias, mas o material catalítico da primeira pluralidade de canais e/ou da segunda pluralidade de canais quando tomado sozinho, por exemplo, Rh apenas ou Pd apenas cada um suportado em alumina, não tem a mesma atividade que um catalisador de três vias completamente formulado, mas a combinação da primeira e da segunda pluralidades de canais ou a combinação tanto da primeira pluralidade de canais quanto do revestimento dentro da parede tem a atividade exigida, que é a mesma ou similar a de um catalisador de três vias completamente formulado. Tal disposição pode ser denominada como um TWC compósito, em que o filtro de fluxo de parede como um todo compreende todos os componentes de um TWC completamente formulado, mas os componentes individuais que compões o TWC completamente formulado são aplicados à primeiro ou à segunda pluralidades de canais ou dentro da parede.

[0055] O OSC compreende ou consiste em um ou mais óxidos misturados. O OSC pode ser óxido de cério ou misturado que compreende cério. Preferencialmente, o OSC compreende um óxido misturado de cério e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e neodímio; um óxido misturado de praseodímio e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e praseodímio; ou um óxido misturado de praseodímio, cério, lantânio, ítrio, zircônio e neodímio. Um OSC é uma entidade que tem estado de valência múltiplas e pode reagir ativamente com oxidantes tais como oxigênio ou óxidos nitrosos em condições oxidativas ou reage com redutores tal como monóxido de carbono (CO) ou hidrogênio em condições de redução. Exemplos de componentes de armazenamento de oxigênio adequados incluem cério. Praseodímio pode também ser incluído como um OSC. A entrega de um OSC para a camada de revestimento reativo pode ser alcançada através do uso, por exemplo, de óxidos misturados. Por exemplo, cério pode ser entregue por um óxido misturado de cério e zircônio e/ou um óxido misturado de cério, zircônio e neodímio. Por exemplo, praseodímio pode ser entregue por um óxido misturado de praseodímio e zircônio, um óxido misturado de cério, zircônio e praseodímio e/ou um óxido misturado de praseodímio, cério, lantânio, ítrio, zircônio e neodímio.

[0056] O óxido misturado que compreende cério e zircônio pode ter uma estrutura de pirocloro, isto é, A2B2O7, ou uma estrutura similar tal como fluoreto desordenado ([AB]2O7) ou chamado fase delta (δ) (A4B3O12), em que “A” representa um cátion trivalente e “B” representa um cátion tetravalente. Tais materiais têm uma área de superfície relativamente baixa (por exemplo, menos que 15 m2/g) e uma densidade aparente relativamente alta, mas bom armazenamento de oxigênio e propriedades de liberação. O uso de componentes OSC de densidade aparente alta pode resultar em um filtro de contrapressão reduzido de acordo com a invenção em comparação com óxidos misturados de cério e zircônio de OSC mais típicos que têm uma atividade de liberação/armazenamento de oxigênio similar.

[0057] Além disso, pelo menos um inventor constatou que um óxido misturado enriquecido com praseodímio de cério e zircônio promove oxidação de fuligem no material catalítico na primeira pluralidade de canais. Portanto, preferencialmente quando a primeira pluralidade de canais inclui OSC, por exemplo, em um sistema para um motor de injeção direta de gasolina que gera matéria particulada, a primeira pluralidade de canais compreende um OSC que compreende praseodímio. Em relação a isso, o praseodímio pode estar presente a 2 a 10% em peso com base no teor total do óxido misturado.

[0058] Sem desejar se ater a qualquer teoria, dos resultados experimentais apresentados nos Exemplos abaixo no presente documento, os inventores acreditam que o efeito de promoção de combustão de fuligem do praseodímio não está relacionado a um efeito catalítico direto, por exemplo, praseodímio em contato com a fuligem. Em vez disso, os inventores acreditam que o efeito está relacionado a uma promoção de oxidação de fuligem pelo componente cério. Em particular, os inventores sugerem que o efeito de combustão de fuligem aprimorado observado está relacionado a um efeito de metaestabilização de praseodímio na estrutura de fluoreto cúbico da solução sólida de cério e zircônio e a promoção de ânions de oxigênio dissociados difundidos no volume do sólido através das vacâncias de oxigênio e oxigênio de transbordamento associado entre os estados de redox 4+/3+ do cério.

[0059] Quando o filtro monolítico de fluxo de parede catalítico de acordo com a invenção compreende um OSC que compreende cério e um ou mais óxidos misturados que compreendem cério, uma razão de peso do OSC em relação ao suporte de óxido de metal refratário, preferencialmente alumina ou alumina enriquecida, é preferencialmente de 65:35 a 85: 15, mais preferencialmente de 70:30 a 80:20 e mais preferencialmente cerca de 75:25. Embora seja convencional prover a alumina e o OSC em uma razão de aproximadamente 50:50 quando o TWC é provido como uma unidade separada, os inventores constataram que ao prover um filtro particulado e unidade de tratamento catalítico combinados, a razão de cerca de 75:25 proveu eficiência de processo muito melhor (consultar Exemplos). Em particular, a capacidade de armazenamento de oxigênio adicional permite que o dispositivo opere em uma variedade de condições de iniciais até a temperatura completa, sem ter massa térmica insuficiente para funcionar ou inabilidade para aderir ao substrato. Como um resultado da capacidade de armazenamento de oxigênio aprimorada, a conversão de NOx na maioria das condições é aprimorada. Foi constatado que acima de um limite superior de 85: 15 OSC:alumina, o revestimento é muito termicamente instável para efetivamente funcionar.

[0060] O suporte de óxido de metal refratário pode compreender alumina ou alumina enriquecida. Dopantes de alumina incluem silício e lantânio. O óxido de metal refratário pode compreender também o OSC.

[0061] Os materiais catalíticos podem incluir também promotores de catalisador. Um grupo preferencial de promotores de catalisador é metais alcalinos terrosos, preferencialmente bário e/ou estrôncio, o quais podem estabilizar dispersões de paládio. Pt pode estabilizar também Pd e vice-versa.

[0062] O substrato poroso pode ser um substrato poroso cerâmico, tal como cordierita, titanato de alumínio e/ou carbeto de silício. O substrato de filtro pode ter uma porosidade de 40 a 75%, tal como 45 a 70% (por exemplo, 45 a 65%) ou 50 a 60 %. O tamanho médio de poro pode ser determinado com o uso de porossimetria de mercúrio e tomografia de raio x de acordo com métodos convencionais.

[0063] O substrato de filtro de fluxo de parede pode ter um tamanho médio de poro de 10 a 25 μm, tal como 12 a 20 μm. O substrato de filtro pode ter uma distribuição de tamanho de poro de 0,35 a 0,60, tal como 0,40 a 0,55 [por exemplo, em que a distribuição de tamanho de poro é representada por (d50 - d10)/d50].

[0064] Preferencialmente, a largura média de corte transversal da primeira e da segunda pluralidades de canais é constante. Contudo, a pluralidade de canais que serve como a entrada em uso pode ter uma largura média de corte transversal maior do que a pluralidade de canais que serve como a saída. Preferencialmente, a diferença é de pelo menos 10%. Isso gera uma capacidade de armazenamento de cinza aumentada no filtro, o que significado que uma frequência de regeneração inferior pode ser usada. A largura de corte transversal dos canais pode ser medida por SEM.

[0065] Preferencialmente, a espessura mínima média do substrato entre canais adjacentes é de 0,02 a 0,05 cm ou 8 a 20 mil (em que “mil” é 1/1.000 de polegada). Isso pode ser medido com SEM. Visto que os canais são preferencialmente paralelos e preferencialmente têm uma largura constante, a espessura de parede mínima entre canais adjacentes é preferencialmente constante. Conforme será observado, é necessário medir a distância mínima média para assegurar uma medição reprodutível. Por exemplo, se os canais têm um corte transversal circular e são estreitamente embalados, então, não há ponto claro quando a parede é mais fina entre dois canais adjacentes.

[0066] Preferencialmente, dentro de um plano ortogonal para a direção longitudinal, o monólito tem de 100 a 500 canais por 6,45 cm2, preferencialmente de 200 a 400. Por exemplo, no primeiro lado, uma densidade dos primeiros canais abertos e segundos canais fechados é de 200 a 400 canais por 6,45 cm2. Os canais podem ter cortes transversais que são retangulares, quadrados, circulares, ovais, triangulares, hexagonais ou outros formatos poligonais.

[0067] A fim de facilitar a passagem de gases a serem tratados através das paredes de canal, o monólito é formato a partir de um substrato poroso. O substrato também atua como um suporte para reter material catalítico. Materiais adequados para formar o substrato poroso incluem materiais tipo cerâmica tais como cordierita, carbeto de silício, nitreto de silício, zircônio, mulita, espodumena, alumina-sílica-magnésia ou silicato de zircônio ou de metal refratário poroso. Substratos de fluxo de parede podem ser também formados de materiais de compósito de fibra cerâmica. Substratos de fluxo de parede preferenciais são formados a partir de cordierita e carbeto de silício. Tais materiais têm capacidade para suportar o ambiente, particularmente temperaturas altas, encontradas no tratamento das correntes de escape e podem ser produzidos suficientemente porosos. Tais materiais e seu uso na fabricação de substratos de monólito poroso são bastante conhecidos na técnica.

[0068] De acordo com um segundo aspecto, a invenção provê um sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão de um motor de combustão interna de ignição positiva, sendo que o sistema compreende o filtro monolítico de fluxo de parede catalítico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro lado é disposto a montante do segundo lado. Alternativamente, o segundo lado pode ser disposto a montante do primeiro lado.

[0069] O sistema de escape pode compreender componentes adicionais, tal como uma composição de TWC aplicada a um substrato de monólito de favo (fluido) e disposto a montante ou a jusante do filtro de monólito de fluxo de parede catalítico de acordo com a invenção. No TWC a montante ou a jusante, hidrocarbonetos não voláteis, gasosos e não queimados (fração orgânica volátil) e monóxido de carbono são amplamente comburidos para formar dióxido de carbono e água. Adicionalmente, óxidos de nitrogênio são reduzidos para formar nitrogênio e água. A remoção de proporções substanciais da VOF com o uso do catalisador de oxidação, em particular, ajuda a prevenir uma deposição de matéria particulada muito grande (isto é, entupimento) no filtro a jusante de acordo com a presente invenção.

[0070] Conforme desejado, o sistema de escape pode incluir também componentes adicionais. Por exemplo em sistemas de escape aplicáveis particularmente a motores de queima pobre, um captador de NOx pode ser disposto a montante do filtro de acordo com a invenção em vez de adicionalmente à composição de TWC a montante aplicada a um substrato de monólito de favo (fluido). Um captador de NOx, também conhecido como catalisador absorvedor de NOx (NACs), é conhecido, por exemplo, da Patente no US 5.473.887 e são projetados para absorver óxidos de nitrogênio (NOX) de gás de escape pobre (rico em oxigênio) (lambda > 1) durante a operação de modo de execução pobre e para a dessorção do quando a concentração de oxigênio no gás de escape é diminuída (modos de execução estequiométrica ou rica). NOx dessorvido pode ser reduzido para N2 com um redutor adequado, por exemplo, combustível de gasolina, promovido por um componente catalisador, tal como ródio ou cério, do próprio NAC ou localizado a jusante do NAC.

[0071] A jusante do NAC, um catalisador SCR pode ser disposto para receber a saída do NAC e para prover tratamento de água de emissões adicionais de qualquer amônia gerada pelo NAC com um catalisador de redução catalítica seletiva para reduzir óxidos de nitrogênio para formar nitrogênio e água com o uso da amônia como redutor. Os catalisadores de SCR adequados incluem peneiras moleculares, particularmente zeólitos de aluminossilicato, preferencialmente que têm o tipo de estrutura CHA, AEI, AFX ou BEA de acordo com a International Zeolite Association, promovida, por exemplo, por troca de íons com cobre e/ou ferro ou óxidos dos mesmos.

[0072] A invenção pode compreender também um motor de ignição positiva conforme descrito no presente documento que compreende o sistema de escape de acordo com o segundo aspecto da invenção. Adicionalmente, a presente invenção pode compreender um veículo, tal como um veículo de passeio que compreende um motor de acordo com a invenção.

[0073] De acordo com um terceiro aspecto, a invenção provê um método de fabricação de um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico de acordo com a primeiro aspecto da invenção que compreende: prover um substrato de filtro poroso que tem um primeiro lado e um segundo lado que definem uma direção longitudinal entre os mesmos e a primeira e a segunda pluralidades de canais que se estende na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais é aberta no primeiro lado e fechada no segundo lado e os canais da primeira pluralidade de canais são definidos em parte pelas superfícies de parede de canal, em que a segunda pluralidade de canais é aberta no segundo lado e fechada no primeiro lado e os canais da segunda pluralidade de canais são definidos em parte pelas superfícies de parede de canal e em que as paredes de canal entre as superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e as superfícies de parede de canal da segunda pluralidade de canais são porosas,

[0074] colocar o primeiro lado do substrato de filtro poroso em contato com um revestimento reativo de pasta fluida líquida que contém um material catalítico; retirar o revestimento reativo de pasta fluida líquida para a primeira pluralidade de canais através da aplicação de um vácuo, em que pelo menos um dentre: um teor de sólidos de revestimento reativo catalítico líquido; uma reologia de revestimento reativo catalítico líquido; uma porosidade do substrato de filtro poroso; um tamanho médio de poro do substrato de filtro poroso; um tamanho de partícula médio volumétrico; e um revestimento reativo catalítico líquido D90 (em volume), é pré-selecionado de modo que pelo menos algum material catalítico permaneça nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais ou ambas permaneçam nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais e permeie paredes de canal da primeira pluralidade de canais; e secar e calcinar o substrato de filtro revestido, em que o material catalítico no revestimento reativo de pasta fluida líquida compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, de modo que: (i) uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varie continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (ii) a espessura de camada do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal da primeira pluralidade de canais varie continuamente ao longo da direção longitudinal.

[0075] O revestimento reativo catalítico líquido D90 (em volume) pode ter um tamanho de partícula (isto é, um tamanho de partícula principal) maior que 0,4 μm. Preferencialmente, pelo menos 90% das partículas têm um tamanho de partícula maior que 0,5 μm, mais preferencialmente maior que 1 μm e ainda mais preferencialmente maior que 2 μm.

[0076] Pelo menos 90% das partículas no líquido pode ter um tamanho de partícula (isto é, a tamanho de partícula principal) menor que 25 μm. Preferencialmente, pelo menos 90% das partículas têm um tamanho de partícula de menos que 20 μm, mais preferencialmente menos que 15 μm e ainda mais preferencialmente menos que 10 μm. As medições de tamanho de partícula são obtidas por Análise de Tamanho de Partícula por Difração a Laser com o uso de um Malvern Mastersizer 2000, que é uma técnica com base em volume (isto é, D(v, 0,1), D(v, 0,5), D(v, 0,9) e D(v, 0,98) podem também ser denominados DV10, DV50, DV90 e DV98 respectivamente (ou D10, D50, D90 e D98, respectivamente) e se aplica a um modelo de teoria Mie matemático para determinar uma distribuição de tamanho de partícula. As amostras de revestimento reativo diluídas foram preparadas por sonicação em água destilada sem tensoativo por 30 segundos a 35 watts.

[0077] O primeiro lado é preferencialmente disposto mais para cima, o revestimento reativo de pasta fluida líquida é aplicado ao primeiro lado e o vácuo é aplicado a partir do segundo lado.

[0078] De acordo com um quarto aspecto, a invenção provê um método de tratamento de um gás de escape de combustão de um motor de combustão interna de ignição positiva que contém óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO), combustível de hidrocarboneto não queimado (HC) e matéria particulada (PM), sendo que o método compreende colocar o gás de escape em contato com um filtro de fluxo de parede catalítico de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0079] A aplicação de material catalítico ao substrato de filtro poroso pode ser distinguida como aplicação “na parede” ou tanto aplicação “na parede” quanto “dentro da parede”. A primeira é distinguida pela formação de uma camada de revestimento sobre uma superfície de um canal. A última é distinguida pela infiltração de material catalítico nos poros dentro do material poroso. As técnicas para a aplicação “dentro da parede” ou “na parede” podem depender da viscosidade do material aplicado, da técnica de aplicação (aspersão ou imersão, por exemplo) e a presença de diferentes solventes. Tais técnicas de aplicação são conhecidas na técnica. A viscosidade do revestimento reativo é influenciada, por exemplo, por seu teor de sólidos. Também é influenciada pela distribuição de tamanho de partícula do revestimento reativo - uma distribuição relativamente estável gerará uma viscosidade diferente para um revestimento reativo finamente moído com um pico acentuado em sua distribuição de tamanho de partícula - e modificadores de reologia tais como gomas guar e outras gomas.

[0080] O método de produção de um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico de acordo com o primeiro aspecto da invenção é uma adaptação do método descrito. A Publicação de Patente no GB 2524662 (cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência) descreve um método de revestimento de um substrato de filtro que compreende uma pluralidade de canais e que compreende as etapas de (a) introduzir uma quantidade pré-determinada de líquido em um meio de contenção em uma extremidade superior de filtro; e (b) drenar o líquido dos meios de contenção para o substrato de filtro. O método é adequado para formar na parede revestimentos tais como revestimentos do tipo membrana sobre a superfície das paredes de canal do substrato.

[0081] No método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662, uma viscosidade relativamente baixa é usada e preferencialmente nenhum espessante é adicionado. Por exemplo, é preferível no método que o líquido tenha uma viscosidade de 5 a 100 mPa.s (5 a 100 cP), tal como 10 a 100 mPa.s (10 a 100 cP), particularmente 20 a 90 mPa.s (20 a 90 cP), preferencialmente 25 a 80 mPa.s (25 a 80 cP) e ainda mais preferencialmente 35 a 65 mPa.s (35 a 65 cP) (conforme medido a 20 °C em um viscosímetro Brookfield RV DVII+ Extra Pro com o uso de um fuso SC4-27 a 50 rpm de velocidade de fuso). O líquido tem uma viscosidade que permite que o líquido seja drenado gradualmente sob gravidade para dentro do substrato de filtro.

[0082] Em geral, o vácuo é de -0,5 a -50 kPa (abaixo da pressão atmosférica), particularmente de -1 a -30 kPa e, preferencialmente -5 a -20 kPa (por exemplo, o vácuo aplicado ao substrato de filtro). O vácuo pode ser continuamente aplicado por 0,25 a 15 segundos, tal como 0,5 a 35 segundos, preferencialmente 1 a 7,5 segundos (por exemplo, 2 a 5 segundos). Em geral, altas forças de vácuo e/ou longas durações de vácuo resultam em uma grande proporção de revestimento dentro da parede. Agora foi constatado que é possível alcançar uma espessura de camada do revestimento na parede - ou revestimento substancialmente na parede - que varia continuamente ao longo da direção longitudinal com o uso de um líquido de viscosidade superior isto é, pasta fluida ou revestimento reativo de > 100 mPa.s (100 cP). Essa disposição tem vantagens significativas conforme mostrado nos Exemplos anexos. Preferencialmente, a razão em peso do OSC em relação a um ou mais metais do grupo platina é de 2,7 g/16 cm3 ou 1 polegada cúbica de OSC: 2 g/28,32 litros ou 1 pé cúbico de PGM para 0,187 g/16 cm3 ou 1 polegada cúbica para 150 g/28,32 litros ou 1 pé cúbico de PGM.

[0083] Preferencialmente, o material catalítico total presente no filtro monolítico de fluxo de parede calculado como a diferença entre um peso não revestido e um peso revestido é > 50 g/l, tal como 50 a 244,1 g/l, por exemplo, 100 a 200 g/l, tal como < 200 g/l e 125 a 175 g/l

[0084] As composições de TWC são providas geralmente em revestimentos reativos. Os catalisadores TWC em Camadas podem ter diferentes composições para diferentes camadas. Tradicionalmente, os catalisadores TWC aplicados aos monólitos de substrato fluido, em que os canais são abertos em ambas as extremidades, podem compreender camadas de revestimento reativo que têm carregamentos de até 2,5 g/16 ml ou 1 polegada cúbica e carregamento totais de 5 g/16 ml ou 1 polegada cúbica ou mais. Para uso com captadores de particulado, devido às restrições de contrapressão, a camada de revestimento reativo de catalisador TWC é preferencialmente de 3,6 g/16 ml ou 1 polegada cúbica a 0,1 g/16 ml ou 1 polegada cúbica, preferencialmente de 2,4 g/16 ml ou 1 polegada cúbica a 0,25 g/16 ml ou 1 polegada cúbica e mais preferencialmente de 1,6 g/16 ml ou 1 polegada cúbica a 0,5 g/16 ml ou 1 polegada cúbica. Isso provê atividade de catalisador suficiente para oxidar dióxido de carbono e hidrocarbonetos, assim como reduzir óxidos de nitrogênio (NOx).

[0085] A presente invenção se refere a um filtro que pode ser usado em sistemas de escape adequadas para uso em combinação com motores de injeção direta de gasolina (GDI) e motores estequiométricos de gasolina para capturar particulados adicionalmente ao tratamento de emissões gasosas tais como hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e monóxidos de carbono. Em particular, isso pode estar relacionado a sistemas de tratamento que compreendem um catalisador de três vias (TWC) e um captador de particulado. Isto é, o captador de particulado é provido com composições de catalisador TWC no mesmo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0086] A invenção será descrita agora em relação às figuras não limitantes a seguir, em que: a Figura 1 é um gráfico que mostra as distribuições de tamanho de PM no gás de escape de um motor a diesel. Para comparação, uma distribuição de tamanho de gasolina é mostrada na Figura 4 de SAE 1999-01- 3530; a Figura 2A é uma vista em perspectiva que mostra esquematicamente um filtro de monólito de fluxo de parede 1 de acordo com a presente invenção; a Figura 2B é uma vista em corte transversal da linha A-A do filtro de monólito de fluxo de parede 1 mostrado na Figura 1 A; a Figura 3 mostra um diagrama esquemático de um sistema de tratamento de gás de escape para um motor à gasolina; a Figura 4 mostra um diagrama esquemático de espessuras de camada variáveis de acordo com a invenção; e a Figura 5 mostra um diagrama esquemático de outra disposição de acordo com a invenção que tem espessuras de camada variáveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0087] Um monólito de fluxo de parede 1 de acordo com a presente invenção é mostrado na Figura 2A e na Figura 2B. O mesmo inclui um grande número de canais dispostos em paralelo entre si na direção longitudinal (mostrados por uma seta de lado duplo “a” na Figura 2A) do monólito 1. O grande número de canais inclui um primeiro subconjunto de canais 5 e um segundo subconjunto de canais 10.

[0088] Os canais são retratados de modo que o segundo subconjunto de canais 10 seja mais fino do que o primeiro subconjunto de canais 5. Isso foi constatado prover uma capacidade de armazenamento de cinza/fuligem aumentada no filtro. Contudo, alternativamente, os canais podem ser substancialmente do mesmo tamanho.

[0089] O primeiro subconjunto de canais 5 é aberto em uma porção de extremidade em uma primeira extremidade no primeiro lado 15 do monólito de fluxo de parede 1 e é vedado com um material de vedação 20 em uma porção de extremidade em uma segunda extremidade no primeiro lado 25.

[0090] Por outro lado, o segundo subconjunto de canais 10 é aberto em uma porção de extremidade na segunda extremidade no primeiro lado 25 do monólito de fluxo de parede 1 e é vedado com um material de vedação 20 em uma porção de extremidade na primeira extremidade no primeiro lado 15.

[0091] O monólito de fluxo de parede 1 é dotado de um material catalítico dentro dos poros dos canais paredes 35. Esse pode ser dotado de um método de aplicação de revestimento reativo, conforme é conhecido na técnica e é discutido em outras partes do relatório descritivo.

[0092] Portanto, quando o monólito de fluxo de parede é usado em um sistema de escape, gases de escape G (na Figura 2B “G” indica gases de escape e a seta indica uma direção de fluxo de gases de escape) introduzidos no primeiro subconjunto de canais 5 passarão através da parede de canal 35 interposta entre o canal 5a e os canais 10a e 10b, e depois, flui para fora do monólito 1. Consequentemente, a matéria particulada em gases de escape é capturada pela parede de canal 35.

[0093] O catalisador suportado na parede de canal 35 do monólito 1 funciona como um catalisador para tratar os gases de escape de um motor à gasolina o que inclui óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO), combustível de hidrocarboneto não queimado (HC) e matéria particulada (PM).

[0094] Na modalidade do sistema de tratamento de gás de escape 100 mostrada na Figura 3, o fluxo de gás de escape 110 passa através do monólito de fluxo de parede 1. O gás de escape 110 é conduzido do motor 115 através de dutos 120 até o sistema de escape 125. O sistema de escape pode compreender componentes adicionais, tal como uma composição de TWC aplicada a um substrato de monólito de favo (fluido) e disposto a montante ou a jusante do filtro de monólito de fluxo de parede catalítico de acordo com a invenção. No TWC a montante ou a jusante, hidrocarbonetos não voláteis, gasosos e não queimados (fração orgânica volátil) e monóxido de carbono são amplamente comburidos para formar dióxido de carbono e água. Adicionalmente, óxidos de nitrogênio são reduzidos para formar nitrogênio e água. A remoção de proporções substanciais da VOF com o uso do catalisador de oxidação, em particular, ajuda a prevenir uma deposição de matéria particulada muito grande (isto é, entupimento) no filtro a jusante de acordo com a presente invenção.

[0095] Conforme desejado, depois de deixar o filtro da presente invenção, opcionalmente a corrente de gás de escape pode em seguida ser transportada através de um cano de escape apropriado para um captador de NOx a jusante para adsorver qualquer emissão de NOx restante na corrente de gás de escape. Do captador de NOx através de um cano de escape adicional, um catalisador SCR pode ser disposto para receber a saída do captador de NOx para prover emissões adicionais de qualquer amônia gerada pelo captador de NOx com um catalisador de redução catalítica seletiva para reduzir óxidos de nitrogênio para formar nitrogênio e água com o uso da amônia como redutor. Do catalisador SCR, um cano de escape pode levar ao tubo de escapamento e para fora do sistema.

[0096] A Figura 4 mostra uma modalidade da invenção em que o revestimento provido nas paredes de canal 35 da primeira pluralidade de canais 5 é formado de uma primeira camada 43. A primeira camada 43 compreende uma mistura de Pd/Rh, um óxido de cério e zircônio misturados como um OSC e alumina estabilizada em lantânio. A segunda camada 44 nas paredes do canal da segunda pluralidade de canais 6 tem a mesma composição que a primeira camada. Na Figura 4 a primeira camada 43 e a segunda camada 44 ambas variam continuamente ao longo da direção longitudinal (tal como de 0 a 50 mícrons e vice-versa).

[0097] A Figura 5 mostra outra modalidade da invenção em que o revestimento provido nas paredes de canal 35 da primeira pluralidade de canais 5 é formado de uma primeira camada 43. A primeira camada 43 compreende uma mistura de Pd/Rh, um óxido de cério e zircônio misturados como um OSC e alumina estabilizada em lantânio. A segunda camada, também nas paredes de canal da primeira pluralidade de canais 5 tem a mesma composição que a primeira camada 43. Na Figura 5 a primeira camada 43 e a segunda camada 54 ambas variam continuamente ao longo da direção longitudinal (tal como de 0 a 50 mícrons e vice-versa). Associado à segunda camada 54 está um revestimento idêntico dentro da parede nas paredes de canal porosas 35 correspondentes a uma porção de parede que tem a mesma profundidade de revestimento (direção longitudinal) que a segunda camada 54.

[0098] Deve ser notado que o monólito de fluxo de parede é descrito no presente documento como um componente único. No entanto, ao formar um sistema de tratamento de emissão, o monólito usado pode ser formado através da adesão de uma pluralidade de canais ou adesão de uma pluralidade de monólitos menores conforme descrito no presente documento. Tais técnicas são bastante conhecidas, assim como invólucros e configurações adequadas do sistema de tratamento de emissão.

[0099] O monólito de fluxo de parede catalítico será descrito adicionalmente agora em relação aos exemplos não limitantes a seguir.

EXEMPLO 1

[00100] Um filtro de fluxo de parede foi preparado com base em um substrato que tem dimensões de 11,84 cm (diâmetro) X 11,43 cm (comprimento) (4,66 x 4,5 polegadas), uma densidade de célula/espessura de parede 300/8 (células por 6,45 cm2 ou polegada quadrada/0,02 mm ou mils (mil polegadas de espessura de parede de canal)), e um revestimento reativo de catalisador de três vias completamente formulado que compreende Pd/Rh a 10: 1 em razão de peso a 22 g/28,32 l (ou 1 pé cúbico) que também compreende um óxido OSC misturado com base em cério e zircônio e um suporte de óxido refratário com base em alumina em um carregamento de 146,5 g/1 (2,4 g/polegada cúbica) divididos 50:50 entre uma primeira pluralidade de canais e uma segunda pluralidade de canais. O revestimento reativo compreendia um D50 de 4 a 6 mícrons e um D90 de < 20 mícrons. Os sólidos de revestimento reativo usados foram 32%, o qual foi espessado com o uso de um agente espessante conforme conhecido pelo indivíduo versado até uma viscosidade alvo de 2.200 a 2.300 mPa.s (2.200 a 2.300 cP) conforme medido a 20 °C em um viscosímetro Brookfield RV DVII+ Extra Pro com o uso de um fuso SC4-27 a 50 rpm de velocidade de fuso. O método de revestimento usado foi de acordo com o primeiro método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662, isto é, introduzir uma quantidade pré- determinada de um líquido em um meio de contenção em uma extremidade superior do substrato de filtro; e aplicar um vácuo a uma extremidade inferior do substrato de filtro. O vácuo usado é conforme descrito na descrição acima, mas uma combinação em duração menor e força de vácuo inferior foi usada. O produto revestido foi seco e calcinado no modo usual.

[00101] O carregamento foi aplicado em uma forma de cunha no perfil de parede que tem a extremidade grossa da cunha nas aberturas de canal nos respectivos lados de extremidade do filtro para 50% do comprimento longitudinal em cada um dentre a primeira e a segunda pluralidades de canais. Medições foram tomadas de imagens de SEM em intervalos regulares indicados como A a E (5 locais ao longo da direção longitudinal em um ponto intermediário entre cantos no corte transversal em formato quadrado dos canais). A cunha foi formada de acordo com a Figura 4. Como comparação o mesmo filtro de substrato de fluxo de parede foi revestido com a mesma composição de catalisador de três vias no mesmo carregamento de revestimento reativo total (massa de substrato revestido menos massa de substrato não revestido) para uma profundidade de 50:50 tanto na primeira quanto na segunda pluralidade de canais com o uso do segundo método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662, isto é, introduzir uma quantidade pré-determinada de líquido em um meio de contenção em uma extremidade superior do substrato de filtro; e drenar o líquido do meio de contenção para o substrato de filtro. O produto resultante é denominado “convencional” na Tabela abaixo.

[00102] Os valores em A e B representam a espessura de revestimento na parede na primeira pluralidade de canais; D e E representam a espessura de revestimento na parede na segunda pluralidade de canais; e o valor em C é a soma das espessuras de revestimento na parede tanto na primeira quanto na segunda pluralidade de canais, portanto a disposição é mostrada esquematicamente na Figura 4. Pode ser visto a partir da Tabela acima que o produto de acordo com a invenção tem um afunilamento ou perfil em formato de cunha em comparação com o filtro convencional.

EXEMPLO 2

[00103] O filtro convencional e o filtro de acordo com a invenção conforme descrito no Exemplo 1 foram encaixados no sistema de escape de um motor de injeção direta turbo de gasolina (GTDI) de Land Rover V8 como laboratório montado em bancada e envelhecido com o uso de uma metodologia de teste exclusiva envolvendo 10 segundos de corte de combustível (para simular um condutor soltando o pé do pedal do acelerador, produzindo um “pico” de gás de escape pobre) seguido por 180 segundos em lambda 1 (operação estequiométrica perturbada a 630 °C de temperatura de entrada com 5% de amplitude de Lambda e 5 segundos de tempo de troca) repetido por 80 horas.

[00104] Então, um teste de varredura de lambda foi conduzido na amostra envelhecida com o uso de um motor montado em bancada de laboratório GTDI de 2,0 litros certificado para o padrão de emissão de Euro 5 a 450 °C de temperatura de entrada de filtro e 130 kg/h de fluxo de massa, 4% de amplitude de lambda e ponto de ajuste de lambda de 0,991 para 1,01. Um valor superior indica melhor atividade de conversão. Os resultados são mostrados na Tabela abaixo. Pode ser visto que o filtro de acordo com a invenção tem um Ponto de Cruzamento de CO/NOx superior, isto é, é mais ativo do que o filtro convencional.

EXEMPLO 3

[00105] Uma análise de contrapressão de fluxo frio dos filtros revestidos e envelhecidos foi feita com o uso de um aparelho Superflow SF1020, disponível comercialmente em http://mvw.superflow.com/ Flowbenches/ sfl020.php.

[00106] A 21 °C de temperatura ambiente e a uma taxa de fluxo de 600 m/h, os resultados são conforme a seguir:

[00107] O filtro de particulado de gasolina revestido convencional (GPF) = 7,46 KPa (74,6 mbar); e

[00108] GPF revestido em cunha (de acordo com a invenção) = 7,61 kPa (76,1 mbar)

[00109] Os resultados dos Exemplos 2 e 3 mostram que o perfil de revestimento em forma de cunha da presente invenção tem atividade superior sem impacto proporcional na contrapressão.

EXEMPLO 4

[00110] Um filtro de fluxo de parede foi preparado com base em um substrato que tem dimensões de 11,84 cm (diâmetro) X 15, 24 cm (comprimento) (4,66 x 6 polegadas), uma densidade de célula/espessura de parede 300/8 (células por 6,45 centímetros quadrados/0,02 mm ou mils (mil polegadas de espessura de parede de canal)), e um revestimento reativo de catalisador de três completamente formulado que compreende Pd/Rh a 70:30 de razão de peso a l0 g/16 cm3 ou 1 polegada cúbica que também compreende um óxido OSC misturado com base em cério e zircônio e um suporte de óxido refratário com base em alumina em um carregamento de 1,6 g/16 cm3 ou 1 polegada cúbica divididos 50:50 entre uma primeira pluralidade de canais e uma segunda pluralidade de canais. O revestimento reativo compreendia um D50 de 2 a 4 mícrons e um D90 de < 10 mícrons. Os sólidos de revestimento reativo usados foram 19%, os quais foram espessados com o uso de um agente espessante conforme conhecido pelo indivíduo versado até uma viscosidade-alvo de 900 a 1.000 mPa.s (900 a 1.000 cP) conforme medido a 20 °C em um viscosímetro Brookfield RV DVII+ Extra Pro com o uso de um fuso SC4-27 a 50 rpm de velocidade de fuso. O método de revestimento usado foi de acordo com o primeiro método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662, isto é, introduzir uma quantidade pré-determinada de um líquido em um meio de contenção em uma extremidade superior do substrato de filtro; e aplicar um vácuo a uma extremidade inferior do substrato de filtro. O vácuo usado é conforme descrito na descrição acima, mas uma combinação em duração menor e força de vácuo inferior foi usada. O produto revestido foi seco e calcinado no modo usual.

[00111] Em contrapartida, ao Exemplo 1, quando o revestimento reativo descrito nesse Exemplo foi aplicado em uma primeira etapa a esse substrato diferente através da primeira pluralidade de canais com o uso do primeiro método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662, o revestimento reativo foi “puxado” pelas paredes de canal de modo que um perfil em forma de cunha fosse observado por SEM não apenas naquela seção do substrato na primeira extremidade de lado do substrato, mas na segunda pluralidade de canais. A “extremidade espessa” do perfil em forma de cunha na primeira extremidade de lado estava na “extremidade de tampão” da segunda pluralidade de canais do filtro de fluxo de parede. Foi determinado também que TWC estava localizado dentro da parede nas paredes de canal do primeiro aproximadamente 50% da direção longitudinal que se estende do primeiro lado. A “extremidade fina” do perfil em cunha de revestimento na parede observável se estendeu a cerca de 50% ao longo da segunda pluralidade de canais na direção longitudinal do primeiro lado em direção ao segundo lado

[00112] Em uma segunda etapa, a segunda pluralidade de canais do substrato revestido com a primeira “cunha” foi, então, revestida a uma profundidade nominal de 50% da segunda extremidade de lado com o uso do primeiro método descrito na Publicação de Patente no GB 2524662 e isso resultou em um segundo perfil de revestimento em formato de cunha na parede até cerca de 50% da direção longitudinal na segunda pluralidade de canais (com algum revestimento também dentro da parede) com a extremidade espessa da cunha nas extremidades de canal aberto no segundo lado. A disposição obtida é mostrada esquematicamente na Figura 5.

[00113] Uma amostra de referência para o Exemplo 4 foi preparada para comparação, em que o mesmo tipo de substrato, método de revestimento, carregamento de metal precioso e revestimento reativo foram usados para preparar o Exemplo 4, exceto pelo fato de que o revestimento reativo compreendia um D50 de 4 a 6 mícrons e um D90 de < 20 mícrons. Os sólidos de revestimento reativo usados foram 26,65% e o revestimento reativo foi espessado com o uso de um agente espessante conforme conhecido pelo indivíduo versado até uma viscosidade-alvo de 900 a 1.000 mPa.s (900 a 1.000 cP) conforme medido a 20 °C em um viscosímetro Brookfield RV DVII+ Extra Pro com o uso de um fuso SC4-27 a 50 rpm de velocidade de fuso.

[00114] Tanto a amostra do Exemplo 4 quanto a amostra de Referência do Exemplo 4 (comparativa) foram analisadas com o uso de SEM e medições de imagens em três intervalos indicados como A a C (3 foram tomadas em intervalos regulares ao longo da direção longitudinal). O total de espessura de revestimento reativo na parede de canal de entrada e saída (correlacionando a uma % do revestimento reativo total naquele intervalo, assumindo-se um revestimento uniforme) foi usado, então, para inferir a quantidade de revestimento reativo localizado dentro da parede. Os resultados são mostrados nas Tabelas abaixo. Os canais de entrada correspondem à primeira pluralidade de canais; e os canais de saída correspondem à segunda pluralidade de canais.

[00115] A amostra de Referência (comparativa) foi constatada ter uma distribuição mais homogênea de revestimento reativo ao longo do comprimento (axial) (isto é, direção longitudinal) da parte em vez do formato de cunha mais pronunciado visto no Exemplo 4.

EXEMPLO 5

[00116] Uma análise de contrapressão de fluxo frio dos filtros revestidos e envelhecidos do Exemplo 4 e sua Referência (comparativa) foi feita com o uso do aparelho Superflow SF1020 descrito no Exemplo 3 a 21 °C de temperatura ambiente e a uma taxa de fluxo de 700 m/h, os resultados são conforme a seguir: Exemplo 4 = 9,28 KPa @ 700 mVhr (92,82 mbar); e Referência do Exemplo 4 (comparativa) = 11.66 KPa @ 700 m/h (116,56 mbar).

[00117] A partir desses dados pode ser visto que através do ajuste do D90 dos componentes de revestimento reativo, filtros de fluxo de parede catalítico de acordo com a invenção provêm adicionalmente a vantagem de contrapressão inferior em comparação com filtros de particulado de gasolina convencional.

EXEMPLO 6 (COMPARATIVO)

[00118] Quatro substratos de fluxo (4 x 5” e 600/4 de densidade de célula) foram revestidos com TWCs que tem uma composição com metal do grupo platina (PGM) de 40 g/28 litros ou pés cúbicos/0:9:l [Pt:Pd:Rh razão de peso]. Cada TWC compreendia uma razão de peso diferente de A12O3 para CeZrO4.

[00119] Os substratos (filtros) foram encaixados no sistema de escape de um motor de injeção direta turbo de gasolina (GTDI) de Land Rover V8 como laboratório montado em bancada e envelhecido com o uso de uma metodologia de teste exclusiva que envolve 10 segundos de corte de combustível (para simular um condutor que tira o pé do pedal do acelerador, produzindo um “pico” de gás de escape pobre) seguido por 180 segundos em lambda 1 (operação estequiométrica perturbada a 630°C de temperatura de entrada com 5% de amplitude de Lambda e 5 segundos de tempo de troca) repetido por 80 horas.

[00120] Um teste de varredura de lambda foi conduzido, então, nas amostras envelhecidas com o uso de um motor montado em bancada de laboratório GTDI (injeção direta turbo de gasolina) de 2,0 litros certificado para padrão de emissão de Euro 5 a 450°C de temperatura de entrada de filtro e 130 kg/h de fluxo de massa, 4% de amplitude de lambda e ponto de ajuste de lambda de 0,991 para 1,01. Um valor superior indica melhor atividade de conversão. Os resultados são mostrados na Tabela abaixo. Pode ser visto que o filtro de acordo com a invenção tem um Ponto de Cruzamento de CO/NOx superior, isto é, é mais ativo do que o filtro convencional.

[00121] Os resultados foram conforme a seguir:

[00122] Conforme pode ser visto a partir da tabela, aumentando a razão CeZrO4: A12O3 acima de 1: 1 foi contatado ser prejudicial para a habilidade de conversão de NOx do monólito de fluxo revestido.

EXEMPLO 7

[00123] Quatro filtros de fluxo de parede (11,84 cm X 11,43 cm ou 4,66 x 4,5 polegadas e 300/8 de densidade de célula) foram revestidos com TWCs que têm PGM 60/0,57:3. Cada TWC compreendia uma razão de peso diferente de A12O3 para CeZrO4. Os filtros revestidos foram calcinados e envelhecidos (Hydrothermal, 1.100 °C em ar com 10% de H2O adicionado, 5 h).

[00124] Com o uso de um motor de teste GTDI 1,41, as emissões de NOx foram medidas com base em um teste de motor padrão. Os resultados foram conforme a seguir:

[00125] Conforme pode ser visto a partir da tabela, à medida que a razão de peso de CeZrO4:A12O3 aumentou de 1:2 para 3: 1, as emissões de NOx relativas diminuíram.

EXEMPLO 8

[00126] Três filtros de fluxo de parede (11,84 cm X 11,43 cm ou 4,66 x 4,5 polegadas e 300/8 de densidade de célula) foram revestidos com TWCs que tem PGM 22/0:20:2. Cada TWC compreendia uma razão de peso diferente de A12O3 em relação a CeZrO4. Os filtros revestidos foram calcinados e envelhecidos conforme usado no Exemplo 7.

[00127] Com o uso de um motor de teste Engine Bench GTDI 2,01, as emissões de NOx foram medidas com base em um teste de motor padrão. Os resultados foram conforme a seguir:

[00128] Para revestir os filtros de fluxo de parede com a composição de TWC, substratos porosos são imersos verticalmente em uma porção da pasta fluida catalisadora de modo que o topo do substrato esteja localizado exatamente acima da superfície da pasta fluida. Desse modo a pasta fluida entra em contato com o lado de entrada de cada parede de favo, mas é impedida de entrar em contato com o lado de saída de cada parede. A amostra é deixada na pasta fluida por cerca de 30 segundos. O filtro é removido da pasta fluida e a pasta fluida em excesso é removida do filtro de fluxo de parede primeiro permitindo que o mesmo drene os canais, depois, soprando ar comprimido (contra a direção de penetração de pasta fluida) e, então, puxando um vácuo da direção de penetração de pasta fluida. Com o uso dessa técnica, a pasta fluida catalisadora permeia as paredes do filtro, ainda assim os poros não são ocluídos até o ponto em que a contrapressão excessiva acumule no filtro finalizado. Conforme usado no presente documento, o termo “permear” quando usado para descrever a dispersão da pasta fluida catalisadora no filtro, significa que a composição catalisadora é dispersada através da parede do filtro.

[00129] Os filtros revestidos são secos tipicamente a cerca de 100° C e calcinados em uma temperatura mais alta (por exemplo, 300 a 450 °C e até 550 °C). Depois de calcinar, o carregamento de catalisador pode ser determinado através do cálculo dos pesos revestido e não revestido do filtro. Conforme será evidente para aqueles indivíduos de habilidade na técnica, o carregamento de catalisador pode ser modificado alterando-se o teor de sólidos da pasta fluida de revestimento. Alternativamente, as imersões repetidas do filtro na pasta fluida de revestimento podem ser conduzidas, seguidas pela remoção da pasta fluida em excesso conforme descrito acima.

EXEMPLO 9 - TESTES DE COMBUSTÃO DE FULIGEM

[00130] Dois óxidos misturados com cério e zircônio são, cada um, enriquecidos com elementos terrosos raros e os quais têm a composição mostrada na Tabela abaixo foram testados em relação a sua atividade de combustão de fuligem com o uso de um microrreator combinado com CATLAB-PCS e aparelho de laboratório de espectrômetro de massa (Hiden Analytical). Uma amostra de cordierita foi testada como um controle. Os óxidos misturados de cério e zircônio e a cordierita controle foram pré- queimadas a 500 °C por 2 horas.

[00131] Fuligem foi coletada do motor de um motor de capacidade de 2,2 litros de diesel leve de trilho comum europeu que foi certificado por atender os padrões de emissão de Euro IV. O sistema de escape incluiu um filtro de fuligem comercialmente disponível que compreende um filtro de fluxo de parede de titanato de alumínio. A fuligem foi coletada no filtro e a fuligem foi removida do filtro direcionando-se ar comprimido de uma pistola através dos canais de saída do filtro.

[00132] Para preparar as amostras, 85 mg de cada amostra ou cordierita foi misturada com 15 mg da fuligem com o uso de um pilão e almofariz até a mistura estar com uma cor uniforme, livre de caroços e estrias. Periodicamente o bolo foi raspado da parede do almofariz. Nenhum pré- tratamento foi realizado.

[00133] 0,1 g de cada mistura de amostra/fuligem (nominalmente contendo 15 mg de fuligem) foi colocada em um tubo de microrreator CATLAB. A mesma foi aquecida em 13% de O2/He com uma taxa de rampa de temperatura de 10 °C/min. A saída gás foi monitorada por espectrômetro de massa.

[00134] Três amostras de fuligem moída com cordierita fina (< 250 μm) tomadas da mesma batelada de moagem foram avaliadas em relação a capacidade de repetição do método. Uma capacidade de repetição muito boa foi obtida para a posição de pico de oxidação de fuligem e o formato do perfil de CO2 evoluiu. A reprodutibilidade da metodologia de teste foi investigada também por ter dois cientistas diferentes para preparar o mesmo material de óxido misturado com cério e zircônia/fuligem. Embora diferenças na oxidação em temperaturas mais altas tenham sido observadas, possivelmente devido ao menor contato entre a fuligem e o óxido misturado ou oxidação de fuligem não promovida a 600 °C, o principal pico de oxidação para ambas as misturas foi acentuado, bem definido e em uma temperatura idêntica. Portanto, o método é reprodutível e a principal temperatura de pico é representativa da atividade de oxidação de amostra.

[00135] Os resultados para a oxidação de fuligem são definidos na Tabela abaixo, a partir dos quais pode ser visto que a Amostra B que compreende 5% em peso de Pr6On tem 2,5% de temperatura de oxidação de fuligem inferior à Amostra A, embora a Amostra A tenha uma composição similar à Amostra B. Inventores concluem que a inclusão da Amostra A em um revestimento na parede em canais de entrada de um filtro, aumentando o contato entre a fuligem e o revestimento promoverá beneficamente a remoção de fuligem em temperaturas de gás de escape inferiores. TABELA

[00136] Apesar de as modalidades da invenção terem sido descritas no presente documento em detalhes, será compreendido por aqueles indivíduos versados na técnica que as variações podem ser feitas nas mesmas sem se afastar do escopo da invenção ou das reivindicações anexas.

[00137] Para evitar dúvidas, todo o conteúdo de todos os documentos mencionados no presente documento é incorporado no presente documento a título de referência.

Claims

1. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) tendo atividade catalítica de três vias para uso em um sistema de tratamento de emissão de um motor de combustão interna com ignição positiva, em que o filtro monolítico de fluxo de parede (1) compreende um substrato de filtro poroso, o substrato de filtro poroso tendo um primeiro lado (15) e um segundo lado (25) definindo uma direção longitudinal entre as mesmas e primeira e segunda pluralidades de canais (5, 10) que se estendem na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais (5) está aberta no primeiro lado (15) e fechada no segundo lado (25) e os canais da primeira pluralidade de canais (5) estão definidos em parte por superfícies de parede de canal (35), em que a segunda pluralidade de canais (10) está aberta no segundo lado (25) e fechada no primeiro lado (15) e os canais da segunda pluralidade de canais (10) estão definidos em parte por superfícies de parede de canal (35) e em que paredes de canal (35) entre as superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) e as superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) são porosas, em que um primeiro revestimento na parede (43) que compreende material catalítico tendo uma espessura de camada está presente pelo menos nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5), em que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados a partir do grupo que consiste em (i) apenas ródio (Rh); (ii) apenas paládio (Pd); (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, em que: (a) uma quantidade por peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede (43) presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (b) a espessura da camada do revestimento na parede (43) presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal, caracterizado pelo fato de que um peso máximo do um ou mais metais do grupo platina e/ou uma espessura de camada máxima presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) está na extremidade aberta da primeira pluralidade de canais (5), um revestimento na parede (44) que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada é provido adicionalmente nas superfícies da parede da segunda pluralidade de canais (10), um revestimento na parede (44) que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada está presente nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10), o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) compreende um ou mais metais do grupo platina selecionado a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, e em que: (i) uma quantidade em peso de um ou mais metais do grupo platina, por unidade de volume do revestimento na parede (44) presente nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (j) ) a espessura da camada do revestimento na parede (44) presente nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) varia continuamente ao longo da direção longitudinal em que um peso máximo do um ou mais metais do grupo platina e/ou uma espessura de camada máxima presente nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) está na extremidade aberta da segunda pluralidade de canais (10).

2. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma espessura máxima da camada na parede de material catalítico presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) é de até 150 mícrons em qualquer ponto na direção longitudinal.

3. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) compreende Pd:Rh em uma razão de 1:1 ou maior.

4. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) compreende Pd como o único metal do grupo platina.

5. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) compreende Rh como o único metal do grupo platina.

6. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) compreende um componente de armazenamento de oxigênio (OSC).

7. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o OSC compreende céria; um óxido misturado compreendendo céria; um óxido misturado de cério e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e neodímio; um óxido misturado de praseodímio e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e praseodímio; ou um óxido misturado de praseodímio, cério, lantânio, ítrio, zircônio e neodímio.

8. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o praseodímio está presente a 2-10% em peso com base no teor total do óxido misturado.

9. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende um revestimento dentro da parede e um segundo revestimento na parede que compreende material catalítico que tem uma espessura de camada está presente na primeira pluralidade de canais (5) além do primeiro revestimento na parede (43) da primeira pluralidade de canais (5), em que o material catalítico do segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais (5) e o revestimento dentro da parede compreende um ou mais de metal do grupo platina selecionado a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, em que, no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais (5) além do primeiro revestimento na parede (43) da primeira pluralidade de canais (5): (i) uma quantidade em peso do um ou mais metais do grupo platina, por unidade de volume do revestimento na parede (43) presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (ii) a espessura da camada do segundo revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal.

10. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as paredes de canal porosas (35) compreendem um segundo revestimento dentro da parede (44) que compreende material catalítico, em que o material catalítico de dentro da parede compreende um ou mais metais do grupo platina selecionado a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, e em que o revestimento dentro da parede que compreende material catalítico é o mesmo que ou é diferente do material catalítico do revestimento na parede presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5).

11. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 1, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10), o segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais (5) ou o revestimento dentro da parede compreende Pd:Rh em uma razão de 1:1 ou maior.

12. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10), no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais ou no revestimento dentro da parede compreende Pd como o único metal do grupo platina e é diferente do metal do grupo platina ou combinação de metais do grupo platina na primeira pluralidade de canais (5) ou no primeiro revestimento na parede (43) da primeira pluralidade de canais (5).

13. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10), no segundo revestimento na parede da primeira pluralidade de canais compreende Rh como o único metal do grupo platina e é diferente do metal do grupo platina ou combinação de metais do grupo platina na primeira pluralidade de canais (5) ou no primeiro revestimento na parede (43) da primeira pluralidade de canais (5).

14. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que uma composição do material catalítico na primeira pluralidade de canais é a mesma que aquela na segunda pluralidade de canais, no segundo revestimento na parede na primeira pluralidade de canais ou no revestimento dentro da parede.

15. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizado pelo fato de que o material catalítico nas superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) ou o revestimento dentro da parede compreende um componente de armazenamento de oxigênio (OSC).

16. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o OSC é céria, um óxido misturado que compreende céria; um óxido misturado de cério e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e neodímio; um óxido misturado de praseodímio e zircônio; um óxido misturado de cério, zircônio e praseodímio; ou um óxido misturado de praseodímio, cério, lantânio, ítrio, zircônio e neodímio.

17. Filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte de óxido de metal refratário compreende alumina ou alumina dopada.

18. Sistema de tratamento de emissão (100) para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão a partir de um motor (115) de combustão interna de ignição positiva, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende o filtro de monólito de fluxo de parede catalítico (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, em que o primeiro lado (15) está disposto a jusante do segundo lado (25).

19. Método para fabricação de um filtro monolítico de fluxo de parede catalítico (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende: prover um substrato de filtro poroso que tem um primeiro lado (15) e um segundo lado (25) definindo uma direção longitudinal entre os mesmos e primeira e segunda pluralidades de canais (5, 10) se estendendo na direção longitudinal, em que a primeira pluralidade de canais (5) está aberta no primeiro lado (15) e fechada no segundo lado (25) e os canais da primeira pluralidade de canais (5) estão definidos em parte por superfícies de parede de canal (35), em que a segunda pluralidade de canais (10) está aberta no segundo lado (25) e fechada no primeiro lado (15) e os canais da segunda pluralidade de canais (10) estão definidos em parte por superfícies de parede de canal (35) e em que paredes de canal (35) entre as superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) e as superfícies de parede de canal (35) da segunda pluralidade de canais (10) são porosas, colocar em contato o primeiro lado (15) do substrato de filtro poroso com um revestimento reativo de pasta fluida líquida contendo um material catalítico; retirar o revestimento reativo de pasta fluida líquida para a primeira pluralidade de canais (5) por aplicação de um vácuo, em que pelo menos um de: um teor de sólidos de revestimento reativo catalítico líquido; uma reologia de revestimento reativo catalítico líquido; uma porosidade do substrato de filtro poroso; um tamanho de poro médio do substrato de filtro poroso; um tamanho de partícula médio volumétrico do revestimento reativo catalítico líquido; e um revestimento reativo catalítico líquido D90 (por volume), é pré-selecionado de modo que pelo menos algum do material catalítico permaneça nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) ou ambos permaneçam nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) e permeia paredes de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5); e secar e calcina o substrato de filtro revestido, em que o material catalítico no revestimento reativo de pasta fluida líquida compreende um ou mais metais do grupo platina selecionados a partir do grupo que consiste em (i) ródio (Rh) apenas; (ii) paládio (Pd) apenas; (iii) platina (Pt) e ródio (Rh); (iv) paládio (Pd) e ródio (Rh); e (v) platina (Pt), paládio (Pd) e ródio (Rh) e um suporte de óxido de metal refratário, de modo que: (a) uma quantidade por peso do um ou mais metais do grupo platina, por volume de unidade do revestimento na parede (43) presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal; e/ou (b) a espessura da camada do revestimento na parede (43) presente nas superfícies de parede de canal (35) da primeira pluralidade de canais (5) varia continuamente ao longo da direção longitudinal.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o primeiro lado (15) está disposto mais acima, o revestimento reativo de pasta fluida líquida é aplicado ao primeiro lado (15) e o vácuo é aplicado ao segundo lado (25).

21. Método para tratamento de um gás de escape de combustão de um motor de combustão interna de ignição positiva contendo óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO) combustível de hidrocarboneto não queimado (HC) e matéria particulada (PM), caracterizado pelo fato de que o método que compreende colocar em contato o gás de escape com um filtro de fluxo de parede catalítica (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.