BR112020017344A2 - Catalisadores, catalisador de tratamento posterior de gases, processo de preparação do catalisador, métodos de tratamento e sistema de purificação - Google Patents

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Abstract

catalisador para tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina que compreende pt e, opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina sobre um material de suporte estável hidrotérmico que é revestido sobre um filtro de partículas de gasolina. o catalisador oxida material particulado capturado no filtro de partículas de gasolina sob baixas temperaturas e reduz nox, co e hc. é também descrito um processo de preparação do catalisador e é descrito um método de tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina utilizando o catalisador.

Description

“CATALISADORES, CATALISADOR DE TRATAMENTO POSTERIOR DE GASES, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DO CATALISADOR, MÉTODOS DE TRATAMENTO E SISTEMA DE PURIFICAÇÃO" CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a uma composição catalisadora para tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina. A composição catalisadora é revestida sobre um filtro de partículas de gasolina para oxidar material particulado capturado no filtro sob baixas temperaturas e reduzir óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Recentemente, problemas ambientas emergentes, tais como neblina e smog, vêm se tornando cada vez mais desafiadores. Critérios de emissão mais rigorosos já são ou serão exigidos para melhorar as condições ambientais por meio da limitação adicional de emissões, tais como óxidos de nitrogênio (NO x), monóxido de carbono (CO), hidrocarboneto (HC), material particulado (PM) etc. de motores a combustão interna de veículos alimentados por gasolina.
[003] Gases de exaustão podem passar através de um filtro de partículas de gasolina (GPF) revestido com uma camada de catalisador para remover PM antes da emissão dos gases de exaustão para a atmosfera. Para veículos alimentados a gasolina que operam em condições estequiométricas de ar e combustível, normalmente não existe fonte de oxigênio excessivo constante para queimar a fuligem acumulada.
[004] A Patente Norte-Americana n° 8.173.087 fornece catalisadores de conversão de três vias (TWC) ou catalisadores de oxidação, revestidos sobre separadores de partículas tais como filtros de fuligem. Mais especificamente, ela se refere a um filtro de fuligem que contém um material catalítico, que foi preparado utilizando dois revestimentos: um revestimento de entrada e um revestimento de saída. O composto catalisador de conversão de três vias (TWC) continha paládio e ródio ou platina e paládio com carga total de metal precioso na faixa de 0,9 a 2,4 g/l.
[005] A Patente Norte-Americana n° 7.977.275 refere-se a um filtro particulado revestido cataliticamente e seu uso para remoção de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e partículas de fuligem do gás de exaustão. Ela fornece uma combinação de platina e paládio para fornecer propriedades ideais em termos de resistência ao envelhecimento e envenenamento com enxofre. Para atender à necessidade de conversão de hidrocarbonetos e monóxido de carbono no ciclo de teste, é fornecido aumento da concentração de metais preciosos com carga total de metais preciosos de 3,5 g/l.
[006] PM acumulado pode, entretanto, bloquear o filtro, gerando queda da eficiência do motor. É necessário, portanto, realizar periodicamente regeneração por meio de queima de PM sobre o GPF acima de 600 °C para manter consistentemente o desempenho do motor, que também é acompanhado pelo efeito colateral de danos ao filtro. É também necessário reduzir a utilização de metais preciosos.
[007] O posicionamento de um catalisador de quatro vias (FWC) em posição acoplada (CC) no qual a temperatura do gás de exaustão poderá atingir ≥ 600 °C torna viável e rápida a queima de fuligem com oxigênio durante condições A/F pobres. Este método, entretanto, é restrito pelo espaço limitado disponível no compartimento de motor e por contrapressão mais alta, causada por velocidade de fluxo volumétrico mais alta sob condições de alta temperatura. É portanto, preferida, a disposição de FWC em posição abaixo do piso (UF). Nessa disposição, a oxidação eficaz de PM da gasolina sob temperaturas ≤ 550 °C torna-se um problema importante a ser solucionado.
[008] Medidas como a adição de cano isolado duplo entre catalisador CC e catalisador abaixo do piso (UFC) podem ser empregadas para aumentar a temperatura de UFC durante condições de ar/combustível (A/F) pobres para possibilitar a oxidação de PM coletado, mas essas medidas geram aprimoramento apenas limitado, aumentando a temperatura do catalisador em cerca de 50 °C, mas aumentando significativamente o custo.
[009] A Patente Norte-Americana n° 6.479.023 fornece um sistema de conversão de PM em gases de exaustão de um motor operado estequiometricamente. O sistema inclui um gerador de plasma para converter vapor d’água nos gases de exaustão em um oxidante e um filtro abaixo no fluxo do gerador de plasma. Este método apresenta, entretanto, uso intensivo de energia e o plasma gera outros poluentes, tais como NO x.
[0010] É, portanto, desejável fornecer um catalisador que oxide fuligem para remover PM coletado sobre o GPF sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C) na posição UF. Preferencialmente, o catalisador também converte NOx, CO e HC em N2, CO2 e H2O.
[0011] Concluiu-se agora que os catalisadores que contêm uma combinação de platina e ródio, opcionalmente com paládio, possuem propriedades particularmente favoráveis de remoção de PM coletado sobre o GPF sob baixas temperaturas na posição UF. O filtro particulado retém boa atividade catalítica ao longo de toda a sua vida útil e pode converter totalmente as grandes quantidades de NO x, CO e HC em N2, CO2 e H2O.
[0012] Não apenas os metais preciosos são responsáveis, entretanto, pela atividade catalítica do revestimento catalítico, mas os materiais de suporte também desempenham um papel importante nesse contexto. Os materiais de suporte do primeiro e do segundo catalisador podem ser idênticos ou diferentes. Eles são preferencialmente selecionados a partir de um grupo de materiais de suporte que consiste de alumina, zircônia,
céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[0013] Um objeto da presente invenção é fornecer um catalisador revestido sobre um GPF para oxidar e remover PM coletado sobre o GPF sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C) na posição UF.
Preferencialmente, o catalisador também converte NOx, CO e HC em N2, CO2 e H2O.
[0014] Primeiro aspecto da presente invenção fornece um catalisador revestido sobre um GPF para oxidar e remover PM coletado sobre o GPF sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C) na posição UF. Preferencialmente, o catalisador também converte NOx, CO e HC em N2, CO2 e H2O.
[0015] Segundo aspecto da presente invenção fornece um processo de preparação do catalisador de acordo com a presente invenção.
[0016] Terceiro aspecto da presente invenção fornece um método de remoção de PM coletado sobre o GPF sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C) na posição UF e conversão de NOx, CO e HC no gás de exaustão de motor a gasolina em N 2, CO2 e H2O. Este método compreende o contato do gás de exaustão com o catalisador de acordo com a presente invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0017] A Figura 1 exibe redução da contrapressão (BP) em percentual dos Exemplos P1 a P5 devido à oxidação de fuligem a 450 °C após 30 minutos.
[0018] A Figura 2 exibe emissão de poluentes em fase de gás sob ciclo WLTC.
[0019] A Figura 3 exibe a capacidade de geração de NO 2 sob condições levemente pobres (λ = 1,05).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0020] As expressões a seguir, utilizadas na presente invenção e nas reivindicações anexas, possuem as definições a seguir.
[0021] As expressões “um”, “uma” e “o/a”, quando utilizadas para definir um termo, incluem as formas do termo no singular e no plural.
[0022] Todas as razões e percentuais são mencionadas em peso, a menos que indicado em contrário.
[0023] “TWC” indica um catalisador de três vias que pode eliminar substancialmente HC, CO e NOx de gases de exaustão de motores a gasolina.
Tipicamente, TWC consiste principalmente de um ou mais metais do grupo de platina (PGMs), alumina como material de suporte e óxido de cério-zircônio (Ce-ZrOx) como um componente de armazenagem de oxigênio e um material de suporte revestido sobre substrato metálico ou cerâmico.
[0024] “FWC” indica um catalisador de quatro vias, que combina a funcionalidade de TWC com GPF para remover todos os quatro poluentes (HC, CO, NOx e PM) de gases de exaustão de motores a gasolina. Tipicamente, FWC é composto de GPF e componentes de revestimento sobre o GPF, que age como substrato. FWC consiste principalmente de PGM, alumina como material de suporte e óxido de cério-zircônio (Ce-ZrOx) como um componente de armazenagem de oxigênio e um material de suporte revestido sobre substrato de filtro de partículas cerâmico. FWCs no estado da técnica não podem oxidar PM, especialmente sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C).
[0025] “GPF” indica um filtro de partículas de gasolina.
[0026] “PGM” indica metal do grupo de platina, enquanto “Pt” indica platina, “Pd” indica paládio e “Rh” indica ródio. Deve-se compreender que esses termos englobam não apenas a forma metálica desses PGMs, mas também qualquer forma de óxido metálico que seja cataliticamente ativa para redução das emissões. Combinações de formas metálicas e de óxido metálico cataliticamente ativo são também contempladas pela presente invenção.
[0027] “UFC” indica catalisador abaixo do piso.
[0028] GPF colocado na posição UF fornece tipicamente eficiência de filtragem superior, que possui menores quedas de pressão do sistema e instalação mais fácil em comparação com GPF colocado em posição acoplada. Esses UFCs normalmente permanecem abaixo de 550 °C, entretanto, especialmente em tráfego urbano, o que dificulta a oxidação de fuligem por oxidantes tais como O2.
[0029] Um aspecto da presente invenção é o reconhecimento de que a remoção de PM abaixo de 550 °C pode ser atingida utilizando-se um oxidante mais forte que O2, tal como um oxidante NO2. Da forma utilizada no presente “oxidante NO2” inclui NO2, N2O5, N2O4 e N2O3. A expressão “oxidante NO2” também inclui oxidantes equivalentes, tais como HNO3 e HNO2, que podem ser convertidos sob condições catalíticas apropriadas em uma substância que contém oxigênio capaz de oxidar material particulado, tal como fuligem. Em certas realizações da presente invenção, dióxido de nitrogênio (NO2) é um componente importante de oxidante NO2. Oxidante NO2 utilizado para oxidar a fuligem no GPF pode ser gerado cataliticamente por meio de oxidação de NO.
[0030] Devido à temperatura de exaustão mais alta em veículos movidos a gasolina (acima de 550 °C), caso a oxidação de NO descrita acima fosse realizada em posição acoplada, o resultado seria decomposição rápida de oxidante NO2 para formar NO e O2, pois essas reações de composição são termodinamicamente favorecidas. Ao mesmo tempo, temperatura de exaustão mais alta e pulsos ricos-pobres alternados também apresentam necessidades de estabilidade mais desafiadoras para os materiais utilizados no catalisador.
[0031] Os gases de exaustão de veículos movidos a gasolina normalmente incluem NO, O2, CO, CO2, H2O, HC não queimado e PM. Um aspecto da presente invenção é o reconhecimento de que NO pode ser convertido cataliticamente em oxidante NO2 em quantidades suficientes para oxidar fuligem capturada no GPF utilizando os catalisadores de acordo com a presente invenção. Embora a quantidade de oxidante NO2 presente durante condições iniciais transitórias seja tipicamente baixa, a quantidade de oxidante NO2 aumenta à medida que o NO no gás de exaustão é convertido em oxidante NO2 pelos catalisadores de acordo com a presente invenção. Após condições iniciais transitórias, portanto, quantidades úteis de oxidante NO2 no gás quando entra em contato com a fuligem capturada no GPF estarão na faixa de 5 a 3500 ppm, preferencialmente 20 a 1500 ppm, de maior preferência 20 a 500 ppm, embora não seja possível que o teor de oxidante NO2 possa variar amplamente dentro e fora dessa faixa devido a condições de operação específicas do motor. O ponto essencial é que existe oxidante NO2 suficiente no gás para oxidar a fuligem capturada no GPF.
[0032] Em certas realizações da presente invenção, o oxidante NO2 é facilmente gerado sobre o catalisador no GPF sob condições típicas de condução de motores a gasolina e oxida efetivamente a fuligem sob baixas temperaturas (por exemplo, na faixa de 250 a 550 °C). Nessas realizações, a contrapressão causada normalmente pela deposição de PM sobre GPF é reduzida.
[0033] Os gases de exaustão de motores com queima estequiométrica, tais como motores a gasolina, são aproximadamente estequiométricos, o que significa que eles contêm quantidade aproximadamente equivalente de oxidantes e redutores (por exemplo, CO, NH3, hidrocarboneto não queimado etc.). A quantidade relativa de oxigênio disponível para oxidação de NO é, portanto, menor que a quantidade relativa de oxigênio disponível em motores de queima constantemente magra, tais como motores a diesel. Este desafio pode ser combatido, entretanto, por trabalho de calibragem adequada do motor com cortes de combustível durante a desaceleração ou condições de queima levemente magra periódica, nas quais O2 flui pelo sistema de exaustão.
[0034] Em certas realizações, o catalisador de acordo com a presente invenção pode ser uma mistura de TWC revestida sobre GPF, o que facilita a conversão de gases poluentes, e um ou mais PGMs que oxidam NO para formar oxidante NO2.
[0035] Em uma realização, o catalisador de acordo com a presente invenção compreende: a. Pt; b. pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas; c. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir de Rh, Pd, Ru, Ir e suas misturas; e d. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas.
[0036] Em realização preferida, o catalisador de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente pelo menos um aditivo funcional, tal como óxido de magnésio, óxido de cálcio, óxido de estrôncio, óxido de bário, óxido de gálio, óxido de índio, óxido de germânio, óxido de antimônio e suas misturas.
[0037] Em realização preferida, o tamanho de partículas de Pt no catalisador de acordo com a presente invenção é de 2 a 20 nm, preferencialmente de 2 a 10 nm e, de maior preferência, 5 a 7 nm.
[0038] Em uma ou mais realizações preferidas, o catalisador pode compreender cerca de 50% em peso a cerca de 99,9% em peso, incluindo cerca de 60% em peso a cerca de 99,8% em peso, incluindo cerca de 70% em peso a cerca de 99,6% em peso de material de suporte hidrotermicamente estável, com base no peso calcinado do catalisador.
[0039] Em uma ou mais realizações preferidas, o catalisador pode compreender, por exemplo, cerca de 10 a cerca de 90% em peso de alumina, preferencialmente cerca de 15 a cerca de 70% em peso de alumina e, de maior preferência, cerca de 20 a cerca de 50% em peso de alumina, com base no peso calcinado do catalisador.
[0040] Em uma ou mais realizações preferidas, o catalisador pode compreender, por exemplo, cerca de 1 a cerca de 50% em peso de zircônia, preferencialmente cerca de 5 a cerca de 40% em peso de zircônia e, de maior preferência, cerca de 8 a cerca de 30% em peso de zircônia, com base no peso calcinado do catalisador.
[0041] Em uma ou mais realizações preferidas, o catalisador pode compreender, por exemplo, cerca de 10 a cerca de 60% em peso de céria, preferencialmente cerca de 15 a cerca de 50% em peso de céria e, de maior preferência, cerca de 28 a cerca de 40% em peso de céria, com base no peso calcinado do catalisador.
[0042] Em realização preferida, a distribuição do tamanho de partículas do material de suporte hidrotermicamente estável no catalisador de acordo com a presente invenção encontra-se na faixa de 500 nm a 50 µm. A extensão específica do mencionado material de suporte hidrotermicamente estável encontra-se na faixa de 30-200 m2/g no estado novo e 15-150 m2/g após o envelhecimento em condições típicas para UFC.
[0043] GPF pode possuir forma e estrutura convencionais. Tipicamente, GPF compreende canais alternativamente fechados que forçam o fluxo de gases de exaustão através de paredes porosas, filtro de fluxo de parede cerâmico, filtro de tela de fios, filtro de espuma SiC ou cerâmica etc.
[0044] Em certas realizações da presente invenção, o revestimento dos catalisadores sobre o GPF pode cobrir o substrato ao longo do seu comprimento ou raio, no todo ou em parte, sobre canais alternativos ou uma de suas combinações. Além disso, mais de um catalisador de acordo com a presente invenção pode ser revestido sobre um único filtro.
[0045] O catalisador de acordo com a presente invenção pode ser preparado por meio de um método que compreende as etapas de: a. impregnação de Pt e, opcionalmente, outros elementos de PGM tais como Rh, Pd, Ru ou Ir (utilizando opcionalmente um ou mais de seus precursores) sobre o material de suporte hidrotermicamente estável com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais componentes diferentes, conforme descrito no presente, para formar uma calda aquosa; b. moagem e revestimento da calda sobre um filtro de partículas de gasolina; e c. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador.
[0046] Na etapa (a), o precursor de Pt pode apresentar-se na forma de solução de hidróxido de cloreto, nitrato, complexo de amônia ou complexo de amina ou na forma de dispersão de metais coloidais altamente dispersos. Os precursores de Pd e Rh podem apresentar-se na forma de solução de hidróxido de cloreto, nitrato, acetato, amônia ou complexo de amina, ou na forma de dispersão de metais coloidais altamente dispersos. Em realização preferida, Pt e outro elemento de PGM tal como Rh na etapa (a) podem ser misturados separadamente com outros componentes para formar caldas aquosas separadas e revestidos sobre o filtro sequencialmente.
[0047] Os outros componentes da etapa (a) podem ser independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos metálicos bases promotores de funções, metais de grupo de transição e materiais de ligação. Exemplos não limitadores desses materiais incluem óxidos de metais alcalino-terrosos (por exemplo, óxido de magnésio, óxido de cálcio, óxido de estrôncio e óxido de bário); óxidos de metais de terras raras (por exemplo, óxido de céria, óxido de disprósio, óxido de érbio, óxido de európio, óxido de gadolínio, óxido de hólmio, óxido de lantânio, óxido de lutécio, óxido de neodímio, óxido de praseodímio, óxido de promécio, óxido de samário, óxido de escândio, óxido de térbio, óxido de túlio, óxido de itérbio e óxido de ítrio); óxidos de metais de transição (por exemplo, óxido de titânio, óxido de zircônio, óxido de vanádio, óxido de manganês, óxido de ferro, óxido de níquel, óxido de cobre, óxido de zinco, óxido de nióbio, óxido de molibdênio, óxido de prata, óxido de háfnio e óxido de tungstênio); e materiais de ligação com base em alumina, titânia, sílica, céria ou zircônia. Combinações desses materiais são também expressamente contempladas pela presente invenção.
[0048] A temperatura de calcinação na etapa (c) poderá ser de 250 °C a 1000 ºC, preferencialmente de 300 °C a 700 ºC e, de maior preferência, de 450 °C a 650 ºC. O período de calcinação pode ser de 10 minutos a 10 horas, preferencialmente 0,5 hora a 8 horas e, de maior preferência, 1 hora a 4 horas.
[0049] Em certas realizações, exaustão de motor a gasolina passa através de GPF revestido com um catalisador de acordo com a presente invenção que contém quantidade cataliticamente eficaz de PGM e catalisadores de metais base oxidativos em velocidade no espaço de, por exemplo, até 80.000 h-1 para gerar oxidante NO2 no gás de exaustão sob condição de A/F pobre. “Quantidade catalítica eficaz” de PGM no presente indica a quantidade de PGM que realiza redução ou conversão substancial de HC, CO e NOx não queimado no gás de exaustão de motor a gasolina que passa através do sistema de tratamento posterior de exaustão, bem como geração de oxidante NO2 em quantidades suficientes para oxidar material particulado capturado sobre o filtro. Em certos exemplos de realizações, por exemplo, a quantidade de PGM é suficiente para causar redução ou conversão de HC, CO e NOx no gás de exaustão de motor a gasolina que passa através do sistema de tratamento posterior de exaustão de pelo menos cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70% ou cerca de 80%. Em certas realizações preferidas, a quantidade de PGM é suficiente para causar redução ou conversão significativa de HC, CO e NOx no gás de exaustão de motor a gasolina que passa através do sistema de tratamento posterior de exaustão de pelo menos cerca de 90%, preferencialmente 95% e, de maior preferência, 98%. Deve-se compreender que “quantidade eficaz como catalisador” selecionada de PGM pode variar dependendo dos padrões de emissões da região específica onde o motor é utilizado. Exemplos de cargas de PGM apropriadas para uso nos catalisadores de acordo com a presente invenção podem encontrar-se na faixa de pelo menos cerca de 0,01% em peso, cerca de 0,02% em peso, cerca de 0,04% em peso, cerca de 0,5% em peso até cerca de 1% em peso, cerca de 1,5% em peso, cerca de 2% em peso, cerca de 2,5% em peso, cerca de 3% em peso ou cerca de 4% em peso com base no peso calcinado do catalisador. Deve-se compreender que cada limite inferior e cada limite superior descrito acima pode ser combinado para formar uma faixa de carga de PGM que é expressamente contemplada pela presente invenção. A velocidade no espaço do gás através de GPF revestido com um catalisador de acordo com a presente invenção pode variar amplamente, dependendo de outras condições de operação, tais como a natureza da composição catalisadora.
[0050] Em uma ou mais realizações, os catalisadores de acordo com a presente invenção contêm PGM com carga de metal precioso total na faixa de 0,17 a 0,88 g/l, preferencialmente 0,35 a 0,70 g/l, com base no peso de PGM sobre o volume do filtro.
[0051] Tipicamente, os catalisadores de acordo com a presente invenção são carregados em GPF em carga na faixa de pelo menos cerca de 5 g/l, cerca de 10 g/l, cerca de 15 g/l, cerca de 20 g/l, cerca de 25 g/l ou cerca de 30 g/l a cerca de 150 g/l, cerca de 175 g/l, cerca de 200 g/l, cerca de 225 g/l, cerca de 250 g/l, cerca de 275 g/l, cerca de 300 g/l ou cerca de 325 g/l. Deve- se compreender que cada limite inferior e cada limite superior descrito acima podem ser combinados para formar uma faixa de carga de catalisador que é expressamente contemplada pela presente invenção. Em certos exemplos de realizações, a carga de catalisador encontra-se na faixa de 10 g/l a 300 g/l ou 30 g/l a 200 g/l.
[0052] Tipicamente, o gás de exaustão de um motor a gasolina passa através de GPF que compreende um catalisador de acordo com a presente invenção sob condições de baixa temperatura. Neste contexto, “baixa temperatura” indica temperatura de menos de cerca de 550 °C, mas ainda suficientemente alta para causar formação catalítica do oxidante NO 2 do gás de exaustão utilizando um catalisador de acordo com a presente invenção. Em alguns exemplos de realizações, o gás de exaustão de motor a gasolina passa através de GPF que compreende um catalisador de acordo com a presente invenção sob baixa temperatura na faixa de cerca de 250 °C a cerca de 550 °C, de maior preferência na faixa de cerca de 350 °C a cerca de 550 °C e, de preferência superior, na faixa de cerca de 350 °C a cerca de 500 °C.
[0053] Em um aspecto, a presente invenção fornece os exemplos de realizações a seguir:
1. Catalisador que compreende Pt e pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável; - em que Pt e o pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável são dispostos sobre um filtro de partículas de gasolina; e - em que Pt está presente em quantidade cataliticamente eficaz para converter NO x, CO e hidrocarbonetos em gases de exaustão em N2, CO2 e H2O e causar oxidação de material particulado capturado sobre o filtro de partículas de gasolina;
2. Catalisador de tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina, em que o mencionado catalisador é revestido sobre um filtro de partículas de gasolina e o catalisador compreende: a. Pt; b. pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metal de terras raras diferente de céria e suas misturas; c. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir de Rh, Pd, Ru, Ir e suas misturas; e d. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas;
3. Catalisador de acordo com o item 2, em que o mencionado catalisador compreende: a. Pt; b. Rh; c. pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metal de terras raras diferente de céria e suas misturas; d. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas;
4. Catalisador de acordo com o item 3, em que o mencionado catalisador compreende: a. 0,01-3% em peso de Pt, com base no peso calcinado do catalisador; b. 0,02-3% em peso de Rh, com base no peso calcinado do catalisador; c. 70-99% em peso de pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metal de terras raras diferente de céria e suas misturas, com base no peso calcinado do catalisador; d. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas;
5. Catalisador de acordo com o item 4, em que o mencionado catalisador compreende: a. 0,02-1% em peso de Pt, com base no peso calcinado do catalisador; b. 0,04-1% em peso de Rh, com base no peso calcinado do catalisador; c. 80-99% em peso de pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metal de terras raras diferente de céria e suas misturas, com base no peso calcinado do catalisador; d. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas;
6. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 5, em que o mencionado catalisador compreende 0,01-4% em peso, preferencialmente 0,02-2,5% em peso e, de maior preferência, 0,05-2% em peso de Pd, com base no peso calcinado do catalisador;
7. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 6, em que a razão em peso de Pt:Rh encontra-se na faixa de 0,1 a 10, preferencialmente 0,5 a 3 e, de maior preferência, 1,5 a 3, inclusive;
8. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 7, em que a razão em peso de Pt:Pd é maior ou igual a 0,1, preferencialmente maior ou igual a 0,5 e, de maior preferência, maior ou igual a 1;
9. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 8, em que o mencionado catalisador é revestido sobre o filtro de partículas de gasolina ao longo do seu comprimento axial ou direção radial, no todo ou em parte, em canais alternados, sobre uma parede ou em uma parede porosa, ou uma de suas combinações;
10. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 9, em que o filtro de partículas de gasolina é um filtro de fluxo de parede que possui estrutura de favo de mel;
11. Catalisador de acordo com qualquer dos itens 2 a 10, em que o tamanho médio de poros do filtro de partículas de gasolina é de 10 a 24 µm, preferencialmente 14 a 20 µm;
12. Processo de preparação do catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11, em que o mencionado processo compreende as etapas de: a. impregnação de Pt e, opcionalmente, pelo menos um outro elemento de PGM tal como Rh, Pd, Ru e Ir (utilizando opcionalmente um ou mais de seus precursores) sobre o material de suporte hidrotermicamente estável com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos metálicos base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores, para formar uma calda aquosa; b. moagem e revestimento da calda sobre um filtro de partículas de gasolina; e c. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador;
13. Processo de preparação do catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11, em que o mencionado processo compreende as etapas de: a. impregnação de Pt e, opcionalmente, um ou mais elementos de PGM diferentes tais como Pd, Ru ou Ir (utilizando opcionalmente um ou mais de seus precursores) sobre um material de suporte com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos metálicos base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores, para formar primeira calda aquosa; b. impregnação de Rh e, opcionalmente, um ou mais elementos de PGM diferentes tais como Pd, Ru e Ir (utilizando opcionalmente um ou mais de seus precursores) sobre um material de suporte com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos metálicos base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores, para formar segunda calda aquosa;
c. moagem e revestimento da segunda calda sobre o filtro de partículas de gasolina; d. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador; e. moagem e revestimento da primeira calda sobre o filtro de partículas de gasolina; e f. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador;
14. Processo de acordo com o item 13, em que a razão em peso de Pt:Pd na etapa (a) é maior ou igual a 0,1, preferencialmente maior ou igual a 0,5 e, de maior preferência, maior ou igual a 1;
15. Catalisador que pode ser obtido por meio do processo conforme definido em qualquer dos itens 12 a 14;
16. Método de tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina utilizando um catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11 e 15, em que o mencionado catalisador converte NO em NO2 para oxidar o PM quando o motor a gasolina é operado em faixa Lambda maior ou igual a 1,01, preferencialmente maior ou igual a 1,03 e, de maior preferência, em faixa de 1,03 a 1,1;
17. Método de tratamento posterior de gases de exaustão de motores a gasolina utilizando um catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11 e 15, em que o mencionado método compreende a etapa de contato dos gases de exaustão com o catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11 e 15; e
18. Sistema de purificação de gases de exaustão de motores a gasolina, em que o mencionado sistema de purificação de gases de exaustão compreende o catalisador conforme definido em qualquer dos itens 1 a 11 e 15 e pelo menos um TWC, preferencialmente em que o mencionado
TWC está localizado em posição de acoplamento.
EXEMPLOS
[0054] Os exemplos a seguir são fornecidos para ilustrar a presente invenção, mas não são, de nenhuma forma, limitações da presente invenção.
[0055] O filtro utilizado nos Exemplos P1 a P5 são filtro de cordierita de fluxo de parede NGK C810 (11,8 cm x 11,8 cm x 15,2 cm, 240 mesh, espessura da parede: 235 µm).
[0056] A alumina estabilizada utilizada nos Exemplos P1 a P5 é da Sasol e os compostos de óxidos de metais de terras raras de zircônia e céria utilizados nos Exemplos P1 a P5 são da Solvay.
EXEMPLO P1
[0057] Filtro padrão.
EXEMPLO P2
[0058] Pd (0,17 g/l) e Rh (0,17 g/l) na forma de soluções de nitrato foram impregnados por meio de misturador P sobre os compostos de óxidos de metais de terras raras de alumina estabilizada, céria e zircônia com água suficiente para diluição até atingir umectação incipiente. Esses pós contendo Pd e Rh foram misturados com soluções aquosas de nitrato de bário e nitrato de zircônio e formaram uma calda aquosa. A calda foi moída e revestida sobre o filtro. Após revestimento, o filtro e o catalisador foram calcinados sob temperatura de 450 °C por duas horas. O catalisador continha gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, óxido de bário, óxido de lantânio, óxido de neodímio, óxido de ítrio, Pd e Rh em concentrações de 24,8%, 32,3%, 27,4%, 4,6%, 1,4%, 3,4%, 5,5%, 0,3% e 0,3%, respectivamente, com base no peso calcinado do catalisador. EXEMPLO P3
[0059] Pt (0,28 g/l) na forma de solução de hidróxido de complexo de amina, Pd (0,25 g/l) e Rh (0,17 g/l) na forma de soluções de nitrato foram impregnados por meio de misturador P sobre os compostos de óxidos de metais de terras raras de alumina estabilizada, céria e zircônia com água de diluição suficiente para atingir umectação incipiente. Esses pós contendo Pt, Pd e Rh foram misturados com soluções aquosas de nitrato de bário e nitrato de zircônio e formaram uma calda aquosa. A calda foi moída e revestida sobre o filtro. Após revestimento, o filtro e o catalisador foram calcinados sob temperatura de 450 °C por duas horas. O catalisador continha gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, óxido de bário, óxido de lantânio, óxido de neodímio, óxido de ítrio, Pt, Pd e Rh em concentrações de 29,5%, 26,1%, 31,6%, 3,7%, 1,1%, 2,7%, 4,4%, 0,4%, 0,3% e 0,2%, respectivamente, com base no peso calcinado do catalisador.
EXEMPLO P4
[0060] Pt (0,28 g/l) na forma de solução de hidróxido de complexo de amina, Pd (0,24 g/l) ou Rh (0,17 g/l) na forma de soluções de nitrato foram impregnados por meio de misturador P sobre os compostos de óxidos de metais de terras raras de alumina estabilizada, céria e zircônia com água suficiente para diluição até atingir umectação incipiente. Foram formados dois tipos de pós: pó misturado de Pd-Rh (“pó A”) e pó misturado de Pt-Pd (“pó B”).
Pó A e pó B foram misturados com soluções aquosas de nitrato de bário e nitrato de zircônio e formaram uma calda aquosa A e calda B, respectivamente.
As duas caldas foram moídas antes do revestimento sobre o filtro. O filtro foi revestido, em primeiro lugar, com calda A a partir do lado de saída do filtro, calcinado sob temperatura de 450 °C por duas horas; e novamente revestido com calda B a partir do lado de entrada do filtro e calcinado sob temperatura de 450 °C por duas horas. A calda A compreendeu gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, óxido de bário, óxido de lantânio, óxido de neodímio, óxido de ítrio, Pd e Rh em concentrações de 24,8%, 32,3%, 27,4%, 4,6%, 1,4%,
3,4%, 5,5%, 0,3% e 0,3%, respectivamente. A calda B compreendeu gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, Pt e Pd sob concentrações de 48,1%, 1,4%, 48,1%, 1,9% e 0,5%, respectivamente. A carga de revestimento revestida a partir da entrada e saída após calcinação encontrava-se em razão em peso de 1:4.
EXEMPLO P5
[0061] Pt (0,14 g/l) na forma de solução de hidróxido de complexo de amina, Pd (0,21 g/l) e Rh (0,17 g/l) na forma de soluções de nitrato foram impregnados por meio de misturador P sobre os compostos de óxidos de metais de terras raras de alumina estabilizada, céria e zircônia com água de diluição suficiente para atingir umectação incipiente. Foram formados dois tipos de pós: pó misturado de Pd-Rh (“pó A”) e pó misturado de Pt-Pd (“pó B”). Pó A e pó B foram misturados com soluções aquosas de nitrato de bário e nitrato de zircônio e formaram uma calda aquosa A e calda B, respectivamente. As duas caldas foram moídas antes do revestimento sobre o filtro. O filtro foi revestido, em primeiro lugar, com calda A a partir do lado de saída do filtro, calcinado sob temperatura de 450 °C por duas horas; novamente revestido com calda B a partir do lado de entrada do filtro e calcinado sob temperatura de 450 °C por duas horas. A calda A compreendeu gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, óxido de bário, óxido de lantânio, óxido de neodímio, óxido de ítrio, Pd e Rh em concentrações de 24,8%, 32,3%, 27,4%, 4,6%, 1,4%, 3,4%, 5,5%, 0,3% e 0,3%, respectivamente. A calda B compreendeu gama alumina, óxido de zircônio, óxido de céria, Pt e Pd sob concentrações de 48,7%, 1,4%, 48,7%, 1,0% e 0,2%, respectivamente. As cargas de revestimento revestidas na entrada e na saída após calcinação encontravam-se em razão em peso de 1:4.
AVALIAÇÃO
[0062] Antes da avaliação no motor, os filtros revestidos de Exemplos P1 a P5 foram carregados com cerca de 10 g de fuligem,
respectivamente, em um motor PFI Geely 2.0L em funcionamento a 2000 rpm sob condições de trabalho plenas por duas horas. A quantidade exata de fuligem carregada foi registrada como a diferença em peso quente do filtro antes e depois de eventos de carregamento de fuligem. As avaliações foram realizadas em um motor de bancada SGE 1.5L Turbo-GDI utilizando o procedimento a seguir:
1. a temperatura foi elevada sob condições A/F ricas até 450 °C (temperatura de entrada do filtro) para evitar queima de fuligem;
2. o motor foi ligado a lambda = 1,05 a 450 °C (temperatura de entrada do filtro) por 30 minutos. A velocidade de fluxo de massa através do filtro foi de 66 kg/h. Durante esse período, as quedas de pressão entre os dois sensores de pressão localizados em frente e depois do filtro foram monitoradas.
[0063] ΔP% (percentual de redução de BP) foi definido como: BP(𝑡) − BP(𝑡𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 ) ∆𝑃% = × 100% BP(𝑡0 ) − BP(𝑡𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 )
[0064] ΔP% mede a taxa de consumo de fuligem sob condições experimentais. Quanto maior o número ΔP%, maior a velocidade de oxidação da fuligem acumulada.
[0065] Neste ponto: - BP(𝑡) = queda de pressão ao longo do filtro (carregado com fuligem) após 30 minutos, medida em motor de bancada a 450 °C e velocidade de fluxo de massa de 66 kg/h; - BP(𝑡0 ) = queda de pressão ao longo do filtro (carregado com fuligem) no momento 𝑡 =0, medida em motor de bancada a 450 °C e velocidade de fluxo de massa de 66 kg/h; e - BP(𝑡𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜 ) = queda de pressão ao longo do filtro (revestido ou modelo), sem carga de fuligem, medida no motor de bancada à mesma temperatura e velocidade de fluxo.
[0066] Os resultados da avaliação são exibidos na Figura 1.
Segundo os resultados da avaliação, concluiu-se que um filtro modelo não possuía capacidade significativa de oxidar a fuligem capturada no filtro sob condições de 450 °C e A/F pobre. Comparativamente, o catalisador com Pt/Pd/Rh aumentou significativamente a taxa de oxidação de fuligem. O catalisador revestido separadamente com Pt na entrada do substrato aumentou adicionalmente a taxa de oxidação de fuligem. O catalisador com Pt/Rh = 1,6 exibiu oxidação de fuligem muito mais alta em comparação com um catalisador com Pt/Rh = 0,8.
EXEMPLOS P6 A P11
[0067] O filtro utilizado nos Exemplos P6 a P11 são filtro de cordierita de fluxo de parede CNG GC HP 1.1 (11,8 cm x 11,8 cm x 10,1 cm, 300 mesh, espessura da parede: 216 µm). Amostras de núcleo foram perfuradas a partir do centro do filtro revestido e a área do batoque foi removida igualmente das duas extremidades para fornecer uma amostra de núcleo perfurada com tamanho de 2,5 cm x 2,5 cm x 7,6 cm, 300 mesh e espessura de parede: 216 µm.
[0068] A alumina estabilizada utilizada nos Exemplos P6 a P11 é da Sasol e os compostos de óxidos metálicos de terras raras céria e zircônia utilizados nos Exemplos P6 a P11 são da Solvay.
PROCEDIMENTO GERAL DE PREPARAÇÃO DE FILTRO REVESTIDO DOS EXEMPLOS P6 A P11
[0069] Pt na forma de solução de hidróxido de complexo de amina, Pd e Rh na forma de soluções de nitrato foram impregnados por meio de misturador P sobre os compostos de óxidos de metais de terras raras de alumina estabilizada, céria e zircônia com água de diluição suficiente para atingir umectação incipiente. Esses pós contendo Pt, Pd e Rh foram misturados com soluções aquosas de nitrato de bário e nitrato de zircônio e formaram uma calda aquosa. A calda foi moída e revestida sobre o filtro a partir da extremidade de entrada do filtro. Após revestimento, o filtro e o catalisador foram calcinados sob temperatura de 450 °C por duas horas antes da perfuração da amostra de núcleo do filtro.
[0070] A composição catalisadora para os Exemplos P6 a P11 é relacionada na Tabela 1, o percentual em peso é baseado no peso calcinado do catalisador e a carga é baseada no peso de metal precioso, ou seja, Pt, Pd e Rh, sobre o volume do filtro.
TABELA 1
[0071] Composição catalisadora dos Exemplos P6 a P11: Exemplo P6 P7 P8 P9 P10 P11 CeO2 % em peso 25,8 31,7 35,8 35,8 40,0 44,2 ZrO2 % em peso 26,1 28,0 20,8 20,8 13,7 7,6 Al2O3 % em peso 37,6 29,8 34,9 34,9 39,9 43,8 BaO % em peso 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 La2O3 % em peso 1,1 1,1 0,8 0,8 0,5 0,3 Nd2O3 % em peso 2,7 2,7 2,1 2,1 1,4 0,7 Y2O3 % em peso 4,4 4,4 3,3 3,3 2,2 1,1 Pt % em peso 0,19 0,19 0,19 0,23 0,19 0,19 Pd % em peso 0,05 0,05 0,05 0,00 0,05 0,05 Rh % em peso 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 Pt g/l 0,28 0,28 0,28 0,35 0,28 0,28 Pd g/l 0,07 0,07 0,07 0 0,07 0,07 Rh g/l 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 AVALIAÇÃO DOS EXEMPLOS P6-P11
[0072] Antes da avaliação do desempenho, as amostras do núcleo dos Exemplos P6 a P11 foram envelhecidas hidrotermicamente a 850 °C por 36 horas sob atmosfera pobre e rica alternada.
[0073] A atividade de conversão de três vias das amostras (ou seja, conversão de HC, CO e NOx) foi avaliada em um reator de simulação de veículo a gasolina sob ciclo WLTC. A atividade de queima de fuligem sob baixa temperatura das amostras, determinada pela sua capacidade de gerar NO2 sob condições levemente pobres, foi testada no mesmo reator, utilizando o procedimento a seguir:
1. tratamento prévio com catalisador: velocidade espacial,
18.000 h-1, 20 ppm de HC (como C1), 40 ppm de CO, 150 ppm de NO, 10% H2O, 14% CO2, lambda = 1,05, saldo de N2, temperatura de entrada do catalisador de 500 oC por 30 minutos; e
2. lambda 1,05: velocidade espacial, 18.000 h-1, 20 ppm de HC (como C1), 40 ppm de CO, 150 ppm de NO, 10% H2O, 14% CO2, lambda = 1,05, saldo de N2, temperatura de entrada do catalisador em elevação de 250 para 500 oC à velocidade de elevação de 20 oC min-1.
[0074] Os resultados das avaliações são exibidos nas Figuras 2 e
3. Segundo os resultados de avaliação da atividade de conversão de três vias, concluiu-se que todos os exemplos (P6 a P11) exibiram atividade de conversão de CO similar. O Exemplo P11 exibiu atividade de NOx pior que outros exemplos e o Exemplo P9, amostra sem Pd, exibiu atividade de HC pior que outros exemplos. Segundo os resultados de avaliação da geração de NO 2 (que refletem a atividade de regeneração de fuligem sob baixa temperatura), concluiu-se que somente o Exemplo P6, amostra com o menor teor de céria, exibiu geração de NO2 significativamente menor sob atmosfera levemente pobre. Em resumo, os Exemplos P7, P8 e P10 exibiram boa atividade de conversão de três vias e boa atividade de geração de NO2, necessárias para queima de fuligem sob baixa temperatura eficaz.

Claims (18)

REIVINDICAÇÕES
1. CATALISADOR caracterizado por compreender: - Pt e pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável; - em que Pt e o pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável são dispostos sobre um filtro de partículas de gasolina; e - em que Pt está presente em quantidade cataliticamente eficaz para converter NOx, CO e hidrocarbonetos em gases de exaustão em N2, CO2 e H2O e causar oxidação de material particulado capturado sobre o filtro de partículas de gasolina.
2. CATALISADOR DE TRATAMENTO POSTERIOR DE GASES de exaustão de motores a gasolina revestido sobre um filtro de partículas de gasolina, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender: a. Pt; b. pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir do grupo que consiste de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas; c. opcionalmente, pelo menos um metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Rh, Pd, Ru, Ir e suas misturas; e d. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir do grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas.
3. CATALISADOR de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender: a. Pt;
b. Rh; c. pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir do grupo que consiste de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas; d. opcionalmente, pelo menos um metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir do grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas.
4. CATALISADOR de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender: a. 0,01-3% em peso de Pt, com base no peso calcinado do catalisador; b. 0,02-3% em peso de Rh, com base no peso calcinado do catalisador; c. 70-99% em peso de pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir do grupo que consiste de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas, com base no peso calcinado do catalisador; d. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir do grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas.
5. CATALISADOR de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender:
a. 0,02-1% em peso de Pt, com base no peso calcinado do catalisador; b. 0,04-1% em peso de Rh, com base no peso calcinado do catalisador; c. 80-99% em peso de pelo menos um material de suporte hidrotermicamente estável selecionado a partir de alumina, zircônia, céria, sílica, titânia, óxido de metais de terras raras diferentes de céria e suas misturas, com base no peso calcinado do mencionado catalisador; d. opcionalmente, pelo menos um outro metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Pd, Ru, Ir e suas misturas; e e. opcionalmente, pelo menos um metal de grupo de transição selecionado a partir do grupo que consiste de Mn, Fe, Co, Ni, Cu e suas misturas.
6. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender 0,01-4% em peso, preferencialmente 0,02-2,5% em peso e, de maior preferência, 0,05-2% em peso de Pd, com base no peso calcinado do catalisador.
7. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo mencionado catalisador compreender Rh que está presente em quantidade tal que a razão em peso de Pt:Rh encontra-se na faixa de 0,1 a 10, 0,5 a 3 ou 1,5 a 3, inclusive.
8. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 7, caracterizado pela razão em peso de Pt:Pd ser maior ou igual a 0,1, preferencialmente maior ou igual a 0,5 e, de maior preferência, maior ou igual a 1.
9. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo mencionado catalisador ser revestido sobre o filtro de partículas de gasolina ao longo do seu comprimento axial ou direção radial, no todo ou em parte, em canais alternados, sobre uma parede ou em uma parede porosa, ou uma de suas combinações.
10. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 9, caracterizado pelo filtro de partículas de gasolina compreender um filtro de fluxo de parede que compreende uma estrutura de favo de mel.
11. CATALISADOR de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 10, caracterizado pelo tamanho médio de poros do filtro de partículas de gasolina ser de 10 a 24 µm, preferencialmente 14 a 20 µm.
12. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DO CATALISADOR conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo mencionado processo compreender as etapas de: a. impregnação de Pt e, opcionalmente, pelo menos um metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Rh, Pd, Ru e Ir, opcionalmente utilizando um ou mais de seus precursores sobre o material de suporte hidrotermicamente estável com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos de metais base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores para formar uma calda aquosa; b. moagem e revestimento da calda sobre o filtro de partículas de gasolina; e c. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador.
13. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DO CATALISADOR conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo mencionado processo compreender as etapas de: a. impregnação de Pt e, opcionalmente, pelo menos um metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Pd, Ru e Ir, opcionalmente utilizando um ou mais de seus precursores sobre o material de suporte com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos de metais base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores para formar primeira calda aquosa; b. impregnação de Rh e, opcionalmente, pelo menos um metal do grupo de platina selecionado a partir do grupo que consiste de Pd, Ru e Ir, opcionalmente utilizando um ou mais de seus precursores sobre o material de suporte com água suficiente para atingir umectação incipiente e, opcionalmente, diluir e/ou misturar com um ou mais materiais independentemente selecionados a partir do grupo que consiste de óxidos de metais base, metais de grupos de transição, materiais de ligação, suas combinações e/ou seus precursores para formar segunda calda aquosa; c. moagem e revestimento da segunda calda aquosa sobre o filtro de partículas de gasolina; d. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador; e. moagem e revestimento da primeira calda aquosa sobre o filtro de partículas de gasolina; e f. calcinação do filtro de partículas de gasolina revestido com catalisador.
14. PROCESSO de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela razão em peso de Pt:Pd na etapa (a) ser maior ou igual a 0,1, preferencialmente maior ou igual a 0,5 ou maior ou igual a 1.
15. CATALISADOR caracterizado por poder ser obtido por meio do processo conforme definido em qualquer das reivindicações 12 a 14.
16. MÉTODO DE TRATAMENTO posterior de gases de exaustão de motores a gasolina utilizando o catalisador conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11 e 15, caracterizado pelo mencionado catalisador converter NO em NO2 para oxidar matéria particulada quando o motor a gasolina for operado em faixa Lambda acima de 1,01, preferencialmente acima de 1,03 e, de maior preferência, em faixa de 1,03 a 1,1.
17. MÉTODO DE TRATAMENTO posterior de gases de exaustão de motores a gasolina utilizando o catalisador conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11 e 15, caracterizado pelo mencionado método compreender a etapa de contato do gás de exaustão com o catalisador conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11 e 15.
18. SISTEMA DE PURIFICAÇÃO de gases de exaustão de motores a gasolina, caracterizado pelo mencionado sistema de purificação de gases de exaustão compreender o catalisador conforme definido em qualquer das reivindicações 1 a 11 e 15 e pelo menos um TWC, preferencialmente em que o mencionado TWC está localizado em posição de acoplamento.
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