BR112020024141B1 - Artigo de catalisador, sistema de tratamento e método para reduzir um nível de nox - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÕES DE CATALISADOR, ARTIGO DE CATALISADOR, SISTEMA DE TRATAMENTO E MÉTODO PARA REDUZIR UM NÍVEL DE NOx. A presente divulgação é dirigida a uma composição de catalisador Absorvedora de NOx de Baixa Temperatura (LT-NA) que exibe adsorção de NOx em uma ampla faixa de temperatura e velocidade espacial e desvia a dessorção de NOx para uma faixa de temperatura desejada. Em particular, a composição LT-NA inclui um zeólito de poro grande contendo um componente de paládio e um zeólito de poro pequeno ou médio contendo um componente de paládio. É fornecido ainda um artigo de catalisador incluindo a composição de catalisador LT-NA, um sistema de tratamento de emissão para tratar um gás de escape incluindo o artigo de catalisador e métodos para reduzir um nível de NOx em uma corrente de gás de escape usando o artigo de catalisador.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção é dirigida a composições catalíticas, artigos, sistema e métodos adequados para tratar correntes de gás de escape de um motor de combustão interna para reduzir emissões de óxidos de nitrogênio (NOx).

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os regulamentos ambientais para emissões de motores de combustão interna estão se tornando cada vez mais rigorosos em todo o mundo. A operação de um motor de queima pobre, por exemplo, um motor a diesel, fornece ao usuário uma excelente economia de combustível devido à sua operação em altas razões ar/combustível em condições de combustível pobre. No entanto, motores a diesel também emitem emissões de gases de escape contendo matéria particulada (PM), hidrocarbonetos (HC) não queimados, monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (NOx), em que NOx descreve várias espécies químicas de óxidos de nitrogênio, incluindo monóxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio, dentre outros. Os dois principais componentes da matéria particulada de escape são a fração orgânica solúvel (SOF) e a fração de fuligem. A SOF condensa na fuligem em camadas e geralmente é derivada de óleo diesel não queimado e óleos lubrificantes. A SOF pode existir em escape de diesel como um vapor ou como um aerossol (isto é, gotículas finas de condensado líquido), dependendo da temperatura do gás de escape. Fuligem é predominantemente composta por partículas de carbono.

[003] Catalisadores de oxidação compreendendo um metal precioso, tal como um ou mais metais do grupo da platina (PGMs), dispersos em um suporte de óxido de metal refratário, tal como alumina, são conhecidos para uso no tratamento do escape de motores a diesel, a fim de converter ambos os poluentes gasosos de hidrocarbonetos e monóxido de carbono catalisando a oxidação desses poluentes para dióxido de carbono e água. Esses catalisadores geralmente estão contidos em unidades chamadas catalisadores de oxidação de diesel (DOC), que são colocados no caminho de fluxo de escape de motores a diesel para tratar o escape antes que ele seja ventilado para a atmosfera. Tipicamente, os catalisadores de oxidação de diesel são formados em substratos cerâmicos ou metálicos sobre os quais uma ou mais composições de revestimento de catalisador são depositadas. Além da conversão de emissões gasosas de HC e CO e da matéria particulada (porção de SOF), catalisadores de oxidação que contêm um ou mais PGMs promovem a oxidação de NO para NO2. Catalisadores são tipicamente definidos por sua temperatura de apagamento ou a temperatura na qual 50% de conversão é atingida, também chamada de T50.

[004] NOx está contido em gases de escape, tal como de motores de combustão interna (por exemplo, em automóveis e caminhões), de instalações de combustão (por exemplo, centrais elétricas aquecidas por gás natural, óleo ou carvão) e de plantas de produção de ácido nítrico. Vários métodos de tratamento têm sido usados para o tratamento de misturas de gases contendo NOx para diminuir a poluição atmosférica.

[005] Um método eficaz para reduzir NOx do escape de motores de combustão pobre, tal como injeção direta de gasolina e motores de queima pobre parcial, bem como de motores a diesel, requer aprisionar e armazenar NOx sob condições de operação de motor de queima pobre e reduzir NOx aprisionado sob condições de operação de motor estequiométricas ou ricas ou sob operação de motor pobre com combustível externo injetado no escape para induzir condições ricas. O ciclo de operação pobre é tipicamente entre 1 minuto e 20 minutos e o ciclo de operação rico é tipicamente curto (1 a 10 segundos) para preservar tanto combustível quanto possível. Para intensificar a eficiência de conversão de NOx, a regeneração curta e frequente é favorecida em relação à regeneração longa, mas menos frequente. Assim, um catalisador de armadilha de NOx pobre geralmente deve fornecer uma função de aprisionamento de NOx e uma função de conversão de três vias.

[006] Alguns sistemas de armadilha de NOx pobre (LNT) contêm elementos alcalino terrosos. Por exemplo, componentes sorventes de NOx incluem óxidos de metais alcalino terrosos, tal como óxidos de Mg, Ca, Sr ou Ba. Outros sistemas LNT pobres podem conter óxidos de metais de terras raras, tal como óxidos de Ce, La, Pr ou Nd. Os sorventes de NOx podem ser usados em combinação com catalisadores PGM, tal como componentes de platina dispersos em um suporte de óxido de metal refratário (por exemplo, alumina) para oxidação e redução de NOx catalítica. O catalisador LNT opera em condições de escape pobre (modo de aprisionamento) e rica (modo de regeneração) cíclicas durante as quais o NO de saída do motor é convertido em N2.

[007] Outro método eficaz para reduzir NOx do escape de motores de queima pobre requer reação de NOx sob condições de operação de motor de queima pobre com um redutor adequado, tal como amônia ou hidrocarboneto na presença de um componente de catalisador de redução catalítica seletivo (SCR). O processo SCR usa redução catalítica de óxidos de nitrogênio com um redutor (por exemplo, amônia) na presença de oxigênio atmosférico, resultando na formação predominantemente de nitrogênio e vapor:

[008] Catalisadores atuais empregados no processo de SCR incluem peneiras moleculares, tal como zeólitos, trocadas por íons com um metal catalítico, tal como ferro ou cobre. Um componente de catalisador de SCR útil é capaz de catalisar efetivamente a redução do componente de escape de NOx a temperaturas abaixo de 600°C de modo que níveis reduzidos de NOx possam ser alcançados mesmo em condições de baixa carga, o que tipicamente está associado a temperaturas de escape mais baixas.

[009] Um grande problema encontrado no tratamento de correntes de gases de escape automotivos é o chamado período de "partida a frio", que é o período de tempo no início do processo de tratamento, quando a corrente de gás de escape e o sistema de tratamento de gás de escape estão a baixas temperaturas (isto é, abaixo de 150°C). A essas baixas temperaturas, os sistemas de tratamento de gás de escape geralmente não exibem atividade catalítica suficiente para tratar eficazmente emissões de hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOx) e/ou monóxido de carbono (CO). Em geral, os componentes catalíticos, tal como componentes de catalisador SCR, são muito eficazes na conversão de NOx em N2 a temperaturas acima de 200°C, mas não exibem atividades suficientes em regiões de temperatura mais baixa (<200°C), tal como aquelas encontradas durante partida a frio ou condução na cidade a baixa velocidade prolongada. Portanto, componentes catalíticos capazes de capturar e armazenar tais emissões de NOx de baixa temperatura e sendo capazes de liberá-las em temperaturas mais altas (>200°C) quando os componentes catalíticos (isto é, componentes de catalisador de SCR) se tornam eficazes estão em grande demanda. Como resultado, esforços consideráveis foram feitos para aliviar esse problema. Por exemplo, novos sistemas de aprisionamento foram desenvolvidos, os quais podem armazenar essas emissões de gás de escape a baixas temperaturas e, posteriormente, liberá-las (isto é, gases HC, CO e NOx) em temperaturas mais altas, quando os componentes catalíticos restantes do sistema de tratamento tiverem atingido atividade catalítica suficiente.

[010] Por exemplo, zeólitos são frequentemente usados como materiais adsorventes em sistemas de tratamento catalítico, a fim de adsorver e reter poluentes de hidrocarbonetos gasosos durante o período de partida a frio inicial. Quando a temperatura do gás de escape aumenta, os hidrocarbonetos adsorvidos são expulsos do material adsorvente e submetidos à oxidação catalítica em temperaturas mais altas. No entanto, a tecnologia adsorvedora de NOx foi limitada para uso em aplicações de LNT, onde NOx (NO e NO2) é adsorvido em óxidos de metal de base (BaO, MgO, CeO2, etc.) sob condições pobres e, em seguida, liberado e reduzido em condições ricas transientes. A conversão de NO em NO2 é um pré-requisito para aprisionamento de NOx eficiente; no entanto, a taxa de reação é muito lenta quando a temperatura está abaixo de 200°C, o que torna o catalisador de LNT tradicional inadequado para aprisionar emissão de NOx de partida a frio.

[011] Devido aos regulamentos de emissão cada vez mais rigorosos, seria altamente desejável fornecer um componente de armazenamento de NOx aprimorado para capturar a emissão de NOx de partida a frio. Como >80% de emissão de NOx de partida a frio consiste em NO, é imperativo que os materiais de adsorção de NOx avançados tenham grande eficiência para a adsorção de NO.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012] A presente divulgação geralmente fornece composições de catalisador, artigos de catalisador e sistemas de catalisador compreendendo tais artigos de catalisador que exibem adsorção aprimorada de NOx sob condições de baixa temperatura. Em particular, tais artigos e sistemas compreendem um adsorvedor de NOx adequado para adsorver NOx em baixas temperaturas e liberar NOx aprisionado em temperaturas elevadas. O componente de adsorção de NOx das presentes composições de catalisador fornece propriedades desejáveis de adsorção e dessorção de NOx sob várias condições de operação do motor.

[013] Por conseguinte, em um aspecto é fornecida uma composição de catalisador de Adsorverdor de NOx de Baixa Temperatura (LT- NA) compreendendo um primeiro zeólito, em que o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e compreende um primeiro componente de paládio; e um segundo zeólito, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno ou poro médio e compreende um segundo componente de paládio.

[014] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito e o segundo zeólito são cada qual um zeólito de aluminossilicato. Em algumas modalidades, a razão sílica para alumina (SAR) do primeiro zeólito é de cerca de 10 a cerca de 50. Em algumas modalidades, a SAR do segundo zeólito é de cerca de 10 a cerca de 50.

[015] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito tem um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, FZU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é selecionado do grupo que consiste em BEA, FAU e combinações dos mesmos.

[016] Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MFI, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR, ITE e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito tem um sistema de poro bidimensional.

[017] Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de FER, MEL, MFI, STT e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é selecionado do grupo que consiste em FER, MWW, CHA e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é BEA e o segundo zeólito é FER.

[018] Em algumas modalidades, a composição de catalisador compreende ainda um terceiro zeólito compreendendo um terceiro componente de paládio. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de poro grande e em que o primeiro zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno ou poro médio e em que o segundo zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

[019] Em algumas modalidades, o primeiro componente de paládio e o segundo componente de paládio estão presentes em uma quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 6% em peso, ou cerca de 1% a cerca de 3% em peso, com base no primeiro zeólito e no segundo zeólito, respectivamente. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 1:9 a cerca de 9:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 1:3 a cerca de 3:1, por exemplo, a razão pode ser de cerca de 1:3, cerca de 1:2,5, cerca de 1:2, cerca de 1:1,5, cerca de 1:1, cerca de 3:1, cerca de 2,5:1, cerca de 2:1, cerca de 1,5:1 ou cerca de 1:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 9:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 0,5:9,5.

[020] Em outro aspecto, é fornecido um artigo de catalisador para tratar uma corrente de escape de um motor de combustão interna, o artigo compreendendo um substrato de catalisador tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída definindo um comprimento global e uma primeira composição de catalisador LT-NA, em que a primeira composição de catalisador LT-NA é a composição de catalisador LT-NA aqui divulgada. Em algumas modalidades, a primeira composição de catalisador LT-NA está na forma de uma mistura compreendendo o primeiro zeólito e o segundo zeólito. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende um primeiro revestimento de lavagem compreendendo o primeiro zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e um segundo revestimento de lavagem compreendendo o segundo zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador. Em algumas modalidades, o segundo revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o primeiro revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do segundo revestimento de lavagem. Em algumas modalidades, o primeiro revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o segundo revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do primeiro revestimento de lavagem. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador tem uma configuração zoneada de modo que o primeiro revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de cerca de 10% a cerca de 70% do comprimento global e o segundo revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de cerca de 30% a cerca de 90% do comprimento global.

[021] Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende um carregamento de Pd de cerca de 15 g/ft3a cerca de 100 g/ft3ou de cerca de 60 g/ft3a cerca de 90 g/ft3. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende um carregamento de zeólito total de cerca de 1 g/in3a cerca de 5 g/in3ou de cerca de 2 g/in3a cerca de 4 g/in3. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende uma razão sílica para alumina (SAR) de cerca de 5 a cerca de 50 ou de cerca de 10 a cerca de 35. Em algumas modalidades, o substrato de catalisador compreende um substrato de colmeia na forma de um filtro de fluxo de parede ou um fluxo através do substrato. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende ainda uma primeira composição de catalisador de oxidação de diesel (DOC) disposta no substrato. Em algumas modalidades, a primeira composição de DOC compreende um componente de Pt e um quarto componente de Pd, em que o componente de Pt e o quarto componente de Pd são suportados em materiais de suporte de óxido de metal refratário. Em algumas modalidades, o óxido de metal refratário compreende gama alumina ou alumina dopada com cerca de 2% a cerca de 10% de SiO2. Em algumas modalidades, a primeira composição de DOC compreende ainda zeólito beta que é substancialmente livre de qualquer espécie de metal do grupo da platina (PGM).

[022] Em algumas modalidades, a primeira composição de catalisador LT-NA e a primeira composição de DOC estão presentes no substrato de catalisador em uma camada simples homogênea. Em algumas modalidades, a primeira composição de catalisador LT-NA compreende uma primeira camada e a composição de DOC compreende uma segunda camada. Em algumas modalidades, a primeira camada é disposta em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e a segunda camada é disposta em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador. Em algumas modalidades, a primeira camada está diretamente no substrato de catalisador e a segunda camada está em pelo menos uma porção da primeira camada. Em algumas modalidades, a segunda camada está diretamente no substrato de catalisador e a primeira camada está em pelo menos uma porção da segunda camada. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador tem uma configuração zoneada, de modo que a segunda camada seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de cerca de 10% a cerca de 70% do comprimento global e a primeira camada seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de cerca de 30% a cerca de 90% do comprimento global.

[023] Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende ainda uma terceira camada. Em algumas modalidades, a terceira camada compreende uma segunda composição de DOC. Em algumas modalidades, a primeira camada é disposta entre a segunda camada e a terceira camada. Em algumas modalidades, a segunda composição de DOC é idêntica à primeira composição de DOC.

[024] Em algumas modalidades, a terceira camada compreende uma segunda composição de catalisador LT-NA. Em algumas modalidades, a segunda camada é disposta entre a primeira camada e a terceira camada. Em algumas modalidades, a segunda composição de catalisador LT-NA é idêntica à primeira composição de catalisador LT-NA.

[025] Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma primeira composição de DOC diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC e uma segunda composição de DOC na primeira composição LT-NA. Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma segunda composição de DOC diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador LT- NA na segunda composição de DOC e uma primeira composição de DOC na primeira composição LT-NA.

[026] Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma primeira composição de catalisador LT-NA diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador de DOC na primeira composição de LT- NA e uma segunda composição de composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC. Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma segunda composição de catalisador LT-NA diretamente no substrato, uma primeira composição de DOC na segunda composição de catalisador LT- NA e uma primeira composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC.

[027] Em ainda outro aspecto, é fornecido um sistema de tratamento de gás de escape compreendendo o artigo catalítico aqui divulgado, em que o artigo catalítico está a jusante e em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

[028] Em ainda um aspecto adicional é fornecido um método para reduzir um nível de NOx em uma corrente de gás de escape de um motor de combustão interna, o método compreendendo passar a corrente de escape através de qualquer das composições de catalisador, artigos catalíticos ou sistemas de tratamento de gás de escape divulgados neste documento.

[029] A presente divulgação inclui, sem limitação, as seguintes modalidades.

[030] Modalidade 1: Uma composição de catalisador de Adsorvente de NOx de Baixa Temperatura (LT-NA) compreendendo um primeiro zeólito, em que o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e compreende um primeiro componente de paládio; e um segundo zeólito, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno ou poro médio e compreende um segundo componente de paládio.

[031] Modalidade 2: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro zeólito e o segundo zeólito são, cada um, um zeólito de aluminossilicato.

[032] Modalidade 3: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que a razão sílica para alumina (SAR) do primeiro zeólito é de cerca de 10 a cerca de 50.

[033] Modalidade 4: A composição do catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que a SAR do segundo zeólito é de cerca de 10 a cerca de 50.

[034] Modalidade 5: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro zeólito tem um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, FZU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[035] Modalidade 6: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro zeólito é selecionado do grupo que consiste em BEA, FAU e combinações dos mesmos.

[036] Modalidade 7: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior ou subsequente, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MFI, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[037] Modalidade 8: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR, ITE e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[038] Modalidade 9: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[039] Modalidade 10: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito tem um sistema de poro bidimensional.

[040] Modalidade 11: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito tem um sistema de poro bidimensional e tem um tipo de estrutura selecionado de FER, CSV, DAC, HEU, MFS, MWW, NES, RRO, SFG, STI, STT e TER.

[041] Modalidade 12: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de FER, MEL, MFI, STT e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[042] Modalidade 13: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o segundo zeólito é selecionado do grupo consistindo em FER, MWW, CHA e combinações dos mesmos.

[043] Modalidade 14: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro zeólito é BEA e o segundo zeólito é FER.

[044] Modalidade 15: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um terceiro zeólito compreendendo um terceiro componente de paládio.

[045] Modalidade 16: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o terceiro zeólito é um zeólito de poro grande e em que o primeiro zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

[046] Modalidade 17: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno ou poro médio e em que o segundo zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

[047] Modalidade 18: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro componente de paládio e o segundo componente de paládio estão presentes em uma quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 64% em peso, ou cerca de 1% a cerca de 2% em peso com base no primeiro zeólito e no segundo zeólito, respectivamente.

[048] Modalidade 19: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 9:1.

[049] Modalidade 20: A composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior, em que a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 0,5:9,5.

[050] Modalidade 21: Um artigo de catalisador para tratar uma corrente de escape de um motor de combustão interna compreendendo um substrato de catalisador tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída definindo um comprimento global e a composição de catalisador LT-NA de qualquer modalidade anterior ou subsequente disposta no mesmo.

[051] Modalidade 22: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de catalisador LT-NA está na forma de uma mistura compreendendo o primeiro zeólito e o segundo zeólito.

[052] Modalidade 23: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior compreendendo um primeiro revestimento de lavagem compreendendo o primeiro zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e um segundo revestimento de lavagem compreendendo o segundo zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador.

[053] Modalidade 24: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o segundo revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o primeiro revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do segundo revestimento de lavagem.

[054] Modalidade 25: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o segundo revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do primeiro revestimento de lavagem.

[055] Modalidade 26: O artigo de catalisador de qualquer anterior, em que o artigo de catalisador tem uma configuração zoneada de modo que o primeiro revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de cerca de 10% a cerca de 70% do comprimento global e o segundo revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de cerca de 30 a cerca de 90% do comprimento global.

[056] Modalidade 27: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o artigo de catalisador compreende um carregamento de Pd de cerca de 15 g/ft3a cerca de 200 g/ft3ou de cerca de 60 g/ft3a cerca de 120 g/ft3.

[057] Modalidade 28: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o artigo de catalisador compreende um carregamento de zeólito total de cerca de 1 g/in3a cerca de 5 g/in3ou de cerca de 2 g/in3a cerca de 4 g/in3.

[058] Modalidade 29: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o artigo de catalisador compreende uma SAR de cerca de 5 a cerca de 50 ou cerca de 10 a cerca de 35.

[059] Modalidade 30: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o substrato de catalisador compreende um substrato em colmeia na forma de um filtro de fluxo de parede ou um substrato de fluxo direto.

[060] Modalidade 31: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda uma composição de catalisador de oxidação de diesel (DOC) disposta no substrato.

[061] Modalidade 32: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de DOC compreende um componente de Pt e um quarto componente de Pd, em que o componente de Pt e o quarto componente de Pd são suportados em materiais de suporte de óxido de metal refratário.

[062] Modalidade 33: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o óxido de metal refratário compreende gama alumina ou alumina dopada com cerca de 2% a cerca de 10% de SiO2.

[063] Modalidade 34: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de DOC compreende ainda zeólito beta que é substancialmente livre de qualquer espécie de metal do grupo da platina (PGM).

[064] Modalidade 35: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de catalisador LT-NA e a composição de DOC estão presentes no substrato de catalisador em uma camada simples homogênea.

[065] Modalidade 36: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de catalisador LT-NA compreende uma primeira camada e a composição de DOC compreende uma segunda camada.

[066] Modalidade 37: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a primeira camada é disposta em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e o segundo zeólito está disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador.

[067] Modalidade 38: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a primeira camada está diretamente no substrato de catalisador e a segunda camada está em pelo menos uma porção da primeira camada.

[068] Modalidade 39: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a segunda camada está diretamente no substrato de catalisador e a primeira camada está em pelo menos uma porção da segunda camada.

[069] Modalidade 40: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que o artigo de catalisador tem uma configuração zoneada de modo que a segunda camada seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de cerca de 10% a cerca de 70% do comprimento global e a primeira camada é disposta no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de cerca de 30 a cerca de 90% do comprimento global.

[070] Modalidade 41: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda uma terceira camada.

[071] Modalidade 42: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a terceira camada compreende uma segunda composição de DOC.

[072] Modalidade 43: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a primeira camada está disposta entre a segunda camada e a terceira camada.

[073] Modalidade 44: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a segunda composição de DOC é idêntica à primeira composição de DOC.

[074] Modalidade 45: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a terceira camada compreende uma segunda composição LT-NA.

[075] Modalidade 46: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a segunda camada está disposta entre a primeira camada e a terceira camada.

[076] Modalidade 47: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a segunda composição LT-NA é idêntica à primeira composição LT-NA.

[077] Modalidade 48: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição de DOC compreende ainda uma terceira camada e em que a primeira camada está disposta entre a segunda camada e a terceira camada.

[078] Modalidade 49: O artigo de catalisador de qualquer modalidade anterior, em que a composição LT-NA compreende ainda uma terceira camada e em que a segunda camada está disposta entre a primeira e a terceira camada.

[079] Modalidade 50: Um sistema de tratamento de gás de escape compreendendo o artigo catalítico de qualquer modalidade anterior, em que o artigo catalítico está a jusante de e em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

[080] Modalidade 51: Um método para reduzir um nível de NOx em uma corrente de gás de escape de um motor de combustão interna, o método compreendendo contatar a corrente de gás de escape com o artigo de catalisador de quaisquer modalidades anteriores.

[081] Essas e outras características, aspectos e vantagens da divulgação serão evidentes de uma leitura da descrição detalhada a seguir, juntamente com os desenhos anexos, que são brevemente descritos abaixo. A invenção inclui qualquer combinação de duas, três, quatro ou mais das modalidades mencionadas acima, bem como combinações de quaisquer duas, três, quatro ou mais características ou elementos estabelecidos nesta divulgação, independentemente se tais características ou elementos são expressamente combinados em uma descrição de modalidade específica aqui. Esta divulgação se destina a ser lida holisticamente, de modo que quaisquer características ou elementos separáveis da invenção divulgada, em qualquer de seus vários aspectos e modalidades, sejam vistos como destinados a ser combináveis, a menos que o contexto dite claramente o contrário. Outros aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir do seguinte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[082] A fim de proporcionar uma compreensão das modalidades da invenção, é feita referência aos desenhos anexos, nos quais numerais de referência se referem a componentes de modalidades exemplares da invenção. Os desenhos são apenas exemplares e não devem ser interpretados como limitativos da invenção. A divulgação aqui descrita é ilustrada a título de exemplo e não como forma de limitação nas figuras anexas. Para simplicidade e clareza de ilustração, características ilustradas nas figuras não estão necessariamente desenhadas em escala. Por exemplo, as dimensões de algumas características podem ser exageradas em relação a outras características para clareza. Além disso, quando considerado apropriado, marcadores de referência foram repetidos dentre as figuras, para indicar elementos correspondentes ou análogos.

[083] Fig. 1A é uma vista em perspectiva de um substrato tipo colmeia que pode compreender um catalisador (isto é, composição de camada de lavagem de adsorvedor de NOx de Baixa Temperatura (LT-NA)) de acordo com a presente divulgação.

[084] Fig. 1B é uma vista em seção transversal parcial ampliada em relação à Fig. 1A e tomada ao longo de um plano paralelo às faces de extremidade do substrato da Fig. 1A que mostra uma vista ampliada de uma pluralidade das passagens de fluxo de gás mostradas na Fig. 1 em uma modalidade em que o substrato é um substrato de fluxo direto.

[085] Fig. 2 é uma vista cortada de uma seção ampliada em relação à Fig. 1A em que o substrato tipo colmeia na Fig. 1A representa um filtro de fluxo de parede.

[086] Fig. 3A é uma vista em seção transversal de uma modalidade de um artigo catalítico LT-NA zoneado da presente divulgação.

[087] Fig. 3B é uma vista em seção transversal de uma modalidade de um artigo catalítico LT-NA em camadas da presente divulgação.

[088] Fig. 3C é uma vista em seção transversal de outra modalidade de um artigo catalítico LT-NA em camadas da presente divulgação.

[089] Fig. 4A é uma vista em seção transversal de um artigo catalítico LT-NA de camada homogênea da presente divulgação.

[090] Fig. 4B é uma vista em seção transversal de duas configurações possíveis de um artigo catalítico LT-NA de duas camadas da presente divulgação.

[091] Fig. 4C é uma vista em seção transversal de um artigo catalítico LT-NA zoneado da presente divulgação.

[092] Fig. 5A é uma vista em seção transversal de um artigo catalítico LT-NA/DOC de camada homogênea da presente divulgação.

[093] Fig. 5B é uma vista em seção transversal de uma configuração possível de um artigo catalítico LT-NA/DOC de duas camadas da presente divulgação.

[094] Fig. 5C é uma vista em seção transversal de uma configuração possível de um artigo catalítico LT-NA/DOC de duas camadas da presente divulgação.

[095] Fig. 5D é uma vista em seção transversal de um artigo catalítico LT-NA/DOC zoneado da presente divulgação.

[096] Fig. 5E é uma vista em seção transversal de uma configuração possível de um artigo catalítico LT-NA/DOC de três camadas da presente divulgação compreendendo duas camadas de DOC.

[097] Fig. 5F é uma vista em seção transversal de uma configuração possível de um artigo catalítico LT-NA/DOC de três camadas da presente divulgação compreendendo duas camadas LT-NA.

[098] Fig. 6A é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação, em que o artigo catalítico LT-NA está localizado a jusante de um catalisador de oxidação de diesel (DOC) e a montante de um filtro de fuligem catalisado (CSF) e um componente de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR).

[099] Fig. 6B é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação, em que o artigo catalítico LT-NA está localizado a montante de um DOC), um CSF e um componente de catalisador SCR.

[100] Fig. 6C é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação, em que o artigo catalítico LT-NA está localizado a jusante de um DOC e a montante de um componente de catalisador SCR, e um CSF.

[101] Fig. 6D é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação, em que o artigo catalítico LT-NA está localizado a montante de um DOC, um componente de catalisador SCR e um CSF.

[102] Fig. 7A é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um DOC (LT-NA/DOC), em que o LT-NA/DOC está localizado a montante de um CSF e um componente de catalisador SCR.

[103] Fig. 7B é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um DOC (LT-NA/DOC), em que o LT-NA/DOC está localizado a montante de um CSF e um componente de catalisador SCR.

[104] Fig. 7C é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um DOC (LT-NA/DOC), em que o LT-NA/DOC está localizado a montante de um filtro de fuligem catalisado por componente de catalisador SCR combinado (SCRoF).

[105] Fig. 7D é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um filtro de fuligem catalisado (LT-NA/CSF), em que o LT-NA/CSF está localizado a montante de um DOC e a jusante de um componente de catalisador SCR.

[106] Fig. 7E é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um componente de catalisador SCR (LT-NA/SCR), em que o LT-NA/SCR está localizado a montante de um CSF e um DOC.

[107] Fig. 7F é uma representação esquemática de uma modalidade de um sistema de tratamento de emissão compreendendo um artigo catalítico LT-NA da presente divulgação combinado com um filtro de fuligem catalisado por componente de catalisador SCR (LT-NA/SCRoF) conjunto, em que o LT-NA/SCROF está localizado a montante de um DOC.

[108] Fig. 8 é um gráfico de linha mostrando a concentração de NOx em vários tempos e temperaturas para várias composições catalíticas da presente divulgação.

[109] Fig. 9 é um gráfico de linha mostrando a diferença de NOx cumulativo de entrada e saída (isto é, delta NOx) em função do tempo para várias amostras de composição de catalisador da divulgação.

[110] Fig. 10 é um gráfico de linha mostrando a concentração de NOx de saída de catalisador em função do tempo para várias amostras de composição de catalisador.

[111] Fig. 11 é um gráfico de linha mostrando a concentração de NOx de saída de catalisador em função do tempo para várias amostras de composição de catalisador.

[112] Fig. 12 é uma comparação gráfica de eficiência de adsorção de NOx de partida a frio durante 3 ciclos de FTP para uma composição de catalisador LT-NA somente e uma composição de catalisador LT-NA/DOC.

[113] Fig. 13 é uma comparação gráfica de eficiência de adsorção de NOx de partida a frio para uma composição de catalisador LT-NA somente e uma composição de catalisador LT-NA/DOC.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[114] A presente divulgação geralmente fornece catalisadores, artigos de catalisador e sistemas de catalisador compreendendo tais artigos de catalisador adequados para adsorção e subsequente liberação térmica de NOx. Em particular, tais artigos e sistemas compreendem um adsorvedor de NOx adequado para adsorver NOx em baixas temperaturas (LT-NA) e liberar termicamente NOx aprisionado em temperaturas elevadas. Isto é de particular importância, por exemplo, quando o artigo catalítico LT-NA é colocado a montante de um componente de catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) que é muito eficaz em converter NOx em N2 a temperaturas acima de 200°C, mas não exibe atividade suficiente em regiões de temperatura mais baixa (<200°C), tal como durante partida a frio e antes que ureia possa ser injetada no escape.

[115] A presente invenção será agora descrita mais detalhadamente daqui em diante. Esta invenção pode, no entanto, ser configurada de muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui estabelecidas; em vez disso, essas modalidades são fornecidas de modo que esta divulgação seja minuciosa e completa e transmita totalmente o escopo da invenção aos especialistas na técnica.

DEFINIÇÕES

[116] Os artigos “um” e “uma” neste documento se referem a um ou mais de um (por exemplo, pelo menos um) do objeto gramatical. Quaisquer faixas aqui mencionadas são inclusivas. O termo “cerca de” é usado em todos os lugares para descrever e levar em conta pequenas flutuações. Por exemplo, “cerca de” pode significar que o valor numérico pode ser modificado em ±5%, ±4%, ±3%, ±2%, ±1%, ±0,5%, ±0,4%, ±0,3%, ±0,2%, ±0,1% ou ±0,05%. Todos os valores numéricos são modificados pelo termo “cerca de”, se ou não indicado explicitamente. Valores numéricos modificados pelo termo “cerca de” incluem o valor específico identificado. Por exemplo, “cerca de 5,0” inclui 5,0.

[117] O termo “redução” significa uma diminuição na quantidade, causada por qualquer meio.

[118] O termo “associado” significa, por exemplo, “equipado com”, “conectado a” ou em “comunicação com”, por exemplo “eletricamente conectado” ou em “comunicação de fluido com” ou de outra forma conectado de uma maneira a desempenhar uma função. O termo “associado” pode significar diretamente associado ou indiretamente associado a, por exemplo, através de um ou mais outros artigos ou elementos.

[119] “Tamanho de partícula médio” é sinônimo de D50, significando que metade da população de partículas tem um tamanho de partícula acima desse ponto e metade abaixo. Tamanho de partícula se refere a partículas primárias. Tamanho de partícula pode ser medido por técnicas de espalhamento de luz laser com dispersões ou pós secos, por exemplo, de acordo com ASTM método D4464. Distribuição de tamanho de partícula D90 indica que 90% das partículas (por número) têm um diâmetro de Feret abaixo de um certo tamanho, como medido por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) ou Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) para partículas de tamanho de submícrons; e um analisador de tamanho de partícula para as partículas contendo suporte (tamanho de mícron).

[120] O termo “catalisador” se refere a um material que promove uma reação química. O catalisador inclui a “espécie cataliticamente ativa” e o “suporte” que carrega ou suporta as espécies ativas. Por exemplo, zeólitos são suportes para espécie catalítica ativa de paládio. Da mesma forma, partículas de óxido de metal refratário podem ser um suporte para espécies catalíticas de metal do grupo da platina. As espécies cataliticamente ativas também são denominadas “promotores”, pois elas promovem reações químicas. Por exemplo, um presente zeólito contendo paládio pode ser denominado um zeólito promovido por Pd. Um “zeólito promovido” se refere a um zeólito ao qual espécies cataliticamente ativas são adicionadas intencionalmente.

[121] O termo “artigo catalítico” na invenção significa um artigo compreendendo um substrato tendo uma composição de revestimento de catalisador.

[122] “Tamanho de cristal”, como aqui utilizado, significa o comprimento de uma borda de uma face do cristal, de preferência a borda mais longa, desde que os cristais não sejam em forma de agulha. Medição direta do tamanho de cristal pode ser realizada usando métodos de microscopia, tal como SEM e TEM. Por exemplo, a medição por SEM envolve examinar a morfologia de materiais em altas ampliações (tipicamente 1.000x a 10.000x). O método SEM pode ser realizado distribuindo uma porção representativa do pó de zeólito em um suporte adequado de modo que partículas individuais sejam razoavelmente distribuídas uniformemente através do campo de visão em uma ampliação de 1.000x a 10.000x. Desta população, uma amostra estatisticamente significativa de cristais individuais aleatórios (por exemplo, 50-200) é examinada e as dimensões mais longas dos cristais individuais paralelos à linha horizontal da borda reta são medidas e registradas. Partículas que são claramente grandes agregados policristalinos não serão incluídas nas medições. Com base nessas medições, a média aritmética dos tamanhos de cristal de amostra é calculada.

[123] “CSF” se refere a um filtro de fuligem catalisado, que é um monólito de fluxo de parede. Um filtro de fluxo de parede consiste em canais de entrada e canais de saída alternados, onde os canais de entrada são obstruídos na extremidade de saída e os canais de saída são obstruídos na extremidade de entrada. Uma corrente de gás de escape carregando fuligem entrando nos canais de entrada é forçada a passar através das paredes de filtro antes de sair dos canais de saída. Além de filtração e regeneração de fuligem, um CSF pode transportar catalisadores de oxidação para oxidar CO e HC em CO2 e H2O, ou oxidar NO em NO2 para acelerar a catálise de SCR a jusante ou para facilitar a oxidação de partículas de fuligem em temperaturas mais baixas. Uma composição de catalisador SCR também pode ser revestida diretamente um filtro de fluxo de parede, que é chamado SCRoF.

[124] Conforme usada neste documento, a frase “sistema de catalisador” se refere a uma combinação de dois ou mais catalisadores, por exemplo, uma combinação de um primeiro catalisador adsorvedor de NOx de baixa temperatura (LT-NA) e um segundo catalisador que pode ser um catalisador de oxidação de diesel (DOC), um LNT ou um artigo de catalisador SCR. O sistema de catalisador pode, alternativamente, estar na forma de um camada de lavagem na qual os dois catalisadores são misturados juntos ou revestidos em camadas separadas.

[125] O termo “configurado”, conforme usado na descrição e nas reivindicações, se destina a ser um termo aberto, como são os termos “compreendendo” ou “contendo”. O termo “configurado” não pretende excluir outros artigos ou elementos possíveis. O termo “configurado” pode ser equivalente a “adaptado”.

[126] “DOC” se refere a um catalisador de oxidação de diesel, que converte hidrocarbonetos e monóxido de carbono no gás de escape de um motor a diesel. Tipicamente, um DOC compreende um ou mais metais do grupo da platina, tal como paládio e/ou platina; um material de suporte, tal como alumina; um zeólito para armazenamento de HC; e opcionalmente, promotores e/ou estabilizadores.

[127] Em geral, o termo “eficaz” significa, por exemplo, de cerca de 35% a 100% eficaz, por exemplo, de cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, ou cerca de 55% a cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90% ou cerca de 95%, em relação à atividade catalítica definida ou a atividade de armazenamento/liberação, em peso ou em mols.

[128] O termo “corrente de escape”, ou “corrente de gás de escape” se refere a qualquer combinação de gás fluindo que possa conter matéria particulada sólida ou líquida. A corrente compreende componentes gasosos e é, por exemplo, escape de um motor de queima pobre, que pode conter certos componentes não gasosos, tal como gotículas de líquido, particulados sólidos e semelhantes. A corrente de gás de escape de um motor de combustão tipicamente compreende ainda produtos de combustão (CO2 e H2O), produtos de combustão incompleta (monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HC)), óxidos de nitrogênio (NOx), combustível e/ou matéria particulada carbonácea (fuligem) e oxigênio e nitrogênio não reagidos. Conforme usado neste documento, os termos “a montante” e “a jusante” se referem a direções relativas de acordo com o fluxo de uma corrente de gás de escape de um motor em direção a um tubo de escape, com o motor em um local a montante e o tubo de escape e quaisquer artigos de redução de poluição, tal como filtros e catalisadores estando a jusante do motor. A extremidade de entrada de um substrato é sinônima da extremidade “a montante” ou extremidade “frontal”. A extremidade de saída é sinônima da extremidade “a jusante” ou extremidade “posterior”. Uma zona a montante está a montante de uma zona a jusante. Uma zona a montante pode estar mais próxima do motor ou coletor e uma zona a jusante pode estar mais longe do motor ou coletor.

[129] O termo “em comunicação de fluido” é usado para se referir a artigos posicionados na mesma linha de exaustão, isto é, uma corrente de exaustão comum passa através dos artigos que estão em comunicação de fluido uns com os outros. Artigos em comunicação de fluido podem ser adjacentes uns aos outros na linha de exaustão. Alternativamente, artigos em comunicação de fluido podem ser separados por um ou mais artigos, também referidos como “monólitos de camada de lavagem”.

[130] O termo “artigo funcional” na invenção significa um artigo compreendendo um substrato tendo uma composição de revestimento funcional disposta no mesmo, em particular um catalisador e/ou uma composição de revestimento sorvente.

[131] Como usado aqui, “impregnado” ou “impregnação” se refere à permeação do material catalítico na estrutura porosa do material de suporte.

[132] “LNT” se refere a uma armadilha de NOx, que é um catalisador contendo um metal do grupo da platina, céria e um material de armadilha alcalino terroso adequado para adsorver NOx durante condições pobres (por exemplo, BaO ou MgO). Em condições ricas, NOx é liberado e reduzido para nitrogênio.

[133] Como aqui utilizado, o termo “peneiras moleculares”, tal como zeólitos e outros materiais de estrutura zeolítica (por exemplo, materiais substituídos isomorficamente), se refere a materiais que podem, em forma particulada, suportar PGMs catalíticos. Peneiras moleculares são materiais baseados em uma extensa rede tridimensional de íons de oxigênio contendo geralmente sítios de tipo tetraédrico e tendo uma distribuição de poro substancialmente uniforme, com o tamanho de poro médio não sendo maior que 20 Angstroms (A).

[134] Os termos “sobre” e “acima” em referência a uma camada de revestimento podem ser usados como sinônimos. O termo “diretamente em” significa contato direto com. Os artigos divulgados são referidos em certas modalidades como compreendendo uma camada de revestimento “sobre” uma segunda camada de revestimento e tal linguagem se destina a abranger modalidades com camadas intervenientes, onde contato direto entre as camadas de revestimento não é necessário (isto é, “sobre” não é equiparado a “diretamente sobre”).

[135] “Componentes de metal do grupo da platina” ou “componentes de PGM” se referem a metais do grupo da platina ou um de seus óxidos.

[136] Como aqui utilizado, o termo “promovido” se refere a um componente que é intencionalmente adicionado ao material de peneira molecular, tipicamente através de troca iônica, em oposição a impurezas inerentes à peneira molecular.

[137] Conforme usado aqui, o termo “redução catalítica seletiva” (SCR) se refere ao processo catalítico de reduzir óxidos de nitrogênio para dinitrogênio (N2) usando um redutor nitrogenoso.

[138] Como aqui utilizados, os termos “óxidos de nitrogênio” ou “NOx” designam os óxidos de nitrogênio, tal como NO, NO2 ou N2O.

[139] O termo “sorvente” se refere a um material que adsorve e/ou absorve uma substância desejada, nesta invenção um NOx e/ou CO e/ou HC e/ou NH3. Sorventes podem vantajosamente adsorver e/ou absorver (armazenar) uma substância a uma certa temperatura e dessorver (liberar) a substância a uma temperatura mais alta.

[140] “Substancialmente livre” significa “pouco ou nenhum” ou “não adicionado intencionalmente” e também tendo apenas traços e/ou quantidades inadvertidas. Por exemplo, em certas modalidades, “substancialmente livre” significa menos de 2% em peso (% em peso), menos de 1,5% em peso, menos de 1,0% em peso, menos de 0,5% em peso, 0,25% em peso ou menos de 0,01% em peso, com base no peso da composição total indicada.

[141] Conforme usado neste documento, o termo “substrato” se refere ao material monolítico no qual a composição de catalisador, isto é, revestimento catalítico, é disposta, tipicamente na forma de uma camada de lavagem. Em uma ou mais modalidades, os substratos são monólitos de fluxo direto e filtros de fluxo de parede monolíticos. Substratos de fluxo direto e de fluxo de parede também são ensinados, por exemplo, na Publicação de Pedido Internacional WO2016/070090, que é aqui incorporada por referência. Um revestimento de lavagem é formado preparando uma pasta contendo um teor de sólidos especificado (por exemplo, 30% a 90% em peso) de catalisador em um líquido que é, então, revestida sobre um substrato e seca para fornecer uma camada de revestimento de lavagem. A referência a “substrato monolítico” significa uma estrutura unitária que é homogênea e contínua da entrada à saída. Um revestimento de lavagem é formado preparando uma pasta contendo um certo teor de sólidos (por exemplo, 20% a 90% em peso) de partículas em um veículo líquido que é, então, revestida sobre um substrato e seca para fornecer uma camada de revestimento de lavagem.

[142] Como usado aqui, o termo “suporte” se refere a qualquer material de alta área de superfície, geralmente um material de óxido de metal, sobre o qual um metal precioso catalítico é aplicado.

[143] Como usado aqui, o termo “revestimento de lavagem” tem seu significado usual na técnica de um revestimento fino aderente de um material catalítico ou outro material aplicado a um material de substrato, tal como um substrato tipo colmeia, que é suficientemente poroso para permitir a passagem da corrente de gás sendo tratada. O revestimento de lavagem contendo a peneira molecular promovida por metal da invenção pode opcionalmente compreender um ligante selecionado de sílica, alumina, titânia, zircônia, céria ou uma combinação dos mesmos. O carregamento do ligante é de cerca de 0,1 a 10% em peso com base no peso do revestimento de lavagem. Como aqui utilizado e descrito em Heck, Ronald e Farrauto, Robert, Catalytic Air Pollution Control, New York: Wiley-Interscience, 2002, pp. 18-19, uma camada de revestimento de lavagem inclui uma camada composicionalmente distinta de material disposta na superfície de um substrato monolítico ou uma camada de revestimento de lavagem subjacente. Um substrato pode conter uma ou mais camadas de revestimento de lavagem e cada camada de revestimento de lavagem pode ser diferente de alguma forma (por exemplo, pode diferir em propriedades físicas das mesmas, tal como, por exemplo, tamanho de partícula ou fase de cristalito) e/ou pode diferir nas funções catalíticas químicas.

[144] “Percentual em peso (% em peso)”, se não indicado de outra forma, é baseado em uma composição inteira livre de quaisquer voláteis, isto é, com base em teor de sólidos secos. A menos que indicado em contrário, todas as partes e porcentagens são em peso.

[145] Como aqui utilizado, o termo “zeólito” se refere a um exemplo específico de uma peneira molecular incluindo ainda átomos de silício e alumínio. Geralmente, um zeólito é definido como um aluminossilicato com uma estrutura tridimensional aberta composta por tetraedros de TO4 compartilhando cantos, onde T é Al ou Si, ou opcionalmente P. Cátions que equilibram a carga da estrutura aniônica são fracamente associados a oxigênios de estrutura e o volume de poro restante é preenchido com moléculas de água. Os cátions não estruturais são geralmente permutáveis e as moléculas de água removíveis.

[146] Estruturas de zeólito de aluminossilicato não incluem fósforo ou outros metais substituídos isomorficamente na estrutura. Isto é, “zeólito de aluminossilicato” exclui materiais de aluminofosfato, tal como materiais SAPO, A1PO e MeA1PO, enquanto o termo mais amplo “zeólito” inclui aluminossilicatos e aluminofosfatos. Para os fins desta divulgação, materiais SAPO, A1PO e MeA1PO são considerados peneiras moleculares não zeolíticas.

[147] Um zeólito presente, independentemente, pode compreender tetraedros de SiO4/AlO4 que estão ligados por átomos de oxigênio comuns para formar uma rede tridimensional. A razão molar de sílica para alumina (“SAR”) de um zeólito presente pode variar através de uma ampla faixa, mas geralmente é 2 ou maior. Por exemplo, um zeólito presente pode ter uma SAR de cerca de 5 a cerca de 1.000.

[148] Zeólitos podem ser diferenciados principalmente de acordo com a geometria dos vazios que são formados pela rede rígida dos tetraedros de (SiO4)/AlO4. As entradas para os vazios são formadas por 6, 8, 10 ou 12 átomos de anel em relação aos átomos que formam a abertura de entrada.

[149] Os zeólitos são compostos por unidades de construção secundárias (SBU) e unidades de construção compósitas (CBU) e aparecem em muitas estruturas diferentes. As unidades de construção secundárias contêm até 16 átomos tetraédricos e não são quirais. As unidades de construção compósita não precisam ser aquirais e não podem necessariamente ser usadas para construir toda a estrutura. Por exemplo, um grupo de zeólitos tem uma única unidade de construção compósita de 4 anéis (s4r) em sua estrutura. No anel 4, o “4” denota as posições dos átomos de silício e alumínio tetraédricos e os átomos de oxigênio estão localizados entre os átomos tetraédricos. Outras unidades de construção compósitas incluem, por exemplo, uma única unidade de 6 anéis (s6r), uma unidade de 4 anéis (d4r) dupla e uma unidade de 6 anéis (d6r) duplas. A unidade d4r é criada juntando duas unidades s4r. A unidade d6r é criada juntando duas unidades s6r. Em uma unidade d6r, existem doze átomos tetraédricos.

[150] Tipicamente, qualquer tipo de estrutura de zeólito pode ser usado, tal como tipos de estrutura de ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, APC, APD, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AVL, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, SCO, CFI, SGF, CGS, CHA, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DON, EAB, EDI, EEI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, GIS, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IFY, IHW, IRN, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LOV, LTA, LTL, LTN, MAZ, MEI, MEL, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MTF, MTT, MTW, MWF, MWW, NAB, NAT, NES, NPO, NPT, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SFW, SOS, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WIE, WEN, YUG, ZON, ou combinações dos mesmos.

[151] Por exemplo, um zeólito presente pode compreender um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AEI, BEA (zeólitos beta), CHA (chabazita), FAU (zeólito Y), FER (ferrierita), MFI (ZSM-5) e MOR (mordenita). Exemplos não limitativos de zeólitos tendo as estruturas AEI, BEA, CHA, FAU, FER, MFI e MOR incluem chabazita, faujasita, zeólito Y, zeólito ultraestável Y, zeólito beta, mordenita, silicalita, zeólito X e ZSM-5.

[152] Por exemplo, um zeólito presente pode ter a estrutura de cristal de chabazita, que também é conhecida como a estrutura CHA pela International Zeolite Association. Peneiras moleculares do tipo estrutura CHA zeolítica incluem um mineral de tectossilicato ocorrendo naturalmente de um grupo de zeólito com fórmula aproximada: (Ca,Na2,K2,Mg)AteSi4Oi2^6H2O (por exemplo, silicato de cálcio alumínio hidratado).Três formas sintéticas de chabazita zeolítica são descritas em “Zeolite Molecular Sieves” por D. W. Breck, publicado em 1973 por John Wiley & Sons que é por meio deste incorporado por referência. Três formas sintéticas relatadas por Breck são Zeólito K-G descritas em J. Chem. Soc., p. 2822 (1956), Barrer et. Al.; Zeolite D, descrita na Patente Britânica 868.846 (1961); e Zeólito R, descrita na Patente US 3.030,181, que são por meio deste incorporados por referência. Síntese de outra forma sintética de chabazita zeolítica, SSZ-13, é descrita na Patente US 4.544.538. Síntese de uma forma sintética de uma peneira molecular não zeolítica tendo a estrutura de cristal de chabazita, silicoaluminofosfato 34 (SAPO-34), é descrita na Patente US 4.440.871 e Patente US 7.264.789, cada uma das quais é incorporada por referência aqui em sua totalidade. Um método para fazer ainda outra peneira molecular não zeolítica sintética tendo estrutura dechabazita, SAPO-44, é descrito, por exemplo, na Patente US 6.162.415, que é incorporada aqui por referência na sua totalidade.

[153] Zeólitos são materiais cristalinos tendo tamanhos de poros bastante uniformes que, dependendo do tipo de zeólito e do tipo e da quantidade de cátions incluídos na rede de zeólitos, variam de cerca de 3 a 10 Angstroms de diâmetro. Os tamanhos de poros são definidos pelo tamanho de anel. Como aqui utilizado, o termo “poro pequeno” se refere a aberturas de poros que são menores que cerca de 5 Angstroms, por exemplo, da ordem de ~3,8 Angstroms.

[154] Um zeólito de poro pequeno contém canais definidos por até oito átomos tetraédricos. A frase zeólito de “8 anéis” se refere a um zeólito tendo aberturas de poros de 8 anéis e unidades de construção secundárias de seis anéis duplos e tendo uma estrutura tipo gaiola resultante da conexão de unidades de construção de seis anéis duplos por 4 anéis.

[155] Zeólitos de poros pequenos exemplares incluem tipos de estrutura ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[156] Um zeólito de poro médio contém canais definidos por anéis de dez membros. Zeólitos de poros médios exemplares incluem tipos de estrutura AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[157] Um zeólito de poro grande contém canais definidos por anéis de doze membros. Zeólitos de poros grandes exemplares incluem tipos de estrutura AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[158] Todos os métodos descritos neste documento podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que indicado de outra forma neste documento ou de outra forma claramente contradito pelo contexto. O uso de todos e quaisquer exemplos, ou linguagem exemplar (por exemplo, “tal como”) fornecida neste documento, visa meramente iluminar melhor os materiais e métodos e não representa uma limitação no escopo, a menos que reivindicado de outra forma. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial para a prática dos materiais e métodos divulgados.

[159] Todos os pedidos de patentes US, publicações pré-concessão e patentes aqui referidos são incorporados por meio deste por referência em sua totalidade.

COMPOSIÇÃO DE CATALISADORLT-NA

[160] A presente divulgação fornece uma composição de catalisador de Adsorvedor de NOx de Baixa Temperatura (LT-NA) compreendendo um primeiro zeólito, em que o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e compreende um primeiro componente de paládio; e um segundo zeólito, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno ou zeólito de poro médio e compreende um segundo componente de paládio. Em algumas modalidades, a composição de catalisador LT-NA compreende ainda um terceiro zeólito compreendendo um terceiro componente de paládio. Os componentes dessas composições de catalisador LT-NA são discutidos aqui abaixo.

ZEÓLITOS

[161] Como referenciado acima, a presente composição de catalisador LT-NA compreende um primeiro zeólito, um segundo zeólito e, opcionalmente, um terceiro zeólito. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de aluminossilicato. O primeiro zeólito é vantajosamente um zeólito de poro grande, como descrito aqui. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande tendo um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, FZU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande tendo um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em BEA, FAU e combinações dos mesmos.

[162] Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de aluminossilicato. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno. Por exemplo, em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MFI, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR, ITE e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

[163] Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio. Por exemplo, em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de FER, MEL, MFI, STT e misturas ou intercrescimentos dos mesmos. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio selecionado do grupo que consiste em FER, MWW, CHA e combinações dos mesmos.

[164] Em algumas modalidades, o segundo zeólito tem um sistema de poro bidimensional. Em algumas modalidades, o segundo zeólito tendo o sistema de poro bidimensional pode ter um tipo de estrutura tal como, mas não limitado a, FER, CSV, DAC, HEU, MFS, MWW, NES, RRO, SFG, STI, STT, ou TER. Síntese de zeólitos com a estrutura FER e a discussão da geometria dos poro são divulgadas, por exemplo, em Weitkamp et al., Chem. Eng. Technol. 25, (2002), 3, 273-275; Pinar et al., Proceedings of the 5thSerbian- Croatian-Slovenian Symposium on Zeolites, 32-35; e Parikh et al., Indian Journal of Chemical Technology, 18, Sept. 2011, 335-342, cada um dos quais é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

[165] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o segundo zeólito é um zeólito de poro médio.

[166] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito BEA e o segundo zeólito é um zeólito FER.

[167] Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 1:9 a cerca de 9:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 1:3 a cerca de 3:1, por exemplo, a razão pode ser de cerca de 1:3, cerca de 1:2,5, cerca de 1:2, cerca de 1:1,5, cerca de 1:1, cerca de 3:1, cerca de 2,5:1, cerca de 2:1, cerca de 1,5:1 ou cerca de 1:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 9:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 1:1. Em algumas modalidades, a razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito é de cerca de 0,1:9,9 a cerca de 0,5:9,5, por exemplo, cerca de 0,1:9,9, cerca de 0,2:9,8; cerca de 0,3:9,7, cerca de 0,4:9,6 ou cerca de 0,5:9,5.

[168] Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de poro grande. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o terceiro zeólito é um zeólito de poro grande. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o terceiro zeólito é um zeólito de poro grande, o primeiro e o terceiro zeólitos tendo diferentes tipos de estrutura.

[169] Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de poro médio. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e o terceiro zeólito é um zeólito de poro médio.

[170] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno e o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno, o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno e o segundo zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

[171] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno e o terceiro zeólito é um zeólito de poro médio. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio e o terceiro zeólito é um zeólito de poro médio. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio, o terceiro zeólito é um zeólito de poro médio e o segundo zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

[172] Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande, o segundo zeólito é um zeólito de poro médio e o terceiro zeólito é um zeólito de poro pequeno.

[173] Em algumas modalidades, as presentes composições de catalisador, o primeiro, segundo e/ou terceiro zeólito compreendem cristais de zeólito de aluminossilicato tendo um tamanho de cristal médio (isto é, de cristais individuais incluindo cristais geminados) maior que cerca de 0,5 µm, de preferência entre cerca de 0,1 µm e cerca de 15 µm, por exemplo, de cerca de 0,5 µm a cerca de 5 µm, cerca de 0,7 µm a cerca de 1,5 µm, cerca de 1 µm a cerca de 5 µm, ou cerca de 1 µm a cerca de 10 µm. Em algumas modalidades, o primeiro zeólito é um zeólito de aluminossilicato cristalino tendo um tamanho de cristal médio (isto é, de cristais individuais incluindo cristais geminados) maior que cerca de 0,5 µm, de preferência entre cerca de 0,1 µm e cerca de 15 µm, por exemplo, de cerca de 0,5 µm a cerca de 5 µm, cerca de 0,7 µm a cerca de 1,5 µm, cerca de 1 µm a cerca de 5 µm, ou cerca de 1 µm a cerca de 10 µm. Em algumas modalidades, o segundo zeólito é um zeólito de aluminossilicato cristalino tendo um tamanho de cristal médio (isto é, de cristais individuais incluindo cristais geminados) maior que cerca de 0,5 µm, de preferência entre cerca de 0,1 µm e cerca de 15 µm, por exemplo, de cerca de 0,5 µm a cerca de 5 µm, cerca de 0,7 µm a cerca de 1,5 µm, cerca de 1 µm a cerca de 5 µm, ou cerca de 1 µm a cerca de 10 µm. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito é um zeólito de aluminossilicato cristalino tendo um tamanho de cristal médio (isto é, de cristais individuais incluindo cristais geminados) maior que cerca de 0,5 µm, de preferência entre cerca de 0,1 µm e cerca de 15 µm, por exemplo, de cerca de 0,5 µm a cerca de 5 µm, cerca de 0,7 µm a cerca de 1,5 µm, cerca de 1 µm a cerca de 5 µm, ou cerca de 1 µm a cerca de 10 µm. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo zeólitos, o primeiro e o terceiro zeólitos, o segundo e o terceiro zeólitos, ou o primeiro, o segundo e o terceiro zeólitos são zeólitos de aluminossilicato cristalino tendo um tamanho de cristal médio (isto é, de cristais individuais incluindo cristais geminados) maior que cerca de 0,5 µm, de preferência entre cerca de 0,1 µm e cerca de 15 µm, por exemplo, de cerca de 0,5 µm a cerca de 5 µm, cerca de 0,7 µm a cerca de 1,5 µm, cerca de 1 µm a cerca de 5 µm, ou cerca de 1 µm a cerca de 10 µm.

[174] Em algumas modalidades, o primeiro, segundo e/ou terceiro zeólitos têm uma razão de sílica para alumina (SAR) de cerca de 2 a cerca de 300, incluindo cerca de 5 a cerca de 250; cerca de 5 a cerca de 200; cerca de 5 a cerca de 100; e cerca de 5 a cerca de 50. Em uma ou mais modalidades específicas, a peneira molecular tem uma razão molar de SAR na faixa de cerca de 10 a cerca de 200, cerca de 10 a cerca de 100, cerca de 10 a cerca de 75, cerca de 10 a cerca de 60 e cerca de 10 a cerca de 50, cerca de 15 a cerca de 100, cerca de 15 a cerca de 75, cerca de 15 a cerca de 60 e cerca de 15 a cerca de 50, cerca de 20 a cerca de 100, cerca de 20 a cerca de 75, cerca de 20 a cerca de 60 e cerca de 20 a cerca de 50. Em uma ou mais modalidades, a peneira molecular tem uma razão molar SAR na faixa de cerca de 1, cerca de 2, cerca de 5, cerca de 8, cerca de 10, cerca de 15, cerca de 20, ou cerca de 25 a cerca de 30, cerca de 35, cerca de 40, cerca de 45, cerca de 50, cerca de 60, cerca de 70, cerca de 80, cerca de 90, cerca de 100, cerca de 150, cerca de 200, cerca de 260, cerca de 300, cerca de 400, cerca de 500, cerca de 750 ou cerca de 1.000.

[175] Sem desejar ser limitado pela teoria, um alto teor de sódio de zeólito pode impactar negativamente a estabilidade hidrotérmica. Portanto, um baixo teor de sódio e metais alcalinos no primeiro, segundo e/ou terceiro zeólitos é geralmente preferido. Em certas modalidades, o primeiro, segundo e/ou terceiro zeólitos têm um teor de álcali inferior a 3% em peso, mais preferencialmente inferior a 1% em peso, e ainda mais preferencialmente inferior a 0,1% em peso com base no peso total do zeólito calcinado (relatado como o óxido de metal alcalino em uma base livre de voláteis). Em algumas modalidades, zeólitos de baixo teor de álcali podem ser fornecidos por troca iônica sódio (Na) forma zeólitos para a amônia (NH4). Troca iônica de NH4 para o zeólito pode ser realizada à temperatura ambiente ou a uma temperatura até cerca de 80°C ao longo de um período de cerca de 1 a 24 horas. Em algumas modalidades, o material de zeólito resultante pode, preferencialmente, ser seco a cerca de 100 a 120°C, para obter um zeólito trocado com NH4. Em algumas modalidades, o zeólito trocado com NH4 pode ser calcinado a uma temperatura de pelo menos cerca de 450°C para gerar um zeólito trocado com H.

COMPONENTE DE PALÁDIO

[176] Como referenciado acima, nas composições de catalisador de LT-NA divulgadas, o primeiro, segundo e terceiro zeólitos cada um geralmente compreende pelo menos um componente de paládio. “Componente de paládio” se refere a metal paládio ou compostos dos mesmos, por exemplo, óxidos.

[177] Tipicamente, como aqui utilizado, o “primeiro” componente de paládio está associado ao “primeiro” zeólito, o “segundo” componente de paládio está associado ao “segundo” zeólito e o “terceiro” componente opcional de paládio está associado ao “terceiro” zeólito opcional. O primeiro e o segundo componentes de paládio (bem como o terceiro componente de paládio, onde presente) podem ser os mesmos ou diferentes. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo componentes de paládio são os mesmos. Em algumas modalidades, o primeiro, o segundo e o terceiro componentes de paládio os mesmos.

[178] Em algumas modalidades, as composições de catalisador divulgadas são descritas como compreendendo um zeólito “compreendendo” paládio (ou como compreendendo paládio “associado com” o zeólito). Em tais casos, “compreendendo” (ou “associado com”) é entendido como significando que o paládio reside ou nos sítios de troca iônica do zeólito, na superfície do zeólito, ou ambos nos sítios de troca iônica e na superfície do zeólito.

[179] A concentração do primeiro, segundo e terceiro componente de paládio opcional pode variar, mas será tipicamente de cerca de 0,01% em peso a cerca de 6% em peso em relação ao peso total do primeiro, segundo e opcionalmente terceiro zeólito, respectivamente. Em algumas modalidades, a concentração de componente de paládio em cada um do primeiro, segundo e terceiro zeólito opcional pode variar. Por exemplo, o primeiro zeólito pode ter uma concentração mais alta de componente de paládio do que um ou ambos do segundo ou terceiro zeólitos. Da mesma forma, o segundo zeólito pode conter uma concentração mais alta de componente de paládio em relação ao primeiro e/ou terceiro zeólito, ou o terceiro zeólito opcional pode conter uma concentração mais alta de componente de paládio em relação ao primeiro e/ou segundo zeólito. Em algumas modalidades, a concentração de componente de paládio em cada zeólito é quase igual.

[180] Paládio pode estar presente em cada um do primeiro e/ou segundo e/ou terceiro zeólitos, por exemplo, de cerca de 0,1%, cerca de 0,2%, cerca de 0,5%, cerca de 0,7%, cerca de 0,9%, ou cerca de 1,0%, a cerca de 1,5%, cerca de 2,0%, cerca de 2,5%, cerca de 3,0%, cerca de 3,5%, cerca de 4,0%, cerca de 4,5%, ou cerca de 5,0% em peso, com base no peso total da composição de catalisador LT-NA. Pesos de paládio são medidos e relatados como o metal. O peso seco total do zeólito inclui quaisquer metais adicionados/trocados (isto é, paládio).

[181] As composições de catalisador LT-NA podem, em algumas modalidades, conter outros metais cataliticamente ativos, tal como cobre, ferro, manganês, magnésio, cobalto, níquel, platina, rutênio, ródio ou combinações dos mesmos. Tais metais podem, em algumas modalidades, estar presentes de modo que o zeólito compreenda ainda um ou mais metais cataliticamente ativos. Em algumas modalidades, a composição de catalisador LT-NA é substancialmente livre de qualquer metal ativo aditivo.

[182] Embora a descrição anterior forneça várias faixas ou quantidades adequadas para os componentes de zeólito e paládio da composição de catalisador LT-NA, deve-se notar que cada faixa ou quantidade divulgada para um desses componentes pode ser combinada com uma faixa ou quantidade divulgada para os outros componentes para formar novas faixas ou subfaixas. Essas modalidades também são expressamente contempladas pela invenção.

COMPOSIÇÃO DE CATALISADOR DE OXIDAÇÃO DIESEL(DOC)

[183] Geralmente, uma composição de DOC compreende um ou mais componentes de metal do grupo da platina (PGM) dispersos em um suporte, tal como um suporte de metal refratário. Várias dessas composições de DOC são conhecidas para uso em tratar o escape de motores a diesel, a fim de converter poluentes gasosos tanto de hidrocarbonetos (HC) quanto de monóxido de carbono (CO) catalisando a oxidação desses poluentes em dióxido de carbono e água. Componentes de PGM úteis nas composições de DOC divulgadas incluem qualquer componente que inclua um PGM, tal como platina, paládio, rutênio, ródio, ósmio, irídio e/ou ouro (Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir e/ou Au). Por exemplo, o PGM pode estar em forma metálica, com valência zero, ou o PGM pode estar em uma forma de óxido. Os componentes de PGM podem incluir o PGM em qualquer estado de valência. Os termos “componente de platina (Pt)”, “componente de ródio (Rh)”, “componente de paládio (Pd)”, “componente de irídio (Ir)”, “componente de rutênio (Ru)” e semelhantes se referem ao respectivo composto de metal do grupo da platina, complexo ou semelhante que, mediante calcinação ou uso do catalisador, decompõe ou de outro modo converte em uma forma cataliticamente ativa, geralmente o metal ou o óxido de metal. Em algumas modalidades, o componente de PGM é um metal ou um óxido do mesmo (por exemplo, incluindo, mas não se limitando a, platina ou um óxido da mesma).

[184] Em modalidades particulares, a composição de DOC divulgada neste documento compreende tanto um componente de platina quanto um componente de paládio (referido neste documento como um “quarto componente de paládio”, de modo a distingui-lo do primeiro, segundo e opcional terceiro componentes de paládio associados ao respectivo zeólito da composição LT-NA divulgada acima). A composição de DOC pode compreender, por exemplo, um componente de platina de cerca de 0,1% em peso (porcentagem em peso), cerca de 0,5% em peso, cerca de 1,0% em peso, cerca de 1,5% em peso ou cerca de 2,0% em peso a cerca de 3% em peso, cerca de 5% em peso, cerca de 7% em peso, cerca de 9% em peso, cerca de 10% em peso, cerca de 12% em peso, cerca de 15% em peso, cerca de 16% em peso, cerca de 17% em peso, cerca de 18% em peso, cerca de 19% em peso ou cerca de 20% em peso, com base no peso da composição de DOC seca. Em algumas modalidades, a razão Pt/Pd é de cerca de 10:1 a cerca de 1:10. Em algumas modalidades, a razão em peso Pt/Pd é de cerca de 2/1.

[185] Tipicamente, ambos os componentes de platina e paládio da composição de DOC divulgada são suportados em um material de suporte (em que o material de suporte no qual o componente de platina e o componente de paládio são suportados pode ser o mesmo ou diferente). Os materiais de suporte podem ser zeolíticos ou não zeolíticos. Referência a um “suporte não zeólito” ou “suporte não zeolítico” em uma camada de catalisador se refere a um material que não é um zeólito e que recebe metais preciosos, estabilizadores, promotores, ligantes e semelhantes por meio de associação, dispersão, impregnação ou outros métodos adequados. Exemplos de tais suportes não zeólitos incluem, mas não estão limitados a, óxidos de metal refratários de alta área de superfície.

[186] O material de suporte no qual o componente de platina cataliticamente ativo e o quarto componente de paládio são depositados, por exemplo, compreende um óxido de metal refratário, que exibe estabilidade química e física em altas temperaturas, tal como as temperaturas associadas à gasolina ou escape de motor diesel. Óxidos de metal refratário exemplares incluem alumina, sílica, zircônia, titânia, céria, praseodímia, óxido de estanho e semelhantes, bem como misturas físicas ou combinações químicas dos mesmos, incluindo combinações dopadas atomicamente e incluindo alta área de superfície ou compostos ativados, tal como alumina ativada. Incluídas estão combinações de óxidos de metal, tal como sílica-alumina, céria-zircônia, praseodímia-céria, alumina-zircônia, alumina-céria-zircônia, lantana-alumina, lantana-zircônia-alumina, baria-alumina, baria-lantana-alumina, baria-lanthana- neodymia-alumina e alumina-céria. Aluminas exemplares incluem boemita de poro grande, gama-alumina e delta/teta alumina. Aluminas comerciais úteis usadas como materiais de partida em processos exemplares incluem aluminas ativadas, tal como gama-alumina de alta densidade bruta, gama-alumina de poro grande de baixa ou média densidade bruta e boemita de poro grande de baixa densidade bruta e gama-alumina.

[187] Suportes de óxido de metal de alta área de superfície, tal como materiais de suporte de alumina, também referidos como “gama alumina” ou “alumina ativada”, tipicamente exibem uma área de superfície BET superior a 60 m2/g, muitas vezes até cerca de 200 m2/g ou mais alta. Um óxido de metal refratário exemplar compreende Y-alumina de alta área de superfície tendo uma área de superfície específica de cerca de 50 m2/g a cerca de 300 m2/g. Essa alumina ativada é geralmente uma mistura das fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais das fases de alumina beta, capa e teta. “Área de superfície BET” tem seu significado usual de se referir ao método de Brunauer, Emmett, Teller para determinar a área de superfície por adsorção de N2. Desejavelmente, a alumina ativa tem uma área de superfície específica de cerca de 60 m2/g a cerca de 350 m2/g, por exemplo, de cerca de 90 m2/g a cerca de 250 m2/g.

[188] Em certas modalidades, suportes de óxido de metal úteis nas composições de catalisador de DOC aqui divulgadas são materiais de alumina dopada, tal como materiais de alumina dopada com Si (incluindo, mas não se limitando a, 1-10% SiO2-Al2O3), materiais de titânia dopada, tal como materiais de titânia dopada com Si (incluindo, mas não se limitando a, 1-10% SiO2-TiO2) ou materiais de zircônia dopados, tal como ZrO2 dopado com Si (incluindo, mas não se limitando a, 5-30% de SiO2-ZrO2).

[189] Assim, os óxidos de metais refratários ou óxidos de metal misturados refratários nas composições de catalisador de DOC são tipicamente selecionados do grupo que consiste em alumina, zircônia, sílica, titânia, céria, por exemplo, céria em bruto, óxido de manganês, zircônia-alumina, céria- zircônia, céria-alumina, lantana-alumina, bária-alumina, sílica, sílica-alumina e combinações dos mesmos.

[190] A composição de catalisador de DOC pode compreender qualquer dos óxidos de metal refratários mencionados acima e em qualquer quantidade. Por exemplo, óxidos de metal refratários na composição de catalisador podem compreender de cerca de 15% em peso, cerca de 20% em peso, cerca de 25% em peso, cerca de 30% em peso ou cerca de 35% em peso a cerca de 50% em peso, cerca de 55% em peso, cerca de 60% em peso, cerca de 65% em peso ou cerca de 70% em peso com base no peso seco total da composição de catalisador. A composição de catalisador pode, por exemplo, compreender de cerca de 10 a cerca de 99% em peso de alumina, de cerca de 15 a cerca de 95% em peso de alumina ou de cerca de 20 a cerca de 85% em peso de alumina.

PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES CATALÍTICAS

[191] O catalisador LT-NA e as composições de DOC divulgados podem, em algumas modalidades, ser preparados por meio de um método de impregnação de umidade incipiente. Técnicas de impregnação de umidade incipiente, também chamadas de impregnação capilar ou impregnação a seco, são comumente usadas para a síntese de materiais heterogêneos, isto é, catalisadores. Tipicamente, um precursor de metal é dissolvido numa solução aquosa ou orgânica e, então, a solução contendo o metal é adicionada a um suporte de catalisador (por exemplo, zeólito ou óxido de metal refratário) contendo o mesmo volume de poro que o volume da solução de que foi adicionada. A ação capilar extrai a solução para os poros do suporte. A solução adicionada em excesso do volume de poro de suporte faz com que o transporte de solução mude de um processo de ação capilar para um processo de difusão, que é muito mais lento. O catalisador pode, então, ser seco e calcinado para remover os componentes voláteis dentro da solução, depositando o metal na superfície do suporte de catalisador. O carregamento máximo é limitado pela solubilidade do precursor na solução. O perfil de concentração do material impregnado depende das condições de transferência de massa dentro dos poros durante impregnação e secagem. Um versado na técnica reconhecerá outros métodos para carregar os componentes de paládio nos suportes das presentes composições, por exemplo, adsorção, troca iônica, precipitação e semelhantes.

[192] Por exemplo, paládio pode ser impregnado em um zeólito na preparação de componentes da composição de catalisador LT-NA. Sais de paládio úteis para introdução do primeiro, segundo e opcional terceiro componentes de paládio em seu respectivo zeólito incluem, mas não estão limitados a, sais nitrato. Além disso, pelo menos uma porção de um metal cataliticamente ativo pode ser incluída durante um processo sintético de zeólito, de modo que um coloide personalizado contenha um agente de direção de estrutura, uma fonte de sílica, uma fonte de alumina e uma fonte de íon de metal. Em algumas modalidades, paládio e outros sais de metais podem ser misturados juntos e a mistura impregnada em um zeólito. Os metais usados nos sais podem incluir, mas não estão limitados a, metais selecionados do grupo que consiste em cobre, ferro, manganês, magnésio, cobalto, níquel, platina, rutênio, ródio e combinações dos mesmos.

[193] Da mesma forma, para produção da composição de DOC, geralmente, soluções aquosas de compostos solúveis ou complexos dos metais do grupo da platina são usadas para impregnar o material de suporte (por exemplo, zeólito ou óxido de metal refratário). Exemplos não limitativos de compostos adequados incluem nitrato de paládio, nitrato de tetra-amina paládio, acetato de tetra-amina platina e nitrato de platina. Durante as etapas de calcinação, ou pelo menos durante a fase inicial de uso do compósito, tais compostos são convertidos em uma forma cataliticamente ativa do metal ou um composto do mesmo. Um método adequado de preparação de uma composição de catalisador de DOC é preparar uma mistura de uma solução de compostos de metal do grupo da platina desejados (por exemplo, composto de platina e/ou um composto de paládio) e pelo menos um suporte, tal como um suporte de óxido de metal refratário finamente dividido, de alta área de superfície, por exemplo, gama alumina, que é suficientemente seca para absorver substancialmente toda a solução para formar um sólido úmido que é mais tarde combinado com água para formar uma pasta revestível. Em uma ou mais modalidades, a pasta é acídica tendo, por exemplo, um pH de cerca de 2 a menos de cerca de 7. O pH da pasta pode ser abaixado pela adição de uma quantidade adequada de um ácido inorgânico ou de um ácido orgânico à pasta. Combinações de ambos podem ser usadas quando compatibilidade de ácido e matérias-primas é considerada. Ácidos inorgânicos incluem, mas não estão limitados a, ácido nítrico. Ácidos orgânicos incluem, mas não estão limitados a, ácido acético, propiônico, oxálico, malônico, succínico, glutâmico, adípico, maleico, fumárico, ftálico, tartárico, cítrico e semelhantes.

ARTIGOS CATALÍTICOS COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO

[194] Para produzir artigos catalíticos, um substrato conforme divulgado neste documento é revestido com uma composição catalítica. Os revestimentos são “composições de revestimento catalítico” ou “revestimentos catalíticos”. Os termos “composição de catalisador” e “composição de revestimento catalítico” são sinônimos.

[195] Um catalisador e/ou composição sorvente, conforme descrito neste documento, pode compreender um ou mais suportes ou “transportadores”, tal como pós porosos de óxido sólido inorgânico refratário, compreendendo ainda espécies funcionalmente ativas.

[196] Catalisador e/ou composições sorventes podem ser preparadas usando um ligante, por exemplo, um ligante de ZrO2 derivado de um precursor adequado, tal como acetato de zirconila ou qualquer outro precursor de zircônio adequado, tal como nitrato de zirconila. Ligante de acetato de zirconila fornece um revestimento que permanece homogêneo e intacto após envelhecimento térmico, por exemplo, quando o catalisador é exposto a altas temperaturas de pelo menos cerca de 600°C, por exemplo, cerca de 800°C e ambientes de vapor de água mais altos de cerca de 5% ou mais. Outros ligantes potencialmente adequados incluem, mas não estão limitados a, alumina e sílica. Ligantes de alumina incluem óxidos de alumínio, hidróxidos de alumínio e oxi- hidróxidos de alumínio. Sais de alumínio e formas coloidais de alumina também podem ser usados. Ligantes de sílica incluem várias formas de SiO2, incluindo silicatos e sílica coloidal. Composições de ligante podem incluir qualquer combinação de zircônia, alumina e sílica. Outros ligantes exemplares incluem boemita, gama-alumina ou delta/teta alumina, bem como sílica sol. Quando presente, o ligante é tipicamente usado em uma quantidade de cerca de 1-5% em peso do carregamento de revestimento de lavagem total. Alternativamente, o ligante pode ser à base de zircônia ou à base de sílica, por exemplo, acetato de zircônio, sol de zircônia ou sol de sílica. Quando presente, o ligante de alumina é tipicamente usado em uma quantidade de cerca de 0,05 g/in3a cerca de 1 g/in3.

SUBSTRATOS

[197] Em uma ou mais modalidades, as presentes composições de catalisador são dispostas em um substrato para formar um artigo catalítico. Artigos catalíticos compreendendo os substratos são parte de um sistema de tratamento de gás de escape (por exemplo, artigos de catalisadores incluindo, mas não se limitando a, artigos incluindo as composições LT-NA e/ou DOC divulgadas neste documento). Substratos úteis são tridimensionais, tendo um comprimento e um diâmetro e um volume, semelhantes a um cilindro. A forma não precisa necessariamente estar em conformidade com um cilindro. O comprimento é um comprimento axial definido por uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída.

[198] De acordo com uma ou mais modalidades, o substrato para a(s) composição(ões) divulgadas pode ser construído de qualquer material tipicamente usado para preparar catalisadores automotivos e compreenderá tipicamente uma estrutura de colmeia de metal ou cerâmica. O substrato tipicamente fornece uma pluralidade de superfícies de parede nas quais a composição de revestimento de lavagem é aplicada e aderida, desse modo agindo como um substrato para a composição de catalisador.

[199] Substratos cerâmicos podem ser feitos de qualquer material refratário adequado, por exemplo, cordierita, cordierita-a-alumina, titanato de alumínio, titanato de silício, carboneto de silício, nitreto de silício, zircônio mulita, espodumeno, alumina-sílica-magnésia, silicato de zircônio, silimanita, um silicato de magnésio, zircônio, petalita, a-alumina, um aluminossilicato e semelhantes.

[200] Substratos também podem ser metálicos compreendendo um ou mais metais ou ligas de metal. Um substrato metálico pode incluir qualquer substrato metálico, tal como aqueles com aberturas ou “punções” nas paredes do canal. Os substratos metálicos podem ser empregados em várias formas, tal como péletes, folha ondulada ou espuma monolítica. Exemplos específicos de substratos metálicos incluem ligas à base de metal resistentes a calor, especialmente aquelas nas quais ferro é um componente principal ou substancial. Tais ligas podem conter um ou mais de níquel, cromo e alumínio, e o total desses metais pode compreender vantajosamente pelo menos cerca de 15% em peso (porcentagem em peso) da liga, por exemplo, cerca de 10 a cerca de 25% em peso de cromo, cerca de 1 a cerca de 8% em peso de alumínio e de 0 a cerca de 20% em peso de níquel, em cada caso com base no peso do substrato. Exemplos de substratos metálicos incluem aqueles tendo canais retos; aqueles tendo pás salientes ao longo dos canais axiais para interromper o fluxo de gás e para abrir comunicação de fluxo de gás entre canais; e aqueles tendo pás e também furos para intensificar transporte de gás entre canais, permitindo transporte de gás radial em todo o monólito. Substratos metálicos, em particular, são vantajosamente empregados em certas modalidades em uma posição de acoplamento próximo, permitindo aquecimento rápido do substrato e, correspondentemente, aquecimento rápido de uma composição de catalisador revestida no mesmo (por exemplo, uma composição de catalisador LT-NA).

[201] Qualquer substrato adequado para os artigos catalíticos divulgados neste documento pode ser empregado, tal como um substrato monolítico do tipo tendo finas passagens de fluxo de gás paralelas se estendendo através do mesmo de uma face de entrada ou saída do substrato, de modo que passagens sejam abertas para fluxo de fluido através das mesmas (“substrato de fluxo direto”). Outro substrato adequado é do tipo que tem uma pluralidade de finas passagens de fluxo de gás substancialmente paralelas se estendendo ao longo do eixo longitudinal do substrato onde, tipicamente, cada passagem é bloqueada em uma extremidade do corpo de substrato, com passagens alternadas bloqueadas em faces de extremidade opostas (“filtro de fluxo de parede”). Substratos de fluxo direto e de fluxo de parede também são ensinados, por exemplo, na Publicação de Pedido Internacional WO2016/070090, que é aqui incorporada por referência em sua totalidade.

[202] Em algumas modalidades, o substrato de catalisador compreende um substrato de colmeia na forma de um filtro de fluxo de parede ou um substrato de fluxo direto. Em algumas modalidades, o substrato é um filtro de fluxo de parede. Substratos de fluxo direto e filtros de fluxo de parede serão discutidos mais detalhadamente aqui abaixo.

SUBSTRATOS DE FLUXO DIRETO

[203] Em algumas modalidades, o substrato é um substrato de fluxo direto (por exemplo, substrato monolítico, incluindo um substrato monolítico de colmeia de fluxo direto). Substratos de fluxo direto têm finas passagens de fluxo de gás paralelas se estendendo de uma extremidade de entrada a uma extremidade de saída do substrato, de modo que as passagens estejam abertas para fluxo de fluido. As passagens, que são essencialmente caminhos retos de sua entrada de fluido para sua saída de fluido, são definidas por paredes nas quais um revestimento catalítico é disposto, de modo que gases fluindo através das passagens contatem o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato de fluxo direto são canais de paredes finas, que podem ser de qualquer formato e tamanho de seção transversal adequados, tal como trapezoidal, retangular, quadrado, senoidal, hexagonal, oval, circular, etc. O substrato de fluxo direto pode ser cerâmico ou metálico conforme descrito acima.

[204] Substratos de fluxo direto podem, por exemplo, ter um volume de cerca de 50 in3a cerca de 1.200 in3, uma densidade de célula (aberturas de entrada) de cerca de 60 células por polegada quadrada (cpsi) a cerca de 500 cpsi ou até cerca de 900 cpsi, por exemplo, de cerca de 200 a cerca de 400 cpsi e uma espessura de parede de cerca de 50 a cerca de 200 mícrons ou cerca de 400 mícrons.

[205] Um artigo catalítico pode ser fornecido aplicando um revestimento catalítico (por exemplo, conforme divulgado aqui) ao substrato como um revestimento de lavagem. Figs. 1A e 1B ilustram um substrato exemplar 2 na forma de um substrato de fluxo direto revestido com uma composição de catalisador como aqui descrito. Com referência à Fig. 1A, o substrato exemplar 2 tem uma forma cilíndrica e uma superfície externa cilíndrica 4, uma face de extremidade a montante 6 e uma face de extremidade a jusante correspondente 8 que é idêntica à face de extremidade 6. O substrato 2 tem uma pluralidade de passagens de fluxo de gás paralelas finas 10 formadas no mesmo. Como visto na Fig. 1B, as passagens de fluxo 10 são formadas por paredes 12 e se estendem através do transportador 2 da face de extremidade a montante 6 até a face de extremidade a jusante 8, as passagens 10 sendo desobstruídas de modo a permitir o fluxo de um fluido, por exemplo, uma corrente de gás, longitudinalmente através do transportador 2 via passagens de fluxo de gás 10 do mesmo. Como mais facilmente visto na Fig. 1B, as paredes 12 são assim dimensionadas e configuradas que as passagens de fluxo de gás 10 têm uma forma poligonal substancialmente regular. Como mostrado, a composição de catalisador pode ser aplicada em múltiplas camadas distintas, se desejado. Na modalidade ilustrada, a composição de catalisador consiste tanto em uma camada inferior discreta 14 aderida às paredes 12 do elemento transportador quanto uma segunda camada superior discreta 16 revestida sobre a camada inferior 14. A presente invenção pode ser praticada com uma ou mais (por exemplo, duas, três, ou quatro ou mais) camadas de composição de catalisador e não está limitada à modalidade de duas camadas ilustrada na Fig. 1B. Outras configurações de revestimento são divulgadas aqui abaixo.

SUBSTRATOS DE FILTRO DE FLUXO DE PAREDE

[206] Em algumas modalidades, o substrato é um filtro de fluxo de parede, que geralmente tem uma pluralidade de finas passagens de fluxo de gás substancialmente paralelas se estendendo ao longo do eixo longitudinal do substrato. Tipicamente, cada passagem é bloqueada em uma extremidade do corpo de substrato, com passagens alternadas bloqueadas em faces de extremidade opostas. Tais substratos de filtro de fluxo de parede monolíticos podem conter até cerca de 900 ou mais passagens de fluxo (ou “células”) por polegada quadrada de seção transversal, embora muito menos possam ser usadas. Por exemplo, o substrato pode ter de cerca de 7 a 600, mais geralmente de cerca de 100 a 400, células por polegada quadrada (“cpsi”). As células podem ter seções transversais que são retangulares, quadradas, circulares, ovais, triangulares, hexagonais ou de outras formas poligonais.

[207] Fig. 2 é uma vista em perspectiva de um filtro de fluxo de parede exemplar; Uma vista em seção transversal de uma seção de substrato de filtro de fluxo de parede monolítico é ilustrada na Fig. 2, mostrando passagens (células) alternadas obstruídas e abertas. Extremidades bloqueadas ou tampadas 100 alternam com passagens abertas 101, com cada extremidade oposta aberta e bloqueada, respectivamente. O filtro tem uma extremidade de entrada 102 e uma extremidade de saída 103. As setas cruzando paredes de células porosas 104 representam fluxo de gás de escape entrando nas extremidades de células abertas, difusão através das paredes de células porosas 104 e saindo das extremidades de células de saída abertas. Extremidades obstruídas 100 impedem fluxo de gás e encorajam difusão através das paredes de células. Cada parede de célula terá um lado de entrada 104a e lado de saída 104b. As passagens são encerradas pelas paredes de células.

[208] O substrato de artigo de filtro de fluxo de parede pode ter um volume de, por exemplo, cerca de 50 cm3, cerca de 100 cm3, cerca de 200 cm3, cerca de 300 cm3, cerca de 400 cm3, cerca de 500 cm3, cerca de 600 cm3, cerca de 700 cm3, cerca de 800 cm3, cerca de 900 cm3ou cerca de 1.000 cm3a cerca de 1.500 cm3, cerca de 2.000 cm3, cerca de 2.500 cm3, cerca de 3.000 cm3, cerca de 3.500 cm3, cerca de 4.000 cm3, cerca de 4.500 cm3, ou cerca de 5.000 cm3. Substratos de filtro de fluxo de parede têm tipicamente uma espessura de parede de cerca de 50 mícrons a cerca de 2.000 mícrons, por exemplo, de cerca de 50 mícrons a cerca de 450 mícrons ou de cerca de 150 mícrons a cerca de 400 mícrons.

[209] As paredes do filtro de fluxo de parede são porosas e geralmente têm uma porosidade de parede de pelo menos cerca de 50% ou pelo menos cerca de 60% com um tamanho de poro médio de pelo menos cerca de 5 mícrons antes da disposição do revestimento funcional. Por exemplo, o substrato de artigo de filtro de fluxo de parede em algumas modalidades terá uma porosidade de > 50%, > 60%, > 65% ou > 70%. Por exemplo, o substrato de artigo de filtro de fluxo de parede terá uma porosidade de parede de cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 65% ou cerca de 70% a cerca de 75%, cerca de 80% ou cerca de 85% e um tamanho de poro médio de cerca de 5 mícrons, cerca de 10, cerca de 20, cerca de 30, cerca de 40 ou cerca de 50 mícrons a cerca de 60 mícrons, cerca de 70, cerca de 80, cerca de 90 ou cerca de 100 mícrons antes da disposição de um revestimento catalítico. Os termos “porosidade de parede” e “porosidade de substrato” significam a mesma coisa e são intercambiáveis. Porosidade é a razão de volume vazio dividido pelo volume total de um substrato. Tamanho de poro pode ser determinado de acordo com o procedimento ISO15901-2 (volumétrico estático) para a análise de tamanho de poro de nitrogênio. Tamanho de poro de nitrogênio pode ser determinado em instrumentos da série TRISTAR 3000 da Micromeritics. Tamanho de poro de nitrogênio pode ser determinado usando cálculos de BJH (Barrett-Joyner- Halenda) e 33 pontos de dessorção. Filtros de fluxo de parede úteis têm alta porosidade, permitindo altos carregamentos de composições de catalisador sem contrapressão excessiva durante a operação.

REVESTIMENTOS

[210] Um substrato é revestido com uma composição catalítica para formar um artigo catalítico. O revestimento catalítico pode compreender uma ou mais camadas de revestimento aderentes finas dispostas sobre e em aderência a pelo menos uma porção de um substrato. Em algumas modalidades, os presentes artigos catalíticos podem incluir o uso de uma ou mais camadas de catalisador e combinações de uma ou mais camadas de catalisador. Materiais catalíticos podem estar presentes no lado de entrada da parede de substrato sozinhos, no lado de saída sozinhos, em ambos os lados de entrada e saída ou a própria parede, no todo ou em parte, pode consistir no material catalítico. O revestimento catalítico pode estar nas superfícies de parede de substrato e/ou nos poros das paredes de substrato, isto é, “dentro” e/ou “sobre” as paredes de substrato. Assim, a frase “um revestimento catalítico disposto no substrato” significa em qualquer superfície, por exemplo, em uma superfície de parede e/ou em uma superfície de poro. A(s) camada(s) de revestimento catalítico pode(m) compreender os componentes funcionais individuais, isto é, uma composição LT-NA e uma composição de catalisador de DOC, cada uma conforme descrito neste documento.

[211] Uma composição de catalisador pode tipicamente ser aplicada na forma de um revestimento de lavagem, contendo material de suporte tendo espécies cataliticamente ativas no mesmo. Uma composição sorvente pode ser tipicamente aplicada na forma de um revestimento de lavagem contendo espécies ativas de sorção. Componentes de catalisador e de sorvente também podem, em algumas modalidades, ser combinados em um único revestimento de lavagem. Um revestimento de lavagem é formado preparando uma pasta contendo um teor de sólidos especificado (por exemplo, cerca de 10 a cerca de 60% em peso) de suportes em um veículo líquido, que é, então, aplicado a um substrato e seco e calcinado para fornecer uma camada de revestimento. Se múltiplas camadas de revestimento forem aplicadas, o substrato é seco e calcinado após cada camada ser aplicada e/ou após o número de camadas múltiplas desejadas ser aplicado. Em uma ou mais modalidades, o(s) material(is) catalítico(s) são aplicados ao substrato como um revestimento de lavagem. Ligantes também podem ser empregados conforme descrito acima.

[212] A(s) composição(ões) de catalisador observada(s) acima é/são geralmente misturada(s) independentemente com água para formar uma pasta com a finalidade de revestir um substrato de catalisador, tal como um substrato tipo colmeia. Além das partículas de catalisador, a pasta pode conter opcionalmente um ligante (por exemplo, alumina, sílica), estabilizadores solúveis em água ou dispersíveis em água, promotores, espessantes associativos e/ou surfactantes (incluindo surfactantes aniônicos, catiônicos, não iônicos ou anfóteros). Uma faixa de pH típica para a pasta é de cerca de 3 a cerca de 6. A adição de espécies acídicas ou básicas à pasta pode ser realizada para ajustar o pH de acordo. Por exemplo, em algumas modalidades, o pH da pasta é ajustado pela adição de hidróxido de amônio ou ácido nítrico aquoso.

[213] A pasta pode ser moída para intensificar a mistura das partículas e a formação de um material homogêneo. A moagem pode ser realizada em um moinho de bolas, moinho contínuo ou outro equipamento similar e o teor de sólidos da pasta pode ser, por exemplo, de cerca de 20 a 60% em peso, mais particularmente de cerca de 20 a 40% em peso. Em uma modalidade, a pasta pós-moagem é caracterizada por um tamanho de partícula D90 de cerca de 10 a cerca de 40 mícrons, preferencialmente 10 a cerca de 30 mícrons, mais preferencialmente cerca de 10 a cerca de 15 mícrons.

[214] A pasta é, então, revestida no substrato de catalisador usando qualquer técnica de revestimento de lavagem conhecida na técnica. Numa modalidade, o substrato de catalisador é mergulhado uma ou mais vezes na pasta ou de outro modo revestido com a pasta. Posteriormente, o substrato revestido é seco a uma temperatura elevada (por exemplo, 100 a 150°C) por um período de tempo (por exemplo, 10 min. a 3 horas) e, então, calcinado por aquecimento, por exemplo, a 400 a 600°C, tipicamente por cerca de 10 minutos a cerca de 3 horas. Em seguida a secagem e calcinação, a camada de revestimento de lavagem pode ser vista como essencialmente isenta de solvente.

[215] Após calcinação, o carregamento de catalisador obtido pela técnica de revestimento de lavagem acima descrita pode ser determinado através de cálculo da diferença de pesos revestidos e não revestidos do substrato. Como será evidente para os especialistas na técnica, o carregamento de catalisador pode ser modificado alterando a reologia da pasta. Além disso, o processo de revestimento/secagem/calcinação para gerar um revestimento de lavagem pode ser repetido conforme necessário para construir o revestimento no nível de carregamento ou na espessura desejada, significando que mais de um revestimento de lavagem pode ser aplicado.

[216] O(s) revestimento de lavagem pode(m) ser aplicado(s) de modo que diferentes camadas de revestimento possam estar em contato direto com o substrato. Alternativamente, um ou mais “subrevestimentos” podem estar presentes, de modo que pelo menos uma porção de uma camada de revestimento catalítico ou sorvente ou camadas de revestimento não estejam em contato direto com o substrato (mas, em vez disso, estejam em contato com o subrevestimento). Um ou mais “sobrerrevestimentos” também podem estar presentes, de modo que pelo menos uma porção da camada ou das camadas de revestimento não sejam diretamente expostas a uma corrente gasosa ou à atmosfera (mas, em vez disso, estejam em contato com o sobrerrevestimento).

[217] Diferentes camadas de revestimento podem estar em contato direto umas com as outras sem uma zona de sobreposição “intermediária”. Alternativamente, diferentes camadas de revestimento podem não estar em contato direto, com uma “folga” entre as duas zonas. No caso de um “subrevestimento”ou “sobrerrevestimento” a folga entre as diferentes camadas é denominada “intercamada”. Um subrevestimento é uma camada “abaixo” de uma camada de revestimento, um sobrerrevestimento é uma camada “sobre” uma camada de revestimento e uma intercamada é uma camada “entre” duas camadas de revestimento. A(s) camada(s), subrevestimento(s) e sobrrevestimento(s) pode(m) conter uma ou mais composições funcionais ou podem estar livres de composições funcionais.

[218] O revestimento catalítico pode compreender mais de uma camada aderente fina, as camadas em aderência umas às outras e o revestimento em aderência ao substrato. Todo o revestimento compreende as “camadas de revestimento” individuais. O revestimento catalítico pode ser vantajosamente “zoneado”, compreendendo camadas catalíticas zoneadas. Isso também pode ser descrito como “zoneado lateralmente”. Por exemplo, uma camada pode se estender da extremidade de entrada em direção à extremidade de saída se estendendo por cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80% ou cerca de 90% do comprimento do substrato. Outra camada pode se estender da extremidade de saída em direção à extremidade de entrada se estendendo por cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80% ou cerca de 90% do comprimento do substrato. Diferentes camadas de revestimento podem ser adjacentes umas às outras e não se sobreporem. Alternativamente, diferentes camadas podem se sobrepor a uma porção uma da outra, fornecendo uma terceira zona “intermediária”. A zona intermediária pode, por exemplo, se estender de cerca de 5% a cerca de 80% do comprimento do substrato, por exemplo, cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60% ou cerca de 70% do comprimento do substrato.

[219] Camadas diferentes podem se estender por todo o comprimento do substrato ou podem se estender cada uma por uma porção do comprimento do substrato e podem se sobrepor ou ser subjacentes uma à outra, parcialmente ou totalmente. Cada uma das diferentes camadas pode se estender de qualquer da extremidade de entrada ou da de saída.

[220] Diferentes composições catalíticas podem residir em cada camada de revestimento separada. Por exemplo, uma camada de revestimento pode compreender uma composição de catalisador de oxidação sem quaisquer composições sorventes opcionais e uma segunda camada poderia incluir (ou consistir inteiramente em) uma ou mais composições sorventes opcionais. Assim, a discussão relativa a diferentes camadas pode corresponder a qualquer dessas camadas. O revestimento catalítico pode compreender uma, duas ou três ou mais camadas de revestimento. As uma ou mais camadas de revestimento juntas compreendem as composições catalíticas.

[221] As zonas da presente divulgação são definidas pela relação das camadas de revestimento. Com respeito às diferentes camadas de revestimento, existem inúmeras configurações de zoneamento possíveis. Por exemplo, pode haver uma zona a montante e uma zona a jusante, pode haver uma zona a montante, uma zona intermediária e uma zona a jusante, pode haver quatro zonas diferentes, etc. Onde duas camadas são adjacentes e não se sobrepõem, há zonas a montante e a jusante. Onde duas camadas se sobrepõem até certo grau, existem zonas a montante, a jusante e intermediárias. Onde, por exemplo, uma camada de revestimento se estende por todo o comprimento do substrato e uma camada de revestimento diferente se estende da extremidade de saída em um certo comprimento e se sobrepõe a uma porção da primeira camada de revestimento, existem zonas a montante e a jusante. Os presentes revestimentos catalíticos podem compreender mais de uma camada idêntica.

[222] Figs. 3A, 3B e 3C mostram algumas configurações de camada de revestimento possíveis com duas camadas de revestimento. São mostradas paredes de substrato de filtro de fluxo de parede monolítico 200 nas quais camadas de revestimento 201 e 202 estão dispostas. Esta é uma ilustração simplificada e, no caso de um substrato de fluxo de parede porosa, não mostrados estão poros e revestimentos em aderência às paredes de poros e não mostradas estão extremidades obstruídas. Na Fig. 3A, a camada de revestimento 201 se estende da entrada até a saída cerca de 50% do comprimento de substrato; e a camada de revestimento 202 se estende da saída até a entrada cerca de 50% do comprimento de substrato e as camadas de revestimento são adjacentes umas às outras, proporcionando uma zona a montante de entrada 203 e uma zona a jusante de saída 204. Na Fig. 3B, a camada de revestimento 202 se estende da saída cerca de 50% do comprimento de substrato e a camada 201 se estende da entrada mais que 50% do comprimento e se sobrepõe a uma porção da camada 202, proporcionando uma zona a montante 203, uma zona intermediária 205 e uma zona a jusante 204. Na Fig. 3C, as camadas de revestimento 201 e 202 se estendem cada uma por todo o comprimento do substrato com a camada 201 se sobrepondo à camada 202. O substrato da Fig. 3C não contém uma configuração de revestimento zoneada. Figs. 3A, 3B e 3C podem ser úteis para ilustrar composições de revestimento no substrato de fluxo direto de parede. Figs. 3A, 3B e 3C podem ainda ser úteis para ilustrar composições de revestimento no substrato de fluxo direto, como descrito aqui abaixo. As configurações de tais camadas de revestimento não são limitadas.

[223] Por exemplo, com respeito especificamente à composição de catalisador LT-NA divulgada neste documento, o primeiro zeólito (contendo Pd) e o segundo zeólito (contendo Pd) podem estar cada um em uma camada de revestimento separada, onde as camadas de revestimento estão em uma configuração de zona da frente para trás ou estão em uma configuração em camadas ou alguma combinação das mesmas. Alternativamente, a composição de catalisador LT-NA pode estar junta em uma camada de revestimento homogênea ou em alguma combinação espalhada sobre duas ou três camadas de revestimento.

[224] Em algumas modalidades, o terceiro zeólito (contendo Pd) , quando presente, pode estar em uma camada de revestimento separada do primeiro e/ou do segundo zeólito. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito, quando presente, pode se sobrepor ao primeiro zeólito, ao segundo zeólito ou ao primeiro e ao segundo zeólitos. Em algumas modalidades, o terceiro zeólito, quando presente, pode estar em uma mistura homogênea com o primeiro zeólito, o segundo zeólito ou ambos o primeiro e o segundo zeólitos.

[225] Em algumas modalidades, o artigo de catalisador LT-NA compreende um primeiro revestimento de lavagem compreendendo o primeiro zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e um segundo revestimento de lavagem compreendendo o segundo zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador. Em algumas modalidades o segundo revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o primeiro revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do segundo revestimento de lavagem. Em algumas modalidades, o primeiro revestimento de lavagem está diretamente no substrato de catalisador e o segundo revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do primeiro revestimento de lavagem. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador tem uma configuração zoneada de modo que o primeiro revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de cerca de 10% a cerca de 70% do comprimento global e o segundo revestimento de lavagem seja disposto no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de cerca de 30% a cerca de 90% do comprimento global.

[226] Configurações não limitativas exemplares para composições de catalisador LT-NA compreendendo um primeiro zeólito e um segundo zeólito são ilustradas nas Figs. 4A, 4B e 4C. Fig. 4A é uma vista em seção transversal de uma composição de catalisador de LT-NA homogênea como aqui descrito. Fig. 4B é uma vista em seção transversal de duas composições de catalisador LT-NA de duas camadas diferentes conforme descrito neste documento. Fig. 4C é uma vista em seção transversal de uma composição de catalisador de LT-NA zoneada como aqui descrito.

[227] Em algumas modalidades, o artigo de LT-NA compreende ainda uma composição de catalisador de oxidação de diesel (DOC) disposta no substrato. Em algumas modalidades, a composição de DOC compreende um componente de Pt e um quarto componente de Pd, em que o componente de Pt e o quarto componente de Pd são suportados em materiais de suporte de óxido de metal refratário. Em algumas modalidades, o óxido de metal refratário compreende gama alumina ou alumina dopada com cerca de 2% a cerca de 10% de SiO2. Em algumas modalidades, a composição de DOC compreende ainda zeólito beta que é substancialmente livre de qualquer espécie de metal do grupo da platina (PGM). Em algumas modalidades, a composição de DOC está em uma configuração zoneada em relação à(s) camada(s) de composição LT-NA. Em algumas modalidades, a composição de DOC pode se sobrepor a uma ou mais camadas da composição LT-NA. Configurações exemplares, não limitativas para revestimentos de composição de catalisador LT-NA/DOC compreendendo as composições LT-NA e de DOC inventivas, conforme divulgadas neste documento, são ilustradas nas Figs. 5A a 5F. Em algumas modalidades, a composição de catalisador LT-NA e a composição de DOC estão presentes em um substrato em uma única camada homogênea, conforme representado na Fig. 5A. Em algumas modalidades, a composição de catalisador LT-NA e a composição de DOC estão presentes em camadas separadas discretas. Figs 5B e 5C ilustram duas configurações possíveis onde a composição de catalisador LT-NA e a composição de DOC estão presentes no substrato em camadas separadas. Uma configuração zoneada com a composição de DOC a montante da composição de catalisador LT-NA é ilustrada na Fig. 5D.

[228] O artigo de catalisador LT-NA/DOC pode compreender mais de duas camadas, por exemplo, três camadas podem estar presentes. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende ainda uma terceira camada. Em algumas modalidades, a terceira camada compreende uma segunda composição de DOC. Em algumas modalidades, pode haver duas camadas de composição de DOC e uma camada de composição de catalisador LT-NA. Um possível arranjo não limitativo é mostrado na Fig. 5E. As duas composições de DOC podem ser idênticas ou diferentes (por exemplo, em relação a PGM e componentes de suporte e carregamentos de revestimento de lavagem). Em algumas modalidades, a segunda composição de DOC é idêntica à primeira composição de DOC. Em algumas modalidades, a primeira camada é disposta entre a segunda camada e a terceira camada. Em algumas modalidades, a primeira e a segunda composições de DOC contêm ambas os mesmos componentes (por exemplo, componente de Pt, quarto componente de Pd, material de suporte de óxido de metal refratário, conforme divulgado neste documento), embora os carregamentos em cada revestimento de lavagem possam variar.

[229] Alternativamente, em outra modalidade de uma configuração de três camadas, pode haver duas camadas de composição de catalisador LT-NA e uma camada de composição de DOC. Em algumas modalidades, a terceira camada compreende uma segunda composição de catalisador LT-NA. Fig. 5F ilustra uma configuração de três camadas com a camada de composição de DOC disposta entre duas camadas de composição de catalisador LT-NA separadas. As duas composições LT-NA podem ser idênticas ou diferentes (por exemplo, em relação ao componente Pd/zeólito e carregamentos de revestimento de lavagem). Em algumas modalidades, a segunda composição de catalisador LT-NA é idêntica à primeira composição de catalisador LT-NA. Em algumas modalidades, a segunda camada é disposta entre a primeira camada e a terceira camada. Em algumas modalidades, a primeira e a segunda composições LT-NA contêm os mesmos componentes (por exemplo, primeiro e segundo componentes de Pd, primeiro e segundo zeólitos, conforme divulgado neste documento), embora os carregamentos em cada revestimento de lavagem possam variar.

[230] Em algumas modalidades, outras composições catalíticas podem ser incorporadas em, sob ou entre qualquer das camadas de composição de catalisador LT-NA e DOC aqui referenciadas.

[231] Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma primeira composição de DOC diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC e uma segunda composição de DOC na primeira composição LT-NA. Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma segunda composição de DOC diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador LT- NA na segunda composição de DOC e uma primeira composição de DOC na primeira composição LT-NA.

[232] Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma primeira composição de catalisador LT-NA diretamente no substrato, uma primeira composição de catalisador de DOC na primeira composição de LT- NA e uma segunda composição de composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC. Em algumas modalidades, é fornecido um artigo catalítico tendo uma segunda composição de catalisador LT-NA diretamente no substrato, uma primeira composição de DOC na segunda composição de catalisador LT- NA e uma primeira composição de catalisador LT-NA na primeira composição de DOC.

[233] O carregamento dos presentes revestimentos catalíticos em um substrato dependerá das propriedades do substrato, tal como porosidade e espessura de parede. Tipicamente, o carregamento de catalisador de filtro de fluxo de parede será mais baixo que os carregamentos de catalisador em um substrato de fluxo direto. Filtros de fluxo de parede catalisados são divulgados, por exemplo, na Patente US 7.229.597, que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade. As presentes composições de catalisador LT-NA e/ou DOC estão geralmente presentes no substrato a uma concentração de, por exemplo, cerca de 0,3 a 5,5 g/in3, ou de cerca de 0,4 g/in3, cerca de 0,5 g/in3, cerca de 0,6 g/in3, cerca de 0,7 g/in3, cerca de 0,8 g/in3, cerca de 0,9 g/in3ou cerca de 1,0 g/in3a cerca de 1,5 g/in3, cerca de 2,0 g/in3, cerca de 2,5 g/in3, cerca de 3,0 g/in3, cerca de 3,5 g/in3, cerca de 4,0 g/in3, cerca de 4,5 g/in3, cerca de 5,0 g/in3ou cerca de 5,5 g/in3, com base no substrato. A concentração de uma composição de catalisador, ou qualquer outro componente, em um substrato se refere à concentração por qualquer uma seção ou zona tridimensional, por exemplo, qualquer seção transversal de um substrato ou de todo o substrato.

[234] Em algumas modalidades, o artigo de catalisador LT-NA compreende o primeiro e o segundo componentes de paládio em um carregamento de cerca de 15 g/ft3a cerca de 200 g/ft3ou de cerca de 60 g/ft3a cerca de 120 g/ft3. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador LT-NA compreende um carregamento de zeólito total de cerca de 1 g/in3a cerca de 5 g/in3ou de cerca de 2 g/in3a cerca de 3 g/in3. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador compreende uma razão sílica para alumina (SAR) de cerca de 5 a cerca de 50 ou cerca de 10 a cerca de 35.

[235] O presente artigo de catalisador LT-NA, que pode compreender um substrato de fluxo direto ou filtro de fluxo de parede, conforme divulgado neste documento, fornece propriedades desejáveis de adsorção e dessorção de NOx, por exemplo, adsorção de NOx a baixas temperaturas e liberação de NOx aprisionado em temperaturas elevadas. De preferência, o artigo de catalisador LT-NA é capaz de adsorver uma porção significativa do NO presente em uma corrente de gás de escape. Em algumas modalidades, o artigo catalítico LT-NA adsorve NOx durante a condição de partida a frio (por exemplo, o artigo catalítico LT-NA está abaixo de 200°C). Em algumas modalidades, o artigo catalítico LT-NA dessorve NOx durante operação em alta temperatura (por exemplo, o artigo catalítico LT-NA está acima de 300°C).

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE GÁS DE ESCAPE

[236] A presente divulgação fornece ainda um sistema de tratamento de gás de escape para reduzir um nível de NOx em uma corrente de gás de escape de um motor de combustão interna, o sistema de tratamento de gás de escape compreendendo um artigo catalítico conforme divulgado neste documento. Em outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para reduzir um nível de NOx em uma corrente de gás de escape de um motor de combustão interna, o método compreendendo contatar a corrente de gás de escape com um artigo catalítico, conforme divulgado neste documento, ou um sistema de tratamento de emissão como divulgado neste documento. A presente invenção, portanto, fornece um sistema de tratamento de emissão que incorpora os artigos catalíticos descritos neste documento, tal como um sistema de tratamento de emissão geralmente compreendendo um motor que produz uma corrente de gás de escape e um ou mais artigos catalíticos posicionados a jusante do motor em comunicação de fluido com a corrente de gás de escape. O motor pode ser, por exemplo, um motor a diesel que opera em condições de combustão com ar acima daquele necessário para combustão estequiométrica, isto é, condições pobres. Em outras modalidades, o motor pode ser um motor associado a uma fonte estacionária (por exemplo, geradores de eletricidade ou estações de bombeamento). Em algumas modalidades, o sistema de tratamento de emissão compreende ainda um ou mais componentes catalíticos adicionais. A colocação relativa dos vários componentes catalíticos presentes dentro do sistema de tratamento de emissão pode variar.

[237] Nos presentes sistemas e métodos de tratamento de gás de escape, a corrente de gás de escape é recebida no(s) artigo(s) ou no sistema de tratamento entrando na extremidade a montante e saindo na extremidade a jusante. A extremidade de entrada de um substrato ou artigo é sinônima da extremidade “a montante” ou extremidade “frontal”. A extremidade de saída é sinônima da extremidade “a jusante” ou extremidade “posterior”. O sistema de tratamento está, em geral, a jusante de em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

[238] Os sistemas aqui divulgados compreendem um artigo de catalisador LT-NA, que pode compreender um substrato de fluxo direto ou filtro de fluxo de parede, como aqui divulgado. Em particular, os sistemas compreendem um artigo de catalisador LT-NA adequado para adsorver NOx em baixas temperaturas e liberar NOx aprisionado em temperaturas elevadas. O componente de adsorção de NOx das presentes composições de catalisador fornece propriedades desejáveis de adsorção e dessorção de NOx sob várias condições de operação do motor.

[239] De preferência, o artigo de catalisador LT-NA é capaz de adsorver uma porção significativa do NO presente na corrente de gás de escape. Mais importante, no entanto, o artigo de catalisador LT-NA não libera espécies de NO até que a corrente de gás de escape e/ou o sistema de emissão de gás de escape tenha atingido uma temperatura alta o suficiente para que outros componentes catalíticos estejam ativos. Só então o NO liberado pode ser convertido de forma eficiente em N2 e sair do sistema de tratamento de gás de escape. Como tal, o artigo de catalisador LT-NA está geralmente localizado a montante de quaisquer componentes catalíticos responsáveis pela conversão de NO liberado do LT-NA. Em algumas modalidades, o artigo de catalisador LT-NA adsorve espécies de NO presentes na corrente de gás de escape a baixas temperaturas, que podem ter sido opcionalmente tratadas com pelo menos um componente de DOC e/ou CSF.

[240] Em algumas modalidades, o artigo de catalisador LT-NA não está localizado em um componente separado (por exemplo, em um substrato separado), mas pode ser incluído no mesmo componente, tal como o catalisador de oxidação de diesel (DOC), filtro de fuligem catalisado (CSF), ou componente de catalisador de redução seletiva catalítica (SCR), em que as composições catalíticas para tais componentes são aplicadas ao substrato em uma configuração zoneada ou em camadas.

[241] Os sistemas da presente divulgação podem conter, além do artigo de catalisador LT-NA, por exemplo, um DOC, um injetor de redutor, componente de catalisador SCR, um filtro de fuligem (que pode ser catalisado ou não catalisado) e/ou um catalisador de oxidação de amônia (AMOx). Um DOC adequado para uso no sistema de tratamento de emissão é capaz de catalisar eficazmente a oxidação de CO e HC em dióxido de carbono (CO2). De preferência, o DOC é capaz de converter pelo menos 50% do componente de CO ou HC presente no gás de escape. O DOC pode estar localizado, por exemplo, a jusante do artigo de catalisador LT-NA. Em algumas modalidades, o DOC está localizado a montante de um componente de catalisador de SCR e/ou filtro de fuligem.

[242] O sistema de tratamento de gás de escape da presente divulgação pode compreender ainda um componente de catalisador de SCR. O componente de catalisador de SCR pode estar localizado a montante ou a jusante do DOC e/ou filtro de fuligem. Um componente de catalisador de SCR adequado para uso no sistema de tratamento de emissão é capaz de catalisar eficazmente a redução do componente de escape de NOx em temperaturas tão altas quanto 650°C. Além disso, o componente de catalisador de SCR deve ser ativo para redução de NOx mesmo sob condições de baixa carga, que tipicamente estão associadas a temperaturas de escape mais baixas. De preferência, o componente de catalisador SCR é capaz de converter pelo menos 50% do componente de NOx (por exemplo, NO) em N2, dependendo da quantidade de redutor adicionada ao sistema. Outro atributo desejável para o componente de catalisador de SCR é que ele possui a capacidade de catalisar a reação de O2 com qualquer excesso de NH3 para formar N2, de modo que NH3 não seja emitido para a atmosfera. Os componentes de catalisador de SCR úteis usados no sistema de tratamento de emissão também devem ter resistência térmica a temperaturas superiores a 650°C. Essas altas temperaturas podem ser encontradas durante a regeneração do filtro de fuligem catalisado. Componentes de catalisador de SCR adequados são descritos, por exemplo, nas Patentes US 4.961.917 e 5.516.497, cada uma das quais é incorporada neste documento por referência em sua totalidade.

[243] Sistemas de tratamento de gás de escape exemplares podem ser mais prontamente apreciados por referência às Figs. 6A-6D e Figs. 7A-7F, que representam representações esquemáticas de sistemas de tratamento de gás de escape de acordo com modalidades da presente invenção. Com referência à Fig. 6A, o sistema de tratamento de gás de escape 320 é fornecido, no qual uma corrente de gás de escape contendo poluentes gasosos (por exemplo, hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono e NO) e material particulado é transportada através da linha 322 de um motor 321 para um DOC 323. No DOC 323, hidrocarbonetos gasosos e não voláteis não queimados e monóxido de carbono são grandemente queimados para formar dióxido de carbono e água. A corrente de escape é transportada em seguida via linha 324 para um artigo de catalisador LT-NA 325 para a adsorção e/ou o armazenamento de NO. A corrente de gás de escape tratada 326 é, então, transportada para um CSF 327, que aprisiona matéria particulada presente dentro da corrente de gás de escape. Após a remoção da matéria particulada, via CSF 327, a corrente de gás de escape é transportada via linha 328 para um componente de catalisador de SCR a jusante 329 que fornece tratamento e/ou conversão de NO. O gás de escape passa através do componente de catalisador de SCR 329 a uma taxa de fluxo que permite tempo suficiente para a composição de catalisador reduzir o nível de NOx (em combinação com um redutor) no gás de escape a uma dada temperatura no gás de escape antes de sair o sistema.

[244] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da invenção é mostrada na Fig. 6B, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 330 de acordo com a presente divulgação. Com referência à Fig. 6B, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 332 de um motor 331 para um artigo de catalisador LT- NA 333. Em seguida, a corrente de escape é transportada via linha 334 para um DOC 335 e ainda transportada via linha 336 para o CSF 337. A corrente de gás de escape tratada 338 é transportada para o componente de catalisador de SCR 339 antes de ser expelida para a atmosfera.

[245] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da invenção é mostrada na Fig. 6C, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 340. Com referência à Fig. 6C, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 342 de um motor 341 para um DOC 343 e ainda via corrente de gás de escape 344 para um LT-NA 345. Em seguida, a corrente de escape é transportada via linha 346 para um componente de catalisador de SCR 347 e ainda transportada via linha 348 para o CSF 349. A corrente de gás de escape tratada 338 é transportada para o componente de catalisador de SCR 339 antes de sair do sistema.

[246] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 6D, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 350 de acordo com a presente divulgação. Com referência à Fig. 6D, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 352 de um motor 351 para um artigo catalítico LT-NA 353 e ainda via linha de escape de gás 354 para o DOC 355. A linha de gás de escape 356 é transportada para o componente de catalisador de SCR 357 e, em seguida, a corrente de escape 358 é transportada para o CSF 359 antes de sair do sistema.

[247] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7A, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 420. Com referência à Fig. 7A, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 422 de um motor 421 para um catalisador de combinação 423 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um DOC no mesmo substrato. A corrente de gás de escape 426 é ainda transportada para um CSF 427 e ainda via linha de escape de gás 428 para o componente de catalisador de SCR 429 antes de sair do sistema.

[248] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7B, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 430. Com referência à Fig. 7B, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 432 de um motor 431 para um catalisador de combinação 433 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um DOC no mesmo substrato. A corrente de gás de escape 436 é ainda transportada para um componente de catalisador de SCR 437 e ainda via linha de escape de gás 438 para o CSF 439 antes de sair do sistema.

[249] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7C, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 440. Com referência à Fig. 7C, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 442 de um motor 441 para um catalisador de combinação 443 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um DOC no mesmo substrato. A corrente de gás de escape 446 é ainda transportada para uma combinação de componente de catalisador SCR e filtro de fuligem catalisado (SCRoF) 447 antes de sair do sistema.

[250] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7D, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 450. Com referência à Fig. 7D, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 452 de um motor 451 para um DOC 453 e a corrente de gás de escape 456 é ainda transportada para um catalisador de combinação 457 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um CSF no mesmo substrato. A corrente de gás de escape 458 é ainda transportada para um componente de catalisador de SCR 459 antes de sair do sistema.

[251] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7E, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 461. Com referência à Fig. 7E, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 462 de um motor 461 para um DOC 463 e a corrente de gás de escape 466 é ainda transportada para um CSF 467. A corrente de gás de escape resultante 468 é ainda transportada para um catalisador de combinação 469 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um componente de catalisador de SCR no mesmo substrato antes de sair do sistema.

[252] Outra modalidade de um sistema de tratamento de gás de escape da divulgação é mostrada na Fig. 7F, que representa uma representação esquemática de um sistema de tratamento de gás de escape 470. Com referência à Fig. 7F, uma corrente de gás de escape é transportada via linha 472 de um motor 471 para um DOC 473 e a corrente de gás de escape 476 é ainda transportada para um catalisador de combinação 477 tendo uma composição de catalisador LT-NA e um SCRoF no mesmo substrato antes de sair do sistema.

[253] Qualquer sistema de tratamento de gás de escape exemplificado representado pelas Figuras 6A-6D e Figuras 7A-7F pode ser seguido por um catalisador de oxidação de amônia seletivo (AMOx) para remover NH3 liberado do componente de catalisador de SCR e oxidá-lo seletivamente para N2.

[254] Os presentes artigos, sistemas e métodos são adequados para tratamento de correntes de gás de escape de fontes de emissões móveis, tal como caminhões e automóveis. Os presentes artigos, sistemas e métodos também são adequados para tratamento de correntes de escape de fontes estacionárias, tal como usinas de energia.

[255] Será prontamente aparente para um versado nas técnicas relevantes que modificações e adaptações adequadas às composições, aos métodos e às aplicações aqui descritas podem ser feitas sem se afastar do escopo de quaisquer modalidades ou aspectos dos mesmos. As composições e os métodos fornecidos são exemplares e não se destinam a limitar o escopo das modalidades reivindicadas. Todas as várias modalidades, aspectos e opções divulgadas neste documento podem ser combinadas em todas as variações. O escopo das composições, formulações, métodos e processos descritos neste documento incluem todas as combinações reais ou potenciais de modalidades, aspectos, opções, exemplos e preferências neste documento. Todas as patentes e publicações citadas aqui são incorporadas por referência para os ensinamentos específicos das mesmas, conforme observado, a menos que outras declarações específicas de incorporação sejam especificamente fornecidas.

EXEMPLOS

[256] A presente invenção é mais plenamente ilustrada pelos seguintes exemplo, que são estabelecidos para ilustrar a presente invenção e não serão interpretados como limitativos da mesma. A menos que observado em contrário, todas as partes e percentagens são em peso e todas as percentagens em peso são expressas em base seca, o que significa excluindo o teor de água, a menos que indicado de outra forma.

PREPARAÇÃO DE ARTIGO DE CATALISADOR EXEMPLO 1. ARTIGO DE CATALISADOR DE ZEÓLITO DE PORO GRANDES DE PD

[257] Um material de zeólito beta (BEA) foi impregnado com umidade incipiente com uma solução diluída de Pd(NO3)2, em seguida, seco ao ar a 110°C/2h, seguido de calcinação ao ar a 550°C por 1 hora. Foi preparada uma solução diluída de acetato de Zr, à qual o pó de Pd/BEA calcinado foi adicionado para formar uma suspensão em pasta em teor de sólidos de aproximadamente 50%. A pasta foi moída até que o tamanho de partícula final D90 atingisse 10-12 µm. A pasta foi, então, revestida em teor de sólidos de 42- 46% sobre um substrato de colmeia 400/4. Após secagem, o catalisador foi calcinado a 590°C por 1 hora ao ar. O carregamento de Pd foi de 60 g/ft3, o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito foi de 2,0 g/in3e o carregamento de ZrO2 resultante após calcinação foi de ~5% da composição de revestimento de lavagem.

EXEMPLOS 2A E 2B. ARTIGOS DE CATALISADOR DE ZEÓLITO DE POROS MÉDIO DE PD

[258] Um material de zeólito ferrierita (FER) foi impregnado com umidade incipiente com uma solução diluída de Pd(NO3)2, em seguida, seco ao ar a 110°C/2h, seguido de calcinação ao ar a 550°C por 1 hora. Foi preparada uma solução diluída de acetato de Zr, à qual o pó de Pd/BEA calcinado foi adicionado para formar uma suspensão em pasta em teor de sólidos de aproximadamente 50%. A pasta foi moída até que o tamanho de partícula final D90 atingisse 10-15 µm. A pasta foi, então, revestida em teor de sólidos de 42-46% sobre um substrato de colmeia 400/4. Após secagem, o catalisador foi calcinado a 590°C por 1 hora ao ar. Para o Exemplo 2A, o carregamento de Pd foi de 60 g/ft3e o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito foi de 2,0 g/in3. Para o Exemplo 2B, o carregamento de Pd foi de 90 g/ft3e o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito foi de 3,0 g/in3. O carregamento de ZrO2 resultante em ambos os exemplos após calcinação foi de ~5% da composição de revestimento de lavagem.

EXEMPLO 3. ARTIGO DE CATALISADOR DE ZEÓLITO DE PORO PEQUENOS DE PD

[259] Um material de Chabazita (CHA) foi impregnado com umidade incipiente com uma solução diluída de Pd(NO3)2, em seguida, seco ao ar a 110°C/2h, seguido de calcinação ao ar a 550°C por 1 hora. Foi preparada uma solução diluída de acetato de Zr, à qual o pó de Pd/BEA calcinado foi adicionado para formar uma suspensão em pasta em teor de sólidos de aproximadamente 50%. A pasta foi moída até que o tamanho de partícula final D90 atingisse 10-15 µm. A pasta foi, então, revestida em teor de sólidos de 42-46% sobre um substrato de colmeia 400/4. Após secagem, o catalisador foi calcinado a 590°C por 1 hora ao ar. O carregamento de Pd foi de 60 g/ft3, o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito foi de 2,0 g/in3 e o carregamento de ZrO2 resultante após calcinação foi de ~5% da composição de revestimento de lavagem.

EXEMPLO 4. ARTIGO DE CATALISADOR DE PD/BEA E PD/FER LT-NA ZONEADOS

[260] Amostras de acordo com o Exemplo 1 e Exemplo 2 foram preparadas como descrito acima. Cada amostra foi cortada ao meio e uma metade de cada amostra foi montada em uma amostra zoneada, colocando o substrato revestido com Pd/BEA na posição de entrada e o substrato revestido com Pd/FER na posição de saída.

EXEMPLO 5. ARTIGO DE CATALISADOR LT-NA REVESTIDO COM MISTURA HOMOGÊNEA DE COMPOSIÇÕES DE CATALISADOR DE ZEÓLITO DE PORO GRANDE DE PD E ZEÓLITO DE PORO MÉDIO DE PD

[261] Uma pasta de Pd/BEA e uma pasta de Pd/FER foram cada qual preparadas de forma semelhante ao Exemplo 1 e Exemplo 2. A % de Pd em cada zeólito individual foi mantida em 1,74%. As duas pastas foram misturadas na razão sólido/sólido desejada, então, revestidas com 42-46% de teor de sólidos em um substrato de colmeia 400/4. Após secagem, o catalisador foi calcinado a 590°C por 1 hora ao ar. O carregamento de Pd total foi de 60 g/ft3, o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito total foi de 2,0 g/in3e o carregamento de ZrO2 resultante após calcinação foi de ~5% da composição de revestimento de lavagem.

EXEMPLO 6. ARTIGO DE CATALISADOR LT-NA REVESTIDO COM MISTURA DE COMPOSIÇÕES DE CATALISADOR DE ZEÓLITO DE PORO GRANDE DE PD E ZEÓLITO DE PORO PEQUENO DE PD

[262] Uma pasta de Pd/BEA e uma pasta de Pd/CHA foram cada qual preparadas de forma semelhante ao Exemplo 1 e Exemplo 3. A % em peso de Pd em cada zeólito individual foi mantida em 1,74%. As duas pastas foram misturadas na razão sólido/sólido desejada, então, revestidas com 42-46% de teor de sólidos em um substrato de colmeia 400/4. Após secagem, o catalisador foi calcinado a 590°C por 1 hora ao ar. O carregamento de Pd total foi de 60 g/ft3, o carregamento de revestimento de lavagem de zeólito total foi de 2,0 g/in3e o carregamento de ZrO2 resultante após calcinação foi de ~5% da composição de revestimento de lavagem.

EXEMPLO 7. UM ARTIGO CATALÍTICO LT-NA/DOC

[263] Uma camada inferior de LT-NA foi preparada de forma semelhante ao Exemplo 6, exceto que o carregamento de Pd e o carregamento de revestimento de lavagem foram abaixados até 75% do valor original (45 g/ft3 de Pd, 1,5 g/in3de zeólito). Para a camada superior de DOC, um material de 5% SiO2-Al2O3 foi impregnado com umidade incipiente com uma solução de complexo Pt-amina diluída, então, adicionado a uma solução de nitrato de Pd diluída para formar uma suspensão em pasta. O pH da suspensão de pasta foi ajustado para 4-5 com HNO3 diluído. A pasta foi moída até D90 = 12-15 µm, em seguida, zeólito beta e um material ligante de alumina (3,5% dos sólidos de revestimento de lavagem total) foram adicionados. A pasta foi, então, revestida com um teor de sólidos de 25-30% na camada inferior de LT-NA. Após secar, a amostra foi calcinada a 590°C por 1 hora ao ar. O carregamento de Si-alumina foi de 0,75 g/in3, o carregamento de zeólito beta foi de 0,35 g/in3, o carregamento de PGM foi de 21 g/ft3e a razão em peso Pt/Pd foi de 2/1.

EXEMPLO 8. UM ARTIGO CATALÍTICO DE LT-NA/DOC

[264] Uma camada inferior de LT-NA foi preparada de forma semelhante ao Exemplo 5, exceto que o carregamento de Pd e o carregamento de revestimento de lavagem foram reduzidos até 80 g/ft3e 2,5 g/in3, respectivamente. A razão BEA/FER permaneceu em 1:1 e o carregamento de Pd foi dividido uniformemente entre os dois zeólitos. A camada de DOC foi preparada de forma semelhante ao Exemplo 7.

AVALIAÇÃO DE ARTIGO DE CATALISADOR

[265] Os artigos catalíticos monolíticos foram testados em um simulador de veículo a diesel. A composição de alimentação foi derivada de um motor a diesel de serviço médio e apenas NO foi usado para a entrada de NOx. A dimensão do catalisador era de 1x1x3”. Cada catalisador foi pré-tratado in situ a 500°C por 15 minutos em 10%O2/5%H2O/5%CO2/N2, então, submetido a uma sequência contínua de testes de FTP, FTP-US06 e FTP, nessa ordem. A eficiência de adsorção de NOx de partida a frio foi definida como a percentagem de NOx adsorvida da partida até o ponto quando a temperatura de entrada atingiu primeiro 200°C.

EXEMPLO 9. RESULTADOS DE TRATAMENTO DE GÁS DE ESCAPE

[266] Figura 8 é um gráfico de concentração de NOx versus tempo de 0-400 segundos no primeiro ciclo de FTP. O período de 0-197 segundos foi definido como partida a frio onde a temperatura de entrada do catalisador permaneceu abaixo de 200°C. Todas as três composições de catalisador (Exemplo 1, 2A e 3) mostraram adsorção de NOx quase completa até ~ 160 segundos. Exemplo 1, Pd/BEA, que possuía uma estrutura de anel de 12 membros e tinha um tamanho de poro <6 A, começou a liberar NOx pouco antes de 200 segundos, quando a temperatura de entrada do catalisador mal atingiu 200°C. Tanto o Exemplo 2A, Pd/FER, que possuía um anel de 10 membros e <5 A de abertura de poro, quanto o Exemplo 3, Pd/CHA, que possuía uma estrutura de anel de 8 membros e <4 A de abertura de poro, continuaram a adsorver NOx a uma temperatura mais alta.

[267] Figura 9 demonstra que a regeneração completa de NOx não foi observada no final do ciclo de FTP quando a temperatura máxima era de ~ 300°C para qualquer dos três catalisadores Exemplos 1-3.

[268] Figura 10 demonstra que todos os três catalisadores mostraram eficiência de adsorção de NOx mais baixa durante a partida a frio do ciclo FTP subsequente (0-200 segundos) devido à dessorção insuficiente de NOx. Embora Pd/BEA (Exemplo 1) continuasse a exibir excelente adsorção de NOx até ~ 120 segundos, a dessorção abrupta de NOx ocorreu imediatamente, o que contribuiu para uma eficiência de adsorção de NOx mais baixa global durante o período de partida a frio. O Exemplo 2A (Pd/FER) pareceu sofrer de perda de atividade significativa no início do ciclo (0-60 s), mas a atividade de adsorção se recuperou rapidamente; além disso, a dessorção de NOx ocorreu favoravelmente a ~ 260°C. O Exemplo 3 (Pd/CHA) não só teve o pior desempenho durante 0120 segundos, quando a adsorção de NOx foi mais crucial, mas também começou a mostrar dessorção a ~ 150°C.

[269] Sem desejar ser limitado pela teoria, a diferença marcante observada nessas três estruturas diferentes de zeólito sugeriu que Pd em um zeólito de poro grande e tridimensional, tal como BEA, pode ser mais favorável para adsorção de NOx de partida a frio, particularmente quando a regeneração não foi eficiente. No entanto, os canais de poros grandes também podem exercer menos interação física com as moléculas de NO adsorvidas, o que por sua vez pode resultar na liberação precoce de NOx. Pd/FER (Exemplo 2A), que possuía uma estrutura de poro médio bidimensional, não parecia admitir NOx facilmente em temperatura mais baixa e velocidade espacial mais alta se ele não tivesse sido totalmente regenerado, mas adsorveu NOx muito eficientemente em temperatura intermediária e poderia mantê-la até que a temperatura desejável fosse alcançada.

[270] Os dados na Figura 10 sugeriram que uma mistura de Pd/BEA e Pd/FER pode ser vantajosa para melhorar o desempenho de adsorção de NOx de partida a frio global retendo a alta eficiência de adsorção de NO de Pd/BEA a baixa temperatura enquanto Pd/FER adsorveu NOx liberado por Pd/BEA em temperatura intermediária.

[271] Figura 11 fornece dados que confirmam o benefício dos componentes do zeólito-Pd duplos inventivos. Figura 11 é uma comparação gráfica da concentração transiente de NOx de FTP2 de um catalisador de mistura Pd/BEA e Pd/FER (Exemplo 4) e um Pd/BEA e Pd/FER homogêneo zoneados (Exemplo 5) vs um catalisador Pd/BEA (Exemplo 1) ou Pd/FER apenas (Exemplo 2A). Em ambos os casos, para os exemplos zoneados e homogêneos, a adsorção de NO foi melhorada na região de 20-70 segundos em comparação com Pd/FER, e o grande pico de liberação de NOx característico de Pd/BEA foi eliminado.

[272] Figura 12 fornece uma comparação gráfica para a eficiência de adsorção de NOx de partida a frio (0-197 segundos) de um catalisador de mistura 1/1 Pd/BEA & Pd/CHA (Exemplo 6) e um catalisador combo LT-NA/DOC que continha um revestimento inferior Pd/BEA-Pd/CHA e um revestimento superior Pt-Pd/Al2O3 & BEA (Exemplo 7). Para FTP2, o catalisador Pd/BEA- Pd/FER demonstrou % de adsorção de NOx mais alta que o catalisador Pd/BEA- Pd/CHA devido à melhor contenção de NOx liberado na temperatura intermediária; por outro lado, o catalisador Pd/BEA-Pd/CHA mostrou % de NOx de FTP3 mais alta, o que sugere regeneração mais eficiente durante o ciclo US06 anterior. Além disso, a adição de uma camada de DOC típica pareceu melhorar significativamente a % de adsorção NOx de FTP2, apesar de carregamentos de Pd e zeólito mais baixos na camada LT-NA.

[273] Figura 13 fornece um resultado gráfico para o desempenho de adsorção de NOx de partida a frio (0-197 segundos) para um artigo catalítico LT-NA/DOC (Exemplo 8) versus um artigo LT-NA inventivo (Exemplo 2B). O Exemplo 8 contém um carregamento inferior de paládio e zeólito na camada LT- NA; sem desejar ser limitado pela teoria, isso pode contribuir para abaixar a eficiência inicial de adsorção de NOx no ciclo de FTP1. O revestimento de DOC sobreposto também pode impedir acesso de NOx à camada LT-NA nesta configuração. No entanto, o Exemplo 8 exibiu uma diminuição de 13% na eficiência de adsorção de NOx de FTP1 para FTP2, enquanto o Exemplo 2B (Pd/BEA+Pd/FER) exibiu uma diminuição de 53%. Esses resultados demonstram que a adição do componente de catalisador de oxidação de diesel (DOC) melhorou significativamente o desempenho em FTP2.

Claims (45)

1. ARTIGO DE CATALISADOR para tratar uma corrente de escape de um motor de combustão interna, caracterizado por compreender um substrato de catalisador tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída definindo um comprimento global e uma primeira composição de catalisador LT-NA disposta no mesmo, em que a primeira composição de catalisador LT-NA compreende: um primeiro zeólito, em que o primeiro zeólito é um zeólito de poro grande e compreende um primeiro componente de paládio; e e um segundo zeólito, em que o segundo zeólito é um zeólito de poro pequeno ou poro médio e compreende um segundo componente de paládio, adicionalmente compreendendo uma primeira composição de catalisador de oxidação de diesel (DOC), em que a primeira composição de DOC compreende um componente de Pt e um quarto componente de Pd, em que o componente de Pt e o quarto componente de Pd são suportados em materiais de suporte de óxido de metal refratário.

2. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro zeólito e o segundo zeólito serem, cada um, um zeólito de aluminossilicato.

3. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela razão sílica para alumina (SAR) do primeiro zeólito ser de 10 a 50.

4. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela SAR do segundo zeólito ser de 10 a 50.

5. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo primeiro zeólito ter um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, FZU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY, VET e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

6. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro zeólito ser selecionado do grupo que consiste em BEA, FAU e combinações dos mesmos.

7. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo zeólito ser um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MFI, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

8. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo segundo zeólito ser um zeólito de poro pequeno com um tipo de estrutura selecionado do grupo que consiste em CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR, ITE e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

9. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo zeólito ser um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI, WEN e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

10. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo zeólito ter um sistema de poro bidimensional.

11. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo zeólito ser um zeólito de poro médio com um tipo de estrutura selecionado de FER, MEL, MFI, STT e misturas ou intercrescimentos dos mesmos.

12. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo zeólito ser selecionado do grupo consistindo em FER, MWW, CHA e combinações dos mesmos.

13. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo primeiro zeólito ser BEA e o segundo zeólito ser FER.

14. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender ainda um terceiro zeólito compreendendo um terceiro componente de paládio.

15. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo terceiro zeólito ser um zeólito de poro grande e em que o primeiro zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

16. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo terceiro zeólito ser um zeólito de poro pequeno ou médio e em que o segundo zeólito e o terceiro zeólito têm diferentes tipos de estrutura.

17. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo primeiro componente de paládio e o segundo componente de paládio estarem presentes em uma quantidade de 0,5% a 6% em peso, ou 1% a 2% em peso com base no primeiro zeólito e no segundo zeólito, respectivamente.

18. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pela razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito ser de 1:9 a 9:1.

19. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pela razão em peso do primeiro zeólito para o segundo zeólito ser de 0,1:9,9 a 9:1, ou de 0,1:9,9 a 0,5:9,5.

20. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pela primeira composição de catalisador LT-NA estar na forma de uma mistura compreendendo o primeiro zeólito e o segundo zeólito.

21. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por compreender: um primeiro revestimento de lavagem compreendendo o primeiro zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador; e um segundo revestimento de lavagem compreendendo o segundo zeólito disposto em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador.

22. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo segundo revestimento de lavagem estar diretamente no substrato de catalisador e o primeiro revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do segundo revestimento de lavagem.

23. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo primeiro revestimento de lavagem estar diretamente no substrato de catalisador e o segundo revestimento de lavagem está em pelo menos uma porção do primeiro revestimento de lavagem.

24. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo artigo de catalisador ter uma configuração zoneada de modo que a primeira camada de lavagem seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de 10% a 70% do comprimento global e a segunda camada de lavagem é disposta no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de 30% a 90% do comprimento global.

25. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo artigo catalisador compreender o primeiro e o segundo componentes de paládio em um carregamento de 15 a 200 g/ft3ou de 60 a 120 g/ft3.

26. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo artigo de catalisador compreender um carregamento de zeólito total de 1 a 5 g/in3ou de 2 a 4 g/in3.

27. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo artigo catalisador compreender uma razão sílica para alumina (SAR) de 5 a 50 ou 10 a 35.

28. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo substrato de catalisador compreender um substrato em colmeia na forma de um filtro de fluxo de parede ou um substrato de fluxo direto.

29. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizado pelo óxido de metal refratário compreender gama alumina ou alumina dopada com 2% a 10% de SiO2.

30. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pela primeira composição de DOC compreender ainda zeólito beta que é livre de qualquer espécie de metal do grupo da platina (PGM).

31. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, caracterizado pela primeira composição de catalisador LT-NA e a primeira composição de DOC estarem presentes no substrato de catalisador em uma camada simples homogênea.

32. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, caracterizado pela primeira composição de catalisador LT-NA compreender uma primeira camada e a primeira composição de DOC compreende uma segunda camada.

33. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela primeira camada ser disposta em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador e a segunda camada é disposta em pelo menos uma porção do comprimento do substrato de catalisador.

34. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pela primeira camada estar diretamente no substrato de catalisador e a segunda camada estar em pelo menos uma porção da primeira camada.

35. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pela segunda camada estar diretamente no substrato de catalisador e a primeira camada estar em pelo menos uma porção da segunda camada.

36. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo artigo de catalisador ter uma configuração zoneada de modo que a segunda camada seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de entrada até um comprimento de 10% a 70% do comprimento total e a primeira camada seja disposta no substrato de catalisador da extremidade de saída até um comprimento de 30% a 90% do comprimento total.

37. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda uma terceira camada.

38. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pela terceira camada compreender uma segunda composição de DOC.

39. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pela primeira camada estar disposta entre a segunda camada e a terceira camada.

40. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 38 a 39, caracterizado pela segunda composição de DOC ser idêntica à primeira composição de DOC.

41. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pela terceira camada compreender uma segunda composição LT-NA.

42. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pela segunda camada estar disposta entre a primeira camada e a terceira camada.

43. ARTIGO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 41 a 42, caracterizado pela segunda composição LT-NA ser idêntica à primeira composição LT-NA.

44. SISTEMA DE TRATAMENTO de gás de escape, caracterizado por compreender o artigo catalítico, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 43, em que o artigo catalítico está a jusante e em comunicação de fluido com um motor de combustão interna.

45. MÉTODO PARA REDUZIR UM NÍVEL DE NOX em uma corrente de gás de escape de um motor de combustão interna, o método caracterizado por compreender contatar a corrente de gás de escape com o artigo de catalisador, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 43.