CN102371152B - NOx储存和还原催化剂、其制备方法以及包含其的NOx去除体系 - Google Patents

NOx储存和还原催化剂、其制备方法以及包含其的NOx去除体系 Download PDF

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Abstract

本发明涉及NOx储存和还原催化剂、其制备方法以及包含其的NOx去除体系。用于NOx储存和还原的催化剂可包含含有碱金属和Al或碱土金属和Al的载体，碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素，和选自Pt、Pd、Ru、Ag、Au或Rh的一种或多种贵金属。用于NOx储存和还原的催化剂显示优良的NOx储存和还原能力，特别是在恶化和硫酸化之前和之后保持优良的储存和还原能力，并显示在低温环境下优良的催化活性且同时保持不寻常的高疏水性。

Description

NOx储存和还原催化剂、其制备方法以及包含其的NOx去除体系
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年8月11日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2010-0077506的优先权和权益，在此作为参考引入所述申请的全部内容用于所有目的。
技术领域
本发明涉及用于NOx储存和还原的催化剂，其制备方法以及包含该用于NOx储存和还原的催化剂的NOx去除体系。
背景技术
NOx为从装配内燃发动机的车辆排放的一种代表性的有害废气，其包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。已知NOx引起肺气肿、支气管炎等呼吸道疾病，并产生通过光化学反应引起烟雾的臭氧。在近年来，贫燃发动机得以积极的发展以改进内燃发动机的能量效率，由此减少CO2排放。然而，广泛认为来自贫燃发动机的NOx废气极难通过使用现有的三元催化剂去除，这是因为在贫燃发动机废气中由于过量的氧而导致的高度氧化环境。
为了解决由NOx引起的健康和环境问题，欧洲制定或提出了如EURO 3、EURO 4、EURO 5和目前的EURO 6的规定。为了在车辆废气的规定变得严格的同时降低难以通过使用已知的催化剂去除的NOx的排放量，车辆制造工业集中于开发新的发动机技术以及废气后处理技术以为了更清洁的排气管排放。
在这些新技术开发中，近来日益增长的兴趣特别地在于NOx储存和还原催化剂的开发。使用NOx储存和还原催化剂的NOx去除技术在富氧废气条件下吸附NOx，并在富含碳氢化合物的废气条件下将其还原为如氮气和二氧化碳的无害气体。
用于NOx储存和还原技术的催化剂可使用现有排放装置而无需任何改变在贫燃条件下常规操作。因此，该技术受到车辆制造工业的特别关注，因为其能够满足如EURO 6的严格排放规定而无需另外的基础设施安装成本。
包含氧化铝作为载体、Ba作为储存材料、如Pt的贵金属作为NOx还原催化剂的用于NOx储存和还原的催化剂可作为代表性储存-还原催化剂。随着上述催化剂的发展，NOx储存和还原技术得以发展，但在所提出的用于NOx储存和还原的催化剂的情况中，存在在恶化和硫酸化之前和之后储存和还原活性低的问题。
特别地，急切需要不会恶化而同时在低压缩比环境和大约200℃的低温下保持其优良的NOx储存和还原能力的催化剂的开发。
因此，本发明的发明人广泛研究了具有在恶化/硫酸化之前和之后优良的NOx储存和还原活性以及特别是在大约200℃的低温环境下改进的活性的催化剂，由此实现了本发明。
在该背景技术部分公开的信息仅用于提高对本发明的一般背景的理解，而不应作为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面提供了一种用于NOx储存和还原的催化剂及其制备方法，其中所述用于NOx储存和还原的催化剂显示在恶化和硫酸化之前和之后优良的NOx储存和还原能力以及特别是在低温环境下改进的活性。
此外，本发明的各个方面提供了一种包含所述用于NOx储存和还原的催化剂的NOx去除体系。
本发明的一个方面提供了一种用于NOx储存和还原的催化剂及其制备方法，其中所述用于NOx储存和还原的催化剂显示在恶化和硫酸化之前和之后优良的NOx储存和还原能力以及特别是在低温环境下改进的活性。
本发明的另一方面提供了一种包含所述用于NOx储存和还原的催化剂并通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系。
在下文将详细描述根据本发明的各个方面的用于NOx储存和还原的催化剂、其制备方法和包含其的NOx去除体系。
根据本发明的各个方面的用于NOx储存和还原的催化剂(下文称为“NSR催化剂”)包含具有碱金属和Al或碱土金属和Al的载体、碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素，和选自Pt、Pd、Ru、Ag、Au或Rh的一种或多种贵金属。
本发明的发明人已经发现，相比于包含如氧化铝或二氧化硅的金属氧化物的载体的已知NSR催化剂，包含如碱金属和Al或碱土金属和Al的载体的NSR催化剂具有在恶化和硫酸化之前和之后优良的NOx储存和还原能力以及特别是在大约200℃的低温环境下改进的活性，由此实现了本发明。
详细地，图1显示了通过比较代表性地用作NSR催化剂并包含Pt、Pd或Pt和Pd(还原催化剂)/K(NOx储存元素)/氧化铝的NSR催化剂以及根据本发明的各个方面的包含含有碱金属和Al的载体的NSR催化剂的NOx还原能力而获得的程序升温还原(TPR)特性分析数据。如图1所示，可以看出相比于已知使用的NSR催化剂，根据本发明的示例性NSR催化剂显示了在大约200℃的低温区域内优良的NOx还原活性。
同时，为了用作NSR催化剂，除了NOx的还原活性之外，应良好保持如吸附活性和在硫酸化之后的NOx还原活性的活性。在已知NSR催化剂的情况中，存在NOx吸附活性和还原活性被硫中毒损害的问题。
然而，如图2A和图2B所示，可确定相比于包含氧化铝作为载体的NSR催化剂，根据本发明的示例性NSR催化剂具有低的硫化合物中毒速度。图2A和图2B将在如下更详细地描述，但在包含水的条件中，图2A和图2B通过确定当SO2被吸附至包含Li和Al作为载体的NSR催化剂和包含氧化铝作为载体的已知NSR催化剂时产生的硫化合物而进行显示。也就是说，在根据本发明的各个方面的NSR催化剂的情况中，可以看出相比于包含氧化铝作为载体的已知NSR催化剂，在本发明的催化剂表面上的硫化合物中毒速率较低。
同时，对于硫化合物的中毒速度，在低温下NSR催化剂的硫酸化反应之前和之后NOx吸附量的还原程度的比较显示于图3A和图3B。如图3A和图3B所示，在根据本发明的示例性NSR催化剂的情况中，在硫酸化之后NOx吸附能力的恶化为19％，在包含氧化铝作为载体的已知NSR催化剂的情况中，在硫酸化之后NOx吸附能力的恶化较高，为37％。
最后，图4显示了根据本发明的示例性NSR催化剂和根据对比实施例的包含氧化铝作为载体的NSR催化剂的H2O TPD测试结果。由图4的结果，如上所述，可以看出在包含碱金属和Al作为载体的NSR催化剂的情况中，由于疏水性而可显示抗硫性，在包含氧化铝作为载体的已知NSR催化剂的情况中，显示亲水性，抗硫性降低。
同时，若显示如上优良性能的NSR催化剂的载体包含碱金属和Al或碱土金属和Al，对其结构无限制，但为了确保在低温下更优良的抗硫性和优良的还原能力，所述NSR催化剂可包含具有Li和Al的载体，以及包含Mg和Al的载体。
此外，根据本发明的各个方面的NSR催化剂的NOx储存元素可无结构限制地使用，只要其作为用于NOx储存和还原的已知催化剂的储存元素使用。详细地，NOx储存元素可为选自K、Ba、Na、Sr、Mg或Ca的一种或多种，但不限于此。
此外，根据本发明的NSR催化剂的载体可为由下式表示的层状双氢氧化物结构：
式(1)        [Z-Al2(OH)6]X·yH2O(LiAl2-X)]
在式中，Z为Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra，X为Cl-、Br-、NO3-、CO2- 3或SO2- 4，且y为0.5至4范围内的有理数。
在使用显示如上式表示的层状双氢氧化物结构的载体的情况中，催化剂的活性在低温下得以改进，并显示优良的抗硫性。同时，根据本发明的各个方面的催化剂可包含含有Li和Al的载体、K作为储存元素，以及Pt和Pd作为NOx还原催化剂。此外，在根据本发明的NSR催化剂中，不限制载体、储存元素和NOx还原催化剂的质量配置，但为了优化催化剂的活性，可包含催化剂总重量的65至95重量％的含量的载体，可包含4.5至35重量％的含量的NOx储存元素，可包含0.2至3重量％的含量的贵金属。更优选地，可包含催化剂总重量的80至90重量％的含量的载体，可包含10至15重量％的含量的NOx储存元素，可包含0.5至1.5重量％的含量的贵金属。
此外，本发明的其他方面提供了一种NSR催化剂的制备方法，该方法包括在水溶液中溶解碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物、硝酸铝和碳酸盐，在溶液搅拌、干燥和煅烧之后，制备包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体，与碱金属、碱土金属或稀土元素和选自Pt、Pd或Rh的一种或多种贵金属一起沉淀包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体，并干燥和煅烧沉淀物。
根据上述制备方法，可以制得用于NOx储存和还原的催化剂，该催化剂包含含有碱金属和Al或碱土金属和Al的载体，碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素，和选自Pt、Pd、Ru、Ag、Au或Rh的一种或多种贵金属。
在此情况中，包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体可通过在500至800℃的温度下煅烧3至8小时，更优选在600至700℃的温度下煅烧4至5小时而制得。此外，如上制得的载体可通过与碱金属、碱土金属或稀土元素和选自Pt、Pd或Rh的一种或多种贵金属一起沉淀，并干燥和煅烧沉淀物而最终制备NSR催化剂。
同时，干燥沉淀物的煅烧可通过在400至600℃的温度下煅烧3至6小时而进行，且为了优化最终形成的催化剂的活性，更优选地在400至500℃的温度下煅烧4至5小时。
在如上条件中制得的NSR催化剂，如上所述，具有在大约200℃的低温条件下优良的NOx还原能力和优良的抗硫性。
此外，在根据如上方法制得的催化剂中的储存元素的类型，贵金属的类型，载体、贵金属和储存元素的含量以及式子与根据本发明的各个方面的NSR催化剂的那些相同。
同时，本发明的其他发明提供了一种包含其他NSR催化剂，或根据如上制备方法制得的NSR催化剂的NOx去除体系。详细地，通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系包括安装于排气管或发动机中以进一步喷射燃料的喷射器，安装于排气管中在喷射器下游的柴油机燃料分解催化剂，其通过热分解转化被进一步注射至具有高反应活性的还原剂的燃料，安装于排气管中在柴油机燃料分解催化剂下游使得包含于废气中的NOx得以储存的NOx去除催化剂体系，其通过分离由进一步注射的燃料储存的NOx，经由与具有高反应活性的还原剂的氧化-还原反应而还原NOx，所述NOx去除催化剂体系包含用于NOx储存和还原的催化剂中的一种催化剂；以及根据发动机的操作条件控制燃料的进一步注射的控制器。
在此情况中，所述NOx去除催化剂体系可进一步包括沸石催化剂或包含多孔氧化铝载体的催化剂；碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素；以及选自Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、W、Cr、Mn、Fe、Co、Cu或Zn的一种或多种金属。在此情况中，可安排进一步包含的沸石催化剂或包含多孔氧化铝载体的催化剂接近废气，通过与不燃烧的燃料或包含于废气中的碳氢化合物的氧化-还原反应还原包含于废气中的一部分NOx，并将一部分剩余的NOx通过扩散传递至包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体的NSR催化剂。
同时，通过扩散传递的NOx储存于包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体的NSR催化剂中，储存的NOx被分离并还原，由此被根据预定循环进一步喷射的燃料去除。
此外，不限制可进一步包含的沸石催化剂的结构，只要其为商业上用作NOx储存和还原催化剂的沸石催化剂，但其可为由选自Cu、Pt、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Au、Ce或Ga的一种或多种元素进行离子交换的沸石催化剂。如上所述，可特别地使用由如Cu的元素进行离子交换的沸石催化剂，由于由二次喷射体系注射所述催化剂所产生的为高反应活性还原剂的碳氢化合物(HC)与NOx反应而更有利地吸附HC，从而有利地去除NOx。
此外，根据本发明的各个方面的NOx去除体系可进一步包含用于去除由于贫燃所产生的颗粒物质的过滤器。所述用于去除颗粒物质的过滤器为商业上使用的，不限制其结构。
同时，NOx去除体系的排气管可为压缩比为17或更低的柴油发动机的排气管。通过将NOx去除体系应用至柴油发动机的排气管，NOx可更有效地去除，特别地，还原能力在低温下是优良的，且在硫酸化之前和之后的NOx去除能力恶化现象得以减轻，使得所述NOx去除体系可有用地应用至具有柴油发动机的车辆等。
根据本发明的各个方面，用于NOx储存和还原的催化剂显示优良的NOx储存和还原能力、在恶化和硫酸化之前和之后优良的储存和还原能力，以及特别地在低温环境下优良的活性。
本发明的方法和装置具有在引入本文的附图和本发明的如下具体实施方式中显而易见的或在引入本文的附图和本发明的如下具体实施方式中更详细阐明的其他特征和优点，所述引入本文的附图和本发明的如下具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1显示了通过比较根据本发明的示例性NOx储存-还原催化剂的还原和对比实施例的其中在载体中使用氧化铝的NOx储存-还原催化剂的还原获得的程序升温还原(TPR)数据。
图2A显示了根据本发明的用于NOx储存和还原的示例性催化剂的SO2吸附能力，图2B显示了根据对比实施例的包含氧化铝作为载体的催化剂的SO2吸附能力。
图3A显示了根据本发明的用于NOx储存和还原的示例性催化剂在硫酸化之前和之后的NOx吸附量的还原程度，图3B显示了根据对比实施例的包含氧化铝作为载体的催化剂在硫酸化之前和之后的NOx吸附量的还原程度。
图4显示了根据本发明的示例性NOx储存-还原催化剂表面和根据对比实施例的包含氧化铝作为载体的催化剂表面的亲水性和疏水性测试的程序升温脱附(TPD)结果的比较。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各个具体实施方案，其实施例在附图中进行说明并如下进行描述。尽管本发明将结合示例性的具体实施方案进行描述，但应了解本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性的具体实施方案。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性具体实施方案，也涵盖包含于如权利要求书限定的本发明的实质和范围内的各种替代、改变、等同和其他具体实施方案。
实施例：包含碱金属和Al的载体的NSR催化剂的制备
实施例1(1Pt/10K/Li-Al催化剂的制备)
为了制备包含Li和Al的载体，在将作为Li和Al的前体的37.76克LiOH·H2O和5.087克Na2CO3溶解于600毫升水中之后，将作为沉淀剂的250毫升Al(NO3)3·9H2O通过适当的方法加入，在75℃下搅拌12至18小时，在110℃下干燥10至15小时，催化剂在700℃下煅烧5至8小时。相对于催化剂总重量，其以10重量％的钾的重量比率沉淀，在110℃下干燥10至15小时，在500℃下煅烧5小时，以及相对于催化剂总重量，其用1重量％的Pt浸渍，由此进行合成。
同时，通过X射线衍射分析可确定在实施例1中提供的包含Li和Al的载体具有层状双氢氧化物的结构。
实施例2(0.5Pt，0.5Pd/10K/Li-Al的制备)
催化剂通过使用与实施例1相同的方法制得，不同的是使用0.5重量％的Pt和0.5重量％的Pd，而不是实施例1中的1重量％的Pt。
实施例3(1Pd/10K/Li-Al的制备)
催化剂通过使用与实施例1相同的方法制得，不同的是使用1重量％的Pd，而不是实施例1中的1重量％的Pt。
对比实施例：具有氧化铝作为载体的NSR催化剂的制备
对比实施例1(1Pt/20K/Al2O3催化剂的制备)
相对于最终制得的催化剂的总重量，通过湿浸渍法将20重量％的K(钾)负载于作为载体的Al2O3中，并在500℃下煅烧5小时。此外，相对于最终制得的催化剂的总重量，通过相同的方法将1重量％的Pt负载于包含载体和K的煅烧材料中，在110℃下干燥10至15小时，在500℃下煅烧5至8小时。
对比实施例2(0.5Pt，0.5Pd/20K/Al2O3的制备)
催化剂通过使用与对比实施例1相同的方法制得，不同的是使用0.5重量％的Pt和0.5重量％的Pd，而不是对比实施例1中的1重量％的Pt。
对比实施例3(1Pd/20K/Al2O3的制备)
催化剂通过使用与对比实施例1相同的方法制得，不同的是使用1重量％的Pd，而不是对比实施例1中的1重量％的Pt。
实验实施例
如上所述，为了测试具有根据实施例和对比实施例的不同载体的NSR催化剂的性能，进行如下测试。
1、TPR(程序升温还原)测试
当增加温度时，NOx还原测试在如下条件下进行。首先，催化剂量为100毫克，总流率为30立方厘米/分钟，反应气体和注入气相色谱(GC)用于分析的对照气体的比率为1∶1。催化剂在500℃下用5％H2/Ar预处理1小时，并在500℃下用空气氧化1小时。在空气气氛下，在催化剂冷却至室温之后，将物理吸附至催化剂和反应器上的氧气分子用5％H2/Ar去除1至2小时。之后，当温度以10℃/分钟的速率由室温增加至800℃时，测量由催化剂消耗的H2量。
分析结果显示于图1中。如图1所示，相比于10％K/Li-Al催化剂，在包含含有Li和Al的载体的实施例的催化剂的情况中，可确定在约640℃的高温区域产生的峰由K(钾)引起。相比于20％K/Al2O3催化剂结果，包含Al2O3作为载体的催化剂在大约530℃处产生略宽的峰，这由K(钾)引起。若催化剂用贵金属浸渍，则K/Al2O3催化剂的峰强度显著降低。
在低温区域的峰的情况中，可确定包含贵金属的Li-Al基催化剂和Al2O3基催化剂之间存在差别。实施例1的催化剂(1％Pt/10％K/Li-Al)在大约270℃处显示相对光滑的峰，对比实施例1的催化剂(1％Pt/20％K/Al2O3)在大约260℃和350℃显示稍小的两个峰。可确定实施例2的催化剂(0.5％Pt-0.5％Pd/10％K/Li-Al)在大约120℃处产生H2还原峰，对比实施例2的催化剂(0.5％Pt-0.5％Pd/20％K/Al2O3)在大约165℃处产生峰。由于催化剂的最大峰(具有产生的最优良的活性)处的温度之间的差异为约50℃，可以看出催化剂的氧化还原性质之间的差异是导致活性差异的因素之一。
2、SO2吸附能力测试
在湿条件下，当SO2被吸附至根据实施例2和对比实施例2的催化剂上以确定在催化剂表面上形成的硫物种时，进行如下测试。
在吸附100ppm SO2、8％的O2、10％的H2O，并在200℃下He平衡30分钟之后，确定在催化剂表面上形成的SOx吸附物种。
在催化剂表面上形成的硫化合物用原位FTIR(MIDACCorporation)测得。每小时测得的在催化剂表面上形成的硫化合物显示于图2A和图2B中。
如图2A和图2B所示，在两个催化剂(图2A为实施例2的催化剂(0.5Pt-0.5Pd/10K/Li-Al)的结果，图2B为对比实施例2(0.5Pt-0.5Pd/20K/Al2O3)的结果)的情况中，观察到在催化剂上在约1,100cm-1(其为K(钾)的峰)处的表面K2SO4的形成，主体K2SO4在约1,160cm-1处得以确定。此外，确定了在约970cm-1处的表面Al2(SO3)3和在约1,330cm-1处的表面Al2(SO4)3，观察到OH-峰通过在约1,580cm-1处的水在催化剂上形成。
如图2A和图2B所示，相比于包含Al2O3作为载体的对比实施例2的催化剂，包含Li和Al基载体的实施例2的催化剂上的K2SO4产生速度较慢。
3、在硫酸化之前和之后NOx吸附量的分析
在200℃下，在100ppm的SO2流动30分钟以实现硫酸化之后，在NOx的吸附之后形成的氮化合物用FTIR(MIDAC corporation)进行测量，其显示于图3A和图3B中。
详细地，NOx的吸附用1000ppm的NO、8％的O2、10％的H2O和He平衡条件进行30分钟。
同时，如图3A和图3B所示，在暴露于SO2之前和之后在催化剂表面上形成的NOx吸附物种的变化得以确定。NO在200℃下用1,000ppm的NO、8％的O2和10％H2O条件吸附30分钟，并用0.5％的H2完全还原。SO2用100ppm的SO2、8％的O2、10％的H2O条件吸附30分钟，NO在相同条件下进行再吸附，从而比较在催化剂上形成的NOx吸附物种由于SO2的改变。测量在1、3、5、7、10、20和30分钟的间隔进行，桥联双齿亚硝酸根(nitrite)的主峰在约1240cm-1处观察到，由K(钾)引起的单齿硝酸根在约1330cm-1处得以确定，螯合双齿硝酸根的形成在约1550cm-1处的IR峰可见。也就是说，若比较在暴露于SO2 30分钟之前和之后的NO吸附过程，在实施例2的催化剂(0.5％Pt-0.5％Pd/10％K/Li-Al)中，可确定桥联双齿亚硝酸根(其为主要吸附物种)的产生峰的强度在暴露于SO2之后下降了19％。
为了确定在暴露于SO2之前和之后对比实施例2的催化剂(0.5％Pt-0.5％Pd/20％K/Al2O3)的NOx吸附物种的变化，测试在与Li-Al基催化剂相同的条件下进行，产生与NOx吸附物种相同的物种。在Al2O3基催化剂中，相比于不暴露于SO2的情况(即在SO2暴露之前)，由于暴露于SO2而形成的桥联双齿亚硝酸根的峰强度减小了37％。
4、催化剂的亲水性分析
抗硫性与催化剂的亲水性相关，来自包含于反应气体混合物中的H2O的OH-增加了SO2的可氧化性，从而加速了K2SO4的形成。从这点上看，催化剂的疏水性非常重要。
同时，为了分析根据实施例2和对比实施例2的NSR催化剂的亲水性，H2O的程序升温脱附(TPD)在如下条件下进行。
在46℃下用预定气体分压将水鼓泡，测试通过使用Ar作为平衡气体进行。反应气体混合物的总流率为100平方厘米/分钟。在将0.1克样品装入U型石英管反应器，并在500℃下在5％H2/Ar条件下预处理1小时之后，将温度降低至200℃，水用8％的O2、10％的H2O、5％的CO2和Ar平衡吸附30分钟。为了去除物理吸附于催化剂的水和反应器中剩余的水组分，将温度降低至室温，用Ar吹扫30分钟，温度以10℃/分钟的速率增加，通过在线质谱仪在质量数17和18处测定从催化剂脱附的水量。
如图4所示，在对比实施例2的Al2O3基催化剂的情况中，可以看出吸附的H2O在大约260℃开始脱附，所有吸附的H2O在大约490℃脱附。在Li-Al基催化剂的情况中，可以观察的吸附的H2O在大约330℃开始脱附，所有吸附的H2O在大约400℃脱附。此外，通过比较脱附峰的面积和强度，可确定吸附于Li-Al基催化剂的H2O量比吸附于Al2O3基催化剂的H2O量少得多。通过H2O TPD的Li-Al基催化剂的疏水性的确定，可以看出实施例2的Li-Al基催化剂由于其表面的疏水性而在吸附SO2之时较少受到来自水的OH-的影响。
本发明的特定示例性具体实施方案的前述描述是为了说明和描述的目的呈现。它们不旨在穷举或限制本发明至公开的精确形式，根据上述教导，许多改变和变化明显是可能的。为了解释本发明的特定原理和它们的实际应用而选择并描述上述示例性的具体实施方案，由此使得本领域技术人员形成和利用本发明的各个示例性的具体实施方案及其各种替代和改变。本发明的范围旨在由权利要求书和它们的等同形式限定。

Claims (10)

1.一种用于NOx储存和还原的催化剂，其包含：
含有碱金属和Al或碱土金属和Al的载体；
碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素；以及
选自Pt、Pd、Ru、Ag、Au或Rh的一种或多种贵金属，
其中所述载体具有由下式表示的层状双氢氧化物的结构：
[Z-Al2(OH)6]X·yH2O(LiAl2-X)]
其中，Z为Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra，X为Cl-、Br-、NO3-、CO2- 3或SO2- 4，且y为0.5至4范围内的有理数。
2.根据权利要求1所述的用于NOx储存和还原的催化剂，其中：
所述NOx储存元素包括选自K、Ba、Na、Sr、Mg或Ca的一种或多种储存元素。
3.根据权利要求1所述的用于NOx储存和还原的催化剂，其中：
载体的含量为催化剂总重量的65至95重量％，NOx储存元素的含量为4.5至35重量％，且贵金属的含量为0.2至3重量％。
4.根据权利要求1所述的用于NOx储存和还原的催化剂，其中：
包含Li和Al的载体也包含K、Pt和Pd。
5.一种如权利要求1所述的用于NOx储存和还原的催化剂的制备方法，该方法包括：
提供碱金属和Al或碱土金属和Al的载体；
将碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物、硝酸铝连同碳酸盐溶解于水溶液中；
在溶液搅拌、干燥和煅烧之后，制备包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体；
与碱金属、碱土金属或稀土元素和选自Pt、Pd、Ru、Au、Ag或Rh的一种或多种贵金属一起沉淀包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体；以及
干燥和煅烧沉淀物。
6.根据权利要求5所述的用于NOx储存和还原的催化剂的制备方法，其中：
包含碱金属和Al或碱土金属和Al的载体在500至800℃的温度下煅烧和制备3至8小时，沉淀物的煅烧在400至600℃的温度下进行3至6小时。
7.一种通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系，其包含：
安装于排气管或发动机中以喷射燃料的喷射器；
安装于排气管中在喷射器下游的柴油机燃料分解催化剂，其通过热分解转化被进一步注射至具有高反应活性的还原剂的燃料；
安装于排气管中在柴油机燃料分解催化剂下游使得包含于废气中的NOx得以储存的NOx去除催化剂体系，其通过解吸由进一步注射的燃料储存的NOx，经由与具有高反应活性的还原剂的氧化-还原反应而还原NOx，所述NOx去除催化剂体系包含如权利要求1所述的用于NOx储存和还原的催化剂中的一种催化剂；以及
根据发动机的操作条件控制燃料的进一步注射的控制器。
8.根据权利要求7所述的通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系，其中：
所述NOx去除催化剂体系进一步包含沸石催化剂或包含多孔氧化铝载体的催化剂；
碱金属、碱土金属或稀土元素的NOx储存元素；以及
选自Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、W、Cr、Mn、Fe、Co、Cu或Zn的一种或多种贵金属。
9.根据权利要求8所述的通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系，其中：
所述沸石催化剂由选自Cu、Pt、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Au、Ce或Ga的一种或多种元素进行离子交换。
10.根据权利要求7所述的通过使用安装在排气管中的排放装置去除包含于废气中的NOx的NOx去除体系，其中：
所述排气管为压缩比为17或更低的柴油发动机的排气管。
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