CN102400744A - 用于稀燃发动机排气中氨氧化的催化剂材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于稀燃发动机排气中氨氧化的催化剂材料。具体地，提供了一种用于处理稀燃发动机所产生的排气的排气后处理系统和方法。排气后处理系统可包括排气处理子系统和设置在排气处理子系统下游的净化氧化催化剂。净化氧化催化剂可选择性地将来自稀燃发动机的热的、富氧的排气流和穿过排气处理子系统中的NH3氧化为N2，以防止氨逃逸到大气中。净化氧化催化剂包括钙钛矿氧化物颗粒和/或含锰的混合金属氧化物颗粒散布于选择催化还原(SCR)催化剂上。

Description

用于稀燃发动机排气中氨氧化的催化剂材料
技术领域
本技术领域总体涉及处理稀燃发动机所产生的排气的排气后处理系统，更特别地，涉及可用于氧化氨的催化剂材料，尤其是有助于防止氨逃逸到大气中。
背景技术
向例如柴油发动机和某些火花点火发动机的稀燃发送机供给并燃烧空气和燃料(富氧混合物)的稀混合物以实现更有效的燃油经济性。这些发动机的稀燃操作周期中排放的排气包括相对高含量的氮气(N2)和氧气(O2)，相对低含量的一氧化碳(CO)和未燃烧的/部分燃烧的碳氢化合物(HC′s)，可能的一些悬浮颗粒物质(即在柴油发动机内)，和少量的主要包括NO和NO2(共同称为NOx)的氮氧化物。排气中的NOx组可在约50和约1500ppm之间波动，通常包括远高于NO2量的NO以及极少量的N2O。热的发动机排气的温度可达到高达约900℃，经常需要在排放到大气之前进行处理。
排气后处理系统可同稀燃发动机联合，用以帮助去除有害的气体排放物和可能存在于稀燃发动机排气中的颗粒物质。排气后处理系统可配置为从稀燃发动机接收排气流，并且通常期望配合地(1)氧化CO为二氧化碳(CO2)，(2)氧化碳氢化合物为CO2和水(H2O)，(3)转化NOx气体为氮气(N2)和O2，和(4)过滤掉或用其它方式破坏任何悬浮颗粒物质。已经设计出多种使用专门催化组分的排气后处理系统布置方式，并能够充分促进这些反应，由此，排放到环境中的排气包括更多的合乎需要的化学组成。
很多排气后处理系统设计的正常操作可导致氨(NH3)进入到排气流中。例如，一些排气后处理系统设计故意向排气流中引入可控量的NH3作为还原剂在选择性催化还原(SCR)催化剂上将NOx还原为N2。可以使用直接向排气流中注入NH3或NH3的前体(即尿素)的计量系统来向SCR催化剂提供NH3。氨也可被动地由排气流中所固有的NOx产生，通过周期性地循环富空气/燃料混合物到稀燃发送机，并输送所得的发动机排气通过紧密耦合三元催化剂(TWC)。产生的NH3可随后存储在下游的SCR催化剂上，并在稀燃发动机燃烧稀空气/燃料混合物时消耗掉。作为另一个实施例，其它排气后处理设计系统，可包括一个或多个稀NOx捕集器(LNT)，有时不得不进行再生并脱硫，由此可导致将NH3引入到排气流中。
净化氧化催化剂常常包括位于或靠近排气后处理系统的末端，以氧化任何残留的NH3和可能以其它方式排放到大气中的其它的气体排放物。设法通过排气后处理系统的氨通常称作“氨逃逸”。排气后处理系统的这个特殊关头所使用的净化氧化催化剂习惯上表现为散布于高表面积支撑材料，例如氧化铝，之上的约5至10g/ft3的铂族金属(PGM’S)。大部分的或全部的净化氧化催化剂的PGM负载通常为铂，尽管如果需要，也可包括少量的钯和铑。蜂窝状流道整块结构可以在数百至数千个平行的流道单元承载净化氧化催化剂，以确保在排气流和净化氧化催化剂之间充分的接触。
PGM通常用于制备净化氧化催化剂，但是，它们非常昂贵，并且已经发现在一些情况中，当暴露于相对高温的发动机排气中时显示出不良的热耐久性。PGM基净化氧化催化剂的N2选择性也同样受到热老化和温度波动和排气流化学组成的影响。这些作用于N2选择性的影响也会使得净化氧化催化剂将NH3氧化为NOX-而不是N2-以不能接受的高速率，并由此降低了排气后处理系统的总NOX转化效率。
发明内容
净化氧化催化剂包括选择性催化还原(SCR)催化剂和选自由钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组的金属氧化物颗粒，散布于SCR催化剂上，可用在位于或靠近排气后处理系统的末端，以防止氨逃逸和有害的气体排放物排放到大气中。净化氧化催化剂可选择性地将来自稀燃发动机和排气后处理系统的热的、富氧排气流中的NH3氧化为N2。净化氧化催化剂中可避免使用铂族金属，例如铂和钯。通过以下的详细说明将更清楚地解释本发明的其它例子和更具体的实施方式。
本发明还提供了以下解决方案：
1.一种用于去除气体排放物和悬浮颗粒物质的排气后处理系统，如果存在悬浮颗粒物质，其包含在稀燃发动机所产生的排气中，所述稀燃发动机燃烧空气和燃料的稀混合物，所述排气后处理系统包括：
排气处理子系统，其接收来自所述稀燃发动机的排气流并且输送中间排气流，所述排气处理子系统包括NOX消减部件并且操作从而氧化一氧化碳和未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物，去除可能存在的悬浮颗粒物质，并且还原NOX，使得中间排气流相对于排气流而言包括更少量的一氧化碳、未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物、可能存在的悬浮颗粒物质和NOX；以及
净化氧化催化剂，其接收来自所述排气处理子系统的中间排气流并且输送处理过的排气流，所述处理过的排气流在所述净化氧化催化剂之后不再暴露于其它催化剂材料而排放到大气中，净化氧化催化剂包括(1)选择性催化还原催化剂和(2)散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒，其中金属氧化物颗粒选自由钙钛矿氧化物颗粒和含锰混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组中，其中存在的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约0.1wt.％至约20wt.％。
2.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中所述钙钛矿氧化物包括LaCoO3，La0.9Sr0.1CoO3，LaMnO3，La0.9Sr0.1MnO3，LaFeO3，或LaSr0.1Fe0.9O3中的至少一种，其中含锰混合金属氧化物颗粒包括MnXCeYOZ，MnXZrWOZ，或MnXCeYZrWOZ中的至少一种，其中X从0.02至0.98，Y从0.02至0.98，W从0.02至0.98，和Z从1.0至3.0。
3.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中选择性催化还原催化剂包括载银氧化铝、离子交换基体金属沸石、或选自由V2O5-WO3/TiO2，V2O5/TiO2及其混合物所构成的组的基体金属氧化物。
4.如解决方案3所述的排气后处理系统，其中所述离子交换基体金属沸石包括以下的至少一种：与Cu或Fe中至少一种离子交换的β沸石、与Cu或Fe中至少一种离子交换的MFI型沸石、或与Na，Ba，Cu，Co，或CuCo离子中至少一种离子交换的Y型沸石。
5.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约0.5wt.％至约15wt.％。
6.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约1.0wt.％至约12wt.％。
7.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中所述NOX消减部件是包括LNT催化剂的稀NOX捕集器。
8.如解决方案7所述的排气后处理系统，其中所述排气处理子系统进一步包括位于所述稀NOX捕集器上游的柴油氧化转化器或催化转化器中的至少一种，其中所述柴油氧化转化器包括柴油氧化催化剂，所述催化转化器包括三元催化剂。
9.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中所述NOX消减部件是包括氨-SCR催化剂的氨-SCR催化转化器。
10.如解决方案9所述的排气后处理系统，其中所述排气处理子系统进一步包括位于所述氨-SCR催化转化器上游的柴油氧化转化器或催化转化器中的至少一种，其中所述柴油氧化转化器包括柴油氧化催化剂，所述催化转化器包括三元催化剂。
11.如解决方案9所述的排气后处理系统，其中所述排气处理子系统进一步包括尿素计量装置，其向排气流中引入尿素以形成包括氨和排气流的排气混合物，其中所述氨-SCR催化转化器接收所述排气混合物。
12.如解决方案1所述的排气后处理系统，其中所述净化氧化催化剂被载于支撑体上，并被封装于与所述排气处理子系统流体连接的罐体内。
13.一种用于去除气体排放物和悬浮颗粒物质的方法，如果存在悬浮颗粒物质，其包含在稀燃发动机所产生的排气中，所述稀燃发动机燃烧空气和燃料的稀混合物，所述方法包括：
向稀燃发动机提供空气和燃料的稀混合物；
在所述稀燃发动机内燃烧空气和燃料的稀混合物以产生排气流；
输送排气流到所述排气处理子系统，其包括NOX消减部件，所述NOX消减部件能够催化还原NOX为N2；
操作所述排气处理子系统以产生中间排气流，所述中间排气流相对于排气流而言包括更少量的一氧化碳、未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物、可能存在的悬浮颗粒物质和NOX；以及
输送所述中间排气流到净化氧化催化剂以氧化可能存在的氨，并且产生处理过的排气流，所述净化氧化催化剂包括(1)选择性催化还原催化剂和(2)散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒，其中金属氧化物颗粒选自由钙钛矿氧化物颗粒、含锰混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组中。
14.如解决方案13所述的方法，进一步包括将处理过的排气流在净化氧化催化剂之后不再暴露于其它催化剂材料而排放到大气中。
15.如解决方案13所述的方法，其中操作所述排气处理子系统包括：
输送排气流到柴油氧化转化器或催化转化器，所述柴油氧化转化器包括柴油氧化催化剂，所述催化转化器包括三元催化剂；以及
输送排气流到稀NOX捕集器，其包括LNT催化剂，所述LNT催化剂包括氧化催化剂、NOX存储催化剂、和NOX还原催化剂。
16.如解决方案13所述的方法，其中操作所述排气处理子系统包括：
输送排气流到柴油氧化转化器或催化转化器，所述柴油氧化转化器包括柴油氧化催化剂，所述催化转化器包括三元催化剂；
向排气流中引入氨以形成排气混合物；以及
输送排气混合物到包括氨-SCR催化剂的氨-SCR催化转化器。
17.如解决方案13所述的方法，其中所述金属氧化物颗粒包括LaCoO3，La0.9Sr0.1CoO3，LaMnO3，La0.9Sr0.1MnO3，LaFeO3，LaSr0.1Fe0.9O3，MnXCeYOZ，MnXZrWOZ，或MnXCeYZrWOZ中的至少一种，其中X从0.02至0.98，Y从0.02至0.98，W从0.02至0.98，和Z从1.0至3.0。
18.如解决方案13所述的方法，其中所述选择性催化还原催化剂包括以下的至少一种：载银氧化铝、离子交换基体金属沸石、或选自由V2O5-WO3/TiO2，V2O5/TiO2及其混合物所构成的组中的基体金属氧化物。
19.如解决方案18所述的方法，其中所述离子交换基体金属沸石包括以下的至少一种：与Cu或Fe中至少一种离子交换的β沸石、与Cu或Fe中至少一种离子交换的MFI型沸石、或与Na，Ba，Cu，Co，或CuCo中至少一种离子交换的Y型沸石。
20.如解决方案13所述的方法，其中散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约0.1wt.％至约20wt.％。
附图说明
通过详细的说明和附图将更加充分地理解本发明的具体实施方式，其中：
图1是用于稀燃发动机的排气后处理系统的总体的概要描述，其包括排气处理子系统和设置在排气处理子系统下游的净化氧化催化剂。
图2是排气处理子系统的一种具体实施方式的相关部分的总体的概要图示。
图3是排气处理子系统的另一种具体实施方式的相关部分的总体的概要图示。
图4是显示了当La0.9Sr0.1CoO3暴露于模拟稀燃发动机排气时，对于不同反应的氧化能力的图表。
图5是显示了去生(degreened)的Fe/β沸石SCR催化剂、La0.9Sr0.1CoO3颗粒、和三种具有不同La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的去生的净化氧化催化剂在暴露于模拟稀燃发动机排气时，NH3氧化性能的图表。
图6是显示了高温老化的Fe/β沸石SCR催化剂、La0.9Sr0.1CoO3颗粒、和三种具有不同La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的高温老化的净化氧化催化剂在暴露于模拟稀燃发动机排气时，NH3氧化性能的图表。
图7是显示了有多少的图5中的NH3氧化形成NOx的图表。
图8是显示了有多少的图6中的NH3氧化形成NOx的图表。
图9是显示了去生和高温老化的具有12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒被载于Fe/β沸石SCR催化剂的净化氧化催化剂材料和，用于作为对照的普通含铂催化剂在暴露于模拟稀燃发动机排气时，NH3氧化性能和N2选择性的图表。
具体实施方式
下面的描述仅为示例之用，而非意欲限制所要求的发明、其应用、或其使用。
净化氧化催化剂包括金属氧化物颗粒散布于选择性催化还原(SCR)催化剂上，可用在位于或靠近排气后处理系统的末端，以防止氨逃逸和有害的气体排放物排放到大气中。金属氧化颗粒可选自由钙钛矿氧化物颗粒、含锰的混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组。净化氧化催化剂可选择性地将稀燃发动机排放并通过排气后处理系统上游部分的热的、富氧排气流中的NH3氧化为N2。适宜的NH3氧化发生的温度和氧化反应的N2的选择性可受到金属氧化物颗粒的负载和净化氧化催化剂的老化的影响。净化氧化催化剂中的PGM，尽管不被禁止，也无需在鲁棒(robust)温度范围之上实现令人满意的NH3氧化。减少排气后处理系统所使用的PGM的量的可能性可有助于费用的显著降低并有助于抵消在PGM基催化剂上有时所观察到的耐久性和N2选择性的问题。
图1描述了排气后处理系统10的广义的概要的图示，排气后处理系统10用于处理燃烧稀空气燃料(A/F)混合物18的稀燃发动机12所产生的排气流20。排气后处理系统10接收来自稀燃发动机12的排气流20，向下游传送处理过的排气流24排放到大气中。此处图解的排气后处理系统10可包括排气处理子系统14和净化氧化催化剂16。排气处理子系统14将有害气体排放物和如果存在的、包括在排气流20内的颗粒物质的量降低到可接受的水平。净化氧化催化剂16氧化来自排气处理子系统14的中间排气流22中所含的所有的NH3，以防止氨逃逸到大气中。处理过的排气流24可流过其它机械装置，例如消音器，在经过净化氧化催化剂16之后，释放到大气之前，通常不再与任何额外的催化剂相互作用。
稀燃发动机12可以是构造并设计成至少部分时间燃烧稀A/F混合物18的任意的发动机。相对于燃烧相应燃料所需的化学计量的空气，供应到稀燃发动机12的稀A/F混合物18通常包括更多的空气。已知的机械或电子机械可用于控制稀A/F混合物18的空气和燃料的质量比，一般来说，通常的范围从约15至约65，取决于发动机负荷、RPM和操作的稀燃发动机12(即柴油或火花点火)的类型。可用于稀燃发动机12的发动机的实施例包括充压点火(柴油)发动机，稀燃火花点火(汽油)发动机，例如火花点火直喷(SIDI)发动机，或均质充压点火(HCCI)发动机。这些类型的发动机的大体结构和操作需求对于本领域技术人员是公知的，因此，不需要进一步的描写细节。
稀A/F混合物18在稀燃发动机12内燃烧，产生机械力，排气流20供应至排气后处理系统10。排气流20通常包括相对大量的N2和O2，可能有一些悬浮颗粒物质，由未燃烧的高分子量碳氢化合物组成，多种有害气体排放物包括下列物质：(1)CO，(2)碳氢化合物，和(3)主要包括NO和NO2的NOX组。排气流20的NOX组可在约50至约1500ppm之间波动。NOX组中NO和NO2颗粒的比例范围通常为约80％-95％NO和约5％20％NO2。这样的NO/NO2颗粒分布对应的NO同NO2的摩尔比率的范围为从约4至约19。排气流20的温度可高达900℃，取决于稀燃发动机12和排气后处理系统10之间的距离，以及任何介于其间的部件，例如涡轮增压器和/或EGR放气管路。具有相对高的O2含量和相对低的CO和碳氢化合物含量的排气流20的温度促进了排气流20中的氧化环境。
排气处理子系统14包括很多种系统布置，可以通过操作从排气流20中去除大量的CO、碳氢化合物、NOX和可能存在的颗粒物质。NOX消减部件，例如稀NOX捕集器或选择性催化还原(SCR)催化转化器，可用在排气处理子系统14中以在排气流20的氧化环境中将NOX还原为N2。各种其它的部件例如，但不限于，柴油氧化转化器，三元催化转化器，柴油颗粒过滤器，和还原剂计量装置是可用的并可配置成与NOX消减部件一起操作，单独地或与另一个形成选择性的组合，以组成排气处理子系统14。
排气处理子系统14产生的中间排气流主要包括N2、O2、H2O和CO2。排气处理子系统14和，特别是，NOX消减部件的预期的操作可进一步导致NH3存在在中间排气流22中，以及具有可接受的残留量的CO、碳氢化合物、NOX和颗粒物质。涉及稀燃发动机12和排气处理子系统14的大量因素和部件操作要求可能导致中间排气流22中存在NH3，尽管复杂的控制策略通常与排气后处理系统10相关。
在一种具体实施方式中，排气处理子系统14被定义为14a，描述于图2中，其包括柴油氧化转化器30，设置在柴油氧化转化器30下游的氨-SCR催化转化器32，设置在氨-SCR催化转化器32下游的柴油颗粒过滤器34，和尿素计量系统36。当排气后处理系统10同柴油发动机连接时，可以使用此处显示和描述的排气处理子系统14a。
柴油氧化转化器30接收来自稀燃发动机12的排气流20。柴油氧化转化器30容纳柴油氧化催化剂，可包括铂和钯的组合或一些其它合适的氧化催化剂配方。排气流20穿过柴油氧化转化器30，实现直接暴露于柴油氧化催化剂以促进CO(成为CO2)、碳氢化合物(成为CO2和H2O)和NO(成为NO2)的氧化。通过柴油氧化催化剂对NO的氧化通常不会减少排气流20中的NOX含量；相反地，仅仅降低了NO同NO2的摩尔比，因为NO被氧化成为NO2。该NO∶NO2摩尔比的向下的调整是所期望的，因为当NO同NO2的摩尔比相对于稀燃发动机12通常所产生的摩尔比降低时，下游的氨-SCR催化转化器32可在较低的温度下更有效地将NOX转化成为N2。
离开柴油氧化转化器30的排气流20随后同NH3结合以形成排气混合物44。NH3可通过尿素计量装置36供应，其包括机载的(on-board)可再装的尿素储罐38，流体连接到尿素注射器40。存储在尿素储罐38中的尿素可通过尿素注射器40注入到离开柴油氧化转化器30的排气流20中。尿素随后在热的和富氧的排气流20中迅速地蒸发并经历热解和水解反应，生成NH3并形成排气混合物44。注入到排气流20中的尿素的量可通过已知的控制技术进行监测和控制，以试图控制排气流20中的NH3的量，即使排气流20的温度、化学组成和流率存在波动。混合器42或其它适合的装置可置于氨-SCR催化转化器的上游以助于蒸发注入的尿素并同时将NH3的小颗粒遍布到排气混合物44之中。
氨-SCR催化转化器32接收排气混合物44并释放NOX-处理过的排气流46。氨-SCR催化转化器32容纳适当的氨-SCR催化剂，在排气混合物44培育的氧化环境中，能够吸收NH3并促进NOX的还原。排气混合物44穿过氨-SCR催化转化器32并实现直接暴露于氨-SCR催化剂以还原NOX，在NH3和O2存在的条件下，大量转化为N2和H2O。新生成的N2随后从氨-SCR催化转化器32进入NOX-处理过的排气流46。氨-SCR催化剂可包括，例如，离子交换基体金属沸石，如Cu/沸石或Fe/沸石。包括β-沸石和MFI型沸石的几种不同的沸石结晶结构通常被用于制备氨-SCR催化剂。支撑的基体金属氧化物，例如V2O5-WO3/TiO2，V2O5/TiO2，也可用于制备氨-SCR催化剂。
大量因素可影响氨-SCR催化转化器32的动态操作条件，导致NH3存在于NOX-处理过的排气流46和最终的中间排气流22中。例如，排气混合物46的温度或流率的快速增加和/或尿素向排气流20的过量注入，可引起NH3从氨-SCR催化转化剂大量释放或仅仅使NH3穿过氨-SCR催化转化器32而不被吸收和反应。
来自氨-SCR催化转化器32的NOX-处理过的排气流46随后被送到柴油颗粒过滤器34以去除所有悬浮颗粒物质。柴油颗粒过滤器34可根据任何已知的设计构建。柴油颗粒过滤器34排出中间排气流22。
本领域技术人员将能理解可对排气处理子系统14a进行许多改进。例如，可直接将氨而非尿素注入到排气流20中以形成排气混合物44。另一个实施例中，柴油颗粒过滤器34可置于柴油氧化转化器30和氨-SCR催化转化器32之间或者与柴油氧化转化器30结合。又一个实施例中，可改变排气处理子系统14a以操作火花点火发动机，通过用容纳三元催化剂(TWC)的催化转化器替代柴油氧化转化器30，并去掉柴油颗粒过滤器34。TWC可包括铂、钯和铑的组合，或可包括一些其它适合的催化剂配方。
在另一种具体实施方式中，排气处理子系统14被定义为14b，描述于图3中，包括催化转化器50和设置在催化转化器50下游的稀-NOX捕集器(LNT)52。当排气处理系统10同火花点火发动机例如SIDI发动机连接时，可使用此处所示并描述的排气处理系统14b。
催化转化器50接收来自稀燃发动机12的排气流20。催化转化器50容纳TWC催化剂，其可包括铂、钯和铑的组合。当然也可以使用其它适合的TWC催化剂。排气流20穿过催化转化器50，实现直接暴露于TWC催化剂以促进CO(成为CO2)、碳氢化合物(成为CO2和H2O)的氧化。TWC催化剂通常不包括足够高比例的负载铂以氧化NO并显著改变排气流20中NO同NO2的摩尔比。当向稀燃发动机12供应富A/F混合物以使例如LNT 52再生或脱硫时，TWC催化剂也可氧化CO和碳氢化合物并同时在瞬间还原NOX为N2，。
LNT 52接收离开催化转化器50的排气流20。排气流20穿过LNT 52，实现同容纳在LNT 52内的LNT催化剂直接接触。LNT催化剂显示出NO2捕集和NOX转化能力，并通常包括氧化催化剂，NOX存储催化剂和NOX还原催化剂。当排气流20穿过LNT 52时，氧化催化剂氧化NO成为NO2，NOX存储催化剂捕集或“存储”NO2作为硝酸盐种。氧化催化剂也可氧化如果存在的其它气体排放物如CO和碳氢化合物。NOX还原催化剂，如下面所描述的，在LNT 52再生期间催化还原NO和NO2成为N2。典型的LNT催化剂配方可包括，例如，氧化铝涂层上适当地负载铂、铑和碳酸钡(BaCO3)。
LNT催化剂的NOX存储能力不是无限的，有时可能会需要再生或清除NOX衍生的硝酸盐化合物。可通过向排气流20中引入还原剂，例如CO、碳氢化合物和H2来再生LNT催化剂。这可以通过降低稀A/F混合物18中的空气同燃料的质量比而实现，因此稀燃发动机12燃烧化学计量的或富A/F混合物。结果会让富燃排气流体以排气流20的方式进入LNT 52，导致存储在LNT催化剂中的NOX衍生的硝酸盐化合物变得热力学不稳定，反过来又引发NOX的释放和未来NOX存储位置的再生。随后释放的NOX被过量的还原剂还原为N2。新生成的N2由LNT 52进入到中间排气流22。一些NH3也可被引入到中间排气流22中，因为NOX还原催化剂在再生期间可能还原NOX为NH3而不是N2。
本领域技术人员将会理解，像之前一样，可对排气处理子系统14b作出很多改变。例如，除了催化转化器50之外，氧化催化剂，如柴油氧化催化剂或二元催化剂，可设置在LNT 52上游，以降低排气流20中NO同NO2摩尔比。该NO∶NO2摩尔比的向下的调整是所期望的，因为当NO同NO2的摩尔比相对于稀燃发动机12通常所产生的摩尔比降低时，下游的LNT 52可在较低的温度下更有效地将NOX转化成为N2。作为另一个实施例，通过用容纳柴油氧化催化剂的柴油氧化转化器替代催化转化器50，并增加柴油颗粒过滤器，可改变排气处理子系统14b以操作柴油发动机。但是，稀燃发动机12内柴油燃料的燃烧可能额外需要对LNT催化剂进行周期性的脱硫以去除积累的硫氧化物(SOX)。例如，通过向排气流20中引入还原剂并且加热LNT催化剂到约600℃的高温，可以使LNT催化剂脱硫。LNT催化剂的脱硫可导致NH3以与再生LNT催化剂相同的方式引入到中间排气流22中。然而当稀燃发动机12为柴油发动机时LNT催化剂内聚集的SOX的问题更加普遍，当稀燃发动机为火花点火发动机时，LNT催化剂的脱硫或类似的脱硫程序在某些情形下，也是可行的。
参阅图1，净化氧化催化剂16接收中间排气流22，并将所有残留的NH3氧化为N2。其它从排气处理子系统14逃逸的有害气体排放物也可被氧化。在一种具体实施方式中，净化氧化催化剂16可容纳在单独的、与排气处理子系统14的末端流体连通的催化转化装置中。例如，净化氧化催化剂16可被载于筒内的载体上。该筒可构建为连通中间排气流22并使其穿过或通过基体以促使中间排气流22和净化氧化催化剂16之间直接接触。基体可为不同的结构。基体可为整块蜂窝状结构，每平方英寸包括数百至数千的平行流道单元。每个流道单元可以用涂覆有净化氧化催化剂的壁表面16来定义。整块蜂窝状结构可由能够经受与中间排气流22相关的温度和化学环境的材料制得。该材料的一些具体的例子可使用包括陶瓷，例如挤出堇青石、α-氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、镁铝硅、硅酸锆、硅线石、叶长石、或耐热和腐蚀金属，例如钛或不锈钢。在另一种实施方式中，净化氧化催化剂16也可分区涂布到输送中间气流22的排气处理子系统14所包括的最下游部件或部件们的终端上，例如，参见图2的柴油颗粒过滤器34。
净化氧化催化剂16包括选自由钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合物金属氧化物颗粒所组成的金属氧化物颗粒，散布在选择性催化还原(SCR)催化剂上。净化氧化催化剂16可将中间排气流22内的可观数量的任何的NH3催化氧化成为N2和H2O。金属氧化物颗粒负载和净化氧化催化剂16的老化可影响净化氧化催化剂16的催化活性，包括NH3氧化发生的最适宜温度和NH3氧化反应的N2选择性。在相关的和耦合的NH3反应中，如果NOX和NH3二者均存在的话，净化氧化催化剂16也能催化地减少中间排气流22中所含的任何残留量的NOX。任何适当的技术都可用于散布金属氧化物颗粒到SCR催化剂上，包括涂布和湿法浸渍。
可散布于SCR催化剂上的钙钛矿氧化物颗粒包括一类定义为通式ABO3的化合物。“A”和“B”原子可以是与氧阴离子配合的不同大小的互补性阳离子。ABO3晶体结构的一个晶胞能以具有“A”阳离子的立方紧密填充结构为特色，“A”阳离子通常是两个阳离子中较大的一个，布置在中央并被位于填充结构的八面体空间内的八个“B”阳离子围绕。这种填充结构中的“A”和“B”阳离子可分别同十二个和六个氧阴离子配合。然而，ABO3晶体结构的晶胞，并不必然限定于立方紧密填充结构。“A”和“B”阳离子的具体的组合可不同于立方紧密填充结构，例如斜方晶、菱形体、或单斜晶填充结构。此外，少量的“A”和/或“B”阳离子可用不同的但大小相似的“A1”和“B1”促进阳离子所替代，以提供不同于普通ABO3晶体结构的超晶胞晶体结构，指定为通式A1-XA1XB1-YB1YO3，其中X和Y的范围均为从0至1。
钙钛矿氧化物颗粒可包括相同的钙钛矿氧化物或两种或多种钙钛矿氧化物的混合物。大量的钙钛矿氧化物的组合可用于净化氧化物催化剂16中，因为不少于27种的阳离子可用作“A”阳离子，不少于36种的阳离子可用作“B”阳离子。最常用作“A”阳离子的阳离子清单包括钙(Ca)，锶(Sr)，钡(Ba)，铋(Bi)，镉(Cd)，铈(Ce)，铅(Pb)，钇(Y)，和镧(La)，而最常用作“B”阳离子的阳离子包括钴(Co)，钛(Ti)，锆(Zr)，铌(Nb)，锡(Sn)，铈(Ce)，铝(AI)，镍(Ni)，铬(Cr)，锰(Mn)，铜(Cu)，和铁(Fe)。一些可组成全部的或部分的钙钛矿氧化物的具体的和示范的钙钛矿氧化物包括LaCoO3，La0.9Sr0.1CoO3，LaMnO3，La0.9Sr0.1MnO3，LaFeO3，和LaSr0.1Fe0.9O3。
可散布于SCR催化剂之上的含锰的混合金属氧化物颗粒可包括至少一种锰铈氧化物，MnXCeYOZ，锰锆氧化物，MnXZrWOZ，或锰铈锆氧化物，MnXCeYZrWOZ，X的范围从0.02至0.98，Y的范围从0.02至0.98，W的范围从0.02至0.98，和Z的范围从1.0至3.0。适合的含锰的混合金属氧化物的一些具体实施例包括，但不限于，0.5MnOV-0.5CeO2，其中V的范围从2至3，0.3MnOV-0.7CeO2，其中V的范围从2至3，0.1MnOV-0.9CeO2，其中V的范围从2至3，Mn0.1Ce0.9O2，Mn0.2Ce0.8O1.9，和Mn0.5Ce0.5O1.75。
当暴露于热的和富氧的中间排气流22时，钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合金属氧化物颗粒，无论单独或是组合使用，均能如同铂一样帮助净化氧化催化剂16将NH3有效地催化氧化为N2。尽管不希望受理论的束缚，但可以认为钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合金属氧化物颗粒能够向NH3分子贡献氧阴离子，同时在它们的晶体结构中短暂的形成氧空穴。发动机排气中所含的可用的氧随后解离以填充那些氧阴离子空穴，并且可能同额外的NH3分子反应。钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合金属氧化物颗粒有效地氧化NH3的能力可显著地减少或完全消除在净化氧化催化剂16中使用例如铂的PGM的需要。作为结果，净化氧化催化剂16可以提供排气后处理系统10，其相对于包括常规PGM基净化氧化催化剂的排气后处理系统具有更少量的PGM，能防止氨的逃逸和其它有害气体排放物的逸散。
净化氧化催化剂16中所含的金属氧化物颗粒的量的范围可从约0.1wt.％至约20wt.％，更特别地，从约0.5wt.％至约15wt.％，更加特别地，从约1.0wt.％至约12wt.％，基于净化氧化催化剂16的重量。如果需要，可基于排气流20的通常预期的操作温度窗口和净化氧化催化剂16的老化来选择具体的金属氧化物颗粒负载。例如，具有较高金属氧化物颗粒负载(高于约5wt.％)的去生(轻微老化)的净化氧化催化剂16，倾向于在较低的排气温度(至多约350℃)下非常有效地将NH3氧化为N2，然而，在较高的温度(高于约350℃)下，开始将一此NH3氧化为NOX而不是N2。作为另一个实施例，具有较低金属氧化物颗粒负载(少于约2wt.％)的去生净化氧化催化剂16，在较低温度(至多约350℃)和较高温度(高于约350℃)下，倾向于以更持续的、完全的或几乎完全的N2选择性性将NH3氧化为N2。高温老化可进一步影响净化氧化催化剂16的NH3氧化效率和N2选择性。这种老化通常会改善净化氧化催化剂16在较高温度的N2选择性，其代价却是较低温度下NH3的氧化效率。
SCR催化剂可以是当暴露于中间排气22时，能够有助于促进NH3氧化为N2的任意的材料。SCR催化剂通常为多孔和高表面积的材料，其中非常大量的是可以购买到的。用于构成净化氧化催化剂16的具体的SCR催化剂可以是离子交换基体金属沸石或载银氧化铝(Ag/Al2O3)。该沸石可以使β型沸石、Y型沸石、或MFI型沸石。可以使用的适合的离子交换基体金属沸石的一些具体的实施例包括，但不限于，使用Cu或Fe离子交换的β型沸石，使用Cu或Fe离子交换的MFI型沸石，和使用Na，Ba，Cu，或CuCo离子交换的Y型沸石。
净化氧化催化剂16的特别的组成可以基于大量的因素来构建，这些因素包括稀燃发动机12的类型和通常预期的操作参数，以及排气处理系统10的设计和结构。例如，净化氧化催化剂16可包括约10-15wt.％的金属氧化物颗粒涂布于铜交换或铁交换的β沸石。如果稀燃发动机12预期在低速和/或低负荷需求下进行普通操作，则可使用这种特别的催化剂组成。作为另一个实施例，净化氧化催化剂16也可以包括约0.5-2.0wt.％的金属氧化物颗粒涂布于铜交换或铁交换的β沸石。如果稀燃发动机12预期在高速和/或高负荷需求下进行普通操作，则可使用这种特别的催化剂组成。熟悉稀燃发动机排气后处理技术的本领域技术人员毫无疑问能够制备和使用其它组成的净化氧化催化剂16。
例子
该实施例证明了几种示范性的净化氧化催化剂的催化活性，是通过将模拟的稀燃发动机排气供料流流过实验室反应器而进行评价。所评价的每个示范性的净化氧化催化剂具有不同的重量百分比负载的La0.9Sr0.1CoO3颗粒，涂布于Fe/β沸石上，或去生或经受高温老化。每个示范性的净化氧化催化剂的La0.9Sr0.1CoO3颗粒的重量百分比负载是基于净化氧化催化剂的重量(即La0.9Sr0.1CoO3颗粒和SCR催化剂的总重量)。该实施例评价了Fe/β沸石SCR催化剂上的不同负载的La0.9Sr0.1CoO3颗粒(钙钛矿氧化物颗粒)，期望使用钙钛矿氧化物颗粒和含锰的混合金属氧化物颗粒混合或者完全用钙钛矿氧化物颗粒替代含锰的混合金属氧化物颗粒均能够得到相同的总体结果和数据。
使用柠檬酸方法制备一定量的La0.9Sr0.1CoO3颗粒。首先，将适量的La(NO3)3·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，和Sr(NO3)2与一水柠檬酸溶解在蒸馏水中。所使用水的量为每克La(NO3)3·6H2O使用46.2mL水，柠檬酸以过量10wt.％添加到蒸馏水中，确保金属离子的完全络合。溶液置于搅拌加热盘上，在室温下搅拌1小时。随后将溶液在连续搅拌下加热至80℃，缓慢蒸发水分，直到溶液变为粘稠胶状并开始放出NO/NO2气体。粉碎得到的多孔材料，并在静态空气中于700℃下煅烧约5小时。随后将温度以每分钟10℃的速率下降。当温度到达刚刚低于300℃时，柠檬酸盐离子旺盛地燃烧，引起温度的大的峰值和粉末的置换。由此该粉末被数层ZrO2球覆盖，以防止上述粉末置换，但仍允许气体转移。制得的La0.9Sr0.1CoO3颗粒通过N2物理吸附来表征表面积测量，X射线衍射来表征它们的堆积结构测量。
随后每克La0.9Sr0.1CoO3颗粒使用6.33mL水进行球磨18小时。然后，浆液进行连续搅拌，每克La0.9Sr0.1CoO3颗粒加入0.33mL的HNO3(0.1M)以及每克La0.9Sr0.1CoO3颗粒加入5mL的水。所得的涂布溶液的浓度为每毫升0.114克La0.9Sr0.1CoO3颗粒。将浆液涂布到已经涂布了Fe/β沸石的整块蜂窝芯样品(3/4英寸直径，1英寸长，流道单元密度为每平方英寸400个)上。接下来，在涂布La0.9Sr0.1CoO3颗粒之后，干燥整块蜂窝芯样品，并在静态空气中于550℃煅烧5小时。
重复该程序数次，以制备具有La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载为1.0，5.5，或12wt.％的整块蜂窝芯样品。每种wt％负载的La0.9Sr0.1CoO3颗粒制备了两个芯样品。一种净化催化剂的每种La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载都是去生的，另一种是高温老化的。去生净化氧化催化剂在空气+10％水中在550℃下水热老化5小时。高温老化净化氧化催化剂在空气+10％水中在700℃下水热老化48小时。
整块芯样品也制备成仅包括Fe/β沸石SCR催化剂，仅包括La0.9Sr0.1CoO3颗粒，和常规的含铂的催化剂，全部用于对比评估。与净化氧化催化剂相似，Fe/β沸石SCR催化剂是既有去生的也有高温老化的。如下面所示，单独的La0.9Sr0.1CoO3颗粒的老化略微不同。
图4显示了在温度范围从150℃至550℃，La0.9Sr0.1CoO3颗粒的不同反应的催化性能。温度(℃)绘制在X轴，转化(％)绘制在Y轴。NO(NO+O2)的转化定义为数字60，NH3(NH3+O2)的转化定义为数字62，NOX(NO+NH3+O2)的转化定义为数字64。La0.9Sr0.1CoO3颗粒在空气+10％水中在700℃下水热老化5小时。模拟排气供料流通过La0.9Sr0.1CoO3颗粒以确定NO转化(60)，空速约30,000h-1，包括大约10％O2，400ppmNO，其余为N2。模拟排气供料流通过La0.9Sr0.1CoO3颗粒以确定NH3转化(62)，空速约30,000h-1，包括大约10％O2，5％H2O，5％CO2，200ppmNH3，其余为N2。模拟排气供料流通过La0.9Sr0.1CoO3颗粒以确定NOX转化(64)，空速约30,000h-1，包括大约10％O2，5％H2O，5％CO2，200ppmNO，200ppmNH3，其余为N2。
如图4所示，La0.9Sr0.1CoO3颗粒分别在高于约225℃和350℃的温度下相当好地氧化了NO和NH3。但是，在温度约250℃至约450℃时发生了NH3变为NOX的不期望的氧化。温度高于约450℃时，如图所示，氧化NH3成为N2更优先于氧化NOX成为N2。该氧化选择性导致了总的NOX转化表现消极。
图5-8描述了示范性的净化氧化催化剂的一些催化性能数据。也显示了Fe/沸石SCR催化剂和La0.9Sr0.1CoO3颗粒的相同的催化性能数据以用作对比。
图5和6显示了在没有NO的情况下，单独的Fe/β沸石SCR催化剂，单独的La0.9Sr0.1CoO3颗粒，和净化氧化催化剂的NH3氧化性能，温度范围从150℃至550℃。温度(℃)绘制在X轴，NH3转化(％)绘制在Y轴。图5中所描绘的Fe/β沸石SCR催化剂和净化催化剂是去生的，而图6中所描绘的Fe/β沸石SCR催化剂和净化氧化催化剂是高温老化的。图5和图6中的La0.9Sr0.1CoO3颗粒均在700℃下水热老化5小时。模拟排气供料流通过Fe/β沸石催化剂和净化氧化催化剂的空速约30,000h-1，包括大约10％O2，5％H2O，5％CO2，200ppmNH3，其余为N2。
Fe/β沸石SCR催化剂的NH3转化在图5中定义为数字70，在图6中为数字70′，La0.9Sr0.1CoO3颗粒的NH3转化在图5中定义为数字72，在图6中为数字72′，具有1.0wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NH3转化在图5中定义为数字74，在图6中为数字74′，具有5.5wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NH3转化在图5中定义为数字76，在图6中为数字76′，具有12.0wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NH3转化在图5中定义为数字78，在图6中为数字78′。
如图5和图6所示，具有5.5wt.％和12.0wt.％的La0.9Sr0.1CoO3负载(图5)的去生的净化氧化催化剂氧化NH3比单独的La0.9Sr0.1CoO3颗粒更有效率，而具有相同La0.9Sr0.1CoO3负载(图6)的高温老化的净化氧化催化剂氧化NH3很相当于于单独的La0.9Sr0.1CoO3颗粒。具有1.0wt.％La0.9Sr0.1CoO3负载的去生的和高温老化的净化氧化催化剂以及单独的Fe/β沸石催化剂氧化NH3程度较低。
图7和图8分别涉及图5和图6，显示了有多少氧化的NH3形成了NOX。温度(℃)绘制在X轴，NOX选择性(％)(即NH3变为NOX的转化)绘制在Y轴。图7中所描绘的Fe/β沸石SCR催化剂和净化氧化催化剂是去生的，而图8中所描述的Fe/β沸石SCR催化剂和净化氧化催化剂是高温老化的。图7和图8中的La0.9Sr0.1CoO3颗粒都是在700℃下水热老化5小时的。
Fe/β沸石SCR催化剂的NOX选择性在图7中定义为数字80，在图8中为数字80′La0.9Sr0.1CoO3颗粒的NOX选择性在图7中定义为数字82，在图8中为数字82′，具有1.0wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NOX选择性在图7中定义为数字84，在图8中为数字84′，具有5.5wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NOX转化在图7中定义为数字86，在图8中为数字86′，具有12.0wt.％钙钛矿氧化物颗粒的净化氧化催化剂的NOX转化在图7中定义为数字88，在图8中为数字88′。
可以看到，单独的La0.9Sr0.1CoO3颗粒在温度高于约300℃时开始非常容易地将NH3氧化为NOX，而去生和高温老化的Fe/β沸石SCR催化剂基本上没有产生NOX。具有1.0wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的去生的和高温老化的净化氧化催化剂同样产生了非常少的NOX，若有的话。但是，具有5.5wt.％和12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的去生的和高温老化的净化氧化催化剂在一旦温度超过(eclipsed)400℃时显示了上升的NOX选择性，。这种NOX选择性的增加对于高温老化的5.5wt.％和12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂来说，没有相应的去生的净化氧化催化剂明显。
图9涉及图5-8，并将去生的和高温老化的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的NH3氧化性能和N2选择性与常规的含铂催化剂进行比较。温度(℃)绘制在X轴，NH3转化(％)和N2选择性(％)绘制在Y轴。常规的含铂催化剂包括5g/ft3的铂支撑于氧化铝上。12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂暴露于如图5-6所描述的相同的模拟排气供料流中。常规的含铂催化剂暴露于空速为约60,000h-1，包括大约12％O2，4.5％H2O，4.5％CO2，200ppmNH3，其余为N2的模拟排气供料流中。
去生的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的NH3转化定义为数字90，去生的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的N2选择性定义为数字92，高温老化的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的NH3转化定义为数字94，高温老化的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的N2选择性定义为数字96，常规的含铂催化剂的NH3转化定义为数字98，常规的含铂催化剂的N2选择性定义为数字100。
如图所示，去生的和高温老化的12wt.％La0.9Sr0.1CoO3颗粒负载的净化氧化催化剂的N2选择性和NH3氧化相对于常规的含铂催化剂展现了至少可媲美的和许多方面的优势。
上述实施方式的描述仅仅是特性的示范，因此，其变化不应看作背离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于去除气体排放物和悬浮颗粒物质的排气后处理系统，如果存在悬浮颗粒物质，其包含在稀燃发动机所产生的排气中，所述稀燃发动机燃烧空气和燃料的稀混合物，所述排气后处理系统包括：
排气处理子系统，其接收来自所述稀燃发动机的排气流并且输送中间排气流，所述排气处理子系统包括NOX消减部件并且操作从而氧化一氧化碳和未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物，去除可能存在的悬浮颗粒物质，并且还原NOX，使得中间排气流相对于排气流而言包括更少量的一氧化碳、未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物、可能存在的悬浮颗粒物质和NOX；以及
净化氧化催化剂，其接收来自所述排气处理子系统的中间排气流并且输送处理过的排气流，所述处理过的排气流在所述净化氧化催化剂之后不再暴露于其它催化剂材料而排放到大气中，净化氧化催化剂包括(1)选择性催化还原催化剂和(2)散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒，其中金属氧化物颗粒选自由钙钛矿氧化物颗粒和含锰混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组中，其中存在的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约0.1wt.％至约20wt.％。
2.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述钙钛矿氧化物包括LaCoO3，La0.9Sr0.1CoO3，LaMnO3，La0.9Sr0.1MnO3，LaFeO3，或LaSr0.1Fe0.9O3中的至少一种，其中含锰混合金属氧化物颗粒包括MnXCeYOZ，MnXZrWOZ，或MnXCeYZrWOZ中的至少一种，其中X从0.02至0.98，Y从0.02至0.98，W从0.02至0.98，和Z从1.0至3.0。
3.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中选择性催化还原催化剂包括载银氧化铝、离子交换基体金属沸石、或选自由V2O5-WO3/TiO2，V2O5/TiO2及其混合物所构成的组的基体金属氧化物。
4.如权利要求3所述的排气后处理系统，其中所述离子交换基体金属沸石包括以下的至少一种：与Cu或Fe中至少一种离子交换的β沸石、与Cu或Fe中至少一种离子交换的MFI型沸石、或与Na，Ba，Cu，Co，或CuCo离子中至少一种离子交换的Y型沸石。
5.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约0.5wt.％至约15wt.％。
6.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒的量的范围从净化氧化催化剂重量的约1.0wt.％至约12wt.％。
7.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述NOX消减部件是包括LNT催化剂的稀NOX捕集器。
8.如权利要求7所述的排气后处理系统，其中所述排气处理子系统进一步包括位于所述稀NOX捕集器上游的柴油氧化转化器或催化转化器中的至少一种，其中所述柴油氧化转化器包括柴油氧化催化剂，所述催化转化器包括三元催化剂。
9.如权利要求1所述的排气后处理系统，其中所述NOX消减部件是包括氨-SCR催化剂的氨-SCR催化转化器。
10.一种用于去除气体排放物和悬浮颗粒物质的方法，如果存在悬浮颗粒物质，其包含在稀燃发动机所产生的排气中，所述稀燃发动机燃烧空气和燃料的稀混合物，所述方法包括：
向稀燃发动机提供空气和燃料的稀混合物；
在所述稀燃发动机内燃烧空气和燃料的稀混合物以产生排气流；
输送排气流到所述排气处理子系统，其包括NOX消减部件，所述NOX消减部件能够催化还原NOX为N2；
操作所述排气处理子系统以产生中间排气流，所述中间排气流相对于排气流而言包括更少量的一氧化碳、未燃烧的和/或部分燃烧的碳氢化合物、可能存在的悬浮颗粒物质和NOX；以及
输送所述中间排气流到净化氧化催化剂以氧化可能存在的氨，并且产生处理过的排气流，所述净化氧化催化剂包括(1)选择性催化还原催化剂和(2)散布于选择性催化还原催化剂上的金属氧化物颗粒，其中金属氧化物颗粒选自由钙钛矿氧化物颗粒、含锰混合金属氧化物颗粒及其混合物所构成的组中。
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