CN107667209A - 用于柴油发动机排放控制的多功能过滤器 - Google Patents

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Abstract

提供多区域催化剂制品、制造多区域催化剂制品的方法和用多区域催化剂制品控制柴油发动机排气料流中的排放的方法，其中各种实施方案的排放处理系统通过单个多区域催化剂制品有效处理柴油机排气。

Description

用于柴油发动机排放控制的多功能过滤器
发明技术领域
本发明涉及催化剂制品、排放处理系统和处理排气方法。提供多区域催化剂制品、制造多区域催化剂制品的方法和用多区域催化剂制品控制柴油机排气料流中的排放的方法，其中各种实施方案的排放处理系统通过单个多区域催化剂制品有效处理柴油机排气。
发明背景
发动机排气，特别是柴油机排气是多相混合物，其不仅含有气态排放物，如一氧化碳(“CO”)、未燃烃(“HCs”)和氮氧化物(“NOx”)，还含有通常被称作微粒或颗粒物(PM)的凝相材料(液体和固体)。废气排放的限制物类包括CO、HC、NOx和PM。
通常，在柴油机排气系统中提供催化剂组合物和将该组合物布置在其上的基底以将某些或所有这些排气组分转化成无害组分。例如，柴油机排气系统可含有柴油机氧化催化剂、烟炱过滤器和用于减少NOx的催化剂的一种或多种。
含有铂族金属、贱金属及其组合的氧化催化剂已知通过促进HC和CO气态污染物以及一定比例的颗粒物经由这些污染物的氧化转化成二氧化碳和水而促进柴油机排气的处理。此类催化剂通常包含在置于柴油发动机的排气中的被称作柴油机氧化催化剂(DOCs)的单元中，以在排气排放到大气中之前处理该排气。除气态HC、CO和颗粒物的转化外，含有铂族金属(其通常分散在耐火氧化物载体上)的氧化催化剂还促进一氧化氮(NO)氧化成NO2。
柴油机排气的总颗粒物(TPM)排放物由三种主要组分构成。一种组分是干燥的固态碳质成分或烟炱成分。这种干燥碳质物造成通常与柴油机排气联系在一起的可见烟炱排放。颗粒物的第二组分是可溶有机成分(“SOF”)。可溶有机成分有时被称作挥发性有机成分(“VOF”)，在本文中将使用这一术语。VOF可以根据柴油机排气的温度以蒸气或以气溶胶(液体冷凝物的微滴)形式存在于柴油机排气中。其通常如标准测量试验，如U.S.Heavy DutyTransient Federal Test Procedure所规定，在52℃的标准微粒收集温度下以冷凝液形式存在于稀释排气中。这些液体来自两个来源：(1)活塞每次上下时从发动机汽缸壁上扫除的润滑油；和(2)未燃或部分燃烧的柴油燃料。颗粒物的第三组分是所谓的硫酸盐成分。硫酸盐成分由柴油燃料和润滑油中存在的少量硫组分形成。在燃烧过程中，柴油燃料和油的硫组分形成气态SO2和SO3。随着排气冷却，SO3迅速与水结合形成硫酸H2SO4。硫酸形成气溶胶，其与碳微粒一起作为凝相收集，或吸附到其它微粒组分上，由此增加TPM的质量。
用于大量减少颗粒物的一种关键后处理技术是柴油发动机微粒过滤器(DPF)。有许多有效地从柴油机排气中除去颗粒物的已知过滤器结构，如蜂窝壁流式过滤器、缠绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属过滤器等。但是，如下所述陶瓷壁流式过滤器受到最多关注。这些过滤器能从柴油机排气中除去超过90％的固体碳质微粒材料。该过滤器是用于从排气中除去粒子的物理结构，并且积聚的粒子会增加发动机上来自该过滤器的背压。因此必须从过滤器上连续或定期烧除积聚的粒子以维持可接受的背压。遗憾的是，烟炱粒子需要超过500℃的温度才能在富氧(稀燃)排气条件下燃烧。这一温度高于柴油机排气中典型存在的温度。
通常引入措施以提高排气温度，从而实现过滤器的主动再生。催化剂的存在提供过滤器内的CO、HC和NO氧化和烟炱燃烧速率的提高。由此，催化烟炱过滤器(CSF)或催化柴油发动机微粒过滤器(CDPF)随积聚烟炱的主动燃烧一起有效提供>90％颗粒物减少。
用于除去粒子的另一机制是通过利用排气料流中的NO2作为氧化剂。因此，可以通过在高于300℃的温度下利用NO2作为氧化剂的氧化除去微粒。可另外通过使用上游DOC氧化催化剂来氧化(也在排气中的)NO来补充来自发动机的排气中已有的NO2。这种被动再生机制可进一步降低过滤器中的烟炱负荷并减少主动再生周期数。
未来全世界采用的排放标准还将涉及减少来自柴油机排气的NOx。在欧洲自2006年来和在美国自2010年来经证实的适用于在稀燃柴油机排气条件下的的重型汽车排放系统中的NOx减排技术是选择性催化还原(SCR)。在这种方法中，在通常由贱金属构成的催化剂上用氨(NH3)将NOx还原成氮气(N2)。该技术能够实现大于90％的NOx减少，因此代表实现NOx减少艰巨目标的最佳途径之一。用于汽车用途的SCR使用脲(通常存在于水溶液中)作为氨源。SCR提供NOx的有效转化，只要排气温度在该催化剂的活性温度范围内。
尽管在排气系统中可以提供各自含有针对排气的不同组分的催化剂的分立基底，但合意的是使用更少的基底以降低该系统的整体尺寸，简化该系统的装配和降低该系统的总成本。实现这一目标的一个途径是用有效将NOx转化成无害组分的催化剂组合物涂布烟炱过滤器(产生“SCR-催化烟炱过滤器”或“涂布烟炱过滤器”)。凭借这一途径，SCR-催化烟炱过滤器发挥两种催化剂功能：除去排气料流的微粒组分和将排气料流的NOx组分转化成N2。
可实现NOx减少目标的涂布烟炱过滤器要求该烟炱过滤器上充足的SCR催化剂组合物载量。由于暴露在排气料流的某些有害组分中而随时间发生的组合物的催化效率的逐渐损失增强了对SCR催化剂组合物的更高催化剂载量的需要。但是，具有更高催化剂载量的涂布烟炱过滤器的制备会造成排气系统内不可接受的高背压。实现壁流式过滤器上的更高催化剂载量但仍能使该过滤器保持实现可接受的背压的流动特性的涂布技术因此是合意的。
涂布壁流式过滤器时考虑的另一方面是适当的SCR催化剂组合物的选择。首先，该催化剂组合物必须耐久以使其即使长期暴露在过滤器再生所特有的较高温度下后也保持其SCR催化活性。例如，颗粒物的烟炱成分的燃烧通常造成高于700℃的温度。这样的温度使得许多常用SCR催化剂组合物，如钒和钛的混合氧化物催化有效性差。其次，SCR催化剂组合物优选具有足够宽的工作温度范围以使它们可适应车辆运行的可变温度范围。例如在低负荷条件下或在发动机启动时常遇到低于300℃的温度。SCR催化剂组合物优选即使在较低排气温度下也能够催化排气的NOx组分的还原以实现NOx减少目标。
在本领域中仍然需要以有效便宜的方式处理来自柴油发动机的一氧化碳、氮氧化物、烃和颗粒物的催化剂制品、方法和系统同时将所需的在将排气系统中的空间减至最低。
发明概述
下面列举各种实施方案。要理解的是，下列实施方案可以不仅如下所列组合，还以根据本发明的范围的其它合适的组合方式组合。
本发明的实施方案涉及用于柴油机排气排放控制的五元和甚至六元催化剂。顾名思义，在这样的五元和六元催化剂中，通过单个催化制品除去排气中的所有五种/六种主要排放物(CO、HC、NOx、烟炱、NH3和H2S)。
面临的问题是如何平衡几个竞争反应以提供排气料流的污染组分的整体减少。
本文所述的一个或多个实施方案涉及一种催化微粒过滤器，其包含多个多孔壁，它们纵向延伸形成多个从入口端延伸到出口端的平行通道，其中一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，并且一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道，至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，其中第一涂层是第一SCR催化剂涂层，第二涂层是第二SCR催化剂涂层，且第三涂层是铂族金属涂层。
在各种实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成，且第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含铂族金属涂层和第一SCR催化剂涂层。
在各种实施方案中，第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
一个或多个实施方案包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成，并且第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
在各种实施方案中，第一SCR催化剂涂层和第二催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中第一和第二SCR催化剂涂层的分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化，并且其中所述铂族金属以大约1g/ft3至大约50g/ft3的载量存在于第三和第四区域中。
在各种实施方案中，第二区域中的铂族金属涂层在多孔壁的表面上；且第三区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间。
在各种实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成，且第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层。
一个或多个实施方案包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域，其中第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
一个或多个实施方案包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成，并且第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
在各种实施方案中，第三区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间；并且第四区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合，其中第一、第二、第三和第四区域中的第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，并且其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化。
在各种实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成，第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层，且第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
在各种实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并包含第一SCR催化剂涂层和铂族金属涂层，且第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成。
在各种实施方案中，第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并基本由第二SCR催化剂涂层构成。
一个或多个实施方案包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成，且第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并基本由第二SCR催化剂涂层构成，其中第一区域中的铂族金属涂层在多孔壁的表面上，第二区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间，且第三区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合。
在各种实施方案中，第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化。
在各种实施方案中，所述沸石骨架材料是用铜或铁助催化的CHA。
一个或多个实施方案涉及多个多孔壁，它们具有纵向延伸的长度以形成多个从入口端延伸到出口端的平行通道，其中一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，不同于入口通道的一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道，沿所述长度并渗透所述多孔壁的至少三个催化区域，包括从入口端延伸并包含第一选择性催化还原催化剂的第一区域，在第一区域下游的第二区域，第二区域包含第一选择性催化还原催化剂和铂族金属氧化催化剂，或第二选择性催化还原催化剂和铂族金属氧化催化剂，和在第二区域下游的第三区域，第三区域包含第一选择性催化还原催化剂和铂族金属氧化催化剂、或第二选择性催化还原催化剂和铂族金属氧化催化剂、或第一选择性催化还原催化剂、第二选择性催化还原(SCR)催化剂和铂族金属氧化催化剂。
在各种实施方案中，第一上游区域从入口端延伸壁长度的大约1％至大约50％，其中第一上游区域的载量为大约0.5g/in3至大约3g/in3；第二区域从第一上游区域延伸壁长度的大约1％至大约50％，并且所述铂族金属氧化催化剂包含铂和/或钯，其中第二催化区域中的铂族金属载量为大约0.1g/ft3至大约50g/ft3；且第三区域从第二区域延伸至所述壁的出口端，其中第三区域中的第二选择性催化还原(SCR)催化剂载量为大约0.5g/in3至大约3g/in3。
一个或多个实施方案包含在第三区域下游的第四区域，其包含第一选择性催化还原催化剂和铂族金属氧化催化剂；且其中第四区域从第三区域延伸至多孔壁的出口端，且其中第四区域的载量为大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在各种实施方案中，所述多孔壁的孔隙率为大约40％至大约75％；并且其中所述多孔壁的平均孔尺寸为大约10微米至大约30微米。
一个或多个实施方案涉及多个多孔壁，纵向延伸形成多个从入口端延伸到出口端的平行通道，其中一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，并且一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道，至少三种涂层，沿所述多个多孔壁轴向创建至少两个区域，其中第一涂层是第一SCR催化剂涂层，第二涂层是第二SCR催化剂涂层，且第三涂层是铂族金属涂层。
在各种实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成，且第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
在各种实施方案中，第二区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合。
在各种实施方案中，所述多孔壁的孔隙率为大约40％至大约75％；并且其中所述多孔壁的平均孔尺寸为大约15微米至大约25微米。
在各种实施方案中，第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe及其组合的金属助催化。
一个或多个实施方案涉及一种减少来自稀燃柴油发动机的排气的方法，其包括使排气流经本文公开的催化微粒过滤器的任何实施方案，其中通过所述催化微粒过滤器从所述排气中至少部分除去CO、HC、NOx、烟炱、NH3和H2S中的至少五种。
附图简要说明
在考虑联系附图作出的下列详述时更容易看出本发明的实施方案的其它特征、它们的性质和各种优点，附图也图示申请人设想的最佳模式并且其中类似参考符号始终是指类似部件，其中：
图1示意性说明具有入口端和出口端的壁流式过滤器基底的一个实施方案的外部视图；
图2示意性说明从壁流式过滤器基底的入口端至出口端纵向延伸的多个多孔壁的一个示例性实施方案的剖视图；
图3示意性说明壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图，描绘了三个区域；
图4示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图；
图5示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图6示意性说明具有由多个涂层的另一布置形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图7示意性说明壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图，描绘了四个区域；
图8示意性说明具有由至少三种涂层形成的四个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图9示意性说明具有由四种涂层形成的四个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图10示意性说明具有由至少三种涂层形成的四个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图11示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图12示意性说明具有在出口塞的外表面上的塞涂层(plug coating)的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图13示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图；
图14示意性说明包含排放处理系统和脲喷射器的发动机系统的一个示例性实施方案；
图15示意性说明包含排放处理系统、脲喷射器和其它发动机组件的发动机系统的另一示例性实施方案。
发明详述
在描述本发明的几个示例性实施方案之前，要理解的是，本发明不限于下列描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本发明能有其它实施方案并且能以各种方式实施或进行。
本说明书通篇中提到“一个实施方案”、“某些实施方案”、“各种实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”是指联系该实施方案描述的特定要素、结构、材料或特征可包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在各种实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”之类的术语在本说明书通篇各处的出现不一定是指本发明的同一实施方案。此外，特定要素、结构、材料或特征可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。
本文所用的术语“渗透”在用于描述SCR催化剂和/或氧化催化剂分散到多孔壁中时意指所述具体组合物渗透到壁厚度内的至少大部分中空区域中并遍及壁的整个厚度沉积在内表面上。由此，该材料分散遍布过滤器壁。
本文所用的术语“局部载量”在用于描述多孔壁上存在的催化材料(例如PGM、SCR催化剂、氧化催化剂)的量时是指沉积在特定区域内的壁上的催化材料的平均量，即所示载量并不是在基底的整个长度上平均的。
如本文所用，洗涂层载量以g/in3定义为所有洗涂层组分(即PGM、耐火金属氧化物载体、沸石、贱金属、OSC等)的总重量/单位体积的整料基底。PGM载量以g/ft3定义为催化剂中的所有PGM金属(例如Pt+Pd+Rh)的总重量/单位体积的整料基底。因此，使用PGM的TWC、DOC、CSF和LNT催化剂可以独特地用洗涂层载量和PGM载量二者描述，而没有PGM组分的SCR催化剂仅用洗涂层载量描述。具有SCR和PGM的AMOx催化剂可通过这两个标准描述。如本文所用，PGM催化剂的“载量”是在施加洗涂层后附着到多孔壁的内和外表面上的PGM的实际重量，而SCR催化剂的“载量”是在施加洗涂层后附着到多孔壁的内和外表面上的金属助催化剂和分子筛材料的实际总重量。此外，局部PGM或洗涂层载量可用于专门描述特定催化剂区域中的催化剂组分的重量/体积。
在一个或多个实施方案中，SCR催化剂和/或氧化催化剂可基本留在多孔过滤器壁的表面上。本文所用的术语“基本在表面上”在用于描述SCR催化剂和/或氧化催化剂在多孔壁上的分散时意指所述具体组合物的至少大部分催化剂粒子并未渗透到壁厚度内的区域中且遍及壁的整个厚度沉积在内表面上。相反，催化材料沉积在壁的外表面上，并且少部分催化剂粒子渗透到壁厚度内的中空区域中不超过大约50％，或渗透到壁厚度内的中空区域中不超过大约33％，或渗透到壁厚度内的中空区域中不超过大约10％。
在一个或多个实施方案中，可以改变渗透深度以优化过滤器背压和与在分开的洗涂步骤中施加的催化剂组分的相互作用，其中该渗透深度可以为多孔壁厚度的大约5％至大约50％，或大约10％至大约40％，或大约5％至大约20％，或大约20％至大约35％。
通过催化材料和组分的审慎选择和在排气料流中的布置，可以解决平衡几个竞争反应的问题，其中可以通过使用多孔壁微粒过滤器减少颗粒物(PM)，可以用使用还原剂(例如脲、NH3)的选择性催化还原(SCR)催化剂减少氮氧化物(NOx)，并可以通过氨氧化催化剂(AMOx)减少氨逸出。
本发明的原理和实施方案大体上涉及多区域催化过滤器制品、制造多区域催化过滤器制品的方法和用多区域催化过滤器制品控制汽油和柴油发动机排气料流中的排放的方法，其中各种实施方案的排放处理系统有效地用单个多区域催化过滤器制品处理柴油机排气。
为了除去烟炱，多区域催化过滤器制品具有高过滤能力。对于过滤器上的催化剂涂层，两个重要的考虑因素是背压最小化和防止排气绕过布置在过滤器中的催化剂。背压的最小化直接转化成燃料节省和潜在地转化成发动机寿命。
对于使用分开的SCR和氧化催化剂材料以通过NH3除去NOx和通过O2除去CO和HC的多区域催化过滤器制品，排气首先经过SCR催化剂，然后经过氧化催化剂。如果排气绕过SCR催化剂并首先暴露在氧化功能下，则还原剂(例如NH3)会被氧化成NOx并且NOx减排功能将受损，甚至达到排出比在作为还原剂加入NH3之前进入该催化剂的量更多的NOx的程度。
使用被SCR催化剂组合物涂布的壁流式基底实现了NOx减少和颗粒物(PM)脱除功能集成到单个催化剂制品中。
申请人已经发现一种将SCR催化剂组合物施加到壁流式基底上以形成可用于需要高过滤效率的应用中的基底的方法。例如，用这种方法形成的基底适合在本发明的一个实施方案的排放处理系统中从排气中有效除去颗粒物(例如多于80％或90％或99％)。本文中公开的涂布方法能使壁流式基底负载实用量的SCR催化剂而不造成在用于排放处理系统时跨该涂布制品的过度背压。
在一个或多个实施方案中，SCR催化剂沿整个长度遍布过滤器的壁布置并渗透壁的整个截面。这能使SCR催化剂渗透所有过滤器孔隙并铺展过最大过滤器体积，由此将背压减至最低并确保没有绕过SCR催化剂。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂沿至少一部分长度分散遍布过滤器的壁并渗透壁的整个截面。这能使氧化催化剂渗透过滤器孔隙并铺展过最大过滤器体积，由此将背压减至最低并确保没有绕过氧化催化剂。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂沿至少一部分长度分散遍布过滤器的壁，在此氧化催化剂渗透壁的整个截面，并且氧化催化剂沿至少一部分长度分散在过滤器的壁的表面上，在此氧化催化剂未渗透壁的整个截面。这能在一部分过滤器壁长度上使大部分氧化催化剂主要位于过滤器表面上，并且少部分催化剂粒子渗透到壁厚度中不超过大约50％，或渗透到壁厚度中不超过大约33％，或渗透到壁厚度中不超过大约10％。
在各种实施方案中，在沿多孔壁的长度轴向观测时，不同区域通过催化涂层的组成变化和/或催化涂层的载量变化互相区分。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂分散在过滤器基底的出口通道的壁顶部。在各种实施方案中，氧化催化剂在分散遍布壁的SCR催化剂之上在壁顶部形成层。氧化催化剂直接在其下方留出一些穿过壁的气体通道，条件是在壁中有足够的SCR催化剂以在气体经过氧化催化剂之前除去NOx。
本发明的一个或多个实施方案涉及催化微粒过滤器，其包含由包围和划定通道的纵向延伸多孔壁形成的多个纵向延伸通道和在入口端和出口端之间延伸的轴向长度。这些通道包含在入口端开放并在出口端封闭的入口通道和在入口端封闭并在出口端开放的出口通道。
本文所用的术语“入口端”和“出口端”是相对排气经过催化制品的预期和公认路径而言，其中未处理的排气在入口端进入催化制品，处理过的排气从催化制品的出口端离开。在各种实施方案中，催化制品的出口端与入口端相反。
在各种实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在多孔壁内和/或入口通道的壁上从入口端延伸小于该壁流式过滤器的整个轴向长度，其中该选择性催化还原催化剂包含分子筛和过渡金属，并且包含铂族金属(PGM)的氧化催化剂遍布过滤器的壁布置和/或布置在从出口端延伸小于壁流式过滤器的整个轴向长度的出口通道的壁上。在一个或多个实施方案中，一部分氧化催化剂可渗透过滤器壁并与SCR催化剂混合。在一些实施方案中，施加到入口或出口通道上的催化剂可在入口或出口通道内在入口或出口塞上形成薄洗涂层。
本文所用的“铂族金属”(PGM)是指铂、钯、铑、钌、锇和铱或其组合，和它们的氧化物。
本发明的原理和实施方案还涉及催化微粒过滤器，其包含具有多孔壁的基底和由两种催化涂层沿多孔壁的长度形成的至少三个催化区域。
本发明的原理和实施方案涉及催化微粒过滤器，其包含具有多孔壁的基底和由三种催化涂层沿多孔壁的长度形成的至少两个催化区域。
本发明的原理和实施方案大体上涉及用具有三个或更多个催化剂区域的单一催化剂制品有效处理柴油机排气。
本发明的原理和实施方案还大体上涉及有效处理汽油机排气，要求使用具有三个或更多个催化剂区域的单一催化剂制品微粒过滤器。
本发明的原理和实施方案还大体上涉及减少来自稀燃发动机的排气的方法，其中所述排气流经如本文所述的催化微粒过滤器的一个实施方案，其中通过所述催化微粒过滤器从排气中部分除去CO、HC、NOx、烟炱、NH3和H2S中的至少五种，优选CO、HC、NOx、烟炱、NH3和H2S的所有六种。
微粒过滤器
本发明的原理和实施方案涉及包含具有多孔壁的基底和沿多孔壁的长度的至少三个催化区域的催化微粒过滤器，其中所述至少三个催化区域各自可包含第一选择性催化还原催化剂、铂族金属氧化催化剂和第二选择性催化还原催化剂。
在一个或多个实施方案中，该微粒过滤器包含多个多孔壁，它们具有纵向延伸的长度以形成多个从入口端延伸到出口端的平行通道，其中一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，并且不同于入口通道的一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道。在各种实施方案中，通道被塞子封闭，其中所述塞子可具有大约1/4"长的长度。
在一个或多个实施方案中，该微粒过滤器具有入口端，气体可由其进入入口通道，和出口端，气体可由其离开出口通道，其中气体通过穿过形成平行通道的多孔壁而从入口通道通往出口通道。
在一个或多个实施方案中，多孔壁具有大约40％至大约75％、或大约40％至大约60％、或大约50％至大约70％、或大约50％至大约65％、或大约60％至大约70％、或大约55％至大约65％的孔隙率。在各种实施方案中，该多孔壁具有大约60％至大约65％的孔隙率。
在一个或多个实施方案中，多孔壁的平均孔尺寸为大约10微米至大约30微米、或大约10微米至大约25微米、或大约20微米至大约25微米。在各种实施方案中，多孔壁的平均孔尺寸为大约15微米至大约25微米。
在一个或多个实施方案中，通过在至少一部分壁长度上渗透多孔壁的厚度的催化材料沿壁长度形成至少三个催化区域。在各种实施方案中，所述至少三个催化区域包括从入口端延伸的第一催化区域(也称作第一区域或第一上游区域)、在第一区域下游的第二催化区域(也称作第二区域)和在第二区域下游的第三催化区域(也称作第三区域)。在各种实施方案中，各区域通过催化材料组成变化、催化材料载量变化、催化材料布置在壁上或中、或这些因素的组合有别于紧邻上游和/或下游的区域。
在一个或多个实施方案中，第二SCR涂层从入口端施加并可任选在整个或任选一部分入口通道上渗透壁。这种第二SCR涂层可与第一SCR涂层相同或不同。
在各种实施方案中，提到涂层“从”入口端或出口端“延伸”是指该涂层在壁的一端开始并沿壁长度朝相反端蔓延，或如果该涂层的一个特征(如在表面上)可能距实际入口孔一段距离开始，则提到该涂层特征“从”入口端或出口端“延伸”是指该涂层特征沿壁长度朝相反端蔓延。例如，在第一和第三区域之间的第二区域可包括在表面上的从入口或出口端延伸壁长度的一定百分比但不在入口或出口端开始的涂层，可以指示该涂层的延伸方向。
如本文所用，“催化材料载量”是指包含沉积在催化制品的壁上和/或中的一种或多种催化活性组分的材料的重量，其中催化活性组分可以是铂族金属(例如Pt、Pd、Rh)和/或过渡金属(例如Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce、Ag)。该催化材料可进一步包含将催化活性组分分散到其上和/或将催化活性组分浸渍到其中的载体材料，其中该载体材料可以是氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、二氧化硅/氧化铝或其组合。
在一个或多个实施方案中，第一上游区域可包含第一载量的第一选择性催化还原催化剂。在各种实施方案中，第一选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.1g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，第二区域可包含第一载量的选择性催化还原催化剂，和第一载量的铂族金属氧化催化剂或第二载量的选择性催化还原催化剂。
在一个或多个实施方案中，第三区域可包含铂族金属氧化催化剂，和第一载量和第二载量之一的选择性催化还原催化剂。
在一个或多个实施方案中，第一催化区域是从基底的入口端延伸的第一上游区域，第二区域与第一上游区域相邻并在其下游，且第三区域与第二区域相邻并在其下游。
在一个或多个实施方案中，催化微粒过滤器可进一步包含与第三区域相邻并从第三区域向下游延伸的第四区域。
在一个或多个实施方案中，第一上游区域从通道的入口端延伸壁长度的大约1％至大约98％；第二区域从第一上游区域延伸壁长度的大约1％至大约98％，第三区域从第二区域延伸壁长度的大约1％至大约98％；且第四区域从第三区域延伸壁长度的余量至通道的出口端。
在一个或多个实施方案中，第一上游区域从入口端延伸壁长度的大约1％至大约50％。
在一个或多个实施方案中，第二区域从第一上游区域延伸壁长度的大约1％至大约50％。
在一个或多个实施方案中，第三区域从第二区域延伸壁长度的大约1％至大约97％。
在一个或多个实施方案中，第四区域从第三区域延伸壁长度的大约1％至大约50％。
在一个或多个实施方案中，被第一涂层渗透的多孔壁长度在从通道的出口端延伸的壁长度的大约1％至大约80％、或大约1％至大约70％、或大约10％至大约66％的范围内，并且被第二涂层渗透的多孔壁长度在从通道的入口端延伸的壁长度的大约50％至大约100％、或大约50％至大约80％、或大约30％至大约70％的范围内。在各种实施方案中，被第二涂层渗透的多孔壁长度在从通道的入口端延伸的壁长度的大约50％至大约80％的范围内，并且被第一涂层渗透的多孔壁长度在大约1％至大约70％的范围内。
在一个或多个实施方案中，第二涂层在微粒过滤器的多孔壁的基本整个长度上渗透微粒过滤器的多孔壁，并且第一涂层在从通道的出口端延伸的壁长度的大约1％至大约70％上与第二涂层混合。
选择性催化还原催化剂
在一个或多个实施方案中，第二涂层是包含分子筛和金属的选择性催化还原催化剂。在一个或多个实施方案中，选择性催化还原催化剂包含分子筛。在各种实施方案中，分子筛可具有沸石骨架，并且该沸石骨架可具有不大于12的环尺寸。
在一个或多个实施方案中，沸石骨架材料包含双6环(d6r)单元。
在一个或多个实施方案中，沸石骨架材料可选自AEI、AFT、AFX、CHA、EAB、EMT、ERI、FAU、GME、JSR、KFI、LEV、LTL、LTN、MOZ、MSO、MWW、OFF、SAS、SAT、SAV、SBS、SBT、SFW、SSF、SZR、TSC、WEN及其组合。在各种实施方案中，沸石骨架材料可选自AEI、CHA、AFX、ERI、KFI、LEV及其组合。在各种实施方案中，沸石骨架材料可选自AEI、CHA和AFX。在各种实施方案中，沸石骨架材料是CHA。在一个或多个实施方案中，选择性催化还原催化剂进一步包含金属，其可以是贱金属(例如其中该SCR催化剂是用金属助催化的分子筛形式)。
在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、Ce、Mn、V、Ag及其组合的金属助催化。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂用选自Cu、Fe、Ag及其组合的金属助催化。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂用Cu和/或Fe助催化。
在一个或多个实施方案中，沸石骨架材料是用铜或铁助催化的CHA。
在一个或多个实施方案中，铜或铁助催化的CHA结构型分子筛可以与许多铂族金属浸渍的氧化铝和/或二氧化硅/氧化铝粒子混合以形成浆料。
在一个或多个实施方案中，选择性催化还原催化剂可以在第一载量或第二载量下，其中第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3，且第二载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3，其中第二载量可能与第一载量相同或不同。在各种实施方案中，重叠区域中的可能载量可以为大约1.0g/in3至大约5.0g/in3。
在一个或多个实施方案中，第一上游区域上的第一选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，第二区域上的第一选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，第三区域上的第一选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，第四区域上的第一选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
选择性催化还原催化剂的一个非限制性实例是用铜助催化的CHA沸石骨架材料，其具有大约10至大约100，更具体大约10至大约75，再更具体大约10至大约60的二氧化硅/氧化铝摩尔比。在各种实施方案中，可以在过滤器的多孔壁上布置至少0.5g/in3的SCR组合物，或不大于大约3g/in3的SCR组合物，特别是大约1.0g/in3至大约2.0g/in3。在各种实施方案中，第二催化区域上的选择性催化还原催化剂的第一载量可以为大约0.5g/in3至大约2g/in3。
氧化催化剂
本发明的原理和实施方案涉及布置在催化微粒过滤器的至少一个区域上的包含PGM的氧化催化剂。在一个或多个实施方案中，第一涂层是包含铂、钯或其组合的氧化催化剂。在各种实施方案中，氧化催化剂是氨氧化催化剂。
在一个或多个实施方案中，PGM可选自铂、钯、铑、钌、锇和铱或其组合。在各种实施方案中，PGM可选自铂、钯或其组合。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂包含在许多粒子上的至少一种铂族金属，并且该氧化催化剂的所述许多粒子可具有氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、二氧化硅/氧化铝或其组合的组成。在一个或多个实施方案中，铂族金属可通过初湿含浸技术浸渍到氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅和/或二氧化硅/氧化铝粒子中，接着在大约400℃至大约600℃之间热处理。在各种实施方案中，用该浆料渗透的多孔壁长度上的铂族金属载量为大约0.1g/ft3至大约50g/ft3。
在各种实施方案中，用该浆料渗透的多孔壁长度上的铂族金属载量为大约0.1g/ft3至大约50g/ft3、或大约1g/ft3至大约50g/ft3。
在一个或多个实施方案中，第二催化区域中的铂族金属载量可以为大约0.1g/ft3至大约50g/ft3、或大约1g/ft3至大约50g/ft3。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂是D90<3微米或D90<5微米或D90<10微米或D90≈5-7微米的PGM浆料。在各种实施方案中，铜或铁助催化的CHA结构型分子筛可与氧化催化剂浆料混合。
制造方法
本发明的原理和实施方案还涉及一种制造具有至少三个催化区域的催化微粒过滤器制品的方法，其中使用至少三种催化涂层形成所述至少三个催化区域。
在一个或多个实施方案中，可以将氧化催化剂引入由多个多孔壁形成的多个平行通道的出口端，所述通道在与出口端相反的入口端被塞子封闭，其中氧化催化剂的粒子渗透多孔壁，并且其中被氧化催化剂渗透的多孔壁长度为从通道的出口端延伸的壁长度的大约1％至大约80％、或大约10％至大约70％、或大约60％至大约70％。
在一个或多个实施方案中，可以将包含许多粒子的选择性催化还原催化剂引入由多个多孔壁形成的多个平行通道的入口端，所述通道在与入口侧相反的出口侧被塞子封闭，其中选择性催化还原催化剂的粒子渗透多孔壁，其中被选择性催化还原催化剂的粒子渗透的多孔壁长度为从通道的入口端延伸的壁长度的大约20％至大约100％、或大约50％至大约100％、或大约50％至大约80％、或大约60％至大约70％。
在各种实施方案中，氧化催化剂可包含许多粒子，例如作为被PGM涂布和/或浸渍的无机载体材料的浆料，其中氧化催化剂可以是氨氧化催化剂。
在一个或多个实施方案中，在将选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端之前将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端。在各种实施方案中，在将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端之前将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端。
在一个或多个实施方案中，氧化催化剂的粒子与选择性催化还原催化剂的粒子交织散布在所述多个多孔壁内，其中选择性催化还原催化剂和氧化催化剂的粒子交织散布在多孔壁的表面上和/或空隙空间内。在各种实施方案中，所述多孔壁的孔隙率为大约60％至大约65％。
在一个或多个实施方案中，被选择性催化还原催化剂渗透的多孔壁长度为从通道的入口端延伸的壁长度的大约50％至大约80％，未被选择性催化还原催化剂渗透但被氧化催化剂渗透的多孔壁长度为从通道的出口端延伸的壁长度的大约25％至大约55％，并且被选择性催化还原催化剂和重叠的氧化催化剂渗透的多孔壁长度为壁长度的大约5％至大约35％。在各种实施方案中，在多孔壁的入口端的选择性催化还原催化剂形成第一区域，在多孔壁的出口端的氧化催化剂形成第三区域，并且重叠的催化还原催化剂和氧化催化剂形成第二区域，其中第二区域在第一区域和第三区域之间并与第一区域和第三区域相邻。
在一个或多个实施方案中，被氧化催化剂渗透的多孔壁长度为从通道的出口端延伸的壁长度的大约25％至大约55％。被选择性催化还原催化剂渗透的多孔壁长度为从通道的入口端延伸的壁长度的大约50％至大约80％。
在一个或多个实施方案中，在将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端之前将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端。
在各种实施方案中，氧化催化剂基本留在多孔壁的重叠部分的表面上而非与位于多孔壁内的选择性催化还原催化剂交织散布。
在一个或多个实施方案中，可以将第二选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的出口端，其中第二选择性催化还原催化剂可渗透之前未被第一选择性催化还原催化剂渗透的微粒过滤器的多孔壁部分，和/或基本沉积在之前在表面上被氧化催化剂涂布的多孔壁表面上。
在一个或多个实施方案中，在将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端之前将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端，并且在将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端之后将第二选择性催化还原催化剂引入平行通道的出口端。在各种实施方案中，在将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端之后将氧化催化剂引入所述多个平行通道的入口端。
在一个或多个实施方案中，在将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端之前将氧化催化剂引入所述多个平行通道的出口端，其中将第一选择性催化还原催化剂引入小于多孔壁的全长的距离，并在将第一选择性催化还原催化剂引入所述多个平行通道的入口端之后将第二选择性催化还原催化剂引入平行通道的出口端，其中在多孔壁的至少一部分长度上第二选择性催化还原催化剂与第一选择性催化还原催化剂重叠。在各种实施方案中，在多孔壁的至少一部分长度上氧化催化剂与第一选择性催化还原催化剂重叠。在各种实施方案中，氧化催化剂的粒子与第一选择性催化还原催化剂的粒子交织散布在所述多个多孔壁内。
在一个或多个实施方案中，被选择性催化还原催化剂的粒子渗透的多孔壁长度为从通道的入口端延伸的壁长度的大约95％至大约100％，在表面上被氧化催化剂的粒子涂布的多孔壁长度为从通道的出口端延伸的壁长度的大约1％至大约70％。在各种实施方案中，第二选择性催化还原催化剂可以涂布到壁长度的大约10％至大约70％的多孔壁表面上，其中被第二选择性催化还原催化剂涂布的壁长度从通道的出口端延伸。
在一个或多个实施方案中，选择性催化还原催化剂包含含有铜或铁助催化的CHA结构型分子筛的许多粒子。
在一个或多个实施方案中，可以将铂族金属涂布到平行通道出口侧的塞子的外表面上。在各种实施方案中，可以将铂族金属涂布到从出口通道的出口端延伸的壁长度的大约5％或不大于5％或不大于3％或不大于2％或不大于1％、或不大于塞子长度的两倍的多孔壁表面上。
在用SCR催化剂组合物和/或氧化催化剂涂布壁流式基底的方法的一个非限制性实例中，可以将基底竖直浸在固体粒子在液体中的催化剂浆料的一部分中以使基底顶部刚好在浆料表面之上。样品在浆料中留大约30秒。将该基底从浆料中取出，并如下从该壁流式基底中除去过量浆料：首先使其从通道中沥出，然后用压缩空气吹扫(对着浆料渗透方向)。根据过滤器的孔尺寸、SCR催化剂浆料的平均粒度和在先加工步骤，可以将SCR催化剂浆料沉积在过滤器的多孔壁上和/或渗透到过滤器的多孔壁中，至孔隙不会堵塞到在最终基底中累积过度背压的程度。在各种实施方案中，可以将氧化催化剂浆料沉积在过滤器的多孔壁上和/或渗透到过滤器的多孔壁中。在各种实施方案中，可以将第二SCR催化剂施加于入口或出口通道以沉积在过滤器的多孔壁上和/或渗透到过滤器的多孔壁中。在各种实施方案中，可以将第二氧化催化剂施加于入口和/或出口通道以沉积在过滤器的多孔壁的表面上。
减少排放的多区域催化排气系统和方法
本发明的原理和实施方案还涉及包含至少一个如本文所述的催化微粒过滤器的催化排气系统。在各种实施方案中，催化排气系统可包含催化微粒过滤器和一个或多个用于减少许多气态污染物和一定比例的颗粒物的额外组件。
在一个或多个实施方案中，可以在催化微粒过滤器上游提供脲喷射器，也称作还原剂计量系统，以将NOx还原剂喷入排气料流中以促进并入催化微粒过滤器中的SCR催化剂的工作。如出于各种目的全文经此引用并入本文的美国专利No.4,963,332中所公开，可以感测催化转化器上游和下游的NOx并可以通过该上游和下游信号控制脉冲计量阀。
在替代性配置，如出于各种目的全文经此引用并入本文的美国专利No.5,522,218中公开的系统中，可以由传感器值和/或排气温度图和发动机运行条件，如发动机rpm、传动齿轮和发动机速度来控制还原剂喷射器的脉冲宽度。在美国专利No.6,415,602中描述了还原剂脉冲计量系统，其论述出于各种目的全文经此引用并入本文。
在各种实施方案中，排气系统可包含排气岐管、排气管(或下降管(down pipe)或Y形管)、消音器和尾管。催化排气系统可以在Y形管和/或排气管处插入排气系统中以在来自内燃发动机的排气离开尾管进入大气之前处理该气体。
在一个或多个实施方案中，催化排气系统包含具有长度、宽度、高度和贵金属负载的整料催化基底。在各种实施方案中，整料催化基底的形状可以是：具有限定横截面积的直径和长度的圆柱体；具有限定横截面积的长轴和短轴以及长度的椭圆体(elliptical)；或具有限定横截面积的主轴和横径以及长度的长椭圆体(oblong)，并且其中该整料催化基底具有贵金属负载以提供预期水平的催化活性。
在一个或多个实施方案中，贵金属负载可包含一种或多种铂族金属、一种或多种贱金属、一种或多种贵和/或贱金属氧化物或其组合。
在各种实施方案中，催化排气系统可包含二元催化剂、三元催化剂(TWCs)(主要用于化学计量燃烧的汽油发动机)、柴油机氧化催化剂(DOCs)(主要用于稀燃柴油发动机)、选择性催化还原(SCR)催化剂、稀燃一氧化二氮催化剂(LNCs)、氨逸出催化剂(ASCs)、氨氧化催化剂(AMOx)、NOx吸收器，也称作NOx储存/释放催化剂(NSR)，和稀燃NOx捕集器(LNTs)、柴油机微粒过滤器(DPFs)、汽油机微粒过滤器(GPFs)、部分氧化催化剂(POCs)和催化烟炱过滤器(CSFs)及其组合。在各种实施方案中，催化排气系统可包括但不限于柴油机氧化催化剂(DOC)、稀燃NOx捕集器(LNT)、被动NOx吸收器(PNA)、具有相关氨喷射的选择性催化还原(SCR)和氨氧化催化剂(AMOx)。
在各种实施方案中，整料催化基底可涂有至少一个洗涂层，该洗涂层含有可选自铂族金属、贱金属和金属氧化物的一种或多种催化材料，并且基底装在壳体内。
在一个或多个实施方案中，催化转化器可包含装在具有入口和出口的壳体内的整料催化基底，其中该壳体可装在可与内燃发动机的排气系统有效关联并流体连通的外壳内。
图1和2示意性说明具有多个通道12的典型壁流式过滤器基底10(也称作壁流式过滤器)。这些通道由过滤器基底的内壁13形成并呈管状围住。图1描绘具有入口端14和出口端16的壁流式过滤器基底的一个实施方案的外部视图。交替通道在入口端用入口塞18(以黑色显示)和在出口端用出口塞20堵塞，以在基底的入口14和出口16端处形成相反的棋盘图案。出口塞20具有面向通道的内表面21和朝外的外表面23。
图2示意性说明从壁流式过滤器基底的入口端至出口端纵向延伸的多个多孔壁的一个实施方案的剖视图。显示从入口端14至出口端16纵向延伸并形成多个平行通道12的多个多孔壁13的一个实施方案的局部剖视图。气体料流22(显示为箭头)经入口通道24的开放的未堵塞端进入，在封闭端被出口塞20挡住，并经由形成通道的多孔壁13扩散到出口通道26。气体料流22通过流经出口通道26的开放的未堵塞端离开该过滤器并在封闭端被入口塞18挡住。通过入口塞18防止气体从出口通道流回该过滤器的入口端，并通过出口塞20防止气体从出口端再进入入口通道。由此，一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，并且一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道，其中出口通道是与入口通道不同的通道。
图3示意性说明具有多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图。所示催化剂制品包含壁流式过滤器10，其具有由包围和划定通道24和26的纵向延伸的多孔壁13形成的多个纵向延伸通道12，其中所述壁具有在具有长度'LF'的壁流式过滤器的入口端14和出口端16之间延伸的轴向长度'LW'。在各种实施方案中，过滤器长度'LF'≥轴向壁长度'LW'。在各种实施方案中，多孔壁具有在各处基本均匀的孔隙率。通道24和26包含在入口端14开放并在出口端16封闭的入口通道24和在入口端14封闭并在出口端16开放的出口通道26。
在一个或多个实施方案中，催化基底可配置成具有至少三个催化区域，其中催化区域通过两种或更多种催化组分的空间布置互相区分。在各种实施方案中，催化组分可以是SCR催化剂和AMOx催化剂。
在一个或多个实施方案中，由沿多孔壁13的长度'LW'的至少三种催化涂层形成至少三个催化区域30、32、34，其中涂层可渗透多孔壁13的厚度。在各种实施方案中，所述至少三种催化涂层沿多孔壁13的长度'LW'以不同的空间布置方式设置。
在各种实施方案中，不同区域可以通过沿多孔壁的长度的催化涂层的组成变化、催化涂层的载量变化、一个或多个催化涂层的组合的变化或它们的任何组合互相区分。
在各种实施方案中，第一涂层是第一SCR催化剂涂层，第二涂层是第二SCR催化剂涂层，且第三涂层是铂族金属涂层。
在一个或多个实施方案中，第一区域30从多孔壁13的入口端14轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并且第二区域32从第一区域30轴向延伸小于至多孔壁13的出口端16的距离的距离。在各种实施方案中，第一区域30包含或基本由第一SCR催化剂涂层构成，并且第二区域32包含或基本由铂族金属涂层和第一SCR催化剂涂层构成。
在一个或多个实施方案中，第三区域34从第二区域32轴向延伸至多孔壁13的出口端16。在各种实施方案中，第三区域34包含或基本由铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层构成。
在一个或多个实施方案中，第一区域30可包含SCR催化剂以减少排气中的氮氧化物(NOx)，第二区域32可包含氨氧化("AMOx")催化剂以防止与SCR催化剂一起使用的氨(NH3)在排气料流中离开催化基底，和/或柴油机氧化催化剂("DOC")以减少排气中的一氧化碳("CO")和未燃烃("HC")组分的量，第三区域可包含AMOx和/或DOC催化剂和第二SCR催化剂以减少或消除留在排气中或由于氧化催化剂氧化NH3而产生的NOx，并且该催化基底的多孔壁减少或消除排气中的颗粒物(PM)。
在本申请中提到基本由指定涂层构成的区域仅是指该指定涂层有意沉积在指定区域内，并且尽管其它组分可能无意沉积或迁移到该区域中，但该区域中的大部分材料是专门沉积的材料。
图4示意性说明具有多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图。尽管图4描绘在这些区域中占据多孔壁的一部分厚度的涂层，但这仅作为代表，并且在各种实施方案中该涂层可能渗透多孔壁的整个厚度，或根据该涂层的粘度和/或粒度和孔尺寸渗透至多孔壁中一定距离。
在一个或多个实施方案中，沿多孔壁13的长度'LW'形成至少三个催化区域并渗透多孔壁13的厚度。在一个或多个实施方案中，第一区域30可从多孔壁13的入口端14轴向延伸，其中第一区域可从多孔壁13的入口端14延伸小于多孔壁13的全长的距离。在各种实施方案中，第一区域30可包含第一载量的第一选择性催化还原(SCR)催化剂40。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第一选择性催化还原催化剂的第一载量41可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，在第一区域30下游的第二区域32可轴向延伸所述多个多孔壁13的至少一部分长度，其中第二区域可从第一区域延伸小于至多孔壁13的出口端16的多孔壁13的长度的距离。在各种实施方案中，第二区域32可包含第一载量的第一选择性催化还原催化剂40和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45，或第二载量的第二选择性催化还原催化剂43和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第二选择性催化还原催化剂的第二载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂第二载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。在各种实施方案中，第二SCR载量可以为与第一SCR载量42相同或不同的量。在各种实施方案中，铂族金属氧化催化剂第一载量46可以为大约0.5g/ft3至大约50g/ft3。
在各种实施方案中，铂族金属氧化催化剂45可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内，和/或至少在从出口端16延伸小于壁流式过滤器壁的轴向长度'LW'的出口通道26的壁13的长度上。
在一个或多个实施方案中，第一选择性催化还原催化剂40可具有与第二选择性催化还原催化剂43相同或不同的组成。在各种实施方案中，第二SCR载量可以为与第一SCR载量相同或不同的量。
在一个或多个实施方案中，第一SCR催化剂涂层和第二催化剂涂层可以各自包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中第一SCR催化剂和第二催化剂可以独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、Ce、Mn、V、Ag或其组合的金属助催化。
在一个或多个实施方案中，第一选择性催化还原催化剂40可具有与第二选择性催化还原催化剂43相同或不同的组成。在各种实施方案中，第二SCR载量可以为与第一SCR载量相同或不同的量。在各种实施方案中，铂族金属氧化催化剂的第一载量46可以为大约0.5g/ft3至大约50g/ft3。
在一个或多个实施方案中，第二区域可包含氨氧化催化剂(AMOx)。
在一个或多个实施方案中，在第二区域32下游的第三区域34可延伸从第二区域32至多孔壁13的出口端的多孔壁13的长度。在各种实施方案中，第三区域34可包含第一载量之一的第一选择性催化还原催化剂40和/或第二载量的第二选择性催化还原催化剂43，和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透所述多孔壁。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂第二载量42可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在各种实施方案中，氧化催化剂45可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内，和/或至少在从出口端16延伸小于壁流式过滤器壁的轴向长度'LW'的出口通道26的壁13的表面的长度上。
根据一个或多个实施方案，会认识到，氧化催化剂45可以在壁13上而非渗透壁，但是，一部分氧化催化剂45可渗透至壁13内小于壁13厚度的深度，但大部分氧化催化剂45在壁上而非嵌在壁中。
图5示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图。
在一个或多个实施方案中，沿多孔壁13的长度'LW'形成至少三个催化区域，并渗透多孔壁13的厚度。在一个或多个实施方案中，第一区域30可从多孔壁13的入口端14轴向延伸，其中第一区域可从多孔壁13的入口端14延伸小于多孔壁13的全长的距离。在各种实施方案中，第一区域30可包含第一载量的第一选择性催化还原(SCR)催化剂40。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第一选择性催化还原催化剂第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，在第一区域30下游的第二区域32可轴向延伸所述多个多孔壁13的至少一部分长度，其中第二区域可从第一区域延伸小于至多孔壁13的出口端16的多孔壁13的长度的距离。在各种实施方案中，第二区域32可包含第一载量的第一选择性催化还原催化剂40和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第二区域32可包含第二载量的第二选择性催化还原催化剂43和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第二选择性催化还原催化剂第二载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂第二载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。在各种实施方案中，第二SCR载量可以为与第一SCR载量42相同或不同的量。在各种实施方案中，铂族金属氧化催化剂第一载量46可以为大约0.5g/ft3至大约50g/ft3、或大约1.0g/ft3至大约10g/ft3、或大约2.5g/ft3至大约5g/ft3。
在一个或多个实施方案中，在第二区域32下游的第三区域34可延伸从第二区域32至多孔壁13的出口端的多孔壁13的长度。在各种实施方案中，第三区域34可包含第一载量之一的第一选择性催化还原催化剂40和第二载量的第二选择性催化还原催化剂43，和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，选择性催化还原催化剂第二载量42可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
图6示意性说明具有由多个涂层的另一布置形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图。
在一个或多个实施方案中，沿多孔壁13的长度'LW'形成至少三个催化区域并渗透多孔壁13的厚度。在一个或多个实施方案中，第一区域30可从多孔壁13的入口端14轴向延伸，其中第一区域可从多孔壁13的入口端14延伸小于多孔壁13的全长的距离。在各种实施方案中，第一区域30可包含第一载量的第一选择性催化还原(SCR)催化剂40。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第一选择性催化还原催化剂第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3、或大约0.5g/in3至大约2.5g/in3、或大约1.0g/in3至大约2.0g/in3。
在一个或多个实施方案中，在第一区域30下游的第二区域32可从第一区域延伸小于至多孔壁13的出口端16的多孔壁13的长度的多孔壁13的长度。在各种实施方案中，第二区域32可包含第一载量之一的第一选择性催化还原催化剂40和第二载量的第二选择性催化还原催化剂43，和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第一载量的第二选择性催化还原催化剂43可以为大约0.3g/in3至大约3g/in3、或大约0.4g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3。
在一个或多个实施方案中，在第二区域32下游的第三区域34可延伸从第二区域32至多孔壁13的出口端的多孔壁13的长度。在各种实施方案中，第三区域34可包含第二载量的第二选择性催化还原催化剂43和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约98％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第二选择性催化还原催化剂43第一载量可以为大约0.3g/in3至大约3g/in3、或大约0.4g/in3至大约2.5g/in3、或大约0.5g/in3至大约2g/in3、或大约0.5g/in3至大约3g/in3。
在一个或多个实施方案中，第一选择性催化还原催化剂40和第二选择性催化还原催化剂43的组成可以相同或不同，例如第一选择性催化还原催化剂40组成可以是在大约2.5g/in3的第一载量下的Cu-CHA，且第二选择性催化还原催化剂43组成可以是在大约2.0g/in3的第一载量下的Fe-ZSM-5。在另一实例中，第一选择性催化还原催化剂40组成可以是在大约3.0g/in3的第一载量下的Cu-CHA，且第二选择性催化还原催化剂43组成可以是在大约2.0g/in3的第一载量下的Cu-CHA。
图7示意性说明壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图，描绘了四个区域。在一个或多个实施方案中，沿多孔壁13的长度'LW'由至少三种催化涂层形成至少四个催化区域。
在一个或多个实施方案中，第一区域30从多孔壁13的入口端14轴向延伸小于多孔壁的全长的距离13，第二区域32从第一区域30轴向延伸小于至多孔壁13的出口端16的距离的距离，第三区域34从第二区域32轴向延伸小于至多孔壁13的出口端16的距离的距离，且第四区域36从第三区域34轴向延伸至多孔壁13的出口端16。在各种实施方案中，所述至少三种催化涂层沿多孔壁13的长度'LW'以不同的空间布置方式设置。在各种实施方案中，四种催化涂层沿多孔壁13的长度'LW'以不同的空间布置方式设置。
在各种实施方案中，第一区域基本由第一SCR催化剂涂层构成；且第二区域包含铂族金属涂层，和第一或第二SCR催化剂涂层。在各种实施方案中，铂族金属以大约1g/ft3至大约50g/ft3的载量存在于第二区域中。
在各种实施方案中，第三区域基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成；且第四区域包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。在各种实施方案中，铂族金属以大约1g/ft3至大约50g/ft3的载量存在于第三和第四区域中。
在各种实施方案中，第一区域30可从壁13的入口端14延伸，并在后续区域的上游。在各种实施方案中，第一区域30可包含第一载量的选择性催化还原催化剂40。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在该部分壁长度上渗透多孔壁。
在一个或多个实施方案中，在第一区域30下游的第二区域32可以从第一区域延伸所述多个多孔壁13的至少一部分长度并小于至多孔壁13的出口端16的壁13的全长。在各种实施方案中，第二区域32可包含第一载量的选择性催化还原催化剂40和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45，或第二载量42的选择性催化还原催化剂40和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第二载量可以为与第一载量相同或不同的量。
在一个或多个实施方案中，在第二区域32下游的第三区域34可从第二区域延伸所述多个多孔壁13的至少一部分长度并小于至多孔壁13的出口端16的壁13的长度。在各种实施方案中，第三区域34可包含第一载量和/或第二载量42之一的第一选择性催化还原催化剂，和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第三区域34可包含第一载量的第一选择性催化还原催化剂和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45，或第二载量42的选择性催化还原催化剂和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。在各种实施方案中，第二载量42可以为与第一载量相同或不同的量。
根据一个或多个实施方案，会认识到，氧化催化剂45在第三区域中可以在壁13上而非渗透壁，但是，一部分氧化催化剂45可能渗透至壁13内小于壁13厚度的深度，但大部分氧化催化剂在壁上而非嵌在壁中。
在一个或多个实施方案中，在第三区域34下游的第四区域36可延伸从第三区域34至多孔壁13的出口端的多孔壁13的长度。在各种实施方案中，第四区域34可包含第一载量和/或第二载量42之一的选择性催化还原催化剂40，和第一载量46的铂族金属氧化催化剂45。
在一个或多个实施方案中，第一区域30可从多孔壁13的入口端14轴向延伸，其中第一区域可从多孔壁13的入口端14延伸小于多孔壁13的全长的距离。在各种实施方案中，第一区域30可包含第一载量的第一选择性催化还原(SCR)催化剂40。在一个或多个实施方案中，SCR催化剂组合物可布置在所述多个多孔壁13的至少一部分长度内并在壁长度的大约1％至大约97％上渗透多孔壁。在各种实施方案中，第一选择性催化还原催化剂第一载量可以为大约0.5g/in3至大约3g/in3。
在一个或多个实施方案中，至少一种催化涂层渗透多孔壁13的厚度。在各种实施方案中，第一SCR催化涂层渗透多孔壁13的厚度，其中SCR催化涂层渗透至少第一区域。在各种实施方案中，第一SCR催化涂层和第一PGM催化涂层渗透多孔壁13的厚度，其中SCR催化涂层和PGM催化涂层渗透至少第二区域。
图8示意性说明具有由至少三种涂层形成的四个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图。
在一个或多个实施方案中，第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁13的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层40构成；且第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含第一SCR催化剂涂层40和第二SCR催化剂涂层43；且第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层40、第二SCR催化剂涂层43和铂族金属涂层45构成；且第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层45和第二SCR催化剂涂层43的组合或混合物49。在各种实施方案中，组合49可通过将第二SCR催化剂和氧化催化剂粒子相继引入微粒过滤器通道的出口端形成。
图9示意性说明在一个或多个区域中的壁表面上具有一种或多种催化剂的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图，其中这些催化剂可形成夹层。
在一个或多个实施方案中，催化微粒过滤器10可包含三个催化区域或四个催化区域。在各种实施方案中，第一区域可包含渗透从通道的入口端延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量第一SCR催化剂40，和涂布第一区域中的壁表面的第一载量48的氧化催化剂47。第二区域可包含渗透从第一区域延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量第一SCR催化剂40(其中第一区域结束于第二区域开始的界面处)，和涂布从第二区域上游的第一区域延伸的第二区域中的壁表面的第一载量第二选择性催化还原催化剂43。第三区域可包含渗透从第二区域延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量的第一SCR催化剂40、涂布第三区域中的壁表面的第一载量46的氧化催化剂45和覆盖氧化催化剂45的第一载量的第二选择性催化还原催化剂43。第四区域可包含渗透从第三区域延伸至出口端的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的包括第一载量46的氧化催化剂45和第一载量的第二SCR催化剂43的催化剂组合物的组合49(其中第三区域结束于第四区域开始的界面处)，和渗透从第三区域延伸至出口的第四区域中的壁的第一载量46的氧化催化剂，其中氧化催化剂与SCR催化剂交织散布在多孔壁内。
在各种实施方案中，催化微粒过滤器可通过减少四个独立区域的一个或多个的长度和/或作为额外涂层并入额外催化材料而包含多于四个催化区域，所述额外涂层从过滤器入口施加到多孔壁中和/或壁表面上。在各种实施方案中，额外区域可以在第四区域下游。
图10示意性说明具有至少在区域中的壁表面上的催化剂的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的一个示例性实施方案的截面的放大视图，其中这些催化剂可形成夹层。
在一个或多个实施方案中，催化微粒过滤器10可包含四个催化区域。在各种实施方案中，第一区域可包含渗透从通道的入口端延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量的第一SCR催化剂40。第二区域可包含渗透从第一区域延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量的第一SCR催化剂40(其中第一区域结束于第二区域开始的界面处)，和涂布从第二区域上游的第一区域延伸的第二区域中的壁表面的第一载量46的氧化催化剂45。第三区域可包含渗透从第二区域延伸的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的第一载量的第一SCR催化剂40、涂布第三区域中的壁表面的第一载量46的氧化催化剂45和覆盖氧化催化剂45的第一载量的第二选择性催化还原催化剂43，其中氧化催化剂45夹在第一SCR催化剂40和第二SCR催化剂43之间。第四区域可包含渗透从第三区域延伸至出口端的壁长度的大约5％至大约50％的多孔壁长度的包括第一载量46的氧化催化剂45和第一载量的第二SCR催化剂43的催化剂组合物的组合49(其中第三区域结束于第四区域开始的界面处)，和渗透从第三区域延伸至出口的第四区域中的壁的第一载量46的氧化催化剂，其中氧化催化剂与SCR催化剂交织散布在多孔壁内。在各种实施方案中，组合49可通过引入微粒过滤器通道的出口端的SCR和氧化催化剂粒子的混合浆料形成。
图11示意性说明具有至少在前区的壁表面上的催化剂的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图。
在一个或多个实施方案中，排气料流22进入入口通道24并流向壁流式过滤器10的出口端16。该气体可沿多种路径54、56、58经过过滤器10，包括经由54穿过多孔壁13从入口通道24到出口通道26，其中其经由过滤器的出口端16离开。在另一流径56中，一部分排气22可依循路径54经过含有SCR催化剂40的多孔过滤器壁13，然后在其离开过滤器时接触氧化催化剂45。对于另一备选路径58，一部分排气22可扩散过含有SCR催化剂40的多孔壁13和经过氧化催化剂45。
一个或多个实施方案包含在入口通道24的封闭出口端的塞子20的外表面23上的塞涂层，其中该塞涂层包含铂族金属，并且其中该塞涂层可包裹多孔壁的角落。在一个或多个实施方案中，可以在平行通道的出口16附近将铂族金属涂层51涂布到出口通道26的内表面上。在一个或多个实施方案中，铂族金属涂层51可延伸到出口通道26的出口端中壁长度的5％或更小、或壁长度的3％或更小、或壁长度的1％或更小。在各种实施方案中，铂族金属涂层51可延伸到出口通道26的出口端中大约1毫米至大约2.5毫米的长度。
图12示意性说明具有在出口塞的外表面上的塞涂层的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图。
在一个或多个实施方案中，含有SCR催化剂40的多孔过滤器壁13可具有如本文所述浸渍到多孔过滤器壁13中和/或涂布到多孔过滤器壁13的表面上的一个或多个额外涂层，并可进一步包含在入口通道24的封闭出口端的塞子20的外表面23上的塞涂层，其中该塞涂层包含铂族金属，并且其中该塞涂层可包裹多孔壁的角落。
图13示意性说明具有由多个涂层形成的多个区域的壁流式过滤器基底的多个多孔壁的另一示例性实施方案的截面的放大视图，其中至少一些催化涂层可在壁流式过滤器的多孔壁的表面上。
在一个或多个实施方案中，排气料流22进入入口通道24并流向壁流式过滤器10的出口端16。该气体可沿多种路径54、56、58经过过滤器10，包括经由54穿过多孔壁13从入口通道24到出口通道26，其中其经由过滤器的出口端16离开。在特定流径54中，排气可流经多孔壁13的入口侧表面上的第二SCR催化剂43和流经浸渍到多孔壁13中的第一SCR催化剂40。在另一流径56中，一部分排气22可依循路径54经过含有SCR催化剂40的多孔过滤器壁13，然后在其离开过滤器时接触多孔过滤器壁13的出口侧表面上的氧化催化剂45。对于另一备选路径58，一部分排气22可扩散过含有SCR催化剂40的多孔壁13和氧化催化剂45。
在一个或多个实施方案中，各催化组分渗透催化基底的多孔壁并交织散布在壁内。在各种实施方案中，SCR催化剂与PGM催化剂混合在多孔壁内。在各种实施方案中，SCR催化剂渗透多孔壁并且大部分PGM催化剂位于SCR浸渍的多孔壁的表面上。在各种实施方案中，大部分PGM催化剂位于SCR浸渍的多孔壁的表面上并夹在SCR催化剂渗透的多孔壁和SCR催化剂覆盖层之间。
在各种实施方案中，第二区域中的铂族金属涂层在多孔壁的表面上；且第三区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间。
图14示意性说明包含排放处理系统140和脲喷射器的发动机系统的一个示例性实施方案，该脲喷射器包含氨前体进料管线148、空气进料管线149和与排放处理系统流体连通的连接混合站146。如图14中可见，含有气态污染物(包括未燃烃、一氧化碳和NOx)和颗粒物的排气如本文所述从发动机141经连接件142传送至催化微粒过滤器143。在催化微粒过滤器143后，排气经尾管144离开系统。在发动机141下游，可以将还原剂，例如脲经由喷嘴(未显示)以喷雾形式喷入排气料流。显示在一个管线148上的脲水溶液可充当氨前体，其可以与另一管线149上的空气在混合站146中混合。阀145可用于计量加入精确量的脲水溶液，其在排气料流中转化成氨。将添加了氨的排气料流传送至多功能催化微粒过滤器143，其中NH3可与SCR催化剂相互作用。
当在催化微粒过滤器143前不使用额外组件时可能不需要连接件142。在这些实施方案中，催化微粒过滤器143直接连接到发动机141上。发动机和催化剂之间的距离可以相当短，以产生所谓的“紧密连接”催化布置。或者，发动机到催化剂的距离可以较长，以产生“地板下”布置。
图15示意性说明包含排放处理系统、脲喷射器和其它发动机部件的发动机系统的另一示例性实施方案。如图15中所示，该处理系统的一些实施方案包括一个或多个单独部件147。这些任选部件147可包括柴油机氧化催化剂、稀燃NOx捕集器、部分NOx吸附器或三元催化剂的一种或多种。根据所需NOx脱除水平，可以在多功能催化微粒过滤器143上游设置额外SCR催化剂150。例如，该额外SCR催化剂可以设置在烟炱过滤器上游的整料蜂窝流通型基底或陶瓷泡沫基底上。根据所需NOx脱除水平，可以在多功能催化微粒过滤器143下游设置额外SCR催化剂152并且也可含有额外AMOx催化剂。甚至在这些各种实施方案中，多功能涂布SCR烟炱过滤器的使用仍实现满足NOx减少目标所需的催化剂总体积的减少。根据所需烃脱除水平，可以在排气部件147上游或排气部件152下游设置额外氧化催化剂。在各种实施方案中，不为部件150提供氧化催化剂，因为这也会将喷射的脲氧化成NOx。
催化剂实施例：
所公开的非限制性实施例例示了催化基底上的催化材料的特定空间布置和载量。要理解的是，本发明不限于所列举的布置、下列实施例描述中提出的构造或工艺步骤的细节，并且本发明能有其它实施方案并且能以各种方式实施或进行。
非限制性实施例1至7总结在表1中。空白过滤器基底是具有63％孔隙率和23微米平均孔尺寸的SiC过滤器段(34mm x 34mm x 150mm)。该SCR催化剂是具有3.25％的CuO载量和30的SiO2/Al2O3摩尔比的铜交换的菱沸石(Cu-CHA)。
表1:实施例1至7的催化过滤器设计
样品1至7的样品制备：
对于第一SCR催化剂涂层，将Cu-CHA分散在含有1％乙酸铜和5％乙酸锆的水中。研磨该浆料直至90％的粒子具有小于5微米的粒度，并将浆料含量调节至23％固含量。通过在基底的入口端朝下且出口端刚好高出浆料液面的情况(大约1/4英寸)下将基底浸没到浆料中，将浆料洗涂到过滤器基底上。将基底从浆料中拉出并从通道的出口侧吹送空气流直至没有洗涂浆料从入口侧排出。然后将涂布的样品在110℃下干燥2小时并在空气中在450℃下煅烧1小时。
对于Pt涂层，将预研磨的SiO2/Al2O3粉末(其中90％的粒子小于5微米)悬浮在水中以提供具有大约40％固含量的浆料。在搅拌的同时将计算量(实现所需最终Pt含量)的铂氨溶液逐滴添加到该悬浮液中。所得浆料用水进一步稀释以实现大约5重量％固含量。通过将过滤器基底出口在预标记位置浸没到浆料中，从出口端涂布Pt浆料，以使涂层覆盖率达到预定水平。将基底从浆料中拉出并从通道的入口侧空气流直至没有洗涂浆料从出口侧排出。然后将涂布的样品在110℃下干燥2小时并在空气中在450℃下煅烧1小时。
对于一些样品，涂布的过滤器以预先计算的固含量和预定覆盖率从出口端用补充的Cu-CHA浆料进一步涂布。
实施例1至7的性能：
对于实施例1至7的样品1至7，用能够流动每分钟150升气体的实验室反应器进行评估。将样品装在加热样品支架的中心。CSF入口的目标温度部分地由经预热器预热的气体实现，且部分地由加热的样品支架本身实现。分开评估SCR反应和CO氧化。SCR进料由500ppmNO、550ppm NH3、10％O2、5％H2O、5％CO2和余量N2构成。气时空速(GHSV)为60,000/h。温度以2.5℃/min的升温速率从200升至500℃。CO氧化反应在600℃下进行，进料由500ppm CO、10％O2、5％H2O、5％CO2和余量N2构成，且GHSV＝60000h-1。在性能评估前，各催化过滤器在800℃下用由10％O2、10％H2O和80％N2构成的进料热老化16小时。
表2A显示样品1至7的NOx转化率。在较低温度(200-300℃)下，所有2涂层和3涂层样品具有比SCR参照物(样品1)高的NOx转化率。在500℃下，一些样品表现出较高或相当的NOx转化率(样品3和5)，但另一些表现出较低NOx转化率(样品2、4、6和7)。表2B比较样品1至7的NH3转化率。所有样品(样品2至7)表现出与参照物(样品1)相当或更高的NH3转化率，尤其是在较高温度下。表2C显示样品1至7在SCR试验过程中的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率。除具有明显高于参照物的N2O形成的样品6外，所有其它样品上的N2O形成与参照物(样品1)相当或略高。但是，样品2至7在600℃下的CO转化率为参照物的大约2至3倍。
表2A:样品1至7的NOx转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 24 83 84 80
2 26 87 85 78
3 25 86 87 83
4 26 86 83 73
5 31 89 89 80
6 29 83 81 72
7 29 88 85 77
表2B:样品1至7的NH3转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 20 72 77 85
2 22 77 85 94
3 20 75 82 91
4 21 77 88 95
5 26 79 85 95
6 22 79 85 93
7 23 79 85 94
表2C:样品1至7的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率
样品8至11的样品制备：
非限制性实施例8至11总结在表3中。所有这些实施例是使用相同催化剂浆料的3涂层实施例。这些实施例可被视为实施例7的变体，其中变体来源于各催化剂涂层在基底上的各自涂布长度。
表4是样品7至11的所得分区的分析。通过改变涂层覆盖率，可由于涂层重叠的变化产生3或4分区的催化过滤器。材料、浆料制备和涂布方法与样品1至7相同。在各涂布后，过滤器在110℃下干燥2小时，然后在450℃下煅烧1小时。
表3:样品8至11的催化过滤器设计
表4:样品7至11的分区分析
样品7至11的性能评估：
表5A概括样品7至11和SCR参照物(样品1)的NOx转化率。与SCR参照物相比，大多数3涂层样品表现出更高的在低温下的NOx转化率但相当或更低的在500℃下的转化率。样品7和样品8至11之间的NOx转化率没有明显区别。表5B显示在试验过程中的NH3转化率。所有3涂层样品在整个温度范围内在NH3转化方面明显比SCR参照物(样品1)更活性。表5C显示样品7至11的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率。样品7至9在试验过程中产生略高的N2O，而样品10和11在N2O形成方面大致等同于SCR参照物(样品1)。所有3涂层样品具有比SCR参照物(样品1)高得多的CO转化率，其中样品10最具活性(40％vs.12％)。
表5A:样品7至11的NOx转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 24 83 84 80
7 29 88 85 77
8 26 84 82 75
9 27 86 85 78
10 29 84 82 73
11 26 82 79 73
表5B:样品7至11的NH3转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 20 72 77 85
7 23 79 85 94
8 24 81 87 94
9 24 81 86 94
10 28 86 91 97
11 25 84 88 95
表5C:样品7至11的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率
样品12至16的样品制备：
非限制性实施例12至16总结在表6中。这些是2涂层样品，其中第一涂层是以不同覆盖率从出口端涂布的Pt和Cu-CHA的混合物，且第二涂层是以完全(100％)覆盖率从入口端涂布的Cu-CHA。通过使用初湿含浸技术用铂氨溶液浸渍二氧化硅/氧化铝粉末(5％SiO2)制造Pt/载体粉末。粉末在110℃下干燥整夜，然后在500℃下煅烧2小时。所得粉末具有2.81重量％的Pt金属组成。然后将煅烧的Pt粉末悬浮在水中以达到大约40％固含量并使用连续磨机研磨以使90％粒子的粒度小于5微米。然后将研磨过的Pt浆料与研磨过的Cu-CHA浆料以设计比率混合。涂布的过滤器中的局部Pt载量分别为5g/ft3和2.5g/ft3或0.1g/in3和0.05g/in3Pt/粉末。制造第一涂层无Pt(载体+沸石)的两种参照样品(样品15和16)。在施加各涂层后进行干燥(110℃1小时)和煅烧(450℃2小时)步骤。
表6:样品12-16的催化过滤器设计
样品12至16的性能评估：
表7A显示样品12至16和SCR参照物(样品1)的NOx转化率。样品12和13表现出在整个温度范围内比1涂层SCR参照物略高的NOx转化率，但比2涂层无Pt参照物略低的转化率。样品14具有比1涂层SCR参照物略低的在500℃下的NOx转化率。表7B显示样品12至16的NH3转化率。所有2涂层样品在NH3转化方面比SCR参照物(样品1)更活性，其中样品12最具活性。表7C显示样品12至16的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率。所有样品的峰值N2O形成与参照物(样品1)相当。样品14表现出最高CO转化率(46％)，其次是样品12(28％)。
表7A:样品12至16的NOx转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 24 83 84 80
12 27 90 88 81
13 27 87 87 83
14 25 84 82 75
15 28 88 90 85
16 27 88 90 85
表7B:样品12至16的NH3转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
1 20 72 78 85
12 23 79 89 95
13 22 77 83 91
14 22 74 81 90
15 23 78 85 92
16 22 76 83 91
表7C:样品12至16的峰值N2O形成和在600℃下的CO转化率
样品17至22的样品制备：
非限制性实施例17至22总结在表8中。这组实施例涉及催化材料的“面涂(facepainting)”。不同于催化剂材料渗透到过滤器的多孔介质中的洗涂，面涂通过用刷子或辊涂布催化剂糊料将催化剂仅施涂在过滤器的面(或暴露边缘)上。因此，预期没有催化剂材料渗透过滤器到过滤器塞子之外。对于实施例18、20和22，通过首先用硝酸钯溶液浸渍Al2O3载体以达到5.5重量％的Pd载量；然后将Pd/Al2O3粉末悬浮在添加了5％氧化铝粘合剂和2.5％乙酸锆的水中，来制造Pd面涂浆料。最终浆料具有9％的固含量。表8中所示的用于面涂的Pd载量基于整个过滤器体积。但是，其它涂层的催化剂载量基于施加区域(局部载量)。在各涂布(包括面涂)后施加干燥(110℃1小时)和煅烧(450℃2小时)。
表8:样品17至22的催化过滤器设计
样品17至22的性能评估：
用由500ppm NO、550ppm NH3、500ppm CO、10％O2、5％H2O、5％CO2和余量N2构成的不同进料评估实施例17至22的样品17至22。由于进料含有CO，不进行单独的CO试验。表9A概括样品17至22的NOx转化率。样品17是SCR参照物并具有与样品1相同的组成。样品18和21表现出在所有温度下与SCR参照物(样品17)相当或略高的NOx转化率。其它样品表现出略低的在500℃下的NOx转化率。表9B比较样品17至22的NH3转化率。所有样品表现出明显比SCR参照物(样品17)高的NH3转化率，其中样品20最具活性。表9C显示样品17至22的峰值N2O形成和在500℃下的CO转化率。所有样品的峰值N2O形成与SCR参照物相当(6-8ppm)。SCR参照物的CO转化率在500℃下接近0，而样品19、20和22在CO转化方面活性大得多(49–76％)。
表9A:样品17至22的NOx转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
17 20 81 84 83
18 23 85 87 85
19 22 82 84 77
20 22 84 83 73
21 23 86 87 83
22 19 81 83 75
表9B:样品17至22的NH3转化率(％)
样品ID 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
17 15 61 67 77
18 17 65 72 81
19 17 63 74 87
20 17 64 79 93
21 16 65 72 84
22 15 61 72 87
表9C:样品17至22的峰值N2O形成和在500℃下的CO转化率
尽管在本文中已参照特定实施方案描述了本发明，但要理解的是，这些实施方案仅例示本发明的原理和应用。对本领域技术人员显然的是，可以对本发明的方法和装置作出各种修改和变动而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在包括在所附权利要求和它们的等同物的范围内的修改和变动。

Claims (25)

1.一种催化微粒过滤器，其包含：
多个多孔壁，纵向延伸形成多个从入口端延伸到出口端的平行通道，其中一定量的通道是在入口端开放并在出口端封闭的入口通道，并且一定量的通道是在入口端封闭并在出口端开放的出口通道；
至少三种涂层，沿所述多个多孔壁轴向创建至少两个区域，其中第一涂层是第一SCR催化剂涂层，第二涂层是第二SCR催化剂涂层，且第三涂层是铂族金属涂层。
2.权利要求1的催化微粒过滤器，其中所述至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，并且其中：
第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成；且
第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含铂族金属涂层和第一SCR催化剂涂层。
3.权利要求2的催化微粒过滤器，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
4.权利要求2的催化微粒过滤器，其进一步包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成；且
第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
5.权利要求4的催化微粒过滤器，其中第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，并且其中第一和第二SCR催化剂涂层的分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化；且
其中铂族金属以大约1g/ft3至大约50g/ft3的载量存在于第三和第四区域中。
6.权利要求5的催化微粒过滤器，其中第二区域中的铂族金属涂层在多孔壁的表面上；且第三区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间。
7.权利要求1的催化微粒过滤器，其中所述至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，并且其中：
第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成；且
第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层。
8.权利要求7的催化微粒过滤器，其进一步包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
9.权利要求7的催化微粒过滤器，其进一步包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成；且
第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
10.权利要求9的催化微粒过滤器，其中第三区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间；且第四区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合，其中第一、第二、第三和第四区域中的第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，并且其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化。
11.权利要求1的催化微粒过滤器，其中所述至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，并且其中：
第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成；
第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层；且
第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
12.权利要求1的催化微粒过滤器，其中所述至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，并且其中：
第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并包含第一SCR催化剂涂层和铂族金属涂层；且
第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成。
13.权利要求12的催化微粒过滤器，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸至多孔壁的出口端并基本由第二SCR催化剂涂层构成。
14.权利要求12的催化微粒过滤器，其进一步包含轴向沿所述多个多孔壁的第三区域和第四区域，其中：
第三区域从第二区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并基本由第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层构成；且
第四区域从第三区域轴向延伸至多孔壁的出口端并基本由第二SCR催化剂涂层构成，
其中第一区域中的铂族金属涂层在多孔壁的表面上；第二区域中的铂族金属涂层夹在第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层之间，且第三区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合。
15.权利要求14的催化微粒过滤器，其中第一、第二、第三和第四区域中的第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe、Co、Ni、La、V、Mo、W、Mn、Ce及其组合的金属助催化。
16.权利要求15的微粒过滤器，其中所述沸石骨架材料是用铜或铁助催化的CHA。
17.权利要求1的催化微粒过滤器，
其中所述至少三种涂层沿所述多个多孔壁轴向创建至少三个区域，并且其中所述至少三个区域渗透多孔壁，包括：
从入口端延伸并包含第一SCR催化剂涂层的第一区域；
在第一区域下游的第二区域，第二区域包含第一SCR催化剂涂层和铂族金属涂层，或第二SCR催化剂和铂族金属涂层，和
在第二区域下游的第三区域，其包含第一SCR催化剂涂层和铂族金属涂层，或第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层，或第一SCR催化剂涂层、第二SCR催化剂涂层和铂族金属涂层。
18.权利要求17的催化微粒过滤器，其中第一上游区域从入口端延伸壁长度的大约1％至大约50％，其中第一上游区域的载量为大约0.5g/in3至大约3g/in3；第二区域从第一上游区域延伸壁长度的大约1％至大约50％，且所述铂族金属涂层包含铂和/或钯，其中第二催化区域中的铂族金属载量为大约0.1g/ft3至大约50g/ft3；且第三区域从第二区域延伸至所述壁的出口端，其中第三区域中的第二SCR催化剂载量为大约0.5g/in3至大约3g/in3。
19.权利要求17的催化微粒过滤器，其进一步包含在第三区域下游的第四区域，其包含第一SCR催化剂涂层和铂族金属涂层；其中第四区域从第三区域延伸至多孔壁的出口端，且其中第四区域的载量为大约0.5g/in3至大约2g/in3。
20.权利要求17的催化微粒过滤器，其中所述多孔壁的孔隙率为大约40％至大约75％；并且其中所述多孔壁的平均孔尺寸为大约10微米至大约30微米。
21.权利要求1的催化微粒过滤器，其中：
第一区域从多孔壁的入口端轴向延伸小于多孔壁的全长的距离并基本由第一SCR催化剂涂层构成；且
第二区域从第一区域轴向延伸小于至多孔壁的出口端的距离的距离并包含铂族金属涂层和第二SCR催化剂涂层。
22.权利要求21的催化微粒过滤器，其中第二区域中的铂族金属涂层与第二SCR催化剂涂层混合。
23.权利要求22的催化微粒过滤器，其中所述多孔壁的孔隙率为大约40％至大约75％；并且其中所述多孔壁的平均孔尺寸为大约15微米至大约25微米。
24.权利要求23的催化微粒过滤器，其中第一SCR催化剂涂层和第二SCR催化剂涂层各自独立地包含具有选自AEI、CHA和AFX的沸石骨架材料的分子筛，其中所述分子筛独立地用选自Cu、Fe及其组合的金属助催化。
25.一种减少来自稀燃柴油发动机的排气的方法，其包括使排气流经权利要求1-20任一项的催化微粒过滤器，其中通过所述催化微粒过滤器从所述排气中至少部分除去CO、HC、NOx、烟炱、NH3和H2S中的至少五种。
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