CN1184698A - 排气净化催化器 - Google Patents

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Abstract

一种用于排气净化的催化剂,包括一种基体,一种催化剂载体层,一种催化剂组分和一种碳氢化合物提供装置。催化剂载体层在基体上形成。催化剂组分负载在催化剂载体层上。碳氢化合物提供器设置在基体内,将补充碳氢化合物提供到催化剂载体层内,以便使补充的碳氢化合物与排气中所含的NOX必然发生反应。因此,催化剂不仅可以净化CO,而且下平片可以在一宽的温度范围内净化NOX。

Description

排气净化催化剂
本发明涉及一种用于净化排气的催化剂，特别地，它涉及一种能够有效地净化排气中包含的氧化氮(NOX)的催化剂，即使排气中所含的氧多于用于氧化一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的氧气含量。
作为一种用于净化汽车排气的催化剂，过去采用一种三元催化剂，这种催化剂氧化CO和HC，同时还还原NOX。例如，广泛公知的三元催化剂包括由堇青石或类似物形成的蜂窝状基体、一由γ-氧化铝或类似物在基体上形成的催化剂载体层以及选自由铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)组成的组并加载在催化剂载体层上的贵金属催化剂成分。
通常的排气净化催化剂的净化性能很大程度取决于供给发动机的燃料的空气-燃料比。例如，当空气-燃料比(即A/F比)大时，或者说当空气-燃料比在贫油一侧(即当空气-燃料混合物中的燃料浓度小)时，从发动机中排出的排气中的氧含量高。因此，净化CO和HC的氧化反应活跃，但净化NOX的还原反应不活跃。另一方面，当空气-燃料比小，或者说当空气-燃料比在富油一侧时(即当在空气-燃料混合物中燃料浓度大时)，从发动机中排出的排气中的氧含量低。因此氧化反应不活跃，而还原反应活跃。
驾驶汽车，特别是在市区开汽车时，时常要加速减速。因此，空气-燃料比频繁地在临近化学计算点(空气-燃料比：14.6)的值至富油一侧(即在一种贫氧气氛中)的范围内变化。为了在驱车条件下，例如在上述市区内驱车条件下满足低燃料消耗的要求，需要在贫油一侧驾车，这时提供给发动机的是含有尽可能过多的氧气的空气-燃料混合物。然而这种稀混合气发动机排放出大量含氧的排气。其结果是，净化NOX的还原反应不活跃。因此希望开发一种排气净化催化剂，其可以满意地净化从稀混合发动机中排出并含有大量氧的排气中的NOX。
在这种情况下，有人建议了一种新颖的排气净化催化剂，例如日本未审查专利公开(KOKAI)No.4-118,030。这种排气净化催化剂采用了一种由具有HC吸收能力的丝光沸石形成的催化剂载体层。当排气温度低时，排气净化催化剂吸收HC。当排气温度上升时，排气净化催化剂释放HC。被释放的HC还原排气中的NOX。结果，这种排气净化催化剂表现出改善的NOX转换性能。
还有人建议了另一种排气净化催化剂，例如在日本未审查实用新型公开(KOKAI)No.6-69,317中。如在图11中所示出的，这种排气净化催化剂包括一基体1，一催化剂载体层2和一种催化剂成分(未示出)，并从排气气流上游对排气净化催化剂补充提供HC。补充的HC可以是丙烯或类似物。当排气处在富氧气氛中时，补充的HC从排气气流的上游猛地送到排气净化催化剂上。因此，HC猛地提供到催化剂载体层2上并被其吸收，从而，所吸收的HC所影响的氧化反应将排气净化催化剂的活跃点周围的气氛下降到化学计算点(空气-燃料比：14.6)。这样，排气净化催化剂就可净化包含在富氧气氛的排气中的NOX。
在日本未审查专利公开(KOKAI)No.4-118,030中建议的排气净化催化剂具有由丝光氟石形成的催化剂载体层。丝光氟石具有吸收HC的性能。然而，在如下条件下对这种排气净化催化剂进行测试，发现这种排气净化催化剂具有如下缺点：
在一汽车发动机中燃烧掉一种10％贫油的空气-燃料混合物；
排气中的NO含量为250ppm，HC含量为1,000ppmC(转变为碳含量的值)，O2含量按体积为10％，CO含量为150ppm，CO2按体积含量为6.5％，N2含量平衡；
排气以67,000hr-1的空间速度流动。
如图10(A)和10(B)所示，这种排气净化催化剂对排气中所含HC的转化呈上升趋势。当排气温度升高时，HC的转化上升到100％。与此相反，当排气温度升高时，这种排气净化催化剂对排气中所含的NOX的转化呈下降趋势。
相信这种不利的现象是这样发生的，催化剂成分首先对所释放的HC作用，使其优选进行氧化反应。其结果是，NOX的还原反应不太容易发生。
在这种情况下，即使如图11所示从排气气流的上游提供HC，HC也不能在一升高的温度范围内有效地用于净化NOX。相信这一缺点是由下列机理引起的，在一升高的温度范围内，HC已经在催化剂载体层2的表面的周围被独立氧化，因此不会扩散到催化剂载体层2的内侧。
本发明是在上述背景情况下作出的。本发明的一个目的是提供一种排气净化催化剂，其可以分别在一宽的温度范围内以高转化率净化HC和NOX。
按照本发明的一种用于净化排气的催化剂可以达到该目的，其包括：
一基体；
一在该基体上形成的催化剂载体层；
一种负载在该催化剂载体层上的催化剂组分；
用于将碳氢化合物提供到催化剂载体层内的装置，该装置设置在基体内。
按照本发明，碳氢化合物提供装置向本排气净化催化剂内的催化剂载体层提供补充的碳氢化合物。因此，不管排气净化催化剂处于何种温度范围内，补充的碳氢化合物都被提供到催化剂载体层内。这样，即使当排气为贫油气氛(或者富氧气氛)时，也可以在本排气净化催化剂的活跃点周围将该气氛保持在化学计量点。结果，本排气净化催化剂就不仅能以高转化率连续地在一宽的温度范围内净化排气中所含的HC，同时也可以在一宽的温度范围内一致地以高的转化率净化排气中所含的NOX，因为排气中所含的NOX无疑会与由碳氢化合物提供装置所提供的补充碳氢化合物反应。
如上所述，本排气净化催化剂不仅能在一个宽的温度范围内以高的转化率净化排气中所含的HC，而且可以在一个宽的温度范围内以高的转化率净化排气中所含的NOX。
通过下面参考附图对本发明所作的详细描述很容易获得对本发明及其许多优点的一个完整的了解，这些附图和描述构成本发明所公开的一部分。
图1为按照本发明的第一优选实施例的排气净化催化剂的透视图，和其部分放大的平面图；
图2涉及第一优选实施例的排气净化催化剂，为沿图1中2-2线的横剖面图；
图3涉及第一优选实施例的排气净化催化剂，为沿图1中3-3线的横剖面图；
图4涉及按照本发明的第二优选实施例的排气净化催化剂，为构成排气净化催化剂的基体的平面的透视图；
图5为一透视图，示出了第二优选实施例的排气净化催化剂的一种组装状态；
图6为一透视图，示出了第二优选实施例的排气净化催化剂的另一组装状态；
图7涉及第二优选实施例的排气净化催化剂，为沿图6中7-7线的横剖面图；
图8示出了第一优选实施例排气净化催化剂的HC和NOX转化率，其中：
图8(A)为图示当排气温度增加时HC和NOX转化率的曲线；
图8(B)为图示当排气温度下降时HC和NOX转化率的曲线；
图9为一横剖面简图，示出了第一优选实施例的排气净化器是如何净化NOX的；
图10示出了日本未审查专利公开(KOKAI)No.4-118,030中所公开的通常的排气净化催化剂的HC和NOX转化率，其中：
图10(A)为图示排气温度增加时HC和NOX转化率的曲线；
图10(B)为图示排气温度下降时HC和NOX转化率的曲线；
图11为一横剖面简图，示出了通常的排气净化催化剂是如何净化NOX的。
在对本发明作了总体上的描述以后，参考具体的优选实施例可以得到对本发明的进一步的理解，在此提供的优选实施例目的仅在于说明，而并不打算限制权利要求书的范围。
在优选的排气净化催化剂中，基体可以是蜂窝状物质，丸状物质或类似物，它可以由堇青石、耐热金属或类似物质形成。
催化剂载体层优选由一种大量吸收碳氢化合物的物质形成。这样，由碳氢化合物提供装置所提供的补充碳氢化合物就可以尽可能久地存在于催化剂载体层内。例如，这种物质可以是由氧化铝、沸石、氧化锆、一种氧化硅、氧化铝、二氧化钛的复合氧化物或类似物构成的多孔物质。这种催化剂载体层优选相对于1升基体形成60至240克。注意，从这些材料本身可以形成蜂窝状基体或丸状基体。
至于催化剂成分，可以选用贵金属，例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)和铱(Ir)中的至少一种。可以优选将相对于1升基体0.1至5克的Pt或Pd负载在催化剂载体层上。可以优选将相对于1升基体0.01至3克的Rh负载在催化剂载体层上。特别是当将Rh与Pt或Pd结合负载时，Rh相对于Pt或Pd的负载量可以优选为1/1或少些，更优选落入从1/20至1/2的范围内。可以优选将相对于1升基体0.01至4克Ir负载在催化剂载体层上。
至于由碳氢化合物提供装置提供的补充碳氢化合物，可以使用一种轻油。补充碳氢化合物提供到催化剂载体层内的流量优选为每小时1×10-5至10-3m3。
进而，为了在催化剂载体层上负载催化剂组分，可以优选将一种载有贵金属成分的化学制品注入碳氢化合物提供装置中。如果这样，本排气净化催化剂可进一步加强NOX净化能力，因为催化剂组分负载在碳氢化合物提供装置附近。
第一和第二优选实施例实施本发明，下面将结合附图对其作出详细的描述。
第一实施例的排气净化催化剂通过使用一陶瓷基体实施本发明。
首先，制备一蜂窝状基体或一陶瓷基体。蜂窝状基体由市售的堇青石或类似物形成。然后在蜂窝状基体的多孔壁上形成催化剂载体层，从而完成一蜂窝状部件3。催化剂载体层由γ-氧化铝或类似物形成。相对于1升蜂窝状基体涂覆180克这种氧化铝。进而如图1所示，在蜂窝状部件3的上游侧和下游侧形成孔眼封堵4。孔眼封堵包括若干垂直封堵4a和水平多孔封堵4b。如图1和2所示，垂直孔眼封堵4a平行地形成在每隔一排的垂直孔眼上，以封闭这些孔眼。如图3所示，在蜂窝状部件3的上游和下游侧，在垂直于垂直孔眼封堵4a的方向上形成一个并且只有一个水平孔眼封堵4b。而且在上游侧水平孔眼封堵4b的后面形成一穿过多孔壁的通孔5。注意，通孔5在蜂窝状部件3的侧表面未打通。而且如图2和3所示，在上游侧垂直孔眼封堵4a之一与上游侧水平孔眼封堵4b交叉的交叉点形成一嘴6。一管7固定于嘴6内。
然后，利用管7将一种载有已知的催化剂组分的化学物品注入蜂窝状部件3。除了注入载有催化剂组分的化学物品以外，利用一种公知的负载方法将一种催化剂组分负载在形成于蜂窝状部件3的多孔壁上的催化剂载体层上。催化剂组分包括贵金属，例如Pt、Pd和Rh。相对于1升蜂窝状基体在催化剂载体层上负载1.5克Pt。相对于1升蜂窝状基体在催化剂载体层上负载0.5克Pd。相对于1升蜂窝状基体在催化剂载体层上负载0.2克Rh。第一实施例的排气净化催化剂就这样制备。将制备好的排气净化催化剂装在一催化剂容器内，从而完成一整体的催化转换器。最后将管7与一泵联接，泵则与一池相联。池中装有用作所提供的补充碳氢化合物源的轻油。补充碳氢化合物以每小时1×10-4m3的流量提供到第一优选实施例的排气净化催化剂中。孔眼封堵4、通孔5、管7、泵和池构成向第一实施例的排气净化催化剂中提供碳氢化合物的装置。
在与对通常的排气净化催化剂，例如日本未审查专利公开(KOKAI)No.4-118,030所建议的排气净化催化剂进行检测相同的10％贫油测试条件下对采用了第一优选实施例的排气净化催化剂的整体转换器进行HC和NOX转化率检测。图8(A)和8(B)示出了估价的结果。
从图8(A)和图8(B)看出，当排气温度升高时，该整体转换器对排气中所含的HC和NOX的转化率增加。HC和NOX转化率最终达到100％。
这种整体催化转换器具有这种优点是因为向蜂窝状部件3内提供了补充碳氢化合物，还因为所提供的补充碳氢化合物从基体1的侧面送入催化剂载体层2，如图9所示。这样，不论排气温度在何种范围内，都向催化剂载体层2内提供补充碳氢化合物。结果，即使排气为贫油气氛，在第一优选实施例的排气净化催化剂的活跃点周围，该气氛也可保持于化学计算点。
这种整体催化转换器可以在一个宽的温度范围内连续地以高转化率净化排气中所含的HC。而且它也可以在一宽的温度范围内连续地以高转化率净化排气中所含的NOX，因为通过管道7等提供的补充碳氢化合物必然与NOX反应。
第二优选实施例的排气净化催化剂通过使用一种金属基体实施本发明。
首先准备三个平片；即准备一下平片层11、一中间平片层12和一上平片层13。如图4所示，下平片11具有两排纵向设置的穿孔组11a和11b。与此相似，上平片13也有两排在纵向上形成的穿孔组13a和13b。穿孔组11a、11b、13a和13b包括直径在0.01至2.00mm范围内的孔。中间平片12带有切槽12a和12b。切槽12a和12b在中间平片12的厚度方向上贯通，并设置在其纵向上平行地对应于穿孔组11a、11b、13a和13b的位置上。这三个平片11、12和13以及瓦楞板15的厚度各为0.04mm。注：三个平片11a、11b、13a和13b以及瓦楞板15的厚度各优选为0.02至0.08。
进而如图5所示，准备一管14和一已知的瓦楞板15。管14上带有一沿其轴向延伸的槽14a。然后如图6所示，将由上述三个平片(即下、中和上片)和瓦楞板15形成的板组围绕管14缠绕。将所形成的圆柱分组件放入一圆形外壳内，这样制成一金属基体。
进而，以一种已知的方法在金属基体的多孔壁上形成一催化剂载体层。催化剂载体层例如由γ-氧化铝形成，其涂量为相对于1升金属基体180克。然后以一种公知的加载方法将催化剂组分加载到催化剂载体层上。催化剂组分包含贵金属，例如Pt、Pd和Rh。加载到催化剂载体层上的Pt的用量为相对于1升金属基体1.5克。加载到催化剂载体层上的Pd的用量为相对于1升金属基体0.5克。加载到催化剂载体层上的Rh的用量为相对于1升金属基体0.2克。这样就制备好了第二优选实施例的排气净化催化剂。将所制成的排气净化催化剂装入一净化催化剂容器中，从而完成了一整体的催化净化转换器。最后将管14联接于一泵，该泵与一池联接。池中装有用作所提供的补充碳氢化合物源的轻油。以每小时1×10-4m3的流量将补充碳氢化合物提供到第二优选实施例的排气净化催化剂中。从图7中可以看出，穿孔组11a、11b、13a和13b，切槽12a和12b、管14、槽14a、泵和池构成在第二优选实施例的排气净化催化剂中提供碳氢化合物的装置。
这样设置的整体净化催化转换器也可以以与第一优选实施例相同的方法运行并产生良好的效果，因为通过泵和在第二优选实施例的排气净化催化剂内的管14将补充的碳氢化合物从池中泵出，提供到催化剂载体层内。
现在已经对本发明作了完整的描述，对于本领域的普通专业人员来说很明显，在不超出本发明的权利要求书的精神和范围的情况下可以作出许多变化和修改。

Claims (9)

1.一种用于净化排气的催化剂，包括：
一种基体；
一种在所述基体上形成的催化剂载体层；
一种负载在所述催化剂载体层上的催化剂组分；
用于将碳氢化合物提供到所述催化剂载体层内的装置，该装置设置在基体内。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述基体为一蜂窝状物，其具有多个孔，一个上游侧和一个下游侧。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述基体由堇青石和耐热金属中的至少一种形成。
4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂载体层由一种大量吸收碳氢化合物的材料形成。
5.如权利要求4所述的催化剂，其特征在于：所述材料为一种多孔材料，其由至少一种选自氧化铝、沸石、氧化锆、一种氧化硅和氧化铝和氧化钛的复合氧化物而形成。
6.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂组分选自铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)和铱(Ir)中的至少一种。
7.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述碳氢化合物提供装置提供轻油作为碳氢化合物。
8.如权利要求2所述的催化剂，其特征在于：所述碳氢化合物提供装置包括：
设置在所述蜂窝状基体的上游和下游侧的孔眼封堵，该孔眼封堵包括
封堵每隔一排孔眼的若干垂直孔眼封堵；和在垂直于垂直孔眼封堵的方向上封堵一排水平孔眼的一水平孔眼封堵；
在上游侧水平孔眼封堵的后部穿过一多孔壁形成的一个通孔；
在一上游侧垂直孔眼封堵与上游侧水平孔眼封堵交叉的一交叉位置上形成的一个嘴；
固定于该嘴内的一个管；
与该管联接的一个泵；
联接于该泵并容纳碳氢化合物的一个池。
9.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述碳氢化合物提供装置包括：
一个具有一轴向槽的管；
围绕所述管缠绕的一组平片；
一个带有一孔眼组的下平片，该孔眼组包括多个孔眼，在下平片的纵向上形成；
一个叠加在下平片上的中间平片，其具有一个切槽，该切槽在中间平片的厚度方向上贯通，并设置在对应于下平片的孔眼组的位置上；
一个叠加在中间平片上的上平片，其带有一孔眼组，该孔眼组包括许多沿上平片纵向形成并对应于中间平片的切槽设置的孔；
一个设置在管和平片组之间的瓦楞板；
一个联接于该管的泵；
一个联接于该泵的池，其中装有碳氢化合物。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327163C (zh) * 2004-10-28 2007-07-18 上海交通大学 空气净化用光催化反应腔
CN1923344B (zh) * 2004-12-07 2010-06-16 陈妙生 废气净化器
CN101024147B (zh) * 2006-02-17 2011-12-28 陈妙生 废气净化器
CN101061294B (zh) * 2004-11-23 2012-08-08 约翰逊马西有限公司 包括产生放热的催化剂的排气系统
CN101190410B (zh) * 2006-11-29 2013-03-06 株式会社Ict 氧化催化剂及使用该氧化催化剂的废气净化系统
CN103261601A (zh) * 2010-12-27 2013-08-21 博世株式会社 排气净化系统及排气净化系统的控制方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3489049B2 (ja) * 1999-07-15 2004-01-19 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6314722B1 (en) 1999-10-06 2001-11-13 Matros Technologies, Inc. Method and apparatus for emission control
FR2820989B1 (fr) * 2001-02-17 2005-02-25 Bosch Gmbh Robert Dispositif de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
JP4565424B2 (ja) * 2001-05-25 2010-10-20 日産自動車株式会社 排気ガス浄化触媒
JP2006118401A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置および排気浄化方法
JP4778724B2 (ja) * 2005-05-02 2011-09-21 株式会社キャタラー 硫化水素発生抑制触媒
JP2007000709A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Honda Motor Co Ltd メタルハニカム触媒担体
WO2007105736A1 (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム触媒体
DE102008029761A1 (de) * 2008-06-25 2009-12-31 Volkswagen Ag Abgasreinigungskörper für eine Abgasreinigungseinrichtung, Kraftfahrzeug mit einem Abgasreinigungskörper und Verfahren zur Abgasreinigung
JP5219740B2 (ja) * 2008-10-31 2013-06-26 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、及びハニカム触媒体

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3761229A (en) * 1971-07-19 1973-09-25 Ford Motor Co Engine exhaust gas purification system
EP0148358B1 (de) * 1983-11-10 1991-04-03 KAT-TEC Gesellschaft für Katalysatortechnik mbH Katalysator zur Verbrennung und Umwandlung von Gasen und höheren Kohlenwasserstoffen, sowie Vorrichtung zur Reduktion von Stickoxiden und Abgasnachverbrenner mit einem solchen Katalysator
JPH0611381B2 (ja) * 1986-10-17 1994-02-16 株式会社豊田中央研究所 排ガス浄化方法
JPS63185425A (ja) * 1987-01-28 1988-08-01 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用セラミツクハニカムフイルタ
JPH04118030A (ja) * 1990-05-28 1992-04-20 Agency Of Ind Science & Technol 窒素酸化物の除去方法
JP2596200Y2 (ja) * 1992-02-28 1999-06-07 三恵技研工業株式会社 排気浄化装置
JPH0669317A (ja) * 1992-08-20 1994-03-11 Nichiden Mach Ltd 搬送用ロボット
EP0605251A1 (en) * 1992-12-28 1994-07-06 Kabushiki Kaisha Riken Exhaust gas cleaner
JP3516718B2 (ja) * 1994-07-05 2004-04-05 日本碍子株式会社 排ガス浄化用触媒−吸着体及び排ガス浄化方法
DE19546482A1 (de) * 1995-12-13 1997-06-26 Basf Ag Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsanlage, eine Reinigungsanlage und eine Verwendung derselben

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327163C (zh) * 2004-10-28 2007-07-18 上海交通大学 空气净化用光催化反应腔
CN101061294B (zh) * 2004-11-23 2012-08-08 约翰逊马西有限公司 包括产生放热的催化剂的排气系统
CN1923344B (zh) * 2004-12-07 2010-06-16 陈妙生 废气净化器
CN101024147B (zh) * 2006-02-17 2011-12-28 陈妙生 废气净化器
CN101190410B (zh) * 2006-11-29 2013-03-06 株式会社Ict 氧化催化剂及使用该氧化催化剂的废气净化系统
CN103261601A (zh) * 2010-12-27 2013-08-21 博世株式会社 排气净化系统及排气净化系统的控制方法
CN103261601B (zh) * 2010-12-27 2015-11-25 博世株式会社 排气净化系统及排气净化系统的控制方法
US9255511B2 (en) 2010-12-27 2016-02-09 Bosch Corporation Exhaust purification system and method for controlling exhaust purification system

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Publication number Publication date
JPH1076141A (ja) 1998-03-24
KR19980024245A (ko) 1998-07-06
KR100240784B1 (ko) 2000-01-15
US5894013A (en) 1999-04-13
EP0826411A3 (en) 1998-05-13
EP0826411A2 (en) 1998-03-04

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