DE102004012272B4

DE102004012272B4 - Abgasreinigungskatalysator, Herstellungsverfahren eines Abgasreinigungskatalysators, Abgasreinigungssystem und Abgasreinigungsverfahren

Info

Publication number: DE102004012272B4
Application number: DE102004012272A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Yokohama Suga; Hiroto Hiratsuka Kikuchi; Masanori Yokosuka Nakamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-03-13
Also published as: DE102004012272A1; JP2004275814A

Abstract

Abgasreinigungskatalysator, mit:
einem Substrat (3), welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist;
einer ersten Schicht (5), welche auf dem Substrat (3) vorgesehen ist und Zeolith enthält, wobei sich deren Beschichtungsmenge in einem Bereich von 100 bis 300 g/l des Katalysators (1) befindet; und
einer zweiten Schicht (7), welche auf der ersten Schicht (5) vorgesehen ist und Aluminiumoxid, ein Edelmetall und ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthält, wobei sich deren Beschichtungsmenge in einem Bereich von 150 bis 400 g/l des Katalysators (1) befindet,
wobei das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall im Hinblick auf Metallatome in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 Mol/l des Katalysators (1) enthalten sind/ist und das Edelmetall in einem Bereich von 1 bis 10 g/l des Katalysators (1) enthalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreinigungskatalysator, ein Herstellungsverfahren eines Abgasreinigungskatalysators, ein Abgasreinigungssystem und ein Abgasreinigungsverfahren. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung einen Abgasreinigungskatalysator, ein Herstellungsverfahren davon, ein Abgasreinigungssystem und ein Abgasreinigungsverfahren, welches eine Reinigung von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxid (NO_x) und teilchenförmigen Stoffen (PM) in Abgasen, welche von einem Verbrennungsmotor eines mit Diesel betriebenen Fahrzeugs, eines Kessels oder ähnlichem ausgestoßen werden, vornimmt. Die vorliegende Erfindung konzentriert sich insbesondere auf ein Reinigungsverfahren für HC unmittelbar nach dem Start des Motors und für NO_x in einer oxidierenden Atmosphäre.
In den letzten Jahren bestand eine gesteigerte Nachfrage für kraftstoffsparende Fahrzeuge aufgrund von Problemen der Ölressourcenerschöpfung und globaler Erwärmung, und die Entwicklung von Fahrzeugen mit geringem Verbrauch erlangte viel Aufmerksamkeit. Wenn ein normaler Dreiwegekatalysator verwendet wird, um Abgase bei einem Fahrzeug mit geringem Verbrauch zu reinigen, erwachsen Probleme im Hinblick darauf, daß keine ausreichende Aktivität zum Reinigen von HC bei niedriger Temperatur unmittelbar nach dem Start eines Motors (im folgenden als kaltes HC bezeichnet) erreicht werden kann und daß die Reinigungswirkung für NO_x in einer abgereicherten Atmosphäre, wobei ein Sauerstoffüberschuß vorliegt (im folgenden als abge-reichertes NO_x bezeichnet), unzureichend wird. Daher ist ein Katalysator erwünscht, welcher eine Reinigung sowohl von kaltem HC als auch abgereichertem NO_x vornehmen kann.
Inzwischen wurden bislang verschiedene Katalysatoren zum Reinigen von kaltem HC vorgeschlagen. Es gibt einen bekannten Katalysator, wie etwa einen Katalysator, welcher ein HC-Aufnahmematerial umfaßt, welches HC bei niedriger Temperatur aufnimmt und eine Reinigung von dem HC bei hoher Temperatur vornimmt (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H4-231616). Es ist ein Merkmal eines derartigen Katalysators, daß der Katalysator Zeolith, welcher eine HC-Aufnahmefunktion erfüllt, und ein Edelmetall zum Reinigen enthält.
Demgegenüber wurden bislang gleichfalls verschiedene Katalysatoren zum Reinigen von NO_x in einem abgereicherten Bereich vorgeschlagen. Gemäß dem typischen Beispiel eines Katalysators, bei welchem Pt und ein Erdalkalimetall an einem porösen Träger gebunden sind, gibt es einen bekannten Katalysator, welcher NO_x in einem abgereicherten Bereich aufnimmt und eine Reinigung von NO_x in einem stöchiometrischen bis angereicherten Bereich vornimmt (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift (JP 05-317 652 A). Es ist ein Merkmal eines derartigen Katalysators, daß der Katalysator eine Alkalimetallverbindung und/oder eine Erdalkalimetallverbindung und ein Edelmetall enthält.
Demgemäß ist zum Reinigen von HC und abgereichertem NO_x ein Alkalimetallmaterial und/oder ein Erdalkalimetallmaterial (im folgenden als „Alkalimetallmaterialien" bezeichnet), Zeolith und ein Edelmetall notwendig.
Es ist jedoch ineffizient, zwei Katalysatoren zum Reinigen von kaltem HC und abgereichertem NO_x einzurichten und zu verwenden. Ferner ergeben sich Schwierigkeiten im Hinblick auf die Fahrzeuggestaltung. Obgleich es daher wünschenswert ist, die Funktionen der zwei Katalysatoren durch einen Katalysator zu verwirklichen, wurde in der gegenwärtigen Situation kein Beispiel eines derartigen Katalysators berichtet. Es wurden jedoch einige Beispiele berichtet, bei welchen Zeolith, Alkalimetallmaterialien und ein Edelmetall als Materialkomponenten eines Katalysators enthalten sind. Beispielsweise sind Materialkomponenten eines Katalysators, welcher eine Reinigung von kaltem HC vornimmt, offenbart (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-51707). Bei diesem Stand der Technik wird jedoch keine NO_x-Aufnahmefunktion untersucht, und daher werden die Gewichtsmenge eines Alkalimetalls, die Schichtenzusammensetzungen und die Gewichtsmengen der Komponenten in jeder Schicht nicht behandelt.

Ferner gibt es einen offenbarten Katalysator, welcher eine Reinigung von abgereichertem NO_x vornimmt (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift (JP 06-210 179 A). Dieser Katalysator erfüllt sowohl eine NO_x-Aufnahmefunktion als auch eine Funktion zum stetigen Reinigen von abgereichertem NO_x durch Verwenden von Zeolith. Dieser Stand der Technik betrifft jedoch kein kaltes HC, und die Zusammensetzung und die Menge von Zeolith in einer Schicht werden nicht behandelt.

Ferner gibt es einen offenbarten Katalysator, welcher eine stetige Reinigung von abgereichertem NO_x vornimmt (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift (JP 05-293 380 A). Bei diesem Stand der Technik werden jedoch keine Reinigungsfunktion für kaltes HC und keine NO_x-Aufnahmefunktion behandelt, und daher weist der Katalysator eine Struktur auf, wobei ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall an Zeolith gebunden ist.

Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Behandlung der oben beschriebenen Probleme. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasreinigungskatalysator, welcher eine wirksame Reinigung von kaltem HC und abgereichertem NO_x vornimmt, mit einer Verbundstruktur, ein Herstellungsverfahren davon, ein Abgasreinigungssystem und ein Abgasreinigungsverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Abgasreinigungskatalysator mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch ein Herstellverfahren eines Abgasreinigungskatalysators mit den Merkmalen des Anspruches 9, durch ein Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen des Anspruches 12 und ein Abgasreinigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 15.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine Querschnittsansicht, welche ein Ausführungsbeispiel von Beschichtungsschichten eines Abgasreinigungskatalysators darstellt;
2 eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der Beschichtungsschichten des Abgasreinigungskatalysators darstellt;
3 eine schematische Ansicht, welche ein Ausführungsbeispiel eines Abgasreinigungssystem darstellt;
4 eine Tabelle, welche Festlegungen von Katalysatoren in Beispielen und einem Vergleichsbeispiel darstellt;
5 eine Tabelle, welche die Festlegungen der Katalysatoren und Versuchsergebnisse der Beispiele und des Vergleichsbeispiels darstellt;
6 ein Diagramm, welches Reinigungsgrade für kaltes HC und Reinigungsgrade für abgereichertes NO_x gegen Zeolithmengen darstellt;
7 ein Diagramm, welches Reinigungsgrade für kaltes HC und Reinigungsgrade für abgereichertes NO_x gegen Beschichtungsmengen einer zweiten Schicht darstellt;
8 ein Diagramm, welches Reinigungsgrade für kaltes HC und Reinigungsgrade für abgereichertes NO_x gegen Alkalimetallgehalte darstellt; und
9 ein Diagramm, welches Reinigungsgrade für kaltes HC und Reinigungsgrade für abgereichertes NO_x gegen Verhältnisse von Gesamtlängen L zu einer Querschnittsfläche A eines Substrats darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel des Abgasreinigungskatalysators wird durch Aufbringen mindestens zweier Funktionsschichten auf einem Sub strat ausgebildet, und dieser reinigt Abgase, welche bei dem Beginn der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor oder während einer Niedertemperaturverbrennung darin ausgestoßen werden. Genauer adsorbiert der Abgasreinigungskatalysator Kohlenwasserstoffe in den Abgasen bei dem Beginn der Verbrennung oder während einer Niedertemperaturverbrennung, desorbiert die Kohlenwasserstoffe bei einem Anstieg der Abgastemperatur und nimmt eine Reinigung davon vor und adsorbiert ferner NO_x, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem abgereicherten Bereich befindet, und desorbiert das NO_x und nimmt eine Reinigung davon vor, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem angereicherten bis stöchiometrischen Bereich befindet. Hierbei zeigt „bei dem Beginn der Verbrennung oder während einer Niedertemperaturverbrennung" eine Periode an, in welcher Abgase mit etwa 200°C unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors ausgestoßen werden.
Wie in 1 dargestellt, umfaßt der vorliegende Abgasreinigungskatalysator eine erste Schicht 5 und eine zweite Schicht 7 als Funktionsschichten auf einem Substrat 3. Die erste Schicht 5 enthält mindestens Zeolith, und die zweite Schicht 7 enthält Aluminiumoxid, ein Edelmetall und ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall oder beides (im folgenden als „Alkalimetalle" bezeichnet). Mit dieser Zusammensetzung erfüllt die erste Schicht 5 eine HC-Aufnahmefunktion (HC-Adsorptionsfunktion), und die zweite Schicht 7 erfüllt eine Reinigungsfunktion für desorbiertes HC und eine NO_x-Aufnahmefunktion (NO_x-Adsorptionsfunktion). Wenn die Schichtungsreihenfolge dieser Funktionsschichten umgekehrt wird, erfolgt keine Reinigung von desorbiertem HC. Ferner erfolgt, wenn die katalytischen Komponenten, welche in jeder Schicht enthalten sind, gemischt werden, gleichfalls keine Reinigung von desorbiertem HC, und ferner sind die Alkalimetalle in dem Zeolith gemischt, wobei dies zu einer Beeinträchtigung der HC-Aufnahmefunktion.
Die Beschichtungsmenge der ersten Schicht befindet sich in einem Bereich von 100 bis 300 g/l des Katalysators. Wenn die Beschichtungsmenge davon weniger als 100 g beträgt, wird die Menge von aufgenommenem HC unzureichend. Wenn die Beschichtungsmenge mehr als 300 g beträgt, wird die Beschichtungsmenge der zweiten Schicht vermindert, und die Festhaltezeit von NO_x in der zweiten Schicht wird vermindert, was zu einer Beeinträchtigung der NO_x-Aufnahmefunktion führt. Ferner ist der Zeolith, welcher in der ersten Schicht enthalten ist, vorzugsweise ein H-beta-Zeolith und das Si/2Al-Verhältnis davon befindet sich in einem Bereich von 10 bis 500. Wenn das Si/2Al-Verhältnis kleiner als 10 ist, erfolgt aufgrund der Hemmung der Adsorption durch H₂O in den Abgasen leicht eine Verminderung der HC-Aufnahmefunktion. Wenn das Si/2Al-Verhältnis größer als 500 ist, erfolgt aufgrund einer Verminderung von Säurestellen leicht eine Verminderung der HC-Aufnahmefunktion.
Die Beschichtungsmenge der zweiten Schicht befindet sich in einem Bereich von 150 bis 400 g/l des Katalysators. Wenn die Beschichtungsmenge davon weniger als 150 g beträgt, wird die Festhaltezeit von NO_x in der zweiten Schicht vermindert, was zu einer Beeinträchtigung der NO_x-Aufnahmefunktion führt. Wenn die Beschichtungsmenge mehr als 400 g beträgt, fließt HC nicht ausreichend in der ersten Schicht, was zu einer Beeinträchtigung der HC-Aufnahmefunktion führt.
Ferner umfaßt die zweite Schicht die Alkalimetalle im Hinblick auf Metallatome in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 Mol/l des Katalysators. Wenn die Alkalimetalle weniger als 0,1 Mol betragen, wirkt die NO_x-Aufnahmefunktion nicht ausreichend. Wenn die Alkalimetalle mehr als 0,6 Mol betragen, vermindern die Alkalimetalle die HC-Reinigungsfunktion des Edelmetalls. Für die Alkalimetalle (Alkalimetall, Erdalkalimetall) können Natrium (Na), Kalium (Ka), Caesium (Cs), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) oder jede Kombination davon verwendet werden. Diese sind zu bevorzugen, da jedes davon eine hohe NO_x-Aufnahmefunktion erfüllt. Die Verwendung von BA ist im Hinblick auf einen breiten Bereich von Adsorptionstemperaturen und geringer Beweglichkeit in der Schicht besonders wirksam. Es sei bemerkt, daß die oben erwähnten Alkalimetalle in Form einer Verbindung, wie etwa eines Oxids, zugesetzt werden können.
Ferner enthält die zweite Schicht das Edelmetall in einem Bereich von 1 bis 10 g/l des Katalysators. Wenn das Edelmetall weniger als 1 g beträgt, werden die Reinigungsfunktion für desorbiertes HC, die NO_x-Reinigungsfunktion und die NO_x- Aufnahmefunktion vermindert. Bei mehr als 10 g des Edelmetalls gibt es keine bedeutende Wirkung der gesteigerten Menge.
Ferner befindet sich die mittlere Teilchengröße des Aluminiumoxids, welches in der zweiten Schicht enthalten ist, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 4 μm. Bei einer derartigen relativ kleinen Teilchengröße wird die Dichte der Schicht gesteigert, und die Dicke davon wird vermindert. Demgemäß wird eine Abgasleitung gewährleistet, und eine Beeinträchtigung der Motorleistung aufgrund eines Anstiegs des Abgasdrucks kann unterdrückt werden. Zeolith weist große Teilchen und eine geringe Dichte auf, und daher wird die erste Schicht dick, was die Beschichtungsmenge der zweiten Schicht begrenzt. Eine größere Beschichtungsmenge der zweiten Schicht kann jedoch gewährleistet werden, da sich die mittlere Teilchengröße von Aluminiumoxid in einem Bereich von 1 bis 4 μm befindet. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit von Aluminiumoxid kann Aluminiumoxid mit La und Ce angereichert werden. In dem Fall von Aluminiumoxid, an welchem Rh gebunden ist, wird vorzugsweise Zr zugesetzt.
Ferner enthält die zweite Schicht vorzugsweise Cer (Ce) und es erfolgt eine Anhaftung dieses Cer an den Alkalimetallen. In dieser Weise kann das Sintern von Teilchen des Alkalimetalls und/oder des Erdalkalimetalls aufgrund einer Beeinträchtigung davon durch Wärme unterdrückt werden, und daher kann die NO_x-Aufnahmefunktion verbessert werden. Eine Verunreinigungswirkung der HC-Adsorption an dem Edelmetall kann durch das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall vermindert werden, und zugleich kann eine Sauerstoffspeicherfunktion durch Ce verwirklicht werden. Daher kann die Reinigungsleistung für desorbiertes HC verbessert werden. Cer ist vorzugsweise in Form eines Oxids enthalten, und die enthaltene Menge von Ceroxid befindet sich in einem Bereich von 10 bis 50 g/l des Katalysators. Wenn das Ceroxid weniger als 10 g beträgt, können die oben erwähnten Wirkungen nicht erreicht werden. Wenn das Ceroxid mehr als 50 g beträgt, wird die Menge gespeicherten Sauerstoffs übermäßig groß, was zu einer Beeinträchtigung der NO_x-Aufnahmefunktion führen kann.
Es sei bemerkt, daß die zweite Schicht vorzugsweise eine zweischichtige Struktur aufweist. Insbesondere weist, wie in 2 dargestellt, der vorliegende Abgasreinigungskatalysator 10 vorzugsweise eine Struktur auf, wobei eine Zeolithschicht als erste Schicht 5 angelegt ist und eine zweite Schicht 7a und eine dritte Schicht 7b, welche jeweils ein Edelmetall, Aluminiumoxid und ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthalten, auf der Zeolithschicht angeordnet sind. In diesem Fall enthält die äußerste Schicht (die dritte Schicht 7b) wie bei einem normalen Dreiwegekatalysator vorzugsweise Rh. Ferner können die zweite und die dritte Schicht als Aktivator ein Material enthalten, welches generell in Abgasreinigungskatalysatoren verwendet wird, beispielsweise Cer, welches eine Sauerstoffspeicherfunktion erfüllt, Cer-Zirkoniumoxid oder ähnliches.
Ferner erfolgt manchmal ein Beimischen (Einsinken) des in der zweiten und dritten Schicht enthaltenen Alkalimetalls und/oder des Erdalkalimetalls in die erste Schicht. Bei dem vorliegenden Katalysator wird die Mischungsmenge vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 0,1 Mol/l des Katalysators zu reguliert. In diesem Fall kann davon gesprochen werden, daß die Beimischungsmenge der Alkalimetalle in der Zeolithschicht im wesentlichen null beträgt. Eine Beimischungsmenge von mehr als 0,1 Mol kann bewirken, daß die Alkalimetalle an den Säurestellen des Zeoliths haften, was zu einer Beeinträchtigung der HC-Aufnahmefunktion führt.
Für das Substrat wird im Hinblick auf das Erhöhen der Kontakthäufigkeit zwischen Abgasen und den katalytischen Komponenten ein Substrat, welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis (GSA) in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist, verwendet. Wenn das GSA kleiner als 20 cm²/cm³ ist, wird die Kontaktfläche zu den Abgasen klein, was zu einer Beeinträchtigung der NO_x-Aufnahmefunktion führt. Wenn das GSA größer als 50 cm²/cm³ ist, wird die Dicke der ersten Schicht, der Zeolithschicht, unzureichend, was zu einer Beeinträchtigung der HC-Aufnahmefunktion führt. Beispielsweise kann ein wabenartiges Material, welches aus einem keramischen Material, wie etwa Kordierit, hergestellt wird, ein Metallmaterial, wie etwa Ferrit-Edelstahl, oder ähnliches verwendet werden. Im Hinblick auf die Zellen des wabenartigen Substrats sind Polygonzellen, wie etwa quadratische Zellen oder hexagonale Zellen, zu bevorzugen.
Bei dem Substrat wird das L/A-Verhältnis, welches das Verhältnis einer Gesamtlänge L zu einer Querschnittsfläche A, welche im wesentlichen lotrecht zu der Richtung der Abgasströmung verläuft, darstellt, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 5,0 cm^–1 festgelegt. Ein größerer Wert des L/A-Verhältnisses zeigt ein längeres Substrat in der Richtung der Abgasströmung an. Die Verwendung eines derartigen Substrats erbringt die folgenden Wirkungen. Insbesondere wird, wenn eine Desorption und Reinigung von HC, welches in einer kalten Periode aufgenommen wird, erfolgt, die Kontaktperiode zwischen den Abgasen und den katalytischen Komponenten länger. Demgemäß erfüllt der Zeolith, ein HC-Aufnahmematerial, selbst eine Desorptions- und Reinigungsfunktion, so daß eine hohe Reinigungsleistung für kaltes HC erreicht wird. Ferner kann eine lange Kontaktperiode in ähnlicher Weise die NO_x-Aufnahmewirksamkeit steigern. Es sei bemerkt, daß, wenn das L/A-Verhältnis kleiner als 0,1 cm^–1 ist, die Länge des Substrats kurz wird und daher die Kontaktperiode zwischen den Abgasen und den katalytischen Komponenten kurz wird. Demgemäß werden die HC- und die NO_x-Reinigungsvorgänge möglicherweise nicht ausreichend durchgeführt. Bei einem L/A-Verhältnis von mehr als 5,0 cm^–1 ist es schwierig, eine bedeutende Wirkung der erhöhten Menge zu erreichen.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens des vorliegenden Abgasreinigungskatalysators genau beschrieben. Hierbei wird zuerst ein Schlicker enthaltender Zeolith vorbereitet, auf dem Substrat aufgebracht, getrocknet und gebrannt, wodurch die erste Schicht ausgebildet wird. Danach wird ein Schlicker enthaltendes Pulver aus Aluminiumoxid, an welchem ein Edelmetall und ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall oder beides gebunden ist, vorbereitet, auf der oben erwähnten ersten Schicht aufgebracht, getrocknet und gebrannt, wodurch die zweite Schicht ausgebildet wird. Der vorangehende Abgasreinigungskatalysator wird derart hergestellt.
Bei einem Verfahren, wie etwa einem herkömmlichen, wobei eine Imprägnierung eines wabenartigen Substrats, welches mit Aluminiumoxid, Zeolith oder ähnlichem beschichtet ist, mit einer wäßrigen Lösung, welche die Alkalimetalle enthält, erfolgt und diese daran gebunden wird, wird aufgrund der Tatsache, daß die Alkalimetalle an dem Zeolith stark adsorbiert werden, die HC-Aufnahmefunktion vermindert. Demgegenüber kann gemäß dem vorliegenden Herstellungsverfahren der Abgasreinigungskatalysator erhalten werden, wobei eine geringe Menge der Alkalimetalle in der ersten Schicht beigemischt wird.
Bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren werden die Alkalimetalle und Cer vorzugsweise durch Verwendung einer gemischten wäßrigen Lösung der Alkalimetalle, Cernitrat oder -azetat und ähnlichem an Aluminiumoxid gebunden. In dieser Weise kann eine Anhaftung der Alkalimetalle und des Cer aneinander erfolgen. Für ein Verfahren zum Bestätigen eines Haftungszustands davon wird eine Verteilungsmessung unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA) oder ähnlichem verwendet.
Ferner wird der Schlicker für die zweite Schicht vorzugsweise in einer derartigen Weise vorbereitet, daß Platin und die Alkalimetalle an Aluminiumoxid gebunden sind, lediglich Rhodium an einem anderen Aluminiumoxid gebunden ist und das Aluminiumoxid, an welchem Platin und die Alkalimetalle gebunden sind und das Aluminiumoxid, an welchem Rhodium gebunden ist, gemischt werden. Als Edelmetall wird die katalytische Aktivität von Pt nicht relativ vermindert, wenn sich Pt in Kontakt mit den Alkalimetallen befindet. Die katalytische Aktivität von Rh kann jedoch vermindert werden, wenn Rh in engen Kontakt mit den Alkalimetallen gebracht wird. Demgemäß wird es durch das obige Verfahren möglich, daß die Edelmetalle die Reinigungsfunktion für desorbiertes HC und die NO_x-Aufnahmefunktion befriedigend erfüllen.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Abgasreinigungssystems genau beschrieben. Wie in 3 dargestellt, ist in dem vorliegenden Abgasreinigungssystem 20 der vorangehende Abgasreinigungskatalysator 1 (bzw. 10) in einer Abgasleitung 23 eines Verbrennungsmotors angeordnet, und ein Oxidationskatalysator bzw. Dreiwegekatalysator 21 ist in Strömungsrichtung vor bzw. hinter dem Abgasreinigungskatalysator 1 (10) angeordnet. Die Aktivität des Abgasreinigungskatalysators wird verbessert, wenn die Temperatur des Abgases ansteigt. Demgemäß wird bei der oben erwähnten Struktur die Zeitperiode bis zur Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators verkürzt, und der Reinigungsgrad für kaltes HC und der Reinigungsgrad für abgereichertes NO_x werden beide verbessert. Ferner erfolgt eine Reinigung sowohl von ungereinigtem NO_x als auch von ungereinigtem HC während einer Anreicherungsspitzenperiode bzw. während einer HC-Desorptionsperiode, und daher werden die Reinigungsgrade verbessert.
Für den Oxidationskatalysator und den Dreiwegekatalysator können verschiedene Katalysatoren geeignet verwendet werden. Bei spielsweise kann ein Katalysator verwendet werden, wobei als Edelmetall Pt, Pd, Rh oder eine Kombination davon an einem wärmebeständigen porösen Material, wie etwa Aluminiumoxid, gebunden ist und eine Anhaftung der erhaltenen Mischung an einem wabenartigen Substrat erfolgt. Insbesondere verwendet der Oxidationskatalysator vorzugsweise hauptsächlich Pt und der Dreiwegekatalysator lediglich Pt oder eine Kombination von Rh und Pt, von Rh und Pd, von Pt, Pd und Rh oder ähnliches.
Ferner wird für den Oxidationskatalysator und den Dreiwegekatalysator vorzugsweise ein Katalysator verwendet, welcher ein H₂/CO-Volumenverhältnis von 1 oder mehr in den Gasen, welche daraus während einer Anreicherungsspitzenperiode ausströmen, aufweisen kann. Bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 200°C wird aufgrund der Tatsache, daß das Edelmetall durch CO verunreinigt wird, wenn ein Anreicherungsspitzenbetrieb erfolgt, die NO_x-Aufnahmefunktion des Abgasreinigungskatalysators weniger aktiviert als bei einer hohen Temperatur (etwa 300°C oder mehr). Demgegenüber verursacht H₂ keine Verunreinigung von Edelmetallen, selbst bei einer Temperatur von etwa 200°C. Demgemäß kann durch Regulieren des H₂/CO-Verhältnisses auf 1 oder mehr während einer Anreicherungsspitzenperiode die NO_x-Aufnahmefunktion bei einer Temperatur von etwa 200°C verbessert werden. Für den Oxidationskatalysator bzw. den Dreiwegekatalysator wird vorzugsweise ein Katalysator verwendet, welcher insbesondere Pt als Edelmetall enthält und wobei das Pt an Cer gebunden ist.
Eine Reinigung von einer bestimmten Menge teilchenförmiger Stoffe kann sogar mit dem vorliegenden Abgasreinigungskatalysator erfolgen. Wenn jedoch ein Dieselmotor als Verbrennungsmotor verwendet wird, wird aufgrund der Tatsache, daß die Reinigungswirksamkeit für teilchenförmige Stoffe nicht ausreichend ist, vorzugsweise ein Teilchenfilter hinter dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet. Obgleich das Material des Teilchenfilters nicht speziell begrenzt ist, wird im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit vorzugsweise Kordierit, SiC oder ähnliches verwendet. Ferner weist das Teilchenfilter im Hinblick auf die Teilchenaufnahmewirksamkeit eine mittlere Porengröße von etwa 10 bis 40 μm auf. Ferner weist das Teilchenfilter im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit und strukturelle Stabilität vorzugsweise eine Porösität von etwa 30 bis 60% auf.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel eines Abgasreinigungsverfahrens genau beschrieben. Diese Erfindung betrifft ein Verfahren, wobei durch Verwenden des oben beschriebenen Abgasreinigungssystems das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F bei dem Eingang des Abgasreinigungskatalysators derart gesteuert wird, daß dieses 18 oder mehr beträgt, wenn dieser Katalysator, welcher in dem System angeordnet ist, Kohlenwasserstoffe desorbiert, so daß die Abgase gereinigt werden. Um die Reinigungswirksamkeit des Abgasreinigungskatalysators für desorbiertes HC zu verbessern, wenn die Temperatur ansteigt, ist sowohl im Hinblick auf eine frühe Aktivierung als auch auf Gewährleistung einer Sauerstoffquelle ein abgereicherter Zustand bevorzugt. Ferner wird aufgrund der Tatsache, daß eine größere Sauerstoffmenge bevorzugt ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F bei dem Eingang des Katalysators vorzugsweise derart gesteuert, daß dieses 18 oder mehr beträgt. Wenn das A/F kleiner als 18 ist, kann der Reinigungsgrad niedrig sein, obwohl eine Reinigungsreaktion für desorbiertes HC erfolgt. Es sei bemerkt, daß es, obgleich kein oberer Grenzwert speziell festgelegt ist, praktisch ist, das A/F-Verhältnis im Hinblick auf die Leistung von Verbrennungsmotoren auf etwa 40 festzulegen. Um ein A/F-Verhältnis von 18 oder mehr unmittelbar nach dem Start des Motors zu erreichen, ist der Verbrennungsmotor vorzugsweise ein Dieselmotor. Ein Benzinmotor kann im Hinblick auf die Leistung und die HC-Menge in den Abgasen leicht zu Schwierigkeiten beim Erreichen des oben erwähnten A/F unmittelbar nach dem Start des Motors führen.
Die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen, welche in den vorliegenden Katalysator fließen, wird vorzugsweise derart gesteuert, daß diese 5 Volumenprozent oder mehr beträgt, wenn der vorliegende Katalysator die HC-Desorptionstemperatur erreicht. Durch diese Steuerung können die Desorptions- und Reinigungsgrade für kaltes HC verbessert werden. Dies ist der Fall, da bei dem oben erwähnten Wert der Sauerstoffkonzentration Zeolith als HC-Aufnahmematerial eine Reinigungswirkung für desorbiertes HC ausübt. Wenn die Sauerstoffkonzentration kleiner als 5 Volumenprozent ist, kann keine ausreichende Wirkung erreicht werden. Für ein Steuerverfahren wird beispielsweise ein Verfahren verwendet, wobei die Temperatur eines Kühlmittels in einem Motor überwacht wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bis die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, vorab in ein Steuerverzeichnis eingegeben wird, so daß die Sauerstoffkonzentration 5 Volumenprozent oder mehr erreicht.
Im folgenden wird die technische Lehre der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Beispielen und eines Vergleichsbeispiels weiter genau beschrieben. Die Lehre der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt.
(Beispiel 1)
Beta-Zeolith mit einem Si/2Al-Verhältnis von 40, SiO₂-Sol und Wasser wurden in eine Magnetkugelmühle gegeben, gemischt und gemahlen, wodurch Schlicker erhalten wurde. Dieser Schlicker wurde auf einem keramischen wabenartigen Substrat mit einem GSA von 28,8 (4 Millizoll, 400 Zellen) aufgetragen, wodurch eine erste Schicht hergestellt wurde.
Es erfolgte eine Imprägnierung von Aluminiumoxidpulver in einer wäßrigen Lösung von Bariumazetat, und nach dem Trocknen wurde diese Mischung bei 400°C in Luft eine Stunde lang gebrannt, wodurch Aluminiumoxid, an welchem Pt-Ba gebunden war, erhalten wurde. Dieses Pulver und Wasser wurden in eine Magnetkugelmühle gegeben, gemischt und gemahlen, wodurch Schlicker erhalten wurde. Dieser Schlicker wurde auf dem mit Zeolith beschichteten Substrat aufgetragen, wodurch eine zweite Schicht hergestellt wurde.
Es erfolgte eine Imprägnierung eines weiteren Aluminiumoxidpulvers in einer wäßrigen Lösung von Rhodiumnitrat, und nach dem Trocknen wurde die Mischung bei 400°C in Luft eine Stunde lang gebrannt, wodurch Aluminiumpulver, an welchem Rh gebunden war, erhalten wurde. Ferner wurde ähnlich wie bei dem oben erwähnten Verfahren Aluminium, an welchem Pt-Ba gebunden war, welches sich von dem oben erwähnten lediglich in der erreichten Konzentration des gebundenen Pt in dem Aluminiumoxid unterschied, erhalten. Diese Pulver und Wasser wurden in eine Magnetkugelmühle gegeben, gemischt und gemahlen, wodurch Schlicker erhalten wurde. Dieser Schlicker wurde auf dem oben erwähnten Substrat aufgetragen, wodurch eine dritte Schicht hergestellt wurde. In dieser Weise wurde ein Abgasreinigungskatalysator mit einer dreischichtigen Struktur erhalten. 4 und 5 stellen die Einzelheiten der Materialzusammensetzung dieses Katalysators dar.
(Beispiele 2 bis 11)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurden Abgasreinigungskatalysatoren durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß die Mengen der Komponenten geändert wurden. Im Hinblick auf diese Katalysatoren werden die Grundzüge angegeben. Unter Verwendung von Beispiel 1 als Vergleich wurde die Beschichtungsmenge der ersten Schicht bei Beispiel 2 auf den oberen Grenzwert von 300 g/l festgelegt. Bei Beispiel 3 wurde das Aluminiumoxid in der zweiten Schicht vermehrt. Bei Beispiel 4 wurde das Aluminiumoxid in der dritten Schicht vermehrt. Bei Beispiel 5 wurde die Beschichtungsmenge der zweiten Schicht auf den oberen Grenzwert von 400 g/l festgelegt. Bei Beispiel 6 wurde das Alkalimetall vermehrt. Bei Beispiel 7 wurde die Beschichtungsmenge der ersten Schicht auf den unteren Grenzwert von 100 g/l festgelegt. Bei Beispiel 8 wurde das Aluminiumoxid in der zweiten Schicht vermindert. Bei Beispiel 9 wurde das Aluminiumoxid in der dritten Schicht vermindert. Bei Beispiel 10 wurde die Summe der Beschichtungsmengen der zweiten und dritten Schicht auf den unteren Grenzwert von 150 g/l festgelegt. Bei Beispiel 11 wurde das Alkalimetall vermindert.
(Beispiel 12)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß eine Natriumazetatlösung zu der wäßrigen Lösung von Bariumazetat zugegeben wurde.
(Beispiel 13)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß eine Cäsiumazetatlösung zu der wäßrigen Lösung von Bariumazetat zugegeben wurde.
(Beispiel 14)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß eine Cerazetatlösung zu der wäßrigen Lösung von Bariumazetat zugegeben wurde.
(Beispiel 15)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß Beta-Zeolith mit einem Si/2Al-Verhältnis von 10 verwendet wurde.
(Beispiel 16)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß die erste Schicht 10 g/l Barium enthielt.
(Beispiel 17)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß die Teilchengröße des Aluminiumoxids auf 5 μm festgelegt wurde.
(Beispiel 18)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß das Substrat in Richtung der Abgasströmung doppelt so lang war (die doppelte Kapazität aufwies) wie das von Beispiel 1. Dabei wurde die Gesamtmenge der Edelmetalle in dem Katalysator gegenüber der in Beispiel 1 nicht geändert.
(Vergleichsbeispiel 1)
Wie in 4 und 5 dargestellt, wurde ein Abgasreinigungskatalysator durch Wiederholen von ähnlichen Schritten wie denen bei Beispiel 1 hergestellt, außer, daß das Substrat in Richtung der Abgasströmung halb so lang war (die halbe Kapazität aufwies) wie das von Beispiel 1. Dabei wurde die Gesamtmenge der Edelmetalle in dem Katalysator gegenüber der in Beispiel 1 nicht geändert.
(Auswertungsversuch 1)
Nach einem Dauerbetrieb wurden die Abgasreinigungskatalysatoren, welche in den Beispielen 1 bis 18 erhalten wurden, unter den folgenden Bedingungen ausgewertet.
Das Katalysatorvolumen betrug 1,3 l.
Für die Dauerbetriebsbedingungen wurde die Temperatur an dem Eingang jedes Katalysators auf 700°C festgelegt, die Betriebszeit betrug 50 Stunden, und es wurde ein 3l-V6-Benzinmotor von Nissan verwendet.
Für die Auswertungsversuchsbedingungen wurde ein Dieselmotor von Nissan verwendet, und ein Dreiwegekatalysator (Bauelemente davon sind in 4 dargestellt, und darauf wirkte die gleiche Beeinträchtigung wie auf die Versuchskatalysatoren) wurde an einem vorderen Abschnitt jedes Versuchskatalysators angeordnet.
Für die Auswertung für kaltes HC beim Fahren in LA-Modus 4 wurde ein HC-Reinigungsgrad für 80 s ab dem Motorstart gemessen.
Für die Auswertung für abgereichertes NO_x wurde ein Fahrzyklus eines Dauermodus in einem abgereicherten Zustand bei 40 km/h, einer Beschleunigung auf 70 km/h und einer Verlangsamung auf 40 km/h wiederholt, wobei ein Anreicherungsspitzenbetrieb in der Mitte des Dauerfahrmodus bei 70 km/h erfolgte, und die Temperatur an dem Eingang jedes Katalysators wurde auf 250 bis 280°C festgelegt.
Wie in 5 bis 8 dargestellt, sind die Abgasreinigungskatalysatoren, welche in den Beispielen 1 bis 11 erhalten wurden, gut im Hinblick auf die Reinigungsgrade für kaltes HC und abgereichertes NO_x. Es ist ersichtlich, daß die Komponenten jeder Schicht und die Komponentenanteile gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung definiert werden, geeignet sind. Durch Vergleichen der Abgasreinigungskatalysatoren, welche bei den Beispielen 12 bis 18 erhalten werden, mit dem Abgasreinigungskatalysator, welcher bei dem Vergleichsbeispiel erhalten wird, ist zu ersehen, daß im Hinblick auf die bevorzugten Bereiche der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung Überlegenheit besteht. Ferner ist, wie in 9 dargestellt, durch Vergleichen der Abgasreinigungskatalysatoren, welche Beispiel 18 und dem Vergleichsbeispiel 1 erhalten werden, zu ersehen, daß im Hinblick auf den bevorzugten Bereich der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung Überlegenheit im Hinblick auf das L/A-Verhältnis der Gesamtlänge L zu der Querschnittsfläche A des Substrats besteht.
(Auswertungsversuch 2)
Bei einem Auswertungsversuch unter Verwendung eines Modellgases wurde eine Auswertung im Hinblick auf ein H₂/CO-Volumenverhältnis unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Als Katalysator wurden 40 ml des Katalysators von Beispiel 1 verwendet.
Für die Dauerbetriebsbedingungen wurde die Temperatur an dem Eingang des Katalysators auf 700°C festgelegt, die Betriebszeit betrug 30 Stunden, und es wurde ein 3l-V6-Benzinmotor von Nissan verwendet.
Für die Auswertungsversuchsbedingungen wurde die Durchflußgeschwindigkeit auf 40 l/min festgelegt, und die Temperatur an dem Eingang des Katalysators wurde auf 250°C festgelegt.
Während einer abgereicherten Periode betrug O₂ 4%, NO_x betrug 100 ppm, H₂O betrug 10%, und die abgereicherte Periode dauerte 30 s.
Während einer Anreicherungsspitzenperiode betrugen H₂ und CO jeweils 1 bis 1,8%, H₂O betrug 10%, und der Anreicherungsspitzenbetrieb erfolgte 2 s lang.
Im Ergebnis dieses Versuchs betrug der Reinigungsgrad für abgereichertes NO_x 70%, wenn das H₂/CO-Volumenverhältnis 1,8/1,0 betrug, und 60%, wenn das H₂/CO-Volumenverhältnis 1,0/1,8 betrug. Aus diesem Ergebnis ist zu ersehen, daß das H₂/CO-Volumenverhältnis vorzugsweise eins oder mehr beträgt.
(Auswertungsversuch 3)
Bei einem Auswertungsversuch unter Verwendung eines Modellgases wurde eine Auswertung im Hinblick auf ein H₂/CO-Volumenverhältnis unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Als Katalysator wurden 40 ml des Katalysators von Beispiel 1 verwendet.
Für die Dauerbetriebsbedingungen wurde die Temperatur an dem Eingang des Katalysators auf 700°C festgelegt, die Betriebszeit betrug 30 Stunden, und es wurde ein 3l-V6-Benzinmotor von Nissan verwendet.
Für die Auswertungsversuchsbedingungen wurde die Durchflußgeschwindigkeit auf 40 l/min festgelegt, und die Temperatur an dem Eingang des Katalysators wurde auf 110°C festgelegt und auf 410°C erhöht.
Wenn das A/F-Verhältnis 14,6 betrug oder äquivalent war, betrug O₂ 0,13%, HC (Toluol) betrug 1000 ppm im Hinblick auf C, und H₂O betrug 10%.
Wenn das A/F-Verhältnis 20 betrug oder äquivalent war, betrug O₂ 5%, HC (Toluol) betrug 1000 ppm im Hinblick auf C, und H₂O betrug 10%.
Im Ergebnis dieses Versuchs betrug der Reinigungsgrad für kaltes HC 55%, wenn die Sauerstoffkonzentration 0,13 betrug und das A/F-Verhältnis 14,6 betrug (stöchiometrisch war) oder äquivalent war, und 70%, wenn die Sauerstoffkonzentration 0,5% betrug und das A/F-Verhältnis 20 betrug oder äquivalent war. Aus diesem Ergebnis ist zu ersehen, daß das A/F-Verhältnis vorzugsweise 18 oder mehr beträgt.
Die technische Lehre der vorliegenden Erfindung wurde oben unter Verwendung der bevorzugten Beispiele und des Vergleichsbeispiels beschrieben. Die technische Lehre der vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt, und es können viele Abwandlungen innerhalb des Umfangs des Grundprinzips der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise können verschiedene Funktionsschichten über, unter und zwischen der ersten und zweiten Schicht vorgesehen werden.

Claims

Abgasreinigungskatalysator, mit: einem Substrat (3), welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist; einer ersten Schicht (5), welche auf dem Substrat (3) vorgesehen ist und Zeolith enthält, wobei sich deren Beschichtungsmenge in einem Bereich von 100 bis 300 g/l des Katalysators (1) befindet; und einer zweiten Schicht (7), welche auf der ersten Schicht (5) vorgesehen ist und Aluminiumoxid, ein Edelmetall und ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthält, wobei sich deren Beschichtungsmenge in einem Bereich von 150 bis 400 g/l des Katalysators (1) befindet, wobei das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall im Hinblick auf Metallatome in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 Mol/l des Katalysators (1) enthalten sind/ist und das Edelmetall in einem Bereich von 1 bis 10 g/l des Katalysators (1) enthalten ist.
Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 1, wobei der Zeolith ein H-beta-Zeolith ist und sich das Si/2Al-Verhältnis des Zeoliths in einem Bereich von 10 bis 500 befindet.
Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall mindestens ein Material umfaßt, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Natrium, Kalium, Cäsium, Magnesium, Kalzium, Strontium und Barium besteht.
Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Beimischungsmenge des Alkalimetalls und/oder des Erdalkalimetalls zu der ersten Schicht (5) in einem Bereich von 0 bis 0,1 Mol/l des Katalysators (1) befindet.
Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Schicht (7) Cer enthält und Cer an dem Alkalimetall und/oder dem Erdalkalimetall haftet.
Abgasreinigungskatalysator nach Anspruch 5, wobei Cer in Form eines Oxids in einem Bereich von 10 bis 50 g/l des Katalysators (1) enthalten ist.
Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die mittlere Teilchengröße des Aluminiumoxids in einem Bereich von 1 bis 4 μm befindet.
Abgasreinigungskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich das L/A-Verhältnis einer Gesamtlänge L zu einer Querschnittsfläche A des Substrats (3) in einem Bereich von 0,1 bis 5,0 cm^–1 befindet.
Herstellungsverfahren eines Abgasreinigungskatalysators, mit folgenden Schritten: Vorbereiten eines ersten Schlickers, welcher Zeolith enthält; Auftragen des ersten Schlickers auf einem Substrat (3), welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist, um eine erste Schicht (5) auszubilden; Trocknen und Brennen des Substrats (3), auf welchem der erste Schlicker aufgetragen ist; Vorbereiten eines zweiten Schlickers, welcher Aluminiumoxid enthält, an welchem ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall und ein Edelmetall gebunden sind; Auftragen des zweiten Schlickers auf der ersten Schicht (5), um eine zweite Schicht (7) auszubilden; und Trocknen und Brennen des Substrats (3), auf welchem der zweite Schlicker aufgetragen ist.
Herstellungsverfahren des Abgasreinigungskatalysators nach Anspruch 9, wobei das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall und Cer durch Verwenden einer gemischten wäßrigen Lösung des Alkalimetalls und/oder des Erdalkalimetalls und des Cer an Aluminiumoxid gebunden werden.
Herstellungsverfahren des Abgasreinigungskatalysators nach Anspruch 9 oder 10, wobei Platin an Aluminiumoxid gebunden ist, ein anderes Aluminiumoxid, an welchem lediglich Rhodium gebunden ist, getrennt vorbereitet wird und der zweite Schlicker durch Mischen eines Aluminiumoxids, an welchem Platin gebunden ist, und eines anderen Aluminiumoxids, an welchem Rhodium gebunden ist, vorbereitet wird.
Abgasreinigungssystem, mit: einem ersten Katalysator (1), welcher in einer Abgasleitung (23) eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und folgendes umfaßt: ein Substrat (3), welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist, eine erste Schicht (5), welche auf dem Substrat (3) vorgesehen ist und Zeolith enthält, wobei sich die Beschichtungsmenge davon in einem Bereich von 100 bis 300 g/l des Katalysators (1) befindet und eine zweite Schicht (7), welche auf der ersten Schicht (5) vorgesehen ist und Aluminiumoxid, ein Edelmetall und ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthält, wobei sich die Beschichtungsmenge davon in einem Bereich von 150 bis 400 g/l des Katalysators (1) befindet; und einem zweiten Katalysator (21), welcher in Strömungsrichtung vor und/oder hinter dem ersten Katalysator angeordnet ist und welcher ein Oxidationskatalysator oder ein Dreiwegekatalysator ist, wobei das Alkalimetall und/oder das Erdalkalimetall im Hinblick auf Metallatome in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 Mol/l des Katalysators (1) enthalten sind/ist und das Edelmetall in einem Bereich von 1 bis 10 g/l des Katalysators (1) enthalten ist.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 12, wobei, wenn der zweite Katalysator (21) in Strömungsrichtung vor dem ersten Katalysator (1) angeordnet ist, es der zweite Katalysator (21) ermöglicht, daß das H₂/CO-Volumenverhältnis in den Gasen, welche während einer Anreicherungsspitzenperiode daraus ausströmen, 1 oder mehr beträgt.
Abgasreinigungssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Teilchenfilter in Strömungsrichtung hinter dem ersten Katalysator (1) angeordnet ist.
Abgasreinigungsverfahren, mit folgenden Schritten: Anordnen eines Abgasreinigungskatalysators (1) in einer Abgasleitung (23) eines Verbrennungsmotors, der folgendes umfasst: ein Substrat (3), welches ein geometrisches Oberflächenverhältnis in einem Bereich von 20 bis 50 cm²/cm³ aufweist, eine erste Schicht (5), welche auf dem Substrat (3) vorgesehen ist und Zeolith enthält, wobei sich die Beschichtungsmenge davon in einem Bereich von 100 bis 300 g/l des Katalysators befindet und eine zweite Schicht (7), welche auf der ersten Schicht (5) vorgesehen ist und Aluminiumoxid, ein Edelmetall und ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthält, wobei sich die Beschichtungsmenge davon in einem Bereich von 150 bis 400 g/l des Katalysators (1) befindet; und ermöglichen, daß Abgas, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einem Eingang des Katalysators (1) auf 18 oder mehr festgelegt ist, durch den Katalysator (1) fließt, wenn der Katalysator (1) Kohlenwasserstoffe desorbiert.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 15, wobei, wenn der Katalysator (1) die Desorptionstemperatur der Kohlenwasserstoffe erreicht, die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas derart gesteuert wird, daß diese 5 Volumenprozent oder mehr beträgt.
Abgasreinigungsverfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.