DE102012204524A1 - Durch Oxide auf Manganbasis begünstigter Mager-NOx-Fallen (LNT)-Katalysator - Google Patents

Durch Oxide auf Manganbasis begünstigter Mager-NOx-Fallen (LNT)-Katalysator Download PDF

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Abstract

MnOx enthaltende Basismetalloxid-Gemische (z. B. MnOx-CeO2) sind geeignet NOx-Oxidationskatalysatormaterialien und NOx-Speichermaterialien bei Behandlungen von Abgas eines Magerverbrennungsmotors unter Verwendung von Mager-NOx-Fallen-Systemen. Diese Oxidationskatalysatormaterialien werden in Kombination mit einem NOx-Speichermaterial und einem NOx-Reduktionsmaterial verwendet. MnOx enthaltende Oxidgemische können Platin (Pt) in LNT-Systemen ersetzen, wenn das Abgas des Motors wiederholt zwischen einem relativ langen Kraftstoff-mageren Betriebsmodus und einem relativ kurzen Kraftstoff-reichen Betriebsmodus variiert wird. Die Kombination des MnOx-Oxidationskatalysators, des NOx-Speichermaterials und des NOx-Reduktionskatalysatormaterials dient dazu, die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid zu vervollständigen und NOx zu Stickstoff umzuwandeln.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungssystem, das eine Kombination aus einem Oxidationskatalysator, einem zeitweiligen Speichermaterial für Stickstoffoxide und einem Reduktionskatalysator für Stickstoffoxide umfasst, als Teil einer Mager-NOx-Falle (LNT) für einen mager verbrennenden Verbrennungsmotor. Diese Erfindung betrifft spezifischer Mangan-basierte Oxidpartikel zur Verwendung in einer LNT, um die Umwandlung von Stickstoffmonooxid (NO) zu Stickstoff (N2) in einem Abgasbehandlungssystem eines mager verbrennenden Motors bzw. Magerverbrennungsmotors.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Motoren für Kraftfahrzeuge können, zum Beispiel durch Computermodule, so reguliert werden, dass sie in ihren Verbrennungsgemischen bei verschiedenen Verhältnisanteilen von Luft und Kraftstoff arbeiten. Dieselmotoren und andere mager verbrennenden Verbrennungsmotoren werden im Allgemeinen bei einem höheren als dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnis betrieben, um ihre Kraftstoffverbrennungseffizienz zu erhöhen, und um ihre Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Dieser Modus des Motorbetriebs ist als ”Kraftstoff-mager” bzw. ”mager verbrennend” bekannt. Die Zusammensetzung des Abgases aus einem Motor, der in einem Kraftstoff-mageren Modus arbeitet, umfasst relativ hohe Mengen an Sauerstoff, Wasser und Stickstoffoxiden (meist NO und NO2, zusammengefasst als NOx). Ein Abgas mit einer hohen Menge an Sauerstoff umfasst typischerweise mehr als etwa ein Volumenprozent O2 und bis zu etwa zehn Volumenprozent O2. Das Abgas eines mager verbrennenden Dieselmotors hat zum Beispiel eine repräsentative Zusammensetzung von etwa 10 Vol.-% Sauerstoff, 6 Vol.-% Kohlendioxid, 0,1 Vol.-% Kohlenmonoxid (CO), 180 ppm Kohlenwasserstoffe (HC), 235 ppm NOx und als Rest im Wesentlichen Stickstoff und Wasser.
  • Es wird gewünscht, regulierte Bestandteile, zum Beispiel NOx, CO und HC, im Abgas eines Motors in harmlosere Gase, zum Beispiel Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Wasser (H2O), umzuwandeln, bevor das Gas in die Umgebungsatmosphäre freigesetzt wird. Um diese Reaktionen durchzuführen, kann das Abgas durch ein Behandlungssystem geführt werden, wo es mit Materialien in Kontakt kommen kann, um (1) die Oxidation von CO zu CO2, (2) die Oxidation von HC zu CO2 und Wasser und (3) die Reduktion von NOx zu N2 und Wasser zu begünstigen. Allerdings können die hohen Mengen an Sauerstoff in dem Abgas eines Diesel- oder mager verbrennenden Motors die katalytische Reduktion von NOx zu N2 hemmen. Wenn viel des NO zu NO2 oxidiert wird, gibt es allerdings selektive katalytische Reduktionsadditive und Reaktionsverfahren zur Reduzierung einer großen Menge des NO2 zu N2 in dem Abgas.
  • Das Abgasbehandlungssystem eines Magerverbrennungsmotors bzw. mager verbrennenden Motors enthält typischerweise einen Dieseloxidationskatalysator (DOC). Wenn der Abgasstrom durch den DOC geleitet wird, kommt er mit einem Katalysatormaterial, zum Beispiel Platin, in Kontakt, das dazu fähig ist, CO zu CO2, HC zu CO2 und Wasser und NO zu NO2 zu oxidieren. Das Abgas kann dann durch ein selektives katalytisches Reduktions (SCR)-System geleitet werden, das sich innerhalb des Behandlungssystems stromabwärts des Oxidationskatalysators befindet. Ein SCR arbeitet so, dass ein reduzierendes Material, zum Beispiel Ammoniak oder unverbrannte Kraftstoffbestandteile, in den Abgasstrom eingespritzt wird, bevor das Gas über ein Reduktionskatalysatormaterial geführt wird. Das Reduktionskatalysatormaterial ist so aufgebaut, dass es eine Menge von NO2 zu N2 in dem Abgassystem in Gegenwart eines reduzierenden Additivs reduziert. Allerdings erfordern diese SCR-Systeme ein Reservoir für das reduzierende Mittel und eine Dosiervorrichtung, um eine kontrollierte Menge des reduzierenden Mittels in den Abgasstrom einzuspritzen. Außerdem muss das reduzierende Mittel weit genug stromaufwärts des Reduktionskatalysatormaterials eingespritzt werden, um ein einheitliches Vermischen im Abgas sicherzustellen.
  • In einem anderen Ansatz kann ein Motor, der in erster Linie in einem Kraftstoff-mageren Modus arbeitet, so reguliert werden, dass er kurz in einem Kraftstoff-reichen Modus arbeitet, um die Menge an unverbrannten Kraftstoffbestandteilen in dem Abgas zu erhöhen. Wenn der Motor in dem Kraftstoff-reichen Modus betrieben wird, begünstigen die Kraftstoffbestandteile in dem Abgas die Reduktion von NO2 zu N2 in Gegenwart eines Reduktionskatalysators. In diesem Behandlungsverfahren wird das Abgas in Kontakt mit einer Kombination von Materialien, die, wenn sie in einem Behandlungssystem kombiniert sind, dazu fähig sind, NOx effizient zu N2 zu reduzieren, geleitet. Eine solche Kombination ist als eine Mager-NOx-Falle („lean NOx trap (LNT)”) bekannt.
  • Eine herkömmliche LNT umfasst einen NOx-Oxidationskatalysator, einen NOx-Reduktionskatalysator und ein NOx-Speichermaterial, um zeitweise das NOx zu speichern oder ”einzufangen”. LNTs funktionieren unter Bedingungen eines zyklischen Oxidierens und Reduzierens von Abgas. Die gewünschte zyklische Abgasumgebung wird durch Betreiben des verbundenen Motors in einem Kraftstoff-mageren Modus für einen Hauptteil eines Motorregulierungszyklus und in einem Kraftstoff-reichen Modus für einen kleineren Teil des Zyklus reguliert. Der Motorregulierungszyklus wird wiederholt und die gewünschten Bedingungen eines zyklischen Oxidierens und Reduzierens von Abgas werden produziert. Allerdings erfordern herkömmliche LNTs während des Kraftstoff-mageren Modus des Motorbetriebs die Verwendung von Platin (Pt), um NO (und CO und HC) im Abgas effektiv und zur rechten Zeit zu oxidieren. Pt ist ein besonders teueres Edelmetall und es besteht ein Bedarf für ein weniger teueres Katalysatormaterial mit vergleichbarer Oxidationsleistung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Unsere gleichzeitig anhängige US-Patentanmeldung Nr. 12/853,357, eingereicht am 10. August 2010 im Auftrag des Rechtsnachfolgens dieser Erfindung, offenbart die Verwendung von Gemischen aus Manganoxid (MnOx) und einem oder mehreren anderen Basismetalloxid(en) als wirksame Katalysatoren bei der Oxidation von NO, CO und HC im sauerstoffreichen Abgas eines mager verbrennenden Verbrennungsmotors. Außerdem wurde festgestellt, dass bevorzugte Mangan-enthaltende Basismetalloxidgemische Pt als Oxidationskatalysator bei der Behandlung von Abgas aus einem mager verbrennenden Motor effektiv ersetzen oder teilweise ersetzen könnten. Diese Oxidationsreaktionen werden oft stromaufwärts zur Einführung von Harnstoff oder einem anderen reduzierenden Mittel in den Abgasstrom in Vorbereitung der selektiven katalytischen Reduktion von NOx zu N2 und Wasser durchgeführt. Die Inhalte unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung werden hier durch Bezugnahme aufgenommen; dies gilt insbesondere für die Offenbarung derartiger Mangan-enthaltender Basismetalloxide und ihre Herstellung und Verwendung.
  • Jetzt wurde gefunden, dass solche Mangan enthaltenden Basismetalloxidgemische als Katalysatoren hergestellt werden können und in der Behandlung eines Abgasstroms eines mager verbrennenden Motors als Teil eines Mager-NOx-Fallen (LNT)-Systems eingesetzt werden können. In diesem Verfahren der Abgasbehandlung werden die Mangan-basierten Oxidkatalysator-Partikel mit einem NOx-Speichermaterial und einem NOx-Reduktionskatalysatormaterial kombiniert, um die Oxidation von Stickstoff(mono)oxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) im Abgas zu begünstigen. Wie oben diskutiert wurde, kann diese Kombination von Materialien in Zusammenwirkung NOx zu N2 umwandeln, wenn sie zyklisch einer oxidierenden und einer reduzierenden Abgasumgebung ausgesetzt wird. Bei der Durchführung dieser Erfindung hilft eine Verwendung dieser Mangan enthaltenden Basismetalloxide dabei, die Verwendung von Platin in dem LNT-Abgasbehandlungssystem zu vermeiden, oder, die Verwendung von Platin zu verringern.
  • Ferner wurde gefunden, dass solche Mangan-enthaltenden Basismetalloxide eine nützliche NOx-Adsorptionskapazität haben. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung können daher diese Mangan-basierten Oxide auch während des Kraftstoff-mageren Motorregulierungszyklus als das NOx-Speichermaterial in der LNT verwendet werden, um NOx zeitweilig durch Adsorption zu speichern oder ”zu fangen”.
  • Wie oben diskutiert wurde, funktioniert dieses LNT-Abgasbehandlungssystem so, dass ein Motor in einem Kraftstoff-mageren Modus für einen Hauptteil eines Motorregulierungszyklus und in einem Kraftstoff-reichen Modus für einen kleineren Teil des Zyklus betrieben wird. Wenn der Motor in dem Kraftstoff-mageren Modus betrieben wird, begünstigt der Sauerstoffüberschuss in dem Abgas die Oxidation von NO zu NO2 über dem Mangan-basierten Oxid-Katalysatormaterial und die Entfernung von NOx aus dem Abgas durch Adsorption an dem Speichermaterial. Wenn der Motor kurz in dem Kraftstoff-reichen Modus betrieben wird, lösen die Kraftstoffbestandteile in dem Abgas die Freisetzung von NOx aus dem Speichermaterial (und die Regeneration von NOx-Speicherstellen) aus und begünstigen die Reduktion des freigesetzten NOx zu N2 und Wasser über dem reduzierenden Katalysatormaterial. Durch Wiederholen dieses Motorregulierungszyklus können die drei LNT-Materialien (oxidierendes, reduzierendes und speicherndes) in Zusammenarbeit NOx aus dem Abgas, das durch den Motor erzeugt wird, entfernen. Die Dauer jedes Zyklus und der Modus werden so optimiert, dass die NOx-Speicherstellen an dem Speichermaterial häufig regeneriert werden und die offenbarte LNT kontinuierlich einen behandelten Abgasstrom mit akzeptabel niedrigen Leveln an NOx produziert.
  • Der Betriebsmodus des Motors wird durch ein elektronisches Regulierungsmodul (electronic control module (ECM)) bestimmt, das das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem wie auch andere Motorkomponenten reguliert. Das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem steuert wiederum kontinuierlich das Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das dem Motor entsprechend einer Motorregulierungsstategie zugeführt wird. Auf diese Weise können die Dauer jedes Zyklus und der Modus des Motorbetriebs optimiert werden.
  • Der LNT-Reaktor befindet sich mit seiner Mangan-basierten Oxidkomponente im Weg eines Abgasstroms aus einem mager verbrennenden Motor als Teil eines Abgasbehandlungssystems. In einigen Ausführungsformen dieser Erfindung wird ein Gemisch aus allen drei LNT-Materialien (Oxidation, Speicherung Reduktion und) hergestellt und an einer einzigen Stelle im Abgasstrom verwendet. Das Gemisch kann geeigneterweise innerhalb eines Durchflussbehälters zur Behandlung des Abgases getragen und enthalten sein, wenn es aus Kraftstoff-reichen bis Kraftstoff-mageren Betriebsmodi zyklisiert wird. Beispielsweise kann ein feines Partikelgemisch der drei LNT-Materialien als Grundierung an den Kanalwandoberflächen eines extrudierten Durchfluss-Honigwaben-Trägerkörpers aufgetragen sein.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die entsprechenden LNT-Materialien für eine sequentielle Wechselwirkung mit dem Abgas beabstandet sein. In solchen Ausführungsformen ist das Mangan-basierte Oxid-Oxidationskatalysatormaterial vorzugsweise stromaufwärts zu einem Gemisch aus Speicher- und Reduktionskatalysatormaterialien, die unmittelbar stromabwärts sind, platziert. Alternativ dazu können die LNT-Materialien in dem Abgasstrom so platziert sein, dass das Abgas zuerst in Kontakt mit dem Mangan-basierten Oxid-Katalysatormaterial, dann dem LNT-Speichermaterial und schließlich dem LNT-Reduktionskatalysatormaterial in unmittelbarer Folge durchgeht.
  • Ein Verfahren des Beabstandens der drei. LNT-Materialien voneinander besteht darin, die Art zu regulieren, in der sie auf dem Trägerkörper abgeschieden werden. Beispielsweise kann wenigstens eines der LNT-Materialien an einer Hälfte des Trägerkörpers nahe der stromaufwärts gelegenen Öffnung abgeschieden sein und die anderen LNT-Materialien können an der verbleibenden Hälfte des Trägerkörpers nahe der stromabwärts gelegenen Öffnung abgeschieden sein. In diesem Beispiel kann das Mangan-basierte Oxid-Oxidationskatalysatormaterial an dem stromabwärts gelegenen Teil des Trägerkörpers abgeschieden sein, und die LNT-Speicher- und -Reduktionsmaterialien können an dem stromabwärts gelegenen Teil des Trägerkörpers abgeschieden sein. Diese Anordnung stellt zwei gleich große und im Wesentlichen unterscheidbare Reaktorbetten bereit, die zusammen den gesamten Trägerkörper überspannen. In einem anderen Beispiel können die LNT-Materialien in einer abwechselnden Anordnung an dem Trägerkörper von der stromaufwärts gelegenen zu der stromabwärts gelegenen Öffnung abgeschieden sein. Diese Anordnung stellt mehrere abwechselnde und im Wesentlichen unterscheidbare Reaktorbetten bereit, die den gesamten Trägerkörper überspannen.
  • Ein weiteres Verfahren zum Beabstanden der LNT-Materialien voneinander besteht darin, ein Paar geteilter Behälter zu verwenden, die in einer Reihe entlang des Weges des Abgasstromes angeordnet sind, um so das LNT-System zu bilden. Sowohl der stromaufwärts gelegene als auch der stromabwärts gelegene Behälter beinhaltet einen Trägerkörper, wobei der stromaufwärts gelegene Träger wenigstens eines der LNT-Materialien tragen kann und der stromabwärts gelegene Behälter wenigstens eines der anderen LNT-Materialien tragen kann. Und der erste Behälter kann etwas derselben von verschiedenen LNT-Materialien enthalten oder nicht enthalten. In noch einer anderen Ausführungsform kann der LNT-Reaktor zwei oder mehr geteilte Behälter umfassen, die in einer Reihe entlang des Weges des Abgasstromes in dem Behandlungssystem angeordnet sind, wobei jeder Behälter einen Trägerkörper beherbergt, der dieselben oder unterschiedliche LNT-Materialien trägt.
  • Beispiele für bevorzugte Mangan-enthaltende Basismetalloxide umfassen MnOx-CeO2, MnOx-ZrO2 und MnOx-Y2O3, da alle drei dieser Mischoxide dazu fähig sind, etwa 80% NO bei einer Temperatur von 300°C in einem synthetischen Sauerstoff und Wasser enthaltenden Gasstrom zu oxidieren. Die Herstellung dieser Mangan-basierten Mischoxide als Partikelkatalysatoren umfasst ein Lösen von Metallnitraten hieraus in einer wässrigen Lösung und Co-Präzipitieren einer Metalllösung daraus. Das Präzipitat wird danach gealtert, getrocknet und calciniert, um eine innige feste Lösung der Mangan-basierten Oxide zu bilden. Wenigstens eines der Mangan-basierten Oxide wird mit einem Aluminiumoxid-Sol und Wasser kombiniert und mit einer Kugelmühle vermahlen, um eine Aufschlämmung zu bilden, wobei die Größe der Mangan-basierten Oxidpartikel etwa 10 bis 20 Nanometer ist. Die Aufschlämmung wird dann als Grundierung auf einen Trägerkörper aufgetragen, der dann getrocknet und calciniert wird, so dass die Katalysatorpartikel an den Trägerkörperwänden anhaften. Der Trägerkörper befindet sich in einem Durchflussbehälter, der im Weg eines Abgasstromes lokalisiert ist, wobei das Abgas durch den Behälter geführt wird, wo es mit den Katalysatorpartikeln in Kontakt kommt und den Behälter als behandelter Abgasstrom verlässt.
  • Das LNT-Speichermaterial kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, von dem Fachleuten bekannt ist, dass es NO2 unter oxidierenden Bedingungen speichern oder ”fangen” kann und NO2-Gase unter reduzierenden Bedingungen freisetzen kann. Als das LNT-Speichermaterial können Alkali- oder Erdalkalimetallverbindungen, zum Beispiel BaO, BaCO3, MgP, SrO oder K2CO3, verwendet werden und können auf einem Aluminiumoxid (Al2O3)-Trägermaterial geträgert werden, obgleich auch andere Trägermaterialien, zum Beispiel CeO2, CeO2-ZrO2, Ce-Pr-La-Ox, möglich sind. Außerdem kann ein beliebiges der oben aufgelisteten Mangan-basierten Oxide zu Niedrigtemperatur-Adsorption von NOx in dem LNT-System eingesetzt werden, und diese Oxide können mit BaO, BaCO3 oder K2CO3 kombiniert werden oder können es nicht.
  • Das LNT-Reduktionskatalysatormaterial kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, von dem Fachleuten bekannt ist, dass es NOx-Gase unter reduzierenden Bedingungen zu N2 reduzieren kann. Als das LNT-Reduktionskatalysatormaterial können zum Beispiel die Edelmetalle Palladium (Pd) oder Rhodium (Rh) verwendet werden und können auf einem Aluminiumoxid (Al2O3)- oder ein Cer-Zirkoniumoxid (CeO2-ZrO2)-Trägermaterial geträgert werden.
  • Eine bevorzugte Kombination aus LNT-Materialien besteht aus einem Mangan-enthaltenden Basismetalloxid, Rhodium (Rh), Palladium (Pd) und Bariumoxid (BaO). Dieses Katalysatorgemisch enthält vorzugsweise kein Platin. Zur Bildung des Reaktorbettes des Mangan-basierten Oxid-LNT werden die Mangan-basierten Oxide zusammen mit Rh/CeO2-ZrO2, Pd/Al2O3, BaO/Al2O3 zur Bildung einer Aufschlämmung mit einer Kugelmühle vermahlen. Nach dem Vermahlen mit einer Kugelmühle wird die Aufschlämmung durch Grundierung auf einen Monolithkern aufgetragen, der getrocknet und calciniert wird. Die bevorzugte Größe der abgeschiedenen Katalysatorpartikel ist etwa 10 bis 20 Nanometer. Die bevorzugte Aufladung der LNT-Materialien auf den Trägerkörper ist etwa 200 g/l an verfügbarem Strömungsvolumen mit 20 g/l BaO, 50 g/ft3 Pd, 5 g/ft3 Rh und 30 g/l Mangan-basierten Mischoxiden.
  • Weitere Aufgaben und Vorzüge der Erfindung werden aus einer weiteren Beschreibung von bevorzugten (aber nicht beschränkenden) Ausführungsformen der Erfindung klar werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung des Weges eines Gasstromes, der ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff enthält, der zu den Zylindern eines Diesel- oder anderen mager verbrennenden Verbrennungsmotors geleitet wird, den Motor aus der Abgassammelleitung als ein Abgasstrom in das Abgasbehandlungssystem verlässt, welches den Gasstrom durch einen LNT-Reaktor, der wenigstens ein LNT-Material, befördert, wo das Abgas mit dem wenigstens einen LNT-Material reagiert, und der die LNT als behandelter Abgasstrom verlässt, der aus dem Behandlungssystem durch eine Auspufföffnung in die Umgebungsatmosphäre ausgestoßen wird.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines LNT-Reaktors, der sich in dem Abgasbehandlungssystem, das in 1 gezeigt ist, befindet, und zeigt einen Behälter, der einen Katalysator-tragenden Trägerkörper beherbergt, wobei ein Keil aus einem Teil des Behälters und des Trägerkörpers ausgeschnitten ist, um die quadratisch geformten Durchgänge der parallelen Durchflusskanäle, die sich längs von der stromaufwärts gelegenen Seite zu der stromabwärts gelegenen Seite des honigwabenförmigen Monolithträgers erstrecken, besser zu zeigen.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Fragments eines Durchflusskanals in dem Trägerkörper, der in 2 gezeigt ist, und zeigt eine dünnen Grundierungsschicht, die an den Wandoberflächen des Durchflusskanals abgeschieden ist, wobei die Grundierung ein Gemisch aller drei LNT-Materialien (oxidierendes, speicherndes, reduzierendes) enthält.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Fragments eines Durchflusskanals im Trägerkörper, der in 2 gezeigt ist, und zeigt eine erste Grundierungsschicht, die an einem stromaufwärts gelegenen Teil des Durchflusskanals abgeschieden ist, und eine zweite Grundierungsschicht, die an einem stromabwärts gelegenen Teil des Durchflusskanals abgeschieden ist.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Fragments eines Durchflusskanals im Trägerkörper, der in 2 gezeigt ist, und zeigt erste, zweite und dritte Grundierungsschichten, die getrennt und abwechselnd entlang der Länge des Durchflusskanals abgeschieden sind.
  • 6 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des LNT-Reaktors, der in 1 gezeigt ist, und zeigt ein Paar geteilter Behälter, die getrennte Katalysator-tragende Trägerkörper für eine weitere Begünstigung der LNT-Reaktionen beherbergen.
  • 7 ist ein Diagramm der Umwandlung (%) vs. Temperatur (°C), das die Umwandlung von NO, HCs und CO durch Oxidation über ½'' Pd/Al2O3- und ½'' MnOx-CeO2-Katalysator mit 40 g/ft3 Pd in einem synthetischen Dieselmotor-Abgasstrom als Funktion der Temperatur zeigt. Reaktionsbedingungen: 3000 ppm CO, 200 ppm NO, 350 ppm C3H6, 150 ppm C3H8, 10% O2, 10% H2O, 10% CO2, SV = 25000 h–1.
  • 8 ist ein schematisches Diagramm des offenbarten MnOx-CeO2-basierten LNT-Konzepts.
  • 9 ist ein Diagramm der Umwandlung (%) vs. Temperatur (°C), das die Umwandlung von NO, H3H6 und C3H8 über einem Mangan-basierten Oxid-LNT-Katalysator mit Pt/Pd/Rh = 0/50/5 g/ft3 in einem synthetischen Dieselmotor-Abgasstrom mit mageren/reichen Zyklisierungsfähigkeiten als Funktion der Temperatur zeigt. Reaktionsbedingungen: 100 ppm NO, 350 ppm C3H6, 150 ppm C3H8, 10% H2O, 10% CO2, SV = 25000 h–1; mager: 10% O2 und reich: 1,5% CO, 0,5% H2 und 0,5% O2; mager/reich = 60 s/5 s.
  • 10 ist ein Diagramm der Konzentration (ppm) vs. Temperatur (°C), das NO-, NO2- und NOx-Konzentrationsprofile als Funktion der Temperatur von 100 bis 650°C in einem synthetischen Sauerstoff und Wasser enthaltenden Gasstrom über MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator zeigt. Reaktionsbedingungen: 200 ppm NO, 10% O2, 10% H2O, 10% CO2, Temperaturerhöhungsrate = 10°C/min, SV = 25000 h–1.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Abgas aus einem mager verbrennenden Verbrennungsmotor enthält relativ hohe Konzentrationen an Stickstoffoxiden (NOx), nämlich etwa 50 ppmv bis etwa 1500 ppmv, und umfasst mehr als 90 Mol-% NO und weniger als 10 Mol-% NO2. Es wird gewünscht, dieses Abgas zu behandeln, um die Austragung von NOx in die Atmosphäre zu minimieren; allerdings kann die hohe Menge an Sauerstoff in dem Abgas die katalytische Reduktion von NOx zu N2 hemmen. Es wird festgestellt, dass, wenn viel des NO zu NO2 oxidiert wird, das NO2 dann zu N2 reduziert werden kann. Daher kann das Abgas eines mager verbrennenden Verbrennungsmotors in Kontakt mit einem Katalysatormaterial oder einer Sammlung von Katalysatormaterialien gebracht werden, um die Oxidation von NO zu NO2 zu unterstützen und die Reduktion von NO und NO2 zu N2 zu unterstützen und dadurch die Menge an NOx im Abgas zu verringern.
  • Derzeit wird ein Katalysatormaterial auf Platinbasis (Pt) als die aktivste und kommerziell verfügbare Option zur Begünstigung der Oxidation von NO zu NO2 angesehen. Zusätzlich resultierte die Notwendigkeit für eine hohe NO-Umwandlung zu NO2 in Abgasbehandlungssystemen, die hohe Beladungen an Pt enthalten, welches teuer ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass Pt an einer schlechten thermischen Haltbarkeit bei höheren Temperaturen leidet. Folglich gibt es substantielle Interessen an der Entwicklung eines vergleichbaren, wenn nicht leistungsfähigeren, kostengünstigeren und haltbareren NO-Oxidationskatalysators. In der vorliegenden Erfindung werden Mangan enthaltende Basismetalloxidgemische zur Verwendung als wirksame und kostengünstige Oxidationskatalysatoren hergestellt, um die Umwandlung von Stickstoffoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) in einem sauerstoffreichen Abgas zu begünstigen.
  • Das Mager-NOx-Fallen (LNT)-System, wie es hierin offenbart wird, ist eine Sammlung von partikulären Materialien, die dazu in der Lage sind, in dem Abgas eines mager verbrennenden Motors mit hohem Sauerstoffgehalt NOx zu N2 umzuwandeln. Das LNT-System kombiniert (1) ein Oxidationskatalysatormaterial, das dazu fähig ist, NO zu NO2 zu oxidieren, (2) ein Speichermaterial, das dazu fähig ist, zeitweilig NOx zu speichern oder ”zu fangen” und es aus dem Abgas zu entfernen, und (3) ein Reduktionskatalysatormaterial, das dazu fähig ist, NO und NO2 zu N2 zu reduzieren. Die drei LNT-Materialien (oxidierendes, speicherndes und reduzierendes) wandeln zusammen NOx zu N2 um, wenn sie zyklisch einer oxidierenden Abgasumgebung und einer reduzierenden Abgasumgebung ausgesetzt werden. Die gewünschte zyklische Abgasumgebung wird geschaffen, indem der verbundene Motor in einem Kraftstoff-mageren Modus für einen Hauptteil eines Motorregulierungszyklus und in einem Kraftstoff-reichen Modus für einen kleineren Teil des Motorzyklus betrieben wird.
  • Typischerweise arbeitet ein Dieselmotor durch Verbrennung eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff mit einem Luft-zu-Kraftstoff (air-to-fuel, A/F)-Massenverhältnis, das größer ist als das stöchiometrische A/F-Verhältnis, auch als ein ”mageres” Gemisch bzw. Magergemisch bezeichnet. Das stöchiometrische A/F-Verhältnis von Dieselkraftstoff ist etwa 14,7, allerdings ist das A/F-Verhältnis, das in einem typischen Dieselmotor verbrannt wird, 17 oder höher. Ein mageres Gemisch aus Luft und Kraftstoff enthält mehr Sauerstoff als zur vollständigen Kraftstoffverbrennung notwendig ist, und wenn es in einem Motor verbrannt wird, resultiert es in einem Abgas, das höhere Konzentrationen an Sauerstoff (zum Beispiel etwa 1 bis 10 Vol.-%) enthält. Motoren, die magere Gemische aus Luft und Kraftstoff verbrennen, sind Kraftstoff-effizient und das resultierende Abgas enthält geringe Mengen an unverbrannten Kraftstoffbestandteilen (zum Beispiel etwa 250 bis 750 ppmv HC) und nominale Mengen an CO. Das heißt, ein mager verbrennender Motor bzw. ein Magerverbrennungsmotor produziert typischerweise eine oxidierende Abgasumgebung.
  • Alternativ dazu wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff mit einem A/F-Verhältnis, das gleich oder kleiner als das stöchiometrische A/F-Verhältnis ist, als ein ”reiches” Gemisch bezeichnet. Ein Gemisch mit einem A/F-Verhältnis, das gleich dem stöchiometrischen Verhältnis ist, enthält genau ausreichend Sauerstoff, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen, während ein Gemisch mit einem A/F-Verhältnis von kleiner als dem stöchiometrischen Verhältnis eine Abundanz an Kraftstoff enthält. Wenn ein Gemisch in einem Verbrennungsmotor verbrannt wird, enthält das ausströmende Abgas geringe Konzentrationen an Sauerstoff (zum Beispiel weniger als 1 Vol.-%) und relativ hohe Mengen an CO und HCs (etwa 0,5 bis 1,0 Vol.-% bzw. etwa 500 bis 1000 ppmv). Solche reich verbrennenden Motoren produzieren typischerweise eine reduzierende Abgasumgebung.
  • Daher wird der hierin offenbarte Verbrennungsmotor durch Verbrennen eines regulierbaren Gemisches aus Luft und Kraftstoff, das entweder mager oder reich bezüglich des stöchiometrischen A/F-Verhältnisses ist, betrieben, was ein Abgas entweder mit einer oxidierenden oder reduzierenden Umgebung erzeugt. Wenn der Motor in einem Kraftstoff-mageren Modus betrieben wird, begünstigt der Sauerstoffüberschuss in dem Abgas die Oxidation von NO zu NO2 über dem Oxidationskatalysatormaterial und die Entfernung von NOx aus dem Abgas durch Adsorption an dem Speichermaterial. Wenn der Motor in einem Kraftstoff-reichen Modus betrieben wird, lösen die Kraftstoffbestandteile in dem Abgas die Freisetzung von NOx aus dem Speichermaterial (und die Regeneration von NOx-Speicherstellen) aus und begünstigen die Reduktion des freigesetzten NOx zu N2 über dem Reduktionskatalysatormaterial.
  • Der Motor wird zyklisch zwischen Kraftstoff-mageren und Kraftstoff-reichen Modi betrieben, so dass die drei LNT-Materialien (oxidierendes, reduzierendes und speicherndes) in Zusammenarbeit NOx aus dem Abgas, das durch den Motor produziert wird, entfernen können. Außerdem wird die Dauer jedes Zyklus und jedes Modus so optimiert, dass die NOx-Speicherstellen an dem Speichermaterial häufig regeneriert werden und das LNT-System kontinuierlich einen behandelten Abgasstrom mit akzeptabel niedrigen Leveln an NOx produziert.
  • 1 stellt eine erste Ausführungsform des Abgasbehandlungssystems 10 dar, das ein Mager-NOx-Fallen (LNT)-System für einen Verbrennungsmotor 12 umfasst. Wie oben diskutiert wurde, arbeitet der Motor 12 zyklisch durch Verbrennen eines mageren Gemisches aus Luft und Kraftstoff 14 (”mageres A/F-Gemisch”) und eines reichen Gemisches aus Luft und Kraftstoff 16 (”reiches A/F-Gemisch”), um in entsprechender Weise eine oxidierende Abgasumgebung 18 und eine reduzierende Abgasumgebung 20 für das Behandlungssystem 10 bereitzustellen.
  • Der Mehrzylinder-Hubkolbenverbrennungsmotor 12 kann ein Kompressionszündungsmotor (d. h. Dieselmotor), ein Ottomotor mit Direkteinspritzung (d. h. ein Benzinmotor) oder ein Motor mit homogener Kompressionszündung sein. Jeder dieser Motortypen umfasst Zylinder 32 (üblicherweise vier bis acht Zylinder), die hin- und hergehende Kolbenköpfe 34 aufnehmen, welche mit einer Kurbelwelle 36 verbunden sind. Über jedem Kolbenkopf 34 ist eine Verbrennungskammer 26 angeordnet, die sequentiell das magere A/F-Gemisch 14 oder das reiche A/F-Gemisch 16 durch ein Einlassventil 28 mit spezifisch zeitlich gesteuerten Intervallen aufnimmt. Die Funken- oder Kompressions-unterstützte Zündung des rageren oder reichen A/F-Gemisches 14, 16 in den Verbrennungskammern 26 verursacht eine schnelle nach unten gerichtete lineare Bewegung ihrer jeweiligen Kolbenköpfe 34 unter Antreiben einer Rotation der Kurbelwelle 36. Die reaktive Aufwärtsbewegung jedes Kolbenkopfs 34 stößt, kurze Zeit später, die Verbrennungsprodukte aus jeder Verbrennungskammer 26 durch ein Auslassventil 30 aus.
  • Es sollte betont werden, dass 1 getrennte Zuführungen für das magere A/F-Gemisch 14 und das reiche A/F-Gemisch 16 und getrennte Ströme des oxidierenden Abgases 18 und des reduzierenden Abgases 20 lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung identifiziert. Der Motor 12 wird im Betrieb mit einem kontinuierlichen Luftstrom bei einer variablen Massenströmungsrate in Reaktion auf Motorleistungsbedarf (d. h. Drücken und Loslassen eines Fußpedals, das im fahrerseitigen Abteil lokalisiert ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung zu beeinflussen) versorgt. Eine errechnete Menge an komprimiertem Kraftstoff wird schnell und intermittierend in den eintretenden Luftstrom unmittelbar stromaufwärts vom Motor 12 eingespritzt, wie es zum Beispiel durch eine Motorregulierungsstrategie diktiert wird, um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu produzieren, das das augenblicklich gewünschte Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnis aufweist. Die Kraftstoffmenge, die in den eintretenden Luftstrom eingespritzt wird, wird so reguliert, dass ein mageres Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnis (das magere A/F-Gemisch 14) oder ein reiches Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnis (das reiche A/F-Gemisch 16) aufrechterhalten wird oder dass zwischen den zwei Zuständen gewechselt wird.
  • Das Gemisch aus Luft und Kraftstoff 14, 16 tritt in ein Ansaugrohr 22 des Verbrennungsmotors 12 ein und tritt als Abgas 18, 20 durch den Auspuffkrümmer 24 aus. Der Luftanteil des mageren oder reichen A/F-Gemisches 14, 16 wird durch ein Sekundärluftsaugsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das ein Drosselventil umfasst. Der Kraftstoffteil des mageren oder reichen A/F-Gemisches 14, 16 wird durch Kraftstoffinjektoren (nicht gezeigt) zugeführt, die komprimierten Kraftstoff in den eintretenden Luftstrom abgeben. Ein elektronisches Kraftstoffeinspritzsystem (nicht gezeigt) kann das Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das an den Motor 12 abgegeben wird, in Übereinstimmung mit einer Motorregulierungsstrategie kontinuierlich steuern. Das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem verwendet ein elektronisches Regulierungsmodul (ECM), das entsprechende Ausgabesignale an die Kraftstoffinjektoren sendet, die sich am Motor 12 befinden, um die geeignete Menge an Kraftstoff in den eintretenden Luftstrom zu verteilen.
  • Der Ansaugkrümmer 22 gibt das Luft- und Kraftstoff-Gemisch 14, 16 durch das Einlassventil 28 in die Verbrennungskammern und dann an die Zylinder 32 des Motors 12 ab. Das Luft- und Kraftstoff-Gemisch 14, 16 wird komprimiert, erwärmt und dadurch unter Antreiben der sich hin und her bewegenden Kolben 34 in den Zylindern 32 des Motors 12 gezündet. Die verbrauchten Verbrennungsprodukte werden aus den Zylindern 32 des Motors 12 durch die Auspuffhübe der Kolben 34 und in den Auspuffkrümmer 24 durch das Auslassventil 30 ausgestoßen. Der Auspuffkrümmer 24 gibt die Verbrennungsprodukte an das Abgasbehandlungssystem 10 als das oxidierende Abgas 18 (wenn das magere A/F-Gemisch 14 verbrannt wird) oder das reduzierende Abgas 20 (wenn das reiche A/F-Gemisch 16 verbrannt wird) ab. Das Behandlungssystem überträgt abwechselnd das oxidierende Abgas und das reduzierende Abgas 20 zu dem LNT-Reaktor für die NOx-Umwandlungsreaktionen.
  • Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, tritt der Abgasstrom 60 in den LNT-Reaktor 40 ein und geht durch die Durchflusskanäle 56 des Trägerkörpers 46, wo er mit den partikulären LNT-Materialien (oxidierendes, reduzierendes und speicherndes) in Kontakt kommt, die an den Wandoberflächen 62 der Kanäle 56 in einer dünnen Grundierungsschicht 80 dispergiert sind. Die hohe spezifische Oberfläche der Kanalwände 62 schafft einen ausreichenden Kontakt zwischen dem Abgas und den drei LNT-Materialien, so dass die gewünschten NOx-Umwandlungsreaktionen erfolgen. Das Abgasbehandlungssystem 10 überträgt dann den Abgasstrom 60 aus dem LNT-Reaktor 40 als behandelten Abgasstrom 38. Dieser behandelte Abgasstrom 38 wird aus dem Behandlungssystem 10 durch eine Auspuffrohröffnung 42 in die Umgebungsatmosphäre ausgestoßen.
  • Ein geeigneter LNT-Reaktor 40 für die Umwandlungsreaktionen, der hierin offenbart ist, ist in 2 gezeigt und umfasst einen Legierungsstahlbehälter 44, der mit einer stromaufwärts gelegenen Öffnung 48 für einen Abgaseintritt und einer stromabwärts gelegenen Öffnung 50 für einen Abgasdurchfluss geformt ist. Der Körper des Behälters ist im Querschnitt oft rund oder elliptisch und von einer Größe, dass er einen Durchflusskatalysator-tragenden Trägerkörper 46 zur Begünstigung der gewünschten NOx-Umwandlungsreaktionen in dem strömenden Abgasstrom 60 hält.
  • Der Trägerkörper 46, wie er im teilweisen Querschnitt gezeigt ist, ist ein keramischer, honigwabenförmiger Monolith mit flachen Endstirnseiten 52, 54 quer zum Abgasstrom 60 (d. h. entlang der Strömungsachse A) und umfasst mehrere kleine, quadratische, parallele Durchflusskanäle 56, die sich längs von der stromaufwärts gelegenen Stirnseite 52 zu der stromabwärts gelegenen Stirnseite 54 erstrecken. Da jeder Kanal 56 zum Einlassen des Abgasstroms 60 einen kleinen Querschnitt hat, ist die stromaufwärts gelegene Stirnseite 52 des Monolithen so dimensioniert, dass eine geeignete Anzahl von Kanälen 56 bereitgestellt wird, um zusammen eine gewünschte Strömungsrate für den Abgasstrom 60 anzupassen. Wenn sie extrudiert sind, haben sich honigwabenförmige Monolithen für Dieselabgas-LNT-Reaktoren als effektiv und haltbar erwiesen, es können auch andere Katalysatorkörper und andere geformte Katalysatorformen verwendet werden. Der Trägerkörper 46 kann aus einem beliebigen Material geformt sein, das fähig ist, die Temperatur- und chemischen Bedingungen, die mit den oxidierenden und reduzierenden Abgas- 18, 20 -Umgebungen verbunden sind, auszuhalten. Spezifische Beispiele für Materialien, die verwendet werden können, umfassen Keramiken, zum Beispiel extrudierter Cordierit, Siliciumcarbid oder ein hitze- und korrosionsbeständiges Metall, zum Beispiel Titan oder Edelstahl.
  • Wie in 3–5 gezeigt ist, sind kleine Partikel wenigstens eines der drei LNT-Materialien an den Wandoberflächen 62 der Durchflusskanäle 56 abgeschieden und es sind mehrere Abscheidungsanordnungen möglich. Beispielsweise zeigt 3 eine Teilansicht eines Kanals 56 mit einer Abscheidungsanordnung, bei der ein Gemisch der drei LNT-Materialien (oxidierendes, speicherndes und reduzierendes) gleichmäßig entlang der Wandoberflächen 62 des Trägerkörpers 46 (2) in einer dünnen Grundierungsschicht 80 abgeschieden ist. In dieser Anordnung geht der Abgasstrom 60 durch die Kanäle 56, wo er mit der porösen Grundierungsschicht 80 und den darin dispergierten LNT-Materialien in Kontakt kommt. Die Grundierungsschicht 80 und die Durchflusskanäle 56, die in 3–5 gezeigt sind, sind lediglich idealisierte Darstellungen; sie sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet und sollen nicht das tatsächliche Verteilungsmuster der LNT-Materialien darstellen. Eine dünne Grundierungsschicht, die Partikel aus einem oder mehreren der LNT-Materialien trägt, kann zum Beispiel auf der Oberseite eines partikulären Trägermaterials mit hoher spezifischer Oberfläche abgeschieden sein, allerdings ist dies nicht erforderlich.
  • 4 zeigt eine Teilansicht eines Kanals 156 mit einer Abscheidungsanordnung, bei der eine erste Grundierungsschicht 180 an einer Hälfte der Wandoberflächen 162 des Trägerkörpers 46 (2) nahe der stromaufwärts gelegenen Stirnseite 52 abgeschieden ist und eine zweite Grundierungsschicht 182 an der verbleibenden Hälfte der Wandoberflächen 162 des Trägerkörpers 46 nahe der stromabwärts gelegenen Stirnseite 54 abgeschieden ist. Die erste Grundierungsschicht 180 kann das Oxidationskatalysatormaterial, d. h. die Mangan-basierten Oxid-Partikel, umfassen und die zweite Grundierungsschicht 182 kann Partikel des Speichermaterials und des Reduktionskatalysatormaterials umfassen. Diese Anordnung stellt zwei gleich große und im Wesentlichen unterscheidbare Reaktorbetten bereit, die zusammen den gesamten Trägerkörper 46 überspannen. Und, wenn der Abgasstrom 160 durch die Kanäle 156 geht, kommt er mit den porösen Grundierungsschichten 180 und 182 und den darin dispergierten LNT-Materialien in Kontakt.
  • 5 zeigt eine Teilansicht eines Kanals 256 mit einer Abscheidungsanordnung, bei der eine erste Grundierungsschicht 280, eine zweite Grundierungsschicht 282 und eine dritte Grundierungsschicht 284 mehrmals abwechselnd an den Wandoberflächen 262 des Trägerkörpers 46 (2) von der stromaufwärts gelegenen Stirnseite 52 zu der stromabwärts gelegenen Stirnseite 54 abgeschieden sind. Jede der ersten, zweiten und dritten Grundierungsschichten 280, 282, 284 kann ein beliebiges der LNT-Materialien einzeln oder in Kombination umfassen. Diese Anordnung stellt mehrere, abwechselnde und im Wesentlichen unterscheidbare Reaktorbetten bereit, die sich über den gesamten Trägerkörper 46 erstrecken. Und wenn der Abgasstrom 260 durch die Kanäle 256 geht, kommt er mit den porösen Grundierungsschichten 280, 282 und 284 und den darin dispergierten LNT-Materialien in Kontakt.
  • In einer anderen Ausführungsform, wie sie in 6 gezeigt ist, umfasst der LNT-Reaktor 340 ein Paar geteilter Behälter 340a, 340b, die in Reihe entlang dem Weg des Abgasstroms 360 in dem Abgasbehandlungssystem 310 angeordnet sind. Der stromaufwärts angeordnete Behälter 340a hat einen Trägerkörper 346a eingebaut, der eine oder mehrere Grundierungsschicht(en) 380 verteilt an den Wandoberflächen 62, 162, 262 (3–5) der Durchflusskanäle 56, 156, 256 trägt, und der stromabwärts angeordnete Behälter 340b hat einen Trägerkörper 346b eingebaut, der eine oder mehrere Grundierungsschichten 382 verteilt an den Wandoberflächen 62, 162, 262 (3–5) der Durchflusskanäle 56, 156, 256 trägt. Die erste Grundierungsschicht 380 kann dieselbe Zusammensetzung wie die zweite Grundierungsschicht 382 haben oder nicht. Diese alternative strukturelle Anordnung des LNT-Reaktors 340 kann die Gesamtumwandlung von NOx zu N2 erhöhen, indem eine zusätzliche selektive katalytische NOx-Reduktion für NOx, das durch den stromaufwärts angeordneten Behälter 340a rutschen kann, bereitgestellt wird. Zusätzlich erleichtert dese strukturelle Anordnung die Aufrechterhaltung einer turbulenten Strömung durch das Abgasbehandlungssystem 310 und verstärkt diesen.
  • In noch einer anderen Ausführungsform kann der LNT-Reaktor 2 oder mehr geteilte Behälter umfassen, die in Reihe entlang des Weges des Abgasstroms in dem Behandlungssystem (nicht gezeigt) angeordnet sind. Jeder Behälter kann einen Trägerkörper eingebaut haben, der dieselben oder unterschiedliche LNT-Materialien in einer dünnen Grundierungsschicht an den Kanalwänden verteilt trägt. Auf diese Weise können bestimmte LNT-Reaktionen in Isolierung voneinander ablaufen, was die gesamte Reduktion von NOx, CO und HCs im Abgas erhöhen kann.
  • Die LNT-Materialien (oxidierendes, speicherndes und reduzierendes) arbeiten in Kombination, um NOx durch einen mehrteiligen Reaktionsmechanismus effizient zu N2 umzuwandeln. Wenn der Motor 12 zum Beispiel durch Verbrennen eines mageren A/F-Gemisches 14 betrieben wird, oxidiert das Oxidationskatalysatormaterial (d. h. ein Gemisch aus Mangan-basierten Oxiden) NO, das in dem oxidierenden Abgas 18 enthalten ist, zu NO2. Zur gleichen Zeit speichert oder ”fängt” das Speichermaterial sowohl das native als auch das neu erzeugte NOx. Die Oxidation von NO und die Speicherung von NO2 erfolgt, bis das Speichermaterial seine Speicherkapazität erreicht oder nahezu erreicht. Die gespeicherten Stickstoffoxide werden dann aus dem Speichermaterial entfernt, um Fangstellen für eine zukünftige NOx-Speicherung zu regenerieren. Die Freisetzung von NOx aus dem Speichermaterial wird durch zeitweilige Abgabe eines reichen A/F-Gemisches 16 an den Motor 12 erreicht, so dass eine Verbrennung in dem Motor 12 das reduzierende Abgas 20 produziert. Die Abnahme beim Sauerstoffgehalt und die Zunahme bei Reduktionsmitteln (d. h. CO, HCs und H2) im reduzierenden Abgas 20 macht das gespeicherte NOx thermodynamisch instabil und bewirkt eine NOx-Freisetzung. Die verfügbaren Reduktionsmittel reduzieren dann das freigesetzte NOx über dem Reduktionskatalysatormaterial. Sobald eine Regeneration des Speichermaterials in zufriedenstellender Weise erreicht ist, kann eine Abgabe des mageren A/F-Gemisches 14 an den Motor 12 wieder hergestellt werden und der Zyklus wiederholt werden. Die in dem oxidierenden Abgas 18 enthaltenen Reduktionsmittel (HCs) und das reduzierende Abgas (CO, HCs, H2) werden durch die Mangan-basierten Oxid-Partikel in dem Oxidationskatalysatormaterial und, wenn vorhanden, durch Palladium-Partikel, die in den Grundierungsschichten dispergiert sind, ebenfalls oxidiert.
  • Ein Verfahren einer Verwendung des LNT-Reaktors 40 in dem Abgasbehandlungssystem 10 sollte für einen Fachmann, dem die obige Offenbarung gegeben wird, klar sein. Das Verfahren umfasst Abgeben des mageren A/F-Gemisches 14 an den Motor 12 zur Verbrennung. Das magere A/F-Gemisch 14 wird in den Zylindern 32 des Motors verbrannt und das resultierende oxidierende Abgas 18 wird an das Abgasbehandlungssystem 10 übertragen. Der LNT-Reaktor 40 nimmt den Strom 60 des oxidierenden Abgases 18 an der stromaufwärts gelegenen Öffnung 48 des Behälters 44 auf. Das oxidierende Abgas 18 geht von der stromaufwärts gelegenen Öffnung 48 zu der stromabwärts gelegenen Öffnung 50 und geht durch den Trägerkörper 46 durch die vielen Durchflusskanäle 56. Das Oxidationskatalysatormaterial oxidiert NO zu NO2. Das Speichermaterial fängt das NO2 ein, das in dem oxidierenden Abgas 18 enthalten ist. Dann verlangt das Verfahren, wenn es zweckmäßig ist, die Einstellung des Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses in dem Luft- und Kraftstoff-Gemisch, um ein reiches A/F-Gemisch 16 an den Motor 12 zur Verbrennung abzugeben. Wenn der Motor 12 durch Verbrennen des reichen A/F-Gemisches 16 arbeitet, wird das resultierende reduzierende Abgas 20 zu dem Abgasbehandlungssystem 10 übertragen. Das reduzierende Abgas 20 traversiert den Trägerkörper 46 durch die vielen Durchflusskanäle 56 und reinigt das Speichermaterial von NOx. Das freigesetzte NOx wird über dem Reduktionskatalysatormaterial durch die in dem reduzierenden Abgas 20 enthaltenen Reduktionsmittel zu N2 reduziert. Das Verfahren erfordert gegebenenfalls eine Einstellung des Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses in dem Luft- und Kraftstoff-Gemisch zurück zu dem mageren A/F-Gemisch 14.
  • Das bevorzugte LNT-Oxidationskatalysatormaterial umfasst Partikel eines Mangan-basierten Mischoxids, das integral mit wenigstens einem anderen Basismetalloxid (Mangan-basierte Oxide) kombiniert ist. Diese Mangan-basierten Oxide haben üblicherweise einzeln eine viel höhere katalytische Aktivität als Manganoxid, und zwar wegen der starken Wechselwirkung infolge der Bildung einer festen Lösung zwischen den zwei Komponenten.
  • Beispiele für bevorzugte Mangan-basierte Oxide umfassen MnOx-CeO2, MnOx-ZrO2 und MnOx-Y2O3, da alle drei dieser Oxide fähig sind, etwa 80% NO bei 300°C in einem synthetischen Sauerstoff und Wasser enthaltenden Gasstrom zu oxidieren, wenn sie als Partikelkatalysatoren hergestellt sind und als Grundierung auf Monolithen-Kernproben aufgetragen sind.
  • In einer zweiten Wiederholung wurden die drei Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren miteinander verglichen, wobei MnOx-CeO2 insgesamt eine etwas höhere NOx-Oxidationsleistung zeigte. Daher ist MnOx-CeO2 in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der bevorzugte Oxidationskatalysator.
  • Ohne eine Bindung durch eine Theorie zu wünschen, ist die höhere Oxidationsaktivität von MnOx-CeO2 durch die Sauerstoff-Vakanz, die in dem CeO2-Gitter durch den Einbau von Metallatomen gebildet wird, und die hoch dispergierten Metalloxide bedingt. Wenn die Sauerstoff-Vakanz durch Adsorbieren von Sauerstoff aus der Umgebung abgelegt wird, wird molekularer Sauerstoff absorbiert und unter Bildung einer reaktiven Sauerstoffverbindung aktiviert, und so wird die NO-Oxidationsaktivität erhöht. Außerdem ist die NO-Oxidationsaktivität eines physikalischen Gemisches von Mn2O3 und CeO2 niedriger als die von co-präzipitiertem Mn2O3-CeO2, da wahrscheinlich ein synergistischer Mechanismus zwischen den Mangan- und Ceroxiden existiert, der als ein Prozess der Sauerstoffaktivierung und des Sauerstofftransfers durch die Redoxzyklen von Mn4+/Mn3+ und Ce4+/Ce3+ angesehen werden kann. Diese Beziehung, theoretisiert, ist im Folgenden dargestellt:
    Figure 00260001
  • In einer dritten Wiederholung wurde das Atomverhältnis von Mn zu dem gesamten MnOx-CeO2-Metall, das heißt Mn/(Ce + Mn), variiert. Fünf MnxCe1-xO2-Katalysatoren wurden hergestellt, wobei x = 0, 0,1, 0,3 0,5 und 1, und MnOx(0,3)-CeO2 zeigte die beste NO-Oxidationsaktivität unter diesen Katalysatoren. Daher ist MnOx(0,3)-CeO2 in einer anderen Ausführungsform der bevorzugte Oxidationskatalysator.
  • In einer vierten Wiederholung wurde die NO-Oxidationsaktivität über einem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator und einem Pd-Katalysator, getrennt und in Kombination, in einem synthetisierten Dieselmotor-Abgasstrom, der 3000 ppm CO und 500 ppm C3H6/C3H8 enthielt, evaluiert. Die Kombination aus MnOx(0,3)-CeO2 und Pd in einem Katalysator verbesserte die Oxidation von NO, CO und C3H6 im Vergleich zu dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator alleine signifikant. Daher ist in noch einer anderen Ausführungsform die Kombination aus MnOx(0,3)-CeO2 und Pd der bevorzugte NO-Oxidationskatalysator in einem Gasstrom, der CO und HCs enthält.
  • Die Fähigkeit dieser Mangan-basierten Oxide, NO effizient zu NO2 zu oxidieren, kann die Notwendigkeit, Platin als Oxidationskatalysatormaterial in den LNT-Reaktor einzuschließen, deutlich verringern oder sogar eliminieren.
  • Das partikuläre Speichermaterial kann ein beliebiges geeignetes Material sein, von dem dem Fachmann bekannt ist, dass es NO2 unter oxidierenden Bedingungen speichern oder ”fangen” kann und NOx-Gase während reduzierender Bedingungen freisetzen kann. Eine Reihe von Alkali- oder Erdalkalimetallverbindungen wirkt in einer solchen Art durch die reversible Bildung von Nitratspezies. Einige spezifische und beispielhafte Alkali- oder Erdalkalimetallverbindungen, die verwendet werden können, umfassen BaO, BaCO3, CeO2, CeO2-ZrO2, Ce-Pr-La-Ox und K2CO3.
  • Wie es in den Experimenten 6 und 7 dieser Beschreibung diskutiert wird, weist MnOx-CeO2 hohe NOx-Adsorptionskapazität in einer Umgebung mit Sauerstoffüberschuss bei Temperaturen unter 200°C auf. Daher können die bevorzugten Mangan-basierten Oxide als das LNT-Speichermaterial für eine Niedrigtemperatur-Adsorption von NOx verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können die bevorzugten Mangan-basierten Oxide mit BaO, BaCO3 oder K2CO3 als LNT-Speichermaterial kombiniert werden.
  • Das LNT-Reduktions-Katalysatormaterial kann ein beliebiges geeignetes Material sein, von dem Fachleuten bekannt ist, dass es NOx-Gase unter reduzierenden Bedingungen zu N2 reduzieren kann. Zwei spezifische Edelmetalle, die verwendet werden können, umfassen Palladium (Pd) und Rhodium (Rh).
  • Die LNT-Materialien können oben auf einem Konglomerat mit hoher spezifischer Oberfläche eines partikulären Trägermaterials abgeschieden sein. Das Trägermaterial kann zum Beispiel ein gemischtes Cer- und Zirkoniumoxid-Material mit hoher spezifischer Oberfläche (CeO2-ZrO2) sein. Dieses Material stellt eine hohe spezifische Oberfläche sowie eine gewisse zusätzliche relevante Funktionalität bereit. CeO2-ZrO2-Materialien haben spezifischer eine gewisse Eignung bewiesen, die NO2-Speicherung bei niedrigen Temperaturen zu erhöhen, bestimmte Katalysatoren so zu stabilisieren, dass die Beladungsanforderungen reduziert werden können, und die Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion zu begünstigen. Das Trägermaterial kann auch Aluminiumoxid (Al2O3), CeO2, einen ZSM-5-Zeolith oder ein beliebiges anderes geeignetes Material, das dem Fachmann bekannt ist, umfassen.
  • Eine bevorzugte Kombination von LNT-Katalysatormaterialien besteht aus einem Mangan enthaltenden Basismetalloxid, Rhodium (Rh), Palladium (Pd) und Bariumoxid (BaO). Das Rh-Katalysatormaterial wird vorzugsweise auf ein gemischtes Cer- und Zirkoniumoxid-Trägermaterial (CeO2-ZrO2) aufgeladen, und die Pd- und BaO-Materialien werden vorzugsweise auf ein Aluminiumoxid (Al2O3)-Trägermaterial aufgeladen. Die bevorzugte Beladung des Trägerkörpers mit LNT-Materialien ist etwa 200 g/l an verfügbarem Strömungsvolumen mit 20 g/l BaO, 50 g/ft3 Pd, 5 g/ft3 Rh und 30 g/l Mangan-basierten Oxide.
  • Das Abgasbehandlungssystem kann außerdem zu der Behandlung des Abgases durch Oxidieren, zu einem gewissen Grad, von CO und HC zu CO2 und Wasser beitragen. Um die Gesamtentfernung von NOx, CO und HCs zu erhöhen, kann der Abgasstrom durch einen Behälter geführt werden, der einen Trägerkörper enthält, der ein Oxidationskatalysatormaterial enthält, bevor das Abgas in den LNT-Reaktor (nicht gezeigt) eintritt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Oxidationskatalysator Partikel aus MnOx-CeO2 in Kombination mit Palladium (Pd)-Partikeln umfassen. Die Vorteile eines Oxidationskatalysatormaterials aus MnOx-CeO2 und Pd werden in Experiment 4 dieser Beschreibung weiter diskutiert. In einer anderen Ausführungsform kann das Oxidationskatalysatormaterial ein kommerzieller Pt-basierter Dieseloxidationskatalysator sein, wenn die Kosten gerechtfertigt sind.
  • Das Abgas kann anderen Vorrichtungen oder einer anderen mechanischen Einrichtung, die nicht ausdrücklich in 1 gezeigt sind, ausgesetzt werden, die dabei helfen können, den behandelten Abgasstrom zu erzeugen oder auch nicht dabei helfen können. Diese Vorrichtungen umfassen zum Beispiel einen anderen Dieseloxidationskatalysator, einen Dreiwegekatalysator, einen Dieselpartikelfilter, eine Abgasrezirkulationsleitung, eine Turboladerturbine, einen Auspufftopf und/oder einen Resonator. Fachleute werden diese und die anderen vielen Vorrichtungen, denen Abgas ausgesetzt werden könnte, kennen und verstehen.
  • EXPERIMENTELLES
  • Wie in der kürzlich eingereichten Patentanmeldung Nr. 12/853,357 mit Datum 10. August 2010 offenbart wurde, wurden Mangan-enthaltende Basismetalloxid-Partikel (spezifisch MnOx-CeO2, MnOx-Y2O3 und MnOx-ZrO2) hergestellt und verwendet, um eine NO-Oxidation zu NO2 in einem synthetischen Gasgemisch, das hergestellt wurde, um Dieselmotor- und Magerverbrennungsmotor-Abgase nachzuahmen, zu begünstigen. In einem anderen Experiment wurden diese Mangan-basierten Oxide mit einem kommerziellen Palladium (Pd)-Katalysatormaterial kombiniert. Es wurde gefunden, dass die Mangan-enthaltenden Basismetalloxide wirksam bei der Oxidation von NO, CO und Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht in Sauerstoff-enthaltenden (und Wasser enthaltenden) Gasgemischen eingesetzt werden konnten. Solche geeignet formulierten und hergestellten Gemische konnten auch wirksam mit geeigneten Mengen an Pd oder sogar Platin (Pt) (wenn die Kosten gerechtfertigt sind) bei der Begünstigung solcher Oxidationsreaktionen kombiniert werden.
  • Bestärkt durch diese Experimente wurden diese Mangan-basierten Oxide außerdem zur Verwendung in Mager-NOx-Fallen (LNT)-Systemen untersucht.
  • MnOx, CeO2, MnOx-CeO2, MnOx-ZrO2 und MnOx-Y2O3 (Mangan-basierte Oxide) wurden zur Verwendung als Pulverkatalysatoren durch ein Co-Präzipitationsverfahren hergestellt. Um die Oxidationskatalysatoren in Pulverform herzustellen, wurden geeignete Mengen an Metallnitraten in entionisiertem Wasser mit Raumtemperatur gelöst, und es wurde eine wässrige Ammoniaklösung als Präzipitationsmittel unter Rühren zugesetzt, bis der pH-Wert 10,5 erreichte. Das Präzipitat wurde bei derselben Temperatur für 2 Stunden in der Mutterlauge weiter gealtert. Nach Filtration und Waschen mit entionisiertem Wasser wurde der erhaltene Feststoff für 12 Stunden bei 120°C getrocknet und dann bei 550°C in Luft für 5 Stunden calciniert. Die Mischoxide werden MnOx(x)-CeO2 genannt, worin x das Atomverhältnis von Mn zu dem Gesamtmetall ist, d. h. Mn/(Ce + Mn). Für die Zwecke von Vergleichsexperimenten wurden Partikel aus MnOx und CeO2 getrennt hergestellt.
  • Weitere Speicher- und Katalysator-Pulvermaterialien wurden in der folgenden Art hergestellt. Als Speichermaterial wurden Partikel aus BaO and γ-Al2O3 wie folgt hergestellt (BaO/γAl2O3). Sasol CATALOX 18 HPa 150 L4, γ-Aluminiumoxid, wurde mit Ba(CH3COO)2 so imprägniert, dass eine Beladung von 20 Gew.-% BaO erhalten wurde, und in einem Ofen bei 550°C für 5 Stunden calciniert. Partikel aus Rh/CeO2-ZrO2 wurden ausgehend von CeO2-ZrO2-Mischoxid (21 Gew.-% CeO2 und 72 Gew.-% ZrO2 von Rhodia) unter Imprägnieren mit Rh(NO3)3 derart, dass 2 Gew.-% Rh erhalten wurden, hergestellt und für 5 Stunden bei 550°C calciniert. Partikel aus Pd/γ-Al2O3 wurden ausgehend von γ-Aluminiumoxid (Sasol CATALOX. 18 HPa 150 L4) unter Imprägnierung mit Pd(NO3)2 hergestellt und dann für 5 Stunden bei 550°C calciniert. Die Beladung an Pd ist 4 Gew.-%.
  • In diesem Beispiel wurden zur Bildung der Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren etwa 4 Gramm wenigstens eines Mangan-basierten Oxids, 1,4 ml Aluminiumoxidsol (30% Aluminiumoxid) und 15 Gramm Wasser für 18 Stunden kugelgemahlen, und die Aufschlämmung wurde dann auf Monolith-Kernproben durch Grundierung aufgetragen. Die Größe der abgeschiedenen Mangan-basierten Oxid-Partikel war etwa 10 bis 20 Nanometer. Dieses Katalysatorgemisch enthielt kein Platin. Die Monolith-Kernproben hatten einen Durchmesser von ¾ Inch und eine Länge von 1 Inch, 400 Zellen pro Quadrat-Inch (cpsi), eine 4 Milli-Inch-Wanddicke und bestanden aus Cordierit. Nach Grundierung wurden die monolithischen Katalysatoren bei 120°C getrocknet und bei 150°C für 5 Stunden in statischer Luft calciniert und dann in einem Ofen für 24 Stunden bei 700°C in 10% H2O/Luft gealtert.
  • Die folgenden kommerziellen Benchmark-Katalysatoren wurden in diesen Experimenten verwendet und wurden durch Grundierung auf die Monolith-Kernproben, ähnlich wie oben, mit einer Beladung, wie sie im Folgenden angegeben ist, aufgetragen: Pd-Katalysator, 80 g/ft3; Pt-Katalysator, 50 g/ft3; Dieseloxidationskatalysator (DOC) mit Pt/Pd/Rh = 43/6/0 g/ft3 und einer Gesamt-PGM-Beladung von 49 g/ft3 und eine Mager-NOx-Falle (LNT) mit einer PGM-Beladung von 45 g Pt/8 g Pd/5 g Rh/ft3.
  • EXPERIMENT 1
  • Drei Mangan-basierte Oxide (MnOx-CeO2, MnOx-ZrO2 und MnOx-Y2O3) wurden als Oxidationskatalysatoren hergestellt und verwendet, um eine NO-Oxidation in einem synthetischen Sauerstoff und Wasser enthaltenden Gasstrom zu fördern. Die NO-Oxidationsaktivität dieser Mangan-basierten Oxide wurde dann mit einem kommerziellen Pt-basierten Katalysator mit einer Pt-Beladung von 50 g/ft3 und einem La0,9Sr0,1MnO3-Katalysator verglichen.
  • Diese Katalysatoren wurden in einem Quarz-Röhrenreaktor, der bei Atmosphärendruck betrieben wurde, untersucht, indem ein simuliertes Gasgemisch durch ein Volumen von Katalysatorpartikeln, die als Grundierungsschichten an den Wänden von Durchgängen eines Monolithen enthalten waren, geführt wurde. Das simulierte Gasgemisch wurde dem Reaktor unter Verwendung einer Reihe von Massenströmungsregulatoren zugeführt. Die Beschickungszusammensetzung war 10% O2, 10% H2O, 10% CO2 und 200 ppm NO mit N2 als Rest. Für diese Bestandteile wurden kommerzielle Quellen hoher Reinheit verwendet. Die Gesamtzuführungsströmungsrate war 3,0 l/Minute, was einer Raumgeschwindigkeit von 25000 h–1 entspricht. In diesen und in den folgenden Experimenten bezieht sich der Wert für die Raumgeschwindigkeit auf das Verhältnis der volumetrischen Strömungsrate des Gasgemisches (bei STP) zu dem Nominalvolumen des Keramikmonolithen (mit 400 Kanälen pro Quadrat-Inch Einlass-Stirnseitenfläche), das willkürlich auf seiner äußeren Querschnittsfläche und Länge basiert.
  • Der Reaktor wurde in einem Röhrenofen erwärmt, welcher die Temperatur genau stromaufwärts des Katalysators regulierte. Es wurden Wärmefühler verwendet, um die Temperatur stromaufwärts und stromabwärts der Katalysatorprobe zu messen. Der Reaktoraustrittsstrom wurde mit einem Fourier-Transform-Infrared (FTIR)-Analysator (ThermoNicolet NEXUS 670) analysiert und bei 940 Torr und 165°C geeicht. Ein Druckregulator am Auslass des FTIR wurde verwendet, um den Eichdruck aufrechtzuerhalten, und die Leitung stromabwärts des Reaktors wurde auf 165°C erwärmt. Die Leitungen stromaufwärts des Reaktors wurden ebenfalls auf 165°C erwärmt, um eine vollständige Verdampfung von Wasser sicherzustellen.
  • Die drei Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren (MnOx-CeO2, MnOx-ZrO2 und MnOx-Y2O3) zeigten ähnliche NO-Oxidationsaktivität und waren mit dem kommerziellen Pt-basierten Katalysator vergleichbar, wenn die Temperatur unter 250°C lag; allerdings wurde eine bessere Leistung über den Basismetalloxiden beobachtet, wenn die Temperatur über 300°C lag. La0,9Sr0,1MnO3-Perowskit zeigte bei der untersuchten Temperatur die niedrigste NO-Umwandlung. Die ”steady-state”-NO-Umwandlungen erreichten etwa 300°C für alle drei der Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren ein Maximum, während eine maximale NO-Umwandlung bei 350°C für die Pt- und La0,9Sr0,1MnO3-Katalysatoren beobachtet wurde. Alle drei Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren erreichten eine Umwandlung von etwa 80% bei 300°C und zeigten eine bessere Leistung als der Pt-basierte Katalysator, der nur eine Umwandlung von 52% bei derselben Temperatur erreichte.
  • In der Summe zeigten die Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren höhere NO-Oxidationsaktivität als die Pt- und La0,9Sr0,1MnO3-Katalysatoren. Bei einem Vergleich der drei Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren untereinander zeigte MnOx-CeO2 insgesamt eine leicht höhere NOx-Oxidationsleistung; daher wurde dieser Katalysator für eine weitere Untersuchung ausgewählt.
  • EXPERIMENT 2
  • In einer zweiten Gruppe von Experimenten wurde der Gehalt an Mn in den Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren variiert und die resultierenden NO-Oxidationsaktivitäten wurden aufgezeichnet. Der Prozentwert der ”steady-state”-NO-Umwandlung als Funktion der Temperatur wurde über fünf hergestellten MnxCe1-xO2-Katalysatoren, wobei x = 0, 0,1, 0,3, 0,5 und 1 ist, untersucht. Die Resultate zeigten, dass je höher die Mangan-Konzentration ist, desto höher ist die Oxidationsaktivität für NO zu NO2, bis das Mn/(Ce + Mn)-Atomverhältnis 0,3 erreicht. Insgesamt zeigte MnO(0,3)-CeO2 die beste NO-Oxidationsaktivität unter allen Katalysatoren.
  • EXPERIMENT 3
  • In einer dritten Gruppe von Experimenten wurde die NO-Oxidationsaktivität des MnOx(0,3)-CeO2-Katalysators in Gegenwart von CO und HCs zur Simulierung von Dieselmotorabgas evaluiert. Die Beschickungszusammensetzung für den Reaktor wurde zu 10% O2, 200 ppm NO, 350 ppm C3H6, 150 ppm C3H8, 3000 ppm CO, 10% H2O mit N2 als Rest geändert. Die Gase wurden unter Verwendung einer Reihe von Massenströmungsregulatoren zugeführt und die Gesamtzuführungsströmungsrate war 3,0 l/Minute, was einer Raumgeschwindigkeit von 25000 h–1 entspricht.
  • Ein Maximum der NO-Umwandlung von 22% bei 300°C wurde beobachtet, was eine Abnahme gegenüber dem Maximum der Umwandlung von 82%, das in vorangehenden Experimenten beobachtet wurde, darstellt. Insgesamt beeinträchtigte das Vorliegen von CO und HCs über dem Mangan-basierten Oxid-Katalysator die Oxidation von NO nachteilig, wobei eine NO2-Bildung durch HCs über dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator inhibiert oder verbraucht wurde.
  • Zum Vergleich wurden auch kommerzielle Pt- und Pd-Katalysatoren unter denselben Bedingungen getestet. Der Pd-Katalysator zeigte höhere CO/C3H6/C3H8-Oxidationsaktivität als der Pt-basierte Katalysator; allerdings war die NO-Oxidation zu NO2 sehr schlecht. Der Pt-basierte Katalysator zeigte höhere CO/C3H6/NO-Oxidationsaktivität, aber viel niedrigere C3H8-Oxidationsaktivität als die Pd- und MnOx(0,3)-CeO2-Katalysatoren einzeln. Die NO-Oxidation zu NO2 über dem kommerziellen Pt-basierten Katalysator war auch durch das Vorliegen von C3H6 inhibiert, wobei die NO-Umwandlung von 20% ohne HCs zu nahezu 0% in Gegenwart von C3H6 bei 200°C abnahm.
  • Insgesamt zeigte der MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator keine hohe NO-Oxidationsleistung in Gegenwart von CO und HCs auf. Und der Pd-Katalysator wies höhere HC- und CO-Oxidationsleistungsfähigkeit auf als der Pt-Katalysator.
  • EXPERIMENT 4
  • In einer vierten Gruppe von Experimenten wurde die halbe Menge eines Pd-Katalysators stromaufwärts eines MnOx(0,3)-CeO2-Katalysators platziert, um die Entfernung von HCs und CO aus einem synthetischen sauerstoffreichen Dieselabgasstrom zu unterstützen. Die Oxidationsleistung eines Pt-basierten Dieseloxidationskatalysators (DOC) wurde zum Vergleich unter denselben Bedingungen evaluiert. 7 zeigt die Oxidationsleistung von NO, HCs und CO über dem 0,75''(D) × 0,5''(L)-Pd-Katalysator vor 0,75''(D) × 0,5''(L)-MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator. Die Oxidationsleistung des kommerziellen Pt-basierten 0,75''(D) × 1,0''(L) DOC ist nicht gezeigt. Die Kombination eines Pd-Katalysators und eines MnOx(0,3)-CeO2-Katalysators verbesserte die Oxidation von NO, CO und H3H6 im Vergleich zu dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator allein signifikant. Zusätzlich war die CO-, C3H6- und NO-Oxidationsleistung über dem Pd- und MnO2(0,3)-CeO2-Katalysator vergleichbar mit der eines kommerziellen Pt-basierten DOC.
  • Darüber hinaus zeigten der Pd- und MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator eine höhere C3H8-Oxidation als der kommerzielle DOC. Der Pd- und MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator produzierte kein N2O, während 20 ppm N2O über dem kommerziellen DOC bei 250°C detektiert wurden.
  • EXPERIMENT 5
  • In einer fünften Gruppe von Experimenten wurde MnOx-CeO2 zur Verwendung in einer Mager-NOx-Falle (Lean NOx Trap, LNT) untersucht. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Mangan-basierten Oxid-LNT.
  • Um das Mangan-basierte Oxid-LNT-Katalysatormaterial zu bilden, wurden die Mangan-basierten Oxide zusammen mit Rh/CeO2-ZrO2, Pd/Al2O3, BaO/Al2O3 kugelvermahlen, und die Aufschlämmung wurde durch Zugeben von wässriger Ammoniaklösung bei einem pH von 9,0 bis 9,5 gehalten. Nach einem Kugelvermahlen für 18 Stunden wurde die Aufschlämmung auf Monolith-Kernproben durch Grundierung aufgetragen. Die Monolith-Kernproben hatten einen Durchmesser von ¾ Inch und eine Länge von 1 Inch, 400 Zellen pro Quadrat-Inch (cpsi), eine Wanddicke von 3 Milli-Inch und bestanden aus Cordierit. Die angestrebte Gesamt-Grundierungsbeladung war 200 g/l mit 20 g/l BaO, 50 g/ft3 Pd, 5 g/ft3 Rh und 30 g/l Mangan-basierten Oxiden. Nach dem Grundieren wurde der monolithische Katalysator bei 120°C getrocknet und bei 550°C für 5 Stunden in statischer Luft calciniert und dann in einem Ofen für 24 Stunden bei 700°C in 10% H2O/Luft gealtert.
  • Die LNT-Katalysatoren wurden in demselben Reaktorsystem, wie die NO-Oxidationstests durchgeführt wurden, getestet, allerdings mit einer mager/reich Zyklisierungsfähigkeit. Die Gesamtbeschickungsströmungsrate war 0,3 l/min, was einer Raumgeschwindigkeit von 25000 h–1 entspricht.
  • Der Gasverteiler bestand aus drei Sätzen von Strömungsregulatoren, die Gase für den Reaktor bereitstellen. Satz A (reiche Beschickung) enthielt Stromregulatoren, die 0,5% H2, 1,5% CO und 0,5% O2, ausgeglichen mit N2, bereitstellten, und die Gesamtströmungsrate war 1,0 l/min. Satz B (magere Beschickung) enthielt Strömungsregulatoren, die 10% O2-Gase, ebenfalls ausgeglichen mit N2, bereitstellten, und die Gesamtströmungsrate war 1,0 l/min. Während zyklischer Arbeitsgänge wurde das A/B-Solenoidventil zwischen Satz A und Satz B mit der gewünschten Frequenz (mager/reich = 60 s/5 s) umgeschaltet. Satz C enthielt die Gase, die nicht zyklisieren (NO, CO2, SO2 und N2), und die Strömungsrate war 2 l/min. Daher war die Gesamtgasströmungsrate bei 3 l/min auf einer Trockengasbasis, was einer Raumgeschwindigkeit von 25000 h–1 entspricht.
  • Die Standard-LNT-Testbedingungen der mageren Gemischgase umfassten 100 ppm NO, 10% O2, 10% H2O, 10% CO2, 0% H2, 0% CO, 500 ppm C3H6/C3H8 und N2 als Rest. Die Dauer des mageren Zyklus war 60 Sekunden und die Raumgeschwindigkeit war 25000 h–1. Die reichen Gemischgase umfassten 100 ppm NO, 0,5% O2, 10% H2O, 10% CO2, 0,5% H2, 1,5% CO, 500 ppm C3H6/C3H8 und N2 als Rest. Die Dauer des mageren Zyklus war 5 Sekunden und die Raumgeschwindigkeit war 25000 h–1.
  • Die Mangan-basierte Oxid-LNT wurde getestet und mit einem kommerziellen Pt-basierten LNT-Katalysator verglichen. Wie oben diskutiert wurde, wurde eine NO-Oxidation über dem MnOx-CeO2-Katalysator durch das Vorhandensein von HCs und CO inhibiert, allerdings resultierte die Kombination aus MnO2-CeO2 und Pd als ein Katalysator in einer ausgezeichneten HC-, CO- und NO-Oxidation. Dementsprechend wurde die Mangan-basierte Oxid-LNT mit MnO2-CeO2 und Pd als Katalysatoren evaluiert. Wenn die NO-Umwandlungsaktivität als Funktion der Zeit über der Mangan-basierten Oxid-LNT und einer kommerziellen Pt-basierten LNT verglichen wurde, wurde ähnliche NO-Reduktionseffizienz beobachtet. 9 zeigt die Umwandlungseffizienz der Mangan-basierten Oxid-LNT als Funktion der Temperatur. Bei 200°C wurde eine 20% NO-Reduktion über beiden Katalysatoren erreicht und es wurde ein Maximum der NO-Umwandlung (80%) bei 350 bis 400°C erreicht. Beide Katalysatoren zeigten ähnliche C3H6- und C3H8-Oxidationsleistung. Bei 250°C wurde an beiden Katalysatoren nahezu 100% C3H6-Umwandlung erreicht. Daher hat MnO2-CeO2 das Potential, Pt in einer herkömmlichen LNT zu ersetzen.
  • EXPERIMENT 6
  • In einer anderen Gruppe von Experimenten wurden NOx-Adsorptions- und -Desorptionstests über Mangan-basiertem Oxid-Katalysator unter Verwendung desselben Reaktorsystems wie bei den NO-Oxidationstests durchgeführt. Die mageren Gemischgase umfassten 200 ppm NO, 10% O2, 10% CO2, 5% H2O und N2 als Rest, und die Raumgeschwindigkeit war 25000 h–1. Vor dem Test wurde der Katalysator zuerst in 200 ppm NO, 10 % O2, 10% H2O, 10% CO2 bei 100°C gesättigt. Nachdem die Austritts-NOx-Konzentration die Eintrittskonzentration von NOx (200 ppm) erreichte, wurde der Katalysator dann von 100 bis 650°C mit einer Temperaturanstiegsrate von 10°C/min unter denselben Bedingungen erwärmt. Die Konzentration an NO und NO2 im Katalysatoraustritt wurden durch FTIR überwacht. Solange NO gespeichert wurde, war die Austritts-NOx-Konzentration niedriger als die Eingangs-NOx-Konzentration. Eine thermische Zersetzung der gespeicherten NOx-Spezies führte zu einer Erhöhung der NOx-Austrittskonzentration. Die Menge an NOx, die eingefangen worden war, wurde durch Integration der Kurven unter der Basislinie (200 ppm) bestimmt und die Menge an NOx, die freigesetzt wurde, wurde durch Integration der Kurven über der Basislinie geschätzt.
  • 10 zeigt die NO-, NO2- und NOx-Konzentrationsprofile als Funktion der Temperatur von 150 bis 650°C über dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator unter mageren Bedingungen. NOx begann an dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator bei 175°C zu adsorbieren und begann bei 250°C zu desorbieren, und das adsorbierte NOx wurde bei 500°C vollständig freigesetzt. Der MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator wies die höchste NO2-Bildung bei 340°C mit 225 ppm auf. Die NOx-Adsorptionskapazität des MnOx(0,3)-CeO2-Katalysators, die auf der Desorptionskurve basiert, ist 12 mmol/l.
  • In 10 kann gesehen werden, dass über dem MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator die Fläche unter den Adsorptions- und den Desorptionskurven unterschiedlich ist, wobei der Adsorptionspeak kleiner ist als die Desorptionsmulde. Die NOx-Adsorptionskapazität, die auf der Adsorptionskurve basiert, ist 4 mmol/l, während die NOx-Adsorptionskapazität, die auf der Desorptionskurve basiert, 12 mmol/l ist, was anzeigt, dass 8 mmol/l NOx bei Temperaturen unter 150°C während Sättigung adsorbiert wurden. Insgesamt zeigen diese Resultate, dass der MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator die Fähigkeit haben sollte, NOx bei niedrigeren Temperaturen zu adsorbieren.
  • EXPERIMENT 7
  • In noch einer anderen Gruppe von Experimenten wurde eine temperatur-programmierte NOx-Desorption (Temperature Programmed Desorption, TPD) in demselben Reaktor wie die NO-Oxidationstests durchgeführt. Vor dem Test wurden die Mangan-basierten Oxid-Katalysatoren zuerst in 200 ppm NO, 10% O2, 10% H2O, 10% CO2 bei 150°C gesättigt. Nachdem die Austritts-NOx-Konzentration die Eintritts-Konzentration von NOx (200 ppm) erreicht hatte, wurde das NO-Gas abgestellt, bis kein NOx durch FTIR detektiert werden konnte. Der TPD-Test wurde dann in 10% O2, 10% H2O und 10% CO2 mit N2 als Rest laufengelassen.
  • Die Resultate von NOx-TPD, die für den MnOx(0,3)-CeO2-Katalysator erhalten wurden, zeigten einen breiten Peak für NO2 und einen kleinen NO-Peak während der TPD mit einem sehr weiten Temperaturfenster von 200 bis 450°C. Diese Peaks geben an, dass das adsorbierte NOx bei 200°C zu desorbieren begann und bei 450°C vollständig desorbiert war. Die Gesamt-NOx-Adsorptionskapazität bei 150°C ist 9 mmol/l, was mit der Differenz (8 mmol/l) zwischen der NOx-Adsorptionskapazität, die auf der Basis der Adsorption errechnet wurde, und den Desorptionskurven in 10 übereinstimmt.
  • Als Schlussfolgerung wurde festgestellt, dass der MnOx-CeO2-Katalysator ausgezeichnete NOx-Adsorptionskapazität hat. Der MnOx-CeO2-Katalysator kann zum Beispiel in der LNT als Speichermaterial verwendet werden, um dabei zu helfen, NOx durch Adsorption zu speichern.
  • Ausführungsformen von Praktiken der Erfindung wurden präsentiert, um die Erfindung zu veranschaulichen und nicht um ihren Umfang zu beschränken. Wie in dieser Beschreibung angegeben ist, haben zum Beispiel Mangan-basierte Oxid-Katalysatoren dieser Erfindung eine allgemeine Verwendbarkeit bei der Oxidation von NO in Gasgemischen, die Sauerstoff, Stickstoff und Wasser enthalten. Im Allgemeinen können sie in partikulärer Form eingesetzt werden und Oberflächen eines keramischen Monolithen, eines metallischen Substrats oder eines anderen geeigneten Substrats abgeschieden werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Umwandeln eines Gemisches von Stickstoffoxiden (NO), das Stickstoffmonooxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) umfasst, zu Stickstoff (N2) in einem Abgas eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor durch Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff arbeitet, welches zwischen (i) einem Gemisch, in dem der Gehalt an Kraftstoff bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses mager ist, und (ii) einem Gemisch, in dem der Gehalt an Kraftstoff bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses reich ist, regulierbar ist, wobei das Verfahren umfasst: – Leiten des Abgases aus dem Motor in Kontakt mit jedem von: – einem Oxidationskatalysatormaterial zur Oxidation von NO zu NO2 in dem Abgas, wobei das Material Partikel aus copräzipitierten Mischoxiden von zwei oder mehr Basismetallen, die Mangan umfassen, umfasst, und – einem Speichermaterial zur zeitweiligen Entfernung von NOx aus dem Abgas, wenn der Motor in einem Kraftstoff-mageren Modus arbeitet, und – einem Reduktionskatalysatormaterial, um NO und NO2 zu N2 zu reduzieren, wenn der Motor in einem Kraftstoff-reichen Modus arbeitet, und – Steuern des Betriebs des Motors durch Zyklisieren des Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses zwischen Zeiträumen des Kraftstoff-mageren Modus und Zeiträumen des Kraftstoff-reichen Modus, wobei die Dauer der Zeiträume so ist, dass (i) Sauerstoff in dem Abgas während des Kraftstoff-mageren Modus eines Zyklus die Oxidation von NO zu NO2 begünstigt, und NOx zeitweilig aus dem Abgas entfernt wird, und (ii) Kraftstoffbestandteile in dem Abgas während des Kraftstoff-reichen Modus des Zyklus für die Reduktion von NO2 zu N2 verfügbar sind, bevor das Abgas in die Umgebungsatmosphäre ausgetragen wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Oxidationskatalysatormaterial Partikel von wenigstens einem der Mischoxide MnOx-CeO2, MnO-ZrO2 und MnOx-Y2O3 umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Oxidationskatalysatormaterial Partikel aus MnOx-CeO2 umfasst und das Atomverhältnis Mn/(Ce + Mn) 0,3 ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Oxidationskatalysatormaterial Mischoxid-Partikel aus MnOx-CeO2 und Palladiumpartikel, welche auf einem Aluminiumoxid- oder Cer-Zirkoniumoxid-Trägermaterial geträgert sind, umfasst.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Oxidationskatalysatormaterial Mischoxid-Partikel aus MnOx-CeO2 und Palladiumpartikel, welche auf den Partikeln aus MnOx-CeO2 geträgert sind, umfasst.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Mischoxid-Partikel aus MnOx-CeO2 verwendet werden, um sowohl als das Oxidationskatalysatormaterial als auch das Speichermaterial zu dienen, wobei die Partikel aus MnOx-CeO2 durch Adsorption zeitweilig NO2 speichern.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Reduktionskatalysatormaterial aus Partikeln aus wenigstens einem von Palladium und Rhodium besteht, wobei die Partikel auf einem Aluminiumoxid- oder einem Cer-Zirkoniumoxid-Trägermaterial geträgert sind.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, das außerdem das Leiten des Abgases aus dem Motor in Kontakt mit einem zusätzlichen Katalysatormaterial für die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO2) und von verschiedenen Kohlenwasserstoffen (HCs) zu CO2 und Wasser umfasst, bevor das Abgas mit dem Oxidationskatalysatormaterial für die Oxidation von NO zu NO2 in Kontakt kommt.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Oxidationskatalysatormaterial geeignet geträgerte Mischoxid-Partikel aus MnOx-CeO2 und Palladiumpartikel umfasst, das Speichermaterial in geeigneter Weise geträgerte Mischoxid-Partikel aus MnOx-CeO2 und Bariumoxid-Partikel umfasst, und das Reduktionskatalysatormaterial in geeigneter Weise geträgerte Rhodiumpartikel umfasst.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Partikel in geeigneter Weise auf einem Trägermaterial geträgert sind, das wenigstens eines von einem Aluminiumoxid, einem Cer-Zirkoniumoxid und einem Mischoxid von zwei oder mehr Basismetallen, die Mangan einschließen, umfasst.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160047286A1 (en) * 2014-08-12 2016-02-18 Johnson Matthey Public Limited Company EXHAUST SYSTEM WITH A MODIFIED LEAN NOx TRAP
DE102016101761A1 (de) 2016-02-02 2017-08-03 Umicore Ag & Co. Kg Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden
WO2018162434A1 (de) 2017-03-06 2018-09-13 Umicore Ag & Co. Kg Mangan-haltiger dieseloxidationskatalysator
EP3277406A4 (de) * 2015-03-03 2018-10-17 BASF Corporation Falle für mageres nox mit verbesserter hoch- und niedrigtemperaturleistung
CN109414649A (zh) * 2016-04-26 2019-03-01 巴斯夫公司 用于氧化催化剂组合的分区配置

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102806012B (zh) 2011-06-03 2016-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于将no氧化成no2的非化学计量的钙钛矿氧化物氧化催化剂
JP2014011373A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Tokyo Electron Ltd 半導体検査システム及びインターフェース部の結露防止方法
WO2015031611A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 Johnson Matthey Plc Co slip catalyst and method of using
EP2878368B1 (de) * 2013-11-29 2019-05-22 Umicore Ag & Co. Kg Sauerstoffspeicherungsmaterial
EP2878359B1 (de) * 2013-11-29 2016-04-13 Umicore Ag & Co. Kg Verwendung gemischter Oxide als Sauerstoffspeicherungskomponenten
US10335776B2 (en) 2013-12-16 2019-07-02 Basf Corporation Manganese-containing diesel oxidation catalyst
US10864502B2 (en) 2013-12-16 2020-12-15 Basf Corporation Manganese-containing diesel oxidation catalyst
GB201401115D0 (en) 2014-01-23 2014-03-12 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst and exhaust system
JP6971854B2 (ja) * 2015-02-09 2021-11-24 ビーエーエスエフ コーポレーション ディーゼル酸化触媒
EP3067319A1 (de) 2015-03-09 2016-09-14 SASOL Germany GmbH Nox-fallenkatalysatorträgermaterial mit verbesserter stabilität gegen bildung von baal2o4
US9657626B2 (en) * 2015-05-18 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Emissions reduction system
GB2540350A (en) * 2015-07-09 2017-01-18 Johnson Matthey Plc Nitrogen oxides (NOx) storage catalyst
EP3356019A1 (de) * 2015-09-29 2018-08-08 Johnson Matthey Public Limited Company Katalytischer filter mit einem russkatalysator und einem scr-katalysator
US10046310B2 (en) 2015-10-05 2018-08-14 GM Global Technology Operations LLC Catalytic converters with age-suppressing catalysts
GB201517580D0 (en) * 2015-10-06 2015-11-18 Johnson Matthey Plc Exhaust system comprising a passive nox adsorber
US10422036B2 (en) 2015-10-23 2019-09-24 GM Global Technology Operations LLC Suppressing aging of platinum group metal particles in a catalytic converter
CN105289586B (zh) * 2015-11-29 2017-12-29 北京化工大学 球状铈锰复合氧化物低温脱硝催化剂及其制备方法和应用
US10005031B2 (en) 2015-12-08 2018-06-26 GM Global Technology Operations LLC Dual-layer catalyst
US9777654B2 (en) 2016-01-13 2017-10-03 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for improved lightoff performance of aftertreatment catalysts
KR20190003975A (ko) * 2016-04-29 2019-01-10 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 배기 시스템
EP3257571A1 (de) * 2016-06-13 2017-12-20 Umicore AG & Co. KG Partikelfilter mit integrierter nox-speicher- und h2s-sperrfunktion
CN106268787A (zh) * 2016-08-11 2017-01-04 武汉理工大学 一种钐掺杂MnOx低温SCR催化剂及其制备方法和应用
US10159960B2 (en) 2016-10-25 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes
US20180274464A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 GM Global Technology Operations LLC Motor vehicle including a lean nox trap regeneration system and method for regeneration
KR102644446B1 (ko) * 2017-07-27 2024-03-07 바스프 코포레이션 희박/풍부 시스템을 위한 자동차 배출물로부터의 n₂o 제거
KR101971638B1 (ko) * 2017-08-28 2019-04-23 희성촉매 주식회사 비-백금족 ＮＯｘ 트랩층을 가지는 ＮＯｘ 트랩 촉매
JP7076241B2 (ja) * 2018-03-22 2022-05-27 日本碍子株式会社 酸化触媒の粉末、触媒担持構造体、酸化触媒の粉末の製造方法、および、触媒担持構造体の製造方法
JP6988741B2 (ja) * 2018-08-29 2022-01-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN109854397A (zh) * 2019-04-04 2019-06-07 江西五十铃汽车有限公司 一种可有效降低氮氧化物排放的汽车尾气后处理系统
US20220241761A1 (en) * 2019-05-22 2022-08-04 Basf Corporation Coordinated emission control system including diesel oxidation catalyst and low temperature nox adsorber
EP3888787A4 (de) * 2019-09-04 2022-05-04 Grirem Advanced Materials Co., Ltd. Verbundwerkstoff auf basis von seltenerd-mangan/-cer-zirkon, herstellungsverfahren dafür und anwendung davon
CN115634687A (zh) * 2021-07-19 2023-01-24 上海歌地催化剂有限公司 用于稀燃汽油机或柴油机尾气NOx捕集的三效催化剂
CN113694919B (zh) * 2021-09-01 2023-12-12 昆明贵研催化剂有限责任公司 一种非贵金属被动NOx吸附催化材料及其制备方法
CN116408068A (zh) * 2023-04-12 2023-07-11 江西中科鸿虔新材料有限公司 一种钙锰矿型MnO2催化剂的制备方法及其在NH3-SCR反应中的应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548032B1 (en) * 1995-09-20 2003-04-15 Rhodia Chimie Process for the treatment of gases with high oxygen content, with a view to controlling nitrogen oxide emissions, using a catalytic composition comprising cerium oxide and/or zirconium oxide
FR2738756B1 (fr) 1995-09-20 1998-12-11 Rhone Poulenc Chimie Procede de traitement de gaz, a teneur elevee en oxygene en vue de la reduction des emissions des oxydes d'azote, utilisant une composition catalytique comprenant de l'oxyde de manganese et de l'oxyde de cerium et/ou de zirconium
FR2771306B1 (fr) 1997-11-25 2000-02-04 Rhodia Chimie Sa Composition a base de manganese et utilisation comme piege a nox pour le traitement de gaz d'echappement
EP1046423B8 (de) * 1999-04-23 2007-11-21 Umicore AG & Co. KG Mehrschichtiger Edelmetall-enthaltender Abgaskatalysator und seine Herstellung
US7490464B2 (en) 2003-11-04 2009-02-17 Basf Catalysts Llc Emissions treatment system with NSR and SCR catalysts
US8409518B2 (en) 2009-03-16 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Sulfur tolerant perovskite supported catalysts
US9732687B2 (en) 2010-12-22 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC Perovskite oxide compounds for use in exhaust aftertreatment systems

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9828896B2 (en) * 2014-08-12 2017-11-28 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system with a modified lean NOx trap
US20160047286A1 (en) * 2014-08-12 2016-02-18 Johnson Matthey Public Limited Company EXHAUST SYSTEM WITH A MODIFIED LEAN NOx TRAP
US10226754B2 (en) 2015-03-03 2019-03-12 Basf Corporation Lean NOx trap with enhanced high and low temperature performance
EP4238650A3 (de) * 2015-03-03 2023-11-08 BASF Corporation Mager-nox-falle mit verbesserter hoch- und niedrigtemperaturleistung
EP3277406A4 (de) * 2015-03-03 2018-10-17 BASF Corporation Falle für mageres nox mit verbesserter hoch- und niedrigtemperaturleistung
DE102016101761A1 (de) 2016-02-02 2017-08-03 Umicore Ag & Co. Kg Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden
WO2017134065A1 (de) 2016-02-02 2017-08-10 Umicore Ag & Co. Kg Mehrschichtiger stickoxidspeicherkatalysator mit mangan
CN109414649A (zh) * 2016-04-26 2019-03-01 巴斯夫公司 用于氧化催化剂组合的分区配置
EP3461263A4 (de) * 2016-04-26 2020-03-11 BASF Corporation Gezonte konfiguration für oxidationskatalysatorkombinationen
US10744459B2 (en) 2016-04-26 2020-08-18 Basf Corporation Zoned configuration for oxidation catalyst combinations
CN109414649B (zh) * 2016-04-26 2022-04-26 巴斯夫公司 用于氧化催化剂组合的分区配置
US10801384B2 (en) 2017-03-06 2020-10-13 Umicore Ag & Co. Kg Diesel oxidation catalyst containing manganese
WO2018162434A1 (de) 2017-03-06 2018-09-13 Umicore Ag & Co. Kg Mangan-haltiger dieseloxidationskatalysator

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Publication number Publication date
US20120240554A1 (en) 2012-09-27
CN102688691A (zh) 2012-09-26
DE102012204524B4 (de) 2016-12-29
US8959894B2 (en) 2015-02-24

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