DE102012208876B4 - Abgasoxidationskatalysator - Google Patents

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Abstract

Abgasoxidationskatalysator zum Aufreinigen von Abgas, das aus Dieselmotoren ausgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasoxidationskatalysator ein Katalysatorsubstrat, in dem mehrere Abgaskanäle ausgebildet sind, und eine auf der Oberfläche der Abgaskanäle in dem Katalysatorsubstrat gebildete Katalysatorschicht umfasst, wobei eine aus einer Bodenkatalysatorschicht, einer Deckkatalysatorschicht, die in den Abgaskanälen freiliegt, und einer Zwischenkatalysatorschicht, die zwischen der Bodenkatalysatorschicht und der Deckkatalysatorschicht angeordnet ist, bestehende Katalysatorschicht so bereitgestellt ist, dass sie nicht weniger als 25% der Abgaskanaloberfläche bedeckt und wobei die Bodenkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel als Katalysatorkomponente enthält, jedoch ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel nicht enthält, die Zwischenkatalysatorschicht mindestens ein Katalysatormetall, das auf einem Metalloxidträger geträgert ist, und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält und die Deckkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasoxidationskatalysator zum Aufreinigen von Abgas, das aus Dieselmotoren ausgeschieden wird.
  • Abgasreinigende Katalysatoren werden zum Verhindern einer Verschmutzung durch aus Verbrennungsmotoren ausgeschiedenen Abgasen verwendet und die für Dieselmotoren entwickelten Katalysatoren umfassen Oxidationskatalysatoren und Stickstoffoxid-Okklusion-Reduktionskatalysatoren.
  • Ein Oxidationskatalysator macht die schädlichen Substanzen im Abgas, beispielsweise Kohlenmonoxid (CO), nicht verbrannten Kohlenwasserstoff (HC) und lösliche organische Fraktionen (SOF) durch Zersetzung zu Kohlendioxid, Wasser usw. unschädlich. Die US 5 627 124 A und US 5 491 120 A offenbaren Oxidationskatalysatoren, die eine Katalysatorschicht verwenden, die in den Abgaskanälen eines Substrats von Wabenform, das mit zahlreichen Abgaskanälen ausgestattet ist, ausgebildet ist, wobei die Katalysatorschicht Metalloxide wie Ceroxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirconiumoxid und Komplexe hiervon enthält und die des Weiteren Edelmetalle wie Platin und Palladium enthält. Da ein Oxidationskatalysator eine unzureichende Funktion bei der Oxidation von schädlichen Substanzen wie HC aufweist, wenn die Abgastemperatur niedrig ist, wie bei einem Laufen bei niedriger Geschwindigkeit, wurden verschiedene Maßnahmen entwickelt, den Kohlenwasserstoff (HC) bei niedriger Temperatur zu adsorbieren und anschließend den freigesetzten HC, wenn das Abgas eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat, zu oxidieren. Eine Maßnahme, die vorgeschlagen wurde, besteht darin, die Katalysatorschicht so auszubilden, dass die Menge an adsorbiertem HC erhöht wird (siehe beispielsweise US 2010/0180582 A1 ).
  • Um die Menge an bei niedriger Abgastemperatur okkludiertem Kohlenwasserstoff (HC) zu erhöhen, ist die in den Abgaskanälen in dem Oxidationskatalysator gemäß Offenbarung in der US 2010/0180582 A1 bereitgestellte Katalysatorschicht aus drei Schichten zusammengesetzt: einer Bodenschicht, die mindestens ein Molekularsieb enthält, einer Zwischenschicht, die ein auf einem feuerfesten Metalloxid geträgertes Edelmetall enthält, jedoch kein Molekularsieb enthält, und einer Deckschicht, die mindestens ein Molekularsieb enthält. Selbst wenn der in der US 2010/0180582 A1 offenbarte Oxidationskatalysator eine bessere HC-Adsorption bei einem Laufen bei niedriger Geschwindigkeit liefert, ist ein derartiger Katalysator dahingehend problematisch, dass die HC-Adsorptionseffizienz dazu neigt, sich beim kontinuierlichen Betrieb bei niedriger Temperatur, beispielsweise im Leerlauf, zu verschlechtern, und dass das Ausmaß der CO-Entfernung kaum zufriedenstellend ist, da die Wiederherstellbarkeit des Katalysators von einer Schwefelvergiftung aufgrund von Schwefelverbindungen im Abgas nicht als adäquat angesehen werden kann. Die US 2010/0166629 A1 offenbart einen Dieseloxidationskatalysator zur Oxidation von nichtverbranntem Kohlenwasserstoff (HCs) und Kohlenmonoxid (CO) (siehe beispielsweise Paragraph [0009] des Dokuments (1)), der den folgenden dreischichtigen Aufbau aufweist (siehe beispielsweise Absätze [0030] und [0031] des Dokuments (1)):
    • (i) eine Bodenkatalysatorschicht auf einen Trägersubstrat, die einen Träger in Form eines Oxids eines feuerfesten Metalls umfasst;
    • (ii) eine erste Washcoatschicht als Zwischenkatalysatorschicht, die ein aus Ceroxid-Zirkoniumoxid und Ceroxid-Zirkoniumoxid-Aluminiumoxid ausgewähltes Trägermaterial und einen Edelmetallkatalysator, der Palladium (Pd) und im wesentlichen kein Platin (Pt) umfasst, enthält, wobei die erste Washcoatschicht keinen Zeolith enthält;
    • (iii) eine zweite Washcoatschicht als Deckkatalysatorschicht auf der Zwischenkatalysatorschicht, die ein Trägermaterial, ein oder mehrere Kohlenwasserstoffspeicherkomponenten und einen Edelmetallkatalysator, der ein oder mehrere Bestandteile aus Platin (Pt) und Palladium (Pd) umfasst, enthält.
  • Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die Probleme mit den Abgasoxidationskatalysatoren des oben genannten Standes der Technik zu lösen, wobei das Ziel war,
    einen Abgaskatalysator bereitzustellen, wodurch die existierenden Probleme gelöst werden können.
  • Gemäß einem ersten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung einen Abgasoxidationskatalysator zum Aufreinigen von Abgas, das aus Dieselmotoren ausgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasoxidationskatalysator ein Katalysatorsubstrat, worin eine Vielzahl von Abgaskanälen gebildet ist, und eine auf der Oberfläche der Abgaskanäle in dem Katalysatorsubstrat ausgebildete Katalysatorschicht umfasst, wobei die Katalysatorschicht, die aus einer Bodenkatalysatorschicht, einer Deckkatalysatorschicht, die in den Abgaskanälen freiliegt, und einer Zwischenkatalysatorschicht, die zwischen der Bodenkatalysatorschicht und der Deckkatalysatorschicht angeordnet ist, besteht, so angeordnet ist, dass sie nicht weniger als 25% der Abgaskanaloberfläche bedeckt und wobei die Bodenkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel als Katalysatorkomponente enthält, jedoch kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel enthält, die Zwischenschicht mindestens ein Katalysatormetall, das auf einem Metalloxidträger geträgert ist, und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält, und die Deckkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zwischenkatalysatorschicht nicht weniger als zwei Schichten mit unterschiedlichen Katalysatorkomponenten und/oder Katalysatorgehalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält die Deckkatalysatorschicht neben einem Sauerstoffokklusionsmittel und einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel Katalysatormetall, das auf einem Metalloxidträger geträgert ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Abgassystem für einen Dieselverbrennungsmotor, das den Abgasoxidationskatalysator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  • Der erfindungsgemäße Abgasoxidationskatalysator besitzt eine ausgezeichnete Effizienz bei der Entfernung von CO und HC, ist gegenüber einem Abbau der HC-Adsorption beim Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit resistent, regeneriert rasch bei einer Schwefelvergiftung des Katalysators und kann die schädlichen Substanzen im Abgas in wirksamer Weise oxidieren, indem er sie unschädlich macht.
  • Um die vorliegende Erfindung vollständiger zu verstehen, werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
  • 1 eine Ansicht im Längsschnitt, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasoxidationskatalysators zeigt;
  • 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung, die den Aufbau der Katalysatorschicht zeigt; und
  • 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung, die den Aufbau der Katalysatorschicht in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasoxidationskatalysators zeigt.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasoxidationskatalysators. Der veranschaulichte Abgasoxidationskatalysator verkörpert einen Aufbau, bei dem eine in 2 dargestellte Katalysatorschicht 5 auf den Wänden 4 der Abgaskanäle 2 in einem Katalysatorsubstrat 3, das eine Vielzahl von Abgaskanälen 2 enthält, vorgesehen ist. Das verwendete Katalysatorsubstrat 3 umfasst Cordierit, Metall, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen. Obwohl ein Katalysatorsubstrat 3 von zylindrischer Wabenform, das eine Vielzahl von Abgaskanälen 2 aufweist, die von einer Fläche bis zur anderen Fläche des Zylinders verlaufen, normalerweise verwendet werden kann, kann das Substrat auch ein poröser Körper in Faserform, Lagenform, Keramikform usw. sein.
  • Wie in 2 angegeben ist, besteht die Katalysatorschicht 5 aus drei Schichten: einer Bodenkatalysatorschicht 6, die mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel enthält, jedoch kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponente enthält, einer Zwischenkatalysatorschicht 7, die mindestens ein auf einem Metalloxidträger geträgertes Katalysatormetall als Katalysatorkomponenten und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel enthält, und einer Deckkatalysatorschicht 8, die mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält. Die Bodenkatalysatorschicht 6 ist so bereitgestellt, dass sie die Wände 4 der Abgaskanäle 2 bedeckt, die Deckkatalysatorschicht 8 liegt in den Abgaskanälen 2 frei und die Zwischenkatalysatorschicht 7 befindet sich zwischen der Bodenkatalysatorschicht 6 und der Deckkatalysatorschicht 8.
  • Die jeweiligen Katalysatorschichten können durch Applizieren eines Überzugs einer eine Katalysatorschicht bildenden Aufschlämmung ausgebildet werden, wobei die Katalysatorkomponenten in Wasser dispergiert werden, worauf ein Trocknen und Calcinieren durchgeführt werden. Verfahren zum Applizieren eines Überzugs einer Aufschlämmung auf das Katalysatorsubstrat 3 können aufgezählt werden und umfassen ein Eintauchen des Katalysatorsubstrats 3 in die Aufschlämmung oder ein Spülen der Aufschlämmung in die Abgaskanäle 2 des Katalysatorsubstrats 3. Nach Beschichten des Katalysatorsubstrats 3 mit der Aufschlämmung und Trocknen kann üblicherweise ein Calcinieren bei einer Temperatur von 700°C oder weniger durchgeführt werden, um die Katalysatorschicht auszubilden.
  • Eine Katalysatorkomponente aus einem in Wasser dispergierten Sauerstoffokklusionsmittel kann als die Aufschlämmung zur Ausbildung der Bodenkatalysatorschicht 6 verwendet werden. Obwohl jede beliebige Komponente von Ceroxid, einem komplexen Oxid von Cer und Zirconium und von Verbindungen, worin ein Element wie La, Pr oder Nd den genannten Oxiden zugegeben wurde, als das Sauerstoffokklusionsmittel verwendet werden kann, ist ein komplexes Oxid aus Cer und Zirconium bevorzugt. Da die Bodenkatalysatorschicht 6 unter Verwendung einer Aufschlämmung gebildet wird, die kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel oder keine Katalysatormetalle enthält, ist in der Bodenkatalysatorschicht 6 kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel enthalten, Katalysatormetall, das aus der Zwischenkatalysatorschicht 7, die auf der Bodenkatalysatorschicht 6 ausgebildet wurde, eingewandert ist, kann jedoch darin enthalten sein. Wenn Katalysatormetall, das aus der Zwischenkatalysatorschicht 7 eingewandert ist, in der Bodenkatalysatorschicht 6 enthalten ist, beträgt der Anteil hiervon üblicherweise nicht mehr als 5 Gew.-% des Gesamtkatalysatormetallgehalts.
  • Die Zwischenkatalysatorschicht 7 kann durch Auftragen einer Aufschlämmung von Katalysatormetallverbindungen, eines Metalloxidträgers zum Tragen des Katalysatormetalls und eines Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in Dispersion in Wasser oder einer Aufschlämmung eines Metalloxidträgers, der ein Katalysatormetall trägt, und eines Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in Dispersion in Wasser auf die Bodenkatalysatorschicht 6 auf dem Katalysatorsubstrat 3, auf dem die Bodenkatalysatorschicht 6 gebildet wurde, gefolgt von einem Trocknen und Calcinieren gebildet werden. Das Katalysatormetall in der Zwischenkatalysatorschicht 7 liegt als auf einem Metalloxid geträgertes Katalysatormetall vor. Das Nitrat-, Acetat-, Hydrochlorid-, Aminsalz usw. eines Metalls wie Platin, Palladium, Iridium, Gold oder Silber wird als die Katalysatormetallverbindung in der Aufschlämmung zur Bildung der Zwischenkatalysatorschicht 7 verwendet. Platinnitrat, Amine von Platin und Palladiumnitrat sind bevorzugt. Ein Aluminiumoxid wie α-Aluminiumoxid oder γ-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Siliciumoxid, Titanoxid, deren Gemische und deren komplexe Oxide werden als der Metalloxidträger verwendet. Aluminiumoxid und Gemische oder komplexe Oxide, die Aluminiumoxid enthalten, sind bevorzugt und γ-Aluminiumoxid und Gemische oder komplexe Oxide, die γ-Aluminiumoxid enthalten, sind speziell bevorzugt. Der Anteil der weiteren Metalloxide in den Gemischen oder komplexen Oxiden mit γ-Aluminiumoxid liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.-%. Ein Pulver einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 10 μm wird vorzugsweise als der Metalloxidträger verwendet. Für eine Aufschlämmung, in der Katalysatormetallverbindungen und Katalysatoroxidträger dispergiert sind, liegt das Verhältnis der Katalysatormetallverbindungen zu dem Metalloxidträger vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 5,0 Gew.-% der Metalloxidverbindung, bezogen auf das Gesamtgewicht von beiden. Die Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, die verwendet werden können, umfassen mesoporöse Materialien oder mikroporöse Materialien wie Zeolith oder ein Metallosilicat einer Struktur, worin das Silicium oder Aluminium in einem Zeolithkristallgitter durch ein Übergangsmetall ersetzt ist, obwohl Zeolith bevorzugt ist. Zeolithe vom BEA-, FAU-, MFI-, FER-, CHA-Typ usw. können als Zeolith angegeben werden, wobei ein oder zwei oder mehr hiervon zusammen verwendet werden können, obwohl ein Zeolith mit einer dreidimensionalen Porosität bevorzugt ist. Ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, das eine Einfangfunktion aufweist, die zu der im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffspezies passt, wird vorzugsweise zur Verwendung als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel gewählt.
  • Die Deckkatalysatorschicht 8 kann durch Auftragen einer ein Sauerstoffokklusionsmittel und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel enthaltenden Aufschlämmung auf die Zwischenkatalysatorschicht 7, Trocknen und Brennen ausgebildet werden. Das Sauerstoffokklusionsmittel und das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, die verwendet werden können, sind die gleichen wie die für die Bodenkatalysatorschicht 6 und die Zwischenkatalysatorschicht 7.
  • Falls notwendig, können in die zur Bildung der Bodenkatalysatorschicht 6, der Zwischenkatalysatorschicht 7 und der Deckkatalysatorschicht 8 verwendete Aufschlämmung ein Bindemittel, anorganische Fasern usw. eingearbeitet werden. Aluminiumoxid, das auch als ein Metalloxidträger fungiert, wird normalerweise als Bindemittel verwendet, obwohl es auch möglich ist, Titanoxid, Siliciumoxid usw. zu verwenden. Mullitfasern, Titanoxidfasern, Siliciumdioxidfasern, faserförmiger Boehmit usw. können als die anorganischen Fasern verwendet werden.
  • Das oben genannten Beispiel veranschaulicht den Fall, bei dem die Bodenkatalysatorschicht 6 durch Auftragen einer Aufschlämmung, die Katalysatormetallverbindungen und Metalloxidträger (oder einen Katalysatormetall tragenden Metalloxidträger) enthält, auf die Wände 4 der Abgaskanäle 2 in dem Katalysatorsubstrat 3, anschließendes Trocknen und Calcinieren gebildet wird, es ist jedoch auch möglich, das Katalysatorsubstrat 3 und die Bodenkatalysatorschicht 6 integral beispielsweise durch Ausformen der Bodenkatalysatorschichtaufschlämmung zu einem Wabenzylinder, anschließendes Trocknen und Calcinieren herzustellen.
  • Obwohl das vorgenannte Beispiel den Fall veranschaulicht, bei dem die Zwischenkatalysatorschicht 7 in Form einer einzelnen Schicht erzeugt wurde, kann die Zwischenkatalysatorschicht 7 auch in Form von zwei Schichten, einer ersten Schicht 7a und einer zweiten Schicht 7b, oder in Form einer Vielzahl von zwei oder mehr Schichten gebildet werden, wie in 3 gezeigt ist. Wenn die Zwischenkatalysatorschicht 7 in Form einer Vielzahl von zwei oder mehr Schichten gebildet wurde, kann jede Schicht (die erste Schicht 7a, die zweite Schicht 7b usw.) aus einer Aufschlämmung mit unterschiedlichem Katalysatormetall und unterschiedlichem Gehalt hiervon, unterschiedlichem Metalloxidträger usw. oder aus einer Aufschlämmung des gleichen Katalysatormetalls mit einem unterschiedlichen Gehalt gebildet werden. Die Vielseitigkeit bei der Behandlung von schädliche Substanzen in unterschiedlichen Anteilen enthaltendem Abgas kann durch Ausbilden der Zwischenkatalysatorschicht 7 in Form von mehreren Schichten, deren Katalysatormetalle, Metalloxidträger und Gehalte hiervon usw. unterschiedlich sind, verstärkt werden.
  • Der erfindungsgemäße Abgasoxidationskatalysator 1 kann Katalysatormetall sowie Sauerstoffokklusionsmittel und Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in der Deckkatalysatorschicht 8 enthalten. Wenn ein Katalysatormetall so eingearbeitet ist, wird es auf einem Metalloxidträger getragen. Das Einarbeiten von Katalysatormetall in die Deckkatalysatorschicht 8 verbessert nicht nur die Leistungsfähigkeit bei der Unterdrückung einer Abnahme der HC-Einfangfunktion während eines Betriebs bei langsamer Geschwindigkeit, es kann auch die Kraftstoffverbrennungseigenschaften während einer erzwungenen Regeneration des DPF verbessern.
  • Die Gehalte des vorgenannten Sauerstoffokklusionsmittels, Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels und Katalysatormetalls in dem erfindungsgemäßen Abgasoxidationskatalysator 1 im Verhältnis zu dem Volumen (I) des Abgasoxidationskatalysators 1 betragen vorzugsweise 10 bis 20 g/l Sauerstoffokklusionsmittel, 5 bis 30 g/l Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und 0,1 bis 5,0 g/l Katalysatormetall. Der Gehalt an Sauerstoffokklusionsmittel ist vorzugsweise so eingestellt, dass 20 bis 50 Gew.-% des gesamten Gehalts an Sauerstoffokklusionsmittel in der Bodenkatalysatorschicht 6 enthalten sind und 50 bis 80 Gew.-% des gesamten Gehalts an Sauerstoffokklusionsmittel in der Deckkatalysatorschicht 8 enthalten sind. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist vorzugsweise so eingestellt, dass 30 bis 50 Gew.-% des Gesamtgehalts an Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in der Zwischenkatalysatorschicht 7 enthalten sind und 50 bis 70 Gew.-% des gesamten Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in der Deckkatalysatorschicht 8 enthalten sind. Wenn Katalysatormetall zusätzlich in der Deckkatalysatorschicht 8 enthalten ist, ist der Anteil an darin enthaltenem Katalysatormetall vorzugsweise auf 1 bis 10 Gew.-% des Gesamtgehalts an Katalysatormetall eingestellt.
  • Die Katalysatorschicht 5, die die Bodenkatalysatorschicht 6, die Zwischenkatalysatorschicht 7 und die Deckkatalysatorschicht 8 in dem erfindungsgemäßen Abgasoxidationskatalysator 1 umfasst, muss nicht über die Gesamtheit der Abgaskanäle 2 von dem Abgaseinlassende bis zum Abgasauslassende bereitgestellt sein. Obwohl sie zusammenhängend oder nicht zusammenhängend bereitgestellt sein kann, solange sie auf nicht weniger als 25% der Oberfläche der Gesamtlänge der Abgaskanäle 2 bereitgestellt ist, ist sie vorzugsweise auf nicht weniger als 30%, stärker bevorzugt auf nicht weniger als 40% und insbesondere auf nicht weniger als 50% der Oberfläche der Gesamtlänge der Abgaskanäle 2 bereitgestellt. Die Katalysatorschicht 5 ist vorzugsweise auf nicht weniger als 25% der Oberfläche der Gesamtlänge der Abgaskanäle 2, die von dem Abgaseinlassende der Abgaskanäle 2 zu dem Abgasauslassende verlaufen, bereitgestellt und insbesondere ist sie vorzugsweise zusammenhängend darauf bereitgestellt. Wenn die Katalysatorschicht 5 auf einer Länge von weniger als 100% der Gesamtlänge der Abgaskanäle 2, die von dem Abgaseinlassende der Abgaskanäle 2 hin zum Abgasauslassende verlaufen, bereitgestellt ist, kann eine bisher bekannte Katalysatorschicht üblicherweise auf dem Teil der Abgaskanäle 2, die nicht mit der Katalysatorschicht 5 versehen sind, bereitgestellt werden, wobei es in diesem Fall erlaubt ist, dass sich die Zwischenkatalysatorschicht in der Katalysatorschicht 5 auf den Teil erstreckt, der nicht mit der Katalysatorschicht 5, die die Bodenkatalysatorschicht 6, die Zwischenkatalysatorschicht 7 und die Deckkatalysatorschicht 8 umfasst, versehen ist.
  • Lediglich zur Veranschaulichung wird die vorliegende Erfindung detaillierter nachfolgend in Arbeitsbeispielen beschrieben.
  • Arbeitsbeispiel 1
  • Die folgenden Aufschlämmungen zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten wurden hergestellt.
    • 1. Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 63 Gew.-%, Aluminiumoxid 37 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 11,2 Gew.-%, Platin 1,6 Gew.-%, Palladium 0,8 Gew.-%, Aluminiumoxid 86,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat), β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 27 Gew.-%, β-Zeolith-Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 45 Gew.-%, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 27,9 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 49 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 50 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um die Deckkatalysatorschicht zu bilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Arbeitsbeispiel 2
  • Die folgenden Aufschlämmungen zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten wurden hergestellt.
    • 1. Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 63 Gew.-%, Aluminiumoxid 37 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith und ZSM5-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith 5 Gew.-% und ZSM5-Zeolith 5 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 1,1 Gew.-%, Palladium 0,5 Gew.-%, Aluminiumoxid 88,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat), β-Zeolith und ZSM5-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 27,4 Gew.-%, β-Zeolith 22,5 Gew.-% und ZSM5-Zeolith 22,5 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 27,5 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 49 g/l zu liefern, die getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 60 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um die Deckkatalysatorschicht zu bilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche.
  • Arbeitsbeispiel 3
  • Die folgenden Aufschlämmungen zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten wurden hergestellt.
    • 1. Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 63 Gew.-%, Aluminiumoxid 37 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith 9 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 1,1 Gew.-%, Palladium 0,5 Gew.-%, Aluminiumoxid 89,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat), β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 31 Gew.-%, β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 36 Gew.-%, Aluminiumoxid 33 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 55 g/l zu liefern, die getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 60 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um die Deckkatalysatorschicht zu bilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Abgasoxidationskatalysator wurde ohne Ausbilden einer Bodenkatalysatorschicht, die ein Sauerstoffokklusionsmittel enthält, unter Verwendung der folgenden Aufschlämmungen zur Ausbildung einer Katalysatormetallschicht und einer Deckkatalysatorschicht hergestellt.
    • 1. Aufschlämmung zur Ausbildung einer Schicht, die Katalysatormetall enthält: Eine Aufschlämmung, die Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Platin 1,0 Gew.-%, Palladium 0,5 Gew.-%, anorganischer Träger 98,5 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 63,9 Gew.-%, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 36 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung zur Ausbildung einer das Katalysatormetall enthaltenden Schicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 178 g/l zu bilden, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Katalysatormetall enthaltende Schicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die das Katalysatormetall enthaltende Schicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 60 g/l zu erhalten, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um die Deckkatalysatorschicht auszubilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Zweifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Zweifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 47,72 Gew.-%, Platin 1,44 Gew.-% und Palladium 0,72 Gew.-% als Katalysatormetalle, Aluminiumoxid 50,12 Gew.-%), wurde auf ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 180 g/l auszubilden, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Katalysatorschicht auszubilden. Ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Einzelkatalysatorschicht, die Katalysatormetall enthält, wurde dadurch erhalten (Bedeckungsgrad der Einzelkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Die folgenden Aufschlämmungen wurden zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten hergestellt.
    • 1. Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die 100 Gew.-% Aluminiumoxid enthält (enthält kein Sauerstoffokklusionsmittel).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith 11,2 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 1,6 Gew.-%, Palladium 0,8 Gew.-%, Aluminiumoxid 86,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (enthält kein Sauerstoffokklusionsmittel; β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 63,9 Gew.-%, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 36 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 49 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 50 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Die folgenden Aufschlämmungen wurden zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten hergestellt.
    • 1. Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die einen Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplex als Sauerstoffokklusionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 63 Gew.-%, Aluminiumoxid 37 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (β-Zeolith 11,2 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 1,6 Gew.-%, Palladium 0,8 Gew.-%, Aluminiumoxid 86,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (enthält kein Sauerstoffokklusionsmittel; β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 63,9 Gew.-%, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 36 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 49 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht zu bilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 50 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Die folgenden Aufschlämmungen wurden zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten hergestellt.
    • 1. Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplexoxid als Sauerstoffokklusionsmittel, Aluminiumoxid, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel enthält (β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 47 Gew.-%, Sauerstoffokklusionsmittel 29 Gew.-%, Aluminiumoxid 23,9 Gew.-%. Platin 0,1 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Platin 2,4 Gew.-%, Palladium 1,2 Gew.-%, Aluminiumoxid 96,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplexoxid als Sauerstoffokklusionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoff-okklusionsmittel 37,5 Gew.-%, β-Zeolith als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel 37,5 Gew.-%, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 24,9 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 52 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 72 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 81 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Die folgenden Aufschlämmungen wurden zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten hergestellt.
    • 1. Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplexoxid als Sauerstoffokklusionsmittel und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 63 Gew.-%, Aluminiumoxid 37 Gew.-%).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die Platin und Palladium als Katalysatormetalle (zugegeben in Form von Platinnitrat und Palladiumnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Platin 1,1 Gew.-%, Palladium 0,5 Gew.-%, Aluminiumoxid 98,4 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die β-Zeolith und ZSM5 als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Komplexoxid als Sauerstoff-okklusionsmittel, Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (Sauerstoffokklusionsmittel 27,4 Gew.-%, β-Zeolith 25 Gew.-% und ZSM5-Zeolith 20 Gew.-% als Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Platin 0,1 Gew.-%, Aluminiumoxid 37,5 Gew.-%).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 49 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 110 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 67 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Die folgenden Aufschlämmungen wurden zur Ausbildung der jeweiligen Katalysatorschichten hergestellt.
    • 1. Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die 100 Gew.-% Aluminiumoxid als Bindemittel enthält (enthält kein Sauerstoffokklusionsmittel).
    • 2. Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die Platin als Katalysatormetall (zugegeben in Form von Platinnitrat) und Aluminiumoxid enthält (enthält kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel; Platin 3,3 Gew.-%, Aluminiumoxid 97,9 Gew.-%).
    • 3. Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht: Eine Aufschlämmung, die 100 Gew.-% Aluminiumoxid enthält (enthält kein Sauerstoffokklusionsmittel und kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel).
  • Ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) wurde in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die aufgetragen wurde, um eine Schicht (wenn trocken) von 73 g/l zu liefern, die getrocknet wurde und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Bodenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 55 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf die Zwischenkatalysatorschicht aufgetragen, um eine Schicht (wenn trocken) von 47 g/l zu liefern, sie wurde getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht zu liefern, wobei ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht erhalten wurde (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 100% als Anteil der Abgaskanaloberfläche).
  • Die Abgasoxidationskatalysatoren der Arbeitsbeispiele 1 bis 2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden 50 Stunden in einem Ofen bei 700°C wärmebehandelt und anschließend in das Abgasrohr eines Reihen-4-Zylinder-Dieselmotors eingebaut. Ein Schwefelvergiftungstest wurde bei 300°C unter Verwendung eines Leichtheizöls bei Zugabe von 500 ppm einer Organoschwefelverbindung durchgeführt. Der Durchsatz an Schwefel wurde auf 4,6 g/l eingestellt. Der Katalysator wurde anschließend durch Zwangsregeneration während 15 min bei 600°C unter Verwendung eines kommerziellen Leichtöls (JIS 2) wiederhergestellt. Ein simulierter EC-Betriebstest wurde anschließend durchgeführt und die Katalysatorleistungsfähigkeit wurde bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
    Gehalt an Katalysatormetall (g/l) Katalysatorschichtung Katalysatorschichten, die Kohlenwasserstroffadsorptionsmittel enthalten Katalysatorschichten, die das Sauerstoffokklusionsmittel enthalten CO-Umwandlung (%) THC-Umwandlung (%)
    Arbeitsbeispiel 1 2,7 Dreifachschicht Deckschicht Zwischenschicht Deckschicht Bodenschicht 62,7 82,1
    Vergleichsbeispiel 1 2,7 Zweifachschicht Katalysatormetall enthaltende Schicht - 54,3 79,8
    Vergleichsbeispiel 2 3,9 Einzelschicht Einzelschicht, die das Katalysatormetall enthält - 54,1 85,2
    Vergleichsbeispiel 3 2,7 Dreifachschicht Deckschicht Zwischenschicht - 55,0 80,1
    Vergleichsbeispiel 4 2,7 Dreifachschicht Deckschicht Zwischenschicht Deckschicht Bodenschicht 58,8 80,3
    Vergleichsbeispiel 5 2,7 Dreifachschicht Deckschicht Bodenschicht Bodenschicht 44,4 80,1
    Arbeitsbeispiel 2 1,8 Dreifachschicht Deckschicht Zwischenschicht Deckschicht Bodenschicht 55,6 80,5
    Vergleichsbeispiel 6 1,8 Dreifachschicht Deckschicht Deckschicht Bodenschicht 51,1 80,5
  • Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass das Arbeitsbeispiel 1 eine höhere CO-Umwandlung als die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 aufweist und dass das Arbeitsbeispiel 2 eine höhere CO-Umwandlung als das Vergleichsbeispiel 5 aufweist. Dies bestätigt, dass der erfindungsgemäße Abgasoxidationskatalysator eine bessere Abgasreinigungseffizienz als der Stand der Technik aufweist.
  • Die Abgasoxidationskatalysatoren des Arbeitsbeispiels 3 und des Vergleichsbeispiels 7 wurden 50 Stunden in einem Ofen bei 700°C wärmebehandelt und anschließend in das Abgasrohr eines Reihen-4-Zylinder-Dieselmotors eingebaut. Unter Verwendung von kommerziellem Leichtöl (JIS 2) wurden simulierte Betriebstests in dem tatsächlichen Abgas durchgeführt und die Temperatur (COT50), bei der die CO-Umwandlung 50% erreichte, wurde aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    COT50
    Arbeitsbeispiel 3 203
    Vergleichsbeispiel 7 212
  • Aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ist ersichtlich, dass der Abgasoxidationskatalysator von Arbeitsbeispiel 3 einen niedrigeren COT50-Wert als der Abgasoxidationskatalysator von Vergleichsbeispiel 6 aufweist. Dies bestätigt, dass die vorliegende Erfindung eine bessere Abgasreinigungseffizienz aufweist.
  • Arbeitsbeispiel 4
  • Ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 80% als Anteil der Abgaskanaloberfläche) wurde unter Verwendung der in Arbeitsbeispiel 1 beschriebenen Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht, der Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht und der Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht erhalten: Zuerst wurde ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die bis zu einem Bedeckungsgrad der Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht von 80% der Abgaskanallänge in dem Katalysatorsubstrat aufgetragen wurde, die getrocknet wurde (Schicht (wenn trocken) 49 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um eine Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf diese bis zu einem Bedeckungsgrad von 100% der Abgaskanallänge aufgetragen, getrocknet (Schicht (wenn trocken) 110 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf diese auf einer Länge, die 80% der Abgaskanallänge entspricht, an einer Position, die mit der Position der Schicht der Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht überlappt, aufgetragen, getrocknet (Schicht (wenn trocken) 50 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden.
  • Arbeitsbeispiel 5
  • Ein Abgasoxidationskatalysator mit einer Dreifachkatalysatorschicht (Bedeckungsgrad der Dreifachkatalysatorschicht 50% als Anteil der Abgaskanaloberfläche) wurde unter Verwendung der in Arbeitsbeispiel 1 verwendeten Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht, der Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht und der Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht erhalten: Zuerst wurde ein Wabenkatalysatorsubstrat (NGK Produkt, 1 l) in die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht eingetaucht, die bis zu einem Bedeckungsgrad durch die Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht aufgetragen wurde, der 50% der Abgaskanallänge in dem Katalysatorsubstrat entspricht, die getrocknet wurde (Schicht (wenn trocken) 49 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert wurde, um die Bodenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Zwischenkatalysatorschicht wurde anschließend auf diese bis zu einem Bedeckungsgrad von 100% der Abgaskanallänge aufgetragen, getrocknet (Schicht (wenn trocken) 110 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Zwischenkatalysatorschicht auszubilden. Die Aufschlämmung der Deckkatalysatorschicht wurde anschließend auf diese auf einer Länge, die 50% der Abgaskanallänge entspricht, an einer Position aufgetragen, die mit der Position der Schicht der Aufschlämmung der Bodenkatalysatorschicht überlappt, sie wurde getrocknet (Schicht (wenn trocken) 50 g/l) und anschließend bei 500°C calciniert, um eine Deckkatalysatorschicht auszubilden.
  • Die Abgasoxidationskatalysatoren der Arbeitsbeispiele 4 und 5 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Arbeitsbeispiel 1 getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
    CO-Umwandlung (%) THC-Umwandlung (%)
    Arbeitsbeispiel 4 59,7 79,2
    Arbeitsbeispiel 5 56,2 75,6
    Vergleichbeispiel 1 54,3 79,8
  • Aus den Ergebnissen in Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die Abgasoxidationskatalysatoren der Arbeitsbeispiele 4 und 5 eine höhere CO-Umwandlung als der Abgasoxidationskatalysator von Vergleichsbeispiel 1 aufweisen. Dies bestätigt, dass sie eine bessere Abgasreinigungseffizienz aufweisen.
  • Zur Vermeidung von Zweifeln werden jegliche und alle hier zitierten Patente oder andere Veröffentlichungen hier durch Inbezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgasoxidationskatalysator
    2
    Abgaskanal
    3
    Katalysatorsubstrat
    4
    Abgaskanaloberfläche
    5
    Katalysatorschicht
    6
    Bodenkatalysatorschicht
    7
    Zwischenkatalysatorschicht
    8
    Deckkatalysatorschicht

Claims (16)

  1. Abgasoxidationskatalysator zum Aufreinigen von Abgas, das aus Dieselmotoren ausgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasoxidationskatalysator ein Katalysatorsubstrat, in dem mehrere Abgaskanäle ausgebildet sind, und eine auf der Oberfläche der Abgaskanäle in dem Katalysatorsubstrat gebildete Katalysatorschicht umfasst, wobei eine aus einer Bodenkatalysatorschicht, einer Deckkatalysatorschicht, die in den Abgaskanälen freiliegt, und einer Zwischenkatalysatorschicht, die zwischen der Bodenkatalysatorschicht und der Deckkatalysatorschicht angeordnet ist, bestehende Katalysatorschicht so bereitgestellt ist, dass sie nicht weniger als 25% der Abgaskanaloberfläche bedeckt und wobei die Bodenkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel als Katalysatorkomponente enthält, jedoch ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel nicht enthält, die Zwischenkatalysatorschicht mindestens ein Katalysatormetall, das auf einem Metalloxidträger geträgert ist, und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält und die Deckkatalysatorschicht mindestens ein Sauerstoffokklusionsmittel und ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als Katalysatorkomponenten enthält.
  2. Abgasoxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei die Zwischenkatalysatorschicht aus zwei oder mehr Schichten besteht, die unterschiedliche Katalysatorkomponenten und/oder -gehalte aufweisen.
  3. Abgasoxidationskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Deckkatalysatorschicht neben dem Sauerstoffokklusionsmittel und dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein auf einem Metalloxidträger geträgertes Katalysatormetall enthält.
  4. Abgasoxidationskatalysator nach Anspruch 3, wobei 1 bis 10 Gew.-% des Gesamtgehalts an Katalysatormetall in der Deckkatalysatorschicht enthalten sind.
  5. Abgasoxidationskatalysator nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei das Katalysatormetall Platin, Palladium, Iridium, Gold, Silber oder ein Gemisch aus sowohl Platin als auch Palladium ist.
  6. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Zwischenkatalysatorschicht und der Deckkatalysatorschicht 0,2 bis 5,0 Gew.-% Katalysatormetall, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Katalysatormetall und Metalloxid, enthält.
  7. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in der Deckkatalysatorschicht oder der Zwischenkatalysatorschicht ein Zeolith oder eine Metallosilicatstruktur ist, wobei Silicium oder Aluminium in einem Zeolithkristallgitter durch ein Übergangsmetall ersetzt ist.
  8. Abgasoxidationskatalysator nach Anspruch 7, wobei der Zeolith ein solcher vom BEA-, FAU-, MFI-, FER- oder CHA-Typ oder ein Gemisch aus beliebigen zwei oder mehr hiervon ist.
  9. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sauerstoffokklusionsmittel in der Deckkatalysatorschicht und der Bodenkatalysatorschicht Ceroxid, ein komplexes Oxid aus Cer und Zirconium oder Ceroxid oder ein Komplexoxid von Cer und Zirconium, dem Lanthan, Praseodym oder Neodym zugegeben wurde, ist.
  10. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 20 bis 50 Gew.-% des Gesamtgehalts an Sauerstoffokklusionsmittel in der Bodenkatalysatorschicht enthalten sind.
  11. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 30 bis 50 Gew.-% des Gesamtgehalts an Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in der Deckkatalysatorschicht enthalten sind.
  12. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsubstrat von zylindrischer Wabenform, wobei die Abgaskanäle von einer Fläche zur anderen Fläche des Zylinders verlaufen, oder ein poröser Körper in Faserform, Lagenform oder Keramikform ist.
  13. Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsubstrat und die Bodenkatalysatorschicht integral in Form eines Wabenzylinders gebildet sind.
  14. Abgasoxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bodenschicht aus einer Aufschlämmungsschicht auf dem Katalysatorsubstrat gebildet ist.
  15. Abgassystem für einen Dieselverbrennungsmotor, das den Abgasoxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  16. Abgassystem nach Anspruch 16, das einen Dieselpartikelfilter umfasst.
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