DE102014106944A1 - Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor - Google Patents

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David Bergeal
Andrew Francis Chiffey
Daniel HATCHER
James Leeland
Francois Moreau
Paul Richard Phillips
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Johnson Matthey PLC
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: eine erste Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein erstes Trägermaterial umfasst, wobei die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist, eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial umfasst, wobei die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 4:1 bis 1:1 umfasst; ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel; und ein Substrat; wobei die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Einlassabgas vor dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in Berührung gelangt, und die erste Washcoatregion so angeordnet ist, das sie mit dem Einlassabgas vor der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, und Verwendungen hiervon. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verfahren, die den Oxidationskatalysator umfassen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator umfasst.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Kompressionszündungsmotoren, wie Dieselmotoren, liefern eine Abgasemission, die im Allgemeinen mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthält, für die durch internationale Organisationen auf der gesamten Welt Gesetze erlassen wurden: Kohlenmonoxid (CO), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Stickstoffoxid (NOx) und Feinstaub (PM).
  • Oxidationskatalysatoren, die Platingruppenmetalle (PGMs) umfassen, wurden zur Behandlung von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs), einschließlich der flüchtigen organischen Fraktion (VOF) von Feinstaub (PM), in Abgasemissionen, die durch Dieselmotoren erzeugt werden, verwendet. Derartige Katalysatoren behandeln Kohlenmonoxid (CO) durch Oxidieren desselben zu Kohlendioxid (CO2), und sie behandeln Kohlenwasserstoffe (HCs) durch Oxidieren derselben zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Einige Platingruppenmetalle, insbesondere in geträgerter Form auf einem feuerfesten Oxid, können auch die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) fördern. Es wurde festgestellt, dass Platin (Pt) und Palladium (Pd) jeweils in der Lage sind, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor zu oxidieren. Palladium ist im Allgemeinen billiger als Platin, jedoch weniger aktiv gegenüber CO und HCs (beispielsweise weist Pd eine höhere Anspringtemperatur für CO und HCs auf als Pt). Palladium ist auch für eine Vergiftung durch Schwefel im Kraftstoff im Vergleich zu Platin empfänglicher, wodurch die Oxidationsaktivität von Platin gegenüber einigen HCs vergiftet werden kann.
  • Da die Emissionsstandards für die zugelassene Emission von Schadstoffen aus Kompressionszündungsmotoren, insbesondere Fahrzeugdieselmotoren, Schritt für Schritt verschärft werden, besteht ein Bedarf an besseren Abgassystemen, die in der Lage sind, diese Standards zu erfüllen und die kosteneffizient sind. Um die Gesamtreduktion der Schadstoffe, die durch Kompressionszündungsmotoren produziert werden, zu maximieren, ist es wichtig, dass der Oxidationskatalysator in Verbindung mit anderen Emissionssteuerungsvorrichtungen arbeitet, die einen Teil des Gesamtabgassystems bilden.
  • Kurz nach dem Start eines Kompressionszündungsmotors ist die Abgastemperatur relativ niedrig. Bei derartigen Temperaturen kann der Oxidationskatalysator unter seiner wirksamen Betriebstemperatur vorliegen, wobei ein signifikanter Anteil an Kohlenwasserstoffen (HCs) in dem Abgas durch den Katalysator hindurch gelangen kann, ohne oxidiert zu werden. Um eine Emission von HCs in die Atmosphäre unter derartigen Bedingungen zu verhindern, umfassen Oxidationskatalysatoren häufig ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel (HCA) um HCs bei niedrigen Temperaturen einzufangen und um die HCs freizusetzen, wenn der Oxidationskatalysator seine wirksame Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Herkömmlicherweise wird das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel (HCA) in einer Washcoatregion des Oxidationskatalysators angeordnet, so dass es mit dem Einlassabgas vor vielen anderen Komponenten des Katalysators in Berührung gebracht wird (beispielsweise ist das HCA häufig in der vorderen Zone und/oder der obersten Schicht des Oxidationskatalysators enthalten). Das HCA kann anschließend HCs bei relativ niedrigen Temperaturen einfangen, bevor sie mit den aktiven Stellen der anderen Komponenten des Katalysators (beispielsweise dem PGM) in Berührung gelangen und diese möglicherweise blockieren. Wenn die HCs bei höheren Temperaturen freigesetzt werden, kann diese Anordnung auch einen Kontakt der HCs mit der PGM-Komponente des Oxidationskatalysators erleichtern. Diese Anordnung wird allgemein verwendet, wenn das HCA ein Zeolith ist. Der Zeolith ist von dem PGM getrennt, um eine Wanderung des PGM zu einer Oberfläche des Zeoliths zu minimieren, wodurch ein Verlust an Oxidationsaktivität vermieden wird. Die Trennung des Zeoliths von der PGM-Komponente kann wichtig sein, wenn das PGM Palladium ist, das Siliciumdioxid in dem Zeolith Palladium vergiften kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegenden Erfinder haben einen Oxidationskatalysator mit einer ausgezeichneten Aktivität im Hinblick auf ein Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) ersonnen, der auch eine gute CO- und HC-Oxidationsaktivität aufweist. Überraschenderweise zeigt der Oxidationskatalysator auch eine gute Leistungsfähigkeit bei der Verhinderung eines HC-Entgleitens (beispielsweise eine HC-Emission in die Umwelt) kurz nach Starten eines Kompressionszündungsmotors, wenn die Abgastemperaturen relativ niedrig sind.
  • Die vorliegende Erfindung liefert einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator umfasst:
    eine erste Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein erstes Trägermaterial umfasst, wobei die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist;
    eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial umfasst, wobei die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 4:1 bis 1:1 aufweist;
    ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und
    ein Substrat;
    wobei die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Einlassabgas in Berührung gelangt, bevor das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel damit in Berührung gelangt, und die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Einlassabgas in Berührung gelangt, bevor die zweite Washcoatregion damit in Berührung gelangt.
  • Die Menge an NO2 in einem Abgasauslass aus einem Oxidationskatalysator kann die Wirksamkeit einer stromab gelegenen Emissionsteuerungsvorrichtung in einem Abgassystem beeinflussen. Allgemein liegt das Verhältnis von Stickstoffdioxid (NO2) zu Stickstoffmonoxid (NO) in einem Abgas, das direkt von einem Kompressionszündungsmotor produziert wird, unter dem, das für eine optimale Leistungsfähigkeit zahlreicher stromab gelegener Emissionssteuerungsvorrichtungen erforderlich ist. So ist die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) durch den Oxidationskatalysator von zunehmender Bedeutung für die Gesamtentfernung von Schadstoffen durch ein Abgassystem.
  • Das Verhältnis von NO2 zu NO in einem Abgas kann die aktive oder passive Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat (beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF), katalysiertes Rußfilter (CSF), selektives katalytisches Reduktionsfilter (SCRF)) umfasst, beeinflussen. NO2 in einem Abgas kann die Oxidation von Feinstaub (PM), der durch ein Filtersubstrat der Vorrichtung gesammelt wird, unterstützen. Der Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung bei der aktiven Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat umfasst.
  • Die Menge an NO2 in einem Abgas kann auch die Leistungsfähigkeit einer stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung für eine selektive katalytische Reduktion von Stickstoffoxiden (NOx) beeinflussen. Katalysatoren einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und Katalysatoren eines selektiven katalytischen Reduktionsfilters (SCRF) zur Behandlung von NOx (beispielsweise NO2 + NO) erfordern häufig, dass das Verhältnis von NO2 zu NO in dem Einlassgas in einem speziellen Bereich im Hinblick auf eine optimale katalytische Leistungsfähigkeit liegt. Der optimale NO2-Anteil in NOx hängt typischerweise von dem in dem SCR- oder SCRF-Katalysator verwendeten Zusammensetzungstyp ab, das Verhältnis von NO2 zu NO in einem Abgas direkt aus einem Kompressionszündungsmotor ist jedoch häufig zu niedrig für eine optimale Leistungsfähigkeit des Katalysators. Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator kann mit einem SCR- oder SCRF-Katalysator, insbesondere einem SCR- oder SCRF-Katalysator, der einen Kupfer-ausgetauschten Zeolith umfasst, verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Abgassystem für einen Kompressionszündungsmotor. Das Abgassystem umfasst einen Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Fahrzeug, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder einen Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein Abgassystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch verschiedene Verwendungen des Oxidationskatalysators und Verfahren, die den Oxidationskatalysator umfassen.
  • Ein erster Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei das Verfahren ein Inberührungbringen des Abgases mit einem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator umfasst. Das Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor ist ein Verfahren zur Behandlung (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor.
  • Ein zweiter Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modulieren des NOx-Gehalts in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: (a) Steuern des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inberührungbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung zur Produktion eines behandelten Abgases; und (b) Führen des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung. Des Weiteren kann das Verfahren ein Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor und zum Modulieren des Gehalts von NOx in dem Abgas für eine Emissionssteuerungsvorrichtung sein, vorzugsweise ein Verfahren zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor und zum Modulieren des Gehalts von NOx in dem Abgas für eine Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Ein erster Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Oxidationskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung. Allgemein wird der Oxidationskatalysator zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet.
  • In einem zweiten Verwendungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Oxidationskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung zum Modulieren des Gehalts von NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Ein dritter Verwendungsaspekt betrifft die Verwendung eines Oxidationskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat aufweist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator weist eine erste Washcoatregion auf, die (beispielsweise auf dem Substrat) angeordnet ist, um mit dem Einlassabgas vor sowohl (a) dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel als auch (b) der zweiten Washcoatregion in Berührung zu gelangen. Es wurde unerwarteterweise festgestellt, dass diese Anordnung zu einem Oxidationskatalysator führt, der eine ausgezeichnete NO-Oxidationsaktivität aufweist, während er gleichzeitig auch eine gute Oxidationsaktivität im Hinblick auf CO und HCs und eine gute Leistungsfähigkeit beim Verhindern eines Entgleitens von HCs zeigt. Wenn ein Abgas durch den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator geführt wurde, ist das Molverhältnis von NO2 zu NO in dem Auslassabgas (d. h. aus dem Oxidationskatalysator heraus) deutlich größer als das Molverhältnis von NO2 zu NO in dem Einlassabgas (d. h. in den Oxidationskatalysator hinein).
  • Die erste Washcoatregion (diese kann im Folgenden als die NO-Oxidationsregion bezeichnet werden) in dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator ist so formuliert und auf dem Substrat angeordnet, dass eine optimale NO-Oxidationsleistungsfähigkeit bereitgestellt wird. Die erste Washcoatregion umfasst Platin (Pt), das NO zu NO2 oxidieren kann. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass (i) das Einarbeiten eines Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in die NO-Oxidationsregion und/oder (ii) das Anordnen des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in einer Weise, dass es mit dem Einlassabgas vor der NO-Oxidationsregion in Berührung gelangt, für die NO-Oxidationsleistungsfähigkeit schädlich sein kann.
  • Die Anordnung des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels bezüglich der NO-Oxidationsregion kann die NO-Oxidationsleistungsfähigkeit beeinflussen. Wenn ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in einer NO-Oxidationsregion vorhanden ist, kann die dadurch erhaltene lokalisierte Anwesenheit von HCs in Verbindung mit NOx zum Auftreten einer selektiven katalytischen Reduktion unter Bildung von Sticksoff (wie in einem mageren NOx-Katalysator) führen, was die Menge an NO2, die erzeugt wird, verringert.
  • Die erste Washcoatregion ist im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, wie einem Zeolith. Stärker bevorzugt umfasst die erste Washcoatregion kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, wie beispielsweise einem Zeolith. Das Ausschließen eines Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels (HCA) aus der ersten Washcoatregion kann für die CO-Oxidationsleistungsfähigkeit dieser Region schädlich sein. Es wird vermutet, dass, wenn das HCA in der Washcoatregion vorhanden ist, es HCs aus dem Abgas „herausfiltriert”, was den Wettbewerb mit CO im Hinblick auf eine Reaktion an den katalytisch aktiven Stellen verringert.
  • Die erste Washcoatregion umfasst typischerweise Platin, das auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise einem ersten Platinträgermaterial) angeordnet oder geträgert ist. Platin kann auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Platinträgermaterial) dispergiert sein und/oder in dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Platinträgermaterial) imprägniert sein.
  • Das Platin ist allgemein direkt auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Platinträgermaterial) angeordnet oder ist direkt von dem ersten Trägermaterial (beispielswese dem ersten Platinträgermaterial) geträgert. Somit gibt es beispielsweise kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Platin und dem ersten Trägermaterial.
  • Es ist bevorzugt, dass das Platin sich in direkten Kontakt mit dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Platinträgermaterial) befindet.
  • Typischerweise umfasst das erste Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das feuerfeste Metalloxid ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon besteht. Beispielsweise kann das feuerfeste Metalloxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Titanoxid und Ceroxid-Zirconiumoxid besteht. Es ist bevorzugt, dass das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und einem Misch- oder Verbundoxid hiervon ausgewählt ist. Stärker bevorzugt ist das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und einem Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid ausgewählt. Noch stärker bevorzugt ist das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ausgewählt. Feuerfeste Metalloxide mit Eignung zur Verwendung als katalytische Komponente eines Oxidationskatalysators für einen Kompressionszündungsmotor sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Wenn das feuerfeste Metalloxid ein Misch- oder Verbundoxid von Aluminiumoxid ist (z. B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder ein Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid), umfasst im Allgemeinen vorzugsweise das Misch- oder Verbundoxid von Aluminiumoxid mindestens 50 bis 99 Gew.-% Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% Aluminiumoxid, noch stärker bevorzugt 75 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxid.
  • Wenn das erste Trägermaterial Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst, kann das Ceroxid-Zirconiumoxid im Wesentlichen aus 20 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 80 Gew.-% Zirconiumoxid (beispielsweise 50 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 50 Gew.-% Zirconiumoxid), vorzugsweise 35 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 65 Gew.-% Zirconiumoxid (beispielsweise 55 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 45 Gew.-% Zirconiumoxid), noch stärker bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% Ceroxid und 25 bis 55 Gew.-% Zirconiumoxid bestehen.
  • Es ist im Allgemeinen bevorzugt (beispielsweise das erste Trägermaterial oder das zweite Trägermaterial), dass das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid eine große Oberfläche aufweist. Typischerweise weist das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid eine Oberfläche von 30 bis 300 m2/g vorzugsweise 60 bis 200 m2/g auf. Die Oberfläche wird unter Verwendung herkömmlicher Stickstoff-Physisorptionstechniken gemessen.
  • Das erste Trägermaterial (d. h. das feuerfeste Metalloxid) kann optional (beispielsweise mit einem Dotiermittel) dotiert sein.
  • Das Einarbeiten eines Dotiermittels kann das Trägermaterial (beispielsweise das erste Trägermaterial und/oder das zweite Trägermaterial) thermisch stabilisieren. Es ist selbstverständlich, dass jede Bezugnahme auf „dotiert” in diesem Zusammenhang ein Material bezeichnet, in dem die Masse oder das Wirtsgitter des feuerfesten Metalloxids (beispielsweise des Ceroxids oder des Ceroxid-Zirconiumoxids) mit einem Dotiermittel substitutionsdotiert oder interstitiell dotiert ist. In einigen Fällen können kleine Mengen des Dotiermittels auf der Oberfläche des feuerfesten Metalloxids (beispielsweise des Ceroxids oder des Ceroxid-Zirconiumoxids) vorhanden sein. Der größte Teil des Dotiermittels ist jedoch allgemein in dem Körper des feuerfesten Metalloxids (beispielsweise des Ceroxids oder des Ceroxid-Zirconiumoxids) vorhanden.
  • Wenn das erste Trägermaterial (beispielsweise Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid) dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels im Allgemeinen 0,1 bis 5 Gew.-% (d. h. % bezogen auf das Gewicht des Ceroxids oder Ceroxid-Zirconiumoxids). Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 2,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-% (beispielsweise etwa 1 Gew.-%) beträgt.
  • Das erste Trägermaterial (beispielsweise Ceroxid) kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht. Beispielsweise kann Ceroxid-Zirconiumoxid mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht.
  • Allgemein ist es bevorzugt, dass das erste Trägermaterial Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid, das mit einem Dotiermittel dotiert ist, Aluminiumoxid, das mit einer Heteroatomkomponente dotiert ist, oder ein feuerfestes Metalloxid, das Ceroxid umfasst, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Stärker bevorzugt umfasst das erste Trägermaterial Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder mit einer Heteroatomkomponente dotiertes oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Es kann bevorzugt sein, dass das feuerfeste Metalloxid Aluminiumoxid ist. Das Aluminiumoxid kann α-Al2O3, β-Al2O3, oder γ-Al2O3 sein. Vorzugsweise umfasst das Aluminiumoxid γ-Al2O3 oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion eine Menge an Platin (Pt) von 0,2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1 bis 9 Gew.-% (beispielsweise von 1,2 bis 8,5 Gew.-%, wie beispielsweise von 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise von 1,5 bis 7 Gew.-% (z. B. 2 bis 7 Gew.-%, beispielsweise 4 bis 6 Gew.-%). Die Gew.-% in diesem Zusammenhang sind auf die Menge des ersten Trägermaterials (beispielsweise des ersten Platinträgermaterials) bezogen.
  • Die erste Washcoatregion umfasst typischerweise Platin (Pt) in einer Menge von 5 bis 300 g/ft3, stärker bevorzugt 10 bis 250 g/ft3, beispielsweise 20 bis 200 g/ft3, noch stärker bevorzugt 25 bis 175 g/ft3 und noch stärker bevorzugt 35 bis 150 g/ft3 (z. B. 50 bis 125 g/ft3). Beispielsweise kann die erste Washcoatregion eine Gesamtmenge an Platin (Pt) von 5 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt 7,5 bis 125 g/ft3, beispielsweise 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt 25 bis 100 g/ft3 und noch stärker bevorzugt 30 bis 75 g/ft3 (z. B. 40 bis 125 g/ft3) umfassen.
  • In der ersten Washcoatregion kann das Platin das einzige Platingruppenmetall (PGM) sein. Stärker bevorzugt kann das Platin das einzige katalytisch aktive Metall sein. So umfasst beispielsweise die erste Washcoatregion kein katalytisch aktives Metall, wie beispielsweise ein katalytisch aktives Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Iridium (Ir) und Silber (Ag) besteht.
  • Die erste Washcoatregion kann im Wesentlichen aus Platin (Pt), einem ersten Trägermaterial und optional einem Promotor bestehen.
  • Alternativ kann die erste Washcoatregion ferner Palladium (Pd) umfassen. So kann die erste Washcoatregion Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein erstes Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von > 4:1, beispielsweise 25:1 bis 4,1:1 (z. B. 15:1 bis 4,5:1 oder 20:1 bis 5:1) aufweist. Insbesondere weist die erste Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 10:1 bis 5:1 (beispielsweise 10:1 bis 7,5:1), stärker bevorzugt von 8,5:1 bis 6:1, beispielsweise von 7,5:1 bis 7:1 auf. Beispielsweise weist die erste Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 10:1 bis 6:1, stärker bevorzugt von 8:1 bis 7:1 auf. Es ist für die NO-Oxidationsaktivität von Vorteil, dass Platin in der ersten Washcoatregion in einem signifikanten Überschuss im Vergleich zu Palladium vorhanden ist.
  • Die erste Washcoatregion kann ein Verhältnis der molaren Menge von Platin (Pt) zu der molaren Menge von Palladium (Pd) von 20:1 bis 2,5:1 (z. B. 7,5:1 bis 2,5:1), beispielsweise 10:1 bis 5:1 umfassen.
  • Wenn die erste Washcoatregion Palladium (Pd) umfasst, kann das Palladium (Pd) auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) angeordnet sein oder darauf geträgert sein. So kann Palladium (Pd) auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) dispergiert sein und/oder kann in dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) imprägniert sein.
  • Das Palladium ist allgemein direkt auf dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) angeordnet oder ist direkt von dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) geträgert. So gibt es beispielsweise kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem ersten Trägermaterial. Es ist bevorzugt, dass das Palladium sich im direkten Kontakt mit dem ersten Trägermaterial (beispielsweise dem ersten Palladiumträgermaterial) befindet, insbesondere wenn das erste Trägermaterial oder das erste Palladiumträgermaterial Ceroxid (d. h. Cer(IV)-oxid) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • In der ersten Washcoatregion können das Platin und das Palladium auf dem gleichen ersten Trägermaterial angeordnet sein oder darauf geträgert sein. So kann die erste Washcoatregion ein einzelnes Trägermaterial umfassen, das das erste Trägermaterial ist.
  • Wenn die erste Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, kann die erste Washcoatregion eine Platin-Palladium-Legierung, vorzugsweise eine bimetallische Platin-Palladium-Legierung umfassen. Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion eine Platin-Palladium-Legierung umfasst, wenn das Platin und das Palladium auf dem gleichen ersten Trägermaterial angeordnet sind oder darauf geträgert sind.
  • Alternativ kann das Platin auf dem ersten Platinträgermaterial angeordnet sein oder darauf geträgert sein und das Palladium kann auf dem ersten Palladiumträgermaterial angeordnet sein oder darauf geträgert sein, wobei das erste Platinträgermaterial und das das erste Palladiumträgermaterial verschieden sind. So können das erste Platinträgermaterial und das erste Palladiumträgermaterial unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Stärker bevorzugt umfassen das erste Platinträgermaterial und das erste Palladiumträgermaterial unterschiedliche feuerfeste Metalloxide oder bestehen im Wesentlichen daraus.
  • Das erste Platinträgermaterial und das erste Palladiumträgermaterial können jeweils unabhängig voneinander ein erstes Trägermaterial gemäß obiger Beschreibung sein.
  • Typischerweise umfasst das erste Palladiumträgermaterial Ceroxid. Es ist bevorzugt, dass das erste Palladiumträgermaterial Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wobei das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid optional dotiert sind.
  • Das erste Platinträgermaterial umfasst typischerweise Aluminiumoxid. Es ist bevorzugt, dass das erste Platinträgermaterial Aluminiumoxid (z. B. γ-Al2O3) oder Siliciumdioxid-Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wobei das Aluminiumoxid oder das Siliciumoxid-Aluminiumoxid optional dotiert ist.
  • Die erste Washcoatregion kann eine Menge von Palladium (Pd) von 0,2 bis 15 Gew.-% (z. B. 11,5 bis 14 Gew.-% oder 12 bis 15 Gew.-%), vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1 bis 9 Gew.-% (z. B. 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise 2 bis 7 Gew.-% (z. B. 4 bis 6 Gew.-%) umfassen. Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion eine Menge von Palladium (Pd) von 0,25 bis 4 Gew.-% (z. B. 0,4 bis 3,5 Gew.-%) vorzugsweise von 0,5 bis 3,0 Gew.-% (z. B. 0,75 bis 2,5 Gew.-% oder 1 bis 1,75 Gew.-%) und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfassen kann. Die Gew.-% in diesem Kontext sind auf die Menge des ersten Trägermaterials (beispielsweise des ersten Palladiumträgermaterials) bezogen.
  • Die erste Washcoatregion kann eine Menge von Palladium von weniger als 2 Gew.-% umfassen. Beispielsweise kann die erste Washcoatregion eine Menge von Palladium von 0,25 bis 1,9 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,4 bis 1,8 Gew.-%, beispielsweise von 0,5 bis 1,75 Gew.-% und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfassen.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Menge von 1 bis 175 g/ft3. Beispielsweise kann die erste Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Menge von 5 bis 120 g/ft3, vorzugsweise 10 bis 100 g/ft3, beispielsweise 15 bis 85 g/ft3 (z. B. 25 bis 85 g/ft3), noch stärker bevorzugt 25 bis 80 g/ft3 (z. B. 35 bis 80 g/ft3), und noch stärker bevorzugt 30 bis 75 g/ft3 (z. B. 50 bis 75 g/ft3) umfassen. Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Gesamtmenge von 2 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt von 5 bis 125 g/ft3, beispielsweise von 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 20 bis 100 g/ft3 und noch stärker bevorzugt vom 25 bis 75 g/ft3 (z. B. 30 bis 75 g/ft3) umfasst.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion eine Menge des ersten Trägermaterials (beispielsweise die Gesamtmenge des ersten Platinträgermaterials und des ersten Palladiumträgermaterials) von 0,1 bis 4,5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,25 bis 4,2 g/Zoll3), vorzugsweise 0,3 bis 3,8 g/Zoll3, und noch stärker bevorzugt 0,5 bis 3,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt 0,6 bis 2,5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,75 bis 2,3 g/Zoll3). Beispielsweise umfasst die erste Washcoatregion vorzugsweise eine Menge des ersten Trägermaterials von 0,5 bis 3,5 g/Zoll3, stärker bevorzugt von 1 bis 3,25 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 1,1 bis 3,0 g/Zoll3 beispielsweise 1,25 bis 2,75 g/Zoll3 oder 1,5 bis 2,75 g/Zoll3) und noch stärker bevorzugt von 1,25 bis 2,5 g/Zoll3 oder eine Menge von 0,1 bis 3,5 g/Zoll3, vorzugsweise von 0,2 bis 2,5 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 0,3 bis 2,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 1,75 g/Zoll3 (beispielsweise 0,75 bis 1,5 g/Zoll3).
  • Die erste Washcoatregion kann ferner einen Promotor umfassen. Der Promotor kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einer Alkalimetallkomponente, einer Erdalkalimetallkomponente und einer Kombination hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass der Promotor eine Erdalkalimetallkomponente ist.
  • Die Erdalkalimetallkomponente umfasst typischerweise Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon. Es bevorzugt, dass die Alkalimetallkomponente Natrium (Na) oder Kalium (K) umfasst, stärker bevorzugt umfasst die Alkalimetallkomponente Kalium (K).
  • Die Erdalkalimetallkomponente umfasst typischerweise Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon. Es ist bevorzugt, dass die Erdalkalimetallkomponente Calcium (Ca), Strontium (Sr) oder Barium (Ba) umfasst, stärker bevorzugt umfasst sie Strontium (Sr) oder Barium (Ba) und noch stärker bevorzugt umfasst die Erdalkalimetallkomponente Barium (Ba).
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente umfasst, wenn das Platin das alleinige Platingruppenmetall in der ersten Washcoatregion ist, wobei vorzugsweises Platin das alleinige katalytisch aktive Metall ist.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion eine Menge eines Promotors speziell der Erdalkalimetallkomponente von 0,07 bis 5 mol/ft3, speziell 0,1 bis 4,0 mol/ft3, stärker bevorzugt von 0,2 bis 3,0 mol/ft3 (z. B. 0,25 bis 1,0 mol/ft3) beispielsweise 0,3 bis 2,25 mol/ft3, speziell von 0,35 bis 2,0 mol/ft3, vorzugsweise von 0,4 bis 1,8 mol/ft3, noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mol/ft3.
  • Wenn die erste Washcoatregion einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente umfasst, kann das erste Trägermaterial ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das modifizierte Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, umfasst allgemein ein mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid, ein Erdalkalimetallaluminat oder ein Gemisch hiervon oder besteht im Wesentlichen hieraus. Es ist bevorzugt, dass das modifizierte Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, ein mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid oder ein Erdalkalimetallaluminat umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid, mit Magnesiumoxid dotiertem Aluminiumoxid, mit Barium dotiertem Aluminiumoxid, mit Bariumoxid dotiertem Aluminiumoxid, mit Lanthanoxid dotiertem Aluminiumoxid und mit Ceroxid dotiertem Aluminiumoxid besteht. Es ist bevorzugt, dass das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid, mit Lanthanoxid dotiertem Aluminiumoxid, mit Ceroxid dotiertem Aluminiumoxid und mit Magnesiumoxid dotierten Aluminiumoxid besteht. Stärker bevorzugt ist das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid aus der Gruppe ausgewählt, die aus mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid und mit Magnesiumoxid dotiertem Aluminiumoxid besteht. Noch stärker bevorzugt ist das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid. Das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid kann unter Verwendung von Verfahren, die auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt sind, oder beispielsweise mittels eines Verfahrens hergestellt werden, dass in der US 5 045 519 A beschrieben ist.
  • Typischerweise umfasst das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid 0,5 bis 45 Gew.-% der Heteroatomkomponente, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-% der Heteroatomkomponente, stärker bevorzugt 1,5 bis 30 Gew.-% der Heteroatomkomponente, speziell 2,5 bis 25 Gew.-% der Heteroatomkomponente. Wenn das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, ist das Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid in einer Menge von 0,5 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 40 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1,5 bis 30 Gew.-% (beispielsweise von 1,5 bis 10 Gew.-%) speziell von 2,5 bis 25 Gew.-%, stärker bevorzugt von 3,5 bis 20 Gew.-% (z. B. 5 bis 20 Gew.-%), noch stärker bevorzugt von 4,5 bis 15 Gew.-% dotiert. Wenn das mit einer Heteroatomkomponente dotierte Aluminiumoxid mit Magnesiumoxid dotiertes Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, ist das Aluminiumoxid mit Magnesium in einer Menge gemäß obiger Definition oder mit einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 25 Gew.-% dotiert.
  • Typischerweise ist das Erdalkalimetallaluminat Magnesiumaluminat (MgAl2O4), Calciumaluminat (CaAl2O4), Strontiumaluminat (SrAl2O4) oder Bariumaluminat (BaAl2O4) oder ein Gemisch von zwei oder mehr hiervon. Vorzugsweise ist das Erdalkalimetallaluminat Magnesiumaluminat (MgAl2O4). Diese Verbindungen können unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannten herkömmlichen Verfahren oder beispielsweise unter Verwendung eines in der EP 0 945 165 A , US 6 217 837 A oder US 6 517 795 A beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Wenn die Heteroatomkomponente ein Erdalkalimetall umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, ist vorzugsweise im Allgemeinen die Erdalkalimetallkomponente von der Heteroatomkomponente verschieden. Wenn ein Trägermaterial (beispielsweise ein erstes Trägermaterial oder zweites Trägermaterial) ein Erdalkalimetallaluminat umfasst, ist das Erdalkalimetall des Erdalkalimetallaluminats von der Erdalkalimetallkomponente verschieden.
  • Wenn die erste Washcoatregion einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente, umfasst, kann alternativ die erste Washcoatregion oder das erste Trägermaterial kein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, umfassen.
  • Die erste Washcoatregion umfasst Platin (Pt), Palladium (Pd), ein erstes Trägermaterial und optional einen Promotor oder besteht im Wesentlichen daraus. Das erste Trägermaterial kann ein erstes Platinträgermaterial und ein erstes Palladiumträgermaterial umfassen. Alternativ kann das erste Trägermaterial das alleinige Trägermaterial sein, das in der ersten Washcoatregion vorhanden ist. Stärker bevorzugt umfasst die erste Washcoatregion Platin, Palladium und ein erstes Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei das erste Trägermaterial Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator umfasst ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, das auf dem Substrat angeordnet ist, um mit dem Einlassgas nach der ersten Washcoatregion in Berührung zu gelangen.
  • Die zweite Washcoatregion kann das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfassen und/oder eine dritte Washcoatregion kann das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfassen. Es ist bevorzugt, dass lediglich eine der zweiten Washcoatregion und der dritten Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst. Wenn der Oxidationskatalysator eine dritte Washcoatregion umfasst, ist es bevorzugt, dass die dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst und die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, beispielsweise einem Zeolith, ist.
  • Typischerweise umfasst das zweite Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das feuerfeste Metalloxid ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon besteht. Beispielsweise kann das feuerfeste Metalloxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Titanoxid und Ceroxid-Zirconiumoxid besteht. Es ist bevorzugt, dass das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und einem Misch- oder einem Verbundoxid hiervon ausgewählt ist. Noch stärker bevorzugt ist das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und einem Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid ausgewählt.
  • Wenn das zweite Trägermaterial Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst, kann das Ceroxid-Zirconiumoxid im Wesentlichen aus 20 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 80 Gew.-% Zirconiumoxid (beispielsweise 50 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 50 Gew.-% Zirconiumoxid), vorzugsweise 35 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 25 Gew.-% Zirconiumoxid (z. B. 55 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 45 Gew.-% Zirconiumoxid), noch stärker bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% Ceroxid und 25 bis 55 Gew.-% Zirconiumoxid bestehen.
  • Das zweite Trägermaterial (d. h. das feuerfeste Metalloxid) kann optional (beispielsweise mit einem Dotiermittel) dotiert sein.
  • Wenn das zweite Trägermaterial beispielsweise (Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid) dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,1 bis 5 Gew.-% (d. h. % bezogen auf das Gewicht des Ceroxids oder Ceroxid-Zirconiumoxids). Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 2,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-% (beispielsweise etwa 1 Gew.-%) beträgt.
  • Das zweite Trägermaterial (beispielsweise Ceroxid) kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht. Beispielsweise kann das Ceroxid-Zirconiumoxid mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Titan (Ti) Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das zweite Trägermaterial Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid, das mit einem Dotiermittel dotiert ist, Aluminiumoxid, das mit einer Heteroatomkomponente dotiert ist, oder ein feuerfestes Metalloxid, das Ceroxid umfasst, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Stärker bevorzugt umfasst dass zweite Trägermaterial Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder ein solches mit einer Heteroatomkomponente oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Es kann bevorzugt sein, dass das feuerfeste Metalloxid Aluminiumoxid ist. Das Aluminiumoxid kann α-Al2O3, β-Al2O3 oder γ-Al2O3 sein. Vorzugsweise umfasst das Aluminiumoxid γ-Al2O3 oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst im Allgemeinen Platin, das auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Platinträgermaterial) angeordnet ist oder darauf geträgert ist. Platin kann auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Platinträgermaterial) dispergiert sein und/oder kann in dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise im zweiten Platinträgermaterial) imprägniert sein.
  • Das Platin kann direkt auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Platinträgermaterial) angeordnet sein oder direkt darauf geträgert sein. So gibt es beispielsweise kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Platin und dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Platinträgermaterial). Es ist bevorzugt, dass das Platin sich in direktem Kontakt mit dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Platinträgermaterial) befindet.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise Palladium (Pd), das auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Palladiumträgermaterial) angeordnet ist oder darauf geträgert ist. So kann Palladium (Pd) auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Palladiumträgermaterial) dispergiert sein und/oder in dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Palladiumträgermaterial) imprägniert sein.
  • Das Palladium ist im Allgemeinen direkt auf dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Palladiumträgermaterial) angeordnet oder direkt darauf geträgert. So gibt es beispielsweise kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem zweiten Trägermaterial. Es ist bevorzugt, dass das Palladium sich in direktem Kontakt mit dem zweiten Trägermaterial (beispielsweise dem zweiten Palladiumträgermaterial) befindet, insbesondere wenn das zweite Trägermaterial oder das zweite Palladiumträgermaterial Ceroxid (d. h. Cer(IV)-oxid) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Wenn die zweite Washcoatregion ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, beispielsweise einen Zeolith, umfasst, ist es bevorzugt, dass das Platin und das Palladium nicht auf dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel angeordnet oder darauf geträgert sind.
  • In der zweiten Washcoatregion können das Platin und das Palladium auf dem gleichen zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein. So kann die zweite Washcoatregion ein einzelnes Trägermaterial, bei dem es sich um das zweite Trägermaterial handelt, umfassen.
  • Die zweite Washcoatregion kann eine Platin-Palladium-Legierung, vorzugsweise eine bimetallische Platin-Palladium-Legierung umfassen. Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion eine Platin-Palladium-Legierung, umfasst, wenn das Platin und das Palladium auf dem gleichen zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert sind.
  • Alternativ kann das Platin auf einem zweiten Platinträgermaterial angeordnet oder geträgert sein und das Palladium kann auf einem zweiten Palladiumträgermaterial angeordnet oder geträgert sein, wobei das zweite Platinträgermaterial und das zweite Palladiumträgermaterial verschieden sind. So können das zweite Platinträgermaterial und das zweite Palladiumträgermaterial unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Stärker bevorzugt umfassen das zweite Platinträgermaterial und zweite Palladiumträgermaterial unterschiedliche feuerfeste Metalloxide oder bestehen im Wesentlichen aus unterschiedlichen feuerfesten Metalloxiden.
  • Das zweite Platinträgermaterial und das zweite Palladiumträgermaterial können unabhängig voneinander jeweils ein zweites Trägermaterial gemäß obiger Beschreibung sein.
  • Typischerweise umfasst das zweite Palladiumträgermaterial Ceroxid. Es ist bevorzugt, dass das zweite Palladiumträgermaterial Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconium (CeO2-ZrO2) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wobei das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid optional dotiert ist.
  • Das zweite Platinträgermaterial umfasst typischerweise Aluminiumoxid. Es ist bevorzugt, dass das zweite Platinträgermaterial Aluminiumoxid (z. B. γ-Al2O3) oder Siliciumdioxid-Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wobei das Aluminiumoxid oder das Siliciumdioxid-Aluminiumoxid optional dotiert ist.
  • Die zweite Washcoatregion weist ein Massenverhältnis von Platin zu Palladium von 4:1 bis 1:1 auf. Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 3,9:1 bis 1,1:1, beispielsweise von 3,75:1 bis 1,25:1, speziell 3,5:1 bis 1,5:1, stärker bevorzugt von 3,25:1 bis 1,75:1 (z. B. 3:1 bis 2:1) aufweist. Beispielsweise kann die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 2:1 bis 1,25:1, beispielsweise von 1,75:1 bis 1,5:1 aufweisen. Die zweite Washcoatregion ist so formuliert, dass sie eine ausgezeichnete CO- und HC-Oxidationsaktivität bereitstellt. Es wird angestrebt, dass die zweite Washcoatregion jegliche Schädigung der CO-Oxidationsleistungsfähigkeit der ersten Washcoatregion kompensiert.
  • Die zweite Washcoatregion kann ein Verhältnis der molaren Menge von Platin (Pt) oder der molaren Menge von Palladium von 2:1 bis 1,1:1 umfassen.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge an Platin (Pt) von 0,2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1 bis 9 Gew.-%, (z. B. 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise 2 bis 7 Gew.-% (z. B. 4 bis 6 Gew.-%). Die Gew.-% in diesem Kontext sind auf die Menge des zweiten Trägermaterials (beispielsweise des zweiten Platinträgermaterials) bezogen.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise Platin (Pt) in einer Menge von 2 bis 300 g/ft3 (z. B. 5 bis 300 g/ft3), vorzugsweise 8 bis 250 g/ft3 (z. B. 10 bis 250 g/ft3), beispielsweise 10 bis 200 g/ft3 (z. B. 20 bis 200 g/ft3), stärker bevorzugt von 20 bis 175 g/ft3 (z. B. 25 bis 175 g/ft3) und noch stärker bevorzugt von 25 bis 150 g/ft3 (z. B. 35 bis 150 g/ft3 oder 50 bis 125 g/ft3). In Abhängigkeit von der Anwendung kann die zweite Washcoatregion eine Gesamtmenge an Platin (Pt) von 2 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt von 5 bis 125 g/ft3, beispielsweise von 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 20 bis 100 g/ft3 (z. B. 25 bis 100 g/ft3) und noch stärker bevorzugt von 25 bis 75 g/ft3 (beispielsweise von 30 bis 75 g/ft3) umfassen. Alternativ kann die zweite Washcoatregion Platin (Pt) in einer Menge von 50 bis 300 g/ft3, vorzugsweise von 100 bis 275 g/ft3, beispielsweise von 150 bis 250 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 175 bis 200 g/ft3 umfassen.
  • Allgemein umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge an Palladium (Pd) von 0,2 bis 15 Gew.-% (z. B. 11,5 bis 14 Gew.-% oder 12 bis 15 Gew.-%), vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1 bis 9 Gew.-% (z. B. 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise 2 bis 7 Gew.-% (z. B. 4 bis 6 Gew.-%). Beispielsweise kann die zweite Washcoatregion eine Menge an Palladium (Pd) von 0,25 bis 4 Gew.-% (z. B. 0,4 bis 3,5 Gew.-%), vorzugsweise von 0,5 bis 3,0 Gew.-% (z. B. 0,75 bis 2,5 Gew.-% oder 1 bis 1,75 Gew.-%) und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfassen. Die Gew.-% in diesem Kontext sind auf die Menge des zweiten Trägermaterials (beispielsweise des zweiten Palladiumträgermaterials) bezogen.
  • Die zweite Washcoatregion kann eine Palladiummenge von weniger als 2 Gew.-% umfassen. Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion eine Menge an Palladium vom 0,25 bis 1,9 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,4 bis 1,8 Gew.-%, beispielsweise von 0,5 bis 1,75 Gew.-% und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfasst.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Menge von 2 bis 300 g/ft3 (z. B. 5 bis 300 g/ft3), vorzugsweise von 8 bis 250 g/ft3 (z. B. 10 bis 250 g/ft3), beispielsweise von 10 bis 200 g/ft3 (z. B. 20 bis 200 g/ft3), stärker bevorzugt von 20 bis 175 g/ft3 (z. B. 25 bis 175 g/ft3) und noch stärker bevorzugt von 25 bis 150 g/ft3 (z. B. 35 bis 150 g/ft3, beispielsweise 50 bis 125 g/ft3). Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Gesamtmenge von 2 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt von 5 bis 125 g/ft3, beispielsweise von 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 20 bis 100 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 25 bis 75 g/ft3 (z. B. 30 bis 75 g/ft3) umfasst. Die zweite Washcoatregion kann beispielsweise Palladium (Pd) in einer Menge von 5 bis 120 g/ft3, vorzugsweise von 10 bis 100 g/ft3, beispielsweise 25 bis 85 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 35 bis 80 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 50 bis 75 g/ft3 umfassen.
  • In der zweiten Washcoatregion ist die Masse an Platin (Pt) vorzugsweise größer als die Masse an Palladium (Pd).
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge des zweiten Trägermaterials (beispielsweise die Gesamtmenge aus dem zweiten Platinträgermaterial und dem zweiten Palladiumträgermaterial) von 0,1 bis 4,5 g/Zoll3 (z. B. 0,25 bis 4,2 g/Zoll3), vorzugsweise von 0,3 bis 3,8 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 3,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt von 0,6 bis 2,5 g/Zoll3 (z. B. 0,75 bis 2,3 g/Zoll3). Beispielsweise kann die zweite Washcoatregion eine Menge des zweiten Trägermaterials von 0,5 bis 3,5 g/Zoll3, vorzugsweise 1 bis 3,25 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt 1,1 bis 3,0 g/Zoll3 (z. B. 1,25 bis 2,75 g/Zoll3 oder 1,5 bis 2,75 g/Zoll3) und noch stärker bevorzugt von 1,25 bis 2,5 g/Zoll3 oder eine Menge von 0,1 bis 3,5 g/Zoll3, vorzugsweise 0,2 bis 2,5 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 0,3 bis 2,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 1,75 g/Zoll3 (z. B. 0,75 bis 1,5 g/Zoll3) umfassen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, beträgt die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels 0,05 bis 3,00 g/Zoll3, speziell 0,10 bis 2,00 g/Zoll3 stärker bevorzugt 0,2 bis 0,8 g/Zoll3. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels 0,8 bis 1,75 g/Zoll3, beispielsweise 1,0 bis 1,5 g/Zoll3 betragen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, kann der Oxidationskatalysator lediglich zwei Washcoatregionen, die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion, aufweisen.
  • Im Allgemeinen kann die zweite Washcoatregion ferner einen Promotor umfassen. Der Promotor kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einer Alkalimetallkomponente, einer Erdalkalimetallkomponente und einer Kombination hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass der Promotor eine Erdalkalimetallkomponente ist. Die Alkalimetallkomponente und die Erdalkalimetallkomponente sind jeweils oben beschrieben.
  • Die zweite Washcoatregion kann einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente, umfassen, wenn die dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, beispielsweise wenn die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge des Promotors speziell der Erdalkalimetallkomponente, von 0,07 bis 3,75 mol/ft3, speziell 0,1 bis 3,0 mol/ft3, spezieller 0,2 bis 2,5 mol/ft3 (z. B. 0,25 bis 1,0 mol/ft3), beispielsweise von 0,3 bis 2,25 mol/ft3, speziell von 0,35 bis 1,85 mol/ft3, vorzugsweise von 0,4 bis 1,5 mol/ft3, noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 1,25 mol/ft3.
  • Wenn die zweite Washcoatregion einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente, umfasst, kann das zweite Trägermaterial ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, gemäß obiger Beschreibung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion einen Promotor, speziell eine Erdalkalimetallkomponente, umfasst, kann alternativ die zweite Washcoatregion oder das zweite Trägermaterial kein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, umfassen.
  • Typischerweise besteht die zweite Washcoatregion im Wesentlichen aus Platin (Pt), Palladium (Pd), dem zweiten Trägermaterial, einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und optional einem Promoter, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator lediglich zwei Washcoatregionen aufweist. Das zweite Trägermaterial kann ein zweites Platinträgermaterial und ein zweites Palladiumträgermaterial umfassen. Alternativ kann das zweite Trägermaterial das alleinige in der zweiten Washcoatregion vorhandene Trägermaterial sein. Stärker bevorzugt besteht die zweite Washcoatregion im Wesentlichen aus Platin, Palladium, dem zweiten Trägermaterial und einem Zeolith.
  • Wenn die dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, kann die zweite Washcoatregion im Wesentlichen aus Platin (Pt), Palladium (Pd), dem zweiten Trägermaterial und optional einem Promotor bestehen. Das zweite Trägermaterial kann ein zweites Platinträgermaterial und ein zweites Palladiumträgermaterial umfassen. Alternativ kann das zweite Trägermaterial das alleinige in der zweiten Washcoatregion vorhandene Trägermaterial sein. Stärker bevorzugt umfasst die zweite Washcoatregion Platin, Palladium und ein zweites Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei optional das zweite Trägermaterial Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Eine dritte Washcoatregion kann das Kohlenwasserstoffadsorptionmittel umfassen. Die dritte Washcoatregion umfasst typischerweise eine Menge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels vom 0,05 bis 3,00 g/Zoll3 speziell von 0,10 bis 2,00 g/Zoll3, stärker bevozugt von 0,2 bis 0,8 g/Zoll3. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels 0,8 bis 1,75 g/Zoll3, beispielsweise 1,0 bis 1,5 g/Zoll3 betragen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator eine dritte Washcoatregion umfasst, besteht die primäre Funktion der dritten Washcoatregion darin, ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel zur Speicherung und Freisetzung von Kohlenwasserstoffen (HCs) bereitzustellen. Es ist bevorzugt, dass die dritte Washcoatregion im Wesentlichen frei von Platin und/oder Palladium ist oder kein Platin und/oder Palladium umfasst. Stärker bevorzugt ist die dritte Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Platingruppenmetall (PGM) oder umfasst kein Platingruppenmetall (PGM).
  • Typischerweise besteht die dritte Washcoatregion im Wesentlichen aus einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel.
  • Im Allgemeinen kann das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel aus einem Zeolith, Aktivkohle, porösem Graphit und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Es ist bevorzugt, dass das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith ist.
  • Wenn das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith ist, ist der Zeolith vorzugsweise ein mittelporiger Zeolith (beispielsweise ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen) oder ein großporiger Zeolith (beispielsweise ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen).
  • Beispiele für geeignete Zeolithe oder Typen von Zeolithen umfassen Faujasit, Clinoptilolit, Mordenit, Silicalit, Ferrierit, Zeolith X, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, AEI-Zeolith, ZSM-5-Zeolith, ZSM-12-Zeolith, ZSM-20-Zeolith, ZSM-34-Zeolith, CHA-Zeolith, SSZ-3-Zeolit, SAPO-5-Zeolith, Offretit, einen β-Zeolith oder einen Kupfer-CHA-Zeolith. Der Zeolith ist vorzugsweise ZSM-5, ein β-Zeolith oder ein Y-Zeolith.
  • Die zweite Washcoatregion kann 20% oder mehr des Gesamtgewichts an Platin in dem Oxidationskatalysator, vorzugweise 35% oder mehr, stärker bevorzugt 50% oder mehr (beispielsweise 70% oder mehr, beispielsweise 90% oder mehr) umfassen. Das Vorhandensein einer wesentlichen Menge an Platin in der zweiten Washcoatregion kann im Hinblick auf die CO- oder HC-Oxidationsaktiviät von Vorteil sein.
  • Die zweite Washcoatregion kann 100% oder weniger des Gesamtgewichts des Palladiums in dem Oxidationskatalysator, vorzugweise 90% oder weniger, stärker bevorzugt 75% oder weniger umfassen.
  • Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion mindestens 50%, stärker bevorzugt mindestens 60% des Gesamtgewichts des Palladiums des Oxidationskatalysators umfasst.
  • Im Allgemeinen liegt jedes Trägermaterial (beispielweise das erste Trägermaterial und/oder das zweite Trägermaterial) in Partikelform vor. Jedes Trägermaterial kann eine d90-Teilchengröße von ≤ 20 μm (gemäß Bestimmung durch herkömmliche Laserbeugungstechniken) aufweisen. Die Partikelgrößenverteilung des Trägermaterials ist so gewählt, dass eine Haftung an das Substrat unterstützt wird. Die Teilchen werden im Allgemeinen durch Vermahlen erhalten.
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator eine Gesamtmenge (bezogen auf die Masse) an Platin und Palladium von 1,0 bis 10,0 g. Die Gesamtmenge an Platin und Palladium, die verwendet wird, hängt unter anderem von der Größe des Substrats und der vorgesehenen Anwendung des Oxidationskatalysators ab.
  • Im Allgemeinen weist die Gesamtmenge an Platin in der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion zu der Gesamtmenge an Palladium in der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion ein Massenverhältnis von 20:1 bis 1:1 (z. B. 20:1 bis 2:1) auf. So kann das Massenverhältnis von Platin zu Palladium, die sowohl in der ersten Washcoatregion als auch in der zweiten Washcoatregion vorhanden sind, 20:1 bis 1:1 betragen. Vorzugweise beträgt das Verhältnis 10:1 bis 2:1 (z. B. 10:1 bis 2,5:1, beipielsweise 8:1 bis 3:1), stärker bevorzugt beträgt das Verhältnis 7,5:1 bis 3:1, beispielsweise 5:1 bis 4:1.
  • In dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator beträgt das Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) typischerweise 20:1 bis 1,1:1 (z. B. 15:1 bis 1,2:1), vorzugweise beträgt das Verhältnis 10:1 bis 1,3:1 (z. B. 9:1 bis 1,4:1), stärker bevorzugt 8:1 bis 1,5:1, noch stärker bevorzugt 7,5:1 bis 1,75:1, beispielsweise 6:1 bis 2:1 und noch stärker bevorzugt 5,5:1 bis 2,5:1 (z. B. 5:1 bis 3:1). Es ist bevorzugt, dass das Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) typischerweise > 3:1 (beispielsweise > 4:1), beispielsweise 20:1 bis 4:1 (z. B. 20:1 bis 4,5:1), speziell 10:1 bis 5:1 ist.
  • Der Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst im Allgemeinen eine Gesamtmenge des ersten Trägermaterials und des zweiten Trägermaterials von 0,2 bis 8 g/Zoll3, vorzugsweise von 0,4 bis 7 g/Zoll3 (beispielsweise 0,5 bis 6 g/Zoll3), stärker bevorzugt von 0,75 bis 5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,8 bis 4 g/Zoll3), noch stärker bevorzugt 1,0 bis 3,5 g/Zoll3 (z. B. 1,0 bis 3 g/Zoll3).
  • Typischerweise beträgt das Verhältnis der Gesamtmasse des Promotors, speziell der Erdalkalimetallkomponente, zu der Gesamtmasse der Platingruppenmetall(PGM)-Komponente 0,25:1 bis 20:1 (z. B. 0,3:1 bis 20:1). Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis der Gesamtmasse des Promotors, speziell der Erdalkalimetallkomponente zu der Gesamtmasse der Platingruppenmetall(PGM)-Komponente 0,5:1 bis 17:1, stärker bevorzugt 0,7:1 bis 15:1, speziell 1:1 bis 10:1, noch stärker bevorzugt 1,5:1 bis 7,5:1, und noch stärker bevorzugt 2:1 bis 5:1 beträgt. Wenn Platin (Pt) vorhanden ist, ist vorzugsweise die Gesamtmasse des Promotors, speziell der Erdalkalimetallkomponente, größer als die Gesamtmasse des Platins (Pt).
  • Die erste Washcoatregion und/oder die zweite Washcoatregion können jeweils unabhängig voneinander ferner ein Sauerstoffspeichermaterial umfassen. Derartige Materialien sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Wenn die erste Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial umfasst, ist das Sauerstoffspeichermaterial in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 20% (z. B. 0,1 bis 10%, beispielsweise 0,25 bis 5%, 0,25 bis 2,5% oder 0,5 bis 1%) der Gesamtmenge des ersten Trägermaterials vorhanden. Wenn die zweite Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial umfasst, ist das Sauerstoffspeichermaterial in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 20% (z. B. 0,1 bis 10%, beispielsweise 0,25 bis 5%, 0,25 bis 2,5% oder 0,5 bis 1%) der Gesamtmenge des zweiten Trägermaterials vorhanden.
  • Das Sauerstoffspeichermaterial kann aus Ceroxid (CeO2) und Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2), ausgewählt sein, beispielsweise eine feste Lösung von Ceroxid-Zirconiumoxid sein. Das Sauerstoffspeichermaterial umfasst vorzugsweise kein Ceroxid (CeO2), Zirconiumoxid (ZrO2), Lanthanoxid (La2O3) und Neodymoxid (Nd2O3).
  • Wenn die erste Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial umfasst und das Sauerstoffspeichermaterial aus Ceroxid und Ceroxid-Zirconiumoxid ausgewählt ist, ist das Sauerstoffspeichermaterial vorzugsweise entweder (a) Ceroxid, wenn das erste Trägermaterial Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, oder (b) Ceroxid-Zirconiumoxid, wenn das erste Trägermaterial Ceroxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Wenn die zweite Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial umfasst und das Sauerstoffspeichermaterial aus Ceroxid und Ceroxid-Zirconiumoxid ausgewählt ist, ist vorzugsweise das Sauerstoffspeichermaterial entweder (a) Ceroxid, wenn das zweite Trägermaterial Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, oder (b) Ceroxid-Zirconiumoxid, wenn das zweite Trägermaterial Ceroxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Es ist bevorzugt, das lediglich eine der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial umfasst (d. h. ein Sauerstoffspeichermaterial ist nicht sowohl in der ersten Washcoatregion als auch in der zweiten Washcoatregion vorhanden). Stärker bevorzugt umfasst lediglich die zweite Washcoatregion ein Sauerstoffspeichermaterial.
  • Verfahren zum Herstellen von Washcoatregionen unterschiedlicher Anordnungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt (siehe beispielsweise WO 99/47260 A des vorliegenden Anmelders). Zur Vermeidung von Zweifeln sind die erste Washcoatregion, die zweite Washcoatregion und die optionale dritte Washcoatregion auf dem gleichen Substrat angeordnet oder geträgert.
  • In dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator ist die erste Washcoatregion auf dem Substrat angeordnet, um mit dem Einlassabgas vor dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in Berührung zu gelangen, und die erste Washcoatregion ist auf dem Substrat so angeordnet, um mit dem Einlassabgas vor der zweiten Washcoatregion in Berührung zu gelangen. Die zweite Washcoatregion kann auf dem Substrat so angeordnet sein, dass sie mit Einlassgas vor, nach oder gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in Berührung gelangt. Es ist bevorzugt, dass das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und die zweite Washcoatregion auf dem Substrat derart angeordnet sind, dass der durch das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel gespeicherte Kohlenwasserstoff mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gebracht wird, wenn er von dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel desorbiert oder freigesetzt wird.
  • Wenn die zweite Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, ist die erste Washcoatregion auf dem Substrat so angeordnet, dass sie mit dem Einlassabgas vor dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in Berührung gelangt, indem sie auf dem Substrat so angeordnet ist, das sie mit dem Einlassabgas vor der zweiten Washcoatregion, die das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, in Berührung gelangt. Als Teil der zweiten Washcoatregion wird das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel mit den anderen Komponenten der zweiten Washcoatregion gleichzeitig in Berührung gebracht. Ein Vorteil der Anordnung des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels in der zweiten Washcoatregion besteht darin, dass, wenn der Kohlenwasserstoff freigesetzt wird, er unmittelbar mit Pt und Pd, die in der gleichen Washcoatregion vorhanden sind, in Berührung gebracht wird.
  • Wenn der Oxidationskatalysator eine dritte Washcoatregion aufweist, die das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, ist die erste Washcoatregion auf dem Substrat so angeordnet, dass sie mit Einlassabgas vor der dritten Washcoatregion, die das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, in Berührung gelangt. Die zweite Washcoatregion kann auf dem Substrat so angeordnet sein, dass sie mit dem Einlassabgas vor, nach oder gleichzeitig mit der dritten Washcoatregion in Berührung gelangt. Es ist bevorzugt, dass die dritte Washcoatregion und die zweite Washcoatregion auf dem Substrat so angeordnet sind, dass desorbierter oder freigesetzter Kohlenwasserstoff aus dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gebracht wird.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion und/oder die dritte Washcoatregion jeweils stromab der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sind.
  • Im Allgemeinen kann die erste Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatregion befindet sich im Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Die zweite Washcoatregion (a) kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder (b) kann in Kontakt mit der ersten Washcoatregion angeordnet sein. Alternativ kann die zweite Washcoatregion direkt auf der dritten Washcoatregion angeordnet sein.
  • Wenn die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann die zweite Washcoatregion sich in Kontakt mit der ersten Washcoatregion befinden oder die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion können getrennt sein (beispielsweise durch eine dazwischenliegende Washcoatregion, beispielsweise eine dritte Washcoatregion oder durch eine Lücke).
  • Typischerweise kann die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Die erste Washcoatregion kann (i) auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein, (ii) direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder (iii) kann sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatregion befinden. Alternativ kann die erste Washcoatregion direkt auf der dritten Washcoatregion angeordnet sein.
  • Wenn die erste Washcoatregion auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist, kann die erste Washcoatregion direkt auf der zweiten Washcoatregion angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatregion) oder die erste Washcoatregion kann direkt auf der dritten Washcoatregion angeordnet sein, wenn die zusätzliche Washcoatregion (beispielsweise direkt oder in anderer Weise) auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder darauf geträgert ist. Wenn die erste Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann sich die erste Washcoatregion mit der zweiten Washcoatregion in Kontakt befinden oder die zweite Washcoatregion und die erste Washcoatregion können voneinander getrennt sein (beispielsweise durch eine dazwischenliegende Washcoatregion, beispielsweise die dritte Washcoatregion, oder durch eine Lücke).
  • Im Allgemeinen ist es möglich, dass sowohl die erste Washcoatregion als auch die zweite Washcoatregion nicht direkt auf dem Substrat angeordnet sind (d. h. weder die erste Washcoatregion noch die zweite Washcoatregion befinden sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). So ist mindestens eine der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion auf der dritten Washcoatregion angeordnet oder geträgert.
  • Einige erfindungsgemäße Oxidationskatalysatoren werden im Folgenden beschrieben, wobei die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion „Zonen aufweisende” Anordnungen aufweisen. Zur Vermeidung von Zweifeln sind diese Anordnungen allgemeine Merkmale des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und können mit den Anordnungen der oben beschriebenen ersten und zweiten Washcoatregionen kombiniert werden.
  • In einer ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone, die am oder nahe des Einlassendes des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die zweite Washcoatregion kann stromab der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die zweite Washcoatzone stromab der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • In einer zweiten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone, die am Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die erste Washcoatregion kann stromauf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die erste Washcoatzone stromauf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • Die erste Washcoatzone kann an die zweite Washcoatzone angrenzen. Vorzugweise befindet sich die erste Washcoatzone in Kontakt mit der zweiten Washcoatzone. Wenn die erste Washcoatzone an die zweite Washcoatzone angrenzt oder die erste Washcoatzone sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatzone befindet, können die erste Washcoatzone und die zweite Washcoatzone auf dem Substrat in Form einer Schicht (beispielsweise einer einzelnen Schicht) angeordnet oder geträgert sein. So kann eine Schicht auf dem Substrat ausgebildet sein, wenn die erste und die zweite Washcoatzone aneinander angrenzen oder sich in Kontakt miteinander befinden.
  • Die erste Washcoatzone kann von der zweiten Washcoatzone getrennt sein. So kann es eine dazwischenliegende zusätzliche Washcoatzone oder Washcoatregion (beispielsweise eine dritte Washcoatzone oder Washcoatregion) zwischen der ersten Washcoatzone und der zweiten Washcoatzone geben und/oder kann es eine Lücke (beispielsweise einen Raum) zwischen der ersten Washcoatzone und der zweiten Washcoatzone geben.
  • Die erste Washcoatzone kann mit der zweiten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich der ersten Washcoatzone auf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die erste Washcoatzone kann vollständig oder teilweise mit der zweiten Washcoatzone überlappen. Wenn die erste Washcoatzone vollständig mit der zweiten Washcoatzone überlappt, ist typischerweise eine Oberfläche der zweiten Washcoatzone (normalerweise eine Oberfläche in einer Längsebene des Katalysators, d. h. die Ebene, die senkrecht zu der Ebene der Einlass- und Auslassenden des Substrats liegt) vollständig durch die erste Washcoatzone bedeckt.
  • Alternativ kann die zweite Washcoatzone mit der ersten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich der zweiten Washcoatzone auf der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die zweite Washcoatzone kann teilweise mit der ersten Washcoatzone überlappen.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatzone und die zweite Washcoatzone im Wesentlichen nicht überlappen.
  • Wenn es eine dritte Washcoatregion gibt, kann in den ersten und zweiten Oxidationskatalysatoranordnungen die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatzone sein, die stromab der ersten Washcoatzone angeordnet ist. Die dritte Washcoatzone kann stromauf der zweiten Washcoatzone angeordnet sein. Alternativ kann die dritte Washcoatzone stromab der zweiten Washcoatzone angeordnet sein.
  • Die dritte Washcoatzone kann mit der ersten Washcoatzone überlappen und/oder die dritte Washcoatzone kann mit der zweiten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich der dritten Washcoatzone auf der ersten Washcoatzone und/oder der dritten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die erste Washcoatzone und/oder die zweite Washcoatzone können jeweils vollständig oder teilweise mit der dritten Washcoatzone überlappen.
  • Es ist bevorzugt, dass die dritte Washcoatzone im Wesentlichen nicht mit der ersten Washcoatzone und/oder der zweiten Washcoatzone überlappt.
  • Wenn es eine dritte Washcoatregion gibt, kann in den ersten und zweiten Oxidationskatalysatoranordnungen die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatschicht sein, die auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist, vorzugsweise direkt auf dem Substrat angeordnet ist. Die erste Washcoatzone und/oder die zweite Washcoatzone kann auf der dritten Washcoatschicht angeordnet sein.
  • Typischerweise weist die erste Washcoatzone eine Länge von 10 bis 90% der Länge des Substrats (beispielsweise 10 bis 45%), vorzugweise von 15 bis 75% der Länge des Substrats (beispielsweise 15 bis 40%), stärker bevorzugt von 20 bis 70% (z. B. 20 bis 65%, beispielsweise 25 bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 65% (beispielsweise 25 bis 50%) auf.
  • Die zweite Washcoatzone weist typischerweise eine Länge von 10 bis 90% der Länge des Substrats (beispielsweise 10 bis 45%), vorzugsweise von 15 bis 75% der Länge des Substrats (beispielsweise 15 bis 40%), stärker bevorzugt von 20 bis 70% (z. B. 20 bis 65%, beispielsweise 25 bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 65% (beispielsweise 25 bis 50%) auf.
  • Die dritte Washcoatzone kann eine Länge von 10 bis 90% der Länge des Substrats (beispielsweise 10 bis 45%), vorzugsweise 15 bis 75% der Länge des Substrats (beispielsweise 15 bis 40%), stärker bevorzugt von 20 bis 70% (beispielsweise 20 bis 65%, beispielsweise 25 bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 65% (beispielsweise 25 bis 50%) aufweisen.
  • Nachfolgend werden erfindungsgemäße Oxidationskatalysatoren beschrieben, worin die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion „Schicht”-Anordnungen aufweisen. Zur Vermeidung von Zweifeln sind diese Anordnungen allgemeine Merkmale des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und können mit beliebigen der Anordnungen der ersten und zweiten Washcoatregionen gemäß obiger Beschreibung kombiniert werden.
  • Die erste Washcoatregion kann eine erste Washcoatschicht sein und die zweite Washcoatregion kann eine zweite Washcoatschicht sein. Die erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatschicht können unterschiedliche Längen aufweisen oder die erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatschicht können etwa die gleiche Länge aufweisen. Im Allgemeinen ist die Länge der ersten Washcoatschicht und die Länge der zweiten Washcoatschicht jeweils im Wesentlichen gleichförmig.
  • Wenn es eine dritte Washcoatregion gibt, kann die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatschicht sein. Die Länge der dritten Washcoatschicht ist im Allgemeinen im Wesentlichen gleichförmig.
  • Typischerweise erstreckt sich mindestens eine der ersten Waschcoatschicht und der zweiten Waschcoatschicht über im Wesentlichen eine gesamte Länge des Substrats, insbesondere die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths. Stärker bevorzugt erstrecken sich die erste Waschcoatschicht und die zweite Waschcoatschicht jeweils über im Wesentlichen die gesamte Länge des Substrats.
  • Wenn es eine dritte Waschcoatschicht gibt, erstreckt sich die dritte Waschcoatschicht typischerweise über im Wesentlichen die gesamte Länge des Substrats, speziell über die gesamte Länge der Kanäle eines Substrathmonoliths.
  • In einer dritten Oxdidationskatalysatoranordnung ist die erste Waschcoatschicht auf der zweiten Waschcoatschicht angeordnet oder geträgert, vorzugsweise ist die erste Waschcoatschicht direkt auf der zweiten Waschcoatschicht angeordnet (d. h. die erste Waschcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatchicht).
  • Wenn die erste Waschcoatschicht direkt auf der zweiten Waschcoatschicht angeordnet ist, ist es bevorzugt, dass die ganze Länge der ersten Waschcoatschicht auf der zweiten Waschcoatschicht angeordnet oder geträgert ist. So ist die Länge der ersten Waschcoatschicht geringer oder gleich groß wie die Länge der zweiten Washcoatschicht. Stärker bevorzugt erstreckt sich ein Ende der ersten Waschcoatschicht nicht über eine Ende der zweiten Waschcoatschicht hinaus (d. h. die Enden oder Grenzen der ersten Waschcoatschicht liegen innerhalb der Enden oder Grenzen der zweiten Washcoatschicht).
  • In der dritten Oxidationskatalysatoranordnung kann die zweite Waschcoatschicht direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die zweite Waschcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder die zweite Waschcoatschicht kann direkt auf der dritten Washcoatregion, speziell einer dritten Washcoatzone oder dritten Waschcoatschicht, vorzugsweise einer dritten Waschcoatschicht angeordnet sein.
  • Die zweite Waschcoatschicht kann lediglich direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die zweite Waschcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Alternativ kann die zweite Waschcoatschicht lediglich direkt auf der dritten Washcoatregion, speziell einer dritten Washcoatzone oder dritten Washcoatschicht, vorzugsweise einer dritten Waschcoatschicht angeordnet sein.
  • Wenn die zweite Waschcoatschicht direkt auf einer dritten Washcoatregion angeordnet ist, kann die dritte Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein.
  • In einer vierten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Waschcoatschicht auf einer dritten Waschcoatschicht angeordnet oder geträgert, vorzugweise ist die erste Waschcoatschicht direkt auf der dritten Waschcoatschicht angeordnet. Vorzugsweise ist die gesamte Länge der ersten Waschcoatschicht auf der dritten Waschcoatschicht angeordnet oder geträgert. So ist die Länge der ersten Waschcoatschicht kleiner oder gleich groß wie die Länge der dritten Washcoatschicht. Stärker bevorzugt erstreckt sich ein Ende der ersten Waschcoatschicht nicht über ein Ende der dritten Waschcoatschicht hinaus (d. h. die Enden oder Grenzen der ersten Waschcoatschicht liegen innerhalb der Enden oder Grenzen der dritten Washcoatschicht).
  • In der vierten Oxidationskatalysatoranordnung kann die dritte Waschcoatschicht direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die dritte Waschcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder kann die dritte Waschcoatschicht direkt auf der zweiten Washcoatregion, speziell einer zweiten Washcoatzone oder zweiten Washcoatschicht, vorzugsweise einer zweiten Waschcoatschicht angeordnet sein.
  • Die dritte Waschcoatschicht kann lediglich direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die dritte Waschcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Alternativ kann die dritte Waschcoatschicht lediglich direkt auf der zweiten Washcoatregion, speziell einer zweiten Washcoatzone oder zweiten Washcoatschicht, vorzugsweise einer zweiten Waschcoatschicht angeordnet sein.
  • Wenn die dritte Waschcoatschicht direkt auf der zweiten Washcoatregion angeordnet ist, kann die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein.
  • Wenn die erste Washcoatregion eine erste Waschcoatschicht ist, ist es bevorzugt, dass die erste Waschcoatschicht die oberste Washcoatregion/schicht ist (d. h. es gibt keine andere Washcoatregion oder Washcoatschicht, die auf der ersten Waschcoatschicht angeordnet ist). Wenn die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist, ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatzone die vorderste Washcoatregion/Zone ist (d. h. es gibt keine weitere Washcoatregion oder Washcoatzone, die stromauf der ersten Washcoatzone angeordnet ist).
  • Es gibt verschiedene bevorzugte Oxidationskatalysatorausführungsformen, von denen jede ein oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale umfasst.
  • In einer ersten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst die erste Washcoatregion Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein erstes Trägermaterial, das Ceroxid umfasst.
  • In einer zweiten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst die zweite Washcoatregion Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial, das Ceroxid umfasst.
  • In einer dritten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst die erste Washcoatregion Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein erstes Trägermaterial, das Ceroxid umfasst, und die zweite Washcoatregion umfasst Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial, das Ceroxid umfasst.
  • In einer vierten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst das erste Trägermaterial kein Ceroxid und/oder umfasst das zweite Trägermaterial kein Ceroxid. Beispielsweise kann die erste Washcoatregion kein Ceroxid-Zirconiumoxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid-Aluminiumoxid umfassen.
  • In der ersten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Cer (Ce) von 1:1000 bis 1:10, vorzugsweise von 1:500 bis 1:15, stärker bevorzugt von 1:200 bis 1:20 umfasst.
  • In der ersten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst das erste Trägermaterial typischerweise Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2) oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid optional dotiert ist. Das Ceroxid-Zirconiumoxid kann eine feste Lösung von Ceroxid-Zirconiumoxid sein.
  • In der ersten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass das erste Trägermaterial Ceroxid (CeO2), oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2), das nicht dotiert ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • In der ersten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass das erste Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid besteht. Stärker bevorzugt besteht das erste Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid in einer mikroporösen Form oder einer mesoporösen Form.
  • In der zweiten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Cer (Ce) von 1:1000 bis 1:10, vorzugsweise von 1:500 bis 1:15, stärker bevorzugt von 1:200 bis 1:20 umfasst.
  • In der zweiten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst das zweite Trägermaterial typischerweise Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2) oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid optional dotiert ist. Das Ceroxid-Zirconiumoxid kann eine feste Lösung von Ceroxid-Zirconiumoxid sein.
  • In der zweiten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass das zweite Trägermaterial Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2), das nicht dotiert ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • In der zweiten oder dritten Oxidationskatalysatorausführungsform ist es bevorzugt, dass das zweite Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid besteht. Stärker bevorzugt besteht das zweite Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid in einer mikroporösen Form oder einer mesoporösen Form.
  • Allgemein ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem NOx-Adsorbermaterial für eine magere NOx-Falle (LNT) ist oder kein NOx Adsorbermaterial für eine magere NOx-Falle (LNT) umfasst. NOx-Adsorbermaterialien für eine magere NOx-Falle (LNT) umfassen typischerweise ein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), ein Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder ein Seltenerdmetall.
  • Die erste Washcoatregion ist typischerweise im Wesentlichen frei von einem Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), einem Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder einem Seltenerdmetall, insbesondere einem Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, oder umfasst sie kein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder ein Seltenerdmetall, insbesondere kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht. Der allgemeine Ausschluss bezüglich eines Seltenerdmetalls gilt nicht für Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid, das Teil des ersten Trägermaterials ist.
  • Allgemein ist die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von Rhodium (Rh) oder umfasst kein Rhodium (Rh).
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass die erste Washcoatregion kein Rhodium (Rh), Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und Seltenerdmetall, speziell kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, umfasst.
  • Typischerweise ist die zweite Washcoatregion oder der Oxidationskatalysator selbst im Wesentlichen frei von einem NOx-Adsorbermaterial für eine magere NOx-Falle (LNT) oder umfasst kein NOx-Adsorbermaterial für eine magere NOx-Falle (LNT). NOx-Adsorbermaterialien für eine magere NOx-Falle (LNT) umfassen typischerweise ein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder Seltenerdmetall. Cer und Ceroxid werden nicht als ein NOx-Adsorbermaterial in diesem Kontext angesehen.
  • Die zweite Washcoatregion ist typischerweise im Wesentlichen frei von einem Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder Seltenerdmetall, speziell einem Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, oder umfasst kein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder Seltenerdmetall, speziell kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht.
  • Allgemein ist die zweite Washcoatregion oder der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator im Wesentlichen frei von Rhodium (Rh) oder umfasst kein Rhodium (Rh).
  • Es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion kein Rhodium (Rh), Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und Seltenerdmetall, speziell kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, umfasst.
  • Substrate zum Trägern von Oxidationskatalysatoren zum Behandeln des Abgases eines Kompressionszündungsmotors sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt. Das Substrat weist typischerweise eine Vielzahl von Kanälen (beispielsweise zum Hindurchfließen des Abgases) auf. Allgemein ist das Substrat ein keramisches Material oder ein metallisches Material.
  • Es ist bevorzugt, dass das Substrat aus Cordierit (SiO2-Al2O2-MgO), Siliciumcarbid (SiC), einer Fe-Cr-Al-Legierung, Ni-Cr-Al-Legierung oder einer Legierung eines nicht-rostenden Stahls hergestellt ist oder besteht.
  • Typischerweise ist das Substrat ein Monolith (im Folgenden hier auch als Substratmonolith bezeichnet). Derartige Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt. Der Substratmonolith kann ein Durchflussmonolith oder ein Filtermonolith sein.
  • Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (beispielsweise einen keramischen oder metallischen Wabenmonolith) mit einer Vielzahl von Kanälen, die sich durch ihn hindurch erstrecken, wobei die Kanäle an beiden Enden offen sind. Wenn das Substrat ein Durchflussmonolith ist, ist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator typischerweise ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ist zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator (DOC) vorgesehen.
  • Ein Filtermonolith umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von Einlasskanälen und eine Vielzahl von Auslasskanälen, wobei die Einlasskanäle an einem stromaufseitigen Ende (d. h. der Abgaseinlasseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d. h. einer Abgasauslassseite) verstopft oder verschlossen sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft oder verschlossen sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind und wobei jeder Einlasskanal von einem Auslasskanal durch eine poröse Struktur getrennt ist. Wenn das Substrat ein Filtermonolith ist, ist der Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung typischerweise ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ist zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen.
  • Wenn der Monolith ein Filtermonolith ist, ist es bevorzugt, dass der Filtermonolith ein Wandstromfilter ist. In einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal wechselweise von einem Auslasskanal durch eine Wand einer porösen Struktur getrennt und umgekehrt. Es ist bevorzugt, dass die Einlasskanäle und die Auslasskanäle in einer Wabenanordnung angeordnet sind. Wenn es eine Wabenanordnung gibt, ist es bevorzugt, dass die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbarten Kanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft sind und umgekehrt (d. h. die vertikal und lateral zu einem Auslasskanal benachbarten Kanäle sind an einem stromabseitigen Ende verstopft). Bei Betrachtung von einem Ende nehmen die wechselweise verstopften und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts ein.
  • Im Prinzip kann das Substrat eine beliebige Form oder Größe besitzen. Die Form und Größe des Substrats wird jedoch üblicherweise so gewählt, um das Einwirken der katalytisch aktiven Materialen im Katalysator auf das Abgas zu optimieren. Das Substrat kann beispielsweise eine röhrenförmige, faserförmige oder partikuläre Form aufweisen. Beispiele für geeignete Trägersubstrate umfassen ein Substrat vom monolithischen Waben-Cordierittyp, ein Substrat vom monolithischen Waben-SiC-Typ, ein Substrat vom schichtförmigen Faser- oder Gewirketyp, ein Substrat vom Schaumstofftyp, ein Substrat vom Querströmungstyp, ein Substrat vom metallischen Drahtnetz-Typ, ein Substrat vom Typ eines metallischen porösen Körpers und ein Substrat vom Typ keramischer Partikel.
  • Im Allgemeinen ist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen. In der Praxis sind die in DOCs und CSFs verwendeten Katalysatorformulierungen ähnlich. Im Allgemeinen ist ein prinzipieller Unterschied zwischen einem DOC und einem CSF das Substrat, auf das die Katalysatorformulierung aufgetragen ist, und die Gesamtmenge an Platin, Palladium und beliebigen anderen katalytisch aktiven Metallen, die auf das Substrat aufgetragen sind.
  • Die Erfindung liefert auch ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst. Im Allgemeinen ist die Emissionssteuerungsvorrichtung von dem Oxidationskatalysator getrennt (beispielsweise weist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein getrenntes Substrat zu dem Substrat des Oxidationskatalysators auf) und vorzugweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf der Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung kann aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem NOx-Adsorberkatalysator (NAC), einem mageren NOx-Katalysator (LNC), einem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator, einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Emissionssteuerungsvorrichtungen, die durch die Begriffe Dieselpartikelfilter (DPF), NOx-Adsorberkatalysator (NAC), magerer NOx-Katalysator (LNC), selektiver katalytischer Reduktions-(SCR)-Katalysator, Dieseloxidationskatalysator (DOC), katalysiertes Rußfilter (CSF) und selektiver katalytischer Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator angegeben sind, sind alle auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt.
  • Beispiele für Emissionssteuerungsvorrichtungen zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator oder zum Einbau in ein erfindungsgemäßes Abgassystem sind im Folgenden angegeben.
  • Ein Dieselpartikelfilter ist eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat. Das Dieselpartikelfilter umfasst vorzugsweise ein Substrat, wobei das Substrat ein Filtermonolith oder ein Durchflussmonolith gemäß obiger Definition, vorzugsweise ein Filtermonolith ist. Das Substrat kann mit einer Katalysatorformulierung beschichtet sein.
  • Die Katalysatorformulierung des Dieselpartikelfilters kann für ein Oxidieren von (i) Feinstaub (PM) und/oder (ii) Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) geeignet sein. Wenn die Katalysatorformulierung zum Oxidieren von PM geeignet ist, ist die erhaltene Emissionssteuerungsvorrichtung als katalysiertes Rußfilter (CSF) bekannt. Ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist auch eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat. Typischerweise umfasst die Katalysatorformulierung eines CSF Platin und/oder Palladium.
  • Die Katalysatorformulierung des Dieselpartikelfilters kann eine NOx-Adsorberzusammensetzung sein. Wenn die Katalysatorformulierung eine NOx-Adsorberzusammensetzung ist, ist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Beispiel eines NOx-Adsorberkatalysators (NAC) (beispielsweise eine NOx-Adsorberzusammensetzung auf einem Filter). Emissionssteuerungsvorrichtungen, worin die Katalysatorformulierung eine NOx-Adsorberzusammensetzung ist, wurden beschrieben (siehe beispielsweise EP 0 766 993 A ). NOx-Adsorberzusammensetzungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt (siehe beispielsweise EP 0 766 993 A und US 5 473 887 A ). NOx-Adsorberzusammensetzungen sind so ausgestaltet, dass sie NOx aus einem mageren Abgas (λ > 1) adsorbieren und das NOx desorbieren, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abnimmt. Desorbiertes NOx kann anschließend zu N2 mit einem geeigneten Reduktionsmittel (beispielsweise Motorkraftstoff) und unter Förderung durch eine Katalysatorkomponente, wie beispielsweise Rhodium, der NOx-Adsorberzusammensetzung selbst oder einer solchen, die stromab der NOx-Adsorberzusammensetzung angeordnet ist, reduziert werden.
  • Im Allgemeinen sind NOx-Adsorberkatalysatoren (die auch als magere NOx-Fallen (LNT), magere NOx-Fallenkatalysatoren, De-NOx-Falle(DNT)-Katalysatoren, NOx-Speicherkatalysatoren oder NOx-Speicher/Reduktions(NSR)-Katalysatoren bezeichnet werden), von denen bekannt ist, dass sie auf Wabendurchflussmonolithsubstrate aufgetragen sind, typischerweise in Schichtanordnungen angeordnet. Auf ein Filtersubstrat applizierte mehrere Schichten können jedoch Rückdruckprobleme erzeugen. Es ist folglich in hohem Maße bevorzugt, wenn der NOx-Absorberkatalysator zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ein „einschichtiger” NOx-Absorberkatalysator ist. Besonders bevorzugte „einschichtige” NOx-Absorberkatalysatoren umfassen eine erste Komponente von auf ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Mischoxid oder ein optional stabilisiertes Aluminiumoxid (beispielsweise stabilisiert mit Siliciumdioxid oder Lanthanoxid einem anderen Seltenerdmetallelement) geträgertem Rhodium in Kombination mit zweiten Komponenten, die Platin und/oder Palladium tragen. Die zweiten Komponenten umfassen Platin und/oder Palladium, die auf einen eine große Oberfläche aufweisenden Träger auf Aluminiumoxidbasis geträgert sind, und eine partikuläre „Bulk”-Ceroxid(CeO2)-Komponente, d. h. nicht ein auf einen partikulären Träger geträgertes lösliches Ceroxid, sondern „Bulk”-Ceroxid mit der Fähigkeit, das Pt und/oder Pd als solches zu tragen. Das partikuläre Ceroxid umfasst eine NOx-Absorberkomponente und trägt ein Erdalkalimetall und/oder Alkalimetall, vorzugsweise Barium, neben dem Platin und/oder Palladium. Der eine große Oberfläche aufweisende Träger auf Aluminiumoxidbasis kann beispielsweise ein Magnesiumaluminat (z. B. MgAl2O4) sein.
  • Die bevorzugte „einschichtige” NAC-Zusammensetzung umfasst ein Gemisch der Rhodium- und Platin- und/oder Palladiumträgerkomponenten. Diese Komponenten können getrennt hergestellt werden, d. h. vor einem Kombinieren derselben zu einem Gemisch vorgeformt werden, oder Rhodium-, Platin- und Palladiumsalze und die Träger und die anderen Komponenten können kombiniert werden und die Rhodium-, Platin- und Palladiumkomponenten vorzugweise hydrolysiert werden, um sie auf dem gewünschten Träger abzuscheiden.
  • Im Allgemeinen umfasst eine NOx-Adsorberzusammensetzung eine Alkalimetallkomponente, eine Erdalkalimetallkomponente oder eine Seltenerdmetallkomponente oder eine Kombination von zwei oder mehr Komponenten hiervon, wobei die Seltenerdmetallkomponente Lanthan oder Yttrium umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Alkalimetallkomponente Kalium oder Natrium, stärker bevorzugt Kalium umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Erdalkalimetallkomponente Barium oder Strontium, stärker bevorzugt Barium umfasst.
  • Die NOx-Adsorberzusammensetzung kann ferner ein Trägermaterial und/oder eine katalytische Metallkomponente umfassen. Das Trägermaterial kann aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirconiumoxid und Gemischen hiervon ausgewählt sein. Die katalytische Metallkomponente kann ein Metall umfassen, das aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon ausgewählt ist.
  • Magere NOx-Katalysatoren (LNCs) sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt. Bevorzugte magere NOx-Katalysatoren (LNC) umfassen entweder (a) Platin (Pt), das auf Aluminiumoxid geträgert ist oder (b) einen Kupfer-ausgetauschten Zeolith, insbesondere Kupfer-ausgetauschtes ZSM-5.
  • SCR-Katalysatoren sind auf dem einschlägigen Fachgebiet auch wohlbekannt. Wenn das erfindungsgemäße Abgassystem einen SCR-Katalysator umfasst, kann das Abgassystem ferner einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie beispielsweise Ammoniak oder einen Ammonikavorläufer, wie beispielsweise Harnstoff oder Ammoniumformiat, vorzugsweise Harnstoff, in das Abgas stromab des Katalysators zum Oxidieren von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) und stromauf des SCR-Katalysators umfassen. Ein derartiger Injektor befindet sich in Fluidverbindung mit einer Quelle eines derartigen stickstoffhaltigen Reduktionsmittelvorläufers, beispielsweise einem Tank hiervon, wobei eine ventilgesteuerte Zudosierung des Vorläufers in den Abgasstrom durch geeignet programmierte Motormanagementmittel und ein geschlossenes oder offenes Rückkopplungssystem, das durch Sensoren bereitgestellt wird, die die relevante Abgaszusammensetzung überwachen, gesteuert wird. Ammoniak kann auch durch Erwärmen von Ammoniumcarbamat (ein Feststoff) erzeugt werden und das erzeugte Ammoniak kann in das Abgas injiziert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Injektor kann Ammoniak in situ, beispielsweise während der fetten Regeneration eines stromauf des Filters angeordneten NAC oder durch Inberührungbringen eines stromauf des Filters angeordneten DOC mit einem aus dem Motor stammenden fetten Abgas erzeugt werden. So kann das Abgassystem ferner ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen. Der SCR-Katalysator kann anschließend die Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx verwenden.
  • SCR-Katalysatoren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung fördern selektiv die Reaktionen: 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (d. h. NH3:NO = 1:1); 4NH3 + 2NO + 2NO2 → 4N2 + 6H2O (d. h. NH3:NOx = 1:1); und 8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (d. h. NH3:NOx = 4:3) bevorzugt gegenüber unerwünschten, nicht selektiven Nebenreaktionen wie beispielsweise 2NH3 + 2NO2 → N2O + 3H2O + N2.
  • Der SCR-Katalsator kann ein Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem Bestandteil von Cu, Hf, La, Au, In, V, Lanthaniden und Übergangsmetallen der Gruppe VIII, wie beispielsweise Fe, besteht, wobei das Metall auf ein feuerfestes Oxid oder ein Molekularsieb geträgert ist. Besonders bevorzugte Metalle sind Ce, Fe und Cu und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon.
  • Das feuerfeste Oxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 und Mischoxiden, die zwei oder mehr hiervon umfassen, besteht. Der Nicht-Zeolithkatalysator kann ferner Wolframoxid umfassen, beispielsweise V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 oder Fe/WOx/ZrO2.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn ein SCR-Katalysator oder ein Washcoat hiervon mindestens ein Molekularsieb, beispielsweise einen Alumosilicat-Zeolith oder einen SAPO, umfasst. Das mindestens eine Molekularsieb kann beispielsweise ein kleinporiges, mittelporiges oder großporiges Molekularsieb sein. Unter „kleinporigem Molekularsieb” verstehen wir hier Molekularsiebe mit einer maximalen Ringgröße von 8, wie beispielsweise CHA; unter einem „mittelporigen Molekularsieb” verstehen wir hier ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von 10, wie beispielsweise ZSM-5; und unter einem „großporigen Molekularsieb” verstehen wir hier ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von 12, wie beispielsweise beta. Kleinporige Molekularsiebe sind möglicherweise zur Verwendung in SCR-Katalysatoren von Vorteil, siehe beispielsweise WO 2008/132452 A .
  • Bevorzugte Molekularsiebe bei Anwendung als SCR-Katalysatoren in der vorliegenden Erfindung sind synthetische Alumosilicatzeolith-Molekularsiebe, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI einschließlich ZSM-34, Mordenit, Ferrierit, BEA einschließlich Beta, Y, CHA, LEV einschließlich Nu-3, MCM-22 und EU-1 besteht, vorzugweise AEI oder CHA und solche mit einem Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von etwa 10 bis etwa 50, beispielsweise von etwa 15 bis etwa 40.
  • In grundlegender Weise kann ein Ammoniakslipkatalysator (ASC) ein Oxidationskatalysator zum Oxidieren von Ammoniak sein, das in nicht umgesetzter Form über einen stromauf angeordneten SCR- oder SCRF-Katalysator schlüpft. Die erwünschte Reaktion (vereinfacht) kann durch 4NO + 4NH3 + O2 → 4 N2 + 6H2O dargestellt werden. Ammoniak ist eine stark riechende Verbindung und möglicherweise reizend für tierische Schleimhautoberflächen, beispielsweise Augen und Atemwege, so dass dessen Emission in die Atmosphäre so weit als möglich eingeschränkt werden sollte. Mögliche Ammoniakslipkatalysatoren umfassen in relativ geringen Mengen aufgetragene Platingruppenmetalle, vorzugsweise einschließlich Pt in Mengen von z. B. 1–15 g/ft3 auf einem geeigneten, eine relativ große Oberfläche aufweisenden Oxidträger, z. B. Aluminiumoxid, das auf einen geeigneten Substratmonolith aufgetragen ist.
  • In einer besonders bevorzugten Anordnung sind das Platingruppenmetall und das Trägermaterial (z. B. umfassend ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet) jedoch auf einem Substrat (d. h. einem Substratmonolith) in einer ersten Schicht unter einer oberen zweiten Schicht, die auf der ersten Schicht liegt, angeordnet. Die zweite Schicht ist ein SCR-Katalysator, der aus beliebigen der hier oben genannten ausgewählt ist, insbesondere Molekularsieben, die Übergangsmetalle, wie beispielsweise Cu oder Fe, enthalten. Ein besonders bevorzugter ASC in der Schichtanordnung umfasst CuCHA in der zweiten oder oberen Schicht.
  • Wenn das Substrat des SCR-Katalysators ein Filtermonolith ist, ist der Katalysator ein SCRFTM-Katalysator. Ein SCRFTM-Katalysator ist eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat.
  • Allgemein sind SCR-Katalysatoren nicht in der Lage, merkliche Mengen an NOx in einem Abgas kurz nach Starten eines Kompressionszündungsmotors zu reduzieren, da die Abgastemperatur (und somit die Temperatur des Katalysators) zu gering ist. Magere NOx-Fallen wurden beispielsweise stromauf der SCR-Katalysatoren verwendet, so dass NOx gespeichert werden kann, bis der SCR-Katalysator bei höheren Abgastemperaturen aktiv wird. Magere NOx-Fallen sind häufig nicht in der Lage, ausreichend NOx zu speichern, wenn es einen großen Massenstrom an Abgas gibt (beispielsweise wenn der Motor in einem Hochgeschwindigkeitszyklus betrieben wird).
  • Der NOx-Gehalt eines Abgases direkt aus einem Kompressionszündungsmotor heraus hängt von einer Reihe von Faktoren, wie beispielsweise dem Betriebsmodus des Motors, der Temperatur des Motors und der Geschwindigkeit, bei der der Motor läuft, ab. Es ist jedoch üblich, dass ein Motor ein Abgas produziert, in dem der NOx-Gehalt aus 85 bis 95 Vol.% Stickstoffmonoxid (NO) und 5 bis 15 Vol.% Stickstoffdioxid (NO2) besteht. Das NO:NO2-Verhältnis beträgt typischerweise 19:1 bis 17:3. Es ist jedoch allgemein für selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysatoren günstig, dass der NO2-Gehalt viel höher ist, um NOx zu reduzieren oder um eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat durch Verbrennen von Feinstaub zu regenerieren.
  • In einer ersten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels) und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • Eine zweite Abgassystemausführungsform umfasst den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, und einen selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysators).
  • In einer dritten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, und entweder ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Verbindung mit einem Dieselpartikelfilter oder einem katalysierten Rußfilter, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Somit ist beispielsweise ein Auslass des Oxidationskatalysators mit einem Einlass des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters verbunden.
  • In einer vierten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem einen Dieseloxidationskatalysator und den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF). Die Ausführungsform betrifft ferner die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter ist oder zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter vorgesehen ist. Typischerweise folgt dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator (beispielsweise befindet sich der Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators). Somit ist ein Auslass des Dieseloxidationskatalysators mit einem Einlass des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators verbunden.
  • Eine fünfte Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, ein Dieselpartikelfilter oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Die DOC/DPF/SCR- oder DOC/CSF/SCR-Anordnung ist ein bevorzugtes Abgassystem für ein Leichtlastdieselfahrzeug. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit entweder einem Dieselpartikelfilter oder einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Dem DPF oder CSF folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich das DPF oder CSF stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen den DPF oder CSF und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem DPF oder CSF ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich das DPF oder CSF stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • Eine sechste Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF), und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Dies ist auch eine DOC/CSF/SCR-Anordnung. Ein weiterer Aspekt dieser Ausführungsform betrifft die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (SCF) ist oder zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen ist. Dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) folgt typischerweise der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator (beispielsweise befindet sich der Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators). Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • In einer siebten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, vorzugsweise in Form eines DOC, einen selektiven katalytischen Redutions(SCR)-Katalysator und entweder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ein Dieselpartikelfilter (DPF). Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator und entweder einem katalysierten Rußfilter (CSF) oder einem Dieselpartikelfilter (DPF), wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist.
  • In der siebten Abgassystemausführungsform folgt dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator typischerweise ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator folgt das katalysierte Rußfilter (CSF) oder das Dieselpartikelfilter (DPF) (beispielsweise befindet sich der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF) oder des Dieselpartikelfilters (DPF)).
  • In jeder beliebigen der hier oben beschriebenen ersten, zweiten oder fünften bis siebten Abgassystemausführungsformen, die einen SCR-Katalysator (einschließlich eines SCRFTM-Katalysators) enthalten, kann ein ASC-Katalysator stromab des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators (d. h. als getrennter Substratmonolith) angeordnet sein oder noch stärker bevorzugt kann eine Zone auf einem stromab gelegenen oder hinteren Ende des Substratmonoliths, der den SCR-Katalysator umfasst, als Träger für den ASC verwendet werden.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Abgassystem keine magere NOx-Falle (LNT) (manchmal als NOx-Adsorber-Katalysator (NAC), De-NOx-Falle(DNT)-Katalysator, NOx-Speicher-Katalysator oder NOx-Speicher/Reduktions(NSR)-Katalysator bezeichnet) umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Fahrzeug, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder ein erfindungsgemäßes Abgassystem oder einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator umfasst. Allgemein ist der Kompressionszündungsmotor ein Dieselmotor. Der Dieselmotor kann ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor) oder ein vorgemischter Ladungskompressionszündungsmotor (PCCI) oder ein bei niedriger Temperatur arbeitender Verbrennungs(LTC)-Motor sein. Es ist bevorzugt, dass der Dieselmotor ein herkömmlicher (d. h. traditioneller) Dieselmotor ist.
  • Das Fahrzeug kann ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV), beispielsweise gemäß Definition in der amerikanischen oder europäischen Gesetzgebung sein. Ein Leichtlastdieselfahrzeug besitzt typischerweise ein Gewicht von < 2840 kg, stärker bevorzugt ein Gewicht von < 2610 kg.
  • In den USA bezeichnet ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ≤ 8500 Pounds (US Ibs). In Europa bezeichnet der Ausdruck Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) (i) Personenfahrzeuge mit nicht mehr als 8 Sitzen zusätzlich zum Fahrersitz und mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 5 Tonnen und (ii) Fahrzeuge zum Transport von Gütern mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 12 Tonnen.
  • Alternativ kann das Fahrzeug ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht > 8500 Pounds (US Ibs) gemäß Definition in der US-Gesetzgebung sein.
  • Allgemein kann der Oxidationskatalysator in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet werden. Typischerweise wird der Oxidationskatalysator in Kombination mit folgenden Bestandteilen verwendet:
    • (i) einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem SCR-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (ii) einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, vorzugsweise einem SCRFTM-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (iii) einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF), vorzugsweise einem DPF oder CSF stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (iv) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), vorzugsweise einem DOC stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist oder als katalysiertes Rußfilter (CSF) verwendet wird;
    • (v) einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem DPF oder CSF stromab des Oxidationskatalysators und einem SCR-Katalysator stromab des DPF oder CSF, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (vi) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem DOC stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und einem SCR-Katalysator stromab des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter(CSF) ist oder als ein katalysiertes Rußfilter (CSF) verwendet wird; oder
    • (vii) einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator und entweder einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF), vorzugsweise einem SCR-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators und einem DPF oder CSF stromab des SCR-Katalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird.
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator kann zum Modulieren des Gehalts an NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, beispielsweise für eine stromabgelegene Emissionssteuerungsvorrichtung, verwendet werden.
  • Jegliche Bezugnahme auf ein „Modulieren des NOx-Gehalts” wie hier verwendet, insbesondere in Verbindung mit einem Verfahrens- oder Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung, bezeichnet eine Veränderung (d. h. Einstellen) oder Beibehalten des Verhältnisses (in ppm oder Vol.%, typischerweise bei der Temperatur und dem Druck des Abgases) von NO:NO2, um in einem vordefinierten Bereich bei einer speziellen Abgastemperatur oder einem speziellen Temperaturbereich zu liegen.
  • Im Allgemeinen bezeichnet ein „Modulieren des NOx-Gehalts” ein Verändern oder Beibehalten, vorzugsweise ein Verändern des Verhältnisses (in ppm oder in Vol.%) von NO:NO2 in einem Abgas typischerweise direkt aus dem Kompressionszündungsmotor, um kleiner als 17:3 zu sein (d. h. die Menge an NO zu NO2 ist kleiner als die, die normalerweise in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor gefunden wird), vorzugsweise ist das Verhältnis NO:NO2 5:1 bis 1:5, stärker bevorzugt 2,5:1 bis 1:2,5 und noch stärker bevorzugt 2:1 bis 1:2 (beispielsweise 1,5:1 bis 1:1,5 oder etwa 1:1). Das Verhältnis NO:NO2 kann, wenn die Temperatur sich in dem ersten Temperaturbereich befindet (d. h. der Temperatur, bei der NOx gespeichert oder absorbiert wird), niedriger sein als das Verhältnis in dem zweiten Temperaturbereich (d. h. der Temperatur, bei der das NOx freigesetzt wird).
  • Im Allgemeinen umfasst in dem zweiten Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung die Stufe (b) eines Führens des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung typischerweise ein direktes Führen des behandelten Abgases zu der Emissionssteuerungsvorrichtung. So ist ein Auslass des Oxidationskatalysators direkt (d. h. ohne zwischengeschaltete Vorrichtung) mit einem Einlass der Emissionssteuerungsvorrichtung verbunden.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung ist typischerweise ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator, ein selektiver katalytischer Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF).
  • In dem dritten Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung wird der Oxidationskatalysator bei der Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat verwendet. Er kann bei der aktiven oder passiven Regeneration der Emissionssteuerungsvorrichtung, vorzugsweise der aktiven Regeneration, verwendet werden. Typischerweise befindet sich die Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat stromab des Oxidationskatalysators.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Der Oxidationskatalysator kann zur Regeneration der Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat durch Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) bei einer Temperatur von mindestens 220°C, vorzugsweise von mindestens 240°C, noch stärker bevorzugt von mindestens 260°C, noch stärker bevorzugt von mindestens 280°C verwendet werden.
  • DEFINITIONEN
  • Der Begriff „Washcoat” ist auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt und bezeichnet eine haftende Beschichtung, die auf ein Substrat üblicherweise während der Herstellung eines Katalysators appliziert wird. Die Beschichtung oder der Washcoat umfasst im Allgemeinen eine oder mehrere Komponenten einer Katalysatorformulierung, wobei die Komponenten typischerweise aus einem Platingruppenmetall, einem Trägermaterial, einer Sauerstoffspeicherkomponente und einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ausgewählt sind.
  • Der Begriff „Washcoatregion”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bereich eines Washcoats auf einem Substrat. Eine „Washcoatregion” kann beispielsweise auf einem Substrat in Form einer „Schicht” oder „Zone” angeordnet oder geträgert sein. Die Fläche oder Anordnung eines Washcoats auf einem Substrat wird allgemein während des Verfahrens des Applizierens des Washcoats auf das Substrat gesteuert. Die „Washcoatregion” weist typischerweise eindeutige Grenzen oder Kanten auf (d. h. es ist möglich, eine Washcoatregion von einer anderen Washcoatregion unter Verwendung herkömmlicher analytischer Techniken zu unterscheiden).
  • Es ist bevorzugt, dass jede „Washcoatregion” eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung aufweist (d. h. es gibt keinen merklichen Unterschied in der Zusammensetzung des Washcoats bei Vergleichen eines Teils der Washcoatregion mit einem anderen Teil der Washcoatregion). Eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung bezeichnet in diesem Kontext ein Material (beispielsweise eine Washcoatregion), wo der Unterschied in der Zusammensetzung bei Vergleichen eines Teils der Washcoatregion mit einem anderen Teil der Washcoatregion 5% oder weniger, üblicherweise 2,5% oder weniger und in üblichster Weise 1% oder weniger beträgt.
  • Der Begriff „Washcoatzone”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Washcoatregion einer im Wesentlichen gleichförmigen Länge. Die Länge einer Washcoatzone kann die gleiche wie die Gesamtlänge des Substrats sein. Im Allgemeinen ist die Länge einer Washcoatzone geringer als die Gesamtlänge des Substrats. Die Gesamtlänge eines Substrats ist der Abstand zwischen seinem Einlassende und seinem Auslassende (beispielsweise die entgegengesetzten Enden des Substrats). Eine „Washcoatzone” weist typischerweise eine Länge (d. h. eine im Wesentlichen gleichförmige Länge) von mindestens 5% der Gesamtlänge des Substrats auf.
  • Jegliche Bezugnahme auf „im Wesentlichen gleichförmig” im Kontext einer Länge oder auf eine „im Wesentlichen gleichförmige Länge”, wie hier verwendet, bezeichnet eine Länge, die um nicht mehr als 10%, vorzugsweise um nicht mehr als 5%, stärker bevorzugt um nicht mehr als 1% von ihrem Mittelwert abweicht.
  • Jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wie hier verwendet, bezeichnet eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die näher zu einem Einlassende des Substrats ist als sie zu einem Auslassende des Substrats ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei seiner halben Länge) näher zu dem Einlassende des Substrats als der Mittelpunkt zu dem Auslassende des Substrats ist. In ähnlicher Weise bezeichnet jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wie hier verwendet, eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die näher zu einem Auslassende des Substrats ist als sie zu einem Einlassende des Substrats ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei ihrer halben Länge) näher zu dem Auslassende des Substrats als der Mittelpunkt zu dem Einlassende des Substrats ist.
  • Wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, bezeichnet allgemein jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone” eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die (a) näher an einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats ist als sie zu einem verschlossenen Ende des Einlasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats ist als sie zu einem Auslassende des Auslasskanals ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei ihrer halben Länge) (a) näher zu einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Einlasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu einem Auslassende des Auslasskanals ist. In ähnlicher Weise bezeichnet jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, eine auf dem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die (a) näher zu einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats ist als sie zu einem verschlossenen Ende des Auslasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats ist als sie zu einem Einlassende des Einlasskanals ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei ihrer halben Länge) (a) näher zu einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Auslasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu einem Einlassende des Einlasskanals ist.
  • Der Ausdruck „Mischoxid”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet üblicherweise bekannt ist. Der Ausdruck „Verbundoxid”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein eine Zusammensetzung von Oxiden mit mehr als einer Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet üblicherweise bekannt ist.
  • Das Aluminiumoxid oder ein Mischoxid oder Verbundoxid, das Aluminiumoxid umfasst, ist nicht ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, insbesondere ein modifiziertes Aluminiumoxid, das ein Heteroatomkomponente beinhaltet, das ein mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid oder ein Erdalkalimetallaluminat umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. In diesem Kontext umfasst die Heteroatomkomponente Silicium, Magnesium, Barium, Lanthan, Cer, Titan oder Zirconium oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon.
  • Zur Vermeidung von Zweifeln umfasst der Ausdruck „modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet” nicht „reines” Aluminiumoxid (d. h. Aluminiumoxid mit einer Reinheit ≥ 99.9%) oder ein Gemisch von Aluminiumoxid und der Heteroatomkomponente, wie beispielsweise ein Gemisch von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid. Im Kontext des „modifizierten Aluminiumoxids, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet” bezeichnet jegliche Menge in Gew.-% die Menge der Heteroatomkomponente unabhängig davon, ob es sich um ein Element, Ion oder eine Verbindung handelt, das bzw. die in dem Wirtsgitter von Aluminiumoxid vorhanden ist, wobei der Rest im Wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.
  • Der Ausdruck „mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid” bezeichnet im Allgemeinen ein Material, das ein Wirtsgitter von Aluminiumoxid umfasst, das mit einer Heteroatomkomponente substitutionsdotiert oder interstitiell dotiert ist. In einigen Fällen können kleine Mengen der Heteroatomkomponente (d. h. als Dotiermittel) auf der Oberfläche des Aluminiumoxids vorhanden sein. Der größte Teil des Dotiermittels ist jedoch allgemein in dem Körper des Wirtsgitters des Aluminiumoxids vorhanden. Mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid ist allgemein im Handel erhältlich oder kann durch herkömmliche Verfahren, die auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt sind, oder durch Verwendung eines in der US 5 045 519 A beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Der Ausdruck „Erdalkalimetallkomponente”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein ein Element oder Ion der Gruppe 2 des Periodensystems der Elemente, eine Verbindung, die ein Element oder Ion der Gruppe 2 des Periodensystems der Elemente umfasst, oder eine Metalllegierung, die ein Element der Gruppe 2 des Periodensystems der Elemente umfasst, sofern nicht anders angegeben. Der Ausdruck „Erdalkalimetallkomponente” umfasst typischerweise nicht das „modifizierte Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet” oder beinhaltet es nicht. Die „Erdalkalimetallkomponente” ist nicht ein „mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid” oder ein „Erdalkalimetallaluminat” gemäß Beschreibung hierin.
  • Allgemein ist die „Erdalkalimetallkomponente” (i) eine Verbindung, die ein Erdalkalimetall umfasst, und/oder (ii) eine Metalllegierung, die ein Erdalkalimetall umfasst. In der Verbindung, die ein Erdalkalimetall umfasst, ist das Erdalkalimetall typischerweise als Kation vorhanden. Die Verbindung kann beispielsweise ein Erdalkalimetalloxid, ein Erdalkalimetallnitrat, ein Erdalkalimetallcarbonat oder ein Erdalkalimetallhydroxid sein. In der Metalllegierung ist das Erdalkalimetall typischerweise in elementarer Form (d. h. als Metall) vorhanden. Die Erdalkalimetallkomponente ist vorzugsweise eine Verbindung, die ein Erdalkalimetall umfasst, stärker bevorzugt eine Verbindung, die ein einzelnes Erdalkalimetall umfasst.
  • Der Begriff „Platingruppemetalle (PGM)”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein die Metalle Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt des Periodensystems der Elemente, insbesondere die Metalle Ru, Rh, Pd, Ir und Pt.
  • Im Kontext von Platin (Pt) oder Palladium (Pd) ist das allgemein anerkannt, dass es häufig schwierig ist, die exakte katalytische Spezies in einem Katalysator zu charakterisieren, und das Platin oder Palladium kann nicht in elementarer, metallischer Form vorhanden sein. Jegliche Bezugnahme auf „im Wesentlichen aus Platin ... bestehend” umfasst eine „Platinkomponente”, wobei die Platineinheit eine elementare Form von Platin, eine Legierung, die Platin enthält, oder eine Verbindung, die Platin umfasst (beispielsweise im Platinoxid), vorzugsweise eine elementare Form von Platin oder eine Legierung, die Platin enthält, stärker bevorzugt eine elementare Form von Platin sein kann. In ähnlicher Weise umfasst jede Bezugnahme auf „im Wesentlichen aus Palladium ... bestehend” eine „Palladiumkomponente”, wobei die Palladiumeinheit eine elementare Form von Palladium, eine Legierung, die Palladium enthält, oder eine Verbindung, die Palladium umfasst (beispielsweise ein Palladiumoxid), vorzugsweise eine elementare Form von Palladium oder eine Legierung, die Palladium enthält, stärker bevorzugt eine elementare Form von Palladium sein kann.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen frei”, wie er hier im Kontext einer speziellen chemischen Einheit verwendet wird, bezeichnet eine Zusammensetzung oder ein Material, das weniger als 0.5 Gew.-% der chemischen Einheit, typischerweise weniger als 0.1 Gew.-% der chemischen Einheit, beispielsweise weniger als 0,01 Gew.-% der chemischen Einheit enthält. Allgemein ist die chemische Einheit unter Verwendung herkömmlicher analytischer Techniken nicht nachweisbar.
  • Jegliche Bezugnahme auf Washcoatzonen, die „im Wesentlichen nicht überlappen”, wie hier verwendet, bezeichnet eine Überlappung (d. h. zwischen den Enden von benachbarten Zonen auf einem Substrat) weniger als 10% der Länge des Substrats, vorzugsweise von weniger als 7,5% der Länge des Substrats, stärker bevorzugt von weniger als 5% der Länge des Substrats, speziell von weniger als 2,5% der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von weniger als 1% der Länge des Substrats und in am stärksten bevorzugter Weise gibt es keine Überlappung.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Ein Codieritdurchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll wurde in jedem der nachfolgenden Beispiele verwendet und er wurde mit einem Washcoat unter Verwendung herkömmlicher Techniken beschichtet.
  • Beispiel 1
  • Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Beta-Zeolith wurde anschließend zugegeben derart, dass die Aufschlämmung 70%, bezogen auf die Masse, an mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid und 30%, bezogen auf die Masse an Zeolith umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein zweiter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben und die Aufschlämmung verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 55 g/ft3 bei 67% des gesamten Pt, das in der obersten zweiten Schicht vorhanden war.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Beta-Zeolith wurde anschließend zugegeben, derart, dass die Aufschlämmung 85%, bezogen auf die Masse an mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid und 15%, bezogen auf die Masse, an Zeolith umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde anschließend auf einen Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Anschließend wurde ein zweiter Washcoat hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von einem beta-Zeolith derart, das die Aufschlämmung 70%, bezogen auf die Masse, an Aluminiumoxid und 30%, bezogen auf die Masse, an Zeolith umfasste. Die Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 55 g/ft3 bei 67% des gesamten Pt, das in der obersten zweiten Schicht vorhanden war.
  • Beispiel 2
  • Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Beta-Zeolith wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, derart, dass sie 62,5%, bezogen auf die Masse, an Zeolith und 37,5%, bezogen auf die Masse, an Aluminiumoxid umfasste. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein zweiter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf den Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein dritter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, die verrührt wurde, um sie zu homogenisieren. Diese dritte Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 53.5 g/ft3 bei 70% des gesamten Pt, das in der obersten dritten Schicht vorhanden war.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf den Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein zweiter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben und die Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein dritter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Beta-Zeolith wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, derart, dass sie 62,5%, bezogen auf die Masse, an Zeolith und 37,5%, bezogen auf die Masse, an Aluminiumoxid umfasste. Der erhaltene Washcoat wurde auf den Monolith appliziert, um eine dritte Schicht auszubilden, worauf der Monolith getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert wurde. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 53,5 g/ft3 bei 70% des gesamten Pt, das in der mittleren zweiten Schicht vorhanden war.
  • Beispiel 3
  • Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Bata-Zeolith wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, derart, dass sie 70%, bezogen auf die Masse, an mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid und 30%, bezogen auf die Masse, an Zeolith umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf den Monolith appliziert und getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert. Ein zweiter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben und die Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen, um eine zweite Schicht auszubilden, worauf der Monolith getrocknet und anschließend bei 500°C calciniert wurde. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 54,5 g/ft3 auf bei 75% des gesamten Pt, das in der obersten zweiten Schicht vorhanden war.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zu der Aufschlämmung zugegeben und die Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Monolith appliziert und anschließend getrocknet und danach bei 500°C calciniert. Ein zweiter Washcoat wurde anschließend hergestellt. Mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf eine Teilchengröße mit einer d90 < 20 μm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Beta-Zeolith wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, derart, dass sie 70%, bezogen auf die Masse, an mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid und 30%, bezogen auf die Masse, an Zeolith umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf den Monolith aufgetragen, um eine zweite Schicht auszubilden, worauf der Monolith getrocknet und bei 500°C calciniert wurde. Der erhaltene Oxidationskatalysator wies eine Gesamt-PGM-Beladung von 54,5 g/ft3 auf bei 75% des gesamten Pt, das in der ersten Schicht in Kontakt mit dem Substrat vorhanden war.
  • Messung der NO-Oxidation
  • Die katalytische Aktivität eines jeden Oxidationskatalysators wurde unter Verwendung eines synthetisches Gas verwendenden Bankaktivitätstests (SCAT) gemessen. Eine Probe eines jeden zu testenden Katalysators wurde durch Entfernen eines beschichteten Kerns aus einem Monolith unter Verwendung eines Kernbohrers erhalten. Jeder Kern wurde 16 Stunden unter Verwendung hydrothermaler Bedingungen (10% Wasser) bei 800°C in einem Ofen gealtert. Die gealterten Kerne wurden in einer simulierten Katalysatoraktivitätstest(SCAT)-Gastestvorrichtung unter Verwendung des in Tabelle 1 angegebenen Einlassgasgemisches getestet. In jedem Fall ist der Rest Stickstoff. Tabelle 1
    CO 1500 ppm
    HC (als C1) 430 ppm
    NO 100 ppm
    CO2 4%
    H2O 4%
    O2 14%
    Raumgeschwindigkeit 55000/Stunde
  • Ergebnisse
  • Das Ergebnis für jedes Beispiel ist in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    NO-Oxidation bei 300°C (%)
    Beispiel 1 61
    Vergleichsbeispiel 1 54
    Beispiel 2 51
    Vergleichsbeispiel 2 34
    Beispiel 3 59
    Vergleichsbeispiel 3 38
  • In dem Oxidationskatalysator von Beispiel 1 ist die oberste Washocoat-Deckschicht frei von Zeolith. Der Zeolith ist in der Washcoat-Bodenschicht, die sich in direkten Kontakt mit dem Substrat befindet, vorhanden. Der Oxidationskatalysator von Vergleichsbeispiel 1 weist Zeolith auf, der in beiden Washcoatschichten vorhanden ist. Die gleiche Menge an Zeolith ist in den Oxidationskatalysatoren von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 vorhanden. Das Ergebnis in Tabelle 2 zeigt, dass der Oxidationskatalysator von Beispiel 1 eine bessere Aktivität im Hinblick auf eine Oxidation von NO zu NO2 zeigt als Vergleichsbeispiel 1. Dies ist für die schnelle SCR-Reaktion in einer stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung, wie einem SCR- oder SCRF-Katalysator, von Vorteil.
  • Im Beispiel 2 ist die oberste Washcoat-Deckschicht frei von Zeolith. Der Zeolith ist in der Washcoat-Bodenschicht, die sich in direkten Kontakt mit dem Substrat befindet, vorhanden. Im Gegensatz dazu weist der Oxidationskatalysator von Vergleichsbeispiel 2 einen Zeolith in der obersten Washcoat-Deckschicht auf. Das Ergebnis in Tabelle 2 zeigt, dass der Oxidationskatalysator von Beispiel 2 eine bessere Aktivität im Hinblick auf eine Oxidation von NO zu NO2 als Vergleichsbeispiel 2 aufweist.
  • Der Oxidationskatalysator von Beispiel 3 weist eine oberste Washcoat-Deckschicht auf, die frei von Zeolith ist. Der Zeolith ist in der Washcoat-Bodenschicht vorhanden, die sich in direkten Kontakt mit dem Substrat befindet. Der Oxidationskatalysator von Vergleichsbeispiel 3 ist die umgekehrte Schichtanordnung von Beispiel 3. Er weist einen obersten Deckwashcoat auf, der Zeolith enthält, und die Washcoat-Bodenschicht ist frei von Zeolith. Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, dass der Katalysator von Beispiel 3 eine bessere Aktivität im Hinblick auf eine Oxidation von NO zu NO2 aufweist als Vergleichsbeispiel 3.
  • Zur Vermeidung jeglicher Zweifel wird der gesamte Inhalt jeglicher und aller hier zitierten Dokumente durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5045519 A [0061, 0249]
    • EP 0945165 A [0063]
    • US 6217837 A [0063]
    • US 6517795 A [0063]
    • WO 99/47260 A [0124]
    • EP 0766993 A [0198, 0198]
    • US 5473887 A [0198]
    • WO 2008/132452 A [0209]

Claims (16)

  1. Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: eine erste Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein erstes Trägermaterial umfasst, wobei die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist; eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial umfasst, wobei die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 4:1 bis 1:1 aufweist; ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel und ein Substrat; wobei die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Einlassabgas vor dem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel in Berührung gelangt, und die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Einlassabgas vor der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt.
  2. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das Platin das alleinige Platingruppenmetall (PGM) in der ersten Washcoatregion ist.
  3. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei die erste Washcoatregion ferner Palladium (Pd) umfasst, wobei die erste Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) > 4:1 aufweist.
  4. Oxidationskatalysator nach Anspruch 3, wobei das Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) 15:1 bis 4,5:1 beträgt.
  5. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst.
  6. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner eine dritte Washcoatregion umfasst, wobei die dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst und die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ist.
  7. Oxidationskatalysator nach einem der vergehenden Ansprüche, wobei das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith ist.
  8. Oxidationskatalysator nach einem der vergehenden Ansprüche, wobei das erste Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid umfasst, wobei das feuerfeste Metalloxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Mischoxid oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon besteht.
  9. Oxidationskatalysator nach Anspruch 8, wobei das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ausgewählt ist.
  10. Oxidationskatalysator nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist, die an einem Einlassende des Substrats angeordnet ist, und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist, die stromab der ersten Washcoatzone angeordnet ist.
  11. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist und zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist, wobei die erste Washcoatschicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet ist.
  12. Oxidationskatalysator nach Anspruch 11, wobei die zweite Washcoatschicht direkt auf dem Substrat angeordnet ist.
  13. Oxidationskatalysator nach Anspruch 11, der ferner eine dritte Washcoatregion umfasst, wobei die dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, wobei die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatschicht ist und die zweite Washcoatschicht direkt auf der dritten Washcoatschicht angeordnet ist.
  14. Abgassystem für einen Kompressionszündungsmotor, das ein Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst.
  15. Abgassystem nach Anspruch 14, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator, ein selektiver katalytischer Reduktionsfilter(SCRF)-Katalysator, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist.
  16. Fahrzeug, das ein Kompressionszündungsmotor und entweder einen Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder ein Abgassystem nach Anspruch 14 oder 15 umfasst.
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