DE102015105029A1 - Diesel oxidation catalyst with nox adsorber activity - Google Patents

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Andrew Frances Chiffey
Paul Richard Phillips
Francois Moreau
Christopher Daly
Matthey O'Brien
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Johnson Matthey PLC
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Abstract

Beschrieben ist ein Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor und ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator umfasst. Der Oxidationskatalysator umfasst: eine erste Washcoatregion zum Adsorbieren von NOx, wobei die erste Washcoatregion einen Zeolithkatalysator umfasst, wobei der Zeolithkatalysator ein Edelmetall und einen Zeolith umfasst; eine zweite Washcoatregion zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO), wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein Trägermaterial umfasst; und ein Substrat mit einem Einlassende und einem Auslassende.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor und ein Abgassystem für einen Dieselmotor, das den Oxidationskatalysator umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verfahren und Verwendungen des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Dieselmotoren produzieren Abgasemissionen, die im Allgemeinen mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthalten, gegen die es durch zwischenstaatliche Organisationen auf der gesamten Welt Gesetze gibt: Kohlenstoffmonoxid (CO), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Stickstoffoxide (NOx) und partikelförmiges Material (PM).
  • Oxidationskatalysatoren, wie z.B. Dieseloxidationskatalysatoren (DOCs), werden typischerweise zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem durch einen Dieselmotor produzierten Abgas verwendet. Dieseloxidationskatalysatoren können ferner einen gewissen Teil des Stickstoffmonoxids (NO), das in dem Abgas vorhanden ist, zu Stickstoffdioxid (NO2) oxidieren.
  • Oxidationskatalysatoren und andere Typen von Emissionssteuerungsvorrichtungen erreichen typischerweise hohe Effizienzen hinsichtlich der Behandlung oder Entfernung von Schadstoffen, sobald sie ihre wirksame Betriebstemperatur erreicht haben. Jedoch können diese Katalysatoren oder Vorrichtungen unterhalb ihrer wirksamen Betriebstemperatur relativ ineffizient sein, beispielsweise wenn der Motor aus einem kalten Zustand gestartet wurde (die „Kaltstartperiode“) oder sich für einen längeren Zeitraum im Leerlauf befunden hat. Da Emissionsstandard für Dieselmotoren, unabhängig ob es sich stationäre oder mobile (z. B. Fahrzeugdieselmotoren) handelt, zunehmend verschärft werden, besteht ein Bedarf, die Menge der während der Kaltstartperiode produzierten Emissionen zu verringern.
  • Abgassysteme für Dieselmotoren können mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen umfassen. Jede Emissionssteuerungsvorrichtung besitzt eine spezialisierte Funktion und ist für eine Behandlung von einer oder mehreren Klassen von Schadstoffen in dem Abgas verantwortlich. Die Leistungsfähigkeit einer stromauf gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung kann die Leistungsfähigkeit einer stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung beeinflussen. Der Grund hierfür ist, dass das Abgas aus dem Auslass der stromauf gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung in den Einlass der stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung geführt wird. Die Wechselwirkung zwischen den jeweiligen Emissionssteuerungsvorrichtungen in dem Abgassystem ist für die Gesamteffizienz des Systems wichtig.
  • Auch wenn Stickstoffdioxid (NO2) selbst ein Schadstoff ist, kann die Umwandlung von NO in NO2 durch einen Oxidationskatalysator von Vorteil sein. Das produzierte NO2 kann verwendet werden, um partikelförmiges Material (PM), das beispielsweise von einem stromab gelegenen Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem stromab gelegenen katalysierten Rußfilter (CSF) eingefangen wurde, aufzuarbeiten. Es kann ferner dazu verwendet werden, eine optimale Leistungsfähigkeit eines stromab befindlichen SCR- oder SCRFTM-Katalysators sicherzustellen, da das Verhältnis von NO2:NO in dem direkt von einem Dieselmotor produzierten Abgas für eine derartige Leistungsfähigkeit zu niedrig sein kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator ist in der Lage, NOx bei relativ niedrigen Abgastemperaturen (z. B. von weniger als 200 °C), wie beispielsweise während der Kaltstartperiode eines Motors, zu adsorbieren. Bei höheren Abgastemperaturen, wenn sich der Oxidationskatalysator bei seiner wirksamen Temperatur befindet, wird das adsorbierte NOx freigesetzt und Stickstoffmonoxid (NO) wird durch den Katalysator zu Stickstoffdioxid (NO2) zur Behandlung durch eine stromabseitige Emissionssteuerungsvorrichtung oxidiert. Der Oxidationskatalysator kann ferner in der Lage sein, Kohlenwasserstoffe (HCs) bei relativ niedrigen Temperaturen zu adsorbieren und anschließend beliebige adsorbierte HCs bei höheren Temperaturen freizusetzen. Der Oxidationskatalysator weist ferner eine gute Aktivität hinsichtlich einer Oxidierung von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem von einem Dieselmotor produzierten Abgas auf.
  • Die vorliegende Erfindung liefert einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor, wobei der Oxidationskatalysator: eine erste Washcoatregion zum Adsorbieren von NOx, wobei die erste Washcoatregion einen Zeolithkatalysator umfasst, wobei der Zeolithkatalysator ein Edelmetall und einen Zeolith umfasst; eine zweite Washcoatregion zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO), wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein Trägermaterial umfasst; und ein Substrat mit einem Einlassende und einem Auslassende umfasst.
  • Zur Bereitstellung einer guten NOx-Speicheraktivität weist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator eine erste Washcoatregion auf, die zur Adsorption von NOx formuliert ist. Die erste Washcoatregion besitzt eine passive NOx-Adsorber (PNA)-Aktivität. Passive NOx-Adsorber (PNA)-Zusammensetzungen speichern oder adsorbieren NOx bei relativ niedrigen Abgastemperaturen, üblicherweise durch Adsorption, und setzen NOx bei höheren Temperaturen frei. Der Speichermechanismus von PNAs unterscheidet sich von Mager-NOx-Fallen (LNTs) [auf dem einschlägigen Fachgebiet auch als NOx-Adsorberkatalysatoren (NACs) oder NOx-Speicherkatalysatoren (NSCs) bezeichnet], die NOx unter „mageren“ Abgasbedingungen speichern und NOx unter „fetten“ Abgasbedingungen freisetzen.
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator weist des Weiteren eine zweite Washcoatregion auf, die zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) formuliert ist. Die zweite Washcoatregion enthält Platin (Pt) zum Oxidieren von NO zu NO2. Das Platin kann ferner Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) oxidieren.
  • Die Kombination der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion in dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator ist besonders vorteilhaft für eine NOx-Speicherung und -Freisetzung und die Oxidation von NO zu NO2. Es wurde unerwartet festgestellt, dass der Zeolithkatalysator der ersten Washcoatregion eine ausgezeichnete NOx-Speicheraktivität aufweist und in der Lage ist, NOx bis zu relativ hohen Temperaturen zu speichern. Die erste Washcoatregion kann NOx frei setzen, wenn die zweite Washcoatregion ihre wirksame Temperatur zum Oxidieren von NO zu NO2 erreicht hat oder wenn die Temperatur nahe bei der wirksamen Temperatur liegt. Somit kann eine Verbesserung der Verringerung von NOx-Emissionen aus einem Dieselmotor sowohl bei niedrigen Temperaturen (z.B. während der Kaltstartperiode des Dieselmotors) als auch bei normalen Betriebstemperaturen (z.B. durch Bereitstellen einer stromabseitigen Emissionssteuerungsvorrichtung bei ausreichend NO2 für eine optimale Leistungsfähigkeit) erhalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Abgassystem für einen Dieselmotor. Das Abgassystem umfasst einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug oder eine Vorrichtung (z.B. eine stationäre oder eine mobile Vorrichtung). Das Fahrzeug oder die Vorrichtung umfasst einen Dieselmotor und entweder den Oxidationskatalysator oder das Abgassystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch verschiedene Verwendungen und Verfahren.
  • Gegenstand eines ersten Verfahrensaspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung eines Abgases aus einem Dieselmotor. Das Verfahren umfasst entweder ein Inberührungbringen des Abgases mit einem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator oder ein Führen des Abgases durch ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Der Ausdruck „Behandeln eines Abgases“ in diesem Kontext bezeichnet ein Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HCs) und/oder Stickstoffmonoxid (NO) in einem Abgas aus einem Dieselmotor.
  • Gegenstand eines zweiten Verfahrensaspekts ist ein Verfahren zum Modulieren des Gehalts an NOx in einem Abgas aus einem Dieselmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst: (a) ein Steuern des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inberührungbringen des Abgases mit einem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, um ein behandeltes Abgas zu produzieren; und (b) ein Führen des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Gegenstand eines ersten Verwendungsaspekts der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor, optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung. Allgemein wird der Oxidationskatalysator verwendet, um Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) in einem Abgas aus einem Dieselmotor zu behandeln (z.B. zu oxidieren).
  • Gegenstand eines zweiten Verwendungsaspekts ist die Verwendung eines Oxidationskatalysators zum Modulieren des Gehalts an NOx in einem Abgas aus einem Dieselmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung (beispielsweise eine stromab gelegen Emissionssteuerungsvorrichtung).
  • Gegenstand eines dritten Verwendungsaspekts ist die Verwendung eines Oxidationskatalysators bei der Regenerierung einer Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat aufweist (beispielsweise einer stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat aufweist).
  • Gegenstand eines vierten Verwendungsaspekts ist die Verwendung eines Zeolithkatalysators in einem Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor zum Freisetzen von gespeichertem oder adsorbierten NOx (z.B. aus einem Abgas von einem Dieselmotor) zur Oxidation von NO zu NO2. Der Zeolithkatalysator umfasst ein Edelmetall und einen Zeolith. Der Oxidationskatalysator umfasst: eine erste Washcoatregion zum Adsorbieren von NOx, wobei die erste Washcoatregion den Zeolithkatalysator umfasst; eine zweite Washcoatregion zur Oxidation von NO zu NO2, wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein Trägermaterial umfasst; und ein Substrat mit einem Einlassende und einem Auslassende.
  • Gegenstand eines fünften Verwendungsaspekts der Erfindung ist die Verwendung eines Oxidationskatalysators als ein passiver NOx-Adsorber (PNA) in einem Abgas aus einem Dieselmotor, optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • In dem ersten bis fünften Verwendungsaspekt ist der Oxidationskatalysator ein Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die 1 bis 5 sind schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Oxidationskatalysatoren.
  • 1 zeigt einen Oxidationskatalysator, der eine erste Washcoatregion (1) und eine zweite Washcoatregion/-zone (2) umfasst, die auf einem Substrat (3) angeordnet sind.
  • 2 zeigt einen Oxidationskatalysator, der eine erste Washcoatregion (1) und eine zweite Washcoatregion/-zone (2) umfasst. Es gibt eine Überlappung zwischen der ersten Washcoatregion (1) und der zweiten Washcoatregion/-zone (2). Ein Teil der ersten Washcoatregion (1) ist auf der zweiten Washcoatregion/-zone (2) angeordnet. Sowohl die erste Washcoatregion (1) als auch die zweite Washcoatregion/-zone (2) sind auf dem Substrat (3) angeordnet.
  • 3 zeigt einen Oxidationskatalysator, der eine erste Washcoatregion (1) und eine zweite Washcoatregion/-zone (2) umfasst. Es gibt eine Überlappung zwischen der ersten Washcoatregion (1) und der zweiten Washcoatregion/-zone (2). Ein Teil der zweiten Washcoatregion/-zone (2) ist auf der ersten Washcoatregion (1) angeordnet. Sowohl die erste Washcoatregion (1) als auch die zweite Washcoatregion/-zone (2) sind auf dem Substrat (3) angeordnet.
  • 4 zeigt einen Oxidationskatalysator, der eine erste Washcoatschicht (1), die auf einem Substrat (3) angeordnet ist, umfasst. Die zweite Washcoatschicht (2) ist auf der ersten Washcoatschicht (1) angeordnet.
  • 5 zeigt einen Oxidationskatalysator, der eine zweite Washcoatschicht (2), die auf einem Substrat (3) angeordnet ist, umfasst. Die erste Washcoatschicht (1) ist auf der zweiten Washcoatschicht (2) angeordnet.
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die die kumulativen NOx-Schadstoffemissionen für die Beispiele zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator umfasst eine erste Washcoatregion und eine zweite Washcoatregion. Die erste Washcoatregion kann einen Zeolithkatalysator umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Der Zeolithkatalysator umfasst ein Edelmetall und einen Zeolith oder besteht im Wesentlichen daraus. Zeolithkatalysatoren können gemäß dem in der WO 2012/166868 beschriebenen Methode hergestellt werden.
  • Das Edelmetall ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Osmium (Os) und Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise ist das Edelmetall aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und Gemischen von zwei der mehr hiervon besteht. Stärker bevorzugt ist das Edelmetall aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt) und Rhodium (Rh) besteht. Noch stärker bevorzugt ist das Edelmetall Palladium (Pd). Es ist ferner bevorzugt, dass der Zeolithkatalysator Palladium als das alleinige Edelmetall umfasst.
  • Allgemein ist bevorzugt, dass das Edelmetall Palladium (Pd) und optional ein zweites Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir) und Ruthenium (Ru) besteht, umfasst oder daraus besteht. Vorzugsweise umfasst das Edelmetall Palladium (Pd) und optional ein zweites Metall, das aus Platin (Pt) und Rhodium (Rh) besteht, oder besteht daraus. Noch stärker bevorzugt umfasst das Edelmetall Palladium (Pd) und optional Platin (Pt) oder besteht daraus. Wenn das Edelmetall Palladium (Pd) und ein zweites Metall umfasst oder daraus besteht, beträgt das Verhältnis, bezogen auf die Masse, von Palladium zu dem zweiten Metall > 1:1. Stärker bevorzugt beträgt das Verhältnis, bezogen auf die Masse, von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1 und das Molverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall beträgt > 1:1.
  • Der Zeolithkatalysator kann des Weiteren ein unedles Metall umfassen. Somit kann der Zeolithkatalysator ein Edelmetall, einen Zeolith und optional ein unedles Metall umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Das unedle Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni) und Zinn (Sn) sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das unedle Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Kupfer und Cobalt, stärker bevorzugt Eisen und Kupfer besteht. Noch stärker bevorzugt ist das unedle Metall Eisen.
  • Alternativ kann der Zeolithkatalysator im Wesentlichen frei von einem unedlen Metall sein. So kann der Zeolithkatalysator kein unedles Metall umfassen.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Zeolithkatalysator kein unedles Metall umfasst.
  • Es kann bevorzugt sein, dass der Zeolithkatalysator im Wesentlichen frei von Barium (Ba) ist, stärker bevorzugt ist der Zeolithkatalysator im Wesentlichen frei von einem Erdalkalimetall. So kann der Zeolithkatalysator Barium nicht umfassen, vorzugsweise umfasst der Zeolithkatalysator nicht ein Erdalkalimetall.
  • Der Zeolith ist typischerweise aus einem Alumosilicatzeolith, einem Alumophosphatzeolith und einem Silicoaluminiumphosphatzeolith ausgewählt. Beispielsweise ist der Zeolith typischerweise aus einem Alumosilicatzeolith und einem Alumophosphatzeolith ausgewählt. Es ist bevorzugt, dass der Zeolith aus einem Alumosilicatzeolith und einem Silicoalumophosphatzeolith ausgewählt ist. Stärker bevorzugt ist der Zeolith ein Alumosilicatzeolith.
  • Das Edelmetall ist typischerweise auf dem Zeolith aufgeladen oder geträgert. Beispielsweise kann das Edelmetall auf den bzw. dem Zeolith durch Ionenaustausch aufgeladen oder geträgert werden. So kann der Zeolithkatalysator ein Edelmetall und einen Zeolith umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wobei das Edelmetall auf den bzw. dem Zeolith durch Ionenaustausch aufgeladen oder geträgert ist.
  • Im Allgemeinen kann der Zeolith ein metallsubstituierter Zeolith (z.B. ein metallsubstituierter Alumosilicatzeolith oder ein metallsubstituierter Alumophosphatzeolith) sein. Das Metall des metallsubstituierten Zeoliths kann das Edelmetall sein (z.B. ist der Zeolith ein mit Edelmetall substituierter Zeolith).
  • Wenn der Zeolithkatalysator ein unedles Metall umfasst kann der Zeolith ein mit Edelmetall und unedlem Metall substituierter Zeolith sein. Zur Klarstellung wird angemerkt, dass der Begriff „metallsubstituiert“ bedeutungsgleich ist mit „ionenausgetauscht“.
  • Der Zeolithkatalysator weist mindestens 1 Gew.-% (d.h. der Menge des Edelmetalls des Zeolithkatalysators), vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, stärker bevorzugt mit mindestens 10 Gew.-%, wie beispielsweise mindestens 25 Gew.-%, noch stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-% des Edelmetalls im Inneren der Poren des Zeoliths angeordnet auf.
  • Der Zeolith kann aus einem kleinporigen Zeolith (d.h. einem Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), einem mittelporigen Zeolith (d.h. einem Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) und einem großporigen Zeolith (d.h. einem Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ausgewählt sein. Stärker bevorzugt ist der Zeolith aus einem kleinporigen Zeolith und einem mittelporigen Zeolith ausgewählt.
  • Typischerweise besteht der Zeolith aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor. Der Zeolith weist im Allgemeinen eine dreidimensionale Anordnung von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome verbunden sind. Der Zeolith kann ein anionisches Gerüst aufweisen. Die Ladung des anionischen Gerüsts kann durch Kationen, wie beispielsweise Kationen von Alkaliund/oder Erdalkalimetallelementen (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumkationen und/oder Protonen ausgeglichen sein.
  • In einer ersten Zeolithkatalysatorausführungsform ist der Zeolith ein kleinporiger Zeolith. Der kleinporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON sowie einem Gemisch oder einer Verwachsung von beliebigen zwei der mehr hiervon besteht. Die Verwachsung ist vorzugsweise aus KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA und AEI-SAV ausgewählt. Stärker bevorzugt weist der kleinporige Zeolith einen Gerüsttyp auf, bei dem es sich um AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung handelt. Noch stärker bevorzugt weist der kleinporige Zeolith einen Gerüsttyp auf, bei dem es sich um AEI oder CHA, insbesondere AEI handelt.
  • Vorzugsweise ist der kleinporige Zeolith ein Alumosilicatzeolith oder ein Silicoalumophosphatzeolith. Stärker bevorzugt ist der kleinporige Zeolith ein Alumosilicatzeolith, insbesondere wenn der kleinporige Zeolith einen Gerüsttyp aufweist, bei dem es sich um AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung, insbesondere AEI oder CHA handelt.
  • In einer zweiten Zeolithkatalysatorausführungsform weist der Zeolith einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON und EUO sowie Gemischen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  • In einer dritten Ausführungsform eines Zeolithkatalysators ist der Zeolith ein mittelporiger Zeolith. Der mittelporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MFI, FER, MWW und EUO, stärker bevorzugt MFI besteht.
  • In einer vierten Ausführungsform eines Zeolithkatalysators ist der Zeolith ein großporiger Zeolith. Der großporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CON, BEA, FAU, MOR und EMT, stärker bevorzugt BEA besteht.
  • Jeder der vorgenannten Drei-Buchstaben-Codes stellt einen Gerüsttyp in Übereinstimmung mit der „IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature“ und/oder der „Structure Commission of the International Zeolith Association“ dar.
  • Der Zeolith weist typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 10 bis 200 (z.B. 10 bis 40), wie 10 bis 100, stärker bevorzugt von 15 bis 80 (z.B. 15 bis 30) auf. Das SAR bezieht sich im Allgemeinen auf einen Alumosilicatzeolith oder einen Silicoalumophosphatzeolith.
  • Der Zeolithkatalysator der ersten, dritten und vierten Zeolithkatalysatorausführungsform (und auch für einige der Gerüsttypen der zweiten Zeolithkatalysatorausführungsform) kann ein Infrarotspektrum mit einem charakteristischen Absorptionspeak im Bereich von 750 cm–1 bis 1050 cm–1 (neben den Absorptionspeaks für den Zeolith selbst) aufweisen. Vorzugsweise liegt der charakteristische Absorptionspeak in einem Bereich von 800 cm–1 bis 1000 cm–1, stärker bevorzugt in dem Bereich von 850 cm–1 bis 975 cm–1.
  • Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass eine Washcoatregion, die den Zeolithkatalysator der ersten Zeolithkatalysatorausführungsform umfasst, eine passive NOx-Adsorber(PNA)-Aktivität aufweist. Eine Washcoatregion mit PNA-Aktivität kann verwendet werden, um NOx zu speichern, wenn die Abgastemperaturen relativ kühl sind, wie beispielsweise kurz nach dem Anspringen eines Dieselmotors. Eine NOx-Speicherung durch den Zeolithkatalysator erfolgt bei Temperaturen (z.B. von weniger als 200 °C), die niedriger als die Temperatur sind, bei der die Platinkomponente der zweiten Washcoatregion eine signifikante Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) durchführen kann.
  • Wenn sich der Dieselmotor erwärmt, steigt die Abgastemperatur an und die Temperatur des Zeolithkatalysators (und der Washcoatregion mit PNA-Aktivität) steigt ebenfalls an. Der Zeolithkatalysator setzt adsorbiertes NOx bei diesen höheren Temperaturen (z.B. 200 °C oder mehr) frei. Der Zeolithkatalysator kann adsorbiertes NOx freisetzen, wenn die Platinkomponente der zweiten Washcoatregion ihre wirksame Temperatur für ein Oxidieren von NO erreicht hat, oder der Zeolithkatalysator kann adsorbiertes NOx (bei Temperaturen) knapp unterhalb dieser wirksamen Temperatur freisetzen. Es wurde unerwartet festgestellt, dass der Zeolithkatalysator eine hohe Freisetzungstemperatur für adsorbiertes NOx aufweist.
  • Es wurde ferner unerwartet festgestellt, dass eine den Zeolithkatalysator der zweiten Zeolithkatalysatorausführungsform umfassende Washcoatregion eine Kaltstartkatalysator (CSCTM)-Aktivität aufweist. Eine derartige Aktivität kann die Emissionen während der Kaltstartperiode durch Adsorbieren von NOx und Kohlenwasserstoffen (HCs) bei relativ niedrigen Abgastemperaturen (z.B. von weniger als 200 °C) verringern. Adsorbiertes NOx und/oder adsorbierte HCs können durch die Washcoatregion freigesetzt werden, wenn die Temperatur des Zeolithkatalysators nahe oder oberhalb der wirksamen Temperatur der weiteren Katalysatorkomponenten für ein Oxidieren von NO und/oder HCs ist.
  • Allgemein umfasst die erste Washcoatregion typischerweise eine Edelmetallgesamtbeladung (d.h. des Zeolithkatalysators in der ersten Washcoatregion) von ≥ 1 g/ft3, vorzugsweise von > 1 g/ft3, und stärker bevorzugt von > 2 g/ft3.
  • Die erste Washcoatregion umfasst typischerweise eine Edelmetallgesamtbeladung (d.h. des Zeolithkatalysators in der ersten Washcoatregion) von 1 bis 250 g/ft3 vorzugsweise von 5 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt von 10 bis 100 g/ft3. Die Menge des Edelmetalls in dem Zeolithkatalysator kann dessen NOx-Speicheraktivität beeinflussen.
  • Die erste Washcoatregion kann ein Bindemittel und/oder eine Sauerstoffspeicherkomponente umfassen. Die Sauerstoffspeicherkomponente kann Ceroxid umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Das Bindemittel kann ein feuerfestes Metalloxid sein. Das feuerfeste Metalloxid kann ein feuerfestes Metalloxid gemäß nachfolgender Beschreibung in Hinblick auf ein Trägermaterial in der zweiten Washcoatregion, wie Aluminiumoxid, sein.
  • Wenn die erste Washcoatregion ein Bindemittel umfasst, ist bevorzugt, dass das Bindemittel nicht ein Edelmetall umfasst (z.B. ist ein Edelmetall nicht auf dem feuerfesten Metalloxid des Bindemittels geträgert).
  • Es kann bevorzugt sein, dass die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von Ceroxid, vorzugsweise einer Sauerstoffspeicherkomponente ist. So kann die erste Washcoatregion Ceroxid nicht umfassen, vorzugsweise umfasst die erste Washcoatregion nicht eine Sauerstoffspeicherkomponente.
  • Der Oxidationskatalysator der Erfindung umfasst eine zweite Washcoatregion zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) (d.h. zu Stickstoffdioxid (NO2)). Die zweite Washcoatregion kann ferner während der Verwendung einen gewissen Teil des Kohlenstoffmonoxids (CO) und/oder einen gewissen Teil der Kohlenwasserstoffe (HCs) oxidieren.
  • Zur Klarstellung wird angemerkt, dass die erste Washcoatregion von der zweiten Washcoatregion verschieden (d.h. von einer unterschiedlichen Zusammensetzung) ist.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst Platin und ein Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Die zweite Washcoatregion kann des Weiteren Palladium umfassen. So kann die zweite Washcoatregion Platin, Palladium und ein Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, kann das Platin und Palladium eine Platin-Palladium-Legierung, vorzugsweise eine bimetallische Platin-Palladium-Legierung sein.
  • Im Allgemeinen ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion ein Platingruppenmetall (PGM) umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin und der Kombination von Platin und Palladium besteht (d.h. die zweite Washcoatregion umfasst Platin oder Platin und Palladium als das (die) alleinige(n) Platingruppenmetall(e)). So umfasst die zweite Washcoatregion vorzugsweise nicht ein oder mehrere weitere Platingruppenmetalle wie Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Osmium (Os) und/oder Iridium (Ir).
  • Die zweite Washcoatregion weist typischerweise eine Gesamtbeladung an PGM von 5 bis 300 g/ft3 auf. Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion eine Gesamtbeladung an PGM von 10 bis 250 g/ft3 (z.B. 75 bis 175 g/ft3), stärker bevorzugt von 15 bis 200 g/ft3 (z.B. 50 bis 150 g/ft3), noch stärker bevorzugt von 20 bis 150 g/ft3 aufweist. Wenn Platin das alleinige in der zweiten Washcoatregion vorhandene PGM ist, bezieht sich die Gesamtbeladung auf die Beladung mit Platin.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, kann typischerweise die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Platin zu Palladium von 20:1 bis 1:20 (z.B. 15:1 bis 1:15), vorzugsweise von 10:1 bis 1:10 (z.B. 7,5:1 bis 1:7,5), stärker bevorzugt von 6:1 bis 1:6 (z.B. 3:1 bis 1:3) und noch stärker bevorzugt von 2,5:1 bis 1:1 umfassen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion ein Gesamtgewicht von Platin umfasst, das größer ist als oder gleich ist zu dem Gesamtgewicht von Palladium ist (z.B. ist das Verhältnis von PT:Pd, bezogen auf das Gewicht, ≥ 1:1).
  • So kann die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Platin zu Palladium von 20:1 bis 1:1 (z.B. 15,1:1 bis 1,1:1), stärker bevorzugt 10:1 bis 1,25:1 (z.B. 8:1 bis 1,5:1) und noch stärker bevorzugt von 6:1 bis 2:1 umfassen.
  • Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion ein Gesamtgewicht von Platin umfasst, das größer ist als das Gesamtgewicht von Palladium (z.B. ist das Gewichtsverhältnis von Pt:Pd > 1:1). Das Verhältnis von Platin zu Palladium, bezogen auf das Gesamtgewicht, ist allgemein ≥ 2:1 (z.B. ist Pt:Pd 1:0 bis 2:1), stärker bevorzugt ≥ 4:1 (z.B. Pt:Pd 1:0 bis 4:1). Eine vorteilhafte NO-Oxidationsaktivität kann erhalten werden, wenn das Gesamtgewicht von Platin größer ist als oder gleich ist zu dem Gesamtgewicht von Palladium in der ersten Washcoatregion
  • Es ist allgemeinen bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von Palladium, insbesondere im Wesentlichen frei von Palladium (Pd) ist, das auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist. Stärker bevorzugt umfasst die zweite Washcoatregion kein Palladium, speziell kein Palladium, das auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist.
  • Die Gegenwart von Palladium, insbesondere in einer großen Menge, in der zweiten Washcoatregion kann für eine NO-Oxidationsaktivität schädlich sein. Die NO-Oxidationsaktivität von Palladium ist unter den typischen Verwendungsbedingung für einen Dieseloxidationskatalysator im Allgemeinen schlecht. Ferner kann jegliches vorhandene Palladium mit einem gewissen Teil des Platins, das vorhanden ist, unter Bildung einer Legierung reagieren. Dies kann auch für die NO-Oxidationsaktivität der zweiten Washcoatregion schädlich sein, da Platin-Palladium-Legierungen nicht so aktiv hinsichtlich einer NO-Oxidation sind wie es Platin selbst ist.
  • Typischerweise ist das Platin auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert. Das Pt kann direkt auf dem Trägermaterial angeordnet oder direkt von dem Trägermaterial geträgert sein (beispielsweise gibt es kein dazwischen liegendes Trägermaterial zwischen dem Pt und dem Trägermaterial). Beispielsweise kann Platin auf dem Trägermaterial dispergiert sein.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, kann das Platin auf dem Trägermaterial und angeordnet oder geträgert sein und/oder das Palladium kann auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein. Es ist bevorzugt, dass sowohl das Platin als auch das Palladium auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert sind (d.h. das gleiche Trägermaterial wird sowohl für Platin als auch für Palladium verwendet).
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin und Palladium umfasst, kann die zweite Washcoatregion ein Platinträgermaterial (z.B. ein Trägermaterial zum Trägern von Platin) und ein Palladiumträgermaterial (z.B. ein Trägermaterial zum Trägern von Palladium) umfassen. Die zweite Washcoatregion kann daher Platin, Palladium, ein Platinträgermaterial und ein Palladiumträgermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das Platin kann auf dem Platinträgermaterial angeordnet oder geträgert sein und das Palladium kann auf dem Palladiumträgermaterial angeordnet oder geträgert sein. Das Platinträgermaterial und das Palladiumträgermaterial sind vorzugsweise verschieden (z.B. weisen eine unterschiedliche Zusammensetzung auf).
  • Typischerweise umfasst das Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Feuerfeste Metalloxide mit Eignung zur Verwendung als eine katalytische Komponente eines Oxidationskatalysators für einen Dieselmotor sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt.
  • Das feuerfeste Metalloxid ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Mischoxid oder Verbundoxid hiervon, wie beispielsweise einem Mischoxid 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, Ceroxid-Zirconiumoxid und Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht.
  • Das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon kann optional (z.B. mit einem Dotiermittel) dotiert sein. Das Dotiermittel kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht.
  • Das Einbeziehen eines Dotiermittels kann das feuerfeste Metalloxid oder das Trägermaterial thermisch stabilisieren. Es ist selbstverständlich, dass jede Bezugnahme auf „dotiert“ in diesem Kontext ein Material bezeichnet, worin das Volumen- oder Wirtsgitter des feuerfesten Metalloxids mit einem Dotiermittel substitutionsdotiert oder in interstitiell dotiert ist. In einigen Fällen können kleine Mengen des Dotiermittels an einer Oberfläche des feuerfesten Metalloxids vorhanden sein. Der größte Teil des Dotiermittels ist jedoch allgemein im Körper des feuerfesten Metalloxids vorhanden. Die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften eines feuerfesten Metalloxids werden häufig durch die Anwesenheit eines Dotiermittels beeinflusst.
  • Wenn das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% (z.B. etwa 1 Gew.-%).
  • Das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon kann mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Es ist besonders bevorzugt, dass das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wenn die erste Washcoatregion ein Erdalkalimetall umfasst.
  • Das Aluminiumoxid kann mit einem Dotiermittel dotiert sein, das Silicium (Si), Magnesium (Mg), Barium (Ba), Lanthan (La), Cer (Ce), Titan (Ti) oder Zirconium (Zr) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon umfasst. Das Dotiermittel kann ein Oxid von Silicium, ein Oxid von Magnesium, ein Oxid von Barium, ein Oxid von Lanthan, ein Oxid von Cer, ein Oxid von Titan oder ein Oxid von Zirconium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Vorzugsweise umfasst das Dotiermittel Silicium, Magnesium, Barium, Cer oder ein Oxid hiervon, insbesondere Silicium oder Cer oder ein Oxid hiervon oder besteht im Wesentlichen daraus. Stärker bevorzugt umfasst das Dotiermittel Silicium, Magnesium, Barium oder ein Oxid hiervon, insbesondere Silicium, Magnesium oder ein Oxid hiervon, speziell Silicium oder ein Oxid hiervon, oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Beispiele für mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid umfassen mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid, mit Magnesiumoxid dotiertes Aluminiumoxid, mit Barium oder Bariumoxid dotiertes Aluminiumoxid, mit Lanthanoxid dotiertes Aluminiumoxid oder mit Ceroxid dotiertes Aluminiumoxid, insbesondere mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid, mit Lanthanoxid dotiertes Aluminiumoxid oder mit Ceroxid dotiertes Aluminiumoxid. Es ist bevorzugt, dass das mit einem Dotiermittel dotierte Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid, mit Barium oder Bariumoxid dotiertes Aluminiumoxid oder mit Magnesiumoxid dotiertes Aluminiumoxid ist. Stärker bevorzugt ist das mit einem Dotiermittel dotierte Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid oder mit Magnesiumoxid dotiertes Aluminiumoxid. Noch stärker bevorzugt ist das mit einem Dotiermittel dotierte Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid. Mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid kann unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahren, beispielsweise gemäß eines in US 5.045.519 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Wenn das Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid ist, ist das Aluminiumoxid mit Siliciumdioxid in einer Gesamtmenge 0,5 bis 45 Gew.-% (d.h. Gew.-% des Aluminiumoxids), vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, stärker bevorzugt 1,5 bis 30 Gew.-% (z.B. 1,5 bis 10 Gew.-%), insbesondere 2,5 bis 25 Gew.-%, spezieller 3,5 bis 20 Gew.-% (z.B. 5 bis 20 Gew.-%), noch stärker bevorzugt 4,5 bis 15 Gew.-% dotiert.
  • Wenn das Aluminiumoxid mit Magnesiumoxid dotiertes Aluminiumoxid ist, ist das Aluminiumoxid mit Magnesiumoxid in einer Menge gemäß obiger Definition dotiert oder in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-% (d.h. Gew.-% des Aluminiumoxids), vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%.
  • Es ist bevorzugt, dass das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon nicht mit einem Dotiermittel dotiert ist, das Mangan umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Somit ist das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon nicht mit einem Promotor, wie beispielsweise einem Promotor, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinn, Mangan, Indium, einem Metall der Gruppe VIII (z.B. Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt, insbesondere Ir) und Kombinationen hiervon besteht, unterstützt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Trägermaterial oder ein feuerfestes Metalloxid hiervon ein Erdalkalimetallaluminat umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Der Ausdruck „Erdalkalimetallaluminat“ bezeichnet allgemein eine Verbindung der Formel MAl2O4, worin „M“ für das Erdalkalimetall, wie beispielsweise Mg, Ca, Sr oder Ba, steht. Derartige Verbindungen umfassen allgemein eine Spinellstruktur. Diese Verbindungen können unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten herkömmlichen Verfahren oder unter Verwendung eines in EP 0945165 A , US 6.217.837 oder US 6.517.795 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Typischerweise ist das Erdalkalimetallaluminat ein Magnesiumaluminat (MgAl2O4), Calciumaluminat (CaAl2O4), Strontiumaluminat (SrAl2O4), Bariumaluminat (BaAl2O4) oder ein Gemisch von zwei oder mehr hiervon. Vorzugsweise ist das Erdalkalimetallaluminat Magnesiumaluminat (MgAl2O4).
  • Wenn das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon ein Mischoxid oder Verbundoxid von Aluminiumoxid (z.B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Magnesiumoxid oder ein Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, umfasst im Allgemeinen das Mischoxid oder Verbundoxid von Aluminiumoxid vorzugsweise mindestens 50 bis 99 Gew.-% Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% Aluminiumoxid, noch stärker bevorzugt 75 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxid.
  • Wenn das Trägermaterial oder ein feuerfestes Metalloxid hiervon Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, kann das Ceroxid-Zirconiumoxid im Wesentlichen aus 20 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 80 Gew.-% Zirconiumoxid (z.B. 50 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 50 Gew.-% Zirconiumoxid), vorzugsweise 35 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 65 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.
  • Im Allgemeinen umfasst das Palladium-Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das Palladium-Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon kann ein Trägermaterial oder ein feuerfestes Metalloxid gemäß obiger Definition hierin sein. Wenn die zweite Washcoatregion ein Palladium-Trägermaterial umfasst, ist es bevorzugt, dass das Palladium-Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon Ceroxid und/oder Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Typischerweise umfasst das Platin-Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das Platin-Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon kann ein Trägermaterial oder ein feuerfestes Metalloxid gemäß obiger Definition sein. Wenn die zweite Washcoatregion ein Platin-Trägermaterial umfasst, ist bevorzugt, dass das Platin-Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, wobei das Aluminiumoxid optional mit einem Dotiermittel, wie oben beschrieben, dotiert ist. Wenn das Platin-Trägermaterial mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid umfasst, ist bevorzugt, dass das Dotiermittel Silicium, Magnesium, Cer, Lanthan oder ein Oxid hiervon, stärker bevorzugt Silicium oder ein Oxid hiervon, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Das Platin-Trägermaterial (oder das feuerfeste Metalloxid hiervon) und/oder das Palladium-Trägermaterial (oder das feuerfeste Metalloxid hiervon) ist nicht mit einem Dotiermittel dotiert, das Mangan umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Somit ist das Platin-Trägermaterial (oder das feuerfeste Metalloxid hiervon) und/oder das Palladium-Trägermaterial (oder das feuerfeste Metalloxid hiervon) nicht mit einem Promotor, wie beispielsweise einem Promotor, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinn, Mangan, Indium, einem Metall der Gruppe VIII (z.B. Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt, bevorzugt Ir) und Kombinationen hiervon besteht, unterstützt.
  • Die zweite Washcoatregion kann eine Menge des Trägermaterials (z.B. die Gesamtmenge des Trägermaterials und, falls vorhanden, des Platin-Trägermaterials und des Palladium-Trägermaterials) von 0,1 bis 4,5 g/Zoll3 (z.B. 0,25 bis 4,2 g/Zoll3) vorzugsweise 0,3 bis 3,8 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt 0,5 bis 3,0 g/Zoll3 (z.B. 1 bis 2,75 g/Zoll3 oder 0,75 bis 1,5 g/Zoll3), und noch stärker bevorzugt 0,6 bis 2,5 g/Zoll3 (z.B. 0,75 bis 2,3 g/Zoll3) umfassen.
  • Die zweite Washcoatregion kann ferner ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial umfassen.
  • Im Allgemeinen kann das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial ein Zeolith sein. Es ist bevorzugt, dass der Zeolith ein mittelporiger Zeolith (beispielsweise ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiger Zeolith (beispielsweise ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ist. Es kann bevorzugt sein, dass der Zeolith kein kleinporiger Zeolith (beispielsweise ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen) ist.
  • Beispiele für geeignete Zeolithe oder Typen von Zeolithen umfassen Faujasit, Klinoptilolith, 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-Zeolith, SAPO-5-Zeolith, Offretit, einen Beta-Zeolith oder einen Kupfer-CHA-Zeolith. Der Zeolith ist vorzugsweise ZSM-5, ein Beta-Zeolith oder ein Y-Zeolith.
  • 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, insbesondere 0,2 bis 1,0 g/Zoll3. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels 0,8 bis 1,75 g/Zoll3, beispielsweise 1,0 bis 1,5 g/Zoll3 betragen.
  • In einigen Anwendungen kann es allgemein bevorzugt sein, dass die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffabsorptionsmittelmaterial, speziell einem Zeolith, ist. Somit kann die zweite Washcoatregion ein Kohlenwasserstoffabsorptionsmittelmaterial nicht umfassen.
  • Die zweite Washcoatregion kann ferner ein Erdalkalimetall umfassen. Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise eine zum Unterstützen der Oxidation von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) wirksame Menge eines Erdalkalimetalls.
  • Das Erdalkalimetall kann die Oxidation von CO und/oder HCs unterstützen (z. B. kann die Niedrigtemperatur-Oxidationsaktivität bezüglich CO und/oder HCs verbessert sein), insbesondere wenn (i) das Erdalkalimetall mit bestimmten Trägermaterialien, wie mit einem Dotiermittel dotiertem Aluminiumoxid, speziell mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid, kombiniert ist und/oder (ii) die Washcoatregion ein Gesamtgewicht an Platin umfasst, das größer ist als oder gleich ist zu dem Gesamtgewicht des Palladiums (z.B. ist das Gewichtsverhältnis Pt:Pd ≥ 1:1).
  • Das Erdalkalimetall kann aus Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Das Erdalkalimetall ist vorzugsweise Calcium (Ca), Strontium (Sr) oder Barium (Ba), stärker bevorzugt Strontium (Sr) oder Barium (Ba) und am stärksten bevorzugt ist das Erdalkalimetall Barium (Ba).
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass das Erdalkalimetall auf einem Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist. Wenn die zweite Washcoatregin ein Platin-Trägermaterial umfasst, kann das Erdalkalimetall auf dem Platin-Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein. Wenn die zweite Washcoatregion ein Palladium-Trägermaterial umfasst, kann das Erdalkalimetall auf dem Palladium-Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein.
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator oder die zweite Washcoatregion eine Gesamtmenge an Erdalkalimetall von 0,07 bis 3,75 mol/ft3, insbesondere von 0,1 bis 3,0 mol/ft3, im Besonderen von 0,2 bis 2,5 mol/ft3 (z.B. 0,25 bis 1,0 mol/ft3), wie beispielsweise 0,3 bis 2,25 mol/ft3, speziell 0,35 bis 1,85 mol/ft3, bevorzugt 0,4 bis 1,5 mol/ft3, noch stärker bevorzugt 0,5 bis 1,25 mol/ft3.
  • Im Allgemeinen umfasst der Oxidationskatalysator oder die zweite Washcoatregion eine Gesamtmenge des Erdalkalimetalls von 10 bis 500 g/ft3 (z.B. 60 bis 400 g/ft3 oder 10 bis 450 g/ft3), insbesondere 20 bis 400 g/ft3, stärker bevorzugt 35 bis 350 g/ft3, wie beispielsweise 50 bis 300 g/ft3, speziell 75 bis 250 g/ft3.
  • Der Oxidationskatalysator umfasst allgemein eine Menge des Erdalkalimetalls von 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 17,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% und noch stärker bevorzugt 1,5 bis 12,5 Gew.-%. Die Menge des Erdalkalimetalls kann von 1,0 bis 8,0 Gew.-%, wie beispielsweise 1,5 bis 7,5 Gew.-%, insbesondere 2,0 bis 7,0 Gew.-% (z.B. 2,5 bis 6,5 Gew.-% oder 2,0 bis 5,0 Gew.-%) betragen. Die Menge des Erdalkalimetalls kann von 5,0 bis 17,5 Gew.-%, wie z.B. 7,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 8,0 bis 14 Gew.-% (z.B. 8,5 bis 12,5 Gew.-% oder 9,0 bis 13,5 Gew.-%) betragen.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis des Erdalkalimetalls zu dem Platingruppenmetall (PGM) 0,25:1 bis 20:1 (z.B. 0,3:1 bis 20:1). Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis der Gesamtmasse des Erdalkalimetalls zu der Gesamtmasse des Platingruppenmetalls (PGM) 0,5:1 bis 17:1, stärker bevorzugt 1:1 bis 15:1, insbesondere 1,5:1 bis 10:1, noch stärker bevorzugt 2:1 bis 7,5:1 und noch stärker bevorzugt 2,5:1 bis 5:1 beträgt.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Platin (Pt) als das alleinige Platingruppenmetall (PGM) umfasst, dann umfasst vorzugsweise die zweite Washcoatregion ein Gesamtgewicht des Erdalkalimetalls, die größer ist als das Gesamtgewicht des Platins (Pt).
  • Die zweite Washcoatregion kann ferner Mangan (Mn) umfassen. Das Mangan kann in elementarer Form oder als ein Oxid vorhanden sein. Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise Mangan oder ein Oxid hiervon.
  • Eine ausgezeichnete Aktivität in Hinblick auf die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) in einem Abgas aus einem Dieselmotor kann erreicht werden, wenn Mangan (Mn) mit Platin (Pt) in der zweiten Washcoatregion des Oxidationskatalysators kombiniert wird. Platin ist teuer und ist häufig in Oxidationskatalysatoren in relativ großen Mengen wegen seiner Oxidationsaktivität enthalten. Die Einbeziehung von Mangan (Mn) in Kombination mit Platin (Pt) kann zu einer Verbesserung der NO-Oxidationsaktivität führen oder die Verwendung einer geringeren Menge an Pt erlauben, um ein gegebenes Niveau einer NO-Oxidation zu erreichen.
  • Das Mangan (Mn) ist typischerweise auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert. Das Mangan (Mn) kann direkt auf dem Trägermaterial angeordnet oder direkt von dem Trägermaterial geträgert sein (beispielsweise gibt es kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Mn und dem Trägermaterial). Wenn die zweite Washcoatregion ein Platinträgermaterial und ein Palladiumträgermaterial umfasst, kann das Mangan auf dem Platinträgermaterial und/oder dem Palladiumträgermaterial angeordnet oder geträgert sein.
  • Die zweite Washcoatregion weist typischerweise eine Gesamtbeladung an Mangan (Mn) von 5 bis 500 g/ft3 auf. Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion eine Gesamtbeladung an Mangan (Mn) von 10 bis 250 g/ft3 (z.B. 75 bis 175 g/ft3), stärker bevorzugt von 15 bis 200 g/ft3 (z.B. 50 bis 150 g/ft3), noch stärker bevorzugt von 20 bis 150 g/ft3 aufweist.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Mn:Pt von ≤ 5:1, stärker bevorzugt von < 5:1.
  • Im Allgemeinen umfasst die zweite Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Mn:Pt von ≥ 0,2:1 (z.B. ≥ 0,5:1), stärker bevorzugt von > 0,2:1 (z.B. > 0,5:1).
  • Die zweite Washcoatregion kann ein auf das Gesamtgewicht bezogenes Verhältnis von Mangan (Mn) zu Platin von 5:1 bis 0,2:1 (z.B. 5:1 bis 1:2), vorzugsweise von 4,5:1 bis 1:1 (z.B. 4:1 bis 1,1:1), stärker bevorzugt von 4:1 bis 1,5:1 umfassen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Mangan umfasst, kann vorzugsweise das Trägermaterial oder das feuerfeste Metalloxid hiervon Aluminiumoxid, das optional mit einem Dotiermittel dotiert ist (z.B. mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid) umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Wenn die zweite Washcoatregion ein Platinträgermaterial und ein Palladiumträgermaterial umfasst, kann das Platinträgermaterial und/oder das Palladiumträgermaterial Aluminiumoxid, das optional mit einem Dotiermittel dotiert ist (z.B. mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid), umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Es wurde festgestellt, dass die Kombination von Mangan (Mn), Platin (Pt) und einem Trägermaterial in Form eines dotierten Aluminiumoxids, speziell ein mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxidträgermaterial, eine ausgezeichnete NO-Oxidationsaktivität liefert und die NO-Oxidationsaktivität des Oxidationskatalysators über seine Lebensdauer hinweg stabilisieren kann.
  • Ein Problem bei der Verwendung eines Oxidationskatalysators zur „Erhöhung“ (bzw. zum „Hochtreiben“) des NO2-Gehalts eines Abgases besteht darin, dass die NO-Oxidationsaktivität des Oxidationskatalysators üblicherweise über dessen Lebensdauer hinweg schwankt. Während der Katalysator „altert“ (d.h. der Katalysator wurde über einen längeren Zeitraum verwendet), nimmt im Allgemeinen die NO-Oxidationsaktivität des Katalysators ab. Obwohl die Menge an NO2 in dem Abgas, das einen „gealterten“ Oxidationskatalysator verlässt, für eine optimale Leistungsfähigkeit einer stromab gelegenen Emissionssteuerungsvorrichtung (z.B. eines SCR-Katalysators) ausreichend sein kann, ist diese Schwankung der erzeugten NO2-Menge für die Kalibrierung des Zudosierens des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels zur Durchführung einer aktiven SCR problematisch. Wenn die zweite Washcoatregion Mangan und Platin umfasst, kann der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator über seine Lebensdauer hinweg eine relativ stabile Oxidationsaktivität zeigen. Daher ist der Unterschied der NO-Oxidationsaktivität des Oxidationskatalysators in einem frischen Zustand (d.h. wenn er „neu“ ist und keiner wiederholten längeren Verwendung ausgesetzt war) und in einem gealterten Zustand typischerweise gering.
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion nicht sowohl ein Erdalkalimetall als auch Mangan umfasst. Somit, wenn die zweite Washcoatregion Mangan umfasst, ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion nicht ein Erdalkalimetall umfasst. Wenn die zweite Washcoatregion ein Erdalkalimetall umfasst, ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion nicht Mangan umfasst.
  • Es kann weiter bevorzugt sein, dass die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Zeolithkatalysator, wie dem hier weiter oben beschriebenen Zeolithkatalysator, ist. Somit kann die zweite Washcoatregion den Zeolithkatalysator nicht umfassen.
  • Wenn die zweite Washcoatregion Mangan umfasst, umfasst die zweite Washcoatregion typischerweise nicht Indium und/oder Iridium, vorzugsweise umfasst die zweite Washcoatregion nicht Indium, Iridium und/oder Magnesium.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Washcoatregion im Wesentlichen frei von Rhodium und/oder einem Alkalimetall und/oder einem Erdalkalimetall, insbesondere einem Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall, das auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist, sein. So kann der zweite Washcoat Rhodium und/oder ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall nicht umfassen, insbesondere ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall, das auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist, nicht umfassen.
  • Die erste Washcoatregion und/oder die zweite Washcoatregion können auf dem Substrat angeordnet oder geträgert sein.
  • Die erste Washcoatregion kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d.h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats, siehe 1 bis 4). Die zweite Washcoatregion kann:
    • a) auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein (siehe z.B. 2 bis 4); und/oder
    • b) direkt auf dem Substrat angeordnet sein [d.h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats] (siehe z.B. 1 bis 3); und/oder
    • c) sich in Kontakt mit der ersten Washcoatregion befinden [d.h. die zweite Washcoatregion ist benachbart zu der ersten Washcoatregion oder grenzt an sie an].
  • Wenn die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann ein Teil oder Bereich der zweiten Washcoatregion sich in Kontakt mit der ersten Washcoatregion befinden oder die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion können getrennt sein (beispielsweise durch eine Lücke).
  • Wenn die zweite Washcoatregion auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist, ist die gesamte zweite Washcoatregion oder ein Teil der zweiten Washcoatregion vorzugsweise direkt auf der ersten Washcoatregion angeordnet (d.h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der ersten Washcoatregion). Die zweite Washcoatregion kann eine zweite Washcoatschicht sein und die erste Washcoatregion kann eine erste Washcoatschicht sein.
  • Es kann bevorzugt sein, dass lediglich ein Bereich oder Teil der zweiten Washcoatregion auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist. So überlappt die zweite Washcoatregion nicht vollständig mit der ersten Washcoatregion oder bedeckt sie nicht vollständig.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d.h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats; siehe 1 bis 3 und 5). Die erste Washcoatregion kann:
    • i) auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein (siehe z.B. 2, 3 und 5); und/oder
    • ii) direkt auf dem Substrat angeordnet sein [d.h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats] (siehe z.B. 1 bis 3); und/oder
    • iii) sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatregion befinden [d.h. die erste Washcoatregion ist zu der zweiten Washcoatregion benachbart oder grenzt an sie an].
  • Wenn die erste Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann ein Teil oder Bereich der ersten Washcoatregion sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatregion befinden oder die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion können getrennt sein (beispielsweise durch eine Lücke).
  • Wenn die erste Washcoatregion auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist, ist die gesamte oder ein Teil der ersten Washcoatregion vorzugsweise direkt auf der zweiten Washcoatregion angeordnet (d.h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatregion). Die erste Washcoatregion kann eine erste Washcoatschicht sein und die zweite Washcoatregion kann eine zweite Washcoatschicht sein.
  • Im Allgemeinen kann die erste Washcoatregion kann eine erste Washcoatschicht oder eine erste Washcoatzone sein. Wenn die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist, ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatschicht sich über eine gesamte Länge (d.h. im Wesentlichen eine gesamte Länge) des Substrats, speziell die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths, erstreckt. Wenn die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist, dann weist die erste Washcoatzone typischerweise eine Länge von 10 bis 90 % der Länge des Substrats (z.B. 10 bis 45 %) vorzugsweise 15 bis 75 % der Länge des Substrats (z.B. 15 bis 40 %), stärker bevorzugt 20 bis 70 % (z.B. 30 bis 65 %, wie 25 bis 45 %) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt 25 bis 65 % (z.B. 35 bis 50 %) auf.
  • Die zweite Washcoatregion kann allgemein eine zweite Washcoatschicht oder eine zweite Washcoatzone sein. Wenn die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist, ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatschicht sich über eine gesamte Länge (d.h. im Wesentlichen eine gesamte Länge) des Substrats, speziell die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths, erstreckt. Wenn die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist, dann weist die zweite Washcoatzone typischerweise eine Länge von 10 bis 90 % der Länge des Substrats (z.B. 10 bis 45 %) vorzugsweise 15 bis 75 % der Länge des Substrats (z.B. 15 bis 40 %), stärker bevorzugt 20 bis 70 % (z.B. 30 bis 65 %, wie 25 bis 45 %) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt 25 bis 65 % (z.B. 35 bis 50 %) auf.
  • In einer ersten Ausführungsform des Oxidationskatalysators ist die erste Washcoatregion so angeordnet, dass sie mit Abgas an oder nahe einem Auslassende des Substrats und nach einem Kontakt des Abgases mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt. Eine derartige Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn die erste Washcoatregion eine niedrige Anspringtemperatur für CO und/oder HCs aufweist, und kann zum Erzeugen einer Exotherme verwendet werden.
  • Es gibt verschiedene Oxidationskatalysatoranordnungen, die den Kontakt des Abgases mit der ersten Washcoatregion an einem Auslassende des Substrats und nachdem das Abgas mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt ist, erleichtern. Die erste Washcoatregion ist so angeordnet oder orientiert, dass sie mit dem Abgas in Berührung gelangt, nachdem dieses mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt ist, wenn sie eine beliebige der ersten bis dritten Oxidationskatalysatoranordnungen aufweist.
  • Typischerweise ist die zweite Washcoatregion so angeordnet oder orientiert, dass sie mit Abgas vor der ersten Washcoatregion in Berührung gelangt. Somit kann die zweite Washcoatregion so angeordnet sein, dass sie mit dem Abgas bei dessen Eintreten in den Oxidationskatalysator in Berührung gelangt, und die erste Washcoatregion kann so angeordnet sein, dass sie mit dem Abgas beim Verlassen des Oxidationskatalysators in Berührung gelangt. Die Zonen aufweisende Anordnung der ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist in dieser Hinsicht besonders von Vorteil.
  • In einer ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion stromauf der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert. Vorzugsweise ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone, die an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet ist und die zweite Washcoatregion ist eine zweite Washcoatzone die an oder nahe einem Einlassende des Substrats angeordnet ist.
  • In einer zweiten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht und die erste Washcoatregion ist eine erste Washcoatzone. Die erste Washcoatzone ist auf der zweiten Washcoatschicht an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet.
  • In einer dritten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht und die erste Washcoatregion ist eine erste Washcoatschicht. Die zweite Washcoatschicht ist auf der ersten Washcoatschicht angeordnet.
  • In einer zweiten Ausführungsform des Oxidationskatalysators ist die zweite Washcoatregion so angeordnet, dass sie mit dem Abgas an oder nahe dem Auslassende des Substrats und nach einem Kontakt des Abgases mit der ersten Washcoatregion in Berührung gelangt.
  • Der Oxidationskatalysator der zweiten Oxidationskatalysatorausführungsform kann eine vorteilhafte Oxidationsaktivität, insbesondere gegenüber NO zeigen, wenn er sich in einer Anordnung befindet, die den Kontakt des Abgases mit der Platin (Pt) enthaltenden Washcoatregion erleichtert, kurz bevor das Abgas den Katalysator verlässt und nachdem es mit der Washcoatregion, die den Zeolithkatalysator enthält, in Berührung gelangt ist. In derartigen Anordnungen des Oxidationskatalysators gelangt das Abgas beim Eintritt in den Katalysator zuerst in Kontakt mit der ersten Washcoatregion zum Adsorbieren von NOx. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei relativ niedrigen Abgastemperaturen, wie beispielsweise während der Kaltstartperiode. Nachdem das Abgas durch oder über die erste Washcoatregion geführt wurde, kommt es mit der zweiten Washcoatregion zum Oxidieren von NO in Kontakt, bevor es schließlich durch den Auslass des Oxidationskatalysators geführt wird. Wenn die zweite Washcoatregion ihre wirksame Temperatur zum Oxidieren von NO zu NO2 erreicht hat, wird das durch die erste Washcoatregion freigesetzte NO durch die zweite Washcoatregion geführt und wird zu NO2 oxidiert.
  • Es gibt verschiedene Oxidationskatalysatoranordnungen, die den Kontakt des Abgases mit der zweiten Washcoatregion an einem Auslassende des Substrats und nachdem das Abgas mit der ersten Washcoatregion in Berührung gelangt ist, erleichtert. Die zweite Washcoatregion ist so angeordnet oder orientiert, dass sie mit dem Abgas in Berührung gelangt, nachdem dieses mit der ersten Washcoatregion in Berührung gelangt ist, wenn sie eine beliebige der vierten bis sechsten Oxidationskatalysatoranordnungen aufweist.
  • Typischerweise ist die erste Washcoatregion so angeordnet oder orientiert, dass sie mit dem Abgas vor der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt. Somit kann die erste Washcoatregion so angeordnet sein, dass sie mit Abgas in Berührung gelangt, wenn es in dem Katalysator eintritt, und die zweite Washcoatregion kann so angeordnet sein, dass sie mit dem Abgas in Berührung gelangt, wenn es den Katalysator verlässt. Die Zonen aufweisende Anordnung der vierten Oxidationskatalysatoranordnung ist insofern besonders vorteilhaft.
  • In einer vierten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatregion stromauf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert. Vorzugsweise ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone, die an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet ist, und die erste Washcoatregion ist eine erste Washcoatzone, die an oder nahe einem Einlassende des Substrats angeordnet ist. Wenn die zweite Washcoatregion Mangan umfasst, kann der Oxidationskatalysator in dieser Anordnung eine gute Toleranz gegenüber Schwefel zeigen.
  • In einer fünften Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatregion ist eine zweite Washcoatzone. Die zweite Washcoatzone ist auf der ersten Washcoatschicht an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet.
  • In einer sechsten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatregion ist eine zweite Washcoatschicht. Die zweite Washcoatschicht ist auf der ersten Washcoatschicht angeordnet.
  • In der ersten und vierten Oxidationskatalysatoranordnung kann die erste Washcoatzone an die zweite Washcoatzone angrenzen. Vorzugsweise 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 eine einzelne Schicht) angeordnet oder geträgert sein. So kann eine Schicht (beispielsweise eine einzelne Schicht) auf dem Substrat ausgebildet sein, wenn die erste Washcoatzone und die zweite Washcoatzone aneinander angrenzen oder sich in Kontakt miteinander befinden. Eine derartige Anordnung kann Probleme mit dem Rückdruck vermeiden.
  • Die erste Washcoatzone kann von der zweiten Washcoatzone getrennt sein. Es kann 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 oder Endteil 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 mit der zweiten Washcoatzone überlappt, ist bevorzugt, dass die erste Washcoatzone lediglich teilweise mit der zweiten Washcoatzone überlappt (d.h. die oberste, äußerste Oberfläche der zweiten Washcoatzone ist nicht vollständig durch die erste Washcoatzone bedeckt).
  • Alternativ kann die zweite Washcoatzone mit der ersten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich oder Endteil der zweiten Washcoatzone auf der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die zweite Washcoatzone überlappt im Allgemeinen lediglich teilweise mit der ersten Washcoatzone.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatzone und zweite Washcoatzone nicht wesentlich überlappen.
  • In der zweiten und fünften Oxidationskatalysatoranordnung ist die Washcoatzone (d.h. die erste oder zweite Washcoatzone) typischerweise auf der Washcoatschicht (d.h. der ersten oder zweiten Washcoatschicht) angeordnet oder geträgert. Vorzugsweise ist die Washcoatzone direkt auf der Washcoatschicht angeordnet (d.h. die Washcoatzone befindet sich in Kontakt mit der Oberfläche der Washcoatschicht).
  • Wenn die Washcoatzone (d.h. die erste oder zweite Washcoatzone) auf der Washcoatschicht (d.h. der ersten oder zweiten Washcoatschicht) angeordnet oder geträgert ist, ist bevorzugt, dass die gesamte Länge der Washcoatzone auf der Washcoatschicht angeordnet oder geträgert ist. Die Länge der Washcoatzone ist geringer als die Länge der Washcoatschicht.
  • 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).
  • Der Oxidationskatalysator kann ferner eine dritte Washcoatregion umfassen.
  • Die dritte Washcoatregion umfasst typischerweise ein Platingruppenmetall (PGM) und ein Trägermaterial für das PGM oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Typischerweise ist das PGM aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin, Palladium und einer Kombination von Platin und Palladium besteht. Das PGM kann Platin sein. Das PGM kann im Wesentlichen aus Platin bestehen (z.B. ist das PGM lediglich Platin). Das PGM kann Palladium sein. Das PGM kann im Wesentlichen aus Palladium bestehen (z.B. ist das PGM lediglich Palladium). Das PGM kann eine Kombination von Platin und Palladium sein. Das PGM kann im Wesentlichen aus Platin und Palladium bestehen (z.B. ist das PGM lediglich Platin und Palladium. Es ist bevorzugt, dass das PGM aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin und einer Kombination von Platin und Palladium besteht.
  • Wenn das PGM eine Kombination von Platin und Palladium ist, kann das PGM in Form einer Legierung, vorzugsweise einer bimetallischen Legierung vorliegen. So kann das PGM eine Legierung von Platin und Palladium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn das PGM Palladium oder eine Kombination von Platin und Palladium ist, kann die dritte Washcoatregion ferner Gold umfassen. Die dritte Washcoatregion kann eine Palladium-Gold-Legierung umfassen (z.B. kann das Palladium des ersten Platingruppenmetalls in Form einer Legierung mit Gold vorhanden sein). Katalysatoren, die Gold (Au) umfassen, können unter Verwendung des in der WO 2012/120292 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Wenn die dritte Washcoatregion Gold, wie beispielsweise eine Palladium-Gold-Legierung umfasst, umfasst allgemeinen die dritte Washcoatregion ein Verhältnis der Gesamtmasse von Palladium (Pd) zur Gesamtmasse von Gold (Au) von 9:1 bis 1:9, vorzugsweise 5:1 bis 1:5, und stärker bevorzugt 2:1 bis 1:2.
  • Es ist vorgesehen, dass die primäre Funktion der dritten Washcoatregion eine Oxidation von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) ist. Es ist jedoch zu begrüßen, dass in einigen Fällen die dritte Washcoatregion auch einen gewissen Teil des NO zu NO2 oxidieren kann, insbesondere wenn ein signifikanter Teil des Platingruppenmetalls (PGM) Platin ist.
  • Das Trägermaterial für das PGM kann ein Trägermaterial gemäß obiger Definition hierin in Hinblick auf das Trägermaterial der zweiten Washcoatregion sein.
  • Die dritte Washcoatregion kann ferner ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial gemäß obiger Definition hierin sein. Das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial ist vorzugsweise ein Zeolith.
  • Die dritte Washcoatregion kann ferner ein Erdalkalimetall umfassen, insbesondere wenn:
    • (i) das PGM entweder (a) Platin oder (b) Platin und Palladium ist und die dritte Washcoatregion ein Gesamtgewicht an Platin umfasst, das größer ist als oder gleich ist zu dem Gesamtgewicht von Palladium (z.B. das Verhältnis von Pt:Pd, bezogen auf das Gewicht, ≥ 1:1 ist); und/oder
    • (ii) das Trägermaterial für das PGM mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid, insbesondere mit Silicium dotiertes Aluminiumoxid ist.
  • Die dritte Washcoatregion kann ferner Mangan umfassen, insbesondere wenn:
    • (i) das PGM entweder (a) Platin oder (b) Platin und Palladium ist und die dritte Washcoatregion ein Gesamtgewicht von Platin umfasst, das größer ist als oder gleich ist zu dem Gesamtgewicht an Palladium ist (z.B. das Verhältnis von Pt:Pd, bezogen auf das Gewicht ≥ 1:1 ist); und/oder
    • (ii) das Trägermaterial für das PGM optional mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid, wie beispielsweise optional mit Silicium dotiertes Aluminiumoxid ist.
  • Die dritte Washcoatregion kann allgemeinen eine dritte Washcoatschicht oder eine dritte Washcoatzone sein. Wenn die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatschicht ist, ist es bevorzugt, dass die dritte Washcoatschicht sich über eine gesamte Länge (d.h. im Wesentlichen eine gesamte Länge) des Substrats, insbesondere über die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths, erstreckt. Wenn die dritte Washcoatregion eine dritte Washcoatzone ist, weist die dritte Washcoatzone typischerweise eine Länge von 10 bis 90 % der Länge des Substrats (z.B. 10 bis 45 %), vorzugsweise von 15 bis 75 % der Länge des Substrats (z.B. 15 bis 40 %), stärker bevorzugt von 20 bis 70 % (z.B. 30 bis 65 %, wie 25 bis 45 %) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 65 % (z.B. 35 bis 50 %) auf.
  • Wenn der Oxidationskatalysator eine dritte Washcoatregion umfasst, kann mindestens eine der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion auf der dritten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein.
  • Die dritte Washcoatregion kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d.h. die dritte Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats).
  • Wenn die dritte Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann die zweite Washcoatregion:
    • (a) auf der dritten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein; und/oder
    • (b) direkt auf dem Substrat angeordnet sein [d.h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats]; und/oder
    • (c) sich in Kontakt mit der dritten Washcoatregion befinden [d.h. die zweite Washcoatregion ist benachbart zu der ersten Washcoatregion oder grenzt an sie an].
  • Zusätzlich oder alternativ kann, wenn die dritte Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, die erste Washcoatregion:
    • (a) auf der dritten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein; und/oder
    • (b) direkt auf dem Substrat angeordnet sein [d.h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats]; und/oder
    • (c) sich mit der dritten Washcoatregion in Kontakt befinden [d.h. die erste Washcoatregion ist benachbart zu der ersten Washcoatregion oder grenzt an sie an]
  • Zusätzlich oder alternativ zu der dritten Washcoatregion, die direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann die dritte Washcoatregion auf der ersten Washcoatregion und/oder der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein.
  • In einer dritten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst der Oxidationskatalysator eine dritte Washcoatregion. Die erste Washcoatregion ist eine erste Washcoatschicht, die zweite Washcoatregion ist eine zweite Washcoatzone und die dritte Washcoatregion ist eine dritte Washcoatzone. Die zweite Washcoatzone ist auf der ersten Washcoatschicht angeordnet und die dritte Washcoatzone ist auf der ersten Washcoatschicht angeordnet.
  • Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatzone auf der ersten Washcoatschicht an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet ist und dass die dritte Washcoatzone auf der ersten Washcoatschicht an oder nahe einem Einlassende des Substrats angeordnet ist.
  • Die dritte Washcoatzone kann an die zweite Washcoatzone angrenzen. Vorzugsweise befindet sich die dritte Washcoatzone im Kontakt mit der zweiten Washcoatzone. Wenn die dritte Washcoatzone an die zweite Washcoatzone angrenzt oder die dritte Washcoatzone sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatzone befindet, können die dritte Washcoatzone und die zweite Washcoatzone auf dem Substrat in Form einer Schicht (beispielsweise einer einzelnen Schicht) angeordnet oder geträgert sein. So kann eine Schicht (beispielsweise eine einzelne Schicht) auf dem Substrat ausgebildet sein, wenn die dritte Washcoatzone und die zweite Washcoatzone aneinander angrenzen oder sich in Kontakt miteinander befinden.
  • Die dritte Washcoatzone kann von der zweiten Washcoatzone getrennt sein. Es kann eine Lücke (beispielsweise einen Raum) zwischen der dritten Washcoatzone und der zweiten Washcoatzone geben.
  • Die dritte Washcoatzone kann mit der zweiten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich oder Endteil der dritten Washcoatzone auf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die dritte Washcoatzone kann vollständig oder teilweise mit der zweiten Washcoatzone überlappen. Wenn die dritte Washcoatzone mit der zweiten Washcoatzone überlappt, ist bevorzugt, dass die dritte Washcoatzone lediglich teilweise mit der zweiten Washcoatzone überlappt (d.h. die oberste, äußerste Oberfläche der zweiten Washcoatzone ist nicht vollständig durch die erste Washcoatzone bedeckt).
  • Alternativ kann die zweite Washcoatzone mit der dritten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich oder Endteil der zweiten Washcoatzone auf der dritten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die zweite Washcoatzone überlappt allgemeinen lediglich teilweise mit der dritten Washcoatzone.
  • Es ist bevorzugt, dass die dritte Washcoatzone und die zweite Washcoatzone nicht im Wesentlichen überlappen.
  • In einer bevorzugten Anordnung der dritten Oxidationskatalysatorausführungsform umfasst die zweite Washcoatzone Platin und Mangan gemäß obiger Definition hierin.
  • Die dritte Washcoatzone umfasst vorzugsweise ein Platingruppenmetall (PGM) und optional ein Erdalkalimetall gemäß obiger Definition hierin. Das PGM ist vorzugsweise Platin. Stärker bevorzugt ist das PGM lediglich PGM (d.h. es gibt keine anderen PGMs in der dritten Washcoatzone als Platin)
  • Es kann bevorzugt sein, das die dritte Washcoatzone des Weiteren ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, wie einen Zeolith, umfasst.
  • Substrate zum Trägern von Oxidationskatalysatoren zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Verfahren zur Herstellung von Washcoats und zum Applizieren von Washcoats auf ein Substrat sind ebenfalls auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt (siehe z.B. unsere WO 99/47260 A , WO 2007/077462 A und WO 2011/080525 A ).
  • Das Substrat weist typischerweise eine Vielzahl von Kanälen auf (z.B. zum Hindurchströmen des Abgases). Allgemein ist das Substrat ein keramisches Material oder ein metallisches Material.
  • Es ist bevorzugt, dass das Substrat aus Cordierit (SiO2-Al2O3-MgO), Siliciumcarbid (SiC), einer FeCrAl-Legierung, einer NiCrAl-Legierung oder einer Legierung eines nicht rostenden Stahls hergestellt ist oder daraus besteht.
  • Typischerweise ist das Substrat ein Monolith (hier auch als Substratmonolith bezeichnet). Derartige Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Der Substratmonolith kann ein Durchflussmonolith oder ein Filtermonolith sein.
  • Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (z.B. einen metallischen oder keramischen 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 Abgaseinlassseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d.h. der 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 erfindungsgemäße Oxidationskatalysator typischerweise ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ist zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter vorgesehen.
  • Wenn der Monolith ein Filtermonolith ist, ist es bevorzugt, dass der Filtermonolith ein Wandstromfilter ist. In einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal abwechselnd von einem Auslasskanal durch eine Wand der 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 Kanäle, die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbart sind, 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 abwechselnd verstopften und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts an.
  • Im Prinzip kann das Substrat eine beliebige Form oder Größe aufweisen. Die Form und Größe des Substrats wird jedoch üblicherweise in einer Weise gewählt, um die Einwirkung der katalytisch aktiven Materialien 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-Cordierit-Typ, ein Substrat vom monolithischen Waben-SiC-Typ, ein Substrat vom schichtförmigen Faser- oder Gewirketyp, ein Substrat vom Schaumtyp, ein Substrat vom Querstromtyp, ein Substrat vom Metalldrahtnetz-Typ, ein Substrat vom Typ metallischer poröser Körper und ein Substrat vom Typ keramischer Partikel.
  • Das Substrat kann ein elektrisch erwärmbares Substrat sein (d.h. das elektrisch erwärmbare Substrat ist ein gebräuchliches elektrisch sich erwärmendes Substrat). Wenn das Substrat ein elektrisch erwärmbares Substrat ist, umfasst der Oxidationskatalysator der Erfindung einen elektrischen Stromanschluss, vorzugsweise mindestens zwei elektrische Stromanschlüsse, noch stärker bevorzugt lediglich zwei elektrische Stromanschlüsse. Jeder elektrische Stromanschluss kann elektrisch mit einem elektrisch erwärmbaren Substrat und einer elektrischen Stromquelle verbunden sein. Der Oxidationskatalysator kann mittels Ohm’schen Erwärmen, bei dem ein elektrischer Strom durch einen Widerstand elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt, erwärmt werden.
  • Das elektrisch erwärmbare Substrat kann zur Freisetzung von jeglichem gespeicherten NOx aus der ersten Washcoatregion verwendet werden. Somit wird, wenn das elektrisch erwärmbare Substrat angeschaltet ist, der Oxidationskatalysator erwärmt und die Temperatur der Washcoatregion kann auf ihre NOx-Freisetzungstemperatur gebracht werden. Beispiele für geeignete elektrisch erwärmbare Substrate sind in der US 4300956 , US 5146743 und US 6513324 beschrieben.
  • Im Allgemeinen umfasst das elektrisch erwärmbare Substrat ein Metall. Das Metall kann mit dem elektrischen Stromanschluss oder den elektrischen Stromanschlüssen elektrisch verbunden sein.
  • Typischerweise ist das elektrisch erwärmbare Substrat ein elektrisch erwärmbares wabenförmiges Substrat. Das elektrisch erwärmbare Substrat kann ein gebräuchliches elektrisch erwärmbares wabenförmiges Substrat sein.
  • Das elektrisch erwärmbare Substrat kann einen elektrisch erwärmbaren Substratmonolith (z.B. einen Metallmonolith) umfassen. Der Monolith kann eine Lage oder Folie aus gewelltem Metall umfassen. Die Lage oder Folie aus gewelltem Metall kann aufgerollt, gewickelt oder gestapelt sein. Wenn die Lage aus gewelltem Metall aufgerollt oder gewickelt ist, kann sie zu einer gewickelten Form, einer Spiralform oder einem konzentrischen Muster aufgerollt oder gewickelt sein.
  • Das Metall des elektrisch erwärmbaren Substrats, der Metallmonolith und/oder die Lage oder Folie aus gewelltem Metall können einen ferritischen, Aluminium umfassenden Stahl, wie FecralloyTM, umfassen.
  • Im Allgemeinen ist der Oxidationskatalysator der Erfindung zur Verwendung als ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen. In der Praxis sind die in DOCs und CSFs verwendeten Katalysatorformulierungen ähnlich. Im Allgemeinen besteht ein prinzipieller Unterschied zwischen einem DOC und einem CSF hinsichtlich des Substrats, auf das die Katalysatorformulierung aufgetragen ist, und hinsichtlich der Gesamtmenge an Platin, Palladium und beliebigen weiteren katalytisch aktiven Metallen, die auf das Substrat aufgetragen sind.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst. Beispiele für Emissionssteuerungsvorrichtungen umfassen ein Dieselpartikelfilter (DPF), eine Mager-NOx-Falle (LNT), einen Mager-NOx-Katalysator (LNC), einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein katalysiertes Rußfilter (CSF), einen selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator, einen Ammoniak-Sperrkatalysator (Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC)) und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon. Derartige Emissionssteuerungsvorrichtungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet alle gut bekannt.
  • Einige der oben genannten Emissionssteuerungsvorrichtungen weisen Filtersubstrate auf. Eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator besteht.
  • Es ist bevorzugt, dass das Abgassystem eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Mager-NOx-Falle (LNT), einem Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC), einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon besteht. Stärker bevorzugt ist die Emissionssteuerungsvorrichtung aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon besteht. Noch stärker bevorzugt ist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator oder ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator.
  • Wenn das erfindungsgemäße Abgassystem einen SCR-Katalysator oder einen SCRFTM-Katalysator umfasst, kann das Abgassystem ferner einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie beispielsweise von Ammoniak, oder eines Ammoniakvorläufers, wie beispielsweise Harnstoff oder Ammoniumformiat, vorzugsweise Harnstoff, in das Abgas stromab des Oxidationskatalysators und stromauf des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators umfassen. Ein derartiger Injektor kann fluidisch mit einer Quelle (z.B. einem Tank) eines Vorläufers eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels verbunden sein. Ein ventilgesteuertes Zudosieren des Vorläufers in das Abgas kann durch geeignet programmierte Motormanagementmittel und eine einen geschlossenen Kreislauf oder offenen Kreislauf umfassende Rückkopplung, die durch Sensoren geliefert wird, die die Zusammensetzung des Abgases überwachen, gesteuert werden. 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 erzeugt werden (beispielsweise während einer fetten Regeneration einer LNT, die stromauf des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators angeordnet ist). So kann das Abgassystem ferner ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen.
  • Der SCR-Katalysator oder der SCRFTM-Katalysator kann ein Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem von Cu, Hf, La, Au, In, V, Lanthaniden und Übergangsmetallen der Gruppe VIII (z.B. Fe) besteht, wobei das Metall auf ein feuerfestes Oxid oder ein Molekularsieb geträgert ist. Das Metall ist vorzugsweis aus Ce, Fe, Cu und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon ausgewählt, stärker bevorzugt ist das Metall Fe oder Cu.
  • Das feuerfeste Oxid für den SCR-Katalysator oder den SCRFTM-Katalysator kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 und Mischoxiden, die zwei oder mehr hiervon enthalten, besteht. Der Nicht-Zeolith-Katalysator kann ferner Wolframoxid umfassen (z.B. V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 oder Fe/WOx/ZrO2).
  • Es ist insbesondere bevorzugt, wenn ein SCR-Katalysator, ein SCRFTM-Katalysator oder ein Washcoat hiervon mindestens ein Molekularsieb, wie beispielsweise einen Alumosilicatzeolith oder einen SAPO umfasst. Das mindestens eine Molekularsieb kann ein kleinporiges, mittelporiges oder großporiges Molekularsieb sein. Unter einem „kleinporigen 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 potenziell vorteilhaft für eine Verwendung in SCR-Katalysatoren.
  • In dem erfindungsgemäßen Abgassystem sind bevorzugte Molekularsiebe für einen SCR-Katalysator oder SCRFTM-Katalysator 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, vorzugsweise aus AEI oder CHA besteht, die vorzugsweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von etwa 10 bis etwa 50, beispielsweise von etwa 15 bis etwa 40 aufweisen.
  • In einer ersten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, und ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Eine derartige Anordnung kann als ein DOC/CSF bezeichnet werden. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF)). So ist beispielsweise ein Auslass des Oxidationskatalysators mit einem Einlass des katalysierten Rußfilters verbunden.
  • In einer zweiten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem einen Dieseloxidationskatalysator und den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF). Eine derartige Anordnung kann auch als DOC/CSF bezeichnet werden. Dem Oxidationskatalysator (DOC) folgt typischerweise der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators). So ist ein Auslass des Dieseloxidationskatalysators mit einem Einlass des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators verbunden.
  • Eine dritte Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Eine derartige Anordnung kann als DOC/CSF/SCR bezeichnet werden und ist ein bevorzugtes Abgassystem für ein Leichtlastdieselfahrzeug. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF)). Dem katalysierten Rußfilter folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich das katalysierte Rußfilter stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem katalysierten Rußfilter (CSF) und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem katalysierten Rußfilter (CSF) ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich ein katalysiertes Rußfilter (CSF) stromauf eines Injektors eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels) und dem Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktion(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • Eine vierte Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Diese Anordnung ist auch eine DOC/CSF/SCR-Anordnung. 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 fünften Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugweise in Form eines DOC, einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator und entweder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder einen Dieselpartikelfilter (DPF). Diese Anordnung ist entweder ein DOC/SCR/CSF oder ein DOC/SCR/DPF.
  • In der fünften Abgassystemausführungsform folgt dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator 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). 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)).
  • Eine sechste Abgassystemausführungsform umfasst den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines DOC, und einen selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator. Eine derartige Anordnung kann als DOC/SCRFTM bezeichnet werden. Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(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 Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysators).
  • In jeder der dritten bis sechsten Abgassystemausführungsform gemäß obiger Beschreibung kann ein ASC-Katalysator stromab des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators (d.h. als ein getrennter Substratmonolith) angeordnet sein, oder stärker bevorzugt kann eine Zone auf einem stromabseitigen oder abschließenden Ende des Substratmonoliths, der den SCR-Katalysator umfasst, als Träger für den ASC verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem (einschließlich der ersten bis sechsten Abgassystemausführungsformen) kann des Weiteren Mittel zum Einführen von Kohlenwasserstoff (z.B. Kraftstoff) in das Abgas umfassen. Das Mittel zum Einführen von Kohlenwasserstoff in das Abgas kann ein Kohlenwasserstoffinjektor sein. Wenn das Abgassystem einen Kohlenwasserstoffinjektor umfasst, ist es bevorzugt, dass sich der Kohlenwasserstoffinjektor stromab des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators befindet.
  • Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, ein Einwirken einer fetten Abgaszusammensetzung auf den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator zu vermeiden. Die Aktivität des Zeolithkatalysators kann durch die Einwirkung einer fetten Abgaszusammensetzung beeinträchtigt werden.
  • Es kann bevorzugt sein, dass das erfindungsgemäße Abgas nicht eine Mager-NOx-Falle (LNT), insbesondere eine Mager-NOx-Falle (LNT), die stromauf des Oxidationskatalysators angeordnet ist, beispielsweise direkt stromauf des Oxidationskatalysators angeordnet ist (z.B. ohne eine intervenierende Emissionssteuerungsvorrichtung), umfasst.
  • Der NOx-Gehalt eines Abgases direkt aus einem Dieselmotor hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der Betriebsart des Motors, der Temperatur des Motors und der Geschwindigkeit mit welcher der Motor läuft. Es ist jedoch üblich, dass ein Motor ein Abgas produziert, in dem das enthaltene NOx zu 85 bis 95 % (bezogen auf das Volumen) Stickstoffmonoxid (NO) und zu 5 bis 15 % (bezogen auf das Volumen) Stickstoffdioxid (NO2) ist. Das NO:NO2-Verhältnis beträgt typischerweise 19:1 bis 17:3. Es ist jedoch im Allgemeinen günstiger, dass der NO2-Gehalt für selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysatoren für das Reduzieren von NOx oder für die Regeneration einer ein Filtersubstrat aufweisenden Emissionssteuerungsvorrichtung durch Verbrennen von partikelförmigen Material sehr viel höher ist.
  • Die PNA-Aktivität des Oxidationskatalysators der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Speicherung von NOx, insbesondere von NO, bei niedrigen Abgastemperaturen. Bei höheren Abgastemperaturen ist der Oxidationskatalysator in der Lage, NO zu NO2 zu oxidieren. Es ist daher vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator mit bestimmten Typen von Emissionssteuerungsvorrichtungen als Teil eines Abgassystems zu kombinieren.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug oder eine Vorrichtung. Das Fahrzeug oder die Vorrichtung umfasst einen Dieselmotor. Der Dieselmotor kann ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI), ein mit Vorgemisch betriebener Kompressionszündungs-(Pre-mixed charge compression ignition, PCCI)-Motor oder ein bei niedriger Temperatur verbrennender (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 US-Gesetzgebung oder der europäischen Gesetzgebung sein. Ein Leichtlastdieselfahrzeug weist typischerweise ein Gewicht von < 2840 kg, stärker bevorzugt ein Gewicht von < 2610 kg auf.
  • In den USA bezeichnet ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ≤ 8500 Pounds (US lbs). In Europa bezeichnet der Begriff Leichtlastdieselfahrzeug (LDV): (i) Personenfahrzeuge mit nicht mehr als acht Sitzen zusätzlich zum Fahrersitz und mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 5 Tonnen, und (ii) Fahrzeuge zur Beförderung von Gütern mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 12 Tonnen.
  • Alternativ kann das Fahrzeug ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), wie beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ˃ 8500 Pounds (US lbs) gemäß Definition in der US-Gesetzgebung sein.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Verfahren zum Modulieren des Gehalts an NOX in einem Abgas aus einem Dieselmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung. Die Stufe b) eines Führens des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst typischerweise ein direktes Führen des behandelnden Abgases zu der Emissionssteuerungsvorrichtung. Somit ist ein Auslass des Oxidationskatalysators direkt (d.h. ohne Mittler) mit einem Einlass der Emissionssteuerungsvorrichtung verbunden.
  • Typischerweise ist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator, ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Es ist bevorzugt, dass die Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator oder ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator ist.
  • Jegliche Bezugnahme auf ein „Modulieren des Gehalts an NOX“, wie hier verwendet, insbesondere in Verbindung mit einem Verfahrensaspekt oder Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung, bezeichnet ein Verändern (d.h. Einstellen) oder Beibehalten, vorzugsweise ein Verändern des Verhältnisses (in ppm oder Volumenprozent, typischerweise bei der Temperartur und dem Druck des Abgases) von NO:NO2, um in einem vordefinierten Verhältnis bei einer spezifischen Abgastemperatur oder bei einem spezifischen Temperaturbereich zu liegen. Das vordefinierte Verhältnis beträgt typischerweise weniger als 17:3, vorzugsweise 5:1 bis 1:5, stärker bevorzugt 2,5:1 bis 1:2,5, und noch stärker bevorzugt 2:1 bis 1:2 (z.B. 1,5:1 bis 1:1,5 oder etwa 1:1). Das Verhältnis von NO:NO2 kann, wenn die Temperatur in dem ersten Temperaturbereich liegt (d.h. die Temperatur, bei der NOx gespeichert oder absorbiert wird), kleiner sein als das Verhältnis bei dem zweiten Temperaturbereich (d.h. der Temperatur bei der NOx freigesetzt wird).
  • Wenn der Oxidationskatalysator als ein passiver NOx-Absorber (PNA) verwendet wird, absorbiert oder lagert der Oxidationskatalysator NOx aus dem Abgas bei einem ersten Temperaturbereich und setzt NOx bei einem zweiten Temperaturbereich frei, wobei der zweite Temperaturbereich höher ist als der erste Temperaturbereich (beispielsweise ist der Mittelpunkt des zweiten Temperaturbereichs höher als der Mittelpunkt des ersten Temperaturbereichs). Es ist bevorzugt, dass der zweite Temperaturbereich nicht mit dem ersten Temperaturbereich überlappt. Es kann eine Lücke zwischen der Obergrenze des ersten Temperaturbereichs und der Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs vorhanden sein.
  • Typischerweise setzt der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von höher als 200 °C frei. Dies ist die Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs. Vorzugsweise setzt der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von 220 °C oder darüber, wie beispielsweise 230 °C oder darüber, 240 °C oder darüber, 250 °C oder darüber oder 260 °C oder darüber frei.
  • Der Oxidationskatalysator absorbiert oder speichert NOx bei einer Temperatur von 200 °C oder weniger. Dies ist die Obergrenze des ersten Temperaturbereichs. Vorzugsweise absorbiert oder speichert der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von 195 °C oder weniger, wie 190 °C oder weniger, 185 °C oder weniger, 180 °C oder weniger oder 175 °C oder weniger.
  • Der Oxidationskatalysator kann vorzugsweise Stickstoffmonoxid (NO) absorbieren oder speichern. Somit kann sich jegliche Bezugnahme auf ein Absorbieren, Speichern oder Freisetzen von NOx in diesem Kontext auf ein Absorbieren, Speichern oder Freisetzen von Stickstoffmonoxid (NO) beziehen. Eine bevorzugte Absorption oder Speicherung von NO verringert das Verhältnis von NO:NO2 in dem Abgas.
  • In dem zweiten Verfahrensaspekt der Erfindung kann die Stufe eines „(a) Steuern des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inkontaktbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator…“ des Weiteren die Stufen: (i) Absorbieren oder Speichern von NOx aus dem Abgas bei einem ersten Temperaturbereich und (ii) Freisetzen von NOx bei einem zweiten Temperaturbereich, wodurch ein behandeltes Abgas produziert wird, umfassen. Vorzugsweise ist der zweite Temperaturbereich höher als der erste Temperaturbereich (beispielsweise ist der Mittelpunk des zweiten Temperaturbereichs höher als der Mittelpunkt des ersten Temperaturbereichs). Stärker bevorzugt überlappt der zweite Temperaturbereich nicht mit dem ersten Temperaturbereich. Es kann eine Lücke zwischen der Obergrenze des ersten Temperaturbereichs und der Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs vorhanden sein.
  • Typischerweise ist der zweite Temperaturbereich eine Temperatur höher als 200 °C, vorzugsweise eine Temperatur von 220 °C oder darüber, wie 230 °C oder darüber oder 240 °C oder darüber, 250 °C oder darüber oder 260 °C oder darüber.
  • Der erste Temperaturbereich ist typischerweise eine Temperatur von 200 °C oder weniger, vorzugsweise eine Temperatur von 195 °C oder weniger, wie beispielsweise 190 °C oder weniger, 185 °C oder weniger, 180 °C oder weniger oder 175 °C oder weniger.
  • Allgemeinen umfasst die Stufe (b) des Führens des behandelten Abgases in eine Emissionssteuerungsvorrichtung typischerweise ein direktes Führen des behandelten Abgases in die Emissionssteuerungsvorrichtung. Somit ist ein Auslass des Oxidationskatalysators direkt (z.B. ohne Mittler) mit einem Einlass der Emissionssteuerungsvorrichtung verbunden.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Oxidationskatalysators bei der Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat aufweist (z.B. einer stromabwärts befindlichen Emissionssteuerungsvorrichtung, die ein Filtersubstrat aufweist).
  • Die ein Filtersubstrat aufweisende Emissionssteuerungsvorrichtung kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter(SCRFTM)-Katalysator und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Wenn der Oxidationskatalysator der Erfindung bei der Regeneration einer ein Filtersubstrat aufweisenden Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet wird, kann er bei der aktiven oder passiven Regeneration der Emissionssteuerungsvorrichtung, vorzugsweise der aktiven Regeneration, verwendet werden.
  • Der Oxidationskatalysator kann zum Regenerieren der ein Filtersubstrat aufweisenden Emissionssteuerungsvorrichtung bei einer Temperatur von mindestens 220 °C, vorzugsweise mindestens 240 °C, stärker bevorzugt mindestens 260 °C, noch stärker bevorzugt mindestens 280 °C durch Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) verwendet werden
  • Definitionen
  • Der Begriff „Washcoat“ ist auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt und bezeichnet einen haftenden Überzug, der auf ein Substrat, üblicherweise während der Herstellung eines Katalysators appliziert wird.
  • Der Begriff „Washcoatregion“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bereich eines Washcoats auf einem Substrat. Eine „Washcoatregion“ kann beispielsweise auf einem Substrat als „Schicht“ oder als „Zone“ angeordnet oder geträgert sein. Der Bereich oder die Anordnung eines Washcoats auf einem Substrat wird allgemein während des Verfahrens des Applizierens des Washcoats auf das Substrat gesteuert. Die „Washcoatregion“ weist typischerweise ausgeprägte Grenzen oder Kanten auf (d.h. es ist möglich, eine Washcoatregion von einer anderen Washcoatregion unter Verwendung herkömmlicher analytischer Techniken zu unterscheiden).
  • Typischerweise weist die „Washcoatregion“ eine im Wesentlichen gleichförmige Länge auf. Die Bezugnahme auf eine „im Wesentlichen gleichförmige Länge“ in diesem Kontext bezeichnet eine Länge, die um nicht mehr als 10 % von ihrem Mittelwert abweicht (z.B. der Unterschied zwischen der maximalen und minimalen Länge), vorzugsweise um nicht mehr als 5 %, stärker bevorzugt um nicht mehr als 1 % von ihrem Mittelwert abweicht.
  • Es ist bevorzugt, dass jede „Washcoatregion“ eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung aufweist (d.h. es gibt keinen wesentlichen Unterschied in der Zusammensetzung des Washcoats bei Vergleichen eines Teils der Washcoatregion mit einem anderen Teil der Washcoatregion). Eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung in diesem Kontext bezeichnet ein Material (z.B. eine Washcoatregion), worin 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 hier verwendet, bezeichnet eine Washcoatregion mit einer Länge, die kleiner als die Gesamtlänge des Substrats ist, beispielsweise ≤ 75 % der Gesamtlänge des Substrats beträgt. Eine „Washcoatzone“ weist typischerweise eine Länge (d.h. eine im Wesentlichen gleichförmige Länge) von mindestens 5 % (z.B. ≥ 5 %) der Gesamtlänge des Substrats auf.
  • Die Gesamtlänge eines Substrats ist der Abstand zwischen dessen Einlassende und dessen Auslassende (z.B. den gegenüberliegenden Enden des Substrats).
  • Jede Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone“, wie hier verwendet, bezeichnet eine Washcoatzone, die auf einem Substrat angeordnet oder geträgert ist, wobei sich die Washcoatzone näher an einem Einlassende des Substrats befindet als sich die Washcoatzone an einem Auslassende des Substrats befindet. So befindet sich der Mittelpunkt der Washcoatzone (d.h. an ihrer halben Länge) näher an dem Einlassende des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem Auslassende des Substrats befindet. In ähnlicher Weise bezeichnet jede Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Washcoatzone“, wie hier verwendet, eine Washcoatzone, die auf einem Substrat angeordnet oder geträgert ist, wobei sich die Washcoatzone näher an einem Auslassende des Substrats befindet als sich die Washcoatzone an einem Einlassende des Substrats befindet. Somit liegt der Mittelpunkt der Washcoatzone (d.h. an ihrer halben Länge) näher an dem Auslassende des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem Einlassende des Substrats befindet.
  • Wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, bezeichnet allgemein jede Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone“ eine Washcoatzone, die auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist, die:
    • a) sich näher an einem Einlassende (z.B. einem offenen Ende) eines Einlasskanals des Substrats befindet als sich die Washcoatzone zu einem geschlossenen Ende (z.B. einem blockierten oder verstopften Ende) des Einlasskanals befindet, und/oder
    • b) sich näher an einem geschlossenen Ende (z.B. einem blockierten oder verstopften Ende) eines Auslasskanals des Substrats befindet als sich die Washcoatzone zu einem Auslassende (z.B. einem offenen Ende) des Auslasskanals befindet.
  • Somit befindet sich der Mittelpunkt der Washcoatzone (d.h. an ihrer halben Länge) (a) näher an einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Einlasskanals befindet, und/oder (b) befindet er sich näher an einem geschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats als sich der Mittelpunkt zu einem Auslassende des Auslasskanals befindet.
  • In ähnlicher Weise bezeichnet jede 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) sich näher an einem Auslassende (z.B. einem offenen Ende) eines Auslasskanals des Substrats befindet, als sich die Washcoatzone zu einem verschlossenen Ende (z.B. einem blockierten oder verstopften Ende) des Auslasskanals befindet, und/oder
    • b) sich näher an einem verschlossenen Ende (z.B. blockierten oder verstopften Ende) eines Einlasskanals des Substrats befindet als sie sich zu einem Einlassende (z.B. einem offenen Ende) des Einlasskanals befindet.
  • Somit befindet sich der Mittelpunkt der Washcoatzone (d.h. an ihrer halben Länge) (a) näher an einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Auslasskanals befindet, und/oder (b) näher an einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats als sich der Mittelpunkt zu einem Einlassende des Einlasskanals befindet.
  • Eine Washcoatzone kann sowohl (a) als auch (b) erfüllen, wenn der Washcoat in der Wand des Wandstromfilters vorhanden ist (d.h. die Washcoatzone befindet sich in der Wand).
  • Das Akronym „PGM“, wie es hier verwendet wird, bezeichnet ein „Platingruppenmetall“. Der Begriff „Platingruppenmetall“ bezeichnet allgemein ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt besteht, vorzugsweise ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ru, Rh, Pd, Ir und Pt besteht. Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff „PGM“ bevorzugt ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Rh, Pt und Pd besteht.
  • Der Begriff „Adsorber“, wie er hier insbesondere im Zusammenhang mit NOx-Adsorber verwendet wird, sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass er auf die Speicherung oder das Einfangen einer chemischen Einheit (z.B. von NOx) lediglich mittels Adsorption beschränkt ist. Der hier verwendete Begriff „Adsorber“ ist mit „Absorber“ bedeutungsgleich.
  • Der Begriff „Mischoxid“, wie hier verwendet, bezeichnet allgemein ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet üblicherweise bekannt ist. Der Begriff „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.
  • Jede Bezugnahme auf Washcoatzonen, die „im Wesentlichen nicht überlappen“, bezeichnet in der hier verwendeten Form eine Überlappung (d.h. zwischen den Enden der benachbarten Zonen auf einem Substrat) von 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, insbesondere von weniger als 2,5 % der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von weniger als 1 % der Länge des Substrats und am stärksten bevorzugter Weise liegt keine Überlappung vor.
  • Der Ausdruck „besteht (bestehen) im Wesentlichen aus“, wie er hier verwendet wird, beschränkt den Umfang eines Merkmals dahingehend, dass die angegebenen Materialien und beliebige weitere Materialien oder Stufen, die die grundlegenden Eigenschaften des Merkmals nicht wesentlich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen, umfasst sind. Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“ umfasst den Ausdruck „besteht aus“.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen frei von“, wie er hier unter Bezugnahme auf ein Material, typischerweise im Kontext des Gehalts einer Washcoatregion, einer Washcoatschicht oder einer Washcoatzone verwendet wird, bedeutet, dass das Material in einer geringfügen Menge, wie beispielsweise von ≤ 5 Gew.-%, vorzugsweise von ≤ 2 Gew.-%, stärker bevorzugt von ≤ 1 Gew.-% (enthalten) ist. Der Ausdruck „im Wesentlichen frei von“ umfasst den Ausdruck „umfasst nicht“.
  • Jegliche Bezugnahme auf eine Menge eines Dotiermittels, insbesondere eine Gesamtmenge, die als Gew.-% (Bzw. %, bezogen auf das Gewicht) angegeben ist, bezeichnet in der hier verwendeten Form das Gewicht des Trägermaterials oder des feuerfesten Metalloxids hiervon.
  • Beispiele:
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Beispiel 1
  • Pd-Nitrat wurde zu einer Aufschlämmung von kleinporigem Zeolith mit CHA-Struktur zugegeben und das Ganze wurde verrührt. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll appliziert. Die Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Eine einen Pd-ausgetauschten Zeolith enthaltende Beschichtung wurde erhalten. Die Pd-Beladung dieser Beschichtung betrug 80 g/ft3.
  • Eine zweite Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers, das auf eine d90 < 20 µm vermahlen war, hergestellt. Lösliches Platinsalz wurde zugegeben und das Gemisch wurde verrührt, um es zu homogenisieren. Die Aufschlämmung wurde auf das Auslassende des Durchflussmonoliths unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Die Beschichtung wurde anschließend getrocknet.
  • Eine dritte Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers, das auf eine d90 < 20 µm vermahlen war, hergestellt. Geeignete Mengen löslicher Platin- und Palladiumsalze wurden zugegeben, gefolgt von Beta-Zeolith, derart dass die Aufschlämmung 75 % Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und 25 % Zeolith, bezogen auf die Masse, umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltende Washcoat wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf die Einlasskanäle des Durchflussmonoliths appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die Pt-Beladung des finalen Teils betrug 45 g/ft3 und die Pd-Beladung betrug 95 g/ft3.
  • Beispiel 2
  • Pd-Nitrat wurde zu einer Aufschlämmung eines mittelporigen Zeoliths mit MFI-Struktur zugegeben und das Gemisch verrührt. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll appliziert. Die Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Eine einen Pd-ausgetauschten Zeolith enthaltende Beschichtung wurde erhalten. Die Pd-Beladung dieser Beschichtung betrug 80 g/ft3.
  • Eine zweite Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers, das auf eine d90 < 20 µm vermahlen war, hergestellt. Lösliches Platinsalz wurde zugegeben und das Gemisch wurde verrührt, um es zu homogenisieren. Die Aufschlämmung wurde auf das Auslassende des Durchflussmonoliths unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Der Überzug wurde anschließend getrocknet.
  • Eine dritte Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines auf eine d90 < 20 µm vermahlenen Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers hergestellt. Geeignete Mengen löslicher Platin- und Palladiumsalze wurden zugegeben, gefolgt von Beta-Zeolith, derart, dass die Aufschlämmung 75 % Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und 25 % Zeolith, bezogen auf die Masse, umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltene Washcoat wurde auf die Einlasskanäle des Durchflussmonoliths unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die Pt-Beladung des fertigen Teils betrug 45 g/ft3 und die Pd-Beladung betrug 95 g/ft3.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Die Katalysatorbeispiele 1 und 2 wurden hydrothermal bei 750 °C während 16 Stunden mit 10 % Wasser gealtert. Sie wurden hinsichtlich der Leistungsfähigkeit über einen simulierten MVEG-B-Emissionszyklus unter Verwendung eines in einem Prüfstand befindlichen 1,6 l Dieselmotors getestet. Die Emissionen wurden vor und nach dem Katalysator gemessen. Die kumulativen NOx-Schadstoff-emissionen sind in 6 gezeigt. Der Unterschied zwischen den NOx-Emissionen aus dem Motor (bzw. am Motorausgang) (vor dem Katalysator) und den NOx-Emissionen nach dem Katalysator zeigt die Menge des auf dem Katalysator gespeicherten NOx an. Die Menge des gespeicherten NOx erreicht ein Maximum bei (einem Wert) zwischen 800 und 850 Sekunden. Die Abgastemperatur steigt nach 850 Sekunden an und der Unterschied zwischen dem NOx am Motorausgang und dem NOx nach dem Katalysator nimmt ab. In diesem Temperaturbereich wird NOx thermal von dem Katalysator freigesetzt. Beispiel 1, das einen kleinporigen Zeolith mit CHA-Struktur umfasst, weist eine größere Kapazität zum Speichern von NOx auf als Beispiel 2, welches einen mittelporigen Zeolith mit MFI-Struktur umfasst.
  • Beispiel 3
  • Pd-Nitrat wurde zu einer Aufschlämmung von kleinporigem Zeolith mit CHA-Struktur zugegeben und das Gemisch wurde verrührt. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll appliziert. Die Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Eine einen Pd-ausgetauschten Zeolith enthaltende Beschichtung wurde erhalten. Die Pd-Beladung dieser Beschichtung betrug 60 g/ft3.
  • Eine zweite Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers, das auf eine d90 < 20 µm vermahlen war, hergestellt. Lösliches Platinsalz wurde zugegeben und das Gemisch wurde verrührt, um es zu homogenisieren. Die Aufschlämmung wurde auf das Auslassende des Durchflussmonoliths unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Die Beschichtung wurde anschließend getrocknet.
  • Eine dritte Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulvers, das auf eine d90 < 20 µm vermahlen war, hergestellt. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von geeigneten Mengen löslicher Platin- und Palladiumsalze. Beta-Zeolith wurde so zugegeben, dass die Aufschlämmung 71 % mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid und 29 % Zeolith, bezogen auf die Masse, umfasste. Die Aufschlämmung wurde anschließend verrührt, um sie zu homogenisieren. Der erhaltende Washcoat wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf die Einlasskanäle des Durchflussmonoliths appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die Pt-Beladung des fertigen Teils betrug 40 g/ft3 und die Pd-Beladung betrug 70 g/ft3.
  • Beispiel 4
  • Palladiumnitrat wurde zu einer Aufschlämmung von Ceroxid in Wasser zugegeben. Die das Palladiumnitrat enthaltende Aufschlämmung wurde zum Homogenisieren verrührt und anschließend auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit einer Struktur von 400 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Die Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die Pd-Beladung dieser Beschichtung betrug 60 g/ft3.
  • Eine zweite Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines auf eine d90 < 20 µm vermahlenen Aluminiumoxidpulvers hergestellt. Geeignete Mengen löslicher Platin- und Palladiumsalze wurden zugegeben, gefolgt von Beta-Zeolith, derart, dass die Aufschlämmung 77 % Aluminiumoxid und 23 % Zeolith, bezogen auf die Masse, umfasste. Die erhaltene Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken auf den Durchflussmonolith appliziert, um eine zweite Schicht auszubilden. Das Teil wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die Pt-Beladung des fertigen Teils betrug 42 g/ft3 und die Pd-Beladung betrug 66 g/ft3.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Messung der NO-Oxidation
  • Kernproben wurden von den Katalysatoren der Beispiele 3 und 4 genommen. Beide Kerne wurden in einem Ofen während 16 Stunden bei 800 °C in 10 % Wasser hydrothermal gealtert.
  • Die katalytische Aktivität wurde unter Verwendung eines synthetisches Gas verwendenden Aktivitäts-Prüfstandtests (SCAT) bestimmt. Die gealterten Kerne wurden in einer Gasapparatur zum Testen einer simulierten Katalysatoraktivität (SCAT) unter Verwendung der Einlassgasgemische von Tabelle 1 getestet. In jedem Fall war der Restbestandteil Stickstoff. Tabelle 1
    CO 1500 ppm
    HC (als C1) 430 ppm
    NO 100 ppm
    CO2 4 %
    H2O 4 %
    O2 14 %
    Raumgeschwindigkeit 55000/Stunde
  • Ergebnisse
  • Die Ergebnisse der SCATs sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Beispiel Nr. NO-Oxidation bei 250 °C (%)
    3 47
    4 29
  • Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen die NO-Oxidationsleistung der Beispiele 3 und 4 bei 250 °C. Beispiel 4 ist eine Vergleichs-PNA-Beschichtung, die Pd auf einem Ceroxidträger umfasst. Das erfindungsgemäße Beispiel 3 zeigt ein höheres Niveau der NO-Oxidation bei 250 °C als Beispiel 4.
  • 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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Claims (22)

  1. Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor, wobei der Oxidationskatalysator: eine erste Washcoatregion zum Adsorbieren von NOx, wobei die erste Washcoatregion einen Zeolithkatalysator umfasst, wobei der Zeolithkatalysator ein Edelmetall und einen Zeolith umfasst; eine zweite Washcoatregion zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO), wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein Trägermaterial umfasst; und ein Substrat, das ein Einlassende und ein Auslassende aufweist, umfasst.
  2. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das Edelmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Osmium (Os) und Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht.
  3. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Zeolithkatalysator mindestens 1 Gew.-% des Edelmetalls im Inneren der Poren des Zeoliths angeordnet aufweist.
  4. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zeolith ein kleinporiger Zeolith ist, der einen Gerüsttyp aufweist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG, ZON und einem Gemisch oder einer Verwachsung von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  5. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zeolith ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis von 10 bis 200 aufweist.
  6. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) als das alleinige Platingruppenmetall umfasst.
  7. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon besteht.
  8. Oxidationskatalysator nach Anspruch 7, wobei das Trägermaterial mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid umfasst.
  9. Oxidationskatalysator nach Anspruch 8, wobei das Trägermaterial mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid umfasst.
  10. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Washcoatregion ferner ein Erdalkalimetall umfasst.
  11. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Washcoatregion ferner Mangan umfasst.
  12. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Abgas an dem Auslassende des Substrats und nach einem Kontakt des Abgases mit der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt.
  13. Oxidationskatalysator nach Anspruch 12, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist, die an einem Auslassende des Substrats angeordnet ist und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist, die an dem Einlassende des Substrats angeordnet ist.
  14. Oxidationskatalysator nach Anspruch 12, wobei die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist und die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist und wobei die erste Washcoatzone auf der zweiten Washcoatschicht an einem Auslassende des Substrats angeordnet ist.
  15. Oxidationskatalysator nach Anspruch 12, wobei die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist und die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist und wobei die zweite Washcoatschicht auf der ersten Washcoatschicht angeordnet ist.
  16. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit dem Abgas an oder nahe dem Auslassende des Substrats und nach Kontakt des Abgases der ersten Washcoatregion in Berührung gelangt.
  17. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16, wobei die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist, die an einem Auslassende des Substrats angeordnet ist, und die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist, die an dem Einlassende des Substrats angeordnet ist.
  18. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist und wobei die zweite Washcoatzone auf der ersten Washcoatschicht an einem Auslassende des Substrats angeordnet ist.
  19. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist und wobei die zweite Washcoatschicht auf der ersten Washcoatschicht angeordnet ist.
  20. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein Durchflusssubstrat ist.
  21. Abgassystem, das einen Oxidationskatalysator gemäß Definition in einem der Ansprüche 1 bis 20 und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst.
  22. Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor, wobei das Verfahren entweder ein Inkontaktbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator gemäß Definition in einem der Ansprüche 1 bis 20 oder ein Führen des Abgases durch ein Abgassystem gemäß Definition in Anspruch 21 umfasst.
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