DE102017115905A1 - Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor und Verfahren zur Herstellung hiervon - Google Patents

Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor und Verfahren zur Herstellung hiervon Download PDF

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Andrew CHIFFEY
Francois Moreau
Paul Phillips
Freyja WOODS
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Johnson Matthey PLC
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Abstract

Ein Oxidationskatalysator zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases ist beschrieben. Der Oxidationskatalysator umfasst ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete katalytische Beschichtung, wobei die katalytische Beschichtung ein Gemisch von: (a) Partikeln eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), (b) Partikeln eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor und ein Verfahren zur Herstellung des Oxidationskatalysators. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Abgassystem und eine Vorrichtung oder ein Fahrzeug, das bzw. die das Abgassystem umfasst. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren und Verwendungen des Oxidationskatalysators.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kompressionszündungsmotoren produzieren eine Abgasemission, die im Allgemeinen mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthält, gegen die auf der ganzen Welt durch internationale Organisationen Gesetze erlassen wurden: Kohlenstoffmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Oxide von Stickstoff (NOX) und partikelförmiges Material (PM). Emissionssteuerungsvorrichtungen, die als Oxidationskatalysatoren (oder Dieseloxidationskatalysatoren) bekannt sind, werden üblicherweise zum Behandeln von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs), einschließlich der flüchtigen organischen Fraktion (VOF) von partikelförmigem Material (PM) in Abgasemissionen, die von Kompressionszündungsmotoren produziert werden, verwendet. Solche Katalysatoren behandeln Kohlenstoffmonoxid (CO), indem sie es zu Kohlenstoffdioxid (CO2) oxidieren, und behandeln Kohlenwasserstoffe (HCs), indem sie sie zu Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) oxidieren.
  • Oxidationskatalysatoren für Kompressionszündungsmotoren umfassen typischerweise ein oder mehrere Platingruppenmetall(e) (PGMs) und ein Trägermaterial, die auf eine Oberfläche eines Substrats aufgetragen sind. Die aktive Komponente des Oxidationskatalysators umfasst typischerweise Partikel des/der PGM(s) in metallischer oder Oxidform, die über die Oberflächen von Partikeln des Trägermaterials verteilt sind. Die aktive Komponente wird typischerweise in situ während der Herstellung des Oxidationskatalysators aus einem oder mehreren Salz(en) des/der PGM(s) und dem Trägermaterial gebildet. Das Trägermaterial und die PGM-Salze sind typischerweise in einem Washcoat verteilt, der auf einer Oberfläche des Substrats aufgetragen ist und an einer Oberfläche des Substrats haftet. Das beschichtete Substrat wird üblicherweise anschließend getrocknet und calciniert, was die PGM-Salze in ein metallisches PGM oder ein Oxid hiervon umwandelt und dieses auf einer Oberfläche des Trägermaterials fixiert.
  • Aufgrund der zunehmend strengen Emissionsgesetzgebung besteht ein Bedarf nach Oxidationskatalysatoren, die eine bessere Aktivität aufweisen und die mehrere Funktionen durchführen können. Dies führte zur Entwicklung von Oxidationskatalysatoren, die mehrere aktive Komponenten enthalten.
  • Wenn die aktiven Komponenten durch Auftragen einer einzelnen Washcoatschicht auf ein Substrat hergestellt werden, können Probleme beim Steuern des Ortes der PGMs und/oder anderer Komponenten der Katalysatorzusammensetzung, wie z.B. Basismetallen (base metals), auf den Trägermaterialien entstehen (d.h. das gewünschte PGM und/oder Basismetall kann nicht auf der Oberfläche des gewünschten Trägermaterials fixiert werden). Die erhaltene Katalysatorzusammensetzung kann eine Reihe von Nebenprodukten enthalten. Diese Nebenprodukte können eine geringe Aktivität aufweisen oder liefern die gewünschte Funktionalität nicht.
  • In jüngster Zeit wurden Oxidationskatalysatoren, die mehrere unterschiedliche katalytische Regionen aufweisen, hergestellt. Jede katalytische Region wird typischerweise so formuliert, dass sie eine oder mehrere spezifische Funktionen beim Behandeln des von einem Motor produzierten Abgases durchführen. Diese katalytischen Regionen wurden auf dem Substrat in Schichten angeordnet oder wurden entlang der Länge des Substrats in Zonen verteilt. Oxidationskatalysatoren mit zonierten und/oder geschichteten katalytischen Regionen wurden aus einer Vielzahl von Gründen hergestellt. Ein Zonieren oder Schichten erlaubt die Trennung von aktiven Komponenten, die mit einer speziellen Funktionalität verbunden sind. Es wird ferner angenommen, dass ein Zonieren oder Schichten die Aktivität des gesamten Oxidationskatalysators durch Steuern der Reihenfolge, in der das Abgas mit den aktiven Komponenten beim Hindurchströmen des Gases durch die Zonen oder Schichten in Kontakt gelangt, modifizieren kann.
  • Zur Herstellung von geschichteten oder zonierten Katalysatoren ist es erforderlich, für jede Schicht oder Zone, die auf dem Substrat gebildet wird, einen Beschichtungsvorgang durchzuführen. Dies umfasst typischerweise das Trocknen eines Washcoats auf dem Substrat, um in dauerhafter Weise eine Schicht oder eine Zone zu bilden, bevor eine weitere Schicht oder Zone appliziert werden kann. In einigen Fällen kann es des Weiteren notwendig sein, den Washcoat zu calcinieren, bevor ein beliebiger nachfolgender Washcoat zur Bildung einer weiteren Schicht oder Zone appliziert werden kann. Allgemein erfordern Herstellungsverfahren für geschichtete oder zonierte Oxidationskatalysatoren zusätzliche Beschichtungs- und Trocknungsstufen, wodurch deren Produktionskosten und die Komplexität des Herstellungsverfahrens erhöht werden.
  • Es besteht ein Bedarf, Oxidationskatalysatoren für Kompressionszündungsmotoren bereitzustellen, die bestehende und zukünftige Umweltrechtsvorschriften erfüllen, und die des Weiteren in einer kosteneffektiven Weise hergestellt werden können, während sie gleichzeitig eine gute Aktivität und Funktionalität liefern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfinder entwickelten einen Oxidationskatalysator, der eine gute Oxidationsaktivität gegenüber Schadstoffen in einem von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgas, insbesondere bei der Oxidation von Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HCs) und Stickstoffmonoxid (NO), aufweist. Der Oxidationskatalysator der Erfindung kann eine vergleichbare Oxidationsaktivität gegenüber CO, HCs und/oder NO zeigen wie ein zonierter oder geschichteter Katalysator, der den gleichen Gesamtgehalt an katalytischen Materialien aufweist. Der Oxidationskatalysator der Erfindung ist ferner leicht herzustellen, da er im Allgemeinen weniger Beschichtungsstufen und/oder Trocknungsstufen, die das Substrat betreffen, erfordert.
  • Die vorliegende Erfindung liefert einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases. Der Oxidationskatalysator umfasst ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete katalytische Beschichtung, wobei die katalytische Beschichtung ein Gemisch von:
    • (a) Partikeln eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs),
    • (b) Partikeln eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX)
    umfasst.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Abgassystem zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases. Das Abgassystem umfasst den Oxidationskatalysator der Erfindung.
  • Die Erfindung liefert auch eine Vorrichtung oder ein Fahrzeug. Die Vorrichtung oder das Fahrzeug umfasst einen Kompressionszündungsmotor und entweder ein Abgassystem der Erfindung oder einen Oxidationskatalysator der Erfindung.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators für einen Kompressionszündungsmotor. Das Verfahren umfasst:
    • (i) Herstellen eines Washcoats, der
    • (a) Partikel eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), und
    • (b) Partikel eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst, durch Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials und der Partikel des zweiten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit, und
    • (ii) Beschichten eines Substrats mit dem Washcoat.
  • Der Oxidationskatalysator kann aus dem Verfahren zur Herstellung des Oxidationskatalysators der Erfindung erhältlich sein oder erhalten werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases, wobei das Verfahren ein Führen des Abgases durch einen Oxidationskatalysator der Erfindung oder ein Abgassystem der Erfindung umfasst. Dieser Aspekt der Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung eines Oxidationskatalysators der Erfindung oder eines Abgassystems der Erfindung zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bestimmte Kombinationen von katalytischen Materialien vorgefertigt (z.B. in einer festen, pulverförmigen Form isoliert) werden können und anschließend auf ein Substrat in einer einzelnen Beschichtungsstufe appliziert werden können, um eine einzelne katalytische Beschichtung (d.h. Washcoatregion) auszubilden. Die durch dieses Verfahren gebildete Washcoatregion umfasst ein Gemisch der katalytischen Materialien. Da jedes der katalytischen Materialien – üblicherweise in fester Form – vorgefertigt ist, ist es unnötig, mehrere Beschichtungsstufen, Trocknungsstufen und/oder Calcinierungsstufen auszuführen, um jedes katalytische Material in situ auf dem Substrat auszubilden. Während der Herstellung jedes katalytischen Materials kann/können das/die Platingruppenmetall(e) und/oder andere aktive Komponente(n) auf einem Trägermaterial fixiert werden. Das Fixieren des/der Platingruppenmetall(e) und/oder anderer aktiver Komponenten auf dem Trägermaterial kann das Erfordernis vermeiden, zwei oder mehr Komponenten des Katalysators aufgrund einer möglichen chemischen Inkompatibilität in getrennte Schichten oder Zonen voneinander abzusondern, ohne dass deren katalytische Aktivität beeinflusst wird.
  • Der Oxidationskatalysator der Erfindung umfasst eine katalytische Beschichtung, die ein Gemisch von (a) Partikeln des ersten katalytischen Materials und (b) Partikeln des zweiten katalytischen Materials umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Das Gemisch ist vorzugsweise ein homogenes Gemisch (z.B. ein homogenes Gemisch von (a) und (b)).
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei angemerkt, dass das erste katalytische Material und das zweite katalytische Material voneinander verschieden sind (d.h. das erste katalytische Material weist eine von der Zusammensetzung des zweiten katalytischen Materials verschiedene Zusammensetzung auf). Somit sind die Partikel des ersten katalytischen Materials von den Partikeln des zweiten katalytischen Materials verschieden.
  • Die katalytische Beschichtung kann des Weiteren ein Gemisch von (a) Partikeln des ersten katalytischen Materials, (b) Partikeln des zweiten katalytischen Materials und (c) Partikeln eines dritten katalytischen Materials umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Typischerweise ist das Gemisch ein homogenes Gemisch (z.B. ein homogenes Gemisch von (a), (b) und (c)).
  • Typischerweise umfasst die katalytische Beschichtung ein Gemisch von (a) Partikeln des ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), (b) Partikeln des zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) und (c) Partikeln eines dritten katalytischen Materials, wobei vorzugsweise das dritte katalytische Material aus einem katalytischen Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt), einem katalytischen Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) und einem katalytischen Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) ausgewählt ist. Wenn die Partikel des zweiten katalytischen Materials zum Absorbieren von Oxiden von Stickstoff (NOX) vorgesehen sind, kann es bevorzugt sein, dass die Partikel eines dritten katalytischen Materials einem Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) oder einem Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) dienen.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen ist anzumerken: das dritte katalytische Material und das erste katalytische Material sind voneinander verschieden (d.h., das dritte katalytische Material weist eine von der Zusammensetzung des ersten katalytischen Materials verschiedene Zusammensetzung auf) und das dritte katalytische Material und das zweite katalytische Material sind verschieden (d.h., das dritte katalytische Material weist eine von der Zusammensetzung des ersten katalytischen Materials verschiedene Zusammensetzung auf). Somit sind die Partikel des dritten katalytischen Materials von den Partikeln sowohl des ersten katalytischen Materials als auch des zweiten katalytischen Materials verschieden.
  • Typischerweise ist die katalytische Beschichtung auf einem Substrat, wie z.B. einer Oberfläche des Substrats, insbesondere einer Oberfläche der Kanalwände des Substrats, angeordnet oder geträgert. Die katalytische Beschichtung kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d.h., die katalytische Beschichtung befindet sich in direktem Kontakt mit dem Substrat).
  • Die katalytische Beschichtung kann eine Schicht oder eine Zone sein. Es ist bevorzugt, dass die katalytische Beschichtung eine einzelne Schicht oder eine einzelne Zone, bevorzugter eine einzelne Schicht, ist.
  • Der Oxidationskatalysator kann vorzugsweise ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete katalytische Beschichtung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wobei die katalytische Beschichtung eine einzelne Schicht ist (z.B. ist die katalytische Beschichtung die einzige katalytische Beschichtung, die auf dem Substrat angeordnet ist). Typischerweise beträgt das Gewichtsverhältnis/Molverhältnis des ersten katalytischen Materials zu dem zweiten katalytischen Material > 1:4, vorzugsweise > 1:2, bevorzugter > 1:1 (z.B. > 1,5:1).
  • Wenn die katalytische Beschichtung ein drittes katalytisches Material umfasst, beträgt typischerweise das Gewichtsverhältnis/Molverhältnis des zweiten katalytischen Materials zu dem dritten katalytischen Material > 1:4, vorzugsweise > 1:2, bevorzugter > 1:1 (z.B. > 1,5:1).
  • Im Allgemeinen ist das Substrat ein Monolith (hierin auch als Substratmonolith bezeichnet). Solche Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet allgemein bekannt. Der Substratmonolith kann ein Durchflussmonolith sein. Alternativ kann der Substratmonolith ein Filtermonolith sein.
  • Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (z.B. einen Metall- oder einen keramischen Wabenmonolith), der eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die sich durch diesen hindurcherstrecken, wobei jeder Kanal an beiden Enden offen ist (d.h. ein offenes Ende an dem Einlass und ein offenes Ende an dem Auslass). Die Kanäle sind zwischen einer Vielzahl von Wänden ausgebildet. Die Wände umfassen allgemein ein nicht poröses Material.
  • Ein Filtermonolith umfasst allgemein 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 abgedichtet sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft oder abgedichtet sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind. Jeder Kanal ist typischerweise von einem angrenzenden oder benachbarten Kanal durch eine Wand getrennt. Die Wand umfasst ein poröses Material oder besteht im Wesentlichen daraus. Solche porösen Materialien sind auf dem einschlägigen Fachgebiet allgemein bekannt.
  • Wenn der Monolith ein Filtermonolith ist, ist es bevorzugt, dass der Filtermonolith ein Wandstromfilter ist. Bei einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal alternierend 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 eine Wabenanordnung vorliegt, 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 der beiden Enden her haben die alternierend verschlossenen und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts.
  • Die Erfindung kann besonders vorteilhaft sein, wenn das Substrat ein Filtermonolith ist. Beschichtete Filtermonolithe sind anfällig für ein Aufbauen von Rückdruck in einem Abgassystem. Die Beschichtung kann das Hindurchtreten des Abgases durch die Wände des Filtermonoliths einschränken. Der Oxidationskatalysator der Erfindung kann viele der Aktivitätsvorteile liefern, die mit zonierten oder geschichteten Beschichtungen auf einem Filtermonolith verbunden sind, kann jedoch Probleme, die mit einem hohen Rückdruck verbunden sind, vermeiden, da die katalytischen Materialien in einer einzelnen Schicht angeordnet sind.
  • Im Prinzip kann das Substrat eine beliebige Form oder Größe aufweisen. Jedoch sind die Form und die Größe des Substrats üblicherweise so ausgewählt, dass das Einwirken des katalytisch aktiven Materials auf das Abgas optimiert ist. Das Substrat kann beispielsweise eine röhrenförmige, faserförmige oder partikelförmige Form aufweisen. Beispiele für geeignete Trägermaterialien umfassen ein Substrat vom monolithischen Cordierit-Wabentyp, ein Substrat des monolithischen SiC-Wabentyps, ein Substrat des Schichtfasertyps oder Gewirketyps, ein Substrat des Schaumtyps, ein Substrat des Querströmungs(cross flow)-Typs, ein Substrat des Metalldrahtgeflechttyps, ein Substrat des porösen Metallkörpertyps und ein Substrat vom Typ keramischer Partikel.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beschrieben. Die nachfolgenden Abschnitte beziehen sich auf unterschiedliche Teile des Oxidationskatalysators der Erfindung und definieren jeden Teil detaillierter. Jeder Teil des Oxidationskatalysators (z.B. das erste, zweite oder dritte katalytische Material u.dgl.) kann mit einem beliebigen anderen Teil des Oxidationskatalysators kombiniert werden, wenn es nicht eindeutig gegenteilig angegeben ist. Insbesondere kann ein beliebiges Merkmal, das als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben ist, mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Merkmalen, die als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben sind, kombiniert werden.
  • Das erste katalytische Material ist für ein Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgas, vorzugsweise von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgas, vorgesehen (z.B. formuliert). Es ist beabsichtigt, dass diese Funktion die Hauptfunktion des ersten katalytischen Materials ist. Es wird jedoch gewürdigt, dass in einigen Ausführungsformen der Erfindung das erste katalytische Material eine weitere Funktionalität liefern kann, wenn auch in einem geringeren Umfang als seine primäre Funktionalität.
  • Ein erster Aspekt des ersten Katalysatormaterials umfasst (i) Platin (Pt), (ii) ein Trägermaterial und (iii) eine Komponente, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd), einem Promotor und einer Kombination von Palladium und einem Promotor besteht, oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • In allen Aspekten des hier beschriebenen ersten katalytischen Materials wird das Trägermaterial des ersten katalytischen Materials hierin als das "erste Trägermaterial" bezeichnet. Die Kennzeichnung "erstes" wird hierin zur Unterscheidung des Trägermaterials des ersten katalytischen Materials von den Trägermaterialien beliebiger anderer katalytischer Materialien verwendet.
  • Im Allgemeinen ist das Platin auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Das Platin kann direkt auf dem ersten Trägermaterial angeordnet sein oder wird direkt von dem ersten Trägermaterial geträgert (beispielsweise ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Platin und dem ersten Trägermaterial vorhanden). Das Platin ist auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem es über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter indem es über einer Oberfläche verteilt, auf einer Oberfläche fixiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert ist.
  • Typischerweise sind Partikel des Platins auf Partikeln des ersten Trägermaterials geträgert. Es ist bevorzugt, dass ein Platinpartikel auf einem Partikel des ersten Trägermaterials (d.h. einer Oberfläche eines Partikels des ersten Trägermaterials) geträgert ist.
  • Das erste katalytische Material kann Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das erste katalytische Material kann eine Platin-Palladium-Legierung und ein erstes Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Platin-Palladium-Legierung ist vorzugsweise eine bimetallische Platin-Palladium-Legierung. Es kann jedoch bevorzugt sein, dass das erste katalytische Material keine Platin-Palladium-Legierung umfasst.
  • Das Palladium ist typischerweise auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Im Allgemeinen kann das Palladium direkt auf dem ersten Trägermaterial geträgert sein oder wird direkt von dem ersten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem ersten Trägermaterial vorhanden). Das Palladium ist auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem es über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter indem es über einer Oberfläche verteilt, auf einer Oberfläche fixiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert ist.
  • Wenn das erste katalytische Material Platin und Palladium umfasst, und vorzugsweise wenn das erste katalytische Material keinen Promotor umfasst, beträgt das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material typischerweise 25:1 bis 1:10, vorzugsweise 10:1 bis 1:4, wie z.B. 5:1 bis 1:3 (z.B. 4:1 bis 1:2).
  • Es kann bevorzugt sein, dass das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material ≥ 1:1 beträgt. Das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material kann 25:1 bis 1,1:1, wie z.B. 10:1 bis 1,5:1, vorzugsweise 5:1 bis 2:1, betragen.
  • Wenn das erste katalytische Material Platin und Palladium umfasst, und insbesondere wenn das erste katalytische Material keinen Promotor umfasst, ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material weniger beträgt als das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem zweiten katalytischen Material.
  • Das erste katalytische Material kann Platin (Pt), einen Promotor und ein Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das erste katalytische Material kann Platin (Pt), Palladium (Pd), einen Promotor und ein Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn das erste katalytische Material einen Promotor umfasst, ist der Promotor vorzugsweise auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Bevorzugter ist der Promotor direkt auf dem ersten Trägermaterial angeordnet oder wird direkt von dem ersten Trägermaterial geträgert. Der Promotor (z.B. Partikel des Promotors) ist typischerweise auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem er über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter indem er über einer Oberfläche verteilt, auf einer Oberfläche fixiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert ist.
  • Der Promotor kann (i) ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon und/oder (ii) Bismut oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Einbeziehung eines solchen Promotors kann die Oxidationsaktivität des katalytischen Materials gegenüber Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) erhöhen.
  • Der Promotor kann ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. 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), bevorzugter Strontium (Sr) oder Barium (Ba), und am stärksten bevorzugt ist das Erdalkalimetall Barium (Ba).
  • Wenn der Promotor ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon ist, beträgt typischerweise das Verhältnis der Gesamtmasse des Erdalkalimetalls zu der Gesamtmasse des Platingruppenmetalls (z.B. Platin und optional Palladium [d.h. wenn vorhanden]) in dem ersten katalytischen Material 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 in dem ersten katalytischen Material 0,5:1 bis 17:1, bevorzugter 1:1 bis 15:1, insbesondere 1,5:1 bis 10:1, noch bevorzugter 2:1 bis 7,5:1, und noch bevorzugter 2,5:1 bis 5:1, beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmasse des Erdalkalimetalls größer als die Gesamtmasse des Platins (Pt) in dem ersten katalytischen Material ist.
  • Wenn der Promotor ein Erdalkalimetall ist, beträgt im Allgemeinen das Verhältnis der Gesamtmasse des Erdalkalimetalls zu der Gesamtmasse des ersten Trägermaterials 1:200 bis 1:5, vorzugsweise 1:150 bis 1:10, noch bevorzugter 1:100 bis 1:20.
  • Wenn das erste katalytische Material sowohl Palladium als auch ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon als Promotor umfasst, beträgt typischerweise das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material ≥ 1:2, wie z.B. ≥ 35:65 (z.B. ≥ 7:13). Es ist bevorzugt, dass das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material ≥ 40:60 (z.B. ≥ 2:3), bevorzugter ≥ 42,5:57,5 (z.B. ≥ 17:23), insbesondere ≥ 45:55 (z.B. ≥ 9:11), wie z.B. ≥ 47,5:52,5 (z.B. ≥ 19:21) und noch bevorzugter ≥ 50:50 (z.B. ≥ 1:1) beträgt.
  • Im Allgemeinen, wenn das erste katalytische Material Palladium und ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid, oder ein Carbonat hiervon als Promoter umfasst, beträgt das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material typischerweise 10:1 bis 1:2. Es ist bevorzugt, dass das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material 8:1 bis 7:13, wie z.B. 80:20 bis 35:65 (z.B. 4:1 bis 7:13), bevorzugter 75:25 bis 40:60 (z.B. 3:1 bis 2:3), wie z.B. 70:30 bis 42,5:57,5 (z.B. 7:3 bis 17:23), noch bevorzugter 67,5:32,5 bis 45:55 (z.B. 27:13 bis 9:11), wie z.B. 65:35 bis 47,5:52,5 (z.B. 13:7 bis 19:21) und noch bevorzugter 60:40 bis 50:50 (z.B. 3:2 bis 1:1) beträgt.
  • Das erste katalytische Material kann eine vorteilhafte Oxidationsaktivität gegenüber Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) aufweisen, wenn es Platin, Palladium und ein Erdalkalimetall als Promotor umfasst, und wenn die Masse des Palladiums geringer als die Masse des Platins ist.
  • Der Promotor kann Bismut oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das Oxid von Bismut ist typischerweise Bismut(III)-oxid (Bi2O3).
  • Der Promotor kann Bismut oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Wie oben erwähnt, ist der Promotor auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid, das Bismut oder ein Oxid hiervon, wie z.B. Bismut(III)-oxid (Bi2O3), umfasst, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Der Bismut-Promotor kann Teil des Trägermaterials sein. Zur Vermeidung von Missverständnissen sei gesagt, das Trägermaterial oder das hitzebeständige Oxid hiervon ist nicht Bismut oder ein Oxid hiervon (d.h., das Trägermaterial oder das hitzebeständige Oxid hiervon ist nicht ausschließlich Bismut oder ein Oxid hiervon).
  • Wenn der Promotor Bismut oder ein Oxid hiervon umfasst, ist das erste Trägermaterial vorzugsweise ein partikelförmiges hitzebeständiges Oxid. Das Bismut oder ein Oxid hiervon ist typischerweise (i) über einer Oberfläche des partikelförmigen hitzebeständigen Oxids verteilt und/oder (ii) in der partikelförmigen Volumenstruktur des hitzebeständigen Oxids enthalten.
  • Das partikelförmige hitzebeständige Oxid kann mit Bismut oder einem Oxid hiervon imprägniert sein. Somit können beispielsweise Partikel eines hitzebeständigen Oxids (z.B. eines Misch- oder Verbundoxids von Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder mit Siliciumdioxid dotiertem Aluminiumoxid) mit Bismut oder einem Oxid hiervon imprägniert sein. Ein partikelförmiges hitzebeständiges Oxid kann mit Bismut oder einem Oxid hiervon unter Verwendung herkömmlicher Techniken, die auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt sind, imprägniert werden.
  • Das partikelförmige hitzebeständige Oxid umfasst vorzugsweise Poren (d.h., es ist porös). Das Bismut oder das Oxid hiervon ist vorzugsweise in den Poren (z.B. des partikelförmigen hitzebeständigen Oxids) vorhanden. Wenn das partikelförmige hitzebeständige Oxid mit Bismut oder einem Oxid hiervon imprägniert ist, ist Bismut oder ein Oxid hiervon in den Poren des partikelförmigen hitzebeständigen Oxids vorhanden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist das hitzebeständige Oxid mit Bismut oder einem Oxid hiervon dotiert.
  • Es versteht sich, dass jegliche Bezugnahme auf "dotiert", wie in diesem Zusammenhang verwendet, sich auf ein Material bezieht, bei dem das Volumen- oder Wirtsgitter des hitzebeständigen Oxids mit einem Dotiermittel substitutionsdotiert oder interstitiell dotiert ist. In manchen Fällen können kleine Mengen des Dotiermittels an einer Oberfläche des hitzebeständigen Oxids vorhanden sein. Jedoch ist im Allgemeinen der Hauptteil des Dotiermittels in dem Körper des hitzebeständigen Oxids vorhanden.
  • Das erste katalytische Material umfasst typischerweise ein Massenverhältnis von Platingruppenmetall (z.B. Platin und optional Palladium [d.h. wenn vorhanden]) zu Bismut (Bi) von 10:1 bis 1:10 (z.B. 1:1 bis 1:10), vorzugsweise 4:1 bis 1:7,5 (z.B. 1:1,5 bis 1:7,5), bevorzugter 2:1 bis 1:5, insbesondere 1:1 bis 1:4.
  • Wenn der Promotor Bismut oder ein Oxid hiervon umfasst, kann das erste katalytische Material, insbesondere das hitzebeständige Oxid, des Weiteren Zinn (Sn) oder ein Oxid hiervon umfassen. Das Oxid von Zinn ist typischerweise Zinn(II)-oxid (SnO) und/oder Zinndioxid (SnO2). Wenn Zinn oder ein Oxid hiervon enthalten ist, kann die Sinterbeständigkeit von Platin verbessert sein und/oder kann eine Verbesserung der HC-Oxidationsaktivität erhalten werden.
  • Ein zweiter Aspekt des ersten katalytischen Materials umfasst oder besteht im Wesentlichen aus (i) Palladium (Pd), (ii) Gold (Au) und (iii) einem ersten Trägermaterial. Das erste katalytische Material kann eine Palladium-Gold-(Pd-Au)-Legierung und ein erstes Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Palladium-Gold-Legierung ist vorzugsweise eine bimetallische Palladium-Gold-Legierung. Palladium-Gold-Legierungen können unter Verwendung des in der WO 2012/120292 beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Das Palladium und das Gold ist jeweils auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Im Allgemeinen kann das Palladium und das Gold jeweils direkt auf dem ersten Trägermaterial geträgert sein oder von dem ersten Trägermaterial geträgert werden (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen (i) dem Palladium und dem ersten Trägermaterial und (ii) dem Gold und dem ersten Trägermaterial vorhanden). Das Palladium und das Gold sind auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem sie vorzugsweise über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt sind, bevorzugter indem sie über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt und auf einer Oberfläche des ersten Trägermaterials fixiert sind.
  • Typischerweise umfasst das erste katalytische Material ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Gold (Au) von 9:1 bis 1:9, vorzugsweise 5:1 bis 1:5, bevorzugter 2:1 bis 1:2.
  • Ein dritter Aspekt des ersten Katalysatormaterials umfasst (i) Platin (Pt), (ii) Palladium (Pd), (iii) Mangan oder ein Oxid hiervon und (iv) ein erstes Trägermaterial, oder besteht im Wesentlichen daraus. Es wurde festgestellt, dass die Kombination von Pt, Pd und Mn auf bestimmten Trägermaterialien eine vorteilhafte CO-Oxidationsaktivität und/oder HC-Oxidationsaktivität liefern kann.
  • Im Allgemeinen sind das Platin und das Mangan auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Das Platin und das Mangan können direkt auf dem ersten Trägermaterial geträgert sein oder werden direkt von dem ersten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Platin, dem Mangan und dem ersten Trägermaterial vorhanden). Das Platin und das Mangan sind auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem sie über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt sind, bevorzugter indem sie über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt, auf einer Oberfläche des ersten Trägermaterials fixiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert sind.
  • Partikel von Platin und Partikel von Mangan sind typischerweise auf Partikeln des ersten Trägermaterials geträgert. Es ist bevorzugt, dass mindestens ein Platinpartikel und mindestens ein Manganpartkel auf einem Partikel des ersten Trägermaterials (d.h. einer Oberfläche eines Partikels des ersten Trägermaterials) geträgert sind.
  • Das Palladium ist typischerweise auf dem ersten Trägermaterial geträgert. Im Allgemeinen kann das Palladium direkt auf dem ersten Trägermaterial angeordnet sein oder wird direkt von dem ersten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem ersten Trägermaterial vorhanden). Das Palladium ist auf dem ersten Trägermaterial geträgert, indem es über einer Oberfläche des ersten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter indem es über dem ersten Trägermaterial verteilt, auf einer Oberfläche des ersten Trägermaterials fixiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert ist.
  • Partikel von Platin, Palladium und Mangan sind typischerweise auf Partikeln des ersten Trägermaterials geträgert. Es ist bevorzugt, dass mindestens ein Platinpartikel, mindestens ein Palladiumpartikel und mindestens ein Manganpartikel auf einem Partikel des ersten Trägermaterials (d.h. einer Oberfläche eines Partikels des ersten Trägermaterials) geträgert sind.
  • In dem dritten Aspekt beträgt das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material typischerweise ≥ 1:1, wie z.B. ≥ 1,5:1, und bevorzugter ≥ 2:1.
  • Beispielsweise kann das Massenverhältnis von Platin zu Palladium in dem ersten katalytischen Material 25:1 bis 1:1, vorzugsweise 20:1 bis 1,5:1, wie z.B. 10:1 bis 2:1, bevorzugter 8:1 bis 2,5:1 (z.B. 4:1 bis 2,5:1), betragen.
  • Ein vierter Aspekt des ersten katalytischen Materials umfasst einen Molekularsiebkatalysator, wobei der Molekularsiebkatalysator Palladium und ein großporiges Molekularsieb umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass ein Molekularsiebkatalysator, der Palladium und ein großporiges Molekularsieb, insbesondere bestimmte großporige Molekularsiebe, umfasst, eine vorteilhafte HC-Oxidationsaktivität liefern kann.
  • Der Molekularsiebkatalysator kann des Weiteren ein zweites Metall (d.h. zusätzlich zu dem Palladium) umfassen. Das zweite Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir) und Ruthenium (Ru) besteht. Das zweite Metall ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin (Pt) und Rhodium (Rh) besteht. Noch bevorzugter ist das zweite Metall Platin (Pt). Wenn das Edelmetall Palladium (Pd) und ein zweites Metall umfasst oder daraus besteht, beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1. Bevorzugter beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1 und das Molverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall beträgt > 1:1.
  • Es ist bevorzugt, dass der Molekularsiebkatalysator kein zweites Metall gemäß obiger Definition umfasst. Somit umfasst der Molekularsiebkatalysator Palladium als alleiniges Edelmetall (der Begriff "Edelmetall" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Silber (Ag), Osmium (Os), Iridium (Ir), Platin (Pt) und Gold (Au)).
  • Der Molekularsiebkatalysator kann des Weiteren ein Basismetall umfassen. Das Basismetall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni) und Zinn (Sn) und Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das Basismetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Kupfer und Cobalt, bevorzugter Eisen und Kupfer, besteht. Noch bevorzugter ist das Basismetall Eisen.
  • Es ist bevorzugt, dass der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von einem Basismetall gemäß obiger Definition ist. Somit umfasst der Molekularsiebkatalysator kein Basismetall gemäß obiger Definition.
  • Das Molekularsieb ist typischerweise aus einem Alumosilicatzeolith, einem Aluminophosphat-Molekularsieb und einem Silicoaluminophosphat-Molekularsieb ausgewählt. Beispielsweise ist das Molekularsieb typischerweise aus einem Alumosilicatzeolith und einem Aluminophosphat-Molekularsieb ausgewählt. Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb aus einem Alumosilicatzeolith und einem Silicoaluminophosphat-Molekularsieb ausgewählt ist. Bevorzugter ist das Molekularsieb ein Alumosilicatzeolith.
  • Palladium (und das zweite Metall, falls vorhanden) ist typischerweise auf das Molekularsieb geladen oder auf dem Molekularsieb geträgert. Beispielsweise kann das Palladium (und das zweite Metall, falls vorhanden) auf das Molekularsieb durch Ionenaustausch geladen oder auf dem Molekularsieb durch Ionenaustausch geträgert sein. Somit kann der Molekularsiebkatalysator Palladium und ein Molekularsieb umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wobei das Palladium auf das Molekularsieb durch Ionenaustausch geladen oder auf dem Molekularsieb durch Ionenaustausch geträgert ist.
  • Im Allgemeinen kann das Molekularsieb ein metallsubstituiertes Molekularsieb (z.B. ein metallsubstituierter Alumosilicatzeolith oder ein metallsubstituiertes Aluminophosphat-Molekularsieb) sein. Das Metall des metallsubstituierten Molekularsiebs kann das Palladium sein (z.B. ist das Molekularsieb ein Palladium-substituiertes Molekularsieb). Wenn der Molekularsiebkatalysator ein Basismetall umfasst, kann das Molekularsieb ein Palladium- und Basismetall-substituiertes Molekularsieb sein. Zur Vermeidung von Missverständnissen sei gesagt, der Begriff "metallsubstituiert" ist synonym mit "ionenausgetauscht".
  • Der Molekularsiebkatalysator weist im Allgemeinen mindestens 1 Gew.-% (d.h. der Menge des Palladiums des Molekularsiebkatalysators) des Palladiums, vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, bevorzugter mindestens 10 Gew.-%, wie z.B. mindestens 25 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 50 Gew.-% des Palladiums auf, das im Inneren der Poren des Molekularsiebs lokalisiert ist.
  • Das Molekularsieb ist ein großporiges Molekularsieb, welches ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen ist.
  • Typischerweise ist das Molekularsieb aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor zusammengesetzt. Das Molekularsieb weist allgemein eine dreidimensionale Anordnung von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Das Molekularsieb kann ein anionisches Gerüst besitzen. Die Ladung des anionischen Gerüsts kann durch Kationen, wie z.B. durch Kationen von Alkali- und/oder Erdalkalielementen (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumkationen und/oder Protonen ausgeglichen sein.
  • Das großporige Molekularsieb weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CON, BEA, FAU, MOR und EMT, bevorzugter BEA, besteht. Jeder der vorgenannten Drei-Buchstaben-Codes repräsentiert einen Gerüsttyp in Übereinstimmung mit der "IUPAC-Kommission zur Zeolith-Nomenklatur" und/oder der "Strukturkommission der Internationalen Zeolithvereinigung".
  • Es ist bevorzugt, dass das großporige Molekularsieb ein Alumosilicatzeolith ist, der den BEA-Gerüsttyp aufweist, bevorzugter ist das großporige Molekularsieb ein Beta-Zeolith.
  • Im Allgemeinen weist das Molekularsieb typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 10 bis 200 (z.B. 10 bis 40), wie z.B. 10 bis 100, bevorzugter 15 bis 80 (z.B. 15 bis 30), auf. Das SAR bezieht sich im Allgemeinen auf einen Alumosilicatzeolith oder einen Silicoaluminophosphatzeolith.
  • In dem ersten Aspekt des dritten Aspekts des ersten katalytischen Materials weisen die Platinpartikel typischerweise eine mittlere Porengröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter von ≤ 10 nm, auf. Allgemein weisen die Partikel des Platins eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, auf.
  • In dem ersten Aspekt, dem zweiten Aspekt und dem dritten Aspekt des ersten katalytischen Materials weisen die Palladiumpartikel typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter von ≤ 10 nm, auf. Allgemein weisen die Palladiumpartikel eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, auf.
  • Wenn das erste katalytische Material einen Promotor, insbesondere einen ein Erdalkalimetall umfassenden Promotor, umfasst, weisen die Partikel des Erdalkalimetalls typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, auf. Im Allgemeinen weisen die Partikel des Erdalkalimetalls eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, vorzugsweise ≥ 10 nm, auf.
  • In dem zweiten Aspekt des ersten katalytischen Materials weisen die Goldpartikel typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter ≤ 10 nm, auf. Im Allgemeinen weisen die Goldpartikel eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, auf.
  • Wenn das erste katalytische Material eine Legierung, wie z.B. eine Legierung von Platin und Palladium oder eine Legierung von Palladium und Gold, umfasst, weisen die Partikel der Legierung typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter ≤ 10 nm, auf. Im Allgemeinen weisen die Partikel der Legierung eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, auf.
  • Im Allgemeinen (einschließlich des ersten, zweiten und dritten Aspekts des ersten katalytischen Materials) umfasst das erste Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das hitzebeständige Oxid umfasst Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid oder Ceroxid oder ein Misch- oder Verbundoxid hiervon, wie z.B. ein Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon, oder besteht im Wesentlichen daraus. Beispielsweise kann das Misch- oder Verbundoxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Silicumdioxid, Zirconiumoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Titanoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid und Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht.
  • Das hitzebeständige Oxid kann optional dotiert sein (z.B. mit einem Dotiermittel). Das Dotiermittel kann ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer (Ce), Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Es ist bevorzugt, dass ein Element (z.B. des Dotiermittels) von einem Element des hitzebeständigen Oxids verschieden ist. Somit ist Siliciumdioxid vorzugsweise nicht mit Silicium dotiert.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% (z.B. etwa 1 Gew.-%).
  • Es kann bevorzugt sein, dass das hitzebeständige Oxid nicht dotiert ist (z.B. mit einem Dotiermittel).
  • In dem ersten, zweiten und dritten Aspekt des ersten katalytischen Materials umfasst das hitzebeständige Oxid vorzugsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, oder Ceroxid oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • In dem ersten Aspekt und dem dritten Aspekt des ersten katalytischen Materials ist es besonders bevorzugt, dass das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid umfasst. Es ist bevorzugt, dass das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid umfasst. Bevorzugter ist das hitzebeständige Oxid ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid-Aluminiumoxid.
  • Im Allgemeinen, wenn das hitzebeständige Oxid ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ist, umfasst das hitzebeständige Oxid vorzugsweise 0,5 bis 45 Gew.-% Siliciumdioxid (d.h. 55 bis 99,5 Gew.-% Aluminiumoxid), vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-% Siliciumdioxid, bevorzugter 1,5 bis 30 Gew.-% Siliciumdioxid (z.B. 1,5 bis 10 Gew.-% Siliciumdioxid), insbesondere 2,5 bis 25 Gew.-% Siliciumdioxid, spezieller 3,5 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid (z.B. 5 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid), noch bevorzugter 4,5 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxid.
  • In dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt des ersten katalytischen Materials kann, wenn das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, das Aluminiumoxid optional dotiert sein (z.B. mit einem Dotiermittel). Das Dotiermittel kann Silicium (Si) oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Mit einem Dotiermittel dotiertes Aluminiumoxid kann unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahren, beispielsweise durch ein in der US 5.045.519 beschriebenes Verfahren, hergestellt werden.
  • Wenn das Aluminium mit einem Silicium oder ein Oxid hiervon umfassenden Dotiermittel dotiert ist, ist das Aluminiumoxid vorzugsweise mit Siliciumdioxid dotiert. Das Aluminiumoxid ist vorzugsweise mit Siliciumdioxid in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 45 Gew.-% (d.h. Gew.-% des Aluminiumoxids), vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, bevorzugter 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 bevorzugter 4,5 bis 15 Gew.-%, dotiert.
  • In dem zweiten Aspekt ist es bevorzugt, dass das hitzebeständige Oxid Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid, bevorzugter Ceroxid, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Im Allgemeinen, wenn das hitzebeständige Oxid Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, umfasst typischerweise das Ceroxid-Zirconiumoxid mindestens 45 Gew.-% Ceroxid, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% Ceroxid, bevorzugter mindestens 55 Gew.-% Ceroxid, wie z.B. mindestens 70 Gew.-% Ceroxid. Das Ceroxid-Zirconiumoxid kann des Weiteren eine Gesamtmenge von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 12,5 Gew.-% (z.B. 5 bis 10 Gew.-%) eines Oxids oder von Oxiden eines zweiten Seltenerdmetalls umfassen (z.B. ist das zweite Seltenerdmetall nicht Cer). Das zweite Seltenerdmetall ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Lanthan (La), Praseodym (Pr) und Kombinationen hiervon besteht.
  • Im Allgemeinen besteht 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 bevorzugter 45 bis 75 Gew.-% Ceroxid und 25 bis 55 Gew.-% Zirconiumoxid.
  • Wenn das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittel 0,1 bis 5 Gew.-% (d.h. Gew.-% des Ceroxids oder des Ceroxid-Zirconiumoxids). Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 2,5 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 1,5 Gew.-% (z.B. etwa 1 Gew.-%) beträgt. Das Ceroxid kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht. Ceroxid-Zirconiumoxid kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht.
  • Die Partikel des ersten Trägermaterials weisen typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 250 µm, vorzugsweise ≤ 200 µm, wie z.B. ≤ 150 µm und bevorzugter ≤ 100 µm, auf. Im Allgemeinen besitzen die Partikel des ersten Trägermaterials eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 µm, wie z.B. ≥ 10 µm.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das erste katalytische Material kein Rhodium, insbesondere kein Rhodium, das auf dem ersten Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist, umfasst.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei gesagt, in dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt ist das erste katalytische Material im Wesentlichen frei von Mangan oder umfasst kein Mangan.
  • Das zweite katalytische Material ist für ein Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) und/oder ein Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX), vorzugsweise für ein Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) oder ein Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) vorgesehen. Es ist beabsichtigt, dass die vorgenannte(n) Funktion(en) die Hauptfunktion(en) des zweiten katalytischen Materials ist/sind. Es wird jedoch gewürdigt, dass in einigen Ausführungsformen der Erfindung das zweite katalytische Material eine weitere Funktionalität, wie z.B. ein Oxidieren einer geringen Menge von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) liefern kann.
  • Typischerweise ist das zweite katalytische Material zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) geeignet. Das zweite katalytische Material umfasst Platin (Pt) und ein Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus. Es kann bevorzugt sein, dass das zweite katalytische Material im Wesentlichen frei von Palladium ist oder kein Palladium umfasst. Bevorzugter umfasst das zweite katalytische Material Platin als alleiniges Platingruppenmetall.
  • In allen hier beschriebenen Aspekten des zweiten katalytischen Materials wird das Trägermaterial des zweiten katalytischen Materials hierin als das "zweite Trägermaterial" bezeichnet. Die Kennzeichnung "zweites" wird hierin zur Unterscheidung des Trägermaterials des zweiten katalytischen Materials von den Trägermaterialien beliebiger anderer katalytischer Materialien verwendet.
  • Im Allgemeinen ist das Platin auf dem zweiten Trägermaterial geträgert. Das Platin kann direkt auf das zweite Trägermaterial geträgert sein oder wird direkt von dem zweiten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Platin und dem zweiten Trägermaterial vorhanden). Das Platin ist auf dem zweiten Trägermaterial geträgert, indem es vorzugsweise über einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter über einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials verteilt und auf einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials fixiert ist.
  • Typischerweise sind die Platinpartikel auf Partikeln des zweiten Trägermaterials geträgert. Es ist bevorzugt, dass ein Platinpartikel auf einem Partikel des zweiten Trägermaterials (d.h. einer Oberfläche eines Partikels des zweiten Trägermaterials) geträgert ist.
  • In einem ersten Aspekt des zweiten katalytischen Materials umfasst das zweite katalytische Material des Weiteren Mangan. Somit kann das zweite katalytische Material Platin, Mangan und ein zweites Trägermaterial umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Die Kombination von Mangan (Mn) und Platin (Pt) kann eine ausgezeichnete NO-Oxidationsaktivität liefern und kann die NO-Oxidationsaktivität des Oxidationskatalysators über dessen Lebensdauer hinweg stabilisieren. Somit kann die Einbeziehung von Mangan die Verschlechterung der NO-Oxidationsaktivität des Katalysators, wenn er von einem "frischen" in einen "gealterten" Zustand übergeht, vermindern oder verhindern.
  • Das Mangan ist typischerweise auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert.
  • Im Allgemeinen kann Mangan direkt auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet sein oder wird direkt von dem zweiten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Mangan und dem zweiten Trägermaterial vorhanden). Das Mangan ist vorzugsweise auf dem zweiten Trägermaterial geträgert, indem es über einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter indem es über einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials verteilt und auf einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials fixiert ist.
  • Das zweite Trägermaterial umfasst im Allgemeinen Partikel von Mangan. Manganpartikel können auf Partikeln des zweiten Trägermaterials geträgert sein. Es ist bevorzugt, dass ein Manganpartikel auf einem Partikel des zweiten Trägermaterials, wie z.B. einer Oberfläche eines Partikels des zweiten Trägermaterials, geträgert ist. Bevorzugter ist ein Manganpartikel auf einer Oberfläche eines Partikels des zweiten Trägermaterials fixiert.
  • Es kann bevorzugt sein, dass im Wesentlichen alle Partikel des zweiten katalytischen Materials ein Platinpartikel und ein Manganpartikel, geträgert auf einem Partikel des zweiten Trägermaterials, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Bevorzugter umfassen im Wesentlichen alle Partikel des zweiten katalytischen Trägermaterials ein Platinpartikel und ein Manganpartikel, fixiert auf einem Partikel des zweiten Trägermaterials, wie z.B. einer Oberfläche eines Partikels des zweiten Trägermaterials, oder bestehen im Wesentlichen daraus.
  • Typischerweise umfasst das zweite katalytische Material ein Massenverhältnis von Mn:Pt von ≤ 5:1, bevorzugter < 5:1.
  • Im Allgemeinen umfasst das zweite katalytische Material ein Massenverhältnis von Mn:Pt von ≥ 0,5:1, bevorzugter > 0,5:1.
  • Das zweite katalytische Material kann ein Massenverhältnis von Mangan (Mn) zu Platin (Pt) von 5:1 bis 0,5:1 (z.B. 5:1 bis 2:3), vorzugsweise 4,5:1 bis 1:1 (z.B. 4:1 bis 1,1:1), bevorzugter 4:1 bis 1,5:1, umfassen.
  • In dem ersten Aspekt des zweiten katalytischen Materials ist das zweite katalytische Material im Wesentlichen frei von Palladium oder umfasst kein Palladium.
  • In einem zweiten Aspekt des zweiten katalytischen Materials umfasst das zweite katalytische Material Platin, ein zweites Trägermaterial und optional Palladium oder besteht im Wesentlichen daraus. In dem zweiten Aspekt umfasst das zweite katalytische Material kein Mangan.
  • Das Palladium ist typischerweise auf dem zweiten Trägermaterial geträgert. Im Allgemeinen kann das Palladium direkt auf dem zweiten Trägermaterial geträgert sein oder wird direkt von dem zweiten Trägermaterial geträgert (z.B. ist kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem zweiten Trägermaterial vorhanden). Das Palladium ist auf dem zweiten Trägermaterial geträgert, indem es über einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials verteilt ist, bevorzugter dadurch, dass es über dem zweiten Trägermaterial verteilt, auf einer Oberfläche des zweiten Trägermaterials fixiert und/oder in dem zweiten Trägermaterial imprägniert ist.
  • Wenn das zweite katalytische Material Palladium umfasst, ist es bevorzugt, dass das Massenverhältnis in dem zweiten katalytischen Material von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) > 1:1 beträgt. Die Aktivität von Platin bezüglich eines Oxidierens von NO zu NO2 ist erheblich besser als die von Palladium.
  • Typischerweise weist das zweite katalytische Material ein Massenverhältnis von Platin zu Palladium (Pd) von ≥ 2:1 (z.B. Pt:Pd 1:0 bis 2:1), bevorzugter ≥ 4:1 (z.B. Pt:Pd 1:0 bis 4:1) auf. Somit kann das Massenverhältnis von Pt zu Pd 25:1 bis 4:1, wie z.B. 20:1 bis 4,5:1, vorzugsweise 15:1 bis 5:1 (z.B. 12,5:1 bis 6:1), bevorzugter 10:1 bis 7:1, betragen.
  • Wenn das zweite katalytische Material zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) dient, ist es allgemein bevorzugt, dass das zweite katalytische Material im Wesentlichen frei von Palladium ist. Bevorzugter umfasst das zweite katalytische Material kein Palladium. Das zweite katalytische Material umfasst vorzugsweise Platin als alleiniges Platingruppenmetall.
  • In allen Aspekten des zweiten katalytischen Materials besitzen die Platinpartikel typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter von ≤ 10 nm. Im Allgemeinen weisen die Platinpartikel eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm, auf.
  • Wenn das zweite katalytische Material Palladium umfasst, weisen die Palladiumpartikel typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise ≤ 50 nm, wie z.B. ≤ 25 nm, und bevorzugter von ≤ 10 nm, auf. Im Allgemeinen besitzen die Palladiumpartikel eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 nm, wie z.B. ≥ 5 nm.
  • Das zweite katalytische Material, insbesondere das zweite katalytische Material des zweiten Aspekts, kann konditioniert oder gealtert werden (z.B. durch Calcinieren oder thermisches Behandeln einer festen Form des zweiten katalytischen Materials). Dies hat die Wirkung, dass das katalytische Material in einen Zustand umgewandelt wird, der ansonsten normalerweise nach einem längeren Gebrauch in einem Abgassystem erreicht werden würde. Somit kann jegliche Verschlechterung der katalytischen Aktivität, insbesondere der Oxidation von NO zu NO2, die aus Veränderungen der Form des katalytischen Materials durch verlängerten Gebrauch resultiert, vermieden werden. Beispiele für solche katalytischen Materialien sind als "Katalysatorzusammensetzungen" in der Internationalen Patentanmeldung PCT/GB2016/050359 beschrieben.
  • Wenn das zweite katalytische Material konditioniert oder gealtert wird, weist das Platin typischerweise eine mittlere Kristallitgröße von 10 bis 35 nm, wie z.B. 10 bis 30 nm oder 15 bis 25 nm, auf. Die mittlere Kristallitgröße beträgt vorzugsweise 11 bis 20 nm, insbesondere 12 bis 18 nm. Der Begriff "mittlere Kristallitgröße" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die durchschnittliche (d.h. mittlere) Größe einer kohärenten Domäne von Platinpartikeln auf dem zweiten Trägermaterial. Das Platin ist im Allgemeinen in Form von Kristalliten auf dem Trägermaterial vorhanden. Die Pt-Kristallitgröße kann routinemäßig durch Verwendung von Röntgenbeugungs-(XRD)-Techniken (z.B. bei 25 °C) und durch Anwenden etablierter Verfahren, die die Breite der Beugungspeaks zur Bestimmung der Kristallitgröße betreffen, bestimmt werden. Typischerweise wird die volumengemittelte Säulenhöhe, die aus der integralen Breite berechnet ist, zur Bestimmung der mittleren Kristallitgröße verwendet.
  • Im Allgemeinen (einschließlich des ersten und zweiten Aspekts des zweiten katalytischen Materials) umfasst das zweite Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Das hitzebeständige Oxid umfasst Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid oder Ceroxid oder ein Misch- oder Verbundoxid hiervon, wie z.B. ein Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon, oder besteht im Wesentlichen daraus. Beispielsweise kann das Misch- oder Verbundoxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Silicumdioxid, Zirconiumoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Titanoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid und Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht.
  • Es ist bevorzugt, dass das hitzebeständige Oxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und einem Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid besteht. Noch bevorzugter ist das hitzebeständige Oxid aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ausgewählt.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ist, umfasst das hitzebeständige Oxid vorzugsweise 0,5 bis 45 Gew.-% Siliciumdioxid (d.h. 55 bis 99,5 Gew.-% Aluminiumoxid), vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-% Siliciumdioxid, bevorzugter 1,5 bis 30 Gew.-% Siliciumdioxid (z.B. 1,5 bis 10 Gew.-% Siliciumdioxid), insbesondere 2,5 bis 25 Gew.-% Siliciumdioxid, spezieller 3,5 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid (z.B. 5 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid), noch bevorzugter 4,5 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxid.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid ein Misch- oder Verbundoxid von Aluminiumoxid und Ceroxid ist, umfasst das hitzebeständige Oxid vorzugsweise mindestens 50 bis 99 Gew.-% Aluminiumoxid, bevorzugter 70 bis 95 Gew.-% Aluminiumoxid, noch bevorzugter 75 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxid.´
  • Das hitzebeständige Oxid kann optional dotiert sein (z.B. mit einem Dotiermittel). Das Dotiermittel kann ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer (Ce), Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Es ist bevorzugt, dass ein Element (z.B. des Dotiermittels) von einem Element des hitzebeständigen Oxids verschieden ist. Somit ist Siliciumdioxid vorzugsweise nicht mit Silicium dotiert.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% (z.B. etwa 1 Gew.-%).
  • Es kann bevorzugt sein, dass das hitzebeständige Oxid nicht dotiert ist (z.B. mit einem Dotiermittel).
  • In dem ersten oder dem zweiten Aspekt des zweiten katalytischen Materials, wenn das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, kann das Aluminiumoxid optional dotiert sein (z.B. mit einem Dotiermittel). Das Dotiermittel kann Silicium (Si) oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Wenn das Aluminium mit einem Silicium oder ein Oxid hiervon umfassenden Dotiermittel dotiert ist, ist das Aluminiumoxid vorzugsweise mit Siliciumdioxid dotiert. Das Aluminiumoxid ist vorzugsweise mit Siliciumdioxid in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 45 Gew.-% (d.h. Gew.-% des Aluminiumoxids), vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, bevorzugter 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 bevorzugter 4,5 bis 15 Gew.-%, dotiert.
  • Die Partikel des zweiten Trägermaterials weisen typischerweise eine mittlere Partikelgröße von ≤ 250 µm, vorzugsweise ≤ 200 µm, wie z.B. ≤ 150 µm und bevorzugter ≤ 100 µm, auf. Im Allgemeinen besitzen die Partikel des zweiten Trägermaterials eine mittlere Partikelgröße von ≥ 1 µm, wie z.B. ≥ 10 µm.
  • Im Allgemeinen es ist bevorzugt, dass das zweite katalytische Material kein Rhodium, insbesondere Rhodium, das auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist, umfasst. Bevorzugter umfasst das zweite katalytische Material kein Rhodium, Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall, insbesondere kein Rhodium, Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall, das auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert ist.
  • Typischerweise ist das zweite katalytische Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) geeignet.
  • In einem dritten Aspekt des zweiten katalytischen Materials kann das zweite katalytische Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) einen Molekularsiebkatalysator umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Der Molekularsiebkatalysator umfasst ein Edelmetall und ein Molekularsieb. Der Molekularsiebkatalysator ist ein passiver NOX-Absorber-(PNA)-Katalysator (d.h. er besitzt PNA-Aktivität). Der Molekularsiebkatalysator kann gemäß dem in der WO 2012/166868 beschriebenen Verfahren 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) und Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise ist das Edelmetall aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt) und Rhodium (Rh) besteht. Bevorzugter ist das Edelmetall aus Palladium (Pd), Platin (Pt) und einem Gemisch hiervon ausgewählt.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Edelmetall Palladium (Pd) und optional ein zweites Metall, das aus der aus Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir) und Ruthenium (Ru) bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfasst oder daraus besteht. Vorzugsweise umfasst das Edelmetall Palladium (Pd) und optional ein zweites Metall, das aus der aus Platin (Pt) und Rhodium (Rh) bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder besteht daraus. Noch bevorzugter umfasst das Edelmetall Palladium (Pd) und optional Platin (Pt) oder besteht daraus. Stärker bevorzugt umfasst der Molekularsiebkatalysator Palladium als alleiniges Edelmetall.
  • Wenn das Edelmetall Palladium (Pd) und ein zweites Metall umfasst oder daraus besteht, beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1. Stärker bevorzugt beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1 und das Molverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall beträgt > 1:1.
  • Der Molekularsiebkatalysator kann des Weiteren ein Basismetall umfassen. Somit kann der Molekularsiebkatalysator ein Edelmetall, ein Molekularsieb und optional ein Basismetall umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das Molekularsieb enthält das Edelmetall und optional das Basismetall.
  • Das Basismetall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Zink (Zn) und Zinn (Sn) sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das Basismetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Kupfer und Cobalt, stärker bevorzugt Eisen und Kupfer besteht. Noch stärker bevorzugt ist das Basismetall Eisen.
  • Alternativ kann der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von einem Basismetall, wie einem Basismetall, das aus der aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Zink (Zn) und Zinn (Sn) sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, sein. Somit kann der Molekularsiebkatalysator ein Basismetall nicht umfassen.
  • Im Allgemeinen ist bevorzugt, dass der Molekularsiebkatalysator kein Basismetall umfasst.
  • Es kann bevorzugt sein, dass der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von Barium (Ba) ist, stärker bevorzugt ist der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von einem Erdalkalimetall. Somit kann der Molekularsiebkatalysator Barium nicht umfassen, vorzugsweise umfasst der Molekularsiebkatalysator kein Erdalkalimetall.
  • Das Molekularsieb ist typischerweise aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor zusammengesetzt. Das Molekularsieb weist im Allgemeinen eine dreidimensionale Anordnung (z.B. Gerüst) von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Das Molekularsieb kann ein anionisches Gerüst aufweisen. Die Ladung des anionischen Gerüsts kann durch Kationen, wie beispielsweise durch Kationen der Alkali- und/oder Erdalkalielemente (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumkationen und/oder Protonen, ausgeglichen werden.
  • Typischerweise weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst, ein Aluminophosphatgerüst oder ein Silicoaluminophosphatgerüst auf. Das Molekularsieb kann ein Alumosilicatgerüst oder ein Aluminophosphatgerüst aufweisen. Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst oder ein Silicoaluminophosphatgerüst aufweist. Bevorzugter weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst auf.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst aufweist, ist das Molekularsieb vorzugsweise ein Zeolith.
  • Das Molekularsieb enthält das Edelmetall. Das Edelmetall ist typischerweise auf dem Molekularsieb geträgert. Beispielsweise kann das Edelmetall auf das Molekularsieb geladen und auf dem Molekularsieb geträgert werden, beispielsweise durch Ionenaustausch. Somit kann der Molekularsiebkatalysator ein Edelmetall und ein Molekularsieb umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wobei das Molekularsieb das Edelmetall enthält und wobei das Edelmetall durch Ionenaustausch auf das Molekularsieb geladen und/oder auf dem Molekularsieb geträgert ist.
  • Im Allgemeinen kann das Molekularsieb ein metallsubstituiertes Molekularsieb (z.B. ein metallsubstituiertes Molekularsieb mit einem Alumosilicat- oder einem Aluminophosphatgerüst) sein. Das Metall des metallsubstituierten Molekularsiebs kann das Edelmetall sein (z.B. ist das Molekularsieb ein Edelmetall-substituiertes Molekularsieb). Somit kann das das Edelmetall enthaltende Molekularsieb ein Edelmetall-substituiertes Molekularsieb sein. Wenn der Molekularsiebkatalysator ein Basismetall umfasst, kann das Molekularsieb ein Edelmetall- und Basismetall-substituiertes Molekularsieb sein. Zur Vermeidung von Missverständnissen sei angemerkt, dass der Begriff "metallsubstituiert" den Begriff "ionenausgetauscht" einschließt.
  • Das Molekularsiebkatalysator weist im Allgemeinen mindestens 1 Gew.-% (d.h. der Menge des Edelmetalls des Molekularsiebkatalysators), vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, bevorzugter mindestens 10 Gew.-%, wie beispielsweise mindestens 25 Gew.-%, noch stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-% des Edelmetalls auf, das im Inneren der Poren des Molekularsiebs lokalisiert ist.
  • Das Molekularsieb kann aus einem kleinporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), einem mittelporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) und einem großporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ausgewählt sein. Stärker bevorzugt ist das Molekularsieb aus einem kleinporigen Molekularsieb und einem mittelporigen Molekularsieb ausgewählt.
  • In einer ersten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb. Das kleinporige Molekularsieb 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 oder mehr hiervon besteht. Die Verwachsung ist vorzugsweise aus KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA und AEI-SAV ausgewählt. Bevorzugter weist das kleinporige Molekularsieb einen Gerüsttyp auf, bei dem es sich um AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung handelt. Noch stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb einen Gerüsttyp auf, bei dem es sich um AEI oder CHA, insbesondere AEI, handelt.
  • Vorzugsweise weist das kleinporige Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst oder ein Silicoaluminophosophatgerüst auf. Bevorzugter weist das kleinporige Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst auf (d.h. das Molekularsieb ist ein Zeolith), insbesondere wenn das kleinporige Molekularsieb einen Gerüsttyp aufweist, bei dem es sich um AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung, insbesondere AEI oder CHA, handelt.
  • In einer zweiten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform weist das Molekularsieb 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 Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb. Das mittelporige Molekularsieb 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 Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb. Das großporige Molekularsieb weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CON, BEA, FAU, MOR und EMT, stärker bevorzugt BEA, besteht.
  • In jeder der ersten bis vierten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsformen weist das Molekularsieb vorzugsweise ein Alumosilicatgerüst auf (z.B. ist das Molekularsieb ein Zeolith). Jeder der vorgenannten Drei-Buchstaben-Codes stellt einen Gerüsttyp in Übereinstimmung mit der "IUPAC Kommission zur Zeolith-Nomenklatur" und/oder der "Strukturkommission der Internationalen Zeolithvereinigung" dar.
  • Das Molekularsieb weist typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 10 bis 200 (z.B. 10 bis 40), wie beispielsweise 10 bis 100, bevorzugter 15 bis 80 (z.B. 15 bis 30), auf. Das SAR bezieht sich im Allgemeinen auf ein Molekular(sieb) mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. einen Zeolith) oder einem Silicoaluminophosphatgerüst, vorzugsweise einem Alumosilicatgerüst (z.B. einen Zeolith).
  • Der Molekularsiebkatalysator der ersten, dritten und vierten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsformen (und auch für einige der Gerüsttypen der zweiten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform) kann, insbesondere wenn das Molekularsieb ein Zeolith ist, ein Infrarotspektrum mit einem charakteristischen Absorptionspeak im Bereich von 750 cm–1 bis 1050 cm–1 (zusätzlich zu den Absorptionspeaks für das Molekularsieb selbst) aufweisen. Vorzugsweise liegt der charakteristische Absorptionspeak in dem Bereich von 800 cm–1 bis 1000 cm–1, bevorzugter in dem Bereich von 850 cm–1 bis 975 cm–1.
  • Es wurde festgestellt, dass der Molekularsiebkatalysator der ersten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform eine vorteilhafte Passiv-NOX-Adsorber-(PNA)-Aktivität besitzt. Der Molekularsiebkatalysator kann dazu verwendet werden, NOX zu speichern, wenn die Abgastemperaturen relativ kühl sind, wie beispielsweise kurz nach dem Starten eines Magergemischmotors. Die NOX-Speicherung durch den Molekularsiebkatalysator erfolgt bei niederen Temperaturen (z.B. bei weniger als 200 °C). Beim Aufwärmen des Magergemischmotors steigt die Abgastemperatur und die Temperatur des Molekularsiebkatalysators steigt ebenfalls an. Der Molekularsiebkatalysator setzt adsorbiertes NOX bei diesen höheren Temperaturen (z.B. 200 °C oder darüber) frei.
  • Es wurde des Weiteren unerwartet festgestellt, dass der Molekularsiebkatalysator, insbesondere der Molekularsiebkatalysator der zweiten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform eine Kaltstartaktivität besitzt. Eine solche Aktivität kann die Emissionen während der Kaltstartperiode durch Adsorbieren von NOX und Kohlenwasserstoffen (HCs) bei relativ niederen Abgastemperaturen (z.B. weniger als 200 °C) verringern. Das adsorbierte NOX und/oder die adsorbierten HCs kann bzw. können freigesetzt werden, wenn sich die Temperatur des Molekularsiebkatalysators nahe bei oder oberhalb der wirksamen Temperatur der anderen Katalysatorkomponenten oder Emissionssteuerungsvorrichtungen zum Oxidieren von NO und/oder HCs befindet.
  • Wenn das erste katalytische Material wie in dem vierten Aspekt des ersten katalytischen Materials definiert ist (d.h. ein Molekularsiebkatalysator, der ein großporiges Molekularsieb umfasst) und das zweite katalytische Material wie in dem dritten Aspekt des zweiten katalytischen Materials definiert ist, ist es bevorzugt, dass das Molekularsieb des ersten katalytischen Materials von dem Molekularsieb des zweiten katalytischen Materials verschieden ist. Stärker bevorzugt ist es bevorzugt, dass das Molekularsieb des zweiten katalytischen Materials ein mittelporiges Molekularsieb oder ein kleinporiges Molekularsieb ist, noch bevorzugter ein kleinporiges Molekularsieb ist.
  • Der Oxidationskatalysator der Erfindung kann des Weiteren (c) Partikel eines dritten katalytischen Materials umfassen.
  • Das dritte katalytische Material kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem katalytischen Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt), einem katalytischen Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) und einem katalytischen Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) besteht.
  • Im Allgemeinen umfasst das dritte katalytische Material ein Trägermaterial. In allen hier beschriebenen Aspekten des dritten katalytischen Materials wird das Trägermaterial des dritten katalytischen Materials hierin als das "dritte Trägermaterial" bezeichnet. Die Kennzeichnung "drittes" wird hierin zur Unterscheidung des Trägermaterials des dritten katalytischen Materials von den Trägermaterialien beliebiger anderer katalytischer Materialien verwendet.
  • In einem ersten Aspekt des dritten katalytischen Materials kann das dritte katalytische Material ein katalytisches Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) sein. Wenn der Oxidationskatalysator höheren Temperaturen ausgesetzt wird, wie sie während einer Filterregeneration, einem Motorstörungsereignis und/oder während der normalen Verwendung (z.B. in bestimmten Schwerlastdieselanwendungen, wo die Temperatur des Abgases hoch ist) angetroffen werden können, ist es möglich, dass sich geringe Mengen von Platin aus dem Oxidationskatalysator verflüchtigen; siehe z.B. die WO 2013/08813 . Das Platin kann anschließend auf einer stromabseitigen Emissionssteuerungsvorrichtung eingefangen werden. Dies kann eine in hohem Maße schädliche Auswirkung haben, wenn die stromabseitige Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions-(SCR)-Katalysator oder ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator ist. Die Anwesenheit von Pt führt zu einer hohen Aktivität in Richtung der konkurrierenden nichtselektiven Ammoniakoxidationsreaktion, wodurch sekundäre Emissionen erzeugt werden und/oder NH3 in unproduktiver Weise verbraucht wird. Die Einbeziehung eines katalytischen Materials zum Einfangen von verflüchtigtem Platin kann verhindern oderverhindern, dass das flüchtige Platin aus dem Oxidationskatalysator entkommt.
  • Das dritte katalytische Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) kann ein Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) umfassen. Das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt kann eine Legierung mit dem Pt bilden. Wenn das Pt in einer Legierung vorliegt, ist seine Flüchtigkeit in erheblicher Weise verringert.
  • Typischerweise ist das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium, Silber, Gold, Kupfer und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon, wie z.B. einer bimetallischen Legierung, besteht. Es ist bevorzugt, dass das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium, Silber, Gold und Kupfer besteht. Bevorzugter ist das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium, Silber und Gold besteht. Noch bevorzugter ist das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt Palladium. Partikel des Metalls zum Einfangen von verflüchtigtem Platin können vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von ≥ etwa 10 nm, wie z.B. eine mittlere Partikelgröße von > etwa 10 nm, aufweisen. Bevorzugter besitzen die Partikel des Metalls zum Einfangen von verflüchtigtem Platin eine mittlere Partikelgröße von ≥ etwa 15 nm, wie z.B. ≥ etwa 20 nm, noch bevorzugter ≥ etwa 50 nm, wie z.B. ≥ 75 nm. Normalerweise ist es wünschenswert, relativ kleine Partikel der katalytisch aktiven Metalle, wie z.B. Pd, Ag, Au oder Cu, für eine Maximierung der Oberfläche einzubeziehen. Jedoch können relativ große Partikel derartiger Metalle verflüchtigtes Pt abfangen oder einfangen, während sie gleichzeitig katalytisch relativ inaktiv sind.
  • Typischerweise weist das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin eine mittlere Partikelgröße von 10 nm bis 1000 µm (Mikrometer) auf. Es ist bevorzugt, dass das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin eine mittlere Partikelgröße von 15 nm bis 100 µm, bevorzugter 20 nm bis 20 µm, insbesondere 50 nm bis 5 µm, wie z.B. 75 nm bis 3 µm, aufweist.
  • Die "mittlere Partikelgröße" wie hier unter Bezugnahme auf das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin verwendet, kann mittels CO-Chemisorption bestimmt werden (siehe z.B. das in der Internationalen Patentanmeldung PCT/GB2016/050285 beschriebene Verfahren).
  • Das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt kann auf einem Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein. Somit kann das dritte katalytische Material ein Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt, angeordnet oder geträgert auf einem dritten Trägermaterial, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • In dem ersten Aspekt des dritten katalytischen Materials können Partikel des dritten Trägermaterials eine mittlere spezifische Oberfläche von ≤ etwa 50 m2/g (< etwa 50 m2/g), wie z.B. ≤ etwa 40 m2/g (< etwa 40 m2/g), vorzugsweise ≤ etwa 30 m2/g (< etwa 30 m2/g), bevorzugter ≤ etwa 20 m2/g (< etwa 20 m2/g), noch bevorzugter ≤ etwa 10 m2/g (< etwa 10 m2/g) aufweisen. Die mittlere spezifische Oberfläche (SSA) der Partikel kann mittels Stickstoffphysisorption bei –196 °C unter Verwendung des volumetrischen Verfahrens bestimmt werden. Die mittlere SSA wird unter Verwendung der BET-Adsorptionsisothermengleichung bestimmt.
  • In dem ersten Aspekt des dritten katalytischen Materials besitzen die Partikel des dritten Trägermaterials eine relativ kleine mittlere spezifische Oberfläche im Vergleich zu der mittleren spezifischen Oberfläche des Trägermaterials in jeweils dem ersten katalytischen Material und dem zweiten katalytische Material.
  • Das dritte Trägermaterial kann ein hitzebeständiges Oxid, ein Molekularsieb oder ein Gemisch von beliebigen zwei oder mehr hiervon sein. Es ist bevorzugt, dass das dritte Trägermaterial für das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Pt ein hitzebeständiges Oxid ist.
  • Typischerweise kann das hitzebeständige Oxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid hiervon, wie z.B. einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon, besteht. Beispielsweise kann das hitzebeständige Oxid 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 hitzebeständige Oxid kann optional dotiert sein (z.B. mit einem Dotiermittel). 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.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% (z.B. etwa 1 Gew.-%) des hitzebeständigen Oxids.
  • Es ist bevorzugt, dass das hitzebeständige Oxid nicht dotiert ist.
  • Das hitzebeständige Oxid ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid und Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht. Bevorzugter ist das hitzebeständige Oxid aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und Ceroxid-Zirconiumoxid besteht.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid 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 bevorzugter 45 bis 75 Gew.-% Ceroxid und 25 bis 55 Gew.-% Zirconiumoxid bestehen.
  • In einem zweiten Aspekt des dritten katalytischen Materials kann das dritte katalytische Material ein katalytisches Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) sein. Kurz nach dem Starten eines Kompressionszündungsmotor das ist die Abgastemperatur relativ niedrig. Bei solchen Temperaturen kann sich der Oxidationskatalysator unterhalb seiner wirksamen Betriebstemperatur befinden und ein signifikanter Anteil von Kohlenwasserstoffen (HCs) in dem Abgas kann durch den Katalysator hindurchtreten, ohne oxidiert zu werden. Um eine Emission von HCs in die Atmosphäre unter solchen Bedingungen zu verhindern, umfassen Oxidationskatalysatoren häufig ein katalytisches Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen, das HCs bei niederen Temperaturen einfangen und die HCs freisetzen kann, wenn der Oxidationskatalysator seine wirksame Betriebstemperatur erreicht hat. Derartige katalytische Materialien werden typischerweise in Leichtlastdieselanwendungen verwendet.
  • In einem zweiten Aspekt umfasst das dritte katalytische Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) einen Zeolith oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Der Zeolith ist vorzugsweise ein mittelporiger Zeolith (z.B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiger Zeolith (z.B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen).
  • Beispiele für geeignete Zeolithe oder Typen von Zeolithen umfassen Faujasit, Clinoptilolit, Mordenit, Silicalit, Ferrierit, Zeolith X, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, AEI-Zeolith, ZSM-5-Zeolith, ZSM-12-Zeolith, ZSM-20-Zeolith, ZSM-34-Zeolith, CHA-Zeolith, SSZ-3-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.
  • In einem dritten Aspekt des dritten katalytischen Materials kann das dritte katalytische Material ein katalytisches Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) sein.
  • Das katalytische Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) ist so formuliert, dass es NOX aus einem mageren Abgas (Lambda > 1) adsorbiert und das NOX desorbiert, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verringert ist. Desorbiertes NOX kann anschließend mit einem geeigneten Reduktionsmittel (z.B. Motorkraftstoff) zu N2 reduziert werden.
  • Das dritte katalytische Material umfasst typischerweise eine NOX-Absorberkomponente, die auf Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid geträgert ist. Das dritte katalytische Material umfasst vorzugsweise Partikel einer NOX-Absorberkomponente, geträgert auf Partikeln von Ceroxid oder Partikeln von Ceroxid-Zirconiumoxid.
  • Die NOX-Absorberkomponente kann aus einem Erdalkalimetall, einem Alkalimetall, einem Seltenerdmetall und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein.
  • Das Erdalkalimetall ist vorzugsweise Barium, Strontium oder ein Gemisch hiervon. Das Alkalimetall ist vorzugsweise Kalium, Natrium oder ein Gemisch hiervon.
  • Das Seltenerdmetall ist vorzugsweise Lanthan, Yttrium oder ein Gemisch hiervon.
  • Es ist bevorzugt, dass die NOX-Absorberkomponente ein Erdalkalimetall ist. Bevorzugter ist die NOX-Absorberkomponente Barium.
  • In dem dritten Aspekt kann das dritte katalytische Material des Weiteren Rhodium, das auf einem Trägermaterial geträgert ist, umfassen. Es ist bevorzugt, dass das dritte katalytische Material des Weiteren Rhodiumpartikel, geträgert auf Partikeln des Trägermaterials, umfasst.
  • Das Trägermaterial für Rhodium umfasst Ceroxid, Ceroxid-Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, ein Erdalkalimetallaluminat oder ein Gemisch von beliebigen zwei oder mehr hiervon oder besteht im Wesentlichen daraus. Es ist bevorzugt, dass das Trägermaterial Ceroxid, Ceroxid-Zirconiumoxid, Aluminiumoxid oder ein Erdalkalimetallaluminat umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Das Erdalkalimetallaluminat ist vorzugsweise Magnesiumaluminat (MgAl2O4).
  • Wenn das Trägermaterial Aluminiumoxid umfasst, kann das Aluminiumoxid mit Magnesium oder einem Oxid hiervon dotiert sein.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das dritte katalytische Material ein katalytisches Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) oder ein katalytisches Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) ist. Bevorzugter ist das dritte katalytische Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) vorgesehen. Der Oxidationskatalysator der Erfindung kann verschiedene Mengen von jedem der katalytischen Materialien und von deren Bestandteilen enthalten.
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator eine Gesamtbeladung des ersten Trägermaterials von 0,1 bis 4,5 g Zoll–3 (z.B. 0,25 bis 4,2 g Zoll–3), vorzugsweise 0,3 bis 3,8 g Zoll–3, noch bevorzugter 0,5 bis 3,0 g Zoll–3 (1 bis 2,75 g Zoll–3 oder 0,75 bis 1,5 g Zoll–3) und noch bevorzugter 0,6 bis 2,5 g Zoll–3 (z.B. 0,75 bis 2,3 g Zoll–3).
  • Der Oxidationskatalysator umfasst typischerweise eine Gesamtbeladung von Platin von 5 bis 300 g ft–3, bevorzugter 10 bis 250 g ft–3, wie z.B. 20 bis 200 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 175 g ft–3 und noch bevorzugter 35 bis 150 g ft–3 (z.B. 50 bis 125 g ft–3). Beispielsweise kann der Oxidationskatalysator eine Gesamtbeladung von Platin von 5 bis 150 g ft–3, bevorzugter 7,5 bis 125 g ft–3, wie z.B. 10 bis 110 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 100 g ft–3, und noch bevorzugter 30 bis 75 g ft–3 (z.B. 40 bis 125 g ft–3) umfassen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator Palladium umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung von Palladium von 5 bis 300 g ft–3, bevorzugter 10 bis 250 g ft–3, wie z.B. 20 bis 200 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 175 g ft–3, und noch bevorzugter 35 bis 150 g ft–3 (z.B. 50 bis 125 g ft–3). Beispielsweise kann der Oxidationskatalysator eine Gesamtbeladung von Palladium von 5 bis 150 g ft–3, bevorzugter 7,5 bis 125 g ft–3, wie z.B. 10 bis 110 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 100 g ft–3, und noch bevorzugter 30 bis 75 g ft (z.B. 40 bis 125 g ft–3) umfassen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator Gold umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung von Gold von 5 bis 300 g ft–3, bevorzugter 10 bis 250 g ft–3, wie z.B. 20 bis 200 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 175 g ft–3, und noch bevorzugter 35 bis 150 g ft–3 (z.B. 50 bis 125 g ft–3). Beispielsweise kann der Oxidationskatalysator eine Gesamtbeladung von Gold von 5 bis 150 g ft–3, bevorzugter 7,5 bis 125 g ft–3, wie z.B. 10 bis 110 g ft–3, noch bevorzugter 25 bis 100 g ft–3, und noch bevorzugter 30 bis 75 g ft–3 (z.B. 40 bis 125 g ft–3) umfassen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator ein Erdalkalimetall umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung des Erdalkalimetalls von 10 bis 500 g ft–3 (z.B. 60 bis 400 g ft–3 oder 10 bis 450 g ft–3), insbesondere 20 bis 400 g ft–3, spezieller 35 bis 350 g ft–3, wie z.B. 50 bis 300 g ft–3, speziell 75 bis 250 g ft–3.
  • Wenn der Oxidationskatalysator Bismut umfasst, beträgt die Menge von Bismut typischerweise 0,1 bis 15,0 Gew.-% des ersten Trägermaterials (z.B. des hitzebeständigen Oxids hiervon), vorzugsweise 0,5 bis 10,0 Gew.-% (z.B. 0,75 bis 5,0 Gew.-%), bevorzugter 1,0 bis 7,5 Gew.-%.
  • Wenn der Oxidationskatalysator Bismut umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung von Bismut von 5 bis 500 g ft–3. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtbeladung von Bismut 10 bis 250 g ft–3 (z.B. 75 bis 175 g ft–3), bevorzugter 15 bis 200 g ft–3 (z.B. 50 bis 150 g ft–3), noch bevorzugter 20 bis 150 g ft–3 beträgt.
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator eine Gesamtbeladung des zweiten Trägermaterials von 0,1 bis 4,5 g Zoll–3 (z.B. 0,25 bis 4,2 g Zoll–3), vorzugsweise 0,3 bis 3,8 g Zoll–3, noch bevorzugter 0,5 bis 3,0 g Zoll–3 (1 bis 2,75 g Zoll–3 oder 0,75 bis 1,5 g Zoll–3), und noch bevorzugter 0,6 bis 2,5 g Zoll–3 (z.B. 0,75 bis 2,3 g Zoll–3).
  • Wenn der Oxidationskatalysator Mangan umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung von Mangan von 5 bis 500 g ft–3. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtbeladung von Mangan 10 bis 250 g ft–3 (z.B. 75 bis 175 g ft–3), bevorzugter 15 bis 200 g ft–3 (z.B. 50 bis 150 g ft–3), noch bevorzugter 20 bis 150 g ft–3 beträgt.
  • Wenn der Oxidationskatalysator ein Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung des Metalls zum Einfangen von verflüchtigtem Platin von 1 bis 350 g ft–3. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtbeladung 5 bis 300 g ft–3, bevorzugter 10 bis 250 g ft–3, noch bevorzugter 15 bis 150 g ft–3, und noch bevorzugter 20 bis 100 g ft–3 beträgt.
  • Der Oxidationskatalysator kann ein drittes katalytisches Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) umfassen. Die Gesamtbeladung des dritten katalytischen Materials zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) beträgt typischerweise 0,05 bis 3,00 g Zoll–3, insbesondere 0,10 bis 2,00 g Zoll–3, spezieller 0,2 bis 0,8 g Zoll–3. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des dritten katalytischen Materials zum Absorbieren von HCs 0,8 bis 1,75 g Zoll–3, wie z.B. 1,0 bis 1,5 g Zoll–3, betragen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator ein drittes katalytisches Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst, umfasst der Oxidationskatalysator typischerweise eine Gesamtbeladung des dritten katalytischen Materials von 0,1 bis 3,5 g Zoll–3 (z.B. 0,1 bis 1,0 g Zoll–3), vorzugsweise 0,15 bis 3,0 g Zoll–3 (z.B. 0,15 bis 0,75 g Zoll–3), noch bevorzugter 0,2 bis 2,75 g Zoll–3 (0,2 bis 0,5 g Zoll–3 oder 0,75 bis 2,5 g Zoll–3), und noch stärker bevorzugt 0,5 bis 2,5 g Zoll–3 (z.B. 1,0 bis 2,5 g Zoll–3).
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Oxidationskatalysator der Erfindung kein Rhodium umfasst.
  • Die Erfindung liefert des Weiteren ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst. Im Allgemeinen ist die Emissionssteuerungsvorrichtung von dem Oxidationskatalysator getrennt (z.B. weist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein von dem Substrat des Oxidationskatalysators getrenntes Substrat auf), und vorzugsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf der Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung kann aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem NOx-Adsorberkatalysator (NAC), einem Mager-NOx-Katalysator (LNC), einem selektiven katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator, einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRF)-Katalysator und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Emissionssteuerungsvorrichtungen, die durch die Begriffe Dieselpartikelfilter (DPFs), NOx-Adsorberkatalysatoren (NACs), Mager-NOx-Katalysatoren (LNCs), selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysatoren, Dieseloxidationskatalysatoren (DOCs), katalysierte Rußfilter (CSFs), selektive katalytische Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysatoren repräsentiert werden, sind alle auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Der NOx-Adsorberkatalysator (NAC) kann ein passiver NOx-Adsorber-(PNA)-Katalysator oder eine Mager-NOx-Falle (LNT) sein.
  • In einer ersten Abgassystem-Ausführungsform umfasst das Abgassystem des Weiteren ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter (DPF) oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des Dieselpartikelfilters (DPF) oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Somit ist beispielsweise ein Auslass des Oxidationskatalysators mit einem Einlass des DPF oder des CSF verbunden. Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt das DPF oder das CSF folgt oder dass der Oxidationskatalysator sich direkt stromauf des DPF oder des CSF befindet (z.B. ist keine dazwischen liegende Emissionssteuerungsvorrichtung vorhanden). Ein Auslass des Oxidationskatalysators ist vorzugsweise direkt an einen Auslass des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters angeschlossen.
  • In einer zweiten Abgassystem-Ausführungsform umfasst das Abgassystem des Weiteren einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator. Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators). Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt der SCR-Katalysator folgt oder dass sich der Oxidationskatalysator direkt stromauf des SCR-Katalysators befindet.
  • Eine dritte Abgassystem-Ausführungsform umfasst des Weiteren einen selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator. Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysators). Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt der SCR-Katalysator folgt oder dass sich der Oxidationskatalysator direkt stromauf des SCR-Katalysators befindet.
  • Eine vierte Abgassystem-Ausführungsform betrifft ein Abgassystem, das des Weiteren ein Dieselpartikelfilter oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator umfasst. Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Dem DPF oder dem CSF folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z.B. befindet sich das DPF oder das CSF stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators).
  • Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt das DPF oder das CSF folgt oder, dass sich der Oxidationskatalysator direkt stromauf des DPF oder des CSF befindet (z.B. ist keine dazwischen liegende Emissionssteuerungsvorrichtung vorhanden). Bevorzugter folgt dem DPF oder dem CSF direkt der SCR-Katalysator oder befindet sich das DPF oder das CSF direkt stromauf des SCR-Katalysators.
  • In einer fünften Abgassystem-Ausführungsform umfasst das Abgassystem des Weiteren einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator und entweder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ein Dieselpartikelfilter (DPF). Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators). Dem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator folgt typischerweise das katalysierte Rußfilter (CSF) oder das Dieselpartikelfilter (DPF) (z. B. befindet sich der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF) oder des Dieselpartikelfilters (DPF)).
  • Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt der SCR-Katalysator folgt oder dass sich der Oxidationskatalysator stromauf des SCR-Katalysators befindet (z.B. ist keine dazwischen liegende Emissionssteuerungsvorrichtung vorhanden). Bevorzugter folgt dem SCR-Katalysator direkt das CSF oder das DPF oder befindet sich der SCR-Katalysator direkt stromauf des CSF oder des DPF.
  • In einer sechsten Abgassystem-Ausführungsform umfasst das Abgassystem des Weiteren einen NOx-Adsorberkatalysator (NAC) und den Oxidationskatalysator der Erfindung, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF). Dem NOx-Adsorberkatalysator (NAC) folgt typischerweise der Oxidationskatalysator der Erfindung (z.B. befindet sich der NOx-Adsorberkatalysator (NAC) stromauf des Oxidationskatalysators der Erfindung). Es ist bevorzugt, dass dem NOx-Adsorberkatalysator (NAC) direkt der Oxidationskatalysator folgt oder dass sich der NOx-Adsorberkatalysator (NAC) direkt stromauf des Oxidationskatalysators befindet.
  • Die sechste Abgassystem-Ausführungsform kann des Weiteren einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator umfassen. Typischerweise folgt dem NOx-Adsorberkatalysator (NAC) der Oxidationskatalysator der Erfindung (z. B. befindet sich der NOx-Adsorberkatalysator (NAC) stromauf des Oxidationskatalysators der Erfindung) und dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z.B. befindet sich der Oxidationskatalysator der Erfindung stromauf des selektiven katalytischen-(SCR)-Katalysators. Es ist bevorzugt, dass dem Oxidationskatalysator direkt der SCR-Katalysator folgt oder dass sich der Oxidationskatalysator direkt stromauf des SCR-Katalysators befindet.
  • Wenn das Abgassystem der Erfindung einen SCR-Katalysator umfasst, kann das Abgassystem des Weiteren einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie z.B. Ammoniak oder Harnstoff, in das Abgas stromab des Oxidationskatalysators der Erfindung und stromauf des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators umfassen.
  • In der zweiten, fünften und sechsten Abgassystem-Ausführungsform kann der Injektor zwischen dem Oxidationskatalysator und dem SCR-Katalysator angeordnet sein.
  • In der dritten Abgassystem-Ausführungsform kann der Injektor zwischen dem Oxidationskatalysator und dem SCRFTM-Katalysator angeordnet sein.
  • In der vierten Abgassystemausführungsform kann der Injektor zwischen dem Oxidationskatalysator und entweder dem DPF oder dem CSF angeordnet sein. Alternativ kann der Injektor zwischen dem DPF oder dem CSF und dem SCR-Katalysator angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass der Injektor zwischen dem DPF oder dem CSF und dem SCR-Katalysator angeordnet ist.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Injektor kann das Abgassystem des Weiteren ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen. Ammoniak kann in situ z.B. während einer fetten Regeneration eines NAC, der stromauf des Filters angeordnet ist, regeneriert werden. Der SCR-Katalysator oder der SCRFTM-Katalysator kann dann die Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOX verwenden.
  • Die Erfindung liefert ferner eine Vorrichtung oder ein Fahrzeug. Die Vorrichtung oder das Fahrzeug umfasst einen Kompressionszündungsmotor und entweder ein Abgassystem der Erfindung oder einen Oxidationskatalysator der Erfindung.
  • Im Allgemeinen ist der Kompressionszündungsmotor ein Dieselmotor. Der Dieselmotor kann ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI), ein mit Vorgemisch betriebener Kompressionszündungs-(pre-mixed charge compression ignition, ein (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.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Oxidationskatalysators.
  • Die Stufe (i) des Verfahrens umfasst die Herstellung eines Washcoats, der (a) Partikel des ersten katalytischen Materials und (b) Partikel eines zweiten katalytischen Materials umfasst, durch Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials und der Partikel des zweiten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit.
  • Der Begriff "Washcoat", wie hier verwendet, ist auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt. Dieser Begriff bezieht sich auf eine anhaftende Beschichtung, die auf ein Substrat während der Herstellung eines Katalysators appliziert wird.
  • Wenn der Oxidationskatalysator ein drittes katalytisches Material umfasst, kann die Stufe (i) des Verfahrens Folgendes umfassen:
    • (i) Herstellen eines Washcoats, der: (a) Partikel eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), (b) Partikel eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX), (c) Partikel eines dritten katalytischen Materials, beispielsweise gemäß obiger Beschreibung, umfasst, durch Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials, der Partikel des zweiten katalytischen Materials und der Partikel des dritten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei gesagt, Stufe (i) umfasst ein Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials, der Partikel des zweiten katalytischen Materials und optional der Partikel des dritten katalytischen Materials in einer einzigen (d.h.in der gleichen) Flüssigkeit.
  • Die Flüssigkeit kann eine Lösung oder eine Suspension, wie z.B. eine wässrige Lösung oder eine wässrige Suspension, sein.
  • Die Flüssigkeit kann ein Washcoat-Modifizierungsmittel umfassen. Das Washcoat-Modifizierungsmittel kann ein Bindemittel, ein die Rheologie modifizierendes Mittel und/oder ein den pH-Wert modifizierendes Mittel (z.B. eine saure oder basische Verbindung) sein. Solche Washcoat-Modifizierungsmittel sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • In Stufe (i) liegen die Partikel des ersten katalytischen Materials typischerweise in einer festen Form, wie z.B. einer festen, pulverförmigen Form, vor.
  • In Stufe (i) liegen die Partikel des zweiten katalytischen Materials typischerweise in einer festen Form, wie z.B. einer festen, pulverförmigen Form, vor.
  • Wenn das Verfahren ein drittes katalytisches Material umfasst, dann liegen in Stufe (i) die Partikel des dritten katalytischen Materials typischerweise in einer festen Form, wie z.B. einer festen, pulverförmigen Form, vor.
  • Jedes der katalytischen Materialien (z.B. das erste, zweite und/oder dritte katalytische Material) ist unabhängig voneinander in einer festen Form, insbesondere einer festen, pulverförmigen Form vorgefertigt. Die Vorfertigung der katalytischen Materialien kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wie z.B. durch Verwendung von Festphasenverfahren (z.B. Flammensprühpyrolyse, chemische Dampfablagerung) oder Flüssigphasenverfahren (z.B. Herstellung des katalytischen Materials in Lösung und anschließendes Isolieren des Materials in fester Form, Lösungspräzipitation, Sprühtrocknung) durchgeführt werden. Das katalytische Material kann einer oder mehreren Reinigungsstufen (z.B. zum Entfernen von unerwünschten Nebenprodukten) während seiner Herstellung unterzogen werden.
  • In Stufe (i) umfasst die Stufe des Verteilens in einer Flüssigkeit ein Lösen der Partikel in der Flüssigkeit und/oder ein Suspendieren der Partikel in der Flüssigkeit. Mehrere Faktoren, wie z.B. die Natur der Flüssigkeit und die Löslichkeit der Partikel des katalytischen Materials bestimmen, ob in dieser Stufe eine Lösung und/oder eine Suspension der Partikel auftritt.
  • Die katalytischen Materialien können in der Flüssigkeit gleichzeitig oder aufeinanderfolgend verteilt werden. Die Stufe des Verteilens der Partikel des ersten katalytischen Materials und der Partikel des zweiten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit kann ein Einmischen
    • (a1) einer Lösung, einer Suspension oder eines Pulvers, die bzw. das Partikel des ersten katalytischen Materials umfasst, und/oder
    • (a2) einer Lösung, einer Suspension oder eines Pulvers, die bzw. das Partikel des zweiten katalytischen Materials umfasst,
    in die Flüssigkeit umfassen.
  • In (a1) ist das Pulver, das Partikel des ersten katalytischen Materials umfasst, bevorzugt.
  • In (a2) ist das Pulver, das Partikel des zweiten katalytischen Materials umfasst, bevorzugt.
  • Wenn der Oxidationskatalysator ein drittes katalytisches Material umfasst, kann die Stufe des Verteilens der Partikel des ersten katalytischen Materials und der Partikel des zweiten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit ein Einmischen (a3) einer Lösung, einer Suspension oder eines Pulvers, welche Partikel des dritten katalytischen Materials umfassen, in die Flüssigkeit umfassen. Das Pulver, das Partikel des zweiten katalytischen Materials umfasst, ist bevorzugt.
  • Stufe (ii) des Verfahrens umfasst ein Beschichten eines Substrats mit dem Washcoat. Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem Washcoat sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt; siehe z.B. WO 99/47260 , WO 2007/077462 und WO 2011/080525.
  • Das Verfahren der Erfindung kann des Weiteren umfassen:
    • (iii) ein Trocknen und/oder Calcinieren des Substrats mit dem Washcoat (z.B. zur Bildung einer auf dem Substrat angeordneten katalytischen Beschichtung).
  • Stufe (iii) wird nach sämtlichen obigen Stufen durchgeführt. Geeignete Trocknungs- und Calcinierungsbedingungen hängen von der Zusammensetzung des Washcoats und dem Typ des Substrats ab. Derartige Trocknungs- und Calcinierungsbedingungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Verfahren der Erfindung eine einzelne Stufe eines Beschichtens eines Substrats mit einem Washcoat umfasst.
  • DEFINITIONEN
  • Jegliche Bezugnahmen hierin auf eine Beladung in Einheiten von g ft–3 (Gramm pro Kubikfuß) oder g Zoll–3 (Gramm pro Kubikzoll) u. dgl. beziehen sich auf das mittlere Gewicht einer Komponente pro Volumen des Substrats.
  • Der Begriff "Mischoxid", wie hier verwendet, bezieht sich im Allgemeinen auf ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie allgemein auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt ist. Der Begriff "Verbundoxid", wie hier verwendet, bezieht sich im Allgemeinen auf eine Zusammensetzung von Oxiden, die mehr als eine Phase aufweisen, wie auf dem einschlägigen Fachgebiet allgemein bekannt ist.
  • Wie hier verwendet, umfasst der Begriff "Platin" "Platin (z.B. in metallischer Form) und/oder ein Oxid hiervon", der Begriff "Palladium" umfasst "Palladium (z.B. in metallischer Form) und/oder ein Oxid hiervon" und der Begriff "Mangan" umfasst "Mangan (z.B. in metallischer Form) und/oder ein Oxid hiervon", wenn nicht anders angegeben. Während der Verwendung des Oxidationskatalysators kann ein Teil des oder das gesamte Platin, Palladium oder Mangan in Form eines Oxids vorhanden sein.
  • Wie hier verwendet, umfasst der Begriff "Erdalkalimetall" "Erdalkalimetall (z.B. in metallischer Form), ein Oxid des Erdalkalimetalls und/oder ein Carbonat des Erdalkalimetalls", wenn nicht anders angegeben. Während der Verwendung des Oxidationskatalysators kann ein Teil des oder das gesamte Erdalkalimetall in Form eines Oxids und/oder eines Carbonats vorhanden sein.
  • Es versteht sich, dass die Bezugnahme auf einen "Oxidationskatalysator", wie hier verwendet, sich auf einen Katalysator beziehen kann, der ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein katalysiertes Rußfilter (CSF), ein Kaltstartkonzept-(CSCTM)-Katalysator, ein passiver NOX-Adsorber (PNA) oder eine Mager-NOX-Falle (LNT) ist oder zur Verwendung als solches vorgesehen ist. Ein Kaltstartkonzept-(CSCTM)-Katalysator ist in der WO 2012/166868 beschrieben.
  • Der Begriff "im Wesentlichen alles“ bzw. „im Wesentlichen das gesamte", wie hier bei Bezugnahme auf die Struktur der Partikel eines katalytischen Materials verwendet, bezieht sich auf mindestens 95 Gew.-%, typischerweise auf mindestens 99 Gew.-%, wie z.B. mindestens 95 Gew.-%, der Partikel des katalytischen Materials, die eine angegebene Struktur aufweisen.
  • Der Begriff "im Wesentlichen frei", wie hier im Kontext einer speziellen chemischen Einheit (z.B. Palladium) verwendet, bezieht sich auf ein katalytisches Material, das weniger als 0,5 Gew.-% der chemischen Einheit, typischerweise weniger als 0,1 Gew.-% der chemischen Einheit, wie z.B. weniger als 0,01 Gew.-% der chemischen Einheit, enthält. Im Allgemeinen ist die chemische Einheit unter Verwendung herkömmlicher Analysetechniken nicht nachweisbar.
  • Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“, wie er hier verwendet wird, beschränkt den Umfang eines Merkmals dahingehend, dass die angegebenen Materialien oder Stufen, sowie beliebige weitere Materialien oder Stufen, die die grundlegenden Eigenschaften dieses Merkmals nicht erheblich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen, umfasst sind. Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“ umfasst den Ausdruck „besteht aus“.
  • BEISPIELE
  • Die Erfindung wird nun durch die nachfolgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Beispiel 1 (Referenzbeispiel)
  • Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulver wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von geeigneten Mengen von löslichen Platin- und Palladiumsalzen. Beta-Zeolith wurde zugegeben und die Aufschlämmung wurde zum Homogenisieren verrührt. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die erste Beschichtungsschicht wies eine Edelmetallbeladung von 20 g ft–3 und ein Pt:Pd-Gewichtsverhältnis von 1:1 auf.
  • Eine zweite Aufschlämmung von Aluminiumoxid wurde auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Ein lösliches Platinsalz wurde zugegeben und die Aufschlämmung wurde zum Homogenisieren verrührt. Dieser Washcoat wurde auf den Durchflussmonolith appliziert. Die zweite Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die zweite Beschichtungsschicht wies eine Pt-Metallbeladung von 30 g ft–3 auf.
  • Die gesamte Edelmetallbeladung des fertiggestellten Teils betrug 50 g ft–3 und das Pt:Pd-Gewichtsverhältnis war 4:1. Die Zeolithbeladung betrug 0,5 g Zoll–3.
  • Beispiel 2
  • Herstellung von Pulver P1
  • Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulver wurde mit löslichen Salzen von Platin und Palladium mittels eines Trockenimprägnierungsverfahrens imprägniert. Das Pulver wurde getrocknet, anschließend erneut in Wasser aufgeschlämmt und mit einer wässrigen Lösung von Hydrazin bei 55 °C zum Reduzieren der Platingruppenmetalle (PGMs) behandelt. Die reduzierte Aufschlämmung wurde filtriert, getrocknet und anschließend bei 500 °C calciniert. Das erhaltene Pulver weist ein Pt:Pd-Gewichtsverhältnis von 1:1 und eine gesamte Edelmetallbeladung von 1,45 Gew.-% auf.
  • Herstellung von Pulver P2
  • Aluminiumoxidpulver wurde mit Platinnitratlösung mittels eines Trockenimprägnierungsverfahrens imprägniert. Das Pulver wurde getrocknet, anschließend erneut in Wasser aufgeschlämmt und mit einer wässrigen Lösung von Hydrazin bei 55 °C zum Reduzieren des Pt behandelt. Die reduzierte Aufschlämmung wurde filtriert, getrocknet und anschließend bei 500 °C calciniert. Das erhaltene Pulver weist eine Pt-Beladung von 2,9 Gew.-% auf.
  • Herstellung des Katalysators
  • Das vorgefertigte Pulver P1 wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Bariumacetat wurde zu der Aufschlämmung zugegeben, gefolgt von Beta-Zeolith. Die Aufschlämmung wurde anschließend zum Homogenisieren verrührt. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die erste Beschichtungsschicht wies eine Edelmetallbeladung von 20 g ft–3 und ein Pt:Pd-Gewichtsverhältnis von 1:1 auf.
  • Vorgefertigtes Pulver P2 wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Dieser Washcoat wurde auf den Durchflussmonolith appliziert. Die zweite Beschichtung wurde getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die zweite Beschichtungsschicht wies eine Pt-Metallbeladung von 30 g ft–3 auf.
  • Die gesamte Edelmetallbeladung des fertiggestellten Teils betrug 50 g ft–3 und das Pt:Pd-Gewichtsverhältnis war 4:1. Die Zeolithbeladung betrug 0,5 g Zoll–3.
  • Beispiel 3
  • In diesem Beispiel wurden die Pulver P1 und P2 von Beispiel 2 verwendet.
  • Das vorgefertigte Pulver P1 wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Das vorgefertigte Pulver P2 wurde in Wasser aufgeschlämmt und auf einen d90 < 20 µm vermahlen. Die Aufschlämmungen von vermahlenem P1 und P2 wurden kombiniert und vermischt. Bariumacetat wurde zugegeben, gefolgt von Beta-Zeolith. Der erhaltene Washcoat wurde auf einen Cordierit-Durchflussmonolith mit 400 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung etablierter Beschichtungstechniken appliziert. Das Teil wurde anschließend getrocknet und bei 500 °C calciniert. Die gesamte Edelmetallbeladung des fertiggestellten Teils betrug 50 g ft–3 und das Pt:Pd-Gewichtsverhältnis war 4:1. Die Zeolithbeladung betrug 0,5 g Zoll–3.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Messung der katalytischen Aktivität
  • Kernproben wurden von den Katalysatoren der Beispiele 1, 2 und 3 entnommen. Die Kerne wurden hydrothermisch in einem Ofen bei 750 °C während 15 Stunden unter Verwendung von 10 % Wasser gealtert.
  • Die katalytische Aktivität wurde unter Verwendung eines Synthetikgas-Prüfstandtests zur katalytischen Aktivität (SCAT) bestimmt. Die gealterten Kerne wurden in einem simulierten Abgasgemisch getestet, das in Tabelle 1 gezeigt ist. In jedem Fall ist Stickstoff der Rest. Die Oxidationsaktivität für NO wird als die prozentuale Umwandlung bei 250 °C bestimmt. Die Oxidationsaktivität für CO wird durch die Anspringtemperatur, bei der eine 50 %-Umwandlung erreicht wird (T50), bestimmt. Die Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HCs) wird durch die Anspringtemperatur, bei der eine 60 %-Umwandlung erreicht wird (T60), bestimmt. Die Ergebnisse aus den SCATs sind in den nachfolgenden Tabellen 2 und 3 gezeigt. Tabelle 1
    CO 1500 ppm
    HC (als C1) 430 ppm
    NO 100 ppm
    CO2 4 %
    H2O 4 %
    O2 14 %
    Raumgeschwindigkeit 55000/Stunde
    Tabelle 2
    Beispiel Nr. T50 CO gealterter Zustand (°C) T60 HC gealterter Zustand (°C)
    1 168 171
    2 169 173
    3 170 171
  • Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen die CO T50- und HC T60-Anspringtemperaturen für die Beispiele 1, 2 und 3. Alle Katalysatoren weisen ähnliche Anspringtemperaturen auf. Die Beispiele 2 und 3 umfassen vorgefertigte Pulver. Beispiel 3 umfasst vorgefertigte Pulver in einer einzelnen Schicht und weist eine ähnliche Anspringaktivität für CO und HC auf wie die Katalysatoren mit mehr als einer Schicht. Tabelle 3
    Beispiel Nr. gealterter Kern, NO-Oxidation bei 250°C (%)
    1 56
    2 64
    3 54
  • Die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen die NO-Oxidationsleistungsfähigkeit der Beispiele 1, 2 und 3 bei 250 °C. Die Beispiele 2 und 3 umfassen vorgefertigte Pulver. Beispiel 2 besitzt die höchste NO-Oxidationsaktivität und zeigt einen Vorteil durch Verwendung vorgeformter Pulver in einem Zwei-Schichten-Design. Beispiel 3 zeigt eine ähnliche NO-Oxidationsaktivität wie Beispiel 1. Beispiel 3 zeigt eine ähnliche NO-Oxidationsaktivität wie Beispiel 1, obwohl es eine einzelne Schicht aufweist.
  • Fahrzeugtest
  • Die Katalysatoren der Beispiele 1 und 3 wurden hydrothermal 15 Stunden bei 750 °C gealtert. Die gealterten Katalysatoren wurden in einer eng gekoppelten Position an ein EU5-Leichtlastpassagierfahrzeug angeschlossen, das mit einem 1,6-Liter-Common-Rail-Dieselmotor ausgestattet war. Das Fahrzeug wurde auf einem Rollenprüfstand unter Verwendung des Neuen Emissionsfahrzyklus (NEDC) fahren gelassen. Drei NEDC-Tests wurden bei jedem Katalysator zur Stabilisierung der Aktivität durchlaufen. Die CO- und HC-Oxidationsaktivität wird als die prozentuale Umwandlung von kumulativen NEDC-Emissionen über den Katalysator bestimmt. Die Ergebnisse aus dem dritten Zyklus sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Beispiel Nr. % CO-Umwandlung % HC-Umwandlung
    1 63 80
    3 70 83
  • Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen die prozentualen CO- und HC-Umwandlungen von Beispiel 1 und Beispiel 3 über den NEDC. Beispiel 3 ist ein eine einzelne Schicht aufweisender Katalysator, der vorgefertigte Pulver umfasst. Beispiel 3 zeigt eine höhere Umwandlung von CO und HC als Beispiel 1 über den interstationären NEDC-Test.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen sei angemerkt, dass der Inhalt eines jeglichen Dokuments, auf das hierin Bezug genommen wird, in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/120292 [0060]
    • US 5045519 [0096]
    • GB 2016/050359 [0127]
    • WO 2012/166868 [0142, 0261]
    • WO 2013/08813 [0172]
    • GB 2016/050285 [0176]
    • WO 99/47260 [0253]
    • WO 2007/077462 [0253]
    • WO 2011/080525 [0253]

Claims (41)

  1. Oxidationskatalysator zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases, wobei der Oxidationskatalysator ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete katalytische Beschichtung umfasst, wobei die katalytische Beschichtung ein Gemisch von: (a) Partikeln eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), (b) Partikeln eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst.
  2. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das erste katalytische Material (i) Platin, (ii) ein erstes Trägermaterial und (iii) eine Komponente, die aus der aus Palladium, einem Promotor und einer Kombination von Palladium und einem Promotor bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfasst.
  3. Oxidationskatalysator nach Anspruch 2, wobei das erste katalytische Material (i) Platin (Pt), (ii) ein erstes Trägermaterial und (iii) eine Komponente, die aus der aus einem Promotor und einer Kombination von Palladium und einem Promotor bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfasst, und wobei der Promotor (a) ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon und/oder (b) Bismut oder ein Oxid hiervon umfasst.
  4. Oxidationskatalysator nach Anspruch 3, wobei der Promotor ein Erdalkalimetall oder ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat hiervon umfasst.
  5. Oxidationskatalysator nach Anspruch 3, wobei der Promotor Bismut oder ein Oxid hiervon umfasst.
  6. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das erste Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid umfasst, und wobei das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid umfasst.
  7. Oxidationskatalysator nach Anspruch 6, wobei das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid umfasst, wobei das Aluminiumoxid mit einem Silicium oder ein Oxid hiervon umfassenden Dotiermittel dotiert ist.
  8. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das erste katalytische Material (i) Palladium (Pd), (ii) Gold (Au) und (iii) ein erstes Trägermaterial umfasst.
  9. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das erste katalytische Material Platin (Pt), (ii) Palladium (Pd), (iii) Mangan oder ein Oxid hiervon und (iv) ein erstes Trägermaterial umfasst.
  10. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei das erste katalytische Material einen Molekularsiebkatalysator umfasst, wobei der Molekularsiebkatalysator Palladium und ein großporiges Molekularsieb umfasst.
  11. Oxidationskatalysator nach Anspruch 10, wobei das Molekularsieb ein Alumosilicatzeolith ist.
  12. Oxidationskatalysator nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei das großporige Molekularsieb einen BEA-Gerüsttyp aufweist.
  13. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite katalytische Material zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) vorgesehen ist und Platin und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  14. Oxidationskatalysator nach Anspruch 13, wobei das zweite katalytische Material des Weiteren Mangan umfasst.
  15. Oxidationskatalysator nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei das zweite Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid umfasst und wobei das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder ein Misch- oder Verbundoxid von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid umfasst.
  16. Oxidationskatalysator nach Anspruch 15, wobei das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid umfasst, wobei das Aluminiumoxid mit einem Dotiermittel, das Silicium oder ein Oxid hiervon umfasst, dotiert ist.
  17. Oxidationskatalysator nach Anspruch 13, wobei das zweite katalytische Material des Weiteren Palladium umfasst.
  18. Oxidationskatalysator nach Anspruch 13 oder Anspruch 17, wobei das zweite Trägermaterial ein hitzebeständiges Oxid umfasst, wobei das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid oder Ceroxid oder ein Misch- oder Verbundoxid hiervon umfasst.
  19. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das zweite katalytische Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) vorgesehen ist und einen Molekularsiebkatalysator umfasst, wobei der Molekularsiebkatalysator ein Edelmetall und ein Molekularsieb umfasst.
  20. Oxidationskatalysator nach Anspruch 19, wobei das Edelmetall Palladium umfasst.
  21. Oxidationskatalysator nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei das Molekularsieb aus einem kleinporigen Molekularsieb, einem mittelporigen Molekularsieb und einem großporigen Molekularsieb ausgewählt ist.
  22. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, das 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.
  23. Oxidationskatalysator nach Anspruch 22, wobei das kleinporige Molekularsieb einen Gerüsttyp aufweist, der AEI oder CHA ist.
  24. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst und ein Siliciumdioxid-zu Aluminiumoxid-Molverhältnis von 10 bis 200 aufweist.
  25. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der des Weiteren ein drittes katalytisches Material zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt) umfasst, welches ein Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin (Pt), geträgert auf einem dritten Trägermaterial, umfasst.
  26. Oxidationskatalysator nach Anspruch 25, wobei das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium, Silber, Gold, Kupfer und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  27. Oxidationskatalysator nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei die Partikel des Metalls zum Einfangen von verflüchtigtem Platin eine mittlere Partikelgröße von ≥ etwa 10 nm aufweisen.
  28. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das dritte Trägermaterial für das Metall zum Einfangen von verflüchtigtem Platin ein hitzebeständiges Oxid ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid und Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht.
  29. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 24, der des Weiteren ein drittes katalytisches Material zum Absorbieren von Kohlenwasserstoffen (HCs) umfasst, welches einen Zeolith umfasst.
  30. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 24, der des Weiteren ein drittes katalytisches Material zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst, welches eine NOX-Absorberkomponente, geträgert auf Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid, umfasst, wobei die NOX-Absorberkomponente aus einem Erdalkalimetall, einem Alkalimetall, einem Seltenerdmetall und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt ist.
  31. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein Durchflussmonolith ist.
  32. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Substrat ein Filtermonolith ist.
  33. Abgassystem zum Behandeln eines von einem Kompressionszündungsmotor produzierten Abgases, wobei das Abgassystem einen Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 32 und optional eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst.
  34. Fahrzeug, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder einen Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 32 oder ein Abgassystem nach Anspruch 33 umfasst.
  35. Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators für einen Kompressionszündungsmotor, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (i) Herstellen eines Washcoats, der (a) Partikel eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), und (b) Partikel eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) umfasst, durch Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials und der Partikel des zweiten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit, und (ii) Beschichten eines Substrats mit dem Washcoat.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Partikel des ersten Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) der Definition in einem der Ansprüche 2 bis 12 entsprechen.
  37. Verfahren nach Anspruch 35 oder Anspruch 36, wobei die Partikel des zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX) der Definition in einem der Ansprüche 13 bis 24 entsprechen.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei Stufe (i) eine Stufe ist, die Folgendes umfasst: (i) Herstellen eines Washcoats, der: (a) Partikel eines ersten katalytischen Materials zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), (b) Partikel eines zweiten katalytischen Materials zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder zum Absorbieren von Stickstoffoxiden (NOX), (c) Partikel eines dritten katalytischen Materials umfasst, durch Verteilen der Partikel des ersten katalytischen Materials, der Partikel des zweiten katalytischen Materials und der Partikel des dritten katalytischen Materials in einer Flüssigkeit.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, wobei das dritte katalytische Material der Definition in einem der Ansprüche 25 bis 30 entspricht.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, wobei die Flüssigkeit eine wässrige Lösung oder eine wässrige Suspension ist.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, wobei die Flüssigkeit ein Washcoat-Modifizierungsmittel, das ein Bindemittel, ein die Rheologie modifizierendes Mittel und/oder ein den pH-Wert modifizierendes Mittel ist, umfasst.
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