DE19600552B4

DE19600552B4 - Entfernung von Stickstoffoxiden aus Abgas unter Verwendung eines Katalysators

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Publication number: DE19600552B4
Application number: DE19600552A
Authority: DE
Inventors: Hidehiro Tsuchiura Iizuka; Osamu Hitachi Kuroda; Toshio Takahagi Ogawa; Akira Mito Kato; Hiroshi Hitachi Miyadera; Yuichi Hitachinaka Kitahara; Hiroatsu Hitachinaka Tokuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: JP3374569B2; KR960028969A; DE19600552A1; KR100366993B1; JPH08187431A; US6093377A; US6517784B1

Abstract

Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus einem Gasfluß durch Verwendung eines Katalysators, wobei
die Stickstoffoxide zu Stickstoff reduziert werden durch Kontaktieren des Gasflusses mit dem Katalysator in Gegenwart von mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid,
wobei der Katalysator eine Struktur aufweist, die zusammengesetzt ist aus einem anorganischen Oxidträger, der aktive Komponenten trägt,
wobei die aktiven Komponenten mindestens ein Edelmetall umfassen, ausgewählt aus Rhodium,Platinund Palladium,
mindestens ein Seltene Erdenmetall,
mindestens ein Erdalkalimetall und Magnesium,
wobei das Edelmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,05-3,5mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers,
das Seltene Erdenmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,7-20mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers,
das Erdalkalimetall enthalten ist in einem Bereich von 4-16mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers,
Rhodium weniger als 1,9mol-% beträgt,
Platin weniger als 2,6 mol-% beträgt,
Palladium weniger als 2,8mol-% beträgt,
das Edelmetall in Metallform oder Oxidform enthalten ist,
das Seltene ErdenmetallinOxidform enthalten ist und das ErdalkalimetallinOxidform oder Carbonatform enthalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur wirksamen Entfernung von Stickstoffoxiden aus Abgas, das die Stickstoffoxide enthält, wie Abgas aus Verbrennungsmotoren von Automobilen usw., Abgas aus Verbrauchergeräten, wie Kochvorrichtungen u.a. und Abgas aus Siedekesseln in Fabriken und thermischen Kraftwerken.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung Katalysatoren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus dem Abgas. Die Katalysatoren gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise eingesetzt zur Reinigung von Abgas aus Magergemischmotoren.
Stickstoffoxide (NO_x) sind enthalten in Abgas, das von Verbrennungsmotoren von Automobilen usw. freigesetzt wird. Die Stickstoffoxide sind schädlich für menschliche Körper und sind eine Quelle der Zerstörung der globalen Umwelt durch sauren Regen usw. Deshalb wurden verschiedene Katalysatoren zur Entfernung der Stickoxide in Abgas untersuch.
Die meisten der Katalysatoren zur Reinigung von Abgas aus Automobilen, die gegenwärtig entwickelt werden, zielen auf eine Behandlung von Abgas aus Automobilen ab, wobei ein Verhältnis von Treibstoff zu Luft, d. h. Luft/Treibstoff, auf das Gewicht bezogen, auf ein etwa stöchiometrisches Verhältnis eingestellt wird, das das theoretische Luft zu Treibstoff-Verhältnis ist (Luft/Treibstoff = 14,7 auf das Gewicht bezogen). Eine Verbrennung, unter der stöchiometrischen Bedingung erzeugt und setzt Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid frei zusätzlich zu den Stickstoffoxiden. Die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid sind ebenfalls die Umwelt kontaminierendes Material. Deshalb waren Dreiwegekatalysatoren, die die vorstehenden drei Substanzen simultan behandeln können, eine Hauptaufgabe der Entwicklung gewesen Der Dreiwegekatalysator ist eine allgemeine Bezeichnung für Katalysatoren, die simultan Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid in Abgas behandeln können. Die meisten der Dreiwegekatalysatoren enthalten Edelmetalle, wie Rhodium, Palladium und Platin als Hauptbestandteile.
Gegenwärtig werden jedoch Magergemischmotoren, die Treibstoff mit einem Treibstoff- zu Luft-Verhältnis (Luft/Treibstoff), das größer ist, als das theoretische Treibstoff- zu Luftverhältnis, ein Hauptanliegen für Automobilmotoren in Anbetracht des abnehmenden Treibstoffverbrauchs. Bei der Magergemischverbrennung nimmt der Sauerstoffgehalt in den Abgasen zu und eine Aktivität von konventionellen Dreiwegekatalysatoren nimmt in Gegenwart des Sauerstoffs ab. Darüber hinaus können Stickstoffoxide in Abgas nicht effektiv entfernt werden. Deshalb wird die Entwicklung von Katalysatoren zur Reinigung von Abgas aus Magergemischmotoren notwendig.
Als Katalysator zur Reinigung von Abgas aus Magergemischmotoren werden ein Katalysator, der zusammengesetzt ist aus Kupfer auf eine m Zeolithträger (JP-A-1-130735 (1989), Proceeding of 68th Meeting for discussing catalyst, 3F108, (1991)) und ein Katalysator, der zusammengesetzt ist aus Kobalt und Seltenen Erdenmetallen, auf einem Zeolithträger, und darüber hinaus mindestens einem von Kupfer und Rhodium auf einem Zeolithträger (JP-A-4-219147 (1992)) offenbart.
Ein Katalysator, der NO_x absorbiert unter Magergemischverbreanungsbedingungen, das absorbierte NO_x unter einer stöchiometrischen Verbrennungsbedingung desorbiert und das NO_x reduziert, ist offenbart in JP-A-5-261287 (1993). Der Katalysator ist zusammengesetzt aus Bariumoxiden, Lanthanoxiden und Platin, die alle aufgebracht sind auf einen Aluminiumoxidträger.
Bei den vorstehend beschriebenen konventionellen Katalysatoren zur Reinigung von Abgas aus Magerge mischmotoren tritt das Problem auf daß den Katalysatoren eine lange Lebensdauer fehlt, da alle Katalysatoren Zeolith enthalten. Unter der Magergemischverbrennungsbedingung werden etwa 10 Vol-% Wasser erzeugt durch Kombinieren von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff im Abgas. Zeolith hat die Eigenschaft, daß das Zeolith die Zeolithstruktur verliert, wenn es erhitzt wird unter Bedingungen, bei denen Wasser vorliegt Ist die Zeolithstruktur einmal aufgebrochen, so koagulieren diese Komponenten, die auf dem Zeolith getragen werden, und die katalytische Aktivität nimmt ab.
Der Katalysator, der zusammengesetzt ist aus Bariumoxiden, Lanthanoxiden und Platin, die alle auf einem Aluminiumoxidträger getragen werden, weist das Problem auf, daß die Bariumoxide, die in einer hohen Konzentration enthalten sind, thermisch verschlechtert bzw. zerstört werden.
Entsprechend ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Endung, ein Verfahren zur Behandlung von Abgas bereitzustellen, um das Abgas aus Magergemischverbrennung wirksam zu reinigen Eine weitere der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Katalysators, der das Abgas aus einer Magergemischverbrennung wirksam reinigen kann und eine lange Lebensdauer aufweist.
Das Verfahren zur Behandlung von Abgas gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren des Kontaktierens des Abgasfluss es, der Stickstoffoxide enthält, mit dem Katalysator in Gegenwart von mindestens einem der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zur Reduktion der Stickstoffoxide zu Stickstoff.
Der Katalysator umfaßt eine Struktur, wobei aktive Komponenten von anorganischen Oxidträgern getragen werden, wobei die aktiven Komponenten mindestens eines der Edelmetalle, ausgewählt aus Rhodium, Platin und Palladium, mindestens eines von Seltene Erdenmetallen und mindestens eines von Erdalkalimetallen, und Magnesium umfassen Die Konzentration des Edelmetalls liegt in einem Bereich von 0,05-3,5 mol-%, bezogen auf 100 mol-% des Trägers aus anorganischen Oxiden, das Seltene Erdenmetall legt im Bereich von 0,7-20 mol-%, das Erdalkalimetall liegt im Bereich von 4-16 mol-%, das Rhodium weniger als 1,9 mol-%, Platin weniger als 2,6 mol-%, Palladium weniger als 2,8 mol-%, das Edelmetall ist enthalten in Metallform oder Oxidform, das Seltene Erdenmetall in Oxidform und las Erdaikalimetall ist enthalten in Oxidform oder Carbonsäuresalzform.
Als aktive Komponente des Katalysators der vorliegenden Erfindung ist die aktive Komponente, zusammengesetzt aus Rhodium, Platin, Cer und Magnesium am meisten bevorzugt, und die katalytische Aktivität ist maximal.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise in einer Weise aufgebaut, daß der anorganische Oxidträger das Seltene Erdenmetall trägt, das Seltene Erdenmetall das Edelmetall trägt, und das Edelmetall das Erdalkalimetall trägt. Der Katalysator der vorstehend beschriebenen Struktur hat eine bevorzugte Dispergierbarkeit der Edelmetallkomponenten und eine hohe katalytische Aktivität.
Die Edelmetalikomponenten setzen sich zusammen aus Rhodium und Platin, und das Rhodium ist vorzugsweise getragen vom Platin.
Im Katalysator der vorliegenden Erfindung ergibt das Edelmetall ein Reaktionsfeld zur Erzeugung von N₂ aus Sticksioffoxid und Kohlenwasserstoff. Durch den Gehalt an Erdalkalimetall und/oder Seltene Erdenmetall wird die Adsorption von Stickstoffoxid an der Oberfläche des Katalysators erhöht. Darüber hinaus haben das Erdalkalimetall und das Seltene Erdenmetall eine stark bindende Aktivität mit Sauerstoff und entsprechend können die Metalle Sauerstoff in NO_x absorbieren und die katalytische Reaktion zur Bildung von N₂ vorantrei- ben, selbst unter einer Bedingung, bei der Sauerstoff vorliegt.
Magnesium in den aktiven Komponenten hat einen Effekt der Erhöhung der Reduktionsreaktion der Stickstoffoxide durch Erhöhung der Kristallinität des Edelmetalls. Die Kristallinität des Edelmetalls kann erhöht werden durch Auftragen von Magnesium nach dem Auftragen des Edelmetalls auf den Träger.
Wenn der Katalysator ein Gemisch von Partikeln ist, zusammengesetzt aus einem anorganischen Oxidträger, der das Edelmetall, Cer und Magnesium als die aktiven Komponenten trägt und Partikeln, die zusammengesetzt sind aus einem anorganischen Oxidträger, der das Edelmetall, Lanthan und Barium als die aktiven Komponenten trägt, hat der Katalysator eine signifikant hohe katalytische Aktivität unter sowohl stöchiometrischen und Magergemisch-Verbrennungsbeiriebsbedingungen. Die Partikel, die zusammengesetzt sind aus einem anorganischen Oxidträger, der das Edelmetall, Cer und Magnesium trägt, haben eine überlegene Leistungsfähigkeit zur Reinigung des Abgases unte sowohl stöchiometrischen als auch Magergemisch-Verbrennungsbedingungen, und die Partikel, die sich zusammensetzen aus einem anorganischen Oxidträger, der das Edelmetall, Lanthan und Barium trägt, haben die Eigerschaft, NO_x unter den Magergemisch-Verbrennungsbedingungen zu absorbieren. Deshalb kann die katalytische Leistungsfähigkeit zur Reinigung des Abgases erhöht werden durch Kombinieren der obigen zwei Arten von Partikeln, da NO_x absorbiert wird unter den Magergemisch-Verbrennungsbedingun- gen und das NO_x freigesetzt wird unter den stöchiometrischen Verbrennungsbedingungen zur Reduktion zu N₂.
Als anorganischer Oxidträger können poröse Oxide, wie TiO₂, SiO₂, ZrO₂, MgO und ähnliche verwendet werden Insbesondere wird vorzugsweise mindestens eines, ausgewählt aus Kompositoxid von Lanthan und β-Aluminiumoxid (La. β-Al₂O₃) und umfassen β-Aluminiumoxid (β-Al₂O₃) verwendet.
Bei der Behandlung von Abgas mit dem Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß der Katalysatorkontakt altemnierend mit einem Gasfluß mit niedriger Sauerstoffkonzentration, wobei eine Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen, in einem Bereich von 1,0-1,7% eingestellt wird, und einem Gasfluß mit hohem Sauerstoffgehalt, wobei die Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen, höher gesetzt wird als der des Gasflusses mit niedrigem Sauerstoffgehalt, durchgeführt wird. Wird der Katalysator der vorliegenden Erfindung mit dem Gasfluß mit hoher Sauerstoffkonzentration kontinuierlich kontaktiert, wird ein Oxidfilm auf der Oberfläche des Katalysators erzeugt und die Aktivität des Katalysators nimmt schrittweise ab. Deshalb wird der Katalysator nach dem Kontaktieren mit dem Gasfluß mit hoher Sauerstoffkonzentration darauffolgend mit dem Gasfluß mit niedriger Sauerstoffkonzentration kontaktiert, um den Oxidfilm zu eliminieren, der an der Oberfläche des Katalysators durch Reaktion mit Kohlenwasserstoff oder Kohlenmonoxid gebildet wurde. Gemäß dem alternierenden Kontakt mit dem Gasfuß mit hoher Sauerstoffkonzentration und dem Gasfluß mit niedriger Sauerstoffkonzentration kann die Aktivität des Katalysators auf einem bevorzugten Level für eine lange Zeit gehalten werden. Die Zeit zum Kontaktieren des Katalysators mit dem Gasfluß mit hoher Sauerstoffkonzentration oder niedriger Sauerstoffkonzentration kann jeweils von einigen 10 Sekunden bis einigen Minuten betragen.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung hat eine bevorzugte Leistungsfähigkeit zur Reinigung von Abgas unter sowohl stöchiometrischer Bedingung als auch Magergemisch-Verbrennungsbedingung. Konkret ausgedrückt kann der Katalysator der vorliegenden Erfindung Stickstoffoxide, die im Abgas unter den obigen zwei Bedingungen freigesetzt werden, wirksam zu Stickstoff reduzieren unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel. Somit können sowohl Kohlenwasserstoffe als auch Kohlenmonoxid simultan behandelt werden.
In Verbindung mit der Installation des Katalysators der vorliegenden Erfindung in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors kann die Freisetzung von Stickstoffoxiden außerhalb des Automobils beachtlich unterdrückt werden. Insbesondere wenn Magergemischverbrennung und stöchiometrische Verbrennung alternierend ausgeführt werden, kann die freigesetzte Menge an Stickstoffoxiden auf einen niedrigen Wert unterdrückt werden für eine fange Zeit ohne Wechseln des Katalysators.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls wirksam zur Behandlung von Abgas aus Dieselmotoren von Dieselautomobiler und anderen Der Dieselmotor wird mit einem hohem Luft zu Treibstoff-Verhältnis betrieben, d. h, unter Sauerstoffüberschußbedingungen. Der Katalysator der vorliegenden Erfindung hat jedoch eine bevorzugte Aktivität in Gegenwart von Sauerstoff. Deshalb kann der Katalysator der vorliegenden Erfindung Stickstoffoxide wirksam sogar aus dem Abgas, das von einem Dieselmotor freigesetzt wird, entfernen.
Wenn Cer im Katalysator der vorliegenden Erfindung enthalten ist, liegt die enthaltene Menge vorzugsweise in einem Bereich von 0,7 mo-% bis 20 mol-%, bezogen auf 100 mol-% an organischem Träger. Wenn Magnesium im Katalysator der vorliegenden Erfindung enthalten ist, ist die enthaltene Menge vorzugsweise in einem Bereich von 4 mol-% bis 16 mol-%, bezogen auf 100 mol-% anorganischen Träger.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden in verschiedenen Formen, wie als Pulver, Partikel, Pellets, Wabe und anderen. Darüber hinaus kann der Katalysator verwendet werden, getragen auf einer porösen Wabe, wie Cordierit-Waben und Metallwaben.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden nach verschiedenen Verfahren, wie einem Imprägnierverfahren, Knetverfahren, Coprezipitierverfahren, Sol-Gel-Verfahren und anderen.
Wird der Katalysator mit dem Imprägnierverfahren hergestellt, umfaßt das Verfahren vorzugsweise die Schritte des Eintauchens eines anorganischen Oxidträgers in eine Lösung, die Seltene Erdenmetallverbindungen enthält, Calcinieren des imprägnierten Trägers, Eintauchen des calcinierten Trägers in eine Lösung, die Edelmetallverbindungen enthält, Calcinieren des imprägnierten Trägers, Eintauchen des calcinierten Trägers in eine Lösung, die Erdalkalimetallverbindungen enthält, und Calcinieren. Gemäß der vorstehenden Schritte kann der Katalysator hergestellt werden, wobei die Seltene Erdenmetalle auf dem anorganischen Träger getragen werden, die Edelmetalle auf den Seltenen Erdenmetallen getragen werden, und die Erkalkalimetalle auf den Edelmetallen getragen werden.
Als Metallverbindungen können verschiedene Arten von Verbindungen, wie Nitrate, Acetate, Hydrochloride, Sulfate und Carbonate verwendet werden.
Der Katalysator der vorliegenden Erfindung hat eine überlegene Aktivität in einem Temperaturbereich von 100°C bis 800°C, insbesondere hat er eine bevorzugte Aktivität in einem Bereich von 200°C bis 500°C. Entsprechend muß die Temperatur, bei der der Katalysator mit dem Gasfluß kontaktiert wird, d. h. die Reaktionstemperatur, im vorstehend beschriebenen Temperaturbereich gesetzt werden
1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Automobils zeigt, das mit einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
2 ist eine perspektivische Ansicht eines wabenartigen Trägers des Katalysators der vorliegenden Erfindung,
3 ist ein Flußdiagramm zur Steuerung des Luft-zu-Treibstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors, der mir dem Katalysator der vorligenden Erfindung ausgestattet ist,
4 ist eine graphische Darstellung, die das Ergebnis eines Freisetzungsexperimentes von NO, adsorbiert auf der Oberfläche des Katalysators, zeigt,
5(a), 5(b) und 5(c) zeigen Ergebnisse der Beurteilung der Übergangsverhalten-Charakteristiken (Ansprechverzögerungszeit-Charakteristiken) des Katalysators der vorliegenden Erfindung, und
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration und der NO_x-Entfernungsrate zeigt.
1 zeigt ein Beispiel der Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in einem Automobil installiert ist. Bezugnehmend auf 1 ist der Katalysator 3 installiert in einem Abgasflußweg 2 unterhalb des Motors 1, und ein Sauerstoffkonzentrationssensor 8 ist vorgesehen stromaufwärts vom Katalysator 3. Der Katalysator hat eine Wabenstruktur 5, wie sie in 2 angedeutet ist, beispielsweise, und der Katalysatoranteil 7 wird getragen auf der Oberfläche eines Wabenanteils 6. Ein Ausgang des Sauerstoffkonzentrationssensors 8 wird weitergeleitet an einen Computersteuerungsabschnitt 9, und das Sauerstoff-zu-Treibstoff-Verhältnis beim Betrieb des Motors 1 wird gesteuert durch einen Ausgang des Computersteuerungsabschnitts 9. Ist, bezugnehmend auf 3, der Ausgang des Sauerstoffkonzentrationssensors niedriger als eine vorgesetzte Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen (beispielsweise 1,2 Vol-%), wird der Betrieb des Motors 1 durchgeführt mit einem niedrigen Luft-zu-Sauerstoff-Verhältnis, wie einer Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen, von weniger als 1,2% während einer Setzzeit eines Timers (Zeitgebers) T1, und wenn der Ausgang des Sauerstoffkonzentrationssensors gleich oder größer einer vorgesetzten Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen (beispielsweise 1,2 Vol-%) ist, wird der Betrieb des Motors 1 durchgeführt mit einem hohem Sauerstoff zu Treibstoff-Verhältnis, wie einer Sauerstoffkonzentration, bezogen auf das Volumen, gleich oder größer als 1,2%, während einer Setzzeit eines Timers T2.
Ausführungsform 1
Der Katalysator Nr. 1 der vorliegenden Ausführungsform wurde hergestellt nach einem Verfahren, das die nachstehenden Schritte umfaßt:
Imprägnieren von γ-Al₂O₃ mit einer Partikelgröße im Bereich von 1 mm bis zu weniger als 2 mm mit einer
Lösung, die eine wäßrige Lösung von Cernitrat enthält,
Trocknen bei etwa 100° C für etwa 2 Stunden,
Calcinieren bei etwa 600°C für 2 Stunden,
darauffolgend Imprägnieren des calcinierten Körpers mit einer Lösung, die eine wäßrige Lösung von Magnesiumnitrat enthält,
Trocknen und Calcinieren in gleicher Weise wie vorstehend,
weiterhin entsprechend Imprägnieren mit wäßrigen Lösungen von Rhodiumnitrat und Dinitrodiaminplatinnitrat, und
Trocknen und Calcinieren in gleicher Weise wie vorstehend
Der Katalysator Nr. 1 der vorliegenden Erfindung, hergestellt nach den vorstehenden Schritten, enthält Rh 0,29 mol-% (0,3 Gew-%), Pt 0,82 mol-% (1,6 Gew-%), Mg 8 mol-% (2 Gew-%) und Ce 16,4 mol-% (23 Gew-%) jeweils bezogen auf 100 mol-% γ-Al₂O₃.
Gemäß dem gleichen Verfahren, wobei jedoch Mg durch andere Erdalkalimetalle ersetzt wurde, und Ce durch andere Seltene Erdenmetalle ersetzt wurde, wurden die Katalysatoren Nr. 2 bis 9 der vorliegenden Ausführungsform erhalten.
Zusammensetzungen der herrgestellten Katalysatoren sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Experiment 1
Experimente der Leistungsfähigkeit der Entfernung von Stickstoffoxiden der Katalysatoren Nr. 1 bis 9 der vorliegenden Ausführungsform wurden durchgeführt nach dem nachstehenden Verfahren.
Experimentelles Verfahren

(1) 3 cm³ des Katalysators wurden in ein Reaktionsrohr gefüllt, das aus Pylex-Glas hergestellt war.
(2) Das Reaktionsrohr wurde in einen elektrischen Ofen eingesetzt und auf 550°C erhitzt mit einer Rate der Temperaturzunahme von 10°C/min. Wenn die Temperatur des Karalysators 150°C erreichte, begann der Fluß eines stöchiometrischen Modellgases (das nachstehend als stöchiometrisches Modellabgas bezeichnet wird). Stickstoffoxide (NO_x) im Abgas aus dem Reaktionsrohr wurden bestimmt durch Chemolumineszenzverfahren nach jeweils 30 Sekunden. Als stöchiometrisches Modellabgas wurde ein Gas verwendet, zusammengesetzt aus NO 0,1 Vol-%, C₃H₆ 0,05 Vol-%, CO 0,6 Vol%, O₂ 0,6 Vol-%, Dampf 10 Vol-%, Rest Stickstoff. Die Raumgeschwindigkeit des Gases betrug 60.000 h^-1. Die Bestimmung der Temperatur wurde durchgeführt durch ein Thermoelement, das in der Nachbarschaft der katalytischen Schicht im Reaktionsrohr installiert war.
(3) Wenn die Temperatur des Katalysators 550°C erreichte, wurde der Fluß des stöchiometrischen Modellabgases gestoppt.
(4) Das Heizen mit dem elektrischen Ofen wurde gestoppt und der Katalysator wurde auf 300°C abgekühlt.
(5) Darauffolgend wurde der Fluß von Magergemischverbrennungsmodellgas (nachstehend als Magergemischmodellabgas bezeichnet) gestartet. Stickstoffoxide (NO_x) im Abgas aus dem Reaktionsrohr wurden mittels Chemolumineszenzverfahren nach jeweils 30 Sekunden bestimmt Als Magergemischmodellabgas wurde ein Gas verwendet, zusammengesetzt aus NO 0,06 Vol-%, C₃H₆ 0,04 Vol-%, CO 0,1 Vol-%, CO₂ 10 Vol-%, O₂ 4 Vol-%, Dampf 10 Vol-%, Rest Stickstoff. Die Raumgeschwindigkeit des Gases betrug 60.000 h^-1.
(6) Nach Fließen des Magergemischmodellabgases für 30 Minuten wurde der Gasfluß gestoppt und das Experiment war beendet. NO_x-Entfernungsraten nach Fluß des Magergemischmodellabgases nach 30 Minuten sind in Tabelle 2 angegeben. Die NO_x-Entfernungsrate wurde berechnet nach der nachstehenden Gleichung: NO_x-Entfernungsrate = (NO_x-Konzentration im Gas am Einlaß – NO_x-Konzentration im Gas am Auslaß)/(NO_x-Konzentration im Gas am Einlaß)

Tabelle 2
Experiment 2
Experimente zur Leistungsfähigkeit der Stickstoffoxidentfernung der Katalysatoren Nr. 1 bis 9 der vorliegenden Ausführungsform wurden durchgeführt nach den nachstehenden Schritten.

(1) Die gleichen Schritte wie in Experiment 1 wurden durchgeführt, bis der Fluß des stöchiometrischen Modellabgases gestoppt wurde.
(2) Das Heizen mit dem elektrischen Ofen wurde gestoppt, und der Katalysator wurde auf 150°C abgekühlt.
(3) Der Fluß des Magergemischmodellabgases wurde gestartet und das Heizen des elektrischen Ofens wurde simultan erneut gestartet. Stickstoffoxide (NO_x) im Abgas aus dem Reaktionsrohr wurden bestimmt mittels Chemolumineszenzverfahren, wenn die Katalysatortemperatur 250°C, 300°C bzw. 400°C erreichte. Für das Magergemischmodellabgas wurde das gleiche Gas verwendet, wie es in Experiment 1 verwendet wurde. Die Raumgeschwindigkeit des Gases betrug 60.000 h^-1. Die Temperaturzunahmerate des Reaktionsrohres durch den elektrischen Ofen betrug 10°C/min.
(4) Wenn die Temperatur des Katalysators 550°C erreichte, wurde der Gasfluß gestoppt und das Experiment war beendet. Die NO_x-Entfernungsraten bei entsprechenden Meßtemperaturen sind in Tabelle 3 angeführt Die NOx-Entfernungsrate wurde berechnet mit der gleichen Gleichung wie in Experiment 1.

Tabelle 3
Tabelle 4
Experiment 3
Um die Wärmewiderstandsfähigkeit des Katalysators der vorliegenden Erfindung zu untersuchen, wurde der Katalysator Nr. 1 der vorliegenden Ausführungsform auf 700°C für 50 Stunden in einem Calcinierofen erhitzt Darauffolgend wurde der Katalysator auf Raumtemperatur abgekühlt und aus dem Ofen genommen. Sodann wurde der Katalysator in ein Reaktionsrohr gefüllt und das Magergemischabgas wurde wie in Experiment 2 fließen gelassen. Die beobachteten NO_x-Entfernungsraten sind in Tabelle 4 gezeigt und für die Haltbarkeit des Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung wurde entdeckt, daß sie bei hohen Temperaturen bevorzugt ist.
Experiment 4
Unter Verwendung des Ausführungsform-Katalysators Nr. 7 wurde ein Experiment zur NO-Freisetzung bei einer erhöhten Temperatur wie nachstehend durchgeführt.
Zunächst wurden 2 cm³ des Katalysators in ein Reaktionsrohr gefüllt, und das Reaktionsrohr wurde schrittweise auf 640°C in einem Co-He-Gasfluß erhitzt, um Sauerstoff zu reduzieren und zu eliminieren, der auf dem Katalysator adsorbiert war. Da Sauerstoff auf der Oberfläche des Katalysators adsorbiert war, der gerade hergestellt worden war, war es notwendig, den Sauerstoff an der Oberfläche des Katalysators als eine Vorbehandlung zu reduzieren und zu eliminieren. Nach Halten bei 600°C im He-Gasfluß für 20 Minuten wurde das Reaktionsrohr auf 50°C in einen O₂-He-Gasfluß abgekühlt und bei 50°C für mehr als 1 Stunde gehalten zum Kontaktieren des Katalysators mit Sauerstoff. Darauffolgend wurde NO absorbiert bis zur Sättigung durch Fließenlassen eines NO-He-Gasflusses, sodann wurde der Katalysator auf 500°C im He-Gasfluß erhitzt zum Desorbieren des absorbierten Gases. Während der Desorption wurden Komponenten im Gasfluß im Auslaß des Reaktionsrohres bestimmt mittels eines Quadrupol-Massenspektrometers und ein Ergebnis, wie es in 4 dargestellt ist, wurde erhalten.
Bezugnehmend auf 4 wurde eine Freisetzung von NO beobachtet bei Temperaturbereichen von 100°C-250°C und 370°C – 470°C, aber eine Bildung von N₂ wird kaum beobachtet. Das Ergebnis zeigt, daß die Reaktivität des Katalysators mit NO_x abnimmt durch Bedecken der Oberfläche des Katalysators mit Sauerstoff.
Darüber hinaus wurden Übergangsverhalten-Charakteristiken bestimmt mit dem vorstehenden Katalysator. Zunächst wurden 0,5 g der Katalysatorprobe in ein Reaktionsrohr gefüllt, und das Reaktionsrohr wurde auf 600 °C in einem CO-He-Gasfluß erhitzt genauso wie beim vorstehenden NO-Freisetzungsexperiment bei einer erhöhten Temperatur. Das Reaktionsrohr wurde bei 600°C im He-Gasfluß für 20 Minuten gehalten, dann auf 300°C abgekühlt und bei der Temperatur gehalten. (a) NO 70 ppm, (b) C₃H₆ 250 ppm, (c) NO 70 ppm wurden in den He-Gasfluß in pulsierender Weise eingeführt, die Komponenten im Gasfluß am Auslaß des Reaktionsrohres wurden bestimmt mittels eines Quadrupol-Massenspektrometers, und ein Ergebnis wurde erhalten, wie es in 5(a), 5(b) und 5(e) dargesttellt ist. Das Ergebnis kann wie nachstehend zusammengefaßt werden

(a) Nur N₂ wurde beobachtet bis zum 27. NO-Puls, kein Sauerstoff (O₂) wurde erzeugt. Nach dem 28. NO-Puls wurde NO beobachtet. Somit wurde aufgedeckt, daß die Reduktion des NO zu N₂ an diesem Punkt an der Oberfläche des Katalysators startete, der nicht mit Sauerstoff bedeckt ist, und die NO-Entfernungsleistungsfähigkeit des Katalysators nimmt ab in Übereinstimmung mit dem Grad an Sauerstoffanreicherung auf der Oberfläche des Katalysators.
(b) In Übereinstimmung mit dem Eintragen von C₃H₆ in den He-Gasfluß in einer pulsierenden Weise wurde CO beobachtet. Nach dem 4. Eintrag wurde C₃H₆ beobachtet. Das beobachtete Ergebnis zeigt an, daß der Oberflächensauerstoff mit Kohlenwasserstoff reagiert und aktive Punkte des Katalysators zurückerhalten werden.
(c) Nur Entstehung von N₂ wurde beobachtet mit Zusammenhang mit dem Eintrag von NO in pulsierender Weise. Das Ergebnis zeigt, daß eine Reduktionsreaktion von NO zu N₂ an der Oberfläche des Katalysators auftritt und N₂ wird erzeugt. Gemäß der vorliegender experimentellen Ergebnisse wird entdeckt, daß die Eliminierung von Sauerstoff aus der Oberfläche des Katalysaton wichtig ist zur Entfernung von NO_x.

Verglechsbeispiel 1
Vergleichsbeispiel-Katalysator Nr. 1, der Rh 0,29 mol-% (0,3 Gew-%) Pt 0,82 mol-% (1,6 Gew-%) und Ce 16,4 mol-% pro 100 mol-% γ-Al₂O₃ enthält, wurde nachdem gleichen Verfahren wie Ausführungsform 1 hergestellt.
Die Leistungsfähigkeit der Stickstoffoxidentfernung des Vergleichsbeispiel-Katalysators Nr. 1 wurde bestimmt nach dem gleichen Verfahren wie in Experiment 2 der Ausführungsform 1. Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 5 angegeben.
Ausführungsform 2
Katalysator Nr. 10 der Ausführungsform wurde hergestellt nach dem gleichen Verfahren wie bei Ausführungsform 1. Die Zusammensetzung des Katalysators war Pd 1,5 mol-% (1,6 Gew-%), Rh 0,29 mol-% (0,3 Gew-%), Mg 8 mol-% (2 Gew-%) und Ce 16,4 mol-% (23 Gew-%). Die Leistungsfähigkeit des Katalysators wurde bestimmt nach dem gleichen Verfahren wie in Experiment 2 der Ausführungsform 1. Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 6 angegeben
Ausführungsform 3
Der Katalysator Nr. 11 der vorliegenden Ausführungsfonn wurde hergestellt nach einem Verfahren, das die nachstehenden Schritte umfaßte:
Imprägnieren von γ-Al₂O₃ mit einer Partikelgröße im Bereich von 1 mm bis weniger als 2 mm mit einer Lösung,
die eine wäßrige Lösung von Cernitrat enthielt,
Trocknen bei etwa 100°C für etwa 2 Stunden,
Calcinieren bei etwa 600°C f für 2 Stunden,
Entsprechend Imprägnieren mit wäßrigen Lösungen von Rhodiumnitrat und Dinitrodiaminplatinnitrat und
Trocknen und Calcinieren in gleicher Weise wie vorstehend.
Darüber hinaus Imprägnieren mit einer Lösung, die eine wäßrige Lösung von Magnesiumnitrat enthielt,
Trocknen bei etwa 100°C für etwa 2 Stunden, und
Calcinieren bei etwa 600°C für 2 Stunden.
D.h, daß Magnesium auf der äußersten Schicht der Komponenten getragen wurde. Der Katalysator Nr. 11 der vorliegenden Ausführungsform, hergestellt nach den vorstehenden Schritten, enthielt Rh 0,29 mol-% (0,3 Gew-%), Pt 0,82 mol-% (1,6 Gew-%), Mg 4 mol-% (Gew-%) und Ce 8,6 mol-% (12 Gew-%), jeweils auf 100 mol-% γ-Al₂O₃.
Gemäß dem gleichen Verfahren wie vorstehend wurde Katalysator Nr. 2 des Vergleichsbeispiels hergestellt, der Mg trug nach Ce und 4 mol-% Mg und 8,6 mol-% Ce enthielt (und kein Rh oder Pt enthielt).
Die Leistungsfähigkeit der vorstehenden Katalysatoren wurde bestimmt nach dem gleichen Verfahren wie in Experiment 2 der Ausführungsform 1. Die erhaltenen Ergebnisse der NO_x-Entfernungsrate sind angegeben in Tabelle 7. Katalysator Nr. 11 der Ausführungsform, wobei Mg nach dem Tragen des Edelmetalls getragen wird, hat eine höhere NO_x-Entfernungsrate als der Ausführungsform-Katalysator Nr. 1.
Tabelle 5
Tabelle 6
Tabelle 7
Ausführungsform 4
Ausführungsform-Katalysator Nr. 12 wurde erhalten durch Waschbeschichten des Ausführungsform-Katalysators Nr. 1 (100 g/l) auf Cordierit-Waben (400 Zellen/in²) und Calcinieren der beschichteten Cordierit-Waben bei 600°C für 2 Stunden.
Die NO_x-Entfernungsrate des Ausführungsform-Katalysators Nr. 12 mit einer Fläche von 6 cm² (17 mm × 21 mm) wurde bestimmt dun:h Einsetzen des Katalysators in ein Pylex-Reaktionsrohr mit einem inneren Durchmesser von 28 mm und Fließenlassen eines stöchiometrischen Modellabgases und Magergemischverbrennungsmodellabgases alternierend nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1. Die Raumgeschwindigkeit SV (space velocity) des Magergemischverbrennungsmodellabgases betrug 30.000 h^-1.
Ein Zwischenraum zwischen der äußeren Wand der Waben und dem Reaktionsrohr wurde geschlossen durch Packen mit Quarzwolle. Ein Thermoelement wurde vorgesehen im oberen Abschnitt 1 cm von der oberen Oberfläche der Waben entfernt, zur Messung der Temperatur.
In den vorliegenden Experimenten wurde die Sauerstoffkonzentration im Magergemischverbrennungsmo dellabgas jeweils geändert als 0, 0,5, 1,0, 1,2, 1,5, 1,7, 5,0 Vol-%.
6 zeigt NO_x-Entfernungsraten nach Fließenlassen des Magergemischverbrennungsmodellabgases für 30 Minuten. Die NO_x-Entfernungsrate wurde berechnet nach der gleichen Gleichung wie in Ausführungsform 1. Die NO_x-Entfernungsrate betrug etwa 100%, wenn die Sauerstoffkonzentration im Bereich von 1,0-1,4 Vol-% lag.
Ausführungsform 5
Ausführungsform-Katalysator Nr. 13 wurde erhalten durch Beschichten von 300 g des Ausführungsform-Katalysators Nr. 1 auf Cordierit-Waben, die ein Volumen von 1,7 1 ausmachten Der Wabenkatalysator wurde installiert unter dem Boden eines Automobils mit einem Motor mit einem Hubraum 3000 cm³, und die NOx-Entfernungsrate wurde bestimmt beim Fahren des Automobils in 10-15 Moden.
Die NO_x-Entfernungsrate unter stöchiometrischen Betriebsbedingungen (Luft/Treibstoffverhältnis = 14,7) betrug etwa 100% und die NO_x-Entfernungsrate unter Magergemischverbrennungsbetrieb (Luft/Treibstoffverhältnis = 21) betrug etwa 50%.
Darauffolgend wurde der Ausführungsform-Katalysator Nr. 13 in ein Reaktionsrohr eingebracht und auf 300°C erhitzt. Die NO_x-Entfernungsrate wurde bestimmt unter einer Bedingung, bei der das Reaktionsrohr bei 300°C gehalten wurde und das stöchiometrische Modellabgas fließen gelassen wurde, alternierend mit dem Magergemischverbrennungs modellabgas für 3 Minuten für insgesamt 1 Stunde.
Das stöchiometrische Modellabgas bzw. das Magergemischverbrennungsmodellabgas hatten die gleiche Zusammensetzung wie die Gase, die in Experiment 1 verwendet wurden.
Die NO_x-Entfernungsrate unter stöchiometrischer Bedingung betrug immer etwa 100% und die NO_x-Entfernungsrate unter Magergem schverbrennungsbedingungen war im Bereich von 50-100%. Die NO_x-Entfernungsrate bald nach dem Wechsel vom stöchiometrischen Gas zum Magergemischverbrennungsgas betrug etwa 100%, aber die Rate nahm ab auf etwa 50% nach Fortsetzen der Magergemischverbrennungsbedingung für 3 Minuten Während des Experiments für 1 Stunde wiederholte die N0x-Entfernungsrate die vorstehend erläuterte Veränderung, und keine extreme Abnahme der NO_x-Entfernungsrate unter der stöchiometrischen Bedingung wurde beobachtet.
Ausführungsform 6
Ausführungsform-Katalysator Nr. 14 wurde hergestellt gemäß dem gleichen Verfahren wie in Ausführungsform 1, jedoch wurde ein Kompositoxid (La. β-Al₂O₃)-Träger verwendet, hergestellt aus β-Al₂O₃ und Lanthan anstelle des γ-Al₂O₃-Trägers. Die NO_x-Entfernungsraten wurden berechnet auf der Basis von NO_x, die bestimmt wurden gemäß dem gleicher. Verfahren wie in Experiment 2, wie Fließenlassen des stöchiometrischen Modellabgases und Magergemischverbrennungsmodellabgases alternierend, und Messen der Menge von NO_x im Gasstrom, wenn das Magergemischverbrennungsmodellabgas fließen gelassen wurde und die Temperatur, angezeigt vom Thermoelement, Temperaturen erreichte von 200°C, 250°C, 300°C, 400°C bzw. 500°C. Das gleiche Experiment wie vorstehend wurde ebenfalls durchgeführt mit dem Katalysator, der erhalten wurde durch thermische Behandlung des Ausführungsform-Katalysators Nr. 14 bei 700°C für 50 Stunden in einem Calcinierofen.
Zusammensetzung des Auisführungsform-Katalysators Nr. 14 war Rh 0,29 mol-% (0,3 Gew-%), Pt 0,82 mol-% (1,6 Gew-%), Mg 8 mol% (2 Gew%) und Ce 16,4 mol-% (23 Gew-%). Tabelle 8 zeigt die NO_x-Entfernungsraten des Katalysators Nr. 14.
Ausführungsform 7
Ein Gemisch von γ-Al₂O₃ mit einem Durchmesser von 1 μm und Cernitrat wurde hergestellt durch die Schritte von Naßkneten, Trocknen bei etwa 100°C für etwa 2 Stunden und Calcinieren bei etwa 600°C für 1 Stunde. Darauffolgend wurden waßrige Lösungen von Rhodiumnitrat bzw. Dinitrodiaminplatin in dieser Reihenfolge in das Gemisch eingetragen, und das Kneten, Trocknen und Calcinieren wurde durchgeführt wie beim vorstehenden Verfahren Schließlich wurde Magnesiumnitrat in das Gemisch eingetragen durch Naßkneten, Trocknen bei etwa 100°C für etwa 2 Stunden und Calcinieren bei etwa 600°C für 1 Stunde. Gemäß der vorstehenden Schritte wurde Ausführungsform-Katalysator Nr. 15 erhalten Die Zusammensetzung des Ausführungsform-Katalysators Nr. 15 war Rh 0,29 mal-% (0,3 Gew-%), Pt 0,82 mol-% (1,6 Gew-%), Mg 4 mol-% (1 Gew-%) und Ce 8,6 mol-% (12 Gew-%) pro 100 mol-% γ-Al₂O₃.
Gemäß dem gleichen Verfahren wie beim Ausführungsform-Katalysator Nr. 15 wurde Vergleichsbeispiel-Katalysator Nr. 3 erhalten, wo bei γ-Al₂O₃ mit einem Durchmesser von 1 μm, Lanthan, Barium und Platin trug. Die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiel-Katalysators Nr. 3 war La 0,17 mol-%, Ba 0,08 mol-% und Pt 1,6 mol-%.
Darüber hinaus wurde Ausführungsform-Katalysator Nr. 16 hergestellt durch die Schritte des Trockenmiscbens des Ausführungsform-Katalysators Nr. 15 und des Vergleichsbeispiel-Katalysators Nr. 3 in einem Verhältnis von 1 : 1, bezogen auf das Gewicht, Herstellen mittels einer Preßmaschine, Granulieren zu Partikeln mit einem Durchmesser von 1 - 2 mm und Calcinieren bei etwa 600° C für 1 Stunde.
Unter Verwendung der 3 Arten der erhaltenen Katalysatoren nach dem vorstehenden Verfahren wurden die Menge NO_x bestimmt nach dem gleichen Verfahren wie in Experiment 2, und die NO_x-Entfernungsraten wurden berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt.
Ausführungsform 8
Unter Verwendung des Ausführungsform-Katalysators Nr. 11 wurden verschiedene Katalysatoren hergestellt, wobei die Gehalte von Ce, Mg, Pt und Rh verändert wurden in Bereichen von Ce 0-25 mol-%, Mg 0-16 mol-%, Pt 0-1,54 mol-% und Rh 0-0,48 mol-%. Sodann wurden die NO_x-Entfernungsraten bestimmt nach dem gleichen Verfahren wie in Experiment 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.
Tabelle 8
Tabelle 9
Tabelle 10

Claims

Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus einem Gasfluß durch Verwendung eines Katalysators, wobei die Stickstoffoxide zu Stickstoff reduziert werden durch Kontaktieren des Gasflusses mit dem Katalysator in Gegenwart von mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, wobei der Katalysator eine Struktur aufweist, die zusammengesetzt ist aus einem anorganischen Oxidträger, der aktive Komponenten trägt, wobei die aktiven Komponenten mindestens ein Edelmetall umfassen, ausgewählt aus Rhodium, Platin und Palladium, mindestens ein Seltene Erdenmetall, mindestens ein Erdalkalimetall und Magnesium, wobei das Edelmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,05-3,5 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Seltene Erdenmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,7-20 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Erdalkalimetall enthalten ist in einem Bereich von 4-16 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, Rhodium weniger als 1,9 mol-% beträgt, Platin weniger als 2,6 mol-% beträgt, Palladium weniger als 2,8 mol-% beträgt, das Edelmetall in Metallform oder Oxidform enthalten ist, das Seltene Erdenmetall in Oxidform enthalten ist und das Erdalkalimetall in Oxidform oder Carbonatform enthalten ist.
Verfahren zur Behandung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1, wobei die aktiven Komponenten des Katalysators Rhodium, Platin, Cer und Magnesium umfassen.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Ansprch 1 oder 2, wobei der Katalysator eine Struktur aufweist, wobei das Seltene Erdenmetall getragen ist vom anorganischen Oxidträger, das Edelmetall getragen ist vom Seltenen Erdenmetall und das Erdalkalimetall getragen ist vom Edelmetall
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Edelmetallkomponente des Katalysators Rhodium und Platin umfaßt und das Rhodium getragen ist vom Platin.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Katalysator ein Gemisch von Partikeln des anorganischen Oxidträgers umfaßt, der Edelmetall, Cer und Magnesium als aktive Komponenten trägt, und Partikeln des anorganischen Oxidträgers, der Edelmetall, Lanthan und Barium als aktive Komponenten trägt.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 5, wobei der anorganische Oxidträger des Katalysators mindestens einen umfallt aus Kompositoxid (La. β-Al₂O₃) von Lanthan und β-Al₂O₃, und β-Al₂O₃.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 6, wobei der Katalysator alternierend kontaktiert wird mit einem Gasfluß, der Sauerstoff in einem Bereich von 1,0 Vol-% bis 1,7 Vol-% enthält, und einen Gasfluß, der Sauerstoff enthält, wobei die Konzentration auf einen höheren Wert eingestellt ist als die Sauerstoffkonzentration im ersten Gasfluß.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 7, wobei der Gasfluß Abgas ist, das von einem Verbrennungsmotor freigesetzt wird und Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Sauerstoff enthält, wobei der Gasfluß kontaktiert wird mit dem Katalysator zur Reduktion der Stickstoffoxide zu Stickstoff und zur Oxidation des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxids.
Verfahren zur Behandlung von Stickstoffoxide enthaltendem Abgas nach Anspruch 1 bis 8, wobei der Gasfluß Abgas ist, der #reigesetzt wird von einem Verbrennungsmotor und der Gasfluß, der von einer Magergemischverbrennung freigesetzt wird und der Gasfluß, der von einer stöchiometrischen Verbrennung freigesetzt wird, alternierend kontaktiert werden mit dem Katalysator.
Katalysator zum Entfernen von Stickstoffoxiden durch Behandlung der Stickstoffoxide mit mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel, umfassend eine Struktur, zusammengesetzt aus einem anorganischen Oxidträger, der aktive Komponenten trägt, wobei die aktiven Komponenten umfassen mindestens ein Edelmetall, ausgewählt aus Rhodium, Platin und Palladium, mindestens ein Seltene Erdenmetall, mindestens ein Erdalkalimetall und Magnesium, wobei das Edelmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,05-3,5 mol-% des anorganischen Oxidträgers pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Seltene Erdenmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,7-20 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Erdalkalimetall entfalten ist in einem Bereich von 4-16 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, Rhodium weniger als 1,9 mol-% beträgt, Platin weniger als 2,6 mol-% beträgt, Palladium weniger als 2,8 mol-% beträgt, das Edelmetall in Metallform oder Oxidform enthalten ist, das Seltene Erdenmetall in Oxidform enthalten ist und das Erdalkalimetall in Oxidform oder Carbonatform enthalten ist.
Katalysator nach Anspruch 10, wobei die aktiven Komponenten Rhodium, Platin, Cer und Magnesium umfassen
Katalysator nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Seltene Erdenmetall getragen ist vom anorganischen Oxidträger, das Edelmetal getragen ist vom Seltene Erdenmetall und das Erdalkalimetall getragen ist vom Edelmetall
Katalysator nach Anspruch 10 bis 12, wobei die Edelmetallkomponente des Katalysators Rhodium und Platin umfaßt und das Rhodium getragen ist vom Platin.
Katalysator nach Anspruch 10 bis 13, wobei der Katalysator ein Gemisch von Partikeln des anorganischen Oxidträgers umfaßt, der Edelmetall, Cer und Magnesium als aktive Komponenten trägt, und Partikeln des anorganischen Oxidträgers, der Edelmetall, Lanthan und Barium als aktive Komponenten trägt
Katalysator nach Anpruch 10 bis 14, wobei der anorganische Oxidträger des Katalysators mindestens eines umfaßt aus Kompositoxid (La. β-Al₂O₃) von Lanthan und β-Al₂O₃, und β-Al₂O₃.
Abgasreinigungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren, ausgestattet mit einem Katalysator in einem Abgassystem der Verbrennungsmotoren, wobei der Katalysator eine Struktur umfaßt, zusammengesetzt aus einem anorganischen Oxidträger, der aktive Komponenten trägt, wobei die aktiven Komponenten mindestens ein Edelmmetall umfassen, ausgewählt aus Rhodium, Platin und Palladium, mindestens ein Seltene Erdenmetall, mindestens ein Erdalkalimetall und Magnesium, wobei das Edelmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,05-3,5 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Seltene Erdenmetall enthalten ist in einem Bereich von 0,7-20 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, das Erdalkalimetall enthalten ist in einem Bereich von 4-16 mol-% pro 100 mol-% des anorganischen Oxidträgers, Rhodium weniger als 1,9 mol-% beträgt, Platin weniger als 2,6 mol-% beträgt, Palladium weniger als 2,8 mol-% beträgt, das Edelmetall in Metallform oder Oxidform enthalten ist, das Seltene Erdenmetall in Oxidform enthalten ist und das Erdatkalimetall in Oxidform oder Carbonatform enthalten ist.
Abgasreinigungsvonichtung nach Anspruch 16, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung ausgestattet ist mit einer Steuerungsvonichtung für die Sauerstoffkonzentration, wobei die Steuerungsvonichtung für die Sauerstoffkonzentration eine Menge an Treibstoff und eine Menge an Luft steuert, die einem Einlaßsystem des Verbrennungsmotors zugeführt wird, basierend auf einem gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration im Abgas, um einen Gasfluß, dessen Sauerstoffkonzentration gesetzt wird in einem Bereich von 1,0-1,7 Vol-% alternierend kontaktiert wird zu einem Gasfluß, bei dem die Sauerstoffkonzentration auf einen höheren Wert gesetzt wird als der für den ersten Gasfluß.