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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator vom Tandemtyp zur Reinigung
eines Abgases, der einen auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
und einen auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umfasst.
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Beschreibung des in Beziehung
stehenden Stands der Technik
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Wegen
der Verschärfungen
der Regulierungsbestimmungen für
den Ausstoß von
Abgasen aus Automobilen in letzter Zeit wurde eine weitere Verringerung
von Kohlenwasserstoffen (KW), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden
(NOx) erforderlich. Viele der herkömmlichen Katalysatoren zur
Reinigung von Abgasen umfassen ein Verbundoxid, das Ceroxid oder
Cer einschließt,
in einem feuerfesten anorganischen Oxid, wie Aluminiumoxid, und ähnliches,
das als eine (mit einem katalytischen Bestandteil) versehene oder
beladene Schicht bzw. Beladungsschicht (loading layer) dient. Beispielsweise
wird in der japanischen Patentschrift Nr. 2,690,661 ein monolithischer
Trägerkatalysator
offenbart. Der monolithische Trägerkatalysator
umfasst die nachstehenden Komponenten: einen an der Einlass-Seite des Abgases
angeordneten Katalysator, der eine Beladungsschicht einschließt, die
aus Palladium, einem Erdalkalimetalloxid, einem Lanthanoxid, einem
aktivierten Aluminiumoxid und einem Verbundmaterial oder einer festen
Lösung
aus einem Ceroxid und einem Zirconiumoxid in vorgegebenen Mengen
besteht; und einen an der Auslass-Seite des Abgases angeordneten
Katalysator, der ein Edelmetall und ein feuerfestes anorganisches
Oxid einschließt.
In dieser Veröffentlichung wird
die Wirkung beschrieben, dass die Positionen des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators und des auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators
invers angeordnet sein können.
In diesem Fall kann jedoch möglicherweise
der Nachteil auftreten, dass die Reinigungsleistungen für CO und
NOx, die in einem Abgas enthalten sind, so unzureichend werden,
dass den Vorgaben zur Verschärfung
der Bestimmungen der Abgasregulierung nicht in ausreichendem Maße entsprochen
werden kann.
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Darüberhinaus
wird in der ungeprüften
japanischen Patentschrift (KOKAI) Nr. 10-249,200 ein integrierter
Katalysator offenbart. In diesem Katalysator werden der Teilchendurchmesser
und die verwendete Menge einer Bariumverbindung gesteuert, um insbesondere
die Reinigungsleistung für
NOx zu erhöhen.
Der Katalysator weist eine Beladungsschicht auf, die unter Verwendung
von Palladium als Katalysatorbestandteil gebildet wird. In diesem
Fall kann jedoch der Nachteil auftreten, dass die Reinigungsleistung
für die
KW nicht ausreicht.
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Die
WO 96/17671 beschreibt einen stabilen eng-gekoppelten Katalysator
für die
Verringerung der Kohlenwasserstoffemission von Benzinmotoren während des
Kaltstarts, um die Schadstoffe im Abgasstrom von Automobilmotoren
bei einer Temperatur von 350 °C
oder weniger zu verringern, wobei ein Dreiwegekatalysator als Teil
eines eng-gekoppelten katalytischen Gegenstandes auf einem Träger eingeschlossen
sein kann, der sich innerhalb des eng-gekoppelten Katalysatorkanisters
stromabwärts
von dem eng-gekoppelten Katalysatorträger befindet.
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Die
WO 97/43035 beschreibt einen katalytischen Gegenstand zur Abgasbehandlung,
der eine stromaufwärts
angeordnete katalytische Zone und mindestens eine stromabwärts angeordnete
katalytische Zone umfasst, wobei die stromaufwärts angeordnete Katalysatorzusammensetzung
eine Einzelschicht umfasst, die im wesentlichen frei von einem Bestandteil
zur Sauerstoffspeicherung ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform
umfasst der katalytische Gegenstand einen aus Schichten aufgebauten
Katalysatorverbundstoff, der zwei stromaufwärts gelegene Schichten enthält, die
aus einem Träger
und einer katalytischen Schicht bestehen, wobei die Bodenschicht gegebenenfalls
einen partikulären
Verbundstoff aus Zirkoniumoxid und Cerdioxid einschließt.
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Die
US-amerikanische Patentschrift US-A-5,948,723 beschreibt einen aus
Schichten aufgebauten Katalysatorverbundstoff, der eine erste (innere)
und eine zweite (äußere) Schicht,
die auf der ersten Schicht aufgebracht ist, umfasst. Die erste oder
innere Schicht umfasst mindestens einen ersten lanthanoxidstabilisierten Aluminiumoxidträger, mindestens
einen nicht-stabilisierten
Träger
und mindestens einen Edelmetallbestandteil, der auf dem lanthanoxid-stabilisierten
Aluminiumoxidträger
und dem nicht-stabilisierten feuerfesten Oxidträger angeordnet ist. Darüberhinaus
umfasst die erste Schicht gegebenenfalls und bevorzugt einen Bestandteil
zur Sauerstoffspeicherung mit einer bestimmten Zusammensetzung mit
einem Cergehalt von 10 bis 60 Gew.-%.
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Die
Patentschrift WO 97/23278 beschreibt eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung,
die einen stromaufwärts
angeordneten Katalysator und einen stromabwärts angeordneten Katalysator
umfasst. Das stromaufwärts
angeordnete katalytische Material umfasst einen Platingruppen-Metallbestandteil,
der auf einem feuerfesten Metalloxidträger dispergiert ist, und im
wesentlichen frei von einem Bestandteil zur Sauerstoffspeicherung
ist. Darüberhinaus
umfasst das stromabwärts
angeordnete Katalysatormaterial ein oder mehrere Katalysatormetallbestandteile,
die auf einem feuerfesten Metalloxidträger dispergiert sind, und einen
Bestandteil zur Sauerstoffspeicherung.
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Die
Erfinder der Erfindung entdeckten, dass es möglich ist, durch die Verwendung
von zwei Katalysatoren, einem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
und einem auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator, bezogen auf den Abgasstrom, und dadurch,
dass der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von Cer befreit ist, oder die darin enthaltene
Cermenge so stark wie möglich
verringert ist, die Reinigungsleistungen für CO und NOx zu verbessern, wobei
die Reinigungsleistung für
KW beibehalten wird. Auf diese Weise realisierten sie die Erfindung.
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Ein
erfindungsgemäßer Katalysator
zur Reinigung eines Abgases ist dadurch gekennzeichnet, dass er
die nachstehenden Komponenten umfasst:
einen auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysator, der in Bezug auf den Abgasstrom auf der stromäufwärts gelegenen
Seite angeordnet ist und die nachstehenden Komponenten einschließt: einen
ersten zylinderförmigen
Träger
mit mehreren Durchgangslöchern,
die den Träger
in axialer Richtung durchdringen; eine erste feuerfeste, (mit einem
katalytischen Bestandteil) beladene Schicht bzw. Beladungsschicht
aus einem anorganische Oxid, die auf den Innenflächen gebildet ist, die die
Durchgangslöcher
begrenzen; und einen ersten Katalysatorbestandteil, den die erste
Beladungsschicht enthält
und aus einem ersten Edelmetall besteht;
einen auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator, der in Bezug auf den Abgasstrom auf der stromabwärts gelegenen
Seite angeordnet ist und die nachstehenden Komponenten einschließt: einen
zweiten zylinderförmigen
Träger
mit mehreren Durchgangslöchern,
die den Träger
in axialer Richtung durchdringen; eine zweite feuerfeste, (mit einem
katalytischen Bestandteil) beladene Schicht bzw. Beladungsschicht
aus einem anorganischen Oxid, die auf den Innenflächen gebildet
ist, die die Durchgangslöcher
begrenzen; und einen zweiten Katalysatorbestandteil, den die zweite
Beladungsschicht enthält
bzw. trägt
und aus einem zweiten Edelmetall besteht;
wobei der auf der
stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von dem ersten Katalysatorbestandteil
aufgebaut wird, der aus mindestens einem Element besteht, das aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Palladium, Palladium und Rhodium, und Palladium und
Platin, als das erste Edelmetall, besteht, und die erste Beladungsschicht
aus einem Aluminiumoxid besteht, das Barium und Lanthan, Cer, Zirkonium
und Yttrium, wie in Anspruch 1 definiert, enthält; und
der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator von dem zweiten Katalysatorbestandteil aufgebaut wird,
der aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Platin, Palladium und Rhodium, als das zweite Edelmetall,
besteht, und die zweite Beladungsschicht aus mindestens einem Element
besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Aluminiumoxid
besteht, das Lanthan und mindestens ein Element enthält, das
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Cer, einer festen Lösung
von Cer und Zirkonium und einer festen Lösung aus Cer, Zirkonium und
Yttrium besteht.
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Es
ist bevorzugt, dass in dem Katalysator zur Reinigung eines Abgases
das Verhältnis
von Palladium zu Barium Pd : Ba = 1,0 : 100 bis 1,0 : 1,0 betragen
kann, bezogen auf das Elementargewicht bzw. Gewicht der Elemente
in dem auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator.
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Es
ist bevorzugt, dass in dem Katalysator zur Reinigung eines Abgases
das Volumenverhältnis
von dem auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator zu dem auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator, d.h. Auf der stromaufwärtigen Seite gelegener Katalysator
: Auf der stromabwärtigen
Seite gelegener Katalysator = 1,0 : 10 bis 3,0 : 1,0, betragen kann.
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Es
ist bevorzugt, dass in dem Katalysator zur Reinigung eines Abgases
der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite gelegene Katalysator
auf und/oder in einem identischen Träger gebildet sein können.
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Der
Katalysator zur Reinigung eines Abgases wird von einem Katalysatorpaar
aufgebaut, einem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator,
der in Bezug auf den Abgasstrom auf der stromaufwärts gelegenen
Seite angeordnet ist, und einen auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysator,
der in Bezug auf den Abgasstrom auf der stromabwärts gelegenen Seite angeordnet
ist, wobei der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite gelegene Katalysator
jeweils einen zylinderförmigen
Träger
mit mehreren Durchgangslöchern,
die den Träger
in axialer Richtung durchdringen, eine feuerfeste Beladungsschicht
aus einem anorganischen Oxid, die auf den Innenflächen ausgebildet
ist, die die Durchgangslöcher
begrenzen, und einen Katalysatorbestandteil, den die Beladungsschicht
enthält
bzw. trägt, und
aus einem Edelmetall besteht, einschließen.
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Der
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator können
jeweils auf der in Bezug auf den Abgasstrom stromaufwärts gelegenen
Seite und der in Bezug auf den Abgasstrom stromabwärts gelegenen
Seite angeordnet sein, auf eine Weise, dass sie zueinander benachbart
sind, oder dass ein geeigneter Abstand zwischen ihnen zur Verfügung gestellt
wird. Das Abgas wird von der stromaufwärts gelegenen zu der stromabwärts gelegenen
Seite durch beide der vorstehenden Katalysatoren geleitet, wobei
eine Reinigung von KW, CO und NOx erfolgt, und an die Außenseite
abgegeben.
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Was
den ersten und den zweiten Träger
angeht, so sind sie zylindrisch geformt, weisen mehrere Durchgangslöcher auf,
die in axialer Richtung verlaufen, und sind dementsprechend mit
einer Struktur ausgebildet, bei der ein Abgas die Durchgangslöcher passieren
kann. Beispielsweise ist es möglich,
sowohl ein Substrat, das aus einer Keramik gefertigt ist und honigwabenförmige Durchgangslöcher aufweist,
als auch ein Substrat zu verwenden, das aus einem Metall gefertigt
ist und honigwabenförmige
Durchgangslöcher
aufweist. Bei dem Keramiksubstrat und dem metallischen Substrat
kann es sich um Substrate handeln, wie sie üblicherweise als Träger verwendet
werden.
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Der
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator wird von dem ersten Katalysatorbestandteil, der
aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Palladium, Palladium und Rhodium, und Palladium und Platin
besteht, als das erste Edelmetall, und der ersten Beladungsschicht aufgebaut,
die aus einem Aluminiumoxid besteht, das mindestens Barium und Lanthan
enthält.
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Eines
der Merkmale des Katalysators zur Reinigung eines Abgases liegt
darin, dass die erste Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators frei von Cerelementen sein kann oder diese
in einer so klein wie möglichen
Menge enthält,
und dass nur die zweite Beladungsschicht des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators mit einer relativ großen Menge an Cerelementen versehen bzw.
beladen (loaded) sein kann.
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Auf
den Innenflächen
der Durchgangslöcher
des ersten und des zweiten Trägers
sind die ersten und zweiten feuerfesten anorganischen Oxide, die
mit dem ersten und dem zweiten Edelmetall beladen sind, als erste
bzw. zweite Beladungsschichten ausgebildet. In dem auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysator und dem auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysator
unterscheiden sich die Elementzusammensetzungen des ersten Edelmetalls
und des ersten feuerfesten anorganischen Oxids, die die erste Beladungsschicht
bilden, oder die Mengen der Verbundstoffe davon, von denjenigen
des zweiten Edelmetalls und des zweiten feuerfesten anorganischen
Oxids, die die zweite Beladungsschicht bilden.
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Das
erste feuerfeste anorganische Oxid, das die erste Beladungsschicht
des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators bildet, kann aus einem Aluminiumoxid bestehen,
das mindestens Bariumelemente und Lanthanelemente, und gegebenenfalls
Cerelemente, Cerelemente und Zirkoniumelemente, und Cerelemente,
Zirkoniumelemente und Yttriumelemente enthält. Die Cerelemente können stabilisiert
und ihr Gehalt da durch verringert werden, dass sie in Zirkoniumelementen
oder in Zirkoniumelementen und Yttriumelementen gelöst werden.
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Die
erste Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
besteht aus einem Aluminiumoxid, das mindestens Bariumelemente und
Lanthanelemente enthält.
Die Lanthanelemente dienen dazu, die Wärmestabilität eines Aluminiumoxids und/oder
eines aktivierten Aluminiumoxids zu erhöhen. Es ist bevorzugt, dass
die Lanthanelemente in dem Aluminiumoxid gelöst werden können. Die Bariumelemente sind
als Adsorptionsmittel für
das NOx bekannt. Wenn die Bariumelemente zusammen mit einem Edelmetall,
wie Palladium, und ähnlichem,
verwendet werden, tritt der Vorteil auf, dass eine Abnahme der Umwandlungsleistung
für das
NOx verhindert wird. Die Abnahme der Umwandlungsleistung für das NOx
rührt vom Palladium
und ähnlichem
her, das eine durch die KW verursachte Adsorptionsvergiftung erfährt. Es
ist nicht bevorzugt, dass der Gehalt an den Palladiumelementen und
den Bariumelementen von dem vorstehend erwähnten Bereich (z.B. Pd : Ba
= 1,0 : 100 bis 1,0 : 1,0, bezogen auf das Elementargewicht) abweicht,
da sich die Umwandlungswirkung für
das NOx verringert. Es ist bevorzugt, dass die Bariumelemente als
Oxidteilchen in dem Aluminiumoxid dispergiert sein können.
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Was
die quantitativen Verhältnisse
der Bariumelemente und Lanthanelemente angeht, so ist es bevorzugt,
dass die Bariumelemente in einer Menge von 1,0 bis 100 g, bezogen
auf 1 Liter des Volumens des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators,
auftreten können,
und dass die Lanthanelemente in einer Menge von 0,8 bis 8,0 g, weiter
bevorzugt von 1,0 bis 7,0 g, bezogen auf 1 Liter des Volumens des
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators, auftreten können. Es ist bevorzugt, dass
es sich bei dem Aluminiumoxid um aktiviertes Aluminiumoxid handeln
kann, und dass es in einer Menge von 50 bis 200 g, bezogen auf 1
Liter des Volumens des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators,
auftreten kann.
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Es
ist möglich,
dass die erste Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators in dem Katalysator zur Reinigung eines Abgases
des Weiteren aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus Cer, einer festen Lösung
aus Cer und Zirkonium, und einer festen Lösung aus Cer, Zirkonium und
Yttrium besteht.
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Beispielsweise
ist es in der ersten Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators bevorzugt, dass die Menge der darin enthaltenen
Cerelemente in einen Bereich von 0,01 bis 0,1 mol, weiter bevorzugt
in einem Bereich von 0,01 bis 0,05 mol, fällt, bezogen auf 1 Liter des
Volumens des auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators.
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Wenn
die Menge der in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
enthaltenen Cerelemente 0,1 mol überschreitet,
so ist dies für
einen Katalysator zur Reinigung eines Abgases als Ganzes nicht bevorzugt,
da die Umwandlung der KW abnimmt, so dass der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator diese Abnahme nicht kompensieren kann. Es ist
des Weiteren bevorzugt, dass die Menge der Cerelemente 0,05 mol
oder weniger beträgt.
Es ist bevorzugt, dass der Gehalt der Cerelemente weniger beträgt, da die
Cerelemente zusammen mit dem Zirkoniumelementen als feste Lösung oder
zusammen mit den Zirkoniumelementen und den Yttriumelementen als
feste Lösung
auftreten können,
so dass die Wärmestabilität der Cerelemente
weiter erhöht
werden kann.
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Erfindungsgemäß fällt in der
ersten Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
das quantitative Verhältnis
von Cerelementen zu Zirkoniumelementen als auch zu Yttriumelementen
in einen Bereich von Ce : Zr: Y = 2,0 : 1,0 : 0,1-0,42 – 1,0 :
2,0 : 0,2-0,84, bezogen auf das Elementargewicht.
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Es
ist bevorzugt, dass in der ersten Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators das Aluminiumoxid mit den entsprechenden
Elementen, den Bariumelementen, den Lanthanelementen und/oder den
Cerelementen, in einer Menge von 10 bis 30 g für die Bariumelemente, in einer
Menge von 3,0 bis 5,0 g für
die Lanthanelemente und/oder in einer Menge von 0,6 bis 2,0 g für die Cerelemente,
bezogen auf 100 g Aluminiumoxid, in dem Aluminiumoxid beladen ist.
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Das
Lanthan dient dazu, die Wärmestabilität eines
Aluminiumoxids und/oder eines aktivierten Aluminiumoxids zu erhöhen. Das
Lanthan kann in dem Aluminiumoxid enthalten sein. Es ist weiter
bevorzugt, dass das Lanthan in dem Aluminiumoxid gelöst ist.
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Was
das erste Edelmetall des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
angeht, so kann mindestens ein Element verwendet werden, das aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Palladium, Palladium und Rhodium, und Palladium und
Platin besteht. Es ist bevorzugt, dass das erste Edelmetall in einer
Menge von 0,01 bis 10 g, bezogen auf 1 Liter des Volumens des auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators, ein- bzw. aufgebracht sein kann, um
die Reinigungsleistungen des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
zu erhöhen.
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Was
die Beladungsmengen der entsprechen Edelmetalle angeht, so ist es
bevorzugt, dass das Palladium in einer Menge von 0,01 bis 10 g,
bezogen auf 1 Liter des Volumens des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen
Katalysators, verwendet wird. Wenn das Platin oder das Rhodium zusammen
mit dem Palladium verwendet wird, ist es in Hinblick auf die Reinigungswirkungen
und die Kosten bevorzugt, das Palladium in einer Menge von 0,01
bis 5,0 g, bezogen auf 1 Liter des Volumens des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators, das Rhodium in einer Menge von 0 bis 1,0
g, ebenfalls darauf bezogen, und das Platin in einer Menge von 0
bis 5,0 g, ebenfalls darauf bezogen, zu verwenden.
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Es
tritt eine Wechselwirkung zwischen dem Barium und dem Edelmetall,
wie dem Palladium, und ähnliches
auf. D.h. es wird angenommen, dass die Umwandlungsleistung für das NOx
abnimmt, weil das Palladium einer Adsorptionsvergiftung durch die
KW in einem Abgas unterliegt, das sich in einem treibstoff-angereicherten
Zustand befindet. Dementsprechend ist es möglich, wenn Barium vorhanden
ist, die KW-Adsorptionsvergiftung des Palladium zu verringern. Wie
vorstehend dargelegt, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis von dem
Palladium zu dem Barium Pd: Ba = 1,0 : 100 bis 1,0 : 1,0, bezogen
auf das Elementargewicht, betragen kann, um diese vorteilhaften
Wirkungen zur Geltung kommen zu lassen. Es ist nicht bevorzugt,
dass das Verhältnis
von diesem Bereich abweicht, da die Umwandlungswirkung für das NOx
abnimmt.
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Es
wird angenommen, dass der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
auf die nachstehende Weise funktioniert. Da der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator die Cerelemente nicht als Bestandteilelement
der ersten Beladungsschicht einschließt oder sie in einer so klein
wie möglichen
Menge einschließt,
wird verhindert, dass der Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten
ist, vollständig
von den Cerelementen in dem Katalysatorsystem verbraucht wird, und
dementsprechend wird verhindert, dass die Umgebungstemperatur als
reduzierende Atmosphäre
fungiert. Somit erzeugt der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
eine viel stärker
oxidierende Atmosphäre,
oxidiert die KW durch das erste Edelmetall, so dass sich die KW-Reinigungsleistung
verbessert, und kompensiert das unzureichende KW-Reinigungsvermögen des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators. Außerdem
ist es auch möglich,
die Umwandlungswirkungen für
das CO und NOx in dem auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysator
zu erhöhen.
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Der
auf der stromabwärtigen
Seite gelegene Katalysator wird von einem zweiten Katalysatorbestandteil,
der aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Platin, Palladium und Rhodium besteht, als zweites Edelmetall,
und von der zweiten Beladungsschicht aufgebaut; die aus mindestens
einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Aluminiumoxid,
das Lanthan, Cer, eine feste Lösung
von Cer und Zirkonium, und eine feste Lösung von Cer, Zirkonium und
Yttrium enthält,
besteht.
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Das
zweite Edelmetall ist so in der zweiten Beladungsschicht auf- bzw.
eingebracht (loaded), dass schädliche
Bestandteile, die in einem Abgas enthalten sind und die mittels
des auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators nicht in ausreichendem Maße gereinigt
werden können,
auf dem Aluminiumoxid gereinigt werden, das durch das Lanthan wärmestabilisiert
wird.
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Was
das zweite Edelmetall angeht, so ist es möglich, das Platin, das Palladium
und das Rhodium unabhängig
zu verwenden, oder sie kombiniert zu verwenden. Wenn das zweite
Edelmetall unabhängig
verwendet wird, ist es in Hinblick auf die katalytische Aktivität wirkungsvoll,
es in einer Menge von 0,05 bis 10 g, weiter bevorzugt von 0,05 bis
5,0 g, bezogen auf 1 Liter des Volumens des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators, zu verwenden, um die Reinigungsleistungen
aufrechtzuerhalten. Da das Edelmetall teuer ist, ist es erwünscht, es
in einer so klein wie möglichen
Menge zu verwenden, so dass es in den Bereich fällt, der die vorteilhaften
Wirkungen aufrechterhalten kann. Wenn sie kombiniert verwendet werden,
ist es bevorzugt, wenn die Reinigungsleistungen und die Kosten in
Betracht gezogen werden, dass das Platin in einer Menge von 0,05 bis
1,0 g, das Palladium in einer Menge von 0,05 bis 2,0 g, und das
Rhodium in einer Menge von 0,05 g bis 0,3 g, bezogen auf einen Liter
des Volumens des auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators,
verwendet werden, da sie teuer sind. Auf diese Weise ist es möglich, die
gewünschten
Reinigungswirkungen zu erhalten.
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Die
zweite Beladungsschicht des auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators
wird von mindestens einem Element aufgebaut, das aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus einem Aluminiumoxid besteht, das Lanthan, Cer, eine
feste Lösung
aus Cer und Zirkonium, und eine feste Lösung aus Cer, Zirkonium und Yttrium
enthält.
Im Gegensatz zu dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
wird die Atmosphäre
in dem auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator in eine stärker reduzierende Atmosphäre umgewandelt,
da der auf der stromabwärtigen
Seite gelegene Katalysator Cerelemente in einer relativ großen Menge
einschließt,
und dadurch wird es möglich,
die Umwandlungswirkungen für
das CO und NOx zu erhöhen.
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Die
zweite Beladungsschicht des auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators
kann das Aluminiumoxid einschließen, das die Lanthanelemente,
und die Cerelemente enthält.
Die Cerelemente können zusammen
mit den Zirkoniumelementen eine feste Lösung bilden, oder sie können zusammen
mit den Zirkoniumelementen und den Yttriumelementen eine feste Lösung bilden.
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Das
Aluminiumoxid, das die Lanthanelemente enthält, kann das gleiche sein,
das in dem auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator verwendet wird. Beispielsweise ist es
bevorzugt, wenn die Lanthanelemente in einer Menge von 3,0 bis 5,0
g, bezogen auf 100 g Aluminiumoxid, enthalten sind, da die Aktivität und die
Haltbarkeit des Aluminiumoxids bei gehobenen Temperaturen aufrechterhalten
werden kann.
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Es
ist in dem auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator bevorzugt, dass die Lanthanelemente
in der zweiten Beladungsschicht in einer Menge von 0,8 bis 4,5 g,
bezogen auf 1 Liter des auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators,
und das Aluminiumoxid in einer Menge von 50 bis 250 g, ebenfalls darauf
bezogen, enthalten sind. Es ist bevorzugt, dass die Cerelemente
unabhängig
vorhanden sind, um die Reinigungswirkungen und die Haltbarkeit des
Katalysators zu verbessern. Oder aber es ist bevorzugt, dass sie als
feste Lösung
von Cerelementen und Zirkoniumelementen oder als feste Lösung von
Cerelementen, Zirkoniumelementen und Yttriumelementen vorliegen.
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Da
die Cerelemente in dem auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysator
vorhanden sind, können
das CO und NOx, die nicht in ausreichendem Maße von dem auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysator gereinigt wurden, verringert und gereinigt
werden. Somit kann der vorliegende Katalysator zur Reinigung eines
Abgases eine Verbesserung der Reinigungsleistungen als Katalysator
zur Reinigung eines Abgases als Ganzes bewirken.
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Die
Menge der Cerelemente, die in der zweiten Beladungsschicht des auf
der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators enthalten sind, kann relativ größer als
diejenige des auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators gemacht werden. Die Cerelemente können beispielsweise
in der zweiten Beladungsschicht bevorzugt in einer Menge von 28
bis 112 g (d.h. von 0,2 bis 0,8 mol), weiter bevorzugt von 42 bis
112 g (d.h. von 0,3 bis 0,8 mol), bezogen auf 1 Liter des Volumens
des auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators, vorhanden sein. Um die Wirkung der
NOx-Umwandlung deutlich zu erhöhen,
ist es bevorzugt, dass die Zirkoniumelemente, die zusammen mit den
Cerelementen eine feste Lösung
bilden, bevorzugt in solch einer Menge auftreten, dass gilt: Ce
: Zr = 2,0 : 1,0 – 1,0
: 2,0, bezogen auf das Elementargewicht. Des Weiteren können die
Yttriumelemente, die zusammen mit den Cerelementen und den Zirkoniumelementen eine
feste Lösung
bilden, bevorzugt in einer Menge auftreten, dass für das Verhältnis von
Zr zu Y gilt: Zr : Y = 10 : 1,0 bis 7,0 : 3,0, bezogen auf das Elementargewicht.
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Darüberhinaus
ist es möglich,
die Menge der zweiten Beladungsschicht des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators kleiner als die Menge der ersten Beladungsschicht
des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators zu machen.
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In
dem Fall, in dem der vorstehend beschriebene, auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator und der vorstehend beschriebene, auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator als Paar in dem Abgasdurchgang angeordnet sind, ist
es bevorzugt, um insgesamt gut ausgeglichene Reinigungsleistungen
als Katalysator zur Reinigung eines Abgases zu erzeugen, dass das
Volumenverhältnis
von beiden in einen Bereich von Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator : Auf der stromabwärtigen Seite gelegener Katalysator
= 1,0 : 10 – 3,0
: 1,0, weiter bevorzugt in einen Bereich von Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator : Auf der stromabwärtigen Seite gelegener Katalysator
= 2,0 : 8 bis 7,0 : 3,0 fällt,
wie aus der 4 oder der 8 und
der 5 oder der 9 verständlich wird.
Durch Einstellen des Volumenverhältnisses beider
Katalysatoren auf Werte, die in diesen Bereich fallen, erhöhen sich
die Reinigungswirkungen (oder Umwandlungswirkungen) für KW, CO
und NOx, so dass es möglich
ist, den Verschärfungen
der Regulierungsbestimmungen für
den Abgasausstoß,
die schwierige Bedingungen auferlegen, gerecht zu werden.
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Der
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator können
in dem Abgasdurchgang vereint angeordnet sein. Wenn sie, wie in 10 gezeigt, zueinander
benachbart angeordnet sind, oder wenn sie, wie in 11 gezeigt,
durch das Bereitstellen eines Abstands zwischen ihnen voneinander
getrennt angeordnet sind, ist es möglich, ähnliche Reinigungswirkungen
zu erhalten.
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Außerdem ist
es möglich,
selbst wenn die erste Beladungsschicht des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen
Katalysators und die zweite Beladungsschicht des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators auf und/oder in einem einzelnen Träger gebildet
sind, ähnlich
vorteilhafte Wirkungen zu erwarten.
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Der
auf der stromabwärtigen
Seite gelegene Katalysator ist mit mindestens einem Element beladen, das
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Platin, Palladium und Rhodium besteht. Es ist möglich, die
schädlichen
Bestandteile, die von dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
nicht ausreichend gereinigt wurden, mittels der zweiten Bela dungsschicht
mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung und mindestens
einem der vorstehend erwähnten
zweiten Edelmetalle zu verringern und zu reinigen.
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In
dem auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator wird wegen der in der zweiten Beladungsschicht
vorhandenen Cerelemente eine Atmosphäre erzeugt, die sich von der
Umgebungsatmosphäre des
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators unterscheidet. Dementsprechend ist
es möglich, das
CO und NOx zu reinigen, die nicht in ausreichendem Maße von dem
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator gereinigt wurden. Somit arbeiten der
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator zusammen, so dass es möglich wird, die Leistung des
Katalysators zur Reinigung eines Abgases als Ganzes zu verbessern.
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Darüberhinaus
ist es möglich,
durch eine kontinuierliche bzw. zusammenhängende Bildung der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen ersten Beladungsschicht und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen zweiten Beladungsschicht auf und/oder in einem identischen
Träger
einen Katalysator zur Reinigung eines Abgases zu erhalten, der ähnlich vorteilhafte
Wirkungen erzeugt. Beispielsweise kann bei der Bildung der ersten und
der zweiten Beladungsschichten eine gewünschte Beladungsschicht (z.B.
die erste Beladungsschicht) zuerst nur mittels der Aufbringung auf
oder in eine der entgegengesetzten Seiten eines Trägers gebildet
werden, und der Rest der Beladungsschicht (z.B. die andere oder
zweite Beladungsschicht) kann danach mittels der Aufbringung auf
oder in die andere, entgegengesetzte Seite des Trägers gebildet
werden.
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In Übereinstimmung
mit dem erfindungsgemäßen Katalysator
zur Reinigung eines Abgases wird die Zusammensetzung der ersten
wärmebeständigen Beladungsschicht
aus einem anorganischen Oxid des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators unterschiedlich von derjenigen der zweiten
wärmebeständigen Beladungsschicht
aus einem anorganischen Oxid des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators gestaltet, und es wird dafür gesorgt,
dass die Cerelemente nur in dem auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysators
auftreten, und/oder auch in verringerter Menge in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen
Katalysators vorhanden sind. Somit teilen und kompensieren der auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator die Reinigungsfunktionen miteinander, wodurch
nicht nur die Reinigungsleistung für die KW in einem Abgas verbessert
wird, sondern darüberhinaus
gleichzeitig damit die Reinigungsleistungen für das CO und NOx verbessert
werden. Als Ergebnis kann ein neuer Katalysator zur Reinigung eines
Abgases erhalten werden, der viel höhere Reinigungsleistungen zeigt.
Dementsprechend ist es möglich,
selbst unter den schwierigen Bedingungen der verschärften Abgasemissionsbestimmungen
den Regulierungsstandards zu genügen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Eine
vollständigere
Würdigung
der Erfindung und vieler ihrer Vorteile ist leicht möglich, wenn
sie unter Bezugnahme auf die nachstehenden detaillierten Erläuterungen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung, die alle Teil der
Offenbarung sind, besser verständlich
wird.
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1 ist
ein Diagramm, dass die Bedingungen in einer Dauerhaftigkeitsprüfung zeigt,
der die jeweiligen Katalysatoren der Beispiele und der Vergleichsbeispiele
unterzogen wurden;
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2 ist
ein Balkendiagramm, das die KW-Umwandlungen darstellt, die die jeweiligen
Katalysatoren der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 5 und der Vergleichsbeispiele
Nr. 1 bis Nr. 4 zeigten;
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3 ist
ein Balkendiagramm, das die NOx-Umwandlungen darstellt, die die
jeweiligen Katalysatoren der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 5 und der Vergleichsbeispiele
Nr. 1 bis Nr. 4 zeigten;
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4 ist
ein Diagramm, das die KW-Umwandlungen darstellt, die die entsprechenden
Katalysatoren von Beispiel Nr. 1 zeigten; KW-Umwandlungen, die von
den Unterschieden der Volumenverhältnisse der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren zu den auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysatoren
abhiengen;
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5 ist
ein Diagramm, das die NOx-Umwandlungen darstellt, die die entsprechenden
Katalysatoren von Beispiel 1 zeigten; NOx-Umwandlungen, die von
den Unterschieden der Volumenverhältnisse der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren zu den auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysatoren
abhiengen;
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6 ist
ein Balkendiagramm, das die KW-Umwandlungen darstellt, die die jeweiligen
Katalysatoren von Beispiel Nr. 6 bis Nr. 14 und von Vergleichsbeispiel
Nr. 5 zeigten;
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7 ist
ein Balkendiagramm, das die NOx-Umwandlungen darstellt, die die
jeweiligen Katalysatoren von Beispiel Nr. 6 bis Mr. 14 und von Vergleichsbeispiel
Nr. 5 zeigten;
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8 ist
ein Diagramm, das die KW-Umwandlungen darstellt, die die jeweiligen
Katalysatoren von Beispiel 6 zeigten; KW-Umwandlungen, die von den
Unterschieden der Volumenverhältnisse
der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysatoren zu den auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren abhiengen;
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9 ist
ein Diagramm, das die NOx-Umwandlungen darstellt, die die jeweiligen
Katalysatoren von Beispiel 6 zeigten; NOx-Umwandlungen, die von
den Unterschieden der Volumenverhältnisse der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren zu den auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysatoren
abhiengen;
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10 ist
ein schematische Darstellung, um zu erläutern, wie der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite gelegene Katalysator
in einem erfindungsgemäßen Katalysator
zur Reinigung eines Abgases angeordnet sind;
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11 ist
eine weitere schematische Darstellung, um zu erläutern, wie der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite gelegene Katalysator
in einem erfindungsgemäßen Katalysator
zur Reinigung eines Abgases angeordnet sind; und
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12 ist
eine teilweise vergrößerte schematische
Schnittansicht eines auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
oder eines auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators in einem erfindungsgemäßen Katalysator
zur Reinigung eines Abgases.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachdem
die Erfindung im allgemeinen beschrieben wurde, kann ein weiteres
Verständnis
der Erfindung durch die Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
erreicht werden, die hier nur zum Zwecke der Erläuterung zur Verfügung gestellt
werden und den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche nicht einschränken sollen.
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Der
erfindungsgemäße Katalysator
zur Reinigung eines Abgases wird nachstehend unter Bezugnahme auf
Beispiele und Vergleichsbeispiele im Detail beschrieben.
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Wie
in 12 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Katalysator
zur Reinigung eines Abgases beispielsweise einen auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysator 1, der einen ersten zylinderförmigen Träger 11 und
eine erste feuerfeste Beladungsschicht 12 aus einem anorganischen
Oxid, die auf den Innenflächen
des ersten zylinderförmigen
Trägers 11 gebildet
ist, einschließt,
und einen auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator 2, der einen zweiten zylinderförmigen Träger 21 und
eine zweite feuerfeste Beladungsschicht 22 aus einem anorganischen
Oxid, die auf den Innenflächen
des zweiten zylinderförmigen
Trägers 21 gebildet
ist, einschließt.
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Beispiel Nr. 1 (entspricht
nicht der Erfindung)
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(Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
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120
g Aluminiumoxid, das 3,9 g Lanthan enthielt, 39,6 g Bariumsulfat
und 40 g eines Aluminiumoxid-Sols wurden gemischt und gerührt, um
eine Aufschlämmung
herzustellen. Zu dieser Aufschlämmung
wurde eine wässrige
Palladiumlösung
gegeben, die bei einer Umwandlung in Pd einer Menge von 1,5 g entsprach, und
umfassend gerührt,
um es auf das Aluminiumoxid aufzubringen bzw. das Aluminiumoxid
damit zu beladen, wodurch eine Aufschlämmung zum Beschichten hergestellt
wurde. Die resultierende Aufschlämmung
wurde auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 500 cm3 betrug
und der aus Cordierit gefertigt war, und danach getrocknet. Auf
diese Weise wurde der Träger
in einen auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umgewandelt. Es sei darauf hingewiesen,
dass das Verhältnis
von Pd zu Ba 1,0 : 15,5 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 15,5), bezogen auf
das Elementargewicht, betrug.
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(Auf der stromabwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
-
120
g Aluminiumoxid, das 3,9 g Lanthan enthielt, 52 g einer festen Ceroxid-Lösung, die
Zirkonium und Yttrium einschloss, und 40 g eines Aluminiumoxid-Sols
wurden gemischt und umfassend gerührt, um eine Aufschlämmung herzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der Elementarzusammensetzung der
festen Ceroxid-Lösung
Ce : Zr : Y = 10 : 9,0 1,0, bezogen auf das Elementargewicht, betrug.
Zu dieser Aufschlämmung
wurde eine wässrige
Platinlösung
gegeben und umfassend gerührt,
um dadurch eine Aufschlämmung
herzustellen, in der das Aluminiumoxid und die feste Ceroxid-Lösung, die Zirkonium und Yttrium einschloss,
mit dem Platin beladen waren. Was die wässrige Platinlösung angeht,
so entsprach sie bei einer Umwandlung in Pt 1,0 g. Die resultierende
Aufschlämmung
wurde auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 1000 cm3 betrug
und der aus Cordierit gefertigt war, und getrocknet. Der Träger wurde
danach in eine wässrige
Rhodiumlösung
eingetaucht, um den Träger
mit dem Rh zu beladen, getrocknet, und danach in einen auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator umgewandelt. Was die wässrige Rhodiumlösung angeht,
so entsprach sie bei einer Umwandlung in Rh 0,2 g.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis aus dem Volumen des auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators (500 cm3) zu
dem Volumen des auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators (1.000 cm3)
1,0 : 2,0 (d.h. Auf der stromaufwärtigen Seite gelegener Katalysator
: Auf der stromabwärtigen
Seite gelegener Katalysator = 1,0 : 2,0) betrug.
-
Beispiel Nr. 2 (entspricht
nicht der Erfindung)
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Außer dass
das Edelmetall in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
von Beispiel Nr. 1 durch 0,75 g Palladium und 0,75 g Platin ersetzt
worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
von Beispiel Nr. 2 auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel
Nr. 1 hergestellt.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis von dem Palladium zu
dem Barium 1,0 : 31,0 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 31,1), bezogen auf das
Elementargewicht, in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
betrug.
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Beispiel Nr. 3 (entspricht
nicht der Erfindung)
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Außer dass
das Edelmetall in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
von Beispiel Nr. 1 durch 1,35 g Palladium und 0,15 g Rhodium ersetzt
worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
von Beispiel Nr. 3 auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel
Nr. 1 hergestellt.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis von dem Palladium zu
dem Barium 1,0 : 17;3 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 17,3), bezogen auf das
Elementargewicht, in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
betrug.
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Beispiel Nr. 4 (entspricht
nicht der Erfindung)
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Außer dass
die Menge des Bariumsulfates auf das Doppelte (79,2 g) der Menge
des auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators des Beispiels Nr. 1 eingestellt worden
war, und dass die Beschichtungsmenge in Bezug auf 1 Liter des resultierenden
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators auf 178 g erhöht worden war, wurde der auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Beispiels Nr. 4 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis von dem Palladium zu
dem Barium 1,0 : 31,1 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 31,1), bezogen auf das
Elementargewicht, in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
betrug.
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Beispiel Nr. 5 (entspricht
nicht der Erfindung)
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Außer dass
die Menge des Bariumsulfates auf die Hälfte (19,8 g) der Menge des
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators des Beispiels Nr. 1 eingestellt worden
war, und dass die Beschichtungsmenge in Bezug auf 1 Liter des resultierenden
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators auf 142 g verringert worden war, wurde
der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Beispiels Nr. 5 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis von dem Palladium zu
dem Barium 1,0 : 7,8 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 7,8), bezogen auf das
Elementargewicht, in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
betrug.
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Vergleichsbeispiel Nr.
1
-
Außer dass
86 g Ceroxid zugegeben worden waren, um bei der Herstellung des
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators des Beispiel Nr. 1 eine Aufschlämmung zum
Beschichten zu erzeugen, und dass die Beschichtungsmenge in bezug
auf 1 Liter des resultierenden, auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators auf 240 g erhöht worden war, wurde der auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 1 auf die
gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Mr. 1 hergestellt.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
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Vergleichsbeispiel Nr.
2
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Außer dass
eine feste Ceroxidlösung,
die Zirkonium einschloss, an Stelle des Ceroxids bei der Herstellung
des auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators von Vergleichsbeispiel Nr. 1 verwendet worden
war, wurde der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 2 auf die
gleiche Weise wie derjenige von Vergleichsbeispiel Nr. 1 hergestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der Elementarzusammensetzung
des Cers zu dem Zirkonium 1,0 : 1,0 (d.h. Ce : Zr = 1,0 1,0), bezogen
auf das Elementargewicht, in der festen Ceroxidlösung, betrug.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
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Vergleichsbeispiel Nr.
3
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Außer dass
eine feste Ceroxidlösung,
die Zirkonium und Yttrium einschloss, an Stelle des Ceroxids bei
der Herstellung des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
von Vergleichsbeispiel Nr. 1 verwendet worden war, wurde der auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 3 auf die
gleiche Weise wie derjenige von Vergleichsbeispiel Nr. 1 hergestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der Elementarzusammensetzung
des Cers zu dem Zirkonium als auch zu dem Yttrium 10 : 9,0 1,0 (d.h.
Ce : Zr : Y = 10 : 9,0 : 1,0), bezogen auf das Elementargewicht,
in der festen Ceroxidlösung
betrug.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
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Vergleichsbeispiel Nr.
4
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Außer dass
die Menge des Ceroxids bei der Herstellung des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators von Vergleichsbeispiel Nr. 1 auf 43 g (die
Hälfte
der Menge in Vergleichsbeispiel Nr. 1) eingestellt worden war, und
dass die Beschichtungsmenge in Bezug auf 1 Liter des resultierenden,
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators auf 197 g verringert worden war, wurde
der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator des Vergleichsbeispiels Nr. 4 auf die
gleiche Weise wie derjenige von Vergleichsbeispiel Nr. 1 hergestellt.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 1 hergestellt
worden war.
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Was
die auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysatoren der vorstehend beschriebenen entsprechenden
Katalysatoren angeht, so fasst Tabelle 1 die Gehalte der jeweiligen
Bestandteile, bezogen auf 1 Liter der jeweiligen auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren, zusammen.
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(Beurteilung der Katalysatoren)
-
Die
entsprechenden Katalysatoren, die in den Beispielen Nr. 1 bis 5
und den Vergleichsbeispielen Nr. 1 bis 4 erhalten worden waren,
wurden auf einen Benzinmotor mit einem Hubvolumen von 4.000 ccm
montiert und einer Dauerhaftigkeitsprüfung unterzogen, die 50 Stunden
lang bei einer Gaseinlasstemperatur von 900 °C erfolgte. In 1 ist
ein Diagramm gezeigt, das die Dauerhaftigkeitsprüfung im Detail erläutert. Zunächst wurde
40 Sekunden lang stöchiometrisches
Gas und danach 16 Sekunden lang ein treibstoffreiches Gas in die entsprechenden
Katalysatoren strömen
gelassen. 5 Sekunden nachdem das stöchiometrische Gas in ein Gas umgewandelt
worden war, das sich im treibstoffreichen Zustand befand, wurde
15 Sekunden lang Sekundärluft in
die entsprechenden Katalysatoren eingeleitet. Auf diese Weise erfolgte
wiederholt 3000mal ein Zyklus mit jeweils insgesamt 60 Sekunden
(d.h. 50 Stunden). Danach wurden die jeweiligen Katalysatoren auf
einen Fahrzeugmotor mit einem Hubvolumen von 1.500 cc montiert und
die Abgasreinigungsleistungen wurden im "EPA75"-Beurteilungsmodus
beurteilt. Die Ergebnisse der Beurteilung der Umwandlungen der Kohlenwasserstoffe
sind in 2 als Balkendiagramm gezeigt,
und die Ergebnisse der Beurteilung der Umwandlungen des NOx sind
in 3 als Balkendiagramm gezeigt.
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Wie
in 2 zu sehen ist, zeigten die entsprechenden Katalysatoren
der Beispiele Nr. 1 bis 5 geringere Verhälnisse an verbliebenen KW und
höhere
Umwandlungen (oder geringere KW-Emissionen) als diejenigen der entsprechenden
Katalysatoren der Vergleichsbeispiele Nr. 1 bis 4. Aus der Zeichnung
geht auch hervor, dass der Katalysator des Beispiels Nr. 1 den entsprechenden
Katalysatoren der Beispiele in Bezug auf die KW-Umwandlungen überlegen
war.
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3 zeigt
die Ergebnisse der NOx-Umwandlungsmessungen. Aus der Zeichnung geht
hervor, dass die entsprechenden Katalysatoren der Beispiele Nr.
1 bis 5 höhere
NOx-Umwandlungen (oder geringere NOx-Emissionen) als die jenigen
der entsprechenden Katalysatoren der Vergleichsbeispiele Nr. 1 bis
4 zeigten.
-
4 und 5 illustrieren
die Ergebnisse einer Untersuchung der KW-Umwandlungen und der NOx-Umwandlungen,
die Katalysatoren zeigten, die durch das Variieren des Volumenverhältnisses
von Auf der stromaufwärtigen
Seite gelegener Katalysator zu Auf der stromabwärtigen Seite gelegener Katalysator
in einem Bereich von 1/9 bis 9/1 in dem in Beispiel Nr. 1 beschriebenen
Katalysator hergestellt worden waren. Als Ergebnis zeigen die Zeichnungen,
dass dann, wenn das Volumenverhältnis
von Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator zu Auf der stromabwärtigen Seite gelegener Katalysator
in einen Bereich von 2/8 bis 7/3 fällt, es möglich war, den Erfordernissen
der KW- und NOx-Umwandlungen auf gut ausgeglichene Weise zu genügen.
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Beispiel Nr. 6 (entspricht
nicht der Erfindung)
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(Auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegener Katalysator) 120 g Aluminiumoxid, das 3,9 g Lanthan
enthielt, 39,6 g Bariumsulfat, 5,2 g Ceroxid, das in Bezug auf 1
Liter des resultierenden, auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
0,03 mol entsprach, und 40 g eines Aluminiumoxid-Sols wurden gemischt und gerührt, und
anschließend
zu einer Aufschlämmung
verarbeitet. Zu dieser Aufschlämmung
wurde eine wässrige
Palladiumlösung
gegeben, die bei einer Umwandlung in Pd 1,5 g entsprach, und umfassend
gerührt,
um das Aluminiumoxid und das Ceroxid mit dem Palladium zu beladen,
wodurch eine Aufschlämmung
zum Beschichten hergestellt wurde.
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Die
resultierende Aufschlämmung
wurde auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 500 cm3 betrug
und der aus Cordierit gefertigt worden war, und wurde danach getrocknet.
Auf diese Weise wurde der Träger
in einen auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umgewandelt. Es sei darauf hingewiesen,
dass das Verhältnis
von Pd zu Ba 1,0 : 15,5 (d.h. Pd : Ba = 1,0 : 15,5), bezogen auf
das Elementargewicht, betrug.
-
(Auf der stromabwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
-
120
g eines Aluminiumoxids, das 3,9 g Lanthan enthielt, 52 g einer festen
Ceroxidlösung,
die Zirkonium und Yttrium einschloss, und 40 g eines Aluminiumoxid-Sols
wurden gemischt, umfassend gerührt
und danach zu einer Aufschlämmung
verarbeitet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der
Elementarzusammensetzung der entsprechenden Elemente Ce : Zr : Y
= 50 : 45 : 5,0, bezogen auf das Elementargewicht, in der festen
Ceroxidlösung
betrug. Zu dieser Aufschlämmung
wurde eine wässrige
Platinlösung
gegeben und es wurde umfassend gerührt, um das Aluminiumoxid und
die feste Ceroxid-Lösung,
die Zirkonium und Yttrium einschloss, mit dem Platin zu beladen,
wodurch eine Aufschlämmung
zum Beschichten hergestellt wurde. Was die wässrige Platinlösung angeht,
so entsprach sie bei einer Umwandlung in Pt 1,0 g. Die resultierende
Aufschlämmung
wurde auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 1.000 cm3 betrug
und der aus Cordierit hergestellt worden war, und getrocknet. Der
Träger
wurde danach in eine wässrige
Rhodiumlösung eingetaucht,
um den Träger
in einer Menge von 0,2 g, bezogen auf 1 Liter des resultierenden,
auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators, mit Rh zu beladen; getrocknet und
danach in einen auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umgewandelt.
-
Der
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator und der auf der stromabwärtigen Seite
gelegene Katalysator wurden zu einem Paar kombiniert, und als Katalysator
des Beispiels Nr. 6 bezeichnet.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis aus dem Volumen des auf
der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators zu dem Volumen des auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysators 1,0 : 2,0 betrug (d.h. Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator : Auf der stromabwärtigen Seite gelegener Katalysator
= 1,0 : 2,0, bezogen auf das Volumen).
-
Beispiel Nr. 7
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Außer dass
das Ceroxid des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
in Beispiel Nr. 6 durch 5,2 g einer festen Oxidlösung, die Cer und Zirkonium
einschloss, bezogen auf 1 Liter der resultierenden Katalysators,
ersetzt worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
von Beispiel 7 auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel
Nr. 6 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der
entsprechenden Elemente Ce : Zr = 45 : 5,0, bezogen auf das Elementargewicht,
in der festen Oxidlösung
betrug.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
-
Beispiel Nr. 8
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[0085]
Außer
dass das Ceroxid des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
in Beispiel Nr. 6 durch 5,2 g einer festen Oxidlösung, die Cer, Zirkonium und
Yttrium einschloss, bezogen auf 1 Liter der resultierenden Katalysators,
ersetzt worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
von Beispiel Nr. 8 auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel
Nr. 6 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der
entsprechenden Elemente Ce : Zr : Y = 50 : 45 : 5,0, bezogen auf
das Elementargewicht, in der festen Oxidlösung betrug.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Beispiel Nr. 9
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Außer dass
das Ceroxid des auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysators
in Beispiel Nr. 6 durch eine feste Oxidlösung, die Cer, Zirkonium und
Yttrium einschloss, ersetzt worden war, dass die feste Oxidlösung in
einer ver ringerten Menge von 1,53 g, bezogen auf 1 Liter des resultierenden
Katalysators, verwendet worden war, und dass die Beschichtungsmenge
in Bezug auf 1 Liter des resultierenden Katalysators auf 155 g verringert
worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
von Beispiel Nr. 9 auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel
Nr. 6 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der
entsprechenden Elemente Ce : Zr : Y = 50 : 45 : 5,0, bezogen auf
das Elementargewicht, in der festen Oxidlösung betrug.
-
Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
-
Beispiel Nr. 10
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Außer dass
die feste Oxidlösung,
die Cer, Zirkonium und Yttrium einschloss, des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators in Beispiel Nr. 8 in einer erhöhten Menge
von 7,64 g, bezogen auf 1 Liter des resultierenden Katalysators,
verwendet worden war, und dass die Beschichtungsmenge in Bezug auf
1 Liter des resultierenden Katalysators auf 162 g erhöht worden
war, wurde der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von Beispiel Nr. 10 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel Nr. 8 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen,
dass das Verhältnis
der entsprechenden Elemente Ce : Zr : Y = 50 : 45 : 5,0, bezogen auf
das Elementargewicht, in der festen Oxidlösung betrug.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Beispiel Nr. 11
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Außer dass
die feste Oxidlösung,
die Cer, Zirkonium und Yttrium einschloss, des auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators in Beispiel Nr. 8 in einer erhöhten Menge
von 15,3 g, bezogen auf 1 Liter des resultierenden Katalysators,
verwendet worden war, und dass die Beschichtungsmenge in Bezug auf
1 Liter des resultierenden Katalysators auf 169 g erhöht worden
war, wurde der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von Beispiel Nr. 11 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel Nr. 8 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen,
dass das Verhältnis
der entsprechenden Elemente Ce : Zr : Y = 50 : 45 : 5,0, bezogen auf
das Elementargewicht, in der festen Oxidlösung betrug.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Beispiel Nr. 12
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Außer dass
die 1,5 g Pd in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
in Beispiel 8 durch 0,75 g Pd und 0,75 g Pt ersetzt worden waren,
wurde der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von Beispiel 12 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel 8 hergestellt.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Beispiel Nr. 13
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Außer dass
die 1,5 g Pd in dem auf der stromaufwärtigen Seite gelegenen Katalysator
in Beispiel 8 durch 1,2 g Pd und 0,3 g Rh ersetzt worden waren,
wurde der auf der stromaufwärtigen
Seite gelegene Katalysator von Beispiel 13 auf die gleiche Weise
wie derjenige von Beispiel 8 hergestellt.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Beispiel Nr. 14 (entspricht
nicht der Erfindung)
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(Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
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Außer dass
das Ceroxid in Beispiel Nr. 6 nicht zugegeben worden war, und dass
die Beschichtungsmenge in Bezug auf 1 Liter des resultierenden Katalysators
auf 154 g verringert worden war, wurde der auf der stromaufwärtigen Seite
gelegene Katalysator auf die gleiche Weise wie derjenige in Beispiel
6 hergestellt und als der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
von Beispiel Nr. 14 bezeichnet.
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Was
den auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator angeht, so wurde ein Katalysator verwendet,
der auf die gleiche Weise wie derjenige von Beispiel Nr. 6 hergestellt
worden war.
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Vergleichsbeispiel Nr.
5
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(Auf der stromaufwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
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120
g Aluminiumoxid, das 3,9 g Lanthan enthielt, 39,6 g Bariumsulfat,
86 g Ceroxid, das in Bezug auf 1 Liter des resultierenden, auf der
stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators 0,5 mol Cerelementen entsprach, und
40 g eines Aluminiumoxid-Sols wurden gemischt und gerührt, und
danach zu einer Aufschlämmung
verarbeitet. Zu dieser Aufschlämmung
wurde eine wässrige
Palladiumlösung,
die bei einer Umwandlung in Pd einer Menge von 1,5 g entsprach,
gegeben und umfassend gerührt,
um das Aluminiumoxid und das Ceroxid mit dem Palladium zu beladen,
wodurch eine Aufschlämmung
zum Beschichten hergestellt wurde. Die resultierende Aufschlämmung wurde
auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 500 cm3 betrug und
der aus Cordierit gefertigt war, getrocknet und danach in einen
auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umgewandelt.
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(Auf der stromabwärtigen Seite
gelegener Katalysator)
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120
g Aluminiumoxid, das 3,9 g Lanthan enthielt, 52 g einer festen Ceroxid-Lösung, die
Zirkonium und Yttrium einschloss, und 40 g eines Aluminiumoxid-Sols
wurden gemischt, umfassend gerührt
und danach zu einer Aufschlämmung
verarbeitet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der
Elementarzusammensetzung der festen Ceroxid-Lösung Ce : Zr : Y = 50 : 45
5,0, bezogen auf das Elementargewicht, betrug. Zu dieser Aufschlämmung wurde
eine wässrige
Platinlösung
gegeben und umfassend gerührt,
um das Aluminiumoxid und die feste Ceroxid-Lösung,
die Zirkonium und Yttrium einschloss, mit dem Platin zu beladen,
wodurch eine Aufschlämmung
zum Beschichten hergestellt wurde. Was die wässrige Platinlösung angeht,
so entsprach sie bei einer Umwandlung in Pt 1,0 g. Die resultierende
Aufschlämmung
wurde auf einen Träger
aufgebracht, dessen Volumen ungefähr 1000 cm3 betrug
und der aus Cordierit gefertigt war, und getrocknet. Der Träger wurde
danach in eine wässrige
Rhodiumlösung
eingetaucht, um den Träger
mit dem Rh in einer Menge von 0,2 g, bezogen auf 1 Liter des resultierenden,
auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysators, zu beladen, getrocknet, und danach
in einen auf der stromabwärtigen
Seite gelegenen Katalysator umgewandelt.
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Tabelle
2 fasst die Gehalte der entsprechenden Bestandteile in den Beladungsschichten
als auch die Beladungsmengen der entsprechenden Edelmetalle darin
in Bezug auf 1 Liter der entsprechenden auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysatoren in dem vorstehend beschriebenen Beispielen
Nr. 6 bis 14 und dem Vergleichsbeispiel Nr. 5 zusammen.
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(Beurteilung der Katalysatoren)
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Außer dass
die entsprechenden Katalysatoren, die in den Beispielen Nr. 6 bis
14 und dem Vergleichsbeispielen Nr. 5 erhalten worden waren, auf
einen Benzinmotor mit einem Hubvolumen von 2.000 ccm montiert wurden,
wurden sie auf die gleiche Weise einer Dauerhaftigkeitsprüfung unterzogen,
wie die entsprechenden Katalysatoren der Beispiele Nr. 1 bis 5 und
den Vergleichsbeispielen Nr. 1 bis 4 einer Dauerhaftigkeitsprüfung unterzogen
worden waren. Danach wurden die entsprechenden Katalysatoren der
Beispiele Nr. 6 bis 14 und des Vergleichsbeispiels Nr. 5 auf einen
Fahrzeugmotor mit einem Hubvolumen von 1.500 ccm montiert und die Abgasreinigungsleistungen
wurden im "EPA75"-Beurteilungsmodus
auf die gleiche Weise beurteilt, wie die entsprechenden Katalysatoren
von Beispiel Nr. 1 bis 5 und Vergleichsbeispiel Nr. 1 bis 4 beurteilt
worden waren. Die Ergebnisse der Beurteilung bezüglich der Umwandlungen des
KW sind in 6 als Balkendiagramm gezeigt,
und die Ergebnisse der Beurteilung bezüglich der Umwandlungen des
NOx sind in 7 als Balkendiagramm gezeigt.
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Wie
in 6 dargestellt, zeigten die entsprechenden Katalysatoren
der Beispiele Nr. 6 bis 14 im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel
Nr. 5, in dem der Gehalt der Cerelemente in dem auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysator groß war,
viel geringere KW-Emissionen und erwiesen sich dementsprechend in Bezug
auf die Reinigungsleistungen als gut.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass es sich beim Beispiel 14 um einen Fall
handelte, in dem der auf der stromaufwärtigen Seite gelegene Katalysator
frei von Cerelementen war. Beispiel 14 zeigte eine bemerkenswert
geringe KW-Emission. Wie in 7 gezeigt,
erfolgte in Beispiel 14 jedoch keine so ausgeprägte Reinigung des NOx wie in
den Beispielen Nr. 6 bis 13, wobei aber eine niedrigere NOx-Emission
auftrat als sie sich in Vergleichsbeispiel Nr. 5 zeigte (z.B, weniger
als 0,2 g/Meile). Somit erwies sich, dass das NOx in Vergleichsbeispiel
Nr. 5, wie in 7 dar gestellt, viel unzureichender
als in all den Beispielen Nr. 6 bis 14 gereinigt worden war.
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Die
Beispiele Nr. 6 bis 14 des Katalysators zur Reinigung eines Abgases
waren in Bezug auf die KW- und NOx-Umwandlungen gut und sie verringerten
dementsprechend den Ausstoß an
ungereinigten Substanzen.
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In 8 und 9 sind
die Ergebnisse einer Untersuchung bezüglich der KW-Umwandlungen und der
NOx-Umwandlungen dargestellt, die die Katalysatoren zeigten, die
durch das Variieren des Volumenverhältnisses von dem auf der stromaufwärtigen Seite
gelegenen Katalysators zu dem auf der stromabwärtigen Seite gelegenen Katalysator
in einem Bereich von 1/9 bis 9/1 in dem in Beispiel Nr. 6 beschriebenen
Katalysator hergestellt worden waren. Als Ergebnis zeigt die Zeichnung,
dass es möglich
war, den Erfordernissen der KW- und
NOx-Umwandlungen gerecht zu werden, wenn das Volumenverhältnis von
dem auf der stromaufwärtigen
Seite gelegenen Katalysators zu dem auf der stromabwärtigen Seite
gelegenen Katalysator in einen Bereich von 2/8 bis 7/3 fiel.
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Nachdem
die Erfindung nun vollständig
beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann auf diesem Gebiet
der Technik von selbst, dass viele Änderungen und Modifikationen
erfolgen können,
ohne von der Wesensart des Geltungsbereiches der wie vorstehend
dargelegten Erfindung, die die beigefügten Ansprüche einschließt, abzuweichen.
