KR102149376B1 - 압축 점화 엔진의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터 - Google Patents

압축 점화 엔진의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터 Download PDF

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앤드류 프란시스 치피
존 벤자민 굿윈
다니엘 해쳐
프란코이스 모로
아그네스 라이
라이 라오 라자람
폴 리차드 필립스
카살 프렌더가스트
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Abstract

여과 기판 상에 배치된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)를 처리하기 위한 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터로서, 여기서 산화 촉매는 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분; 알칼리 토금속 성분; 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함한다.

Description

압축 점화 엔진의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터{CATALYSED SOOT FILTER FOR TREATING THE EXHAUST GAS OF A COMPRESSION IGNITION ENGINE}
본 발명은, 여과 기판 상에 배치된 산화 촉매를 포함하는, 압축 점화 엔진을 위한 촉매화된 그을음 필터, 촉매화된 그을음 필터를 포함하는 배기 시스템, 배기 시스템을 포함하는 압축 점화 엔진, 및 배기 시스템을 포함하는 차량에 관한 것이다. 본 발명은 또한 촉매화된 그을음 필터의 사용, 및 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전세계 정부간 조직에 의해서 규제되는 4가지 부류의 오염물질로 일산화탄소(CO), 미연소 탄화수소(HCs), 질소 산화물(NOx) 및 미립자 물질(PM)이 있다. 차량 엔진으로부터의 배기 가스 중 오염물질의 허용가능한 배출에 대한 배출물 표준이 점점 강화되고 있으므로 이들 기준을 만족할 수 있고 비용-효과적인 개선된 촉매를 제공해야 할 필요가 있다.
디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진의 경우, 이러한 엔진에 의해서 생성된 배기 가스를 처리하기 위해 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 전형적으로 사용된다. CSF는 일반적으로 (1) 일산화탄소(CO)의 이산화탄소(CO2)로의 산화, (2) HCs의 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로의 산화 및 (3) 배기 가스로부터 여과된 PM의 산화를 촉매한다. 두 가장 중요한 PM 산화 반응은 이산화질소(N02 + C → NO + CO) 및 산소(02 + 2C → 2CO 또는 02 + C → C02)에서의 산화이다. 전자의 반응에서 NO2의 공급원은 엔진 자체 및 디젤 산화 촉매(DOC)를 포함하는 상류 기판 모노리스 또는 필터 촉매 자체 상에서 산화된 일산화질소(배기 가스에도 존재한다)이다. 특히 라이트-듀티 디젤 차량에서 디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진의 배기 가스 온도는 비교적 낮으며(예를 들어, 약 400℃), 그래서 낮은 "라이트-오프"(light-off) 온도를 가진 내구성 있는 CSF 촉매 제제를 개발하는 것이 하나의 난제이다.
CSF 및 DOC와 같은 산화 촉매의 활성은 주로 "라이트-오프" 온도로서 측정되는데, 이것은 촉매가 특정 촉매 반응을 수행하기 시작하는 온도 또는 해당 반응을 특정 수준까지 수행하는 온도이다.
보통 "라이트-오프" 온도는 일산화탄소의 전환과 같은, 반응물의 특정 수준의 전환으로서 주어진다. 따라서, 촉매가 50%의 효율로 반응물의 전환을 촉매하는 최저 온도인 T50 온도가 주로 "라이트-오프" 온도로서 인용된다.
저 배출 구역(LEZ)은, 예를 들어 베를린, 런던, 스톡홀름, 아인트호벤 등 유럽 전역에 있는 지역 또는 도로로서, 여기는 대부분의 매연발생 차량의 진입이 제한된다(http://www.lowemissionzones.eu/what-are-lezs?showall=1&limitstart=). 불량한 공기질은 건강에 나쁘고 삶의 비용을 높인다는 증거가 많아지고 있다. 이산화질소는 건강에 대해 단기적 영향과 장기적 영향을 모두 갖는 것으로 간주된다. 그것은 폐 기능에 영향을 미치고, 노출시 민감한 개체에서는 알레르겐에 대한 반응을 증가시킨다. 건강에 대한 이산화질소의 명백한 영향은 입자 또는 입자와의 조합으로 인한 것일 수 있다고 제안되었다. NO2는 또한 광화학적 스모그를 야기하는 반응에도 기여할 수 있다. EU 대기질 표준(EU 회원국들에 적용된다)은 인체 건강 보호를 위한 한계치를 설정하고 있다. 특히 NO2에 대한 EU 대기질 표준은 2010년 1월 1일부터 1시간 기간에 걸쳐 평균 200μg/㎥(105ppb), 역년 당 >18배가 초과되지 않도록, 그리고 역년 당 평균 40μg/㎥(21ppb)로 설정되었다.
따라서, 본 분야에서 특히 LEZ에 접근하는 차량의 경우 대기로의 NO2 배출을 방지하거나 감소시키는 배기 시스템에 대한 필요성이 있다. 이들은 공장 설치 배기 시스템 및 기존 차량에 새로 장착될 수 있는 시스템을 포함할 수 있다.
WO 00/34632는 탄화수소의 산화에 유효한 제1 촉매, NO의 NO2로의 전환에 유효한 제2 촉매, 미립자가 NO2 중에서 연소될 수 있는 미립자 트랩을 포함하는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 시스템을 개시한다. 제1 촉매는 세리아 또는 세리아를 포함한 금속 산화물 워시코트 상에 분산된 백금일 수 있다. 실시예는 "제1 촉매 단계에서 HC(C3H6)가 제거되면 NO의 NO2로의 산화가 더 완전히 일어날 수 있다"라고 설명한다.
압축 점화 엔진에서 배출된 배기 가스 중의 일산화탄소(CO), 탄화수소(HCs) 및 때로는 또한 질소 산화물(NOx)의 산화에 사용되는 촉매는 일반적으로 적어도 하나의 백금족 금속, 예컨대 백금 또는 팔라듐을 포함한다. 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 CO 및 HCs의 산화를 촉매하는데 있어서 백금이 팔라듐보다 더 활성이며, 이러한 촉매에 팔라듐을 포함시키는 것은 팔라듐의 황피독 감수성 때문에 일반적으로 회피되었다. 그러나, 초저 황 연료의 사용, 백금에 대한 팔라듐의 상대적 비용, 및 팔라듐의 포함에 의해서 얻어질 수 있는 촉매 내구성의 개선은 팔라듐을 포함하는 촉매 제제를 가져왔으며, 특히 팔라듐과 백금을 모두 포함하는 제제가 선호되고 있다.
일반적으로, 팔라듐의 비용은 역사적으로 볼 때 백금보다 낮았지만 팔라듐과 백금은 모두 고가의 금속이다. 백금과 팔라듐의 총량의 증가 없이 개선된 촉매 활성을 나타내거나, 또는 백금과 팔라듐의 더 적은 양으로 기존의 산화 촉매와 유사한 촉매 활성을 나타내는 산화 촉매가 바람직하다.
예상외로 본 발명자들은 (i) 알칼리 토금속 화합물과 (ii) 헤테로원자 성분을 포함하도록 변성된 알루미나 지지체 물질의 조합이 백금과 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하는 촉매 제제에 포함된 때 안정한, 상대적으로 낮은 NO 산화 활성을 포함한 유익한 활성을 가진 산화 촉매가 얻어질 수 있다는 것을 발견했다. 이러한 촉매는 낮은 NO2 배출물이 요구되는 곳인 LEZ에서 사용하기 위한 배기 시스템에서 이점을 갖고 사용될 수 있다. 이러한 촉매는 훌륭한 저온 CO 산화 활성을 갖는 것으로 판명되었다. 이 촉매는 특히 250℃ 이하의 온도에서 압축 점화 엔진에 의해서 생성된 배기 가스에서 상대적으로 높은 수준의 CO를 전환하는데 특히 효과적이다. 이 촉매는 또한 저온에서 HCs, 특히 알켄과 같은 불포화 HCs에 대한 우수한 산화 활성을 나타낼 수 있다. 촉매의 상대적으로 저온 산화 활성은 배기 시스템에서 다른 배출물 제어 장치와 조합하여 사용하기에 촉매를 특히 적합하게 만든다. 특히, NO 산화가 상대적으로 낮음에도 이 산화 촉매는 산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화할 수 있으며, 이것은 산화 촉매가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 또는 선택적 촉매 환원 촉매로 촉매화된 필터의 상류에 있을 때 유익할 수 있다.
따라서, 제1 양태에서, 본 발명은 여과 기판 상에 배치된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)를 처리하기 위한 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터를 제공하며, 여기서 산화 촉매는 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분; 알칼리 토금속 성분; 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함한다.
어떤 특정 이론과 결부되기를 원하지는 않지만, 본 발명자들은 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매의 안정한, 상대적으로 낮은 NO 산화 활성은 CO 및 HC 종들의 경쟁적 선택적 산화, 즉 NO 산화는 CO와 HC가 산화적으로 제거된 후에만 일어나는 것, 및 도데칸과 같은 비극성(예를 들어, 지방족), 긴 직쇄 HC 종들의 NO2에 의한 산화("고전적인" 희박 NOx 촉매작용(HC-SCR이라고도 알려져 있다)과 유사, 즉 {HC} + NOx → N2 + C02 + H20)를 포함하는 요인들의 조합으로 인한 것일 수 있다고 생각한다. 따라서, 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 촉매화된 그을음 필터 자체로부터의 NO2 배출물을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라(상대적으로 낮은 NO 산화 활성에 의해서), 촉매화된 그을음 필터로 들어가는 상류 촉매로부터의 NO2 배출물도 감소시킬 수 있으며, 즉 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터를 빠져나오는 NO2의 양이 그것으로 들어가는 양보다 적을 수 있다.
새로 제조된 산화 촉매의 초기 산화 활성은 주로 촉매가 노화 상태에 도달할 때까지 열화된다. 고온 배기 가스에 산화 촉매의 반복된 노출은 노화 상태에 도달할 때까지 촉매의 백금족 금속(PGM) 성분의 소결 및/또는 합금화를 야기할 수 있다. 활성의 이런 열화는, 특히 배기 시스템에서 산화 촉매와 하나 이상의 다른 배출물 제어 장치가 쌍을 이루었을 때 문제가 될 수 있다. 본 발명의 산화 촉매는 산화질소(NO)의 이산화질소(NO2)로의 산화에 대해 안정한 활성을 가질 수 있다(즉, NO에 대한 촉매의 "신선한" 산화 활성은 촉매의 "노화된" 산화 활성과 동일하거나 유사하다). 이것은 산화 촉매가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 또는 선택적 촉매 환원 촉매로 촉매화된 필터와 조합된 배기 시스템에서 특히 유익한데, NO:NO2의 비율이 안정한 배기 가스가 SCR 촉매 또는 SCR 촉매화된 필터로 보내질 수 있기 때문이다.
본 발명의 제2 양태는 본 발명의 제1 양태에 따른 촉매화된 그을음 필터를 포함하는 압축 점화 엔진을 위한 배기 시스템에 관한 것이다.
제3 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제2 양태에 따른 배기 시스템을 포함하는 압축 점화 엔진에 관한 것이다.
제4 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제3 양태에 따른 압축 점화 엔진을 포함하는 차량에 관한 것이다.
제5 양태에서, 본 발명은 일산화탄소 및 탄화수소(HCs)를 산화하고, 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 NO2 배출물을 감소시키기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 촉매화된 그을음 필터의 사용을 제공한다.
본 발명의 제6 양태는 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs) 및 NO2를 처리하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 배기 가스를 본 발명의 제1 양태에 따른 촉매화된 그을음 필터와 접촉시키는 것을 포함한다.
도 1은 백금과 팔라듐의 다양한 양을 포함하는 촉매 제제에 대한 50% 전환율(CO T50)에서 일산화탄소 "라이트-오프" 온도(℃)의 측정을 나타낸 히스토그램이다. x-축은 제제에서 백금족 금속의 총 함량에 대한 백금의 중량%를 나타낸다. x-축 상의 각 포인트에서 첫 번째 막대(좌측으로부터)는 표준 알루미나를 함유하고 바륨을 함유하지 않은 샘플이고, 두 번째 막대는 알루미나와 바륨을 함유하는 샘플이고, 세 번째 막대는 변성 알루미나를 함유하고 바륨을 함유하지 않은 샘플이고, 네 번째 막대는 변성 알루미나와 바륨을 함유하는 샘플이다.
도 2는 <10ppm 황 연료로 운행하는 벤치-장착형 Euro 5 터보-충전 디젤 엔진에서 시험되었을 때 실시예 6, 7 및 8에 따른 촉매 제제에 대한 50% 전환율(CO T50)에서 일산화탄소 "라이트-오프" 온도(℃)의 측정을 나타낸 히스토그램이다.
본 발명은 알칼리 토금속 성분을 포함하는 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터에 관한 것이다. 유익한 산화 활성, 특히 낮은 CO T50을 가진 촉매가 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 촉매 제제에서 얻어질 수 있다는 것이 예상외로 발견되었다.
전형적으로, 알칼리 토금속 성분은 망간(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함한다. 알칼리 토금속 성분은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 또는 바륨(Ba), 더 바람직하게 스트론튬(Sr) 또는 바륨(Ba)을 포함하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게 알칼리 토금속 성분은 바륨(Ba)을 포함한다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분은 망간(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 단일 알칼리 토금속을 포함한다. 바람직하게, 알칼리 토금속 성분은 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba), 더 바람직하게 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택된 단일 알칼리 토금속을 포함하며, 가장 바람직하게 알칼리 토금속 성분은 바륨(Ba)인 단일 알칼리 토금속을 포함한다.
전형적으로, 알칼리 토금속 성분의 양은 0.07 내지 3.75 mol ft-3, 특히 0.1 내지 3.0 mol ft-3, 더 구체적으로 0.2 내지 2.5 mol ft-3(예를 들어, 0.25 내지 1.0 mol ft-3), 예컨대 0.3 내지 2.25 mol ft-3, 특별히 0. 0.35 내지 1.85 mol ft-3, 바람직하게 0.4 내지 1.5 mol ft-3, 훨씬 더 바람직하게 0.5 내지 1.25 mol ft-3이다. 이론과 결부되기를 원하지는 않지만, 존재하는 알칼리 토금속 원자의 수가 촉매의 유익한 활성에 기여하고, 이 활성은 알칼리 토금속 원자의 수가 특정한 양에 도달한 후에는 "안정"된다고 생각된다. 특정한 HC 종들 및 NO를 산화하는 촉매의 능력은 알칼리 토금속 함량이 증가함에 따라 감소될 수 있다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분의 총량은 10 내지 500 g ft-3(예를 들어, 60 내지 400 g ft-3 또는 10 내지 450 g ft-3), 특히 20 내지 400 g ft-3, 더 구체적으로 35 내지 350 g ft-3, 예컨대 50 내지 300 g ft-3, 특별히 75 내지 250 g ft-3이다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는, 일반적으로, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게 0.5 내지 17.5 중량%, 더 바람직하게 1 내 지 15 중량%, 및 훨씬 더 바람직하게 1.5 내지 12.5 중량%의 알칼리 토금속 성분의 양을 포함한다. 알칼리 토금속 성분의 양은 1.0 내지 8.0 중량%, 예컨대 1.5 내지 7.5 중량%, 특히 2.0 내지 7.0 중량%(예를 들어, 2.5 내지 6.5 중량% 또는 2.0 내지 5.0 중량%)일 수 있다. 알칼리 토금속 성분의 양은 5.0 내지 17.5 중량%, 예컨대 7.5 내지 15 중량%, 특히 8.0 내지 14 중량%(예를 들어, 8.5 내지 12.5 중량% 또는 9.0 내지 13.5 중량%)일 수 있다.
전형적으로, 알칼리 토금속 성분의 총 질량 대 백금족 금속(PGM) 성분의 총 질량의 비는 0.25:1 내지 20:1(예를 들어, 0.3:1 내지 20:1)이다. 알칼리 토금속 성분의 총 질량 대 백금족 금속(PGM) 성분의 총 질량의 비는 0.5:1 내지 17:1인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 1:1 내지 15:1, 특히 1.5:1 내지 10:1, 더욱더 바람직하게 2:1 내지 7.5:1, 및 훨씬 더 바람직하게 2.5:1 내지 5:1이다. 백금(Pt) 성분이 존재할 때, 바람직하게 알칼리 토금속 성분의 총 질량은 백금(Pt) 성분의 총 질량보다 많다.
지지체 물질은 전형적으로 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된다. 알루미나에 포함되는 헤테로원자 성분은 일반적으로 알루미나 자체와 비교해서 그리고 일반적으로 또한 알루미나와 헤테로원자 성분의 혼합물과 비교해서 물질의 화학적 속성, 물리적 구조 및/또는 물리적 특성을 변화시킨다. 헤테로원자 성분의 존재는 알루미나와 알칼리 토금속 성분의 상호작용을 변형시킨다고 생각된다. 변성된 알루미나는 전형적으로 감마 형태(즉, γ-알루미나)로 존재하거나, 또는 감마 형태로부터 기원한다.
전형적으로, 헤테로원자 성분은 주기율표의 란탄족 및 제1족 내지 제14족 중 어느 하나로 구성된 군으로부터 선택된 원소를 포함한다(주기율표의 족들의 번호에 대한 IUPAC 명명법이 여기서 사용되며, 이로써 제1족은 알칼리 금속을 포함하고, 제4족은 Ti, Zr 등을 포함하고, 제14족은 C, Si 등을 포함한다). 바람직하게, 헤테로원자 성분은 주기율표의 제2족(예를 들어, Mg, Ca, Sr 또는 Ba), 제4족(예를 들어, Ti 또는 Zr), 제14족(예를 들어, Si) 및 란탄족(예를 들어, La 또는 Ce)으로부터 선택된 원소, 예컨대 주기율표의 제4족(예를 들어, Ti 또는 Zr), 제14족(예를 들어, Si) 및 란탄족(예를 들어, La 또는 Ce)으로부터 선택된 원소를 포함한다. 헤테로원자 성분은 원소, 이온 또는 화합물일 수 있지만, 알루미나는 아니며, 바람직하게 알루미나의 구성 원소나 이온도 아니다(예를 들어, 산소, O2-, 알루미나 또는 Al3+).
헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나는 일반적으로 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나, 알칼리 토금속 알루미네이트 또는 이들의 혼합물을 포함하거나 또는 그것들로 필수적으로 구성된다. 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나는 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나 또는 알칼리 토금속 알루미네이트를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된다.
헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나가 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나일 때, 전형적으로 헤테로원자 성분은 규소, 마그네슘, 바륨, 란타늄, 세륨, 티타늄, 또는 지르코늄 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함한다. 헤테로원자 성분은 규소 산화물, 마그네슘 산화물, 바륨 산화물, 란타늄 산화물, 세륨 산화물, 티타늄 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함할 수 있거나 또는 그것으로 필수적으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 헤테로원자 성분은 규소, 마그네슘, 바륨, 또는 세륨 또는 이들의 산화물, 특히 규소, 또는 세륨, 또는 이들의 산화물을 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된다. 더 바람직하게, 헤테로원자 성분은 규소, 마그네슘 또는 바륨, 또는 이들의 산화물, 특히 규소, 또는 마그네슘, 또는 이들의 산화물, 특별히 규소 또는 그것의 산화물을 포함하거나 그것으로 필수적으로 구성된다.
헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나의 예들은 실리카로 도핑된 알루미나, 산화마그네슘으로 도핑된 알루미나, 바륨 또는 산화바륨으로 도핑된 알루미나, 산화란타늄으로 도핑된 알루미나, 또는 세리아로 도핑된 알루미나, 특히 실리카로 도핑된 알루미나, 산화란타늄으로 도핑된 알루미나, 또는 세리아로 도핑된 알루미나를 포함한다. 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 실리카로 도핑된 알루미나, 바륨 또는 산화바륨으로 도핑된 알루미나, 또는 산화마그네슘으로 도핑된 알루미나인 것이 바람직하다. 더 바람직하게, 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 실리카로 도핑된 알루미나 또는 산화마그네슘으로 도핑된 알루미나이다. 훨씬 더 바람직하게, 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 실리카로 도핑된 알루미나이다. 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 본 분야에 공지된 방법을 사용하여, 또는 예를 들어 US 5,045,519에 설명된 방법에 의해서 제조될 수 있다.
전형적으로, 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 0.5 내지 45 중량%의 헤테로원자 성분, 바람직하게 1 내지 40 중량%의 헤테로원자 성분, 더 바람직하게 1.5 내지 30 중량%의 헤테로원자 성분, 특히 2.5 내지 25 중량%의 헤테로원자 성분을 포함한다.
헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나가 실리카로 도핑된 알루미나를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된 때, 알루미나는 0.5 내지 45 중량%, 바람직하게 1 내지 40 중량%, 더 바람직하게 1.5 내지 30 중량%(예를 들어, 1.5 내지 10 중량%), 특히 2.5 내지 25 중량%, 더 구체적으로 3.5 내지 20 중량%(예를 들어, 5 내지 20 중량%), 훨씬 더 바람직하게 4.5 내지 15 중량%의 양으로 실리카로 도핑된다.
헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나가 산화마그네슘으로 도핑된 알루미나를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된 때, 알루미나는 상기 한정된 양으로 또는 5 내지 30 중량%, 바람직하게 10 내지 25 중량%의 양으로 마그네슘으로 도핑된다.
헤테로원자 성분이 알칼리 토금속을 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된다면, 일반적으로 산화 촉매는 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나와 별도로, 또는 그것과 다른 부분으로서 알칼리 토금속 성분을 포함한다. 따라서, 산화 촉매는 변성 알루미나에 존재할 수 있는 어떤 알칼리 토금속에 더하여 알칼리 토금속 성분을 포함한다.
일반적으로, 헤테로원자 성분이 알칼리 토금속을 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된 때, 바람직하게 알칼리 토금속 성분은 헤테로원자 성분과 상이하다. 헤테로원자 성분과 알칼리 토금속 성분은 상이한 알칼리 토금속을 포함하는 것이 바람직하다.
변성 알루미나의 헤테로원자 성분이 알칼리 토금속을 포함한다면, 예컨대 그것이 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나에서 도판트일 때나 알칼리 토금속 알루미네이트의 일부일 때, "알칼리 토금속 성분"의 양은 변성 알루미나의 일부로서 존재하는 어떤 알칼리 토금속의 양은 포함하지 않는다. 유사하게, 헤테로원자 성분의 양은 존재하는 알칼리 토금속 성분의 양을 포함하지 않는다. 산화 촉매의 제조 동안 각 성분의 양을 제어하는 것이 가능하다.
용어 "알칼리 토금속 알루미네이트"는 일반적으로 식 MAl2O4의 화합물을 말하며, 여기서 "M"은 알칼리 토금속, 예컨대 Mg, Ca, Sr 또는 Ba를 나타낸다. 이러한 화합물은 일반적으로 스피넬 구조를 포함한다. 이들 화합물은 본 분야에 잘 공지된 종래의 방법을 사용하여, 또는 예를 들어 EP 0945165, US 6,217,837 또는 US 6,517,795에 설명된 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
전형적으로 알칼리 토금속 알루미네이트는 마그네슘 알루미네이트(MgAl204), 칼슘 알루미네이트(CaAl204), 스트론튬 알루미네이트(SrAl204), 또는 바륨 알루미네이트(BaAl204), 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물이다. 바람직하게, 알칼리 토금속 알루미네이트는 마그네슘 알루미네이트(MgAl204)이다.
일반적으로, 지지체 물질이 알칼리 토금속 알루미네이트를 포함할 때, 알칼리 토금속 알루미네이트의 알칼리 토금속("M")은 알칼리 토금속 성분과 상이하다. 알칼리 토금속 알루미네이트와 알칼리 토금속 성분은 상이한 알칼리 토금속을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 일반적으로 0.1 내지 5 g in-3, 바람직하게 0.2 내지 4 g in-3(예를 들어, 0.5 내지 3.5 g in-3)의 지지체 물질의 총량을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질에 더하여 제2 지지체 물질을 포함할 때, 총량은 제2 지지체 물질과 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 모두의 양을 말한다.
촉매화된 그을음 필터의 산화 촉매에서 지지체 물질의 총량은 일반적으로 0.2 내지 4 g in-3이다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 제2 지지체 물질을 포함할 때, 전형적으로 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질의 양은 0.1 내지 3.0 g in-3, 바람직하게 0.2 내지 2.5 g in-3, 더욱더 바람직하게 0.3 내지 2.0, 및 훨씬 더 바람직하게 0.5 내지 1.75 g in-3이다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분의 총 질량 대 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질의 총 질량의 비는 1:200 내지 1:5, 바람직하게 1:150 내지 1:10, 훨씬 더 바람직하게 1:100 내지 1:20이다.
전형적으로, 지지체 물질, 특히 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 미립자 형태이다. 지지체 물질은 ≤20μm의 d90 입경을 가질 수 있다(종래의 레이저 회절 기술에 의해서 결정된다). 지지체 물질의 입경 분포는 기판에 대한 부착을 보조할 수 있도록 선택된다. 입자는 일반적으로 밀링에 의해서 얻어진다.
일반적으로, 지지체 물질은 50 내지 500 ㎡ g-1의 비표면적을 가진다(DIN 66131에 따라서 또는 3시간 동안 550℃에서 활성화 후 BET에 의해서 측정된다). 지지체 물질은 50 내지 300 ㎡ g-1, 더 바람직하게 100 내지 250 ㎡ g-1의 비표면적을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 선택적으로 제2 지지체 물질을 더 포함한다. 전형적으로, 알칼리 토금속 성분은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 및/또는 제2 지지체 물질 상에 배치되거나 지지된다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 복수의 층을 포함할 때, 제2 지지체 물질 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질은 바람직하게 상이한 층에 존재한다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된 적어도 하나의 지지체 물질 상에 배치되거나 지지된다. 전형적으로, 본 발명에서 사용하기 위한 촉매는 단일 지지체 물질을 포함하며, 이 지지체 물질은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하거나 또는 그것으로 필수적으로 구성된다.
제2 지지체 물질이 존재한다면, 특히 제2 지지체 물질이 제1 지지체 물질과 동일한 층에 존재할 때는, 알칼리 토금속 성분은 실질적으로 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 배치되거나 지지되는 것이 바람직하다(이와 관련하여 용어 "실질적으로"는 전형적으로 층에 존재하는, 또는 아니면 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 배치된 알칼리 토금속 성분의 질량의 적어도 90%, 바람직하게 적어도 99%, 더 바람직하게 적어도 99%를 말한다). 알칼리 토금속 성분은 단지 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 배치되거나 지지되는 것이 더 바람직하다. 동일한 층에서 지지체 물질들의 일부 조합에 대해서, 용해성 때문에 알칼리 토금속 성분의 정확한 위치를 제어하는 것은 어려울 수 있으며, 알칼리 토금속 성분은 지지체 물질의 전체 상에 배치되거나 지지될 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 또한 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 단일 백금족 금속(PGM) 성분을 포함할 수 있으며, 이것은 백금(Pt) 성분 또는 팔라듐(Pd) 성분이다.
일반적으로, 산화 촉매는 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분을 포함하는 것이 바람직하다(즉, 백금족 금속(PGM) 성분이 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분이다). 백금(Pt) 성분의 총 질량 대 팔라듐(Pd) 성분의 총 질량의 비는, 특별히 배타적으로 그런 것은 아니지만 산화 촉매가 복수의 층을 포함할 때, 전형적으로 3:1 내지 1:3, 바람직하게 2:1 내지 1:2, 및 더 바람직하게 1.5:1 내지 1:1.5이다. 그러나, 특히 바람직한 구체예에서, Pt:Pd의 총 중량비는 4:1 내지 1:1, 바람직하게 2:1 내지 1:1이다.
전형적으로, 백금족 금속(PGM) 성분의 총량(예를 들어, 백금(Pt) 성분 및/또는 팔라듐(Pd) 성분의 총량)은 5 내지 500 g ft-3이다. 바람직하게, PGM 성분의 총량은 10 내지 400 g ft-3, 더 바람직하게 20 내지 300 g ft-3, 더욱더 바람직하게 25 내지 250 g ft-3, 및 훨씬 더 바람직하게 35 내지 200 g ft-3이다.
본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터에서 사용하기 위한 산화 촉매에서 백금족 금속(PGM) 성분의 총량은 5 내지 100 g ft-3, 더 바람직하게 10 내지 40 g ft-3이다.
전형적으로, 산화 촉매는 질량 기준으로 2.0 내지 8.0g의 백금족 금속(PGM) 성분의 총량을 포함한다. 사용되는 PGM 성분의 총량은 특히 기판의 크기에 따른다.
백금족 금속(PGM) 성분에 더하여, 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 귀금속 성분을 더 포함할 수 있다. 귀금속 성분은 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 금(Au), 은(Ag) 및 이들 중 둘 이상의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 귀금속을 포함한다. 귀금속 성분은 금, 은 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 귀금속을 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게, 귀금속 성분은 금을 포함하거나 그것으로 구성된다. 촉매가 금(Au)을 포함할 때, 백금족 금속(PGM) 성분, 바람직하게 팔라듐(Pd) 성분은 금(Au)과의 합금으로서 존재한다(예를 들어, 팔라듐-금 합금). 금(Au)을 포함하는 촉매는 본 출원인에 의해서 WO 2012/120292에서 설명된 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 선택적으로 탄화수소 흡착제를 더 포함한다. 탄화수소 흡착제는 제올라이트, 활성 챠콜, 다공질 그래파이트 및 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 탄화수소 흡착제는 제올라이트인 것이 바람직하다. 더 바람직하게, 제올라이트는 중간 기공 제올라이트(예를 들어, 8개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가진 제올라이트) 또는 큰 기공 제올라이트(예를 들어, 10개 사면체 원자의 최대 고리 크기를 가진 제올라이트)이다. 적합한 제올라이트 또는 제올라이트 타입의 예들은 파우자사이트, 클리놉틸로라이트, 모데나이트, 실리칼라이트, 페리어라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정 제올라이트 Y, AEI 제올라이트, ZSM-5 제올라이트, ZSM-12 제올라이트, ZSM-20 제올라이트, ZSM-34 제올라이트, CHA 제올라이트, SSZ-3 제올라이트, SAPO-5 제올라이트, 오프레타이트, 베타 제올라이트 또는 구리 CHA 제올라이트를 포함한다. 제올라이트는 바람직하게 ZSM-5, 베타 제올라이트 또는 Y 제올라이트이다.
전형적으로, 제올라이트는 적어도 25:1, 바람직하게 적어도 25:1의 실리카 대 알루미나 몰 비를 가지며, 유용한 범위는 25:1 내지 1000:1, 50:1 내지 500:1 뿐만 아니라 25:1 내지 100:1, 25:1 내지 300:1, 100:1 내지 250:1이다. 실리카 대 알루미나의 몰 비가 높은 제올라이트는 개선된 열수 안전성을 나타낸다.
촉매가 탄화수소 흡착제를 포함할 때, 전형적으로 탄화수소 흡착제의 총량은 0.05 내지 3.00 g in-3, 특히 0.10 내지 2.00 g in-3, 더 구체적으로 0.2 내지 0.8 g in-3이다.
본 발명에서 사용하기 위한 촉매는 선택적으로 산소 저장 물질을 더 포함한다. 이러한 물질은 본 분야에 잘 알려져 있다. 산소 저장 물질은 세리아(CeO2) 및 세리아-지르코니아(Ce02-Zr02), 예컨대 세리아-지르코니아 고용체로부터 선택될 수 있다.
전형적으로, 적어도 하나의 백금족 금속(PGM) 성분은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지된다. 따라서, 백금(Pt) 성분 또는 팔라듐(Pd) 성분 또는 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분 둘 다가 지지체 물질 상에 지지된다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분 및 적어도 하나의 백금족 금속(PGM) 성분은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지된다. 따라서, 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 동일한 지지체 물질, 즉 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지된 팔라듐(Pd) 성분 및/또는 백금(Pt) 성분 및 알칼리 토금속 성분을 포함할 수 있다. 팔라듐(Pd) 성분, 백금(Pt) 성분 및 알칼리 토금속 성분은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지되는 것이 바람직하다.
상기 언급된 대로, 산화 촉매는 제2 지지체 물질을 더 포함할 수 있거나, 또는 더 포함하지 않을 수 있다. 제2 지지체 물질은 알루미나, 실리카, 알루미나-실리카, 지르코니아, 티타니아, 세리아 및 이들 중 둘 이상의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 제2 지지체 물질은 바람직하게 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아 및 이들 중 둘 이상의 혼합물, 특히 알루미나, 실리카, 티타니아 및 이들 중 둘 이상의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게, 제2 지지체 물질은 알루미나를 포함하거나 그것으로 구성된다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 제2 지지체 물질을 포함할 때, 바람직하게 적어도 하나의 백금족 금속(PGM) 성분은 제2 지지체 물질 상에 지지된다. 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분, 또는 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분 둘 다가 제2 지지체 물질 상에 지지될 수 있다.
변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지되는 것에 더하여 또는 그것에 대한 대안으로서, 알칼리 토금속 성분이 제2 지지체 물질 상에 지지될 수 있다. 그러나, 알칼리 토금속 성분은 단지 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 상에 지지되는 것이 바람직하다(즉, 알칼리 토금속 성분이 제2 지지체 물질 상에 지지되지 않는다).
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 귀금속 성분 및/또는 산소 저장 물질을 포함한다면, 귀금속 성분 및/또는 산소 저장 물질은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질 및/또는 존재한다면 제2 지지체 물질 상에 지지될 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 산소 저장 물질 및 제2 지지체 물질을 추가로 포함할 때, 산소 저장 물질 및 제2 지지체 물질은 상이하다(예를 들어, 산소 저장 물질과 제2 지지체 물질은 둘 다 세리아 또는 세리아-지르코니아는 아니다).
일반적으로, 백금족 금속(PGM) 성분(들), 알칼리 토금속 성분, 지지체 물질 및 어떤 선택적 귀금속 성분, 산소 저장 물질, 탄화수소 흡착제 및/또는 제2 저장 물질은 기판 상에 배치되거나 지지된다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 여과 기판을 포함한다. 그러나, 산화 촉매는 일련의 복수의 기판(적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다(예를 들어, 2, 3 또는 4개 기판, 적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다)), 더 바람직하게 일련의 2개 기판(즉, 오직 2개의 기판, 적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다)으로 이루어질 수 있다. 2개의 기판이 있을 때, 제1 기판은 제2 기판과 접촉하거나 분리될 수 있다. 제1 기판이 제2 기판과 분리된 때, 바람직하게 제1 기판의 출구 단부(예를 들어, 출구 단부면)와 제2 기판의 입구 단부(예를 들어, 입구 단부면) 사이의 거리(예를 들어, 면들 간 수직 거리)는 0.5mm 내지 50mm, 바람직하게 1mm 내지 40mm, 더 바람직하게 1.5mm 내지 30mm(예를 들어, 1.75mm 내지 25mm), 예컨대 2mm 내지 20mm(예를 들어, 3mm 내지 15mm), 및 더욱더 바람직하게 5mm 내지 10mm이다.
일반적으로, 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터는 단일 여과 기판(즉, 오직 하나의 여과 기판)을 포함하는 것이 바람직하다.
압축 점화 엔진의 배기 가스를 처리하기 위한 산화 촉매를 지지하기 위한 여과 기판은 본 분야에 잘 알려져 있다. 일반적으로, 기판은 세라믹 물질 또는 금속 물질이다.
기판은 코디어라이트(Si02-Al203-MgO), 탄화규소(SiC), Fe-Cr-Al 합금, Ni-Cr-Al 합금, 또는 스테인리스 스틸 합금으로 제조되거나 이루어지는 것이 바람직하다.
전형적으로, 기판은 모노리스이다. 여과 모노리스는 일반적으로 복수의 입구 채널과 복수의 출구 채널을 포함하며, 여기서 입구 채널은 상류 단부에서 개방되고(즉, 배기 가스 입구측) 하류 단부에서 차단되거나 밀봉되며(즉, 배기 가스 출구측), 출구 채널은 상류 단부에서 차단되거나 밀봉되고 하류 단부에서 개방되며, 여기서 각 입구 채널은 다공질 구조에 의해서 출구 채널과 분리된다. 기판이 여과 모노리스일 때, 본 발명의 산화 촉매는 전형적으로 촉매화된 그을음 필터(CSF)이거나, 또는 촉매화된 그을음 필터(CSF)로서 사용된다.
모노리스가 여과 모노리스일 때, 여과 모노리스는 월플로 필터인 것이 바람직하다. 월플로 필터에서, 각 입구 채널은 다공질 구조의 벽에 의해서 출구 채널과 교대로 분리되며, 그 반대도 가능하다. 입구 채널과 출구 채널은 허니콤 배열을 갖는 것이 바람직하다. 허니콤 배열일 때, 입구 채널에 수직 측면 인접한 채널은 상류에서 차단되는 것이 바람직하며, 그 반대도 가능하다(즉, 출구 채널에 수직 측면 인접한 채널이 하류 단부에서 차단된다). 어느 한 단부에서 봤을 때 교대로 차단되고 개방된 채널 단부들은 체스판의 외형을 취한다.
원칙적으로, 여과 기판은 어떤 모양이나 크기를 가질 수 있다. 그러나, 여과 기판의 모양 및 크기는 일반적으로 배기 가스에 촉매의 촉매 활성 물질의 노출을 최적화할 수 있도록 선택된다. 여과 기판은, 예를 들어 관형, 섬유형 또는 미립자 형태를 가질 수 있다. 적합한 지지 여과 기판의 예들은 모노리스 허니콤 코디어라이트 타입의 여과 기판, 모노리스 허니콤 SiC 타입의 여과 기판, 층상 섬유 또는 편직 섬유 타입의 여과 기판, 폼 타입의 여과 기판, 직교류 타입의 여과 기판, 금속 와이어 메시 타입의 여과 기판, 금속 다공체 타입의 여과 기판 및 세라믹 입자 타입의 여과 기판을 포함한다.
일반적으로, 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 기판 상에 배치된 단일층 또는 복수의 층(예를 들어, 2, 3 또는 4개 층)을 포함한다. 전형적으로, 각 층은 기판 위에 워시코트 코팅을 적용함으로써 형성된다. 그러나, 바람직하게 여과 기판은 여과 모노리스, 특히 바람직하게 월플로 필터 기판이고, 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 그것의 입구 채널 상의 단일층과 출구 채널 상의 단일층을 포함한다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 여과 기판 및 여과 기판 상에 배치된 단일층을 포함할 수 있거나 그것들로 구성될 수 있으며, 여기서 단일층은 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족(PGM) 성분; 알칼리 토금속 성분; 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함한다. 단일층은 귀금속 성분 및/또는 산소 저장 물질 및/또는 탄화수소 흡착제 및/또는 제2 저장 물질을 더 포함할 수 있다. 단일층은 탄화수소 흡착제 및 선택적으로 산소 저장 물질을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 산화 촉매가 여과 기판 및 여과 기판에 배치된 단일층을 포함하거나 또는 구성된 때, 바람직하게 단일층은 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분을 포함한다(즉, 백금족 금속(PGM) 성분이 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분이다). 단일층이 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분을 포함할 때, 팔라듐(Pd) 성분에 대한 백금(Pt) 성분의 상대적 양은 변할 수 있다.
전형적으로 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 ≥35:65(예를 들어, ≥7:13)이다. 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 ≥40:60(예를 들어, ≥2:3)인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 ≥42.5:57.5(예를 들어, ≥17:23), 특히 ≥45:55(예를 들어, ≥9:11), 예컨대 ≥47.5:52.5(예를 들어, ≥19:21) 및 더욱더 바람직하게 ≥50:50(예를 들어, ≥1:1)이다. 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비(즉, 질량 비율)는 전형적으로 80:20 내지 35:65(예를 들어, 4:1 내지 7:13)이다. 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 75:25 내지 40:60(예를 들어, 3:1 내지 2:3)인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 70:30 내지 42.5:57.5(예를 들어, 7:3 내지 17:23), 더욱 바람직하게 67.5:32.5 내지 45:55(예를 들어, 27:13 내지 9:11), 예컨대 65:35 내지 47.5:52.5(예를 들어, 13:7 내지 19:21) 및 더욱더 바람직하게 60:40 내지 50:50(예를 들어, 3:2 내지 1:1)이다. 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비가 4:1 내지 1:1, 바람직하게 2:1 내지 1:1인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 산화 촉매는 팔라듐(Pd) 성분의 질량이 백금(Pt) 성분의 질량보다 적을 경우에 유익한 활성을 가진다고 생각된다. 따라서, 본 발명의 촉매는 바람직하게 65:35 내지 52.5:47.5(예를 들어, 13:7 내지 21:19), 더 바람직하게 60:40 내지 55:45(예를 들어, 3:2 내지 11:9)의 질량비로 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분을 포함한다.
전형적으로 알칼리 토금속 성분 대 백금족 금속(PGM) 성분의 질량비(즉, 질량 비율)은 0.25:1 내지 20:1이다. 알칼리 토금속 성분 대 백금족 금속(PGM) 성분의 질량비는 0.5:1 내지 17:1인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 1:1 내지 15:1, 특히 1.5:1 내지 10:1, 더욱더 바람직하게 2:1 내지 7.5:1, 및 훨씬 더 바람직하게 2.5:1 내지 5:1이다.
또는 달리, 본 발명에서 사용되는 산화 촉매는 복수의 층, 예컨대 2, 3 또는 4 층을 포함할 수 있다.
복수의 층이 존재할 때, 산화 촉매는 복수의 기판(적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다), 바람직하게 2개의 기판(적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다)을 포함할 수 있다. 복수의 기판이 존재할 때(적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다(예를 들어, 2개의 기판)), 한 구체예에서, 제1 층은 제1 기판에 배치되고, 제2 층은 제2 기판에 배치된다. 따라서, 기판에 배치된 제1 층에 대한 이후의 언급은 제1 기판에 배치된 제1 층을 말할 수 있다. 유사하게, 제2 층에 대한 이후의 언급은 제2 기판에 배치된 제2 층을 말할 수 있다.
복수의 기판(적어도 하나는 본 발명의 제1 양태에 따른 여과 기판이다)이 존재할 때, 제1 기판은 제2 기판의 상류에 있을 수 있다. 또는 달리, 제2 기판이 제1 기판의 상류에 있을 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터는, 특히 산화 촉매가 복수의 층을 포함할 때, 단일 여과 기판을 포함하는 것이 바람직하다.
복수의 층이 존재할 때, 일반적으로 제1 층은 여과 기판에 배치된다(예를 들어, 제1 층이 기판의 표면과 접촉하도록 제1 층은 바람직하게 기판 상에 직접 배치된다). 제1 층은 제3 층 또는 제4 층에 배치될 수 있다. 제1 층이 여과 기판 상에 직접 배치되는 것이 바람직하다.
제2 층은 여과 기판에 배치될 수 있거나(예를 들어, 아래 설명된 대로 제1 층과 분리되거나, 또는 부분적으로 중첩된 구역을 형성하도록), 또는 제2 층은 제1 층에 배치될 수 있다.
제2 층이 제1 층에 배치된 때, 그것은 제1 층과 완전히 또는 부분적으로 중첩될 수 있다(즉, 피복한다). 촉매가 제3 층을 포함한다면, 제3 층은 제2 층 및/또는 제3 층에 배치될 수 있고, 바람직하게 제3 층은 제1 층에 배치된다. 촉매가 제4 층을 포함한다면, 제4 층은 제3 층 및/또는 제2 층에 배치될 수 있다.
제2 층이 여과 기판에 배치된 때(예를 들어, 구역을 형성하도록), 제2 층은 여과 기판 상에 직접 배치될 수 있거나(즉, 제2 층이 여과 기판의 표면과 접촉한다), 또는 그것은 제3 층 또는 제4 층에 배치될 수 있다.
제1 층은 구역(예를 들어, 제1 구역)일 수 있고, 및/또는 제2 층은 구역(예를 들어, 제2 구역)일 수 있다. 의심을 피하기 위해서, "제1 층" 및 "제2 층"에 관해, 특히 "제1 층" 및 "제2 층"의 조성에 관해 여기 설명된 특징들은 각각 "제1 구역" 및 "제2 구역"을 말하기도 한다.
제1 층은 제1 구역일 수 있고, 제2 층은 제2 구역일 수 있는데, 예컨대 제1 구역과 제2 구역은 동일한 여과 기판 상에 나란히 있거나, 또는 제1 구역은 제1 기판에 배치되고, 제2 구역은 제2 기판에 배치되며(즉, 제1 기판과 제2 기판이 상이하다), 제1 기판과 제2 기판이 나란히 있는 경우가 있다. 바람직하게, 제1 구역과 제2 구역은 동일한 여과 기판에 배치된다.
제1 구역은 제2 구역의 상류에 있을 수 있다. 제1 구역이 제2 구역의 상류에 있을 경우, 입구 배기 가스는 제2 구역에 앞서 제1 구역과 접촉할 것이다. 또는 달리, 제2 구역이 제1 구역의 상류에 있을 수 있다. 유사하게, 제2 구역이 제1 구역의 상류에 있을 경우, 입구 배기 가스는 제1 구역에 앞서 제2 구역과 접촉할 것이다.
제1 구역과 제2 구역이 동일한 여과 기판에 배치된 때, 제1 구역은 제2 구역과 인접할 수 있거나, 또는 제1 구역은 제2 구역과 분리될 수 있다. 제1 구역이 제2 구역과 인접한다면, 바람직하게 제1 구역은 제2 구역과 접촉한다. 제1 구역이 제2 구역과 분리된 경우, 전형적으로 제1 구역과 제2 구역 사이에 틈이나 공간이 존재한다.
전형적으로 제1 구역은 여과 기판의 길이의 10 내지 80%(예를 들어, 10 내지 45%), 바람직하게 여과 기판의 길이의 15 내지 75%(예를 들어, 15 내지 40%), 더 바람직하게 여과 기판의 길이의 20 내지 60%(예를 들어, 25 내지 45%), 더욱 더 바람직하게 25 내지 50%의 길이를 가진다.
전형적으로 제2 구역은 여과 기판의 길이의 10 내지 80%(예를 들어, 10 내지 45%), 바람직하게 여과 기판의 길이의 15 내지 75%(예를 들어, 15 내지 40%), 더 바람직하게 여과 기판의 길이의 20 내지 60%(예를 들어, 25 내지 45%), 더욱 더 바람직하게 25 내지 50%의 길이를 가진다.
본 발명에서 사용되는 산화 촉매는 2개의 층(예를 들어, 오직 2개 층)을 포함하며, 여기서 제1 층은 기판 상에 배치되고, 제2 층은 제1 층 상에 배치된다.
전형적으로 제2 층은 제1 층과 완전히 또는 부분적으로 중첩된다.
제1 층과 제2 층은 상이한 길이를 가질 수 있거나, 또는 제1 층과 제2 층은 대략 동일한 길이를 가질 수 있다. 일반적으로, 제1 층의 길이와 제2 층의 길이는 각각 실질적으로 균일하다.
전형적으로 제1 층은, 특히 여과 기판이 모노리스일 때, 기판의 채널의 실질적으로 전체 길이만큼 연장된다.
복수의 층을 포함하는 본 발명에서 사용되는 산화 촉매에서, 제2 층은 여과 기판의 하류 단부에서 실질적으로 균일한 길이의 구역에 배치될 수 있다. 하류 단부의 이 구역은 입구 단부보다 여과 기판의 출구 단부에 더 가까이 있는 것이 바람직하다. 차등적 길이의 층상 코팅을 제조하는 방법은 본 분야에 공지되어 있다(예를 들어, 본 출원인의 WO 99/47260 참조).
본 발명에서 사용되는 산화 촉매가 복수의 층을 포함할 때, 다양한 방식으로 백금족 금속(PGM) 성분, 알칼리 토금속 성분 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질이 이 층들 중에 분포될 수 있다.
일반적으로, 제1 층(또는 제1 구역)은 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함한다. 제1 층/구역은 제2 층/구역과 상이한 것이 바람직하다(예를 들어, 조성에서). 예를 들어, 제1 및 제2 층/구역은 상이한 백금족 금속(PGM) 성분을 포함할 수 있고, 및/또는 제1 및 제2 층/구역은 백금족 금속(PGM) 성분의 상이한 총량을 포함할 수 있다.
제1 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 Pd 성분 및 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 Pt 성분으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 이것은 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분과 선택적으로 Pt 성분을 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 바람직하게, 제1 층/구역은 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 따라서, 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 Pd 성분을 둘 다 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
전형적으로, 제1 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하고, 및/또는 제2 층(또는 제2 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함한다. 제1 층/구역이 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하는 것이 바람직하다.
제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함할 때, 제1 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 제2 지지체 물질은 세리아, 세리아-지르코니아, 알루미나 또는 실리카-알루미나이다. 제2 지지체 물질은 세리아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 세리아-지르코니아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 알루미나일 수 있다. 제2 지지체 물질은 실리카-알루미나일 수 있다. 더 바람직하게, 제1 층/구역은 Pd 성분으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분, 및 제2 지지체 물질을 포함하며, 여기서 제2 지지체 물질은 세리아이다.
제2 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 Pt 성분 및 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 Pd 성분으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 이것은 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 선택적으로 Pd 성분을 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 바람직하게, 제1 층/구역은 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 따라서, 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 Pd 성분을 둘 다 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 전형적으로 제1 층/구역에서 Pt 성분의 양은 제1 층/구역에서 Pd 성분의 양보다 많다(양은 g ft-3 또는 몰 양으로 측정된다).
제2 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함할 수 있고, 및/또는 제2 층(또는 제2 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함할 수 있다. 제1 층/구역이 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하는 것이 바람직하다.
제2 구체예에서, 제2 층/구역은 전형적으로 제2 지지체 물질을 포함한다. 바람직하게, 제2 지지체 물질은 세리아, 세리아-지르코니아, 알루미나 또는 실리카-알루미나이다. 제2 지지체 물질은 세리아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 세리아-지르코니아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 알루미나일 수 있다. 제2 지지체 물질은 실리카-알루미나일 수 있다.
제3 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 Pt 성분 및 Pd 성분으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 이것은 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분 또는 Pd 성분을 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 Pd 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 바람직하게, 제1 층/구역은 Pt 성분으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 따라서, 제1 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분을 포함하고, 제2 층/구역은 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 Pd 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
제3 구체예에서, 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분을 포함할 때, 전형적으로 제2 층/구역의 Pt 성분 대 제2 층/구역의 Pd 성분의 질량비는 ≤2:1, 바람직하게 <2:1이다. 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함할 때, 전형적으로 제2 층/구역에서 Pd 성분의 양은 제2 층/구역에서 Pt 성분의 양보다 적다(양은 g ft-3 또는 몰 양으로 측정된다).
전형적으로, 제3 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하고, 및/또는 제2 층(또는 제2 구역)은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함한다. 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분을 포함할 때, 제1 층/구역은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하는 것이 바람직하다. 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함할 때, 제2 층/구역은 알칼리 토금속 성분 및 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 더 포함하는 것이 바람직하다.
제3 구체예에서, 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함할 때, 제1 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 제2 지지체 물질은 세리아, 세리아-지르코니아, 알루미나 또는 실리카-알루미나이다. 제2 지지체 물질은 세리아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 세리아-지르코니아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 알루미나일 수 있다. 제2 지지체 물질은 실리카-알루미나일 수 있다.
제4 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 Pt 성분과 Pd 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 PGM 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 Pd 성분과 Pt 성분의 (즉, 둘 다의) 조합으로 구성된 PGM 성분을 포함한다. 이것은 제1 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분과 Pd 성분을 포함하고, 제2 층/구역이 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분 또는 Pd 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 제4 양태에서, 제1 층/구역과 제2 층/구역은 전형적으로 Pt 성분 대 Pd 성분의 상이한 질량비를 포함한다. 따라서, 제1 층/구역에서 Pt 성분 대 Pd 성분의 질량비는 제2 층/구역에서 Pt 성분 대 Pd 성분의 질량비와 상이하다.
제4 구체예에서, 제1 층/구역에서 Pd 성분의 양이 제1 층/구역에서 Pt 성분의 양보다 적을 때(양은 g ft-3 또는 몰 양으로 측정된다), 바람직하게 제2 층/구역에서 Pd 성분의 양은 제2 층/구역에서 Pt 성분의 양보다 많다. 또는 달리, 제1 층/구역에서 Pd 성분의 양이 제1 층/구역에서 Pt 성분의 양보다 많을 때(양은 g ft-3 또는 몰 양으로 측정된다), 바람직하게 제2 층/구역에서 Pd 성분의 양은 제2 층/구역에서 Pt 성분의 양보다 적다.
일반적으로, 특히 제1 또는 제2 구체예의 제1 층/구역, 제3 구체예의 제2 층/구역, 또는 제4 구체예의 제1 층/구역 및/또는 제2 층/구역, 바람직하게 제4 구체예의 제2 층/구역에서 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 ≥35:65(예를 들어,≥7:13)이다. 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 ≥40:60(예를 들어, ≥2:3)인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 ≥42.5:57.5(예를 들어, ≥17:23), 특히 ≥45:55(예를 들어, ≥9:11), 예컨대 ≥47.5:52.5(예를 들어, ≥19:21) 및 더욱더 바람직하게 ≥50:50(예를 들어, ≥1:1)이다.
특히 제1 또는 제2 구체예의 제1 층/구역, 제3 구체예의 제2 층/구역, 또는 제4 구체예의 제1 층/구역 및/또는 제2 층/구역, 바람직하게 제4 구체예의 제2 층/구역에서 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 80:20 내지 35:65(예를 들어, 4:1 내지 7:13)인 것이 바람직하며, 특히 75:25 내지 40:60(예를 들어, 3:1 내지 2:3), 더 바람직하게 70:30 내지 42.5 :57.5(예를 들어, 7:3 내지 17:23), 훨씬 더 바람직하게 67.5:32.5 내지 45:55(예를 들어, 27:13 내지 9:11), 예컨대 65:35 내지 47.5:52.5(예를 들어, 13:7 내지 19:21), 및 더욱더 바람직하게 60:40 내지 50:50(예를 들어, 3:2 내지 1:1)이다. 제3 구체예의 제2 층에 대해, 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 2:1 내지 7:13, 특히 13:7 내지 2:3, 더 바람직하게 60:40 내지 50:50(예를 들어, 3:2 내지 1:1)인 것이 특히 바람직하다.
팔라듐(Pd) 성분의 질량이 백금(Pt) 성분의 질량보다 적은 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는, 특별히 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 알칼리 토금속 성분이 모두 동일한 층/구역에 존재할 때 유익한 활성을 가진다고 생각된다. 따라서, 제1 구체예의 제1 층/구역, 제2 구체예의 제1 층/구역, 제3 구체예의 제2 층/구역, 또는 제4 구체예의 제1 층/구역 및/또는 제2 층/구역, 바람직하게 제4 구체예의 제2 층/구역에서 본 발명의 산화 촉매는 바람직하게 65:35 내지 52.5:47.5(예를 들어, 13:7 내지 21:19), 더 바람직하게 60:40 내지 55:45(예를 들어, 3:2 내지 11:9)의 질량비로 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분을 포함한다.
제5 구체예에서, 제1 층(또는 제1 구역)은 Pt 성분 및 Pd 성분으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분을 포함하고, 제2 층(또는 제2 구역)은 Pd 성분 및 Pt 성분으로 구성된 군으로부터 선택된 PGM 성분을 포함하며, 여기서 제1 및 제2 층/구역은 각각 동일한 PGM 성분을 포함한다. 이것은 제1 층/구역 및 제2 층/구역이 각각 유일한 PGM 성분으로서 Pt 성분 또는 Pd 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 전형적으로, 제1 층/구역에서 PGM 성분의 총량은 제2 층/구역에서 PGM 성분의 총량과 상이하다.
제1 층/구역과 제2 층/구역이 모두 각각 유일한 PGM 성분으로서 Pd 성분을 포함할 때, 바람직하게 제1 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함하고, 및/또는 제2 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함한다. 제2 지지체 물질은 세리아, 세리아-지르코니아, 알루미나 또는 실리카-알루미나인 것이 바람직하다. 제2 지지체 물질은 세리아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 세리아-지르코니아일 수 있다. 제2 지지체 물질은 알루미나일 수 있다. 제2 지지체 물질은 실리카-알루미나일 수 있다.
제1 내지 제5 구체예에서, 제1 층/구역은 알칼리 토금속 성분을 포함할 수 있고, 제2 층/구역은 알칼리 토금속 성분을 포함할 수 있다. 제1 층/구역이 알칼리 토금속 성분을 포함할 때, 제2 층/구역은 알칼리 토금속 성분을 포함하지 않을 수 있다. 또는 달리, 제2 층/구역이 알칼리 토금속 성분을 포함할 때, 제1 층/구역은 알칼리 토금속 성분을 포함하지 않을 수 있다.
제1 내지 제5 구체예에서, 제1 층/구역은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함할 수 있고, 및/또는 제2 층/구역은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함할 수 있다. 전형적으로, 백금(Pt) 성분을 포함하는 층 또는 구역은 또한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함한다.
제1 내지 제5 구체예에서, 제1 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함할 수 있고, 및/또는 제2 층/구역은 제2 지지체 물질을 포함할 수 있다. 제1 층/구역 및 제2 층/구역은 상이한 지지체 물질을 포함할 수 있다. 제2 지지체 물질 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질은 상이한 층/구역에 존재하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 알칼리 토금속 성분 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질은 동일한 층/구역 중 적어도 하나에 존재한다.
제1 층/구역이 알칼리 토금속 성분을 포함할 때, 전형적으로 제1 층에서 알칼리 토금속 성분의 질량 대 백금족 금속(PGM) 성분의 질량의 비는 0.25:1 내지 20:1, 바람직하게 0.5:1 내지 17:1, 더 바람직하게 1:1 내지 15:1, 특히 1.5:1 내지 10:1, 더욱더 바람직하게 2:1 내지 7.5:1, 및 훨씬 더 바람직하게 2.5:1 내지 5:1이다.
제2 층/구역이 알칼리 토금속 성분을 포함할 때, 전형적으로 제2 층에서 알칼리 토금속 성분의 질량 대 백금족 금속(PGM) 성분의 질량의 비는 0.25:1 내지 20:1, 바람직하게 0.5:1 내지 17:1, 더 바람직하게 1:1 내지 15:1, 특히 1.5:1 내지 10:1, 더욱더 바람직하게 2:1 내지 7.5:1, 및 훨씬 더 바람직하게 2.5:1 내지 5:1이다.
제1 내지 제 5 구체예에서, 제1 층/구역은 선택적으로 귀금속 성분 및/또는 산소 저장 물질 및/또는 탄화수소 흡착제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 제1 층/구역은 탄화수소 흡착제를 더 포함한다.
제1 내지 제5 구체예에서, 제2 층/구역은 선택적으로 귀금속 성분 및/또는 산소 저장 물질 및/또는 탄화수소 흡착제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 제2 층/구역은 탄화수소 흡착제를 더 포함한다.
제1 구체예의 하나의 배치에서, 제1 층/구역은 전형적으로 Pd 성분, Pt 성분, 알칼리 토금속 성분 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하고, 제2 층/구역은 Pt 성분 및 제2 지지체 물질 또는 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질, 및 선택적으로 알칼리 토금속 성분을 포함한다. 제2 층/구역이 제2 지지체 물질을 포함할 때, 바람직하게 제2 지지체 물질은 알루미나이다.
제4 구체예의 하나의 배치에서, 제1 층/구역은 전형적으로 Pt 성분, Pd 성분, 알칼리 토금속 성분 및 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하고, 제2 층/구역은 Pt 성분, Pd 성분 및 제2 지지체 물질 또는 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질, 및 선택적으로 알칼리 토금속 성분을 포함한다. 제2 층/구역의 Pt 성분 대 제2 층의 Pd 성분의 질량비는 ≤10:1(예를 들어, 10:1 내지 1:2)인 것이 바람직하며, 더 바람직하게 ≤15:2(예를 들어, 7.5:1 내지 1:1.5), 및 더욱더 바람직하게 ≤5:1(예를 들어, 5:1 내지 1.5:1)이다. 제2 층/구역이 제2 지지체 물질을 포함할 때, 바람직하게 제2 지지체 물질은 알루미나이다.
제1 층이 제1 구역이고, 제2 층이 제2 구역일 때, (a) 제1 및 제3 구체예에서 제1 층/구역은 제2 층/구역의 상류에 있는 것이 바람직하고, (b) 제2 구체예에서 제2 층/구역은 제1 층/구역의 상류에 있는 것이 바람직하고, (c) 제5 구체예에서 제2 지지체 물질을 포함하는 층/구역은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하는 층/구역의 상류에 있다.
제2 지지체 물질이 있는 구체예에서, 특히 제2 지지체 물질이 세리아 또는 세리아-지르코니아일 때, 배기 가스와 접촉하는 제2 지지체 물질을 포함하는 층 또는 구역은 나머지 층 또는 구역 뒤에 배치하는 것이 유익할 수 있다. 따라서, 제2 지지체 물질이 있을 때, 특히 제2 지지체 물질이 세리아 또는 세리아-지르코니아일 때, (a) 제1 및 제3 구체예에서 제1 층/구역은 제2 층/구역의 하류에 있는 것이 바람직하고, (b) 제2 구체예에서 제2 층/구역은 제1 층/구역의 하류에 있는 것이 바람직하고, (c) 제5 구체예에서 제2 지지체 물질을 포함하는 층/구역은 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하는 층/구역의 하류에 있는 것이 바람직하다.
일반적으로, 본 발명의 산화 촉매는 로듐을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 산화 촉매는 루테늄, 로듐 및 이리듐을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매의 다른 일반적인 특징은 어떤 세륨 또는 세리아가 존재할 때 전형적으로 지지체 물질의 유일한 헤테로원자 성분은 세륨 또는 세리아를 포함한다는 것이다. 본 발명의 산화 촉매는, 특히 지지체 물질 또는 산소 저장 물질로서 세리아를 포함하지 않는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 산화 촉매의 추가의 일반적인 특징은 알칼리 금속, 특히 나트륨 또는 칼륨, 특히 칼륨이 존재할 때, 특히 탄화수소 흡착제가 제올라이트일 때 바람직하게 유일한 탄화수소 흡착제는 알칼리 금속을 포함한다는 것이다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매는 알칼리 금속, 특히 나트륨 또는 칼륨을 포함하지 않는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 다른 일반적인 특징은 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매가 NOx 흡착제 조성물을 포함하지 않는다는 것이다. 따라서, 본 발명의 산화 촉매는 NOx 흡착제 촉매(또한 NOx 트랩이라고도 한다)이 아니거나, 또는 NOx 흡착제 촉매로 사용되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 양태는 상기 정의된 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터에 관한 것이다. 본 발명의 제2 양태는 디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진을 위한 배기 시스템에 관한 것이며, 이 시스템은 상기 정의된 촉매화된 그을음 필터를 포함한다. 본 발명의 제5 양태는 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 본 발명에서 사용하기 위한 산화 촉매의 유익한 활성, 특히 그것의 낮은 CO "라이트-오프" 온도는 산화 촉매를 특정한 다른 배출물 제어 장치와 조합하여 사용하기에 특히 적합하게 한다.
본 발명의 제2 양태는 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터를 포함하는 배기 시스템에 관한 것이다. 전형적으로, 본 발명에 따른 배기 시스템은, 바람직하게는 본 발명에 따른 CSF의 상류 또는 하류에 위치된 별도의 기판 모노리스 상에 배치된, 적어도 하나의 배출물 제어 장치를 더 포함할 수 있거나, 또는 촉매화된 그을음 필터는 적어도 하나의 배출물 제어 장치와 조합해서 사용된다. 배출물 제어 장치는 디젤 미립자 필터(DPF)(즉, 비촉매화 필터, 이것은 베어 필터 또는 비-촉매 워시코트, 예를 들어 알루미나로 워시코트된 필터 또는 아래 설명된 것과 같은 필터), NOx 흡착제 촉매(NAC), 희박 NOx 촉매(LNC), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 디젤 산화 촉매(DOC), 촉매화된 그을음 필터(CSF), 선택적 촉매 환원 촉매로 촉매화된 필터, 암모니아 슬립 촉매(ASC) 및 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 디젤 미립자 필터(DPF), NOx 흡착제 촉매(NAC), 희박 NOx 촉매(LNC), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 디젤 산화 촉매(DOC), 촉매화된 그을음 필터(CSF) 및 선택적 촉매 환원 촉매로 촉매화된 필터의 용어로 나타낸 배출물 제어 장치가 모두 본 분야에 잘 알려져 있다.
본 발명에 따른 아주 바람직한 배기 시스템은 별도의 플로-스로 기판 모노리스 상에 배치된 디젤 산화 촉매(DOC)를 포함하며, 이것은 촉매화된 그을음 필터의 상류에 배치된다. 디젤 산화 촉매 제제는 본원에 설명된 산화 촉매일 수 있는데, 즉 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분; 알칼리 토금속 성분; 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질의 산화 촉매일 수 있다. 그러나, 잘 알려진 CRT® 기술 효과, 즉 N02 + C → CO + NO에 따라서, NO 산화에 대해 활성인 DOC 조성물을 사용하는 것이 바람직하며, 이로써 하류 CSF 장치에 포착된 미립자 물질의 수동적 연소를 위한 NO2가 생성된다. 따라서, NO 산화를 촉진하기 위해, 낮은 알칼리 토금속 로딩이 바람직하거나, 또는 한 구체예에서, 상류 DOC는 실질적으로 알칼리 토금속을 함유하지 않는다. 이러한 "알칼리 토금속 무함유" DOC는 달리 본원의 산화 촉매에 대해 설명된 것과 같은 조성물을 가질 수 있다.
플로-스로 모노리스는 전형적으로 관통 연장된 복수의 채널을 가진 허니콤 모노리스(예를 들어, 금속 또는 세라믹 허니콤 모노리스)를 포함하며, 이 채널들은 양 단부에서 개방된다. 기판이 플로-스로 모노리스일 때, 본 발명의 산화 촉매는 전형적으로 디젤 산화 촉매(DOC)이거나, 또는 디젤 산화 촉매(DOC)로서 사용된다.
본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터에서 사용하기 위한 또는 본 발명의 배기 시스템에 포함시키기 위한 배출물 제어 장치의 예들이 아래 제공된다.
디젤 미립자 필터의 촉매 제제는 NOx 흡착제 조성물일 수 있다. 촉매 제제가 NOx 흡착제 조성물일 때, 배출물 제어 장치는 NOx 흡착제 촉매(NAC)의 일례이다. 촉매 제제가 NOx 흡착제 조성물인 배출물 제어 장치는 설명되었다(예를 들어, EP 0766993 참조). NOx 흡착제 조성물은 본 분야에 잘 알려져 있다(예를 들어, EP 0766993 및 US 5,473,887 참조). NOx 흡착제 조성물은 희박 배기 가스(람다 >1)으로부터의 NOx 를 흡착하고, 배기 가스에서 산소 농도가 감소될 때 NOx를 탈착하도록 설계된다. 탈착된 NOx는 이어서 적합한 환원제(예를 들어, 엔진 연료)로 N2로 환원될 수 있고, NOx 흡착제 조성물 자체의 로듐과 같은 또는 NOx 흡착제 조성물의 하류에 위치된 촉매 성분에 의해서 촉진될 수 있다.
허니콤 플로-스로 모노리스 기판 상에 코팅된 현대의 NOx 흡수제 촉매는 전형적으로 층상 배열로 배치된다. 그러나, 필터 기판 상에 적용된 다수의 층들은 배압 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서 사용하기 위한 NOx 흡수제 촉매는 "단일층" NOx 흡수제 촉매인 것이 아주 바람직하다. 특히 바람직한 "단일층" NOx 흡수제 촉매는 백금 및/또는 팔라듐을 지지하는 제2 성분과 조합된 세리아-지르코티아 혼성 산화물 또는 선택적으로 안정화된 알루미나(예를 들어, 실리카 또는 란타나 또는 다른 희토류 원소로 안정화된) 상에 지지된 로듐의 제1 성분을 포함한다. 제2 성분은 알루미나-기재 고표면적 지지체 및 미립자 "벌크" 세리아(CeO2) 성분, 즉 미립자 지지체 상에 지지된 가용성 세리아가 아니라 Pt 및/또는 Pd를 지지할 수 있는 "벌크" 세리아 상에 지지된 백금 및/또는 팔라듐을 포함한다. 미립자 세리아는 NOx 흡수제 성분을 포함하고, 백금 및/또는 팔라듐에 더하여 알칼리 토금속 및/또는 알칼리 금속, 바람직하게 바륨을 지지한다. 알루미나-기재 고표면적 지지체는 마그네슘 알루미네이트, 예를 들어 MgAl204일 수 있다.
바람직한 "단일층" NAC 조성물은 로듐과 백금의 혼합물 및/또는 팔라듐 지지체 성분을 포함한다. 이들 성분은 별도로 제조될 수 있는데, 즉 혼합물 중에 이들을 조합하기 전에 미리 형성될 수 있거나, 또는 로듐, 백금 및 팔라듐 염과 지지체 및 다른 성분들이 조합되고, 로듐, 백금 및 팔라듐 성분이 우선적으로 가수분해되어 원하는 지지체 위에 부착된다.
일반적으로, NOx 흡착제 조성물은 알칼리 금속 성분, 알칼리 토금속 성분 또는 희토류 금속 성분 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함하며, 여기서 희토류 금속 성분은 란타늄 또는 이트륨을 포함한다. 알칼리 금속 성분은 칼륨 또는 나트륨, 더 바람직하게 칼륨을 포함하는 것이 바람직하다. 알칼리 토금속 성분은 바륨 또는 스트론튬, 더 바람직하게 바륨을 포함하는 것이 바람직하다.
NOx 흡착제 조성물은 지지체 물질 및/또는 촉매 금속 성분을 더 포함할 수 있다. 지지체 물질은 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 촉매 금속 성분은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 및 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다.
희박 NOx 촉매(LNC)는 본 분야에 잘 알려져 있다. 바람직한 희박 NOx 촉매(LNC)는 (a) 알루미나 상에 지지된 백금(Pt) 또는 (b) 구리 교환된 제올라이트, 특히 구리 교환된 ZSM-5를 포함한다.
SCR 촉매도 본 분야에 잘 알려져 있다. 바람직하게, SCR 촉매 또는 SCR 촉매를 포함하는 필터를 포함하는 기판 모노리스가 본 발명에 따른 CSF(또는 바람직한 구체예에서, DOC + CSF의 조합)의 하류에 배치된다. 본 발명의 배기 시스템이 SCR 촉매를 포함할 때, 배기 시스템은 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)의 산화를 위한 촉매의 하류와 SCR 촉매의 상류에서 배기 가스에 질소성 환원제, 예컨대 암모니아 또는 요소나 암모늄 포메이트와 같은 암모니아 전구체를 분사하기 위한 분사장치를 더 포함할 수 있다. 이러한 분사장치는 이러한 질소성 전구체의 공급원, 예를 들어 그것의 탱크와 유체 연결되며, 배기 스트림에 전구체의 밸브-제어 투여량은 적절히 프로그램된 엔진 관리 수단 및 관련 배기 가스 조성을 모니터하는 센서에 의해서 제공되는 폐루프 또는 개방루프 피드백에 의해서 조절된다. 암모니아는 또한 암모늄 카바메이트(고체)를 가열함으로써 생성될 수 있으며, 생성된 암모니아는 배기 가스에 분사될 수 있다.
또는 달리, 또는 분사장치에 더하여, 암모니아는, 예를 들어 필터의 상류에 배치된 NAC의 부화 재생 동안에, 또는 필터의 상류에 배치된 DOC를 엔진-구동 부화 배기 가스와 접촉시킴으로써 원위치 생성될 수 있다(예를 들어, 상기 반응 (4) 및 (5)에 대한 대안 참조).
본 발명에서 사용하기 위한 SCR 촉매는 2NH3 + 2N02 → N20 + 3H20 + N2와 같은 바람직하지 않은 비-선택적 부반응에 우선하여 선택적으로 4NH3 + 4NO + 02 → 4N2 + 6H20(즉, 1:1 NH3:NO); 4NH3 + 2NO + 2N02 → 4N2 + 6H20(즉, 1:1 NH3:NOx; 및 8NH3 + 6N02 → 7N2 + 12H20(즉, 4:3 NH3:NOx) 반응을 촉진한다.
SCR 촉매는 Cu, Hf, La, Au, In, V, 란탄족 및 VIII 족 전이금속, 예컨대 Fe 중 적어도 하나로 구성된 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 이 금속은 내화성 산화물 또는 분자체 상에 지지된다. 특히 바람직한 금속은 Ce, Fe 및 Cu, 및 이들 중 어느 둘 이상의 조합이다.
내화성 산화물은 Al203, Ti02, Ce02, Si02, Zr02 또는 이들 중 둘 이상을 함유하는 혼성 산화물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 비-제올라이트 촉매도 또한 산화텅스텐, 예를 들어 V205/W03/Ti02, WOx/CeZr02, WOx/Zr02 또는 Fe/WOx/Zr02를 포함할 수 있다.
SCR 촉매 또는 그것의 워시코트가 알루미노실리케이트 제올라이트 또는 SAPO와 같이 적어도 하나의 분자체를 포함할 때가 특히 바람직하다. 적어도 하나의 분자체는, 예를 들어 작은, 중간 또는 큰 기공 분자체일 수 있다. 여기서 "작은 기공 분자체"는 CHA와 같은 8의 최대 고리 크기를 함유하는 분자체를 의미하고, "중간 기공 분자체"는 ZSM-5와 같은 10의 최대 고리 크기를 함유하는 분자체를 의미하고, "큰 기공 분자체"는 베타와 같은 12의 최대 고리 크기를 가진 분자체를 의미한다. 작은 기공 분자체가 SCR 촉매에서 사용하기에 잠재적으로 유익하며, 예를 들어 WO 2008/132452를 참조한다.
본 발명에서 SCR 촉매로서 용도를 가진 바람직한 분자체는 AEI, ZSM-5, ZSM-20, ZSM-34를 포함한 ERI, 모데나이트, 페리어라이트, 베타를 포함한 BEA, Y, CHA, Nu-3을 포함한 LEV, MCM-22 및 EU-1, 바람직하게 AEI 또는 CHA로 구성된 군으로부터 선택된, 약 10 내지 약 50, 예컨대 약 15 내지 약 40의 실리카-대-알루미나 비율을 가진 합성 알루미노실리케이트 제올라이트 분자체이다.
가장 기본적으로, 암모니아 슬립 촉매(ASC)가 반응되지 않고 상류 SCR 또는 SCR 촉매화된 필터를 지나 빠져나가는 암모니아를 산화하기 위한 산화 촉매일 수 있다. 바람직한 반응(간단한)은 4NO + 4NH3 + 02 → 4N2 + 6H20로 표시된다. 암모니아는 심한 냄새가 나는 화합물이고, 동물의 점막 표면, 예를 들어 눈 및 호흡 경로에 잠재적 자극제이며, 그래서 대기로의 방출이 가능한 제한되어야 한다. 가능한 암모니아 슬립 촉매는 적합한 상대적으로 높은 표면적의 산화물 지지체, 예를 들어 적합한 기판 모노리스 상에 코팅된 알루미나 상에, 예를 들어 1-15 g/ft3의 Pt를 포함해서 상대적으로 적게 로딩된 백금족 금속을 포함한다.
그러나, 특히 바람직한 배치에서는 백금족 금속과 지지체 물질(예를 들어, 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는)이 제1 층과 중첩된 상부 제2 층 아래의 제1 층에서 기판(즉, 기판 모노리스) 상에 배치된다. 제2 층은 상기 언급된 것들 중 어느 것으로부터 선택된 SCR 촉매, 특히 Cu 또는 Fe와 같은 전이금속을 함유하는 분자체이다. 층상 배치에서 특히 바람직한 ASC는 제2 또는 상부 층의 CuCHA를 포함한다.
배기 시스템의 제1 구체예에서, 배기 시스템은 DOC를 포함하는 상류에 배치된 기판 모노리스와 함께 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터를 포함한다. 이러한 배치는 DOC/CSF라고 명명될 수 있다. 산화 촉매 뒤에 전형적으로 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 있다(예를 들어, 산화 촉매가 촉매화된 그을음 필터(CSF)의 상류에 있다). 따라서, 예를 들어, 산화 촉매의 출구가 촉매화된 그을음 필터의 입구와 연결된다.
배기 시스템의 제1 구체예는 희박 NOx 촉매(LNC)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 이 구체예는 더 나아가 NOx 흡착제 촉매(NAC) 및 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터(CSF)와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 산화 촉매의 사용에 관한 것이다. 전형적으로, DOC 뒤에 NOx 흡착제 촉매(NAC)가 있고(예를 들어, DOC가 NAC의 상류에 있다), NOx 흡착제 촉매(NAC) 뒤에 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 있다(예를 들어, NAC가 CSF의 상류에 있다). 일반적으로, DOC, NOx 흡착제 촉매(NAC) 및 촉매화된 그을음 필터(CSF)는 일렬로 연결된다. 따라서, 예를 들어, DOC의 출구가 NOx 흡착제 촉매(NAC)의 입구와 연결되고, NOx 흡착제 촉매의 출구가 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터(CSF)의 입구와 연결된다. 이러한 배치는 DOC/NAC/CSF로 명명될 수 있다.
배기 시스템의 제2 구체예에서, 배기 시스템은 디젤 산화 촉매와 본 발명의 촉매화된 그을음 필터(CSF)를 포함한다. 이 배치도 또한 DOC/CSF 배치라고 명명될 수 있다. 이 구체예는 더 나아가 디젤 산화 촉매(DOC)와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 전형적으로, 디젤 산화 촉매(DOC) 뒤에 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 있다(예를 들어, DOC가 CSF의 상류에 있다). 따라서, 디젤 산화 촉매의 출구가 본 발명의 촉매화된 그을음 필터의 입구와 연결된다.
배기시스템의 제3 구체예는 DOC, 본 발명에 따른 촉매화된 그을음 필터(CSF) 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 포함하는 배기 시스템에 관한 것이다. 이러한 배치는 DOC/CSF/SCR로 명명될 수 있으며, 헤비 듀티 디젤 차량 또는 라이트 듀티 디젤 차량에서, 바람직하게 라이트 듀티 디젤 차량의 배기 시스템에서 사용할 수 있다. 이 구체예는 또한 디젤 산화 촉매(DOC) 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 본 발명의 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 디젤 산화 촉매(DOC) 뒤에 전형적으로 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 있다(예를 들어, DOC가 CSF의 상류에 있다). 촉매화된 그을음 필터 뒤에 전형적으로 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있다(예를 들어, 촉매화된 그을음 필터가 SCR 촉매의 상류에 있다). 질소성 환원제 분사장치가 촉매화된 그을음 필터(CSF)와 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 촉매화된 그을음 필터(CSF) 뒤에 질소성 환원제 분사장치가 있을 수 있고(예를 들어, CSF가 질소성 환원제 분사장치의 상류에 있다), 질소성 환원제 분사장치 뒤에 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있을 수 있다(예를 들어, 질소성 환원제 분사장치가 SCR 촉매의 상류에 있다).
배기 시스템의 제4 구체예는 NOx 흡착제 촉매(NAC), 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 포함하는 배기 시스템에 관한 것이다. 이것도 또한 NAC/CSF/SCR 배치이다. 이 구체예의 추가의 양태는 NOx 흡착제 촉매(NAC) 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. NOx 흡착제 촉매(NAC) 뒤에 전형적으로 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 있다(예를 들어, NAC가 본 발명의 촉매화된 그을음 필터의 상류에 있다). 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 전형적으로 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있다(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 질소성 환원제 분사장치가 산화 촉매와 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 산화 촉매 뒤에 질소성 환원제 분사장치가 있을 수 있고(예를 들어, 산화 촉매가 질소성 환원제 분사장치의 상류에 있다), 질소성 환원제 분사장치 뒤에 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있을 수 있다(예를 들어, 질소성 환원제 분사장치가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 또는 달리, 또는 질소성 환원제 분사장치에 추가로, 암모니아는, 예를 들어 필터의 상류에 배치된 NAC의 부화 재생 동안 원위치 생성될 수 있다.
배기 시스템의 제5 구체예에서, 배기 시스템은, 바람직하게 DOC로서, 본 발명의 산화 촉매, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 및 촉매화된 그을음 필터(CSF) 또는 디젤 미립자 필터(DPF)를 포함한다. 이 배치는 DOC/SCR/CSF 또는 DOC/SCR/DPF이다. 이 구체예는 또한 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 및 촉매화된 그을음 필터(CSF) 또는 디젤 미립자 필터(DPF)와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 산화 촉매의 사용에 관한 것이며, 바람직하게 여기서 산화 촉매는 디젤 산화 촉매이거나, 또는 디젤 산화 촉매로 사용된다.
배기 시스템의 제5 구체예에서, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 전형적으로 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있다(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 질소성 환원제 분사장치가 산화 촉매와 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 질소성 환원제 분사장치가 있을 수 있고(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 질소성 환원제 분사장치의 상류에 있다), 질소성 환원제 분사장치 뒤에 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있을 수 있다(예를 들어, 질소성 환원제 분사장치가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 뒤에 본 발명의 촉매화된 그을음 필터(CSF)가 있다(예를 들어, SCR 촉매가 본 발명의 CSF의 상류에 있다).
배기 시스템의 제6 구체예는 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 및 선택적 촉매 환원 촉매를 포함하는 필터를 포함한다. 이러한 배치는 CSF/SCR 필터로 명명될 수 있다. 이 배치는 또한 선택적 촉매 환원 필터 촉매와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 전형적으로 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 선택적 촉매 환원 필터 촉매가 있다(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 선택적 촉매 환원 필터 촉매의 상류에 있다). 질소성 환원제 분사장치가 본 발명의 촉매화된 그을음 필터와 선택적 촉매 환원 필터 촉매 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 질소성 환원제 분사장치가 있고(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 질소성 환원제 분사장치의 상류에 있다), 질소성 환원제 분사장치 뒤에 선택적 촉매 환원 필터 촉매가 있다(예를 들어, 질소성 환원제 분사장치가 선택적 촉매 환원 필터 촉매의 상류에 있다).
배기 시스템의 제7 구체예에서, 배기 시스템은 NOx 흡착제 촉매(NAC) 및 본 발명의 촉매화된 그을음 필터(CSF)를 포함한다. 이 배치도 또한 NAC/CSF 배치로 명명될 수 있다. 이 구체예는 더 나아가 NOx 흡착제 촉매(NAC)와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 전형적으로, 촉매화된 그을음 필터(CSF)는 NOx 흡착제 촉매(NAC)의 하류에 있다. 따라서, NOx 흡착제 촉매(NAC)의 출구가 본 발명의 촉매화된 그을음 필터의 입구와 연결된다.
배기 시스템의 제7 구체예는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매를 더 포함할 수 있다. 따라서, 이 구체예는 더 나아가 NOx 흡착제 촉매(NAC) 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매와 조합된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이다. 전형적으로, NOx 흡착제 촉매(NAC) 뒤에 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 있고(예를 들어, NOx 흡착제 촉매(NAC)가 본 발명의 촉매화된 그을음 필터의 상류에 있다), 본 발명의 촉매화된 그을음 필터 뒤에 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있다(예를 들어, 본 발명의 촉매화된 그을음 필터가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 이러한 배치는 NAC/CSF/SCR로 명명될 수 있다. 질소성 환원제 분사장치가 촉매화된 그을음 필터와 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 촉매화된 그을음 필터 뒤에 질소성 환원제 분사장치가 있고(예를 들어, 촉매화된 그을음 필터가 질소성 환원제 분사장치의 상류에 있다), 질소성 환원제 분사장치 뒤에 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 있다(예를 들어, 질소성 환원제 분사장치가 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에 있다). 또는 달리, 또는 질소성 환원제 분사장치에 추가로, 암모니아가, 예를 들어 필터의 상류에 배치된 NAC의 부화 재생 동안 원위치 생성될 수 있다.
SCR 촉매를 가진 배기 시스템의 제7 구체예에서, NOx 흡착제 촉매(NAC), 촉매화된 그을음 필터 및 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매가 일반적으로 산화 촉매와 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 사이에 연결된 선택적 질소성 환원제 분사장치와 일렬로 연결된다. 따라서, 예를 들어, NOx 흡착제 촉매(NAC)의 출구는 촉매화된 그을음 필터의 입구와 연결되고, 촉매화된 그을음 필터의 출구는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 입구와 연결된다.
SCR 촉매(SCR 촉매화된 필터를 포함해서)를 함유하는 상기 설명된 배기 시스템의 모든 제1 구체예에서 제7 구체예 중 어느 것에서, ASC 촉매는 SCR 촉매 또는 SCR 촉매화된 필터의 하류에 배치될 수 있거나(예를 들어, 분리된 기판 모노리스로서), 또는 더 바람직하게 SCR 촉매를 포함하는 기판 모노리스의 하류 또는 끝 단부의 구역이 ASC를 위한 지지체로서 사용될 수 있다.
본 발명의 제3 양태는 본 발명의 제2 양태에 따른 배기 시스템을 포함하는 압축 점화 엔진에 관한 것이다. 압축 점화 엔진은 동종충전압축점화(HCCI) 엔진 또는 예혼합충전압축점화엔진(PCCI)(DieselNet Technology Guide "Engine Design for Low Emissions", 2010.12a 개정판 참조) 또는 더 종래의 포트 연료 분사형 압축 점화 엔진일 수 있다.
본 발명의 제4 양태는 압축 점화 엔진 및 압축 점화 엔진을 위한 배기 시스템을 포함하는 차량에 관한 것이다. 일반적으로, 압축 점화 엔진은 디젤 엔진이다.
차량은 미국 법령 또는 유럽의 법령에서 정의된 것과 같은 라이트-듀티 디젤 차량(LDV)일 수 있다. 라이트-듀티 디젤 차량은 전형적으로 <2840kg의 중량, 더 바람직하게 <2610kg의 중량을 가진다.
미국에서 라이트-듀티 디젤 차량(LDV)은 ≤8,500 파운드(US lbs)의 총 중량을 가진 디젤 차량을 말한다. 유럽에서 용어 라이트-듀티 디젤 차량(LDV)은 (i) 운전사의 좌석에 더하여 8개 이하의 좌석을 포함하고 최대 질량이 5톤을 초과하지 않는 승용차, 및 (ii) 최대 질량이 12톤을 초과하지 않는 화물운송 차량을 말한다.
또는 달리, 차량은 헤비-듀티 디젤 차량(HDV), 예컨대 미국 법령에서 정의된 >8,500 파운드(US lbs)의 총 중량을 가진 디젤 차량일 수 있다.
제5 양태는 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HCs)를 산화시키고 NO2 배출물을 환원시키기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 촉매화된 그을음 필터의 사용에 관한 것이고, 본 발명의 제6 양태는 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 배기 가스를 본 발명의 제1 양태에 따른 촉매화된 그을음 필터와 접촉시키는 것을 포함한다.
전형적으로, 사용 및 상응하는 방법은 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 촉매화된 그을음 필터와 직접 접촉시키는 것을 수반한다. 따라서, 배기 가스를 산화 촉매와 접촉시키기 전에 일반적으로 추가의 탄화수소(HC)가 배기 가스에 분사되지 않는 것이 바람직하다. 배기 가스를 산화 촉매와 접촉시키기 전에 전형적으로 배기 가스 중 탄화수소의 양은 메탄으로 전환하여 바람직하게 1,000 부피ppm 미만, 더 바람직하게 950 부피ppm 미만, 더욱더 바람직하게 750 ppm 미만이다.
정의
의심을 피하기 위해서, 용어 "헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나"는 "순수한" 알루미나(즉, 순도 ≥99.9% 알루미나), 알루미나와 헤테로원자 성분의 혼합물, 예컨대 실리카와 알루미나의 혼합물, 또는 제올라이트는 포함하지 않는다. "헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나"와 관련하여, 중량%의 양은 원소든 이온이든 화합물이든 알루미나의 호스트 격자에 존재하는 헤테로원자 성분의 양을 말하며, 나머지는 알루미나로 필수적으로 구성된다.
용어 "헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나"는 일반적으로 헤테로원자 성분으로 도핑된 또는 틈간(interstitially) 도핑된 치환인 알루미나의 호수트 격자를 포함하는 물질을 말한다. 일부 예에서, 소량의 헤테로원자 성분이 알루미나의 표면에 존재할 수 있다(즉, 도판트로서). 그러나, 대부분의 도판트는 일반적으로 알루미나의 호스트 격자체 내에 존재할 것이다. 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나는 일반적으로 상업적으로 이용할 수 있거나, 또는 본 분야에 잘 공지된 종래의 방법에 의해서 또는 US 5,045,519에 설명된 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "알칼리 토금속 성분"은 달리 명시되지 않는다면 일반적으로 주기율표의 제2족의 원소 또는 이온, 주기율표의 제2족의 원소 또는 이온을 포함하는 화합물, 또는 주기율표의 제2족의 원소를 포함하는 금속 합금을 말한다. 용어 "알칼리 토금속 성분"은 전형적으로 "헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나"는 포함(comprise)하지도 포함(include)하지도 않는다. "알칼리 토금속 성분"은 본원에서 설명된 "헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나" 또는 "알칼리 토금속 알루미네이트"가 아니다.
일반적으로, "알칼리 토금속 성분"은 (i) 알칼리 토금속을 포함하는 화합물, 및/또는 (ii) 알칼리 토금속을 포함하는 금속 합금이다. 알칼리 토금속을 포함하는 화합물에서, 알칼리 토금속은 전형적으로 양이온으로 존재한다. 화합물은, 예를 들어 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 질산염, 알칼리 토금속 탄산염, 또는 알칼리 토금속 수산화물일 수 있다. 금속 합금에서, 알칼리 토금속은 전형적으로 원소 형태로(즉, 금속으로) 존재한다. 알칼리 토금속 성분은 바람직하게 알칼리 토금속을 포함하는 화합물, 더 바람직하게 단일 알칼리 토금속을 포함하는 화합물이다.
본원에서 사용된 용어 "백금족 금속(PGM)"은 달리 명시되지 않는다면 일반적으로 백금 또는 팔라듐을 말한다. 의심을 피하기 위해서, 이 용어는 일반적으로 로듐은 포함하지 않는다.
본원에서 사용된 용어 "백금족 금속(PGM) 성분"은 원소 PGM(예를 들어, PGM 금속), PGM 이온(예를 들어, 양이온, 예컨대 Pt2+), PGM을 포함하는 화합물(예를 들어, PGM 염 또는 PGM의 산화물) 또는 PGM을 포함하는 합금(예를 들어, 백금-팔라듐 합금)과 같은 백금족 금속(PGM)을 포함하는 어떤 부분을 말한다. 본원에서 사용된 용어 "백금(Pt) 성분"은 원소 백금(예를 들어, 백금 금속), 백금 이온(예를 들어, 양이온, 예컨대 Pt2+), 백금의 화합물(예를 들어, 백금염 또는 백금의 산화물) 또는 백금을 포함하는 합금(예를 들어, 백금-팔라듐 합금)과 같은 백금을 포함하는 어떤 부분을 말한다. 본원에서 사용된 용어 "팔라듐(Pd) 성분"은 원소 팔라듐(예를 들어, 팔라듐 금속), 팔라듐 이온(예를 들어, 양이온, 예컨대 Pd2+), 팔라듐의 화합물(예를 들어, 팔라듐염 또는 팔라듐의 산화물) 또는 팔라듐을 포함하는 합금(예를 들어, 백금-팔라듐 합금)과 같은 팔라듐을 포함하는 어떤 부분을 말한다.
"백금(Pt) 성분"은 전형적으로 백금 금속 또는 백금을 포함하는 합금, 특히 백금-팔라듐 합금이다. 바람직하게, "백금(Pt) 성분"은 백금 금속이다.
"팔라듐(Pd) 성분"은 전형적으로 팔라듐 금속, 팔라듐 산화물 또는 팔라듐을 포함하는 합금, 특히 백금-팔라듐 합금이다. 바람직하게, "팔라듐(Pd) 성분"은 팔라듐 금속이다.
본원에서 사용된 용어 "귀금속 성분"은 귀금속의 원소 형태, 귀금속의 이온, 귀금속의 화합물 또는 귀금속을 포함하는 합금(예를 들어, 귀금속-백금 합금 또는 귀금속-팔라듐 합금)과 같은 귀금속을 포함하는 어떤 부분을 말한다. "귀금속 성분"은 귀금속 자체(즉, 원소 형태) 또는 귀금속을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 더 바람직하게, "귀금속 성분"은 귀금속 자체(즉, 원소 형태)이다.
본원에서 사용된 "백금족 금속(PGM) 성분", "백금(Pt) 성분", "팔라듐(Pd) 성분", "알칼리 토금속 성분" 또는 "귀금속 성분"의 양에 대한 언급은 일반적으로 존재하는 PGM, 백금, 팔라듐, 알칼리 토금속 또는 귀금속 각자의 양을 말한다. 따라서, 예를 들어, "백금족 금속(PGM) 성분", "백금(Pt) 성분", "팔라듐(Pd) 성분", "알칼리 토금속 성분" 또는 "귀금속 성분"이 PGM, 백금, 팔라듐, 알칼리 토금속 또는 귀금속을 각각 포함하는 화합물이면, 언급된 양은 존재하는 상기 금속의 총량을 말하는 것일 뿐이며, 그 화합물의 다른 성분들은 포함하지 않는다.
g ft-3 또는 g in-3의 단위로 주어진 양은 일반적으로 사용된 기판의 체적을 말한다.
예컨대 알칼리 토금속 성분의 양에 대하여, 중량%의 용어로 물질의 양에 대한 언급은 전형적으로 해당 물질을 포함하는 층/구역(예를 들어, 워시코트 코팅)의 전체 중량의 퍼센트를 말한다.
본원에서 사용된 용어 "실질적으로 피복한다"는 제2 층에 의한 제1 층의 적어도 90% 피복, 바람직하게 적어도 95% 피복, 더 바람직하게 적어도 99% 피복을 말한다.
본원에서 사용된 용어 "실질적으로 균일한 길이"는 층의 길이의 평균값으로부터 편차가 10%를 초과하지 않는, 바람직하게 편차가 5%를 초과하지 않는, 더 바람직하게 편차가 1%를 초과하지 않는 층의 길이를 말한다.
본원에서 사용된 표현 "필수적으로 구성되는"은 명시된 물질들 또는 단계들, 및 해당 특징의 기본 속성에 실체적으로 영향을 미치지 않는 물질들 또는 단계들, 예컨대 소량의 불순물을 포함하도록 특징의 범위를 제한한다. 이 표현 "필수적으로 구성되는"은 표현 "구성되는"을 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "구역"은 기판의 총 길이보다 적은 길이를 가진 워시코트 영역 또는 층을 말한다. 일반적으로, "구역"은 실질적으로 균일한 길이를 가진다. 이 용어는 보통 동일한 기판 상에 둘 이상의 워시코트 영역 또는 층의 나란한 배치를 말한다.
본 발명이 더 충분히 이해될 수 있도록 다음의 실시예들이 첨부한 도면을 참조하여 예시를 위해서 제공된다.
실시예
실시예 1: 제조 방법
알칼리 토금속 성분과 지지체 물질로서 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나를 함유하는 샘플을 다음과 같이 제조했다.
실리카 도핑된 알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 d90 <20 마이크론까지 밀링했다. 바륨 아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가했다. 다음에, 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 제곱인치 당 400 셀을 가진 코디어라이트 플로-스로 모노리스에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
비교 목적을 위해서, 지지체 물질로서 헤테로원자 성분으로 도핑된 알루미나를 함유하고 알칼리 토금속 성분은 함유하지 않는 샘플을 또한 제조했다. 바륨 아세테이트 첨가 단계를 생략한 것을 제외하고 상기 방법을 사용하여 샘플을 제조했다.
추가의 비교로서, 지지체 물질로서 종래의 알루미나를 함유하고 알칼리 토금속 성분을 함유하는 샘플과 함유하지 않는 샘플을 다음과 같이 제조했다.
알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 d90 <20 마이크론까지 밀링했다. 바륨 아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가했다. 다음에, 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 제곱인치 당 400 셀을 가진 코디어라이트 플로-스로 모노리스에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
바륨 아세테이트 첨가 단계를 생략함으로써 알칼리 토금속 성분이 없는 유사한 알루미나 샘플을 제조했다.
이 제제들은 50 g ft-3의 백금족 금속의 총 로딩을 함유했다. 바륨을 함유하는 샘플은 150 g ft-3의 로딩을 사용하여 제조했다. 5% 실리카로 도핑된 알루미나를 변성 알루미나로서 사용했다.
CO T 50 의 측정
합성 가스 벤치 활성 시험(SCAT)를 사용하여 촉매 활성을 결정했다. 시험될 부품을 먼저 코어 드릴을 사용하여 코어링하고, 열수 조건(10% 물)을 사용하여 5시간 동안 750℃에서 오븐에서 노화시켰다. 노화된 코어를 표 1의 입구 가스 혼합물을 사용하여 시뮬레이션된 촉매 활성 시험(SCAT) 가스 장치에서 시험했다. 각 경우 나머지는 질소이다.
가스 성분 조성
CO 1500 ppm
HC (C1) 430 ppm
NO 100 ppm
CO2 4%
H2O 4%
O2 14%
공간 속도 55000/시간
결과
측정 결과는 도 1에 도시된다. 도 1은 150 g ft-3의 로딩으로 변성 알루미나와 바륨을 모두 포함하는 본 발명의 촉매의 개선된 활성을 나타낸다. 본 발명의 촉매는 바륨을 함유하지 않는 비교 촉매보다 더 낮은 CO T50 라이트-오프 온도를 가진다. Pt:Pd의 질량비가 1:2 내지 2:1의 범위에 있을 때 이것은 특히 명백하다. 지지체 물질로서 종래의 알루미와 바륨을 함유하는 촉매는 종래의 알루미나를 함유하고 바륨을 함유하지 않는 촉매와 비교하여 개선된 CO T50 라이트-오프 온도를 나타내지 않는다.
실시예 2
5% 실리카로 도핑된 알루미나, 50 g ft-3의 총 PGM 로딩에서 1:1의 질량비의 Pt:Pd 및 다양한 양의 바륨을 함유하는 샘플을 상기 설명된 방법을 사용하여 제조했다. CO T50 라이트-오프 온도를 상기 제시된 것과 동일한 과정을 사용하여 또한 측정되었다.
결과
CO "라이트-오프" 측정 결과는 아래 표 2에 제시된다.
샘플 No. Ba의 양 (gft -3 ) CO T 50 (℃)
2-1 0 186
2-2 150 170
2-3 300 166
실시예 3: 제조 방법
실리카 도핑된 알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 d90 <20 마이크론까지 밀링했다. 스트론튬아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가했다. Pt:Pd의 질량비는 50 g ft-3의 총 PGM 로딩에서 1:1이었다. 다음에, 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 제곱인치 당 400 셀을 가진 코디어라이트 플로-스로 모노리스에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다. CO T50 라이트-오프 온도를 상기 제시된 것과 동일한 과정을 사용하여 또한 측정했다.
결과
CO "라이트-오프" 측정 결과는 아래 표 3에 제시된다.
샘플 No. 알칼리 토금속 (AEM) AEM의 양 (gft -3 ) 지지체 CO T 50 (℃)
3-1 Ba 100 A1 164
3-2 Ba 150 A2 166
3-3 Sr 150 A1 178
3-4 Sr 300 A1 176
스트론튬을 함유하는 촉매는 스트론튬이 없는 비교 촉매보다 낮은 CO T50 라이트-오프를 나타낸다(표 2의 샘플 2-1 참조). 샘플 3-1 및 3-2는 CO T50 라이트-오프의 감소가 두 상이한 헤테로원자 도핑된 알루미나를 사용하여 달성된다는 것을 나타낸다. 지지체 A1은 5% 실리카 도핑된 알루미나이고, 지지체 A2는 10% 실리카 도핑된 알루미나이다.
실시예 4: 제조 방법
마그네슘 도핑된 알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 d90 <20 마이크론까지 밀링했다. 바륨 아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가했다. Pt:Pd의 질량비는 50 g ft-3의 총 PGM 로딩에서 2:1이었다. 다음에, 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 제곱인치 당 400 셀을 가진 코디어라이트 플로-스로 모노리스에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
비교 목적을 위해서, 지지체 물질로서 마그네슘 도핑된 알루미나를 함유하고 알칼리 토금속 성분은 함유하지 않는 촉매를 바륨 아세테이트 첨가 단계를 생략한 것을 제외하고 동일한 방식으로 제조했다.
CO T50 라이트-오프 온도를 상기 제시된 과정을 사용하여 또한 측정했다.
결과
CO "라이트-오프" 측정 결과는 아래 표 4에 제시된다.
샘플 No. Ba의 양 (gft -3 ) 지지체 CO T 50 (℃)
4-1 0 A1 177
4-2 130 A1 170
4-3 0 A3 193
4-4 130 A3 174
A3 = 20 중량% 마그네슘을 가진 마그네슘 알루미네이트
마그네슘 알루미네이트를 포함하는 지지체 물질을 함유하는 샘플은 바륨 없이 제조된 샘플보다 제제에 바륨이 포함될 때 더 낮은 CO T50 라이트-오프를 나타낸다. 라이트-오프 온도는 19℃까지 감소된다.
실시예 5: 제조 방법
실리카 도핑된 알루미나 지지체 위에 바륨 아세테이트 용액의 초기 습윤 함침을 통해서 촉매(5-1)를 제조했다. 이 물질을 105℃에서 건조시켰다. 다음에, 백금염과 팔라듐염의 제2 용액을 초기 습윤 함침에 의해서 첨가했다. 결과의 물질을 105℃에서 건조시킨 후, 500℃에서 하소했다. 최종 조성은 0.65 wt% Pt, 0.35 wt% Pd 및 10 wt% Ba였다.
비교 촉매(5-2)를 실리카 도핑된 알루미나 지지체 위에 바륨 아세테이트 함침이 없는 것을 제외하고 동일한 방법을 사용하여 제조했다. 최종 조성은 0.65 wt% Pt 및 0.35 wt% Pd였다.
각 촉매의 온도에 대한 % NO 산화 활성을 촉매가 신선하게 제조되었을 때(예를 들어, "신선한" 촉매)와 48시간 동안 750℃에서 각 촉매의 열수 노화 후(예를 들어, "노화된" 촉매)에 시험했다. 시험 가스 믹스는 표 5에 주어진다. 각 경우 나머지는 질소이다.
가스 성분 조성
CO 1500 ppm
HC (C1) 783 ppm
NO 100 ppm
CO2 5%
H2O 5%
O2 14%
결과
각 촉매의 "신선한" 버전과 "노화된" 버전의 활성 차이는 아래 표 6에 제시된다.
샘플 No. "신선한" 촉매와 "노화된" 촉매의 % NO 산화 차이
210℃ 270℃
5-1 3% 4%
5-2 21% 23%
표 6의 결과는 촉매 5-1이 촉매 5-2보다 "신선한" 촉매와 "노화된" 촉매 사이의 % NO 산화 성능에 더 작은 차이를 가진다는 것을 나타낸다. 이 차이는 하류 배출물 제어 장치, 특히 SCR 또는 SCRF 촉매가 있는 경우 배기 시스템에 중요한데, 이러한 하류 배출물 제어 장치의 활성이 배기 가스의 NOx 함량, 특히 NO:NO2 비에 영향을 받을 수 있기 때문이다.
실시예 6
알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 입경 d90 <6μm까지 밀링했다. 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 슬러리에 첨가하고, 이어서 슬러리가 질량 기준으로 80% 알루미나와 20% 제올라이트를 포함하도록 베타 제올라이트를 첨가했다. 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 제곱인치 당 300 셀, 12/1000 인치 벽 두께 및 42% 다공도를 가진 3.0 리터 부피 탄화규소 기판에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
최종 마무리된 촉매화된 그을음 필터는 20 g ft-3의 총 PGM 로딩을 가졌다.
실시예 7
알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 입경 d90 <6μm까지 밀링했다. 바륨 아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가하고, 슬러리가 질량 기준으로 80% 알루미나와 20% 제올라이트를 포함하도록 베타 제올라이트를 첨가했다. 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 300 cpsi, 12/1000 인치 벽 두께 및 42% 다공도를 가진 3.0 리터 부피 탄화규소 기판에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
최종 마무리된 촉매화된 그을음 필터는 20 g ft-3의 총 PGM 로딩을 가졌다.
실시예 8
실리카 도핑된 알루미나 분말을 물에 슬러리화하고 입경 d90 <6μm까지 밀링했다. 바륨 아세테이트를 슬러리에 첨가하고, 이어서 적절한 양의 가용성 백금염과 팔라듐염을 첨가하고, 슬러리가 질량 기준으로 80% 실리카 도핑된 알루미나와 20% 제올라이트를 포함하도록 베타 제올라이트를 첨가했다. 슬러리를 교반하여 균질화했다. 결과의 워시코트를 확립된 코팅 기술을 사용하여 300 cpsi, 12/1000 인치 벽 두께 및 42% 다공도를 가진 3.0 리터 부피 탄화규소 기판에 적용했다. 이 부품을 건조시키고 500℃에서 하소했다.
최종 마무리된 촉매화된 그을음 필터는 20 g ft-3의 총 PGM 로딩을 가졌다.
실시예 9: 시험
실시예 6, 7 및 8에 따라서 제조된 샘플을 각각 16시간 동안 800℃에서 오븐에서 열수 노화시켰다. 다음에, 이들을 <10ppm 황 연료로 운행하는 Euro 5 터보-충전 디젤 벤치-장착형 엔진으로부터의 배기 가스 배출물에 노출시켰다.
촉매화된 그을음 필터의 앞과 뒤에서 오염물질 배출물을 측정했다. 동력계를 통해 엔진에 로드를 적용하여 배기 가스 온도를 증가시킴으로써 촉매의 라이트-오프 활성을 결정했다.
도 2는 실시예 6, 실시예 7 및 실시예 8의 T50 CO 라이트-오프 활성을 나타낸다. 도 2에서 실시예 6과 실시예 8의 샘플이 매우 유사한 라이트-오프 온도를 가진다는 것을 알 수 있다. 그러나, 실시예 7의 샘플은 훨씬 더 높은 CO 라이트-오프를 가진다.
표 7은 라이트-오프 시험 동안 300℃에서 촉매화된 그을음 필터로부터 배출된 NOx 중 NO2의 퍼센트를 나타낸다. 실시예 6은 15%로 NOx 중 NO2의 상대적으로 높은 퍼센트를 가진다. 실시예 7과 실시예 8은 NOx 중 단지 1%의 NO2를 나타낸다.
300℃에서 NOx 중 NO2 (<10ppm 황 연료로 운행하는 벤치-장착형 Euro 5 터보-충전 디젤 엔진으로부터의 배출물)
NOx 중 NO 2
실시예 6 15%
실시예 7 1%
실시예 8 1%
본 발명에 따른 실시예 8은 우수한 CO 산화 활성을 유지하면서 NOx 중 낮은 NO2를 나타낸다.
어떤 의심을 피하기 위해서, 여기 인용된 모든 및 어떤 문서의 전체 내용이 본 출원에 참고로 포함된다.

Claims (43)

  1. 여과 기판 상에 배치된 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)를 처리하기 위한 산화 촉매를 포함하는 촉매화된 그을음 필터로서, 상기 산화 촉매는 기판 상에 나란한 배치로 제1 구역과 제2 구역을 포함하고,
    상기 제1 구역은
    (i) 백금(Pt) 성분, (ii)팔라듐(Pd) 성분 및 (iii) 백금(Pt) 성분 및 팔라듐(Pd) 성분의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분;
    스트론튬(Sr) 또는 바륨(Ba) 성분인 알칼리 토금속 성분;
    실리카로 도핑된 알루미나인 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질
    을 포함하며,
    상기 알칼리 토금속 성분은 지지체 물질 상에 지지된 것이고,
    적어도 하나의 백금족 금속(PGM) 성분은 지지체 물질 상에 지지된 것이고,
    상기 제2 구역은 백금(Pt) 성분, 팔라듐(Pd) 성분 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고,
    상기 제1 구역은 상기 제2 구역과 조성이 상이한
    촉매화된 그을음 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 알칼리 토금속 성분의 총량은 10 내지 500 g ft-3인 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알루미나는 0.5 내지 45 중량%의 양으로 실리카로 도핑된 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알칼리 토금속 성분은 바륨(Ba)인 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 구역은 백금(Pt) 성분과 팔라듐(Pd) 성분의 조합으로 구성된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고, 제2 구역은 팔라듐(Pd) 성분과 백금(Pt) 성분의 조합으로 구성된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하며, 제1 구역에서 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비는 제2 구역에서 백금(Pt) 성분 대 팔라듐(Pd) 성분의 질량비와 상이한 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 구역은
    Pd 성분 및
    팔라듐(Pd) 성분과 백금(Pt) 성분의 조합
    으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고,
    제2 구역은 Pt 성분으로 구성된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제1 구역은
    백금(Pt) 성분 및
    팔라듐(Pd) 성분과 백금(Pt) 성분의 조합
    으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고,
    제2 구역은 팔라듐(Pd) 성분으로 구성된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 구역은 백금(Pt) 성분 및 팔라듐(Pd) 성분으로 구성된 군으로부터 선택된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하고, 제2 구역은 팔라듐(Pd) 성분과 백금(Pt) 성분의 조합으로 구성된 백금족 금속(PGM) 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 구역 또는 제2 구역 또는 상기 구역 둘 다는 각각 알칼리 토금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 구역은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제1 구역은 제2 지지체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제2 구역은 제2 지지체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제2 구역은 헤테로원자 성분을 포함한 변성 알루미나를 포함하는 지지체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 여과 기판은 세라믹 월플로 필터인 것을 특징으로 하는 촉매화된 그을음 필터.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 촉매화된 그을음 필터를 포함하는 압축 점화 엔진을 위한 배기 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 제2 구역은 제1 구역의 상류에 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 촉매화된 그을음 필터의 상류에 배치된, 별도의 플로-스로 기판 모노리스 상에 배치된 디젤 산화 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  18. 제 15 항에 따른 배기 시스템을 포함하는 압축 점화 엔진.
  19. 제 18 항에 따른 압축 점화 엔진을 포함하는 차량.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)를 산화하고, NO2 배출물을 감소시키는데 사용하기 위한 촉매화된 그을음 필터.
  21. 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스를 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 촉매화된 그을음 필터와 접촉시키는 단계를 포함하는, 압축 점화 엔진으로부터의 배기 가스에서 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HCs)와 NO2를 처리하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 배기 가스는 제1 구역에 앞서 제2 구역과 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2834001B1 (de) * 2012-04-05 2017-11-01 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur entfernung von kohlenmonoxid und kohlenwasserstoff aus dem abgas mager betriebener verbrennungsmotoren
WO2014072504A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Basf Se Oxidation catalyst and method for its preparation
US10464052B2 (en) 2012-11-12 2019-11-05 Basf Se Oxidation catalyst and method for its preparation
GB201220912D0 (en) 2012-11-21 2013-01-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine
GB201221025D0 (en) * 2012-11-22 2013-01-09 Johnson Matthey Plc Zoned catalysed substrate monolith
CN104968431A (zh) * 2012-11-29 2015-10-07 巴斯夫欧洲公司 包含钯、金和氧化铈的柴油机氧化催化剂
JP5938515B2 (ja) * 2013-02-25 2016-06-22 ユミコア日本触媒株式会社 排ガス浄化用触媒およびそれを用いた排ガス浄化方法
US9333490B2 (en) * 2013-03-14 2016-05-10 Basf Corporation Zoned catalyst for diesel applications
GB2514177A (en) 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
DE102013108054A1 (de) 2013-07-26 2015-01-29 Jenoptik Katasorb Gmbh Vorrichtung zum Aufbringen von Stoffgemischen auf eine Materialbahn und Verfahren zur Reinigung von Abgasen der Vorrichtung
EP3038746A1 (en) * 2013-08-28 2016-07-06 Johnson Matthey PLC Co slip catalyst and method of using
WO2015036797A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 Johnson Matthey Public Limited Company EXHAUST SYSTEM WITH A MODIFIED LEAN NOx TRAP
GB2518418A (en) * 2013-09-20 2015-03-25 Johnson Matthey Plc Electrically heated catalyst for a compression ignition engine
US9662636B2 (en) * 2014-04-17 2017-05-30 Basf Corporation Zoned catalyst composites
RU2017103300A (ru) * 2014-07-02 2018-08-02 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Перовскит с покровным слоем компонента скв в качестве катализатора окисления аммиака и система нейтрализации выхлопных газов дизельных двигателей
JP2016123958A (ja) * 2015-01-07 2016-07-11 株式会社キャタラー 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化用システム
DE102016102121A1 (de) * 2015-02-13 2016-08-18 Johnson Matthey Public Limited Company Abgassystem für einen Kompressionszündungsmotor, das einen Einfangbereich für verflüchtigtes Platin aufweist
GB201504986D0 (en) * 2015-02-13 2015-05-06 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating a natural gas emission
US9616386B2 (en) * 2015-03-23 2017-04-11 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Catalyst for purification of exhaust gas, NOx storage-reduction catalyst, and method for purifying exhaust gas
JP6219871B2 (ja) * 2015-03-27 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
EP3307997B1 (en) * 2015-06-12 2020-03-18 BASF Corporation Exhaust gas treatment system
KR20180017191A (ko) * 2015-06-16 2018-02-20 바스프 에스이 수동적이고 선택적인 촉매적 환원에 사용하기 위한 통합된 희박 NOx 트랩을 갖는 SCR-촉매화된 매연 필터
US9937489B2 (en) * 2015-06-18 2018-04-10 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system without a DOC having an ASC acting as a DOC in a system with an SCR catalyst before the ASC
US10201807B2 (en) * 2015-06-18 2019-02-12 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst designed to be first in an SCR system
GB2543849B (en) * 2015-11-02 2021-08-11 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst
WO2017079826A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada Methane oxidation catalyst and method of using same
GB201521123D0 (en) * 2015-11-30 2016-01-13 Johnson Matthey Plc Diesel oxidation catalyst having a capture region for exhaust gas impurities
CN108472641A (zh) * 2015-12-16 2018-08-31 巴斯夫公司 用于贫汽油直喷式发动机的催化剂系统
DE102015225579A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Verhinderung der Kontamination eines SCR-Katalysators mit Platin
JPWO2017119101A1 (ja) * 2016-01-07 2018-12-13 ジョンソン・マッセイ・ジャパン合同会社 フィルター
EP3423407B1 (en) 2016-03-01 2022-07-13 Starfire Energy Electrically enhanced haber-bosch (eehb) anhydrous ammonia synthesis
RU2018135265A (ru) * 2016-03-09 2020-04-09 Басф Корпорейшн Катализатор типа ядро/оболочка для улавливания углеводородов и способ его получения
MX2018013204A (es) * 2016-04-26 2019-02-21 Basf Corp Configuracion zonificada para combinaciones de catalizador de oxidacion.
DE102017109169A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Johnson Matthey Public Limited Company Abgassystem
CN109641196B (zh) * 2016-06-17 2022-04-05 巴斯夫公司 钯柴油机氧化催化剂
DE102017115378A1 (de) * 2016-07-12 2018-01-18 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidationskatalysator für einen stöchiometrischen Erdgasmotor
GB201613849D0 (en) * 2016-08-12 2016-09-28 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a compression ignition engine having a capture region for volatilised platinum
GB201614677D0 (en) * 2016-08-30 2016-10-12 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a diesel engine exhaust
GB2554859A (en) * 2016-10-04 2018-04-18 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst
GB201616812D0 (en) * 2016-10-04 2016-11-16 Johnson Matthey Public Limited Company NOx adsorber catalyst
US10035133B2 (en) 2016-10-25 2018-07-31 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes and a barrier disposed between the complexes
US10159960B2 (en) * 2016-10-25 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes
ES2804725T3 (es) * 2016-12-13 2021-02-09 Smh Co Ltd Sistema de catalizador y proceso que utiliza el sistema de catalizador
JP2018143955A (ja) * 2017-03-06 2018-09-20 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ
CN110402168A (zh) * 2017-03-14 2019-11-01 巴斯夫公司 具有增强的CO氧化、烃氧化和NO氧化以及改善的硫酸盐化/脱硫酸盐化行为的Pt/Pd DOC
JP7224299B2 (ja) * 2017-03-30 2023-02-17 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 後方集中の発熱発生を有するａｓｃ／ｄｅｃ
WO2018213305A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-22 Starfire Energy Metal-decorated barium calcium aluminum oxide and related materials for nh3 catalysis
JP2018196858A (ja) * 2017-05-24 2018-12-13 東京濾器株式会社 不飽和炭化水素と飽和炭化水素との低温浄化を両立させる排出ガス浄化触媒
JP6865664B2 (ja) * 2017-09-25 2021-04-28 株式会社キャタラー 排ガス浄化用酸化触媒装置
JP2019058875A (ja) 2017-09-27 2019-04-18 イビデン株式会社 ハニカム触媒
JP2019058876A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 イビデン株式会社 ハニカム触媒
JP6698602B2 (ja) 2017-09-27 2020-05-27 イビデン株式会社 排ガス浄化用ハニカム触媒
JP6684257B2 (ja) 2017-09-27 2020-04-22 イビデン株式会社 排ガス浄化用ハニカム触媒
EP3694642A1 (en) * 2017-10-12 2020-08-19 Johnson Matthey Public Limited Company Twc catalysts for gasoline exhaust gas applications with improved thermal durability
GB201721527D0 (en) * 2017-12-21 2018-02-07 Johnson Matthey Japan Godo Kaisha Oxidation catalyst for a diesel engine exhaust
US10753247B2 (en) * 2018-02-22 2020-08-25 GM Global Technology Operations LLC Bi-metallic oxidation catalyst materials and appurtenant devices and systems
JP7462563B2 (ja) * 2018-03-14 2024-04-05 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー ｉｎ－ｓｉｔｕでのＰｔ固定によるアンモニアスリップ触媒
CN108379983A (zh) * 2018-03-20 2018-08-10 燕山大学 一种生物质焚烧炉尾气处理方法
US10850264B2 (en) * 2018-05-18 2020-12-01 Umicore Ag & Co. Kg Hydrocarbon trap catalyst
US11161098B2 (en) * 2018-05-18 2021-11-02 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst
GB2577372B (en) 2018-07-27 2023-03-29 Johnson Matthey Plc Improved TWC catalsts containing high dopant support
JP6781742B2 (ja) * 2018-09-12 2020-11-04 イビデン株式会社 ハニカム構造体
CN112805089A (zh) * 2018-12-13 2021-05-14 庄信万丰股份有限公司 用于改善osc和twc性能的过渡金属掺杂的氧化铝
WO2020153309A1 (ja) * 2019-01-22 2020-07-30 三井金属鉱業株式会社 排ガス浄化用触媒
US11772979B2 (en) 2019-01-31 2023-10-03 Starfire Energy Metal-decorated barium calcium aluminum oxide catalyst for NH3 synthesis and cracking and methods of forming the same
JP6775052B2 (ja) * 2019-03-27 2020-10-28 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP7195995B2 (ja) 2019-03-27 2022-12-26 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
GB201914958D0 (en) 2019-06-26 2019-11-27 Johnson Matthey Plc Composite, zoned oxidation catalyst for a compression ignition internal combustion engine
KR102654076B1 (ko) * 2019-06-26 2024-04-05 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 압축 점화 내연기관을 위한 복합 구역화 산화 촉매
JP2022540686A (ja) 2019-08-08 2022-09-16 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 車両用圧縮点火エンジンと電気加熱可能要素を備える排ガス制御装置とを備えるシステム
EP4045176B8 (en) 2019-10-16 2024-04-03 Johnson Matthey Public Limited Company Composite, zone-coated, dual-use ammonia (amox) and nitric oxide oxidation catalyst
GB202004769D0 (en) 2019-10-16 2020-05-13 Johnson Matthey Plc Composite, zoned oxidation catalyst for a compression ignition internal combustion engine
CN117299115A (zh) 2019-10-16 2023-12-29 庄信万丰股份有限公司 用于压缩点火内燃机的复合分区氧化催化剂
EP3888774A1 (en) 2020-03-31 2021-10-06 Johnson Matthey Public Limited Company Composite, zone-coated oxidation and exotherm generation catalyst
RU2756178C2 (ru) * 2019-12-06 2021-09-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ приготовления автомобильного трехмаршрутного катализатора
CN113522370B (zh) * 2020-04-16 2023-04-14 八易能源科技股份有限公司 具有热反应高效催化的触媒反应物的制作方法
CN118076435A (zh) * 2021-09-21 2024-05-24 N.E.化学株式会社 废气净化催化剂及使用其的车辆用废气净化催化剂装置
CN116510510B (zh) * 2023-06-11 2023-09-26 连云港中星能源有限公司 一种基于电加热辅助的高效节能型脱硝工艺
US11939901B1 (en) 2023-06-12 2024-03-26 Edan Prabhu Oxidizing reactor apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883483B1 (ko) * 2001-10-01 2009-02-16 바스프 카탈리스트 엘엘씨 내연 기관용 배기 장치와, 이의 제공 방법 및 감시 방법
KR100960201B1 (ko) * 2002-06-27 2010-05-27 바스프 카탈리스트 엘엘씨 다구역 촉매 컨버터
WO2012128297A1 (ja) * 2011-03-24 2012-09-27 株式会社アイシーティー 排ガス浄化用酸化触媒、その製造方法およびそれを用いた排ガス浄化方法

Family Cites Families (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1025636A (en) * 1972-12-15 1978-02-07 Uop Inc. Exhaust gas conversion catalyst and use thereof
DE3244972C1 (de) 1982-12-04 1984-02-09 Condea Chemie GmbH, 2212 Brunsbüttel Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Aluminiumalkoholaten
US4727052A (en) † 1986-06-27 1988-02-23 Engelhard Corporation Catalyst compositions and methods of making the same
DE3839580C1 (ko) 1988-11-24 1990-07-05 Condea Chemie Gmbh, 2212 Brunsbuettel, De
US5248251A (en) 1990-11-26 1993-09-28 Catalytica, Inc. Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it
EP0560991B9 (en) 1991-10-03 2005-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for purifying exhaust of internal combustion engine
US5593654A (en) 1992-03-12 1997-01-14 Condea Vista Company Preparation of stabilized alumina having enhanced resistance to loss of surface area at high temperatures
EP0630356A4 (en) 1992-03-12 1995-06-14 Vista Chemical PRODUCTION OF STABILIZED ALUMINUM OXIDE WITH INCREASED RESISTANCE AGAINST SURFACE LOSS AT HIGH TEMPERATURES.
US5837634A (en) 1992-11-12 1998-11-17 Condea Vista Company Process for producing stabilized alumina having enhanced resistance to loss of surface area at high temperatures
FR2715580B1 (fr) * 1994-01-31 1996-04-05 Inst Francais Du Petrole Catalyseur de traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne.
DE4436890A1 (de) 1994-10-15 1996-04-18 Degussa Verfahren zur gleichzeitigen Verminderung der im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide
DE19503522A1 (de) 1995-02-03 1996-08-08 Rwe Dea Ag Herstellung gemischter schichtförmig aufgebauter Metallhydroxide sowie deren Metalloxide
JP3387290B2 (ja) 1995-10-02 2003-03-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用フィルター
JPH10180099A (ja) * 1996-12-20 1998-07-07 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
GB9805815D0 (en) 1998-03-19 1998-05-13 Johnson Matthey Plc Manufacturing process
DE19813655C2 (de) 1998-03-27 2000-04-27 Degussa Speichermaterial für Schwefeloxide, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
US6217837B1 (en) 1998-11-02 2001-04-17 Ford Global Technologies, Inc. Use of sol-gel processed alumina-based metal oxides for absorbing nitrogen oxides in oxidizing exhaust gas
US6877313B1 (en) 1998-12-05 2005-04-12 Johnson Matthey Public Limited Company Particulate control
US6224846B1 (en) 1999-08-21 2001-05-01 Condea Vista Company Method for making modified boehmite alumina
JP3724708B2 (ja) * 1999-11-26 2005-12-07 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6699448B2 (en) * 2001-01-26 2004-03-02 Engelhard Corporation SOx tolerant NOx trap catalysts and methods of making and using the same
US6585945B2 (en) * 2001-01-26 2003-07-01 Engelhard Corporation SOx tolerant NOx trap catalysts and methods of making and using the same
JP2003201832A (ja) 2001-10-25 2003-07-18 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化触媒システム
EP1316354A1 (de) * 2001-11-30 2003-06-04 OMG AG &amp; Co. KG Katalysator zur Verminderung der Stickoxide im Abgas von Magermotoren
KR101095405B1 (ko) * 2002-09-13 2011-12-16 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 압축 점화 엔진 배기 가스의 처리 방법
US20050056006A1 (en) * 2003-08-15 2005-03-17 Yinyan Huang Process for reducing diesel enigne emissions
US7235507B2 (en) * 2004-08-14 2007-06-26 Sud-Chemie Inc. Catalyst for purifying diesel engine exhaust emissions
US7722829B2 (en) † 2004-09-14 2010-05-25 Basf Catalysts Llc Pressure-balanced, catalyzed soot filter
JP2006272288A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ディーゼル排ガス浄化用触媒
US20080193369A1 (en) 2005-08-25 2008-08-14 Barclay David A Process for Producing High Porosity Boehmite Aluminas
US20070058867A1 (en) 2005-09-15 2007-03-15 Shieh Johnny M Portable device which does translation and retrieval of information related to a text object
US8119075B2 (en) † 2005-11-10 2012-02-21 Basf Corporation Diesel particulate filters having ultra-thin catalyzed oxidation coatings
GB0600130D0 (en) * 2006-01-06 2006-02-15 Johnson Matthey Plc Exhaust system comprising zoned oxidation catalyst
US8242045B2 (en) * 2006-01-12 2012-08-14 Siemens Energy, Inc. Ceramic wash-coat for catalyst support
US7771669B2 (en) * 2006-03-20 2010-08-10 Ford Global Technologies, Llc Soot oxidation catalyst and method of making
RU2395341C1 (ru) * 2006-03-28 2010-07-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Катализатор для очистки выхлопных газов, способ регенерации такого катализатора, а также устройство и способ очистки выхлопных газов при использовании данного катализатора
WO2007114082A1 (ja) 2006-03-30 2007-10-11 Ict Co., Ltd. 内燃機関排気ガスの浄化方法
US7576031B2 (en) † 2006-06-09 2009-08-18 Basf Catalysts Llc Pt-Pd diesel oxidation catalyst with CO/HC light-off and HC storage function
US7534738B2 (en) * 2006-11-27 2009-05-19 Nanostellar, Inc. Engine exhaust catalysts containing palladium-gold
RU2506989C2 (ru) 2007-04-26 2014-02-20 Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани Катализаторы скв: переходный металл/цеолит
EP2070581A1 (en) 2007-12-10 2009-06-17 HTE Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company Oxidation catalyst containing Pt and Pd
US9863297B2 (en) * 2007-12-12 2018-01-09 Basf Corporation Emission treatment system
US8114354B2 (en) † 2007-12-18 2012-02-14 Basf Corporation Catalyzed soot filter manufacture and systems
EP2255875A4 (en) * 2008-03-19 2012-02-29 Ict Co Ltd CATALYST FOR PURIFYING EXHAUST GAS FROM INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF PURIFYING EXHAUST GAS USING SAID CATALYST
KR100969378B1 (ko) † 2008-03-31 2010-07-09 현대자동차주식회사 배기 가스 정화 장치
JP2010046870A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Seiko Epson Corp 駆動装置、記録装置
US8211392B2 (en) 2009-01-16 2012-07-03 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst composite with layer structure for carbon monoxide and hydrocarbon conversion
US8329607B2 (en) * 2009-01-16 2012-12-11 Basf Corporation Layered diesel oxidation catalyst composites
US8252258B2 (en) 2009-01-16 2012-08-28 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst with layer structure for improved hydrocarbon conversion
US8637426B2 (en) * 2009-04-08 2014-01-28 Basf Corporation Zoned catalysts for diesel applications
US8246923B2 (en) † 2009-05-18 2012-08-21 Umicore Ag & Co. Kg High Pd content diesel oxidation catalysts with improved hydrothermal durability
EP2436441B1 (en) 2009-05-27 2017-06-14 Cataler Corporation Exhaust gas-purifying catalyst
WO2011004912A1 (ja) * 2009-07-09 2011-01-13 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒及びその製造方法
US8409515B2 (en) * 2009-07-14 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system
PL2322773T3 (pl) 2009-10-28 2017-01-31 Umicore Ag & Co. Kg Technologia oczyszczania spalin z silników spalinowych
US8557203B2 (en) † 2009-11-03 2013-10-15 Umicore Ag & Co. Kg Architectural diesel oxidation catalyst for enhanced NO2 generator
BR112012011292B1 (pt) † 2009-11-12 2020-12-08 Umicore Ag & Co.Kg catalisador aperfeiçoado de oxidação de diesel e dispositivo para a purificação dos gases de exaustão de motores a diesel
BR112012012031B1 (pt) * 2009-11-20 2019-12-03 Basf Se filtro de fuligem catalisado, processo para fabricar um filtro de fuligem catalisado, sistema para tratar uma corrente de exaustão de motor diesel, e, método para tratar uma corrente de exaustão de motor diesel
GB0922194D0 (en) * 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in emission control
EP2539040B2 (en) * 2010-02-23 2024-05-15 Basf Se Improved catalyzed soot filter
US8263033B2 (en) † 2010-02-23 2012-09-11 Ford Global Technologies, Llc Palladium-contaning oxidation catalyst
GB201003781D0 (en) † 2010-03-08 2010-04-21 Johnson Matthey Plc Improvements in the control of vehicle emissions
JP2011220158A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Ud Trucks Corp エンジンの排気浄化装置
EP3403722A1 (en) * 2010-06-10 2018-11-21 Basf Se Nox storage catalyst with improved hydrocarbon conversion activity
US8734743B2 (en) * 2010-06-10 2014-05-27 Basf Se NOx storage catalyst with improved hydrocarbon conversion activity
US9242242B2 (en) * 2010-09-02 2016-01-26 Basf Se Catalyst for gasoline lean burn engines with improved NO oxidation activity
JP2012055842A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
GB2484911B (en) * 2010-10-22 2013-04-03 Johnson Matthey Plc NOx absorber catalyst comprising caesium silicate and at least one platinum group metal
US8557204B2 (en) * 2010-11-22 2013-10-15 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream single-layer catalyst
US8668877B2 (en) * 2010-11-24 2014-03-11 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst articles and methods of making and using
US8845974B2 (en) * 2010-11-24 2014-09-30 Basf Corporation Advanced catalyzed soot filters and method of making and using the same
WO2012079598A1 (en) † 2010-12-14 2012-06-21 Umicore Ag & Co. Kg Architectural diesel oxidation catalyst for enhanced no2 generator
GB201021887D0 (en) 2010-12-21 2011-02-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a lean burn internal combustion engine
GB201110850D0 (en) 2011-03-04 2011-08-10 Johnson Matthey Plc Catalyst and mehtod of preparation
US9044734B2 (en) * 2011-09-23 2015-06-02 Basf Se Diesel oxidation catalyst with layered structure containing ceria composition as palladium support material for enhanced HC and CO gas conversion
JP6040232B2 (ja) 2012-05-14 2016-12-07 エヌ・イーケムキャット株式会社 排気ガス浄化装置
US8568674B1 (en) * 2012-08-10 2013-10-29 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst composites
US10464052B2 (en) 2012-11-12 2019-11-05 Basf Se Oxidation catalyst and method for its preparation
WO2014072504A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Basf Se Oxidation catalyst and method for its preparation
GB201220912D0 (en) 2012-11-21 2013-01-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883483B1 (ko) * 2001-10-01 2009-02-16 바스프 카탈리스트 엘엘씨 내연 기관용 배기 장치와, 이의 제공 방법 및 감시 방법
KR100960201B1 (ko) * 2002-06-27 2010-05-27 바스프 카탈리스트 엘엘씨 다구역 촉매 컨버터
WO2012128297A1 (ja) * 2011-03-24 2012-09-27 株式会社アイシーティー 排ガス浄化用酸化触媒、その製造方法およびそれを用いた排ガス浄化方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190255485A1 (en) 2019-08-22
US20150298059A1 (en) 2015-10-22
KR20150086321A (ko) 2015-07-27
KR20210027525A (ko) 2021-03-10
DE102013223839A1 (de) 2014-05-22
RU2015124014A (ru) 2017-01-10
BR112015011641A2 (pt) 2017-07-11
US20140147359A1 (en) 2014-05-29
GB201320562D0 (en) 2014-01-08
CN104797335B (zh) 2019-06-28
EP2922630B2 (en) 2024-02-28
GB2508301B (en) 2016-05-04
US9034286B2 (en) 2015-05-19
BR112015011645B1 (pt) 2020-09-24
GB2508301A (en) 2014-05-28
US9057310B2 (en) 2015-06-16
JP2016503344A (ja) 2016-02-04
CN104797336A (zh) 2015-07-22
US9527034B2 (en) 2016-12-27
CN110292926A (zh) 2019-10-01
KR102396154B1 (ko) 2022-05-10
GB2510040B (en) 2017-02-22
CN109675554A (zh) 2019-04-26
JP6448543B2 (ja) 2019-01-09
EP2922631B2 (en) 2021-12-01
RU2650522C2 (ru) 2018-04-16
EP2922630A1 (en) 2015-09-30
JP2018161651A (ja) 2018-10-18
GB2519689A (en) 2015-04-29
WO2014080200A1 (en) 2014-05-30
GB2519689B (en) 2017-03-22
JP7339775B2 (ja) 2023-09-06
JP6936166B2 (ja) 2021-09-15
JP6466337B2 (ja) 2019-02-06
KR20150088822A (ko) 2015-08-03
DE102013223845A1 (de) 2014-05-22
GB201500958D0 (en) 2015-03-04
JP2019193933A (ja) 2019-11-07
KR102298274B1 (ko) 2021-09-07
RU2015124056A (ru) 2017-01-10
EP2922631A1 (en) 2015-09-30
CN104797335A (zh) 2015-07-22
BR112015011645A2 (pt) 2017-07-11
GB201220912D0 (en) 2013-01-02
RU2668272C2 (ru) 2018-09-28
US10625208B2 (en) 2020-04-21
BR112015011641B1 (pt) 2020-09-24
EP3403721B1 (en) 2022-04-27
EP3403721A1 (en) 2018-11-21
US10279314B2 (en) 2019-05-07
GB2510040A (en) 2014-07-23
EP2922631B1 (en) 2018-05-16
RU2755297C2 (ru) 2021-09-15
GB201308934D0 (en) 2013-07-03
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