KR20030017646A - 탄화수소 트랩/촉매 조성물 - Google Patents

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Abstract

탄화수소-흡착 물질과 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 또는 스트론튬 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물, 바람직하게는 세슘으로부터의 활성 금속을 포함하고, 이 활성 금속은 물질에 함침된 것을 특징으로 하는 탄화수소 트랩/촉매 조성물. 조성물은 처음에 배기 가스가 상대적으로 저온일 때 자동차 내연기관 배기 가스로부터 탄화수소를 흡착하고, 그 다음 배기 가스 흐름이 제2의 상대적으로 가열된 온도에 있을때 탄화수소를 탈착하고 산화시키기 위하여 사용된다.

Description

탄화수소 트랩/촉매 조성물{HYDROCARBON TRAP/CATALYST COMPOSITION}
본 발명은 배기 가스로부터 탄화수소를 방출가능하게 흡착하고 탄화수소를 산화시키기 위한 탄화수소 트랩/촉매 조성물에 관한 것이다.
관리당국은 자동차가 방출할 수 있는 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물의 양에 대한 엄격한 규제를 발표했다. 이러한 규제의 실행은 자동차로부터 방출된 오염원의 양을 감소시키는 촉매 전환로의 사용을 초래하였다.
특히 냉-시동 가동동안, 전환 촉매 조성물에 의하여 달성가능한 방출 성능의 개선을 위해서, 엔진 가동의 냉-시동 기간동안 탄화수소를 흡착하기 위한 흡착제의 사용이 제안되었다. 수많은 특허는 냉-시동 엔진 가동동안에 탄화수소 방출을 최소화하기 위하여 광범위한 개념의 흡착제의 사용을 개시한다. 예를 들어, US A-3,699,683 은 환원 촉매 및 산화 촉매 다음에 배치된 흡착제 베드를 개시한다. 이 특허는 또한 배기 가스 흐름이 200℃ 미만인 경우에, 가스 흐름은 환원 촉매, 그 다음으로 산화 촉매, 및 최종적으로 흡착제 베드로 향하게 됨으로써, 흡착제 베드상에서 탄화수소를 흡착하는 것을 개시한다. 온도가 200℃ 이상인 경우에, 산화 촉매로부터 방출된 가스 흐름은 주요 부분과 소(小) 부분으로 나누어진다. 주요 부분은 대기중으로 직접 방출된다. 소부분은 흡착제 베드를 통하여 통과함으로써 미연소 탄화수소가 탈착되고, 그 다음, 탈착된 미연소 탄화수소를 함유하는 결과의 소부분이 탈착된 미연소 탄화수소가 연소되는 엔진으로 통과된다.
특히 엔진 가동의 냉-시동 기간동안의 자동차 엔진 배기 흐름을 처리하기 위하여 흡착제 및 촉매 조성물 모두의 사용을 개시하는 또 다른 특허는 US-A-5,078,979 이다. 흡착제는 특별한 유형의 몰레큘러시브(molecular sieve)이고, 흡착제에 분산될 수 있는 촉매 물질은 백금족 금속일 수 있다.
WO-A-97/22404 는 제올라이트의 흡착 특성을 변형시킴으로써 배기 흐름으로부터의 탄화수소를 흡착하는데 유용한 것으로 말하여지는 염기성 제올라이트를 형성하는, 이온 교환 반응의 사용을 개시한다. 이온 교환 반응은 이온 교환을 유발시키는 충분한 시간 및 온도에서 제올라이트를 가진 수용액에서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속염(구체적으로 나트륨, 칼슘 및 마그네슘이 개시된다)을 혼합함으로써 발생한다. 전형적인 반응 시간 범위는 대기 온도 이상 100℃ 이하 및 더욱 전형적으로 50 내지 75℃에서, 0.5 내지 4.0 시간 범위내이다. 그 다음, 이온 교환된 제올라이트는 여과되고 물로 세척되고 건조된다. WO-A-97/22404 에 따라서, 염기성 제올라이트는 슬러리로 형성될 수 있고, 그 다음 담체 기질상에 코팅된다.
Mark G. Stevens 및 Henry C. Foley(Alkali Metals on Nanoporous Carbon : New Solid-Base Catalysts, Chem. Commun., 519-520 (1997))의 문헌에서, 세슘이 기상 퇴적에 의해서 탄소형성 몰레큘러시브에 트래핑될 수 있다. Stevens et al.,(Mark G. Stevens, Keith M. Sellers, Shekhar Subramoney and Henry C. Foley, Catalytic Benzene Coupling on Caesium/Nanoporous Carbon Catalysts, Chem. Commun., 2679-2680 (1998))에 의한 또 다른 문헌에서, 이러한 세슘 트래핑된 탄소형성 몰레큘러시브는 수소에 대하여 강한 친화성을 가져서, 벤젠에서의 C-H 결합의 파괴에 의하여 벤젠의 비페닐로의 축합을 촉진시키는 것으로 기술되어 있다.
전술한 것에도 불구하고, 자동차 냉-시동 가동 방출에 대한 개선된 탄화수소 트랩/촉매에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 탄화수소-흡착 물질과, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 또는 스트론튬 또는 그것의 어떤 2 이상의 혼합물, 바람직하게는 세슘으로부터의 활성 금속을 포함하고, 이 활성 금속이 물질에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이물질은 탄화수소가 통상의 엔진 배기 상태에 특징적인, 승온에서 물질로부터 탈착될 때, 탄화수소의 산화를 향상시키기 위해 활성 금속으로 함침된다. 본 발명은 본 발명의 함침된 탄화수소 트랩 촉매와 조합하여, 하나 이상의 백금족 금속 촉매로 함침된 하나 이상의 지지 물질층을 선택적으로 더 포함한다.
본 발명은 활성 금속과 흡착제간의 화학 반응은 거의 또는 전혀 없지만, 탄화수소 흡착제 물질상에 그리고 그와 밀접하게 접촉하여 퇴적된 활성 금속을 제공함으로써 종래의 탄화수소 트랩/촉매 물질과는 상이하다.
더 이상의 양태에 따라서, 본 발명은 하나 이상의 촉매층을 함유하는 기질을 포함하는 촉매 구조물을 포함하며, 촉매층중 하나는 본 발명에 따른 조성물을 포함한다.
본 발명의 조성물은 전형적으로 (a) 탄화수소 흡착제로서, 엔진 배기로부터 탄화수소를 흡착하기에 효과적인 제올라이트 및 (b) 제올라이트와 밀접하게 접촉하는 활성 금속을 포함한다. 촉매 구조물은 선택적으로 (c) 적어도 하나의 백금족 금속(PGM)을 포함하고 바람직하게는 백금족 금속의 조합을 포함하는 3-웨이 또는 산화 촉매의 하나 이상의 층을 더 포함한다. 가장 바람직하게는, 그 조합은 전체적으로 약 12:5:1 의 중량비로 백금, 팔라듐 및 로듐을 포함한다.
상기 목적에 유용한 활성 금속은 본질적으로 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물과 같은 어떤 알칼리 금속 또는 알칼리토금속이다. 세슘이 바람직하다.
본 발명의 더이상의 양태에 따르면, (a) 탄화수소 흡착 물질을 함유하는 슬러리를 제조하는 단계; (b) 층을 형성하도록 촉매 기질에 슬러리를 도포하는 단계; 및 (c) 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬, 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물, 바람직하게는 세슘으로 구성되는 군으로부터 선택된 활성 금속의 가용성 염의 용액으로 층을 함침시키는 단계; 및 (d)건조될 때까지 슬러리층을 가열시키는 단계로 구성되는, 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 구조물을 제조하는 방법이 제공된다.
일반적으로 활성 금속은 흡착제상에 활성금속의 가용성 염용액을 붓거나, 침지하거나 분무함으로써 탄화수소 흡착제(예를 들어, 제올라이트)와 밀접하게 접촉되어 퇴적되고, 그 다음 건조될 때까지 가열된다.
선택적으로, 탄화수소 흡착제는 비활성 모놀리식 또는 발포 구조물 또는 비활성 펠릿 또는 비드와 같은 촉매 기질상에 (활성 금속으로 함침되기 전에) 우선 퇴적될 수 있다.
제올라이트가 본 발명에서의 바람직한 탄화수소 흡착제인 반면에, 다른 탄화수소 흡착제가 또한 유용할 수 있다. 이들중 가능한 것은 비결정질 실리카 및 어떤 형태의 탄소 또는 활성화 탄소, 특히 Cn풀러렌과 같은 내화성 탄소 형태를 포함하는 것이다.
본 발명은 탈착된 탄화수소의 산화가 증강되도록 하기 위하여, 활성 금속으로 함침된 제올라이트와 같은, 탄화수소 흡착 물질을 포함하는 탄화수소 트랩 조성물을 포함한다. 이러한 함침은 활성 금속의 아세테이트 또는 질산염, 즉 알칼리 금속 또는 알칼리토금속, 특히 세슘과 같은 가용성 염 용액과 건조 제올라이트를 접촉시키는 단계, 및 수분을 제거하기 위하여 가열로 습윤 제올라이트를 건조시켜, 금속을 제올라이트와, 이온 교환은 방지하면서 밀접하게 접촉하는 단계에 의해서 실행될 수 있다. 유사한 효과가 물에 제올라이트만을 슬러리화하고 모놀리식 촉매 기질상에 슬러리를 퇴적시키고, 기질에 밀접하게 접촉하여 제올라이트가 남겨지도록 슬러리를 건조시키고, 그 다음 제올라이트 기질 위에 활성 금속 용액을 침지하거나, 붓거나 또는 분무하고, 기질상의 제올라이트와 밀접하게 접촉하여 활성 금속이 남겨지도록 상기와 같이 열로 용액을 건조시킴으로써 생성될 수 있다.
천연 및 합성 제올라이트 뿐만 아니라, 산성, 염기성 및 중성 제올라이트가 탄화수소 흡착제로 사용될 수 있다. 천연 제올라이트는 파우자사이트(faujasites),클리노프틸로라이트(clinoptilolites), 모오데나이트(mordenites), 및 카바자이트(chabazites)를 포함한다. 합성 제올라이트는 ZSM-5, 베타, Y, 초안정-Y, 모오데나이트, 페리에라이트(ferrierite), 및 MCM-22 를 포함하고, ZSM-5 및 베타가 바람직하다. 이러한 물질에 대한 Si02: Al203비율은 전형적으로 2-1000의 범위이고, 바람직한 Si02: Al203비율은 30-300 이다.
더 이상의 양태에 따라서, 본 발명은 처음에 배기 가스가 상대적으로 냉온일 때 자동차 내연기관 배기 가스로부터 탄화수소를 흡착하고, 그 다음 배기 가스 흐름이 제2의 상대적으로 가온된 온도에 있을때 탄화수소를 탈착하고 산화시키기 위한 본 발명에 따른 촉매, 또는 본 발명에 따른 촉매 구조물의 사용을 제공한다.
사용시, 활성 금속은 탄화수소에서 C-H 결합을 끊는 촉매로서 작용한다. 상기에 언급된대로, 이러한 목적에의 사용에 유용한 것으로 여겨지는 적합한 활성 금속은 리듐, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬과 같은 알칼리 금속 및 알칼리토금속이다. 이중에서 세슘이 바람직하다.
전형적으로, 활성 금속-함침 제올라이트는 활성 금속-함유 제올라이트에 대한 비활성 담체로서 작용하는 세라믹 또는 금속 모놀리식 촉매 지지체 또는 기질상에 코팅된다. 이러한 지지체 기질은 다공성 또는 비-다공성일 수 있다.
다음의 설명은 다소 일반적이지만, 본 발명에 따른 활성 금속 함침 제올라이트를 제조하는 대표적인 공정이다.
(a) 슬러리를 형성하기 위해서 제올라이트와 탈이온수를 혼합하는 단계. 1kg의 제올라이트를 2ℓ의 물과 혼합한다.
(b) 슬러리가 혼합되는 동안에 결합 물질을 슬러리에 첨가하는 단계. 결합 물질은 전형적으로 알루미나 또는 콜로이드상 이산화규소이다. 결합제는 전형적으로 제올라이트 총중량의 약10-25%의 양으로 첨가되어 반고형 혼합물을 형성한다. 혼합물을 분쇄하여 1.0-20.0 ㎛, 전형적으로 4.5-5.0㎛의 공칭 입자 크기를 얻는다. 일단 원하는 입자 크기가 얻어지면, 혼합물이 필수적으로 건조될 때까지, 혼합물을 400℃-600℃ 의 범위, 전형적으로 약 500℃의 온도로, 30-90분, 전형적으로 30-60분동안 유동 공기중에서 가열시킨다. 대안으로, 상기와 같이 제조된 제올라이트 슬러리는 제1의 층코팅을 형성하도록, 지지체 기질상에 제올라이트 슬러리를 붓거나 분무함으로써 또는 제올라이트 슬러리내로 지지체 기질을 침지시킴으로써 자동차 배기 시스템에 사용된 형태의 모놀리식 촉매 베이스와 같은 지지체 기질에 도포될 수 있다. 지지체 기질에 도포된다면, 제올라이트가 비활성 담체에 단단하게 부착하고 어떤 과량의 수분은 증발될 때까지, 상기한 바와 같이, 제올라이트 및 지지체 기질을 가열시킨다. 퇴적된 제올라이트 및 결합 물질의 양은 적어도 0.2, 및 바람직하게는 1.0 이상, 그러나 아마도 4.0g/in3(16.4cm3당 g)만큼이어야만 한다.
(c) 제올라이트의 표면상에 적어도 하나의 활성 금속의 함침. 전형적으로 함침은 실온에서 달성되고 이어서 승온에서 건조시킨다. 활성 금속 용액(예를 들어, CsNO3, CsC2H302의 수용액 용액 또는 활성 금속의 어떤 다른 가용성 형태; 하기의 실시예에서 0.64 M CsNO3)을 제올라이트 위에 붓거나 제올라이트상에 분무한다. 대안으로, 제올라이트 또는 제올라이트가 퇴적된 기질은 용액내에 침지될 수 있다. 어떤 경우든, 필요하다면, 흡착된 용액의 양 및 본래의 용액에서 염의 농도를 고려하여, 계산된 양의 활성 금속이 퇴적되도록 제올라이트에 충분한 용액이 흡착될 때까지 접촉 단계를 반복함으로써 활성 금속 용액으로 제올라이트를 포화시킨다. 퇴적된 금속의 양은 적어도 0.19, 및 바람직하게는 3.7 이상이어야만 하지만, 아마도 제올라이트상에 16.2중량%의 활성 금속이다. 이러한 함침을 획득하기 위한 실제 접촉 시간은 0.1 내지 5분정도로 상대적으로 짧을 수 있지만, 일반적으로 0.5 내지 2분의 범위일 수 있다. 전형적으로 0.5분의 접촉시간이 충분하다.
(d) 활성 금속 습윤 제올라이트 혼합물 건조. 전형적으로 활성 금속 용액/제올라이트 혼합물을 약 400℃-600℃의 온도, 특히 바람직하게는 특히 500℃로, 30-90분동안, 바람직하게는 30-60분동안 유동 공기중에서 가열시킨다. 이러한 방식으로, 제올라이트 및 활성 금속 용액 혼합물을 건조될 때까지 가열시키고, 그 결과 얼마간의 또는 모든 활성 금속염(전형적으로 질산염 또는 아세테이트)이 그것의 금속성 상태 또는 제올라이트와 밀접하게 접촉하는 금속 화합물로 분해된다. 본래의 함침은 실온에서 일어나고, 연이은 가열은 상대적으로 수분이 거의 없는 상태로 일어나기 때문에, 함침 과정에서 활성 금속과 제올라이트 흡착제간에 화학적 상호작용이 상대적으로 거의 일어나지 않는다.
본 발명의 전형적인 구체예에서, 활성 금속-함침 제올라이트는 모노리식 촉매 기질상에 형성되고 다층 촉매 구조물의 제1의 코팅을 형성한다. 이러한 촉매 구조물의 전 조성물은 하기에 기재된다. 이러한 구조물의 형성에서, 제2의 및 연속적인 촉매층은 본원에 함께 양도되고, 그것의 전체가 본원에 참고문헌으로 포함되는 U.S. 특허번호 6,022,825 -Andersen et al.('825 특허)에 개시된 발명에 따라서 제조될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, '825 특허에 개시된 바와 같은, 제2의 층의 지르코늄 안정화 산화 세륨은 20-70% 지르코늄 산화물, 및 전형적으로 40-65% 지르코늄 산화물을 함유하는 지르코늄 안정화 망간산염으로 대체될 수 있다.
본 발명에 유용한 선택적인 제3의 촉매층은 또한 하나 이상의 성분 슬러리로부터 유래된 워시코트를 포함한다. 본 발명의 활성 금속-함침 제올라이트와 조합하는 경우에, 탄화수소의 산화를 증강시키는 이 제3의 촉매층은 본원과 함께 양도되고 또한 참고문헌으로 포함되는 PCT 출원 WO 99/67020 에 개시된 대로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 선택적인 제2의 층(즉, 탄화수소 흡착제 트랩과 조합된 모든 촉매층)과 함께 선택적인 제3의 층은 중량비 12:5:1 의 오다로 PGM 성분, 백금, 팔라듐 및 로듐을 포함한다.
본 발명이 더욱 잘 이해되도록 하기 위해서, 다음의 실시예는 단지 예시로서 제공된다.
(실시예 1)
본원 발명에 특징적인 모의 실험 냉-시동 탄화수소 트래핑/산화를 증명하기 위하여, 일반적으로 탄화수소 트랩/촉매 1로서 하기에 제시된 비교 조성물을 포함하는 촉매 구조물을 탄화수소 트랩/촉매 2로서 하기에 제시된 본 발명의 실시예의촉매 구조물/조성물에 대하여 시험했다. 탄화수소 트랩/촉매 2 는 제1의 층1에 세슘을 함유한다; 비교예의 탄화수소 트랩/촉매1 은 세슘을 함유하지 않는다.
탄화수소 트랩/촉매 1은 모놀리스 상에 층1, 연속적으로 촉매층 2 및 3으로 코팅된, 제올라이트 탄화수소 흡착제를 포함한다.
층 1을 1:2 의 비율로 슬러리를 형성하도록 ZSM-5 와 탈이온수를 혼합함으로써 제조하였다. 이산화규소를 10중량%의 ZSM-5 에 거의 동일한 양으로 슬러리에 첨가하였다. 그 다음, 제올라이트 슬러리를 모노리스를 슬러리에 침지시킴으로써, inch2당(6.45 cm2당) 400 구멍을 가지는 종래의 근청석(cordierite) 벌집모양 모놀리스상에 코팅하였다. 과량의 제올라이트를 압축 공기로 내뿜고, 제올라이트 및 모노리스를 연속적으로 500℃에서 40분동안 유동 공기중에서 가열하여 과량의 물을 제거하고 모노리스의 표면에 제올라이트를 부착시킨다. 총 하중은 90.91중량% ZSM-5 및 9.09중량% 이산화규소의 조성으로 in3당(16.4cm3당)1.65g이었다.
층2를 '825 특허에 따라서 제조했다. 총 하중은 67.67중량% La-안정화 알루미나, 23.54중량% Zr-안정화 산화 세슘, 2.71중량% NiO, 2.38% 네오디뮴 산화물, 2.62중량% Pt, 및 1.09중량% Pd 의 조성으로 3.399g/in3(16.4cm3당)이었다.
층3을 WO 99/67020으로 제조하였다. 총 하중은 73.64중량% Ce-안정화 지르코니아, 25.77중량% La-안정화 알루미나, 및 0.59중량% Rh 의 조성으로 1.358g/in3(16.4cm3당)이었다.
탄화수소 트랩/촉매 2는 세슘이 층1의 제올라이트의 표면상에 함침된다는 점에서 상이하지만, 탄화수소 트랩 촉매1의 그것과 유사한 층으로된 촉매 구조물이다. 세슘을 실온에서 제올라이트-코팅된 모노리스상에 질산 세슘(CsNO3) 0.64 M 용액을 부음으로써 제올라이트의 표면상에 함침시켰다. 그 다음, 습윤 제올라이트를 500℃에서 40분동안 가열된 유동 공기중에서 건조시켰다. 총 하중은 82.42중량% ZSM-5, 9.35중량% 질산 세슘, 및 8.24중량% 이산화규소의 조성으로 in3(16.4cm3) 당 1.82g 이었다. 층2 및 층3을 상기한대로 연속적으로 층1상에 코팅하였다.
(실시예 2)
그 다음, 실시예 1의 다층 촉매 구조물 탄화수소 트랩/촉매를 시험했다. 실제 시험전에, 각각을 15분 동안 500℃의 온도에서 구부러진 가스 정화 흐름에 노출시켰다. 구부러진 가스 정화 흐름은 2% 산소, 10% 물, 및 88% 질소로 이루어졌다. 이어서, 시험 촉매 구조물을 이 온도에서 질소 가스의 흐름에 의해 60℃로 하였다. 그 후에, 이러한 촉매 구조물의 각각을 자동차 냉-시동 배기 가스를 모의실험하도록 되어 있는 60℃에서의 가스 혼합물에 1분동안 노출시켰다. 가스 혼합물은 0.15% 탄화수소, 1% 일산화탄소(실행 2에서 제외), 2% 산소, 10% 물 및 86.85% 질소로 이루어졌다. 모의실험 냉-시동 배기 가스에의 노출 직후, 그 다음 촉매 구조물을 탄화수소를 제외시킴으로써 변형된 것외에는 모의 실험 냉-시동 배기 가스에 사용된 것과 동일한 조성의 유동 가스 흐름에서 분당 50℃씩 60℃ 에서 500℃까지 가열시켰다. 이러한 시험을 통하여, 촉매 구조물에서 배출되는 가스를 연속적으로샘플링하고 불꽃 이온화 검출기 시스템 및 적외선 검출기 모두를 사용하여 분석하였다. 시험 결과는 하기의 표1에 나타난다.
1차적으로 시험 가스내의 CO 와 함께, 그 다음 시험 가스내의 CO 없이, 각각의 실험 실행을 2번씩 수행하였고, 이러한 실행은 각 촉매에 대하여 실행 1 및 실행 2로서 하기의 표1에 나와있다. 표1에서, "흡착된 탄화수소 %"는 시험 기간동안 촉매에 도입될때의 시험 가스에서 탄화수소 중량에 대비하여 모의실험 냉시동 배기 가스를 사용하여 시험 시작 1분에서 촉매를 배출하는 시험가스에서의 탄화수소의 양에 기초한다. 용어 "산화된 탄화수소 %"는 촉매가 가온된 모의 실험된 배기 가스 혼합물에 노출되는 동안의 9분 기간내에 산화된 탄화수소의 양에 대하여 시험 시작 1분에서 촉매에 흡착된 탄화수소의 양에 기초한다. 후자는 시험 시작부에서 촉매에 흡착된 양에 비교할 때, 시험 후반부에서 촉매를 배출하는 비산화 탄소의 양으로부터 계산된다. 표1에 도시된 결과는 세슘-함침 제올라이트에 의한 가스 흐름으로부터 제거된 탄화수소의 양은 CO 의 존재 및 부재 모두에서, 세슘이 없는 촉매 구조물의 탄화수소의 양의 2배이다.
탄화수소 트랩/효소 시험 조건 흡착된 탄화수소 % 산화된 탄화수소 % % 수율
1 실행 1(w/CO) 50.3 17.0 8.6
2 실행 1(w/CO) 46.5 29.8 13.9
1 실행 2(w/o CO) 46.0 17.8 8.2
2 실행 2(w/o CO) 51.8 36.9 19.1
산출량%를 (흡착된 탄화수소% * 산화된 탄화수소%)/100 으로 계산한다.

Claims (15)

  1. 탄화수소-흡착 물질과, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 또는 스트론튬 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물, 바람직하게는 세슘으로부터의 활성 금속을 포함하는 탄화수소/트랩 촉매조성물에 있어서, 활성 금속이 물질에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소 트랩/촉매 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 물질은 내화성 탄소, 제올라이트 또는 비결정질 실리카 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 하나 이상의 촉매층을 포함하는 기질을 포함하는 촉매 구조물로서, 촉매층 중 하나가 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서, 함침된 물질층을 제외한 적어도 하나의 촉매층은 (a)(i)지지 물질상에 상대적으로 고온 촉매, 및/또는 (ii)지지 물질상에 상대적으로 저온 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  5. 제 4 항에 있어서, 존재하는 경우에, 상대적으로 고온의 촉매는 안정화CeO2, 안정화 지르코니아 또는 안정화 망간산염 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물이고; 존재하는 경우에, 상대적으로 저온 촉매는 안정화 알루미나인 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상대적으로 고온 촉매 안정제는 세륨 또는 지르코늄인 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 알루미나 안정제는 란탄인 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 촉매층은 적어도 하나의 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄 및 이리듐으로부터 선택된 백금족 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  9. 제 3 항에 있어서, (a)(i) 지지 물질상에 지르코늄 안정화 산화 세륨, 및/또는; (ii)지지 물질상에 란탄 안정화 알루미나를 포함하는 함침된 물질층 위에 놓이는 제2의 층을 포함하고; 안정화 산화 세륨 및 안정화 알루미나는 (b) 적어도 하나의 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄 및 이리듐으로부터 선택된 백금족 금속을 포함하며;
    이 제3의 층은 제2의 층 아래 또는 그 위에 놓이는 제3의 층을 포함하고, (c)(i) 지지 물질상에 산화 세륨 안정화 지르코니아, 및/또는 (ii)지지 물질상에 란탄 안정화 알루미나; 그리고 (d) 적어도 하나의 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄 및 이리듐, 바람직하게는 로듐으로부터 선택된, 적어도 하나의 백금족 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 촉매층은 약 12:5:1 의 중량비로 백금, 팔라듐, 및 로듐을 집합적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 산화물 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  12. 제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 촉매층은 BaO, CaO, Fe2O3, MnO2, 및 NiO, 바람직하게는 NiO 로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 산화물 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  13. (a) 탄화수소 흡착 물질을 함유하는 슬러리를 제조하는 단계; (b) 촉매 구조물상에 층을 형성하도록 슬러리를 촉매 구조물에 도포하는 단계; 및 (c) 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬, 또는 그것의 어떤 2이상의 혼합물, 바람직하게는 세슘으로 구성되는 군으로부터 선택된 활성 금속의 가용성 염의 용액으로 층을 함침시키는 단계; 및 (d)건조될 때까지 슬러리층을 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 구조물을 제조하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 염은 질산염 및 아세테이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 배기 가스가 처음에 상대적으로 저온일때 자동차 내연기관 배기 가스로부터 탄화수소를 흡착하고, 그 다음 배기 가스 흐름이 제2의 상대적으로 가온된 온도에 있을 때 탄화수소를 탈착 및 산화하기 위하여 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 촉매, 또는 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 구조물의 사용.
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