KR20180129967A - 산화 촉매 조합을 위한 대역설정된 형태 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 기상 CO 배출물의 적어도 부분적 변환을 위한 배기 가스 처리 시스템에 관한 것이다. 배기 가스 처리 시스템은 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분과 같은 촉매 조성물을 함유하는 CO 및 HC의 저감을 위한 LNT 및 산화 촉매로부터 선택되는 제1 촉매 성분과 같은 다양한 성분을 포함한다. 배기 가스 처리 시스템 내의 다른 성분은 금속 이온-교환된 분자체와 같은 촉매 조성물을 함유하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재할 수 있는 NOx 저감을 위한 SCR 촉매이다. CO의 추가적인 저감을 위한 제2 산화 촉매는 또한 배기 가스 처리 시스템의 일부이고, 담체 기재 상에 배치된 백금족 금속 성분, 비금속 산화물 성분 및 이들의 조합으로부터 선택되는 제3 촉매 조성물을 포함한다.

Description

산화 촉매 조합을 위한 대역설정된 형태
본 발명은 일반적으로 산화 촉매, 및 일산화탄소 및 탄화수소를 감소시키는 배기 가스 처리 시스템에서의 용도에 관한 것이다.
희박 연소(lean burn) 엔진, 예를 들어 디젤 엔진의 작동은 연료 희박 조건 하의 높은 공기/연료 비의 작동으로 인해 사용자에게 우수한 연료 경제성을 제공한다. 그러나, 디젤 엔진은 또한 미립자 물질(PM), 미연소된 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기 가스 배출물을 방출하고, 이때 NOx는 일산화질소 및 이산화질소 등을 비롯한 다양한 화학 종의 질소 산화물을 나타낸다.
디젤 엔진의 배기 가스를 처리하여, 탄화수소(HC) 및 이산화탄소(CO) 기상 오염물 둘 다를, 이들 오염물의 산화를 촉진시킴으로써, 이산화탄소 및 물로 변환시키는데 사용되는 것으로서, 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 금, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄 및 오스뮴과 같은 귀금속을 포함하는 산화 촉매가 공지되어 있다. 이러한 촉매는 배기 가스 스트림을 처리하기 위한 디젤 파워 엔진으로부터의 배기 가스 유동 경로에 위치되는 디젤 산화 촉매(DOC)에 함유될 수 있다. 전형적으로, 디젤 산화 촉매는 세라믹 또는 금속 담체 기재(substrate) 상에서 제조되고, 상기 기재 상에 하나 이상의 촉매 코팅 조성물이 침착된다. 기상 CO, HC 및 미립자 물질의 가용성 유기 분획의 변환 이외에, 내화성 산화물 지지체 상에 분산된 귀금속 함유 산화 촉매는 일산화질소의 이산화질소로의 산화를 촉진할 수 있다.
당업계에 널리 공지된 바와 같이, 내연 엔진의 배기 가스를 처리하는데 사용되는 촉매는 비교적 저온 작동 기간 동안, 예를 들어 엔진 작동의 초기 시동 기간에 덜 효과적이고, 이는 엔진 배기 가스가 배기 가스 중의 유해 성분의 효과적인 촉매적 변환에 충분하게 높은 온도에 있지 않기 때문이다. 이를 위해, 당분야에는 기상 오염물, 보통 탄화수소를 흡착시키기 위해 촉매 처리 시스템의 일부분으로서 흡착제 물질(제올라이트일 수 있음)을 포함시켜 이를 초기 시동 기간 중에 보유시키는 것이 공지되어 있다. 배기 가스 온도가 증가함에 따라, 흡착된 탄화수소는 흡착제로부터 유도되어 더 고온에서 촉매적 처리를 거치게 된다.
언급된 바와 같이, 내화성 금속 산화물 지지체 상에 분산된 귀금속을 포함하는 산화 촉매는 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 배출물을 처리하는데 사용되는 것으로 공지되어 있다. 백금(Pt)은, 고온 에이징(aging) 후에 희박 조건 하에 연료 황의 존재 하에 DOC에서 CO 및 HC를 산화시키는 주요한 백금족 금속으로 잔류한다. 팔라듐(Pd)-계 촉매를 사용하는 주요 이점 중 하나는 백금에 비해 더 낮은 팔라듐의 비용이다. 그러나, 백금계 DOC에 팔라듐을 첨가하는 것이 백금의 소결을 억제하고 고온 에이징 후 CO 및 HC 산화 성능을 개선하지만, 특히 HC 저장 물질과 함께 사용될 때, 너무 많은 팔라듐을 갖는 것은 백금의 활성을 감소시켜 파라핀을 변환시키고/거나 질소 산화물을 산화시킬 수 있고, 또한 촉매를 황 중독의 영향을 받기 쉽게할 수 있다. 이러한 특징은, 특히 엔진 온도가 대부분의 구동 조건에서 250℃ 미만으로 유지되는 경량 디젤 적용례를 위한 희박 연소 작동에서 산화 촉매인 Pd에 의한 Pt 대체를 전형적으로 방해한다.
또한, 예혼합 압축 착화(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)와 같은 새로운 첨단 연소 기술을 이용하는 현재의 디젤 엔진은 엔진 실린더 내의 연소 화염 온도를 낮추고 균일성을 증가시키고 점화 전에 연료 충전물을 혼합함으로써, NOx 및 미립자 물질(PM) 배출의 엔진 출력을 감소시킬 수 있다. 그러나, NOx 및 PM 배출을 줄이기 위해 연소 공정을 변경하는 과정에서, CO 및 HC 배출의 전체 양이 증가할 수 있고, 형성되는 HC의 성질이 변할 수 있고, 배기 온도가 낮아질 수 있다. 일부 경우에, 발전된 연소 디젤 엔진의 CO 및 HC 배출량은 전통적인 디젤 엔진의 CO 및 HC 배출량보다 50 내지 약 100% 높다. 또한, 자동차 제조사가 장기적인 전세계 연비 기준을 충족시키려고 하므로, 엔진 배기 온도가 크게 떨어질 것으로 예상되고, 이에 의해 DOC가 점점 더 낮은 온도에서 작동하여 CO, HC 및 NOx를 산화시키도록 도전한다. CO 및 HC에 대해 더 낮은 라이트-오프(light-off)를 갖는 DOC 촉매가 요구될 것이다.
배기 가스 규제가 더욱 엄격해짐에 따라, 낮은 엔진 배기 온도에서 CO 및 HC의 배출을 관리하기 위한 개선된 CO 및 HC 산화 능력을 갖는 배기 가스 처리 시스템을 개발할 필요성이 관찰되었다.
본 발명은 기상 CO 및 HC 배출물의 적어도 부분적 변환을 위한 배기 가스 처리 시스템을 제공한다. 배기 가스 처리 시스템은 제1 디젤 산화 촉매(DOC), 제2 디젤 산화 촉매(본원에서 CO 산화 촉매로 지칭됨) 및/또는 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매와 같은 배기 가스 배출물의 처리를 위한 하나 이상의 성분를 포함하지만, 배기 가스 처리 시스템의 다양한 성분의 상대적인 위치가 변할 수 있더라도, 그을음 필터 성분, LNT 성분 및/또는 추가의 산화 촉매와 같은 임의의 부가적인 성분을 또한 포함할 수 있다. CO 산화 촉매 성분은 바람직하게는 배기 가스 처리 시스템에서 NO 및 고 분자량 HC의 농도가 낮은 곳에 위치하는데, 이는 특정 산화 촉매가, NO 및 고 분자량 HC의 농도가 높은 미처리된 배기 가스 스트림으로부터 CO 및 HC를 제거하는 것과 비교하여, 이미 처리된 배기 가스 스트림으로부터 CO 및 HC를 제거하는 것이 더 효율적이기 때문이다. 특히, CO 산화 촉매의 라이트-오프 온도는 이미 처리된 배기 가스 스트림에 노출될 때 상당히 낮고, 이에 따라 미처리된 배기 가스 스트림에 노출될 때의 동일한 CO 산화 촉매의 산화 성능과 비교하여, 잔류하는 CO 및 HC 산화에 대한 증가된 효율을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 한 양상은 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소 산화물(NOx)의 저감을 위한 희박 NOx 트랩(LNT), 및 CO 및 HC의 저감을 위한 제1 산화 촉매 성분으로부터 선택되는 제1 촉매 성분으로서, 상기 제1 산화 촉매가 담체 기재 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하고, 상기 제1 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 제1 촉매 성분; 담체 기재 상에 배치된 제2 촉매 조성물을 포함하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재하는, NOx의 저감을 위한 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분으로서, 상기 제2 촉매 조성물이 금속 이온-교환된 분자체를 포함하는, SCR 성분; 및 담체 기재 상에 배치된 제3 촉매 조성물을 포함하는, CO의 저감을 위한 제2 산화 촉매 성분으로서, 상기 제3 촉매 조성물이 백금족 금속 성분, 비금속(base metal) 산화물 성분 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 제2 산화 촉매 성분을 포함하는 배기 가스 처리 시스템으로서, 상기 제1 촉매 성분이 내연 기관의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 SCR 성분이 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 제2 산화 촉매 성분이 상기 SCR 성분의 하류에 위치하는, 배기 가스 처리 시스템을 기술한다.
일부 양태에서, 제1 촉매 성분은 제1 산화 촉매이다. 다른 양태에서, 제1 촉매 성분은 LNT이다.
일부 양태에서, 제3 촉매 조성물은 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함한다. 일부 양태에서, 백금족 금속 성분은 백금, 팔라듐 또는 이들의 조합이다. 일부 양태에서, 산소 저장 성분은 세리아이다.
다른 양태에서, 제3 촉매 조성물은 MnOx, CuO 또는 이들의 조합을 포함하는비금속 산화물 성분이다. 일부 양태에서,비금속 산화물 성분은 MnOx 및 CuO의 조합을 약 1:10 내지 약 10:1의 중량비로 포함한다. 일부 양태에서, 비금속 산화물 성분은 VIII 족, IIIB 족, 희토류 금속, IVB 족, VIB 족, IB 족, IIB 족 및 이들의 조합으로부터 선택되는 비금속 산화물을 추가로 포함한다. 일부 양태에서, 비금속 산화물 성분은 내화성 산화물 지지체에 함침된다.
일부 양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 담체 기재 상에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 촉매화된 그을음 필터(CSF) 성분을 추가로 포함하되, 상기 촉매 조성물은 내화성 산화물 물질 또는 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함한다.
일부 양태에서, CSF 성분은 내연 기관의 하류 및 제2 산화 촉매 성분의 상류에 위치한다. 일부 양태에서, 백금족 금속 성분은 팔라듐, 백금 또는 이들의 조합이다. 일부 양태에서, 내화성 산화물 물질은 알루미나이다.
일부 양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 담체 기재 상에 배치된 제4 촉매 조성물을 포함하고 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하는 제3 산화 촉매 성분을 추가로 포함하고, 상기 제4 촉매 조성물은 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함한다. 일부 양태에서, 제1 및/또는 제4 촉매 조성물에 존재하는 백금족 금속 성분은 팔라듐 및 백금의 혼합물이다. 일부 양태에서, 팔라듐 및 백금은 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비로 존재한다. 일부 양태에서, 제1 담체 기재 상에 제1 및/또는 제4 촉매 조성물의 총 백금족 금속 하중은 약 90 g/ft3 이상이다. 일부 양태에서, 제1 및/또는 제4 촉매 조성물의 내화성 산화물 물질은 알루미나이다.
일부 양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 담체 기재 상에 배치된 하부 촉매 코팅 및 상기 하부 코팅 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하는 상부 촉매 코팅을 포함한다. 일부 양태에서, 하부 촉매 코팅은 알루미나에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함한다. 일부 양태에서, 상부 촉매 코팅은 알루미나 및 제올라이트에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함한다. 일부 양태에서, 금속 이온-교환된 분자체는 촉진제 금속 및 하나 이상의 추가적인 금속을 포함한다. 일부 양태에서, 촉진제 금속은 구리 또는 철이다. 일부 양태에서, 분자체는 CHA 구조 유형을 갖는다. 일부 양태에서, CHA 결정 구조는 알루미노실리케이트 제올라이트이다.
일부 양태에서, 하나 이상의 담체 기재는 허니콤(honeycomb)이다. 일부 양태에서, 허니콤은 월 플로우 필터(wall flow filter) 기재를 포함한다. 일부 양태에서, 2개 이상의 촉매 조성물은 대역설정(zoning)된 형태로 기재 상에 배치된다. 일부 양태에서, 제3 촉매 조성물 및 제4 촉매 조성물은 기재 상에 배치되고, 상기 기재는 허니콤이다.
일부 양태에서, 내연 기관은 디젤 엔진이다.
일부 양태에서, 본 발명의 다른 양상은 (a) 내연 기관에서 배출되는 배기 가스를 제1 촉매 성분 및 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매로 처리하여, 상기 내연 기관에서 배출되는 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계로서, 상기 제1 촉매 성분이 희박 NOx 트랩(LNT) 및 제1 산화 촉매로부터 선택되고, 상기 SCR 촉매가 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재할 수 있는, 단계; 및 (b) 상기 처리된 배기 가스 스트림을 제2 산화 촉매 성분으로 처리하는 단계로서, CO, HC 및 NOx가 제1 촉매 성분 단독에 의한 처리와 비교하여 더욱 감소되는, 단계를 포함하는, 배기 가스 스트림에 존재하는 일산화탄소를 감소시키는 방법을 기술한다.
일부 양태에서, 상기 방법은 제3 산화 촉매를 추가로 포함하고, 상기 제3 산화 촉매는 내화성 산화물 지지체 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하고, 상기 제3 산화 촉매는 상기 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하고, 제1 산화 촉매에서 배출되는 처리된 배기 가스 스트림을 처리하여 상기 처리된 배기 가스 스트림에 존재하는 CO 및 HC를 추가로 산화시켜, 제1 산화 촉매에서 배출되는 처리된 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명은 비제한적으로 하기 양태를 포함한다.
양태 1: 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소 산화물(NOx)의 저감을 위한 희박 NOx 트랩(LNT), 및 CO 및 HC의 저감을 위한 제1 산화 촉매 성분으로부터 선택되는 제1 촉매 성분으로서, 상기 제1 산화 촉매가 담체 기재 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하고, 상기 제1 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 제1 촉매 성분; 담체 기재 상에 배치된 제2 촉매 조성물을 포함하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재하는, NOx의 저감을 위한 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분으로서, 상기 제2 촉매 조성물이 금속 이온-교환된 분자체를 포함하는, SCR 성분; 및 담체 기재 상에 배치된 제3 촉매 조성물을 포함하는, CO의 저감을 위한 제2 산화 촉매 성분으로서, 상기 제3 촉매 조성물이 백금족 금속 성분, 비금속 산화물 성분 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 제2 산화 촉매 성분을 포함하는 배기 가스 처리 시스템으로서, 상기 제1 촉매 성분이 내연 기관의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 SCR 성분이 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 제2 산화 촉매 성분이 상기 SCR 성분의 하류에 위치하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 2: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제3 촉매 조성물이 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 3: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 백금족 금속 성분이 팔라듐이고, 산소 저장 성분이 세리아인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 4: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제3 촉매 조성물이 MnOx 및 CuO의 조합을 약 1:10 내지 약 10:1의 중량비로 포함하는 비금속 산화물 성분인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 5: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 비금속 산화물 성분이 VIII 족, IIIB 족, 희토류 금속, IVB 족, VIB 족, IB 족, IIB 족 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 비금속 산화물을 추가로 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 6: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 비금속 산화물 성분이 내화성 산화물 지지체에 함침되는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 7: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 담체 기재 상에 배치된 촉매 조성물을 포함하고 내연 기관의 하류 및 제2 산화 촉매 성분의 상류에 위치하는 촉매화된 그을음 필터(CSF) 성분을 추가로 포함하되, 상기 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질 또는 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 8: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금 또는 이들의 조합이고, 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 9: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 담체 기재 상에 배치된 제4 촉매 조성물을 포함하고 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하는 제3 산화 촉매 성분을 추가로 포함하되, 상기 제4 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 10: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제1 및/또는 제4 촉매 조성물에 존재하는 백금족 금속 성분이, 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비 및 약 90 g/ft3 이상의 총 백금족 금속 하중을 갖는 팔라듐 및 백금의 조합인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 11: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제1 및/또는 제4 촉매 조성물의 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 12: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제1 촉매 성분이 담체 기재 상에 배치된 하부 촉매 코팅 및 상기 하부 촉매 코팅 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하는 상부 촉매 코팅을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 13: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 하부 촉매 코팅이 알루미나에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함하고, 상부 촉매 코팅이 알루미나 및 제올라이트에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 14: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 금속 이온-교환된 분자체가 촉진제 금속으로서 구리 또는 철, 및 하나 이상의 추가적인 금속을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
양태 15: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 분자체가 CHA 구조 유형을 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 16: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 담체 기재가 허니콤 기재인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 17: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 허니콤 기재가 월 플로우 필터 기재인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 18: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 내연 기관이 디젤 엔진인, 배기 가스 처리 시스템.
양태 19: (a) 내연 기관에서 배출되는 배기 가스를 제1 촉매 성분 및 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매로 처리하여, 상기 내연 기관에서 배출되는 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계로서, 상기 제1 촉매 성분이 희박 NOx 트랩(LNT) 및 제1 산화 촉매로부터 선택되고, 상기 SCR 촉매가 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재할 수 있는, 단계; 및 (b) 상기 처리된 배기 가스 스트림을 제2 산화 촉매 성분으로 처리하는 단계로서, CO, HC 및 NOx가 제1 촉매 성분 단독에 의한 처리와 비교하여 더욱 감소되는, 단계를 포함하는, 배기 가스 스트림에 존재하는 일산화탄소를 감소시키는 방법.
양태 20: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제1 산화 촉매가 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 방법.
양태 21: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 백금족 금속 성분이 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비로 존재하는 팔라듐 및 백금의 조합이고, 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 방법.
양태 22: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, SCR 촉매가 구리 또는 철을 포함하는 금속 이온-교환된 분자체를 포함하고 CHA 구조 유형을 갖는, 방법.
양태 23: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 제2 산화 촉매가 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 방법.
양태 24: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 백금족 금속 성분이 팔라듐이고, 산소 저장 성분이 세리아인, 방법.
양태 25: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 처리된 배기 가스 스트림을 제3 산화 촉매로 처리하여 상기 처리된 배기 가스 스트림에 존재하는 CO 및 HC를 추가로 산화시켜, 제1 산화 촉매에서 배출되는 처리된 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계로서, 상기 제3 산화 촉매가 내화성 산화물 지지체 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하고, 상기 제3 산화 촉매가 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하는, 단계를 추가로 포함하는 방법.
양태 26: 임의의 선행 또는 후속 양태에 있어서, 백금족 금속 성분이 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비로 존재하는 팔라듐 및 백금의 조합이고, 내화성 산화물 지지체가 알루미나인, 방법.
본 개시내용의 상기 및 다른 특징, 양태 및 이점은 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 자명해질 것이고, 이하에서 간략하게 기술될 것이다. 본 발명은 상기에서 언급된 양태 중 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 임의의 조합, 및 본 개시내용에서 설명된 특징 또는 요소가 본원에 기술된 특정 양태에서 명백하게 조합되는지 여부와 관계 없이, 임의의 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 상기 특징 또는 요소의 조합을 포함한다. 본 개시내용은, 전체적으로 개시된 발명의 임의의 분리가능한 특징 또는 요소가, 이의 임의의 다양한 양상 및 양태에서, 명백하게 달리 지시되지 않는 한, 조합가능한 것으로 의도되는 것으로 간주되어야 하는 것으로 해석되도록 의도된다. 본 발명의 다른 양상 및 이점은 하기 설명으로부터 자명해질 것이다.
본 발명의 양태에 대한 이해를 제공하기 위해, 반드시 축척대로 그려진 것은 아니고, 참조 번호가 본 발명의 예시적인 양태의 성분을 나타내는 첨부된 도면을 참조한다. 도면은 단지 예시적인 것이고 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 DOC 및 CO 산화 촉매 성분이 이용되는 배기 가스 처리 시스템의 양태의 개략도이다.
도 2는 하나의 DOC가 CO 산화 촉매 성분의 바로 상류에 있는, 본 발명의 2 개의 DOC 및 CO 산화 촉매 성분이 이용되는 배기 가스 처리 시스템의 양태의 개략도이다.
도 3은 LNT가 본 발명의 CO 산화 촉매 성분에 인접한 SCR 성분의 바로 상류에 있는, LNT 및 SCR 성분이 이용되는 배기 가스 처리 시스템의 양태의 개략도이다.
도 4는 LNT가 CO 산화 촉매 성분의 바로 상류에 있는, 본 발명의 LNT 및 CO 산화 촉매 성분이 이용되는 배기 가스 처리 시스템의 양태의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 촉매 조성물을 포함할 수 있는 허니콤-형 기재의 투시도이다.
도 6은 도 5에 비해 확대되고 도 5의 기재의 말단면과 평행한 평면을 따라 절취한 부분 단면도로서, 도 5에 도시된 복수의 가스 유동 통로의 확대도를 도시한다.
도 7은 도 5의 허니콤-형 기재 담체가 월 플로우 필터 기재 단일체를 나타내는, 도 5에 비해 확대된 (및 말단면에 수직인) 부분의 컷어웨이(cutaway) 도면이다.
도 8은 본 발명의 대역설정된 산화 촉매의 단면도를 도시한다.
이제, 본 발명을 이하에서 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고, 본원에 설명된 양태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되고, 오히려, 이러한 양태는 본 개시내용이 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되고, 당업자에게 본 발명의 범주를 충분히 전달할 것이다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 단수 형태는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않는 한 복수 대상을 포함한다.
본 발명은 기상 CO 및 HC 배출물의 적어도 부분적 변환을 위한 배기 가스 처리 시스템을 제공한다. 일부 양태에서, 본 발명의 배기 가스 처리 시스템은 디젤 산화 촉매(DOC), CO 산화 촉매 및/또는 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매와 같은 배기 가스 배출물을 처리하기 위한 하나 이상의 성분을 포함하지만, 또한 배기 가스 처리 시스템의 다양한 성분의 상대적인 위치가 변할 수 있더라도, 그을음 필터 성분, 희박 NOx 트랩 성분(LNT) 및/또는 추가의 산화 촉매와 같은 임의의 부가적인 성분을 포함할 수 있다. CO 산화 촉매 성분은 바람직하게는 배기 가스 처리 시스템에서 NO 및 고 분자량 HC의 농도가 낮은 곳에 위치한다. 예를 들어, CO 산화 촉매 성분은 배기 가스를 CO 산화 촉매 성분에 노출하기 전에 배기 가스를 이미 처리한 배기 가스 처리 시스템에 존재하는 다른 성분의 하류에 위치한다. 일부 양태에서, CO 산화 촉매는 배기 가스 스트림에 존재하는 CO 및 HC를 산화시키는 DOC, 및/또는 배기 가스 스트림 성분에 존재하는 NOx를 감소시키는 SCR 성분의 하류에 위치한다. 다른 양태에서, CO 산화 촉매는 배기 가스 스트림에 존재하는 NOx를 감소시키는 LNT 성분 및 임의적으로 SCR 성분의 하류에 위치한다. CO 산화 촉매는 NO 및 고 분자량 HC의 농도가 높은 미처리된 배기 가스 스트림에서 CO 및 HC를 제거하는 것과 비교하여 이미 처리된 배기 가스 스트림에 존재하는 임의의 잔류하는 CO 및 HC를 제거하는데 더욱 효율적이다. 특히, CO 산화 촉매의 라이트-오프 온도는 이미 처리된 배기 가스 스트림에 노출될 때 상당히 낮아서, 미처리된 배기 가스 스트림에 노출될 때의 CO 산화 촉매의 산화 성능과 비교하여, CO 및 HC 산화에 대한 증가된 효율을 나타낸다. 일부 양태에서, 추가의 DOC 성분은 배기 가스 처리 시스템 내의 CO 산화 촉매 성분의 바로 상류에 위치하고, CO 산화 촉매에 노출되기 전에 배기 가스 스트림으로부터 추가적인 HC 제거를 제공한다. 일부 양태에서, 배기 가스 처리 시스템은 각각 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는 제1, 제3 및/또는 제4 촉매 조성물을 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 제1, 제3 및/또는 제4 촉매 조성물로부터 선택되는 2개 이상의 촉매 조성물의 내화성 산화물 물질은 각각의 촉매 조성물에 대해 상이한 PGM 성분이 함침된 동일한 물질이다. 일부 양태에서, 제1, 제3 및/또는 제4 촉매 조성물의 PGM 성분은 존재하는 선택된 PGM 또는 PGM 조합, 내화성 산화물 물질에 적하되는 PGM 및 PGM 성분의 중량비로 인해 상이하다. 일부 양태에서, 제1, 제3 및/또는 제4 촉매 조성물의 2개 이상의 PGM 성분은 동일하고, 내화성 산화물 물질에 함침되고, 배기 가스 처리 시스템에 존재하는 2개 이상의 촉매 조성물에 대해 동일하거나 상이할 수 있다.
하기 용어는 본원의 목적을 위하여 하기 설명된 각각의 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "선택적인 촉매 환원"(SCR)은 질소계 환원제(예컨대, 암모니아, 우레아 등)을 사용하여 질소 산화물을 이질소(N2)로 환원하는 촉매 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "촉매" 또는 "촉매 조성물"은 반응을 촉진하는 물질을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "상류" 및 "하류"는 상류 위치의 엔진, 및 배기관 및 임의의 오염 저감 제품, 예컨대 필터 및 촉매가 엔진의 하류에 존재하는, 배기관을 향한 엔진 배기 가스 스트림의 유동에 따른 상대적인 방향을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "스트림"은 고체 또는 액체 미립자 물질을 함유할 수 있는 유동 가스의 임의의 조합을 지칭한다. 용어 "가스상 스트림" 또는 "배기 가스 스트림"은 액체 점적, 고체 미립자 등과 같은 비말동반된 비-가스상 성분을 함유할 수 있는 희박한 연소 엔진의 배기 가스와 같은 가스상 구성요소의 스트림을 지칭한다. 희박한 연소 엔진의 배기 가스 스트림은 전형적으로 연소 생성물, 불완전 연소 생성물, 질소 산화물, 황 산화물, 가연성 및/또는 탄소질 미립자 물질(그을음) 및 미반응 산소 및 질소를 추가로 포함한다.
본원에 사용된 용어 "기재"는 전형적으로 그 위에 촉매 조성물을 함유하는 복수의 입자를 함유하는 워시코트(washcoat)의 형태로 촉매 조성물이 위치하는 단일체 물질을 지칭한다. 워시코트는 액체 비히클 중에 특정 고체 함량(예컨대, 15 내지 60 중량%)의 입자를 함유하는 슬러리를 제조함으로써 형성되고, 이어서 기재 상에 코팅되고, 건조되어 워시코트 층을 제공한다.
본원에 사용된 용어 "워시코트"는 허니콤-형 담체 부재와 같은 기재 물질에 도포된 촉매 또는 다른 물질의 얇은 접착성 코팅이라는 당업계에 통상적인 의미를 갖고, 이는 처리되는 가스 스트림의 통과를 허용하기에 충분히 다공성이다.
본원에 사용된 용어 "촉매 제품"은 원하는 반응을 촉진하는데 사용되는 요소를 의미한다. 예를 들어, 촉매 제품은 기재 상에 촉매 조성물을 함유하는 워시코트를 포함할 수 있다.
용언 "인접한"은 갭 또는 다른 개재 조성물 없이 조성물(즉, 촉매)의 바로 옆에 있음을 의미한다.
용어 "저감"은 임의의 수단에 의해 야기된 양의 감소를 의미한다.
본원에 사용된 "함침된" 또는 "함침"은 지지체 물질의 다공성 구조로의 촉매 물질의 침투를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "유사 결정질"은 현미경 하에서도 결정질인 것처럼 보이지만 실제 결정 회절 패턴을 갖지 않는 물질을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "라이트-오프 온도"는 촉매 반응이 디젤 산화 촉매에 의해 개시되는 온도를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "배치된"은, 예를 들어 "예를 들어, 촉매 조성물을 포함하는 촉매 코팅 조성물의 형태로 존재함"을 의미한다.
배기 가스 처리 시스템
본 발명의 배기 가스 처리 시스템은 디젤 산화 촉매(DOC), CO 산화 촉매(CO Ox) 및/또는 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매와 같은 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 배출을 처리하기 위한 하나 이상의 성분을 포함한다. 상기 배기 가스 처리 시스템은 상기 배기 가스 처리 시스템의 다양한 성분의 상대적인 위치가 변할 수 있더라도, 그을음 필터 성분, 희박 NOx 트랩(LNT) 성분 및/또는 추가적인 산화 촉매를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 시스템의 디젤 산화 촉매(DOC) 성분은, 예를 들어 SCR 성분 및/또는 그을음 필터의 상류에 위치할 수 있다. 배기 가스 처리 시스템에 사용하기에 적합한 DOC 촉매 성분은 CO 및 HC의 이산화탄소(CO2)로의 산화를 효과적으로 촉진할 수 있다. 바람직하게는, 산화 촉매는 배기 가스에 존재하는 CO 또는 HC 성분의 50% 이상을 변환시킬 수 있다.
산화 촉매의 사용을 통해 배기 가스 배출물을 처리하는 것 이외에, 본 발명은 미립자 물질을 제거하기 위해 그을음 필터를 사용할 수 있다. 그을음 필터는 DOC의 상류 또는 하류에 위치할 수 있지만, 전형적으로 그을음 필터는 DOC의 하류에 위치할 것이다. 한 양태에서, 그을음 필터는 촉매화된 그을음 필터(CSF)이다. CSF는 포획된 그을음을 연소시키고/거나 배기 가스 스트림 배출물을 산화시키기 위한 하나 이상의 촉매를 함유하는 워시코트 입자로 코팅된 기재를 포함할 수 있다. 일반적으로, 그을음 연소 촉매는 그을음의 연소를 위한 임의의 공지된 촉매일 수 있다. 예를 들어, CSF는 CO 및 미연소된 탄화수소의 연소를 위한 하나 이상의 고 표면적 내화성 산화물(예컨대, 알루미늄 산화물 또는 세리아-지르코니아)에 의해 어느 정도 미립자 물질로 코팅될 수 있다. 그을음 연소 촉매는 하나 이상의 귀금속 촉매(예컨대, 백금, 팔라듐 및/또는 로듐)를 포함하는 산화 촉매일 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 시스템은 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분을 추가로 포함할 수 있다. SCR 성분은 DOC 및/또는 그을음 필터의 상류 또는 하류에 위치할 수 있다. 바람직하게는, SCR 성분은 그을음 필터 성분의 하류에 위치한다. 배기 가스 처리 시스템에 사용하기에 적합한 SCR 촉매 성분은 600℃ 미만의 온도에서 NOx 배기 성분의 환원을 효과적으로 촉진할 수 있어, 감소된 NOx 수준이 전형적으로 낮은 배기 온도와 연관된 낮은 하중 조건 하에서도 달성될 수 있다 . 바람직하게는, 촉매 제품은 시스템에 첨가되는 환원제의 양에 따라 NOx 성분의 50% 이상을 N2로 변환시킬 수 있다. 조성물에 대한 또 다른 바람직한 특성은 임의의 과량의 NH3과 O2의 반응을 촉진하여 낮은 수준의 NOx 및 H2O를 형성하여 NH3이 대기로 방출되지 않도록 하는 능력을 보유한다는 것이다. 배기 가스 처리 시스템에 사용되는 유용한 SCR 촉매 조성물은 또한 650℃ 초과의 온도에 대한 내열성을 가져야 한다. 이러한 고온은 상류의 촉매화된 그을음 필터의 재생 중에 만날 수 있다.
적합한 SCR 촉매 조성물은, 예를 들어, 미국 특허공보 제4,961,917호 및 제5,516,497호(이들의 전체내용은 본원에 참조로 혼입됨)에 기술되어 있다. 상기 시스템은 NOx 저장 및 방출(NSR) 촉매 제품을 추가로 포함할 수 있다. 특정 양태에서, SCR 또는 NSR 촉매 제품 중 하나 이상이 시스템에 포함된다.
또한, 본 발명의 배기 가스 처리 시스템은 PGM 성분, 예를 들어 Pd/CeO2 촉매가 함침된 산소 저장 성분을 포함하는 CO 산화 촉매 성분을 포함한다. CO 산화 촉매 성분은 DOC, SCR 및/또는 CSF로부터 선택되는 하나 이상의 성분으로 미리 처리된 배기 가스에 존재하는 잔류하는 CO 및 HC를 추가로 산화시킨다. 바람직하게는, CO 산화 촉매는 처리된 배기 가스에 존재하는 잔류하는 CO 및 HC의 50% 이상을 변환시킬 수 있다. 그러나, 더욱 중요하게는, CO 산화 촉매는 필요한 배기관 배출 기준을 충족시키기 위해 잔류하는 CO 및 HC를 충분히 제거하여야 한다. 일부 양태에서, CO 산화 촉매 성분은 NO 및 고 분자량 HC의 농도가 배기 가스 처리 시스템에서 낮은 곳에 위치한다. 예를 들어, CO 산화 촉매 성분은 CO 산화 촉매 성분 전에 엔진 배기 가스로부터 HC 및 NOx를 제거하는 DOC, CSF 및/또는 SCR 성분의 하류에 위치한다. CO 산화 촉매는 NO 및 고 분자량 HC의 농도가 높은 미처리된 배기 가스 스트림에서 CO 및 HC를 제거하는 것과 비교하여, 이미 처리된 배기 가스 스트림에 존재하는 임의의 잔여 CO 및 HC를 제거하는데 더욱 효율적이다. 따라서, 상류 DOC, CSF 및 SCR 성분에 의해 배기 가스에 존재하는 HC 및 NO 농도의 감소는 하류 CO 산화 촉매 성분, 예를 들어 Pd/CeO2 촉매가 더욱 높은 효율로 기능하도록 한다. 또한, 처리된 배기 가스 스트림에 노출된 CO 산화 촉매의 라이트-오프 온도는 미처리된 배기 가스 스트림에 노출된 CO 산화 촉매의 라이트-오프 온도와 비교하여 상당히 낮다. CO 산화 촉매 성분 활성의 추가 향상은 별도의 성분으로 또는 존재하는 DOC, CSF 또는 SCR 성분 중 임의의 성분과 조합되는 CO 산화 촉매 성분의 상류에 추가의 HC 및 NOx 흡착 성분을 포함시킴으로써 달성된다. DOC, CSF 및 SCR 성분의 하류의 CO 산화 촉매 성분의 위치가 CO 산화 촉매 성분을 저온으로 노출시킬 수 있지만, 국소적인 NO 및 HC 농도의 감소로 인해 CO 산화 성능이 향상될 수 있다. CO 산화가 국소적인 CO 농도에 의해 크게 영향을 받는 자기 억제 반응이므로, DOC 또는 CSF 성분에 의한 CO의 임의의 감소는 또한 하류 CO 산화 촉매 성분, 예를 들어 Pd/CeO2 촉매의 활성을 향상시킬 수 있다. 배기 가스 처리 시스템에서 최종 성분으로서 CO 산화 촉매 성분을 배치하는 것이 바람직하지만, NO 및 HC 농도가 낮은 다른 위치에 위치하는 것이 본 발명의 범주에 포함된다. 또한, CO 산화 촉매 성분, 예를 들어 Pd/CeO2 촉매는 별도의 성분 내에 위치될 필요는 없지만, DOC, CSF 또는 SCR 성분과 같은 동일한 성분에 포함될 수 있고, 이때 이러한 성분을 위한 촉매 조성물은 대역설정된 형태로 담체 기재에 적용된다.
예시된 배기 가스 처리 시스템은, 본 발명의 양태에 따른 배기 가스 처리 시스템(320)의 개략도를 도시하는 도 1을 참조하여 더욱 용이하게 이해될 수 있다. 도 1을 참조하면, 기상 오염물(예컨대, 미연소된 탄화수소, 일산화탄소 및 NOx) 및 미립자 물질을 함유하는 배기 가스 스트림은 라인(360)을 통해 엔진(340)으로부터 본 발명의 조성물인 디젤 산화 촉매(DOC)(380)로 운반된다. DOC(380)에서, 미연소된 가스 및 비-휘발성 탄화수소 및 일산화탄소는 주로 연소되어 이산화탄소 및 물을 형성한다. 또한, NOx 성분의 NO의 일부분은 DOC에서 NO2로 산화될 수 있다. 배기 가스 스트림은 라인(400)을 통해 배기 가스 스트림 내에 존재하는 미립자 물질을 포획하는, 존재하는 경우, 촉매화된 그을음 필터(CSF)(420)로 운반된다. CSF(420)는 임의적으로 향상된 재생 성능을 위해 촉매화된다. 미립자 물질의 CSF(420)에 의한 제거 후, 배기 가스 스트림은 라인(440)을 통해 NOx의 처리 및/또는 변환을 위한 하류의 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(460)으로 운반된다. 배기 가스 스트림은 또한, CSF(420)가 존재하지 않는 경우, 라인(480)을 통해 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(460)으로 직접 운반될 수 있다. 다르게는, SCR 촉매 성분이 CSF 상에 코팅될 수 있으므로, 별도의 CSF 및 SCR 성분에 대한 필요성을 제거한다.
본 발명의 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(460)은 임의의 NOx 종에 관한 배기 가스의 처리를 추가로 제공한다. 배기 가스는 주어진 온도에서 (환원제와 조합으로) 촉매 조성물이 배기 가스 내의 NOx 수준을 감소시키기에 충분한 시간을 허용하는 유량으로 SCR 성분(460)을 통과한다. 배기 가스 스트림은 라인(490)을 통해 본 발명의 CO 산화 촉매(450)로 운반되어 시스템에서 배출되기 전에 배기 가스에 잔류하는 임의 잔여 CO 및 HC를 추가로 제거한다.
본 발명의 배기 가스 처리 시스템의 다른 양태는, 본 발명의 양태에 따른 배기 가스 처리 시스템(920)의 개략도를 또한 도시하는 도 2에 도시된다. 도 2를 참조하면, 기상 오염물(예컨대, 미연소된 탄화수소, 일산화탄소 및 NOx) 및 미립자 물질을 함유하는 배기 가스 스트림은 라인(860)을 통해 엔진(840)으로부터 본 발명의 조성물인 디젤 산화 촉매(DOC)(880)로 운반된다. 이어서, 배기 가스 스트림은 라인(700)을 통해 배기 가스 스트림 내에 존재하는 미립자 물질을 포획하는, 존재하는 경우, 촉매화된 그을음 필터(CSF)(820)로 운반된다. CSF(820)는 또한 임의적으로 향상된 재생 성능을 위해 촉매화된다. 미립자 물질의 CSF(820)에 의한 제거 후, 배기 가스 스트림은 라인(900)을 통해 NOx의 처리 및/또는 변환을 위한 하류의 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(960)으로 운반된다. 배기 가스 스트림은 또한, CSF(820)가 존재하지 않는 경우, 라인(780)을 통해 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(960)으로 운반될 수 있다. 다르게는, SCR 촉매 성분이 CSF 상에 코팅될 수 있으므로, 별도의 CSF 및 SCR 성분에 대한 필요성을 제거한다.
배기 가스는 촉매 조성물이 (예컨대, 환원제와 조합으로) 주어진 온도에서 배기 가스 내의 NOx 수준을 감소시키기에 충분한 시간을 허용하는 유량으로 SCR 성분(960)을 통과한다. 이어서, 배기 가스 스트림은 라인(990)을 통해 본 발명의 제2 DOC 촉매(930)로 운반되어 배기 가스 스트림(990)에 존재하는 임의의 잔여 CO 및 HC를 더욱 감소시킨다. DOC 촉매 성분(930)의 바로 다음에, 배기 가스가 처리 시스템에서 배출되기 전에 존재하는 임의의 잔여 CO 및 HC를 추가로 제거하기 위한 본 발명의 CO 산화 촉매(940)가 존재한다.
도 2에 기재된 DOC 성분/CO 산화 촉매 성분 조합(즉, 930, 940)은 또한 실시예 3에서 조사되었다.
실시예 3은 DOC 성분/CO 산화 촉매 성분 조합이 750℃에서 25시간 동안 엔진 에이징되고 전형적인 모의 디젤 배기 공급 가스 및 70,000/시간의 가스 시간 당 공간 속도(GHSV)를 갖는 유동 반응기 시스템에서 시험될 때 측정된 약 136℃ 이하의 CO 산화에 대한 T50을 나타낸다. 특정 양태에서, 본 발명은 상기 언급된 바와 같이 에이징되고 시험될 때 약 130℃ 이하, 약 127℃ 이하, 약 125℃ 이하 또는 약 123℃ 이하의 CO 산화에 대한 T50을 특징으로 하는 DOC 성분/CO 산화 촉매 성분 조합을 제공한다. 특정 양태에서, DOC 성분/CO 산화 촉매 성분 조합은 DOC 성분만을 포함하는 비교 촉매의 CO 산화에 대한 T50보다 약 6℃ 낮은(예컨대, 약 6℃ 이상 낮은) CO 산화에 대한 T50을 특징으로 한다.
본 발명의 배기 가스 처리 시스템의 다른 양태는, 본 발명의 양태에 따른 배기 가스 처리 시스템(500)의 개략도를 도시하는 도 3에 도시된다. 도 3을 참조하면, 기상 오염물(예컨대, 미연소된 탄화수소, 일산화탄소 및 NOx) 및 미립자 물질을 함유하는 배기 가스 스트림은 라인(530)을 통해 엔진(520)으로부터 디젤 희박 NOx 트랩(LNT)(540)으로 운반된다. 이어서, 배기 가스 스트림은 라인(550)을 통해 배기 가스 스트림에 존재하는 미립자 물질을 포획하는, 존재하는 경우, 촉매화된 그을음 필터(CSF)(560)에 운반된다. CSF(560)는 임의적으로 향상된 재생 성능을 위해 촉매화된다. 미립자 물질의 CSF(560)에 의한 제거 후, 배기 가스 스트림은 라인(570)을 통해 NOx의 처리 및/또는 변환을 위해 하류의 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(580)으로 운반된다. 배기 가스 스트림은 또한, CSF(560)가 존재하지 않는 경우, 라인(590)을 통해 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분(580)으로 운반될 수 있다. 다르게는, SCR 촉매 성분은 CSF 상에 코팅될 수 있고, 이에 의해 별도의 CSF 및 SCR 성분에 대한 필요성을 제거한다. SCR 촉매 성분(580)의 바로 다음에, 배기 가스가 처리 시스템에서 배출되기 전에 존재하는 임의의 잔여 CO 및 HC를 추가로 제거하기 위한 본 발명의 CO 산화 촉매(620)가 존재한다.
전형적으로, NOx 트랩(LNT) 시스템은 알칼리토 원소를 함유한다. 예를 들어, NOx 흡착제 성분은 Mg, Ca, Sr 및 Ba의 산화물과 같은 알칼리토 금속 산화물을 포함한다. 다른 희박 LNT 시스템은 Ce, La, Pr 및 Nd의 산화물과 같은 희토류 금속 산화물을 함유할 수 있다. NOx 흡착제는 내연 기관으로부터의 배기 가스의 정화에서 알루미나 지지체 상에 분산된 백금과 같은 백금족 금속 촉매와 조합으로 사용될 수 있다.
통상적인 LNT는 전형적으로 NOx 저장 및 촉매 NOx 산화 및 환원을 위한 백금족 금속(PGM, 즉 Pt, Pd 및 Rh)을 위한 염기성 흡착제 성분(예컨대, BaO/BaCO3 및/또는 CeO2)을 함유한다. LNT 촉매는 하기 식 1 내지 식 6에 제시된 바와 같이 엔진 배출 NO가 N2로 변환되는 주기적 희박(트래핑 모드) 및 풍부(재생 모드) 배기 조건 하에 작동한다:
(1) 희박 조건: 2 NO + O2 → 2 NO2
(2) (트래핑 모드) 4 NO2 + 2 MCO3 + O2 → 2 M(NO3)2 + 2 CO2
(3) 풍부 조건: M(NO3)2 + 2 CO → MCO3 + NO2 + NO + CO2
(4) (재생 모드) NO2 + CO → NO + CO2
(5) 2 NO + 2 CO → N2 + 2 CO2
(6) 2 NO + 2 H2 → N2 + 2 H2O
제올라이트와 같은 분자체는 전형적으로, 촉매가 차갑고 탄화수소를 CO2로 산화시킬 수 없을 때(콜드 스타트), 차량의 시동 동안 엔진 배기 가스로부터 탄화수소(HC)를 흡착하기 위한 목적으로 디젤 산화 촉매(DOC) 및 희박 NOx 트랩(LNT) 적용례에 사용된다. 배기 가스의 온도가 촉매에 융융된 백금족 금속이 활성이 되는 온도까지 증가할 때, 탄화수소는 분자체로부터 방출되고, 이어서 CO2로 산화된다. 따라서, LNT 시스템은 또한 배기 가스 처리 시스템에서 CO 및 HC를 산화시키기 위한 산화 촉매로서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 배기 가스 처리 시스템의 다른 양태는, 본 발명의 양태에 따른 배기 가스 처리 시스템(700)의 개략도를 도시하는 도 4에 도시된다. 도 4를 참조하면, 전술한 바와 같은 기상 오염물 및 미립자 물질을 함유하는 배기 가스 스트림은 라인(730)을 통해 엔진(720)으로부터 디젤 희박 NOx 트랩(LNT)(740)으로 운반된다. 이어서, 배기 가스 스트림은 라인(750)을 통해, 존재하는 경우, 배기 가스 스트림에 존재하는 미립자 물질을 포획하는 촉매화된 그을음 필터(CSF)(760)로 운반된다. CSF(760)는 또한 임의적으로 향상된 재생 성능을 위해 촉매화된다. 미립자 물질의 CSF(760)에 의한 제거 후, 배기 가스 스트림은 라인(770)을 통해 배기 가스가 처리 시스템에서 배출되기 전에 존재하는 잔여 CO 및 HC의 처리 및/또는 변환을 위해 본 발명의 하류의 산화 촉매 성분(CO Ox)(780)에 운반된다. 배기 가스 스트림은, CSF(760)가 존재하지 않는 경우, 라인(790)을 통해 산화 촉매 성분(CO Ox)(780)으로 운반될 수 있다.
촉매 조성물
DOC, CO 산화 촉매 및 임의적으로 LNT 시스템은 다공성 내화성 산화물 지지체 또는 산소 저장 성분에 함침된 PGM 성분을 포함한다. 본원에 사용된 "백금족 금속" 또는 "PGM"은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 및 이들의 혼합물을 비롯한 백금족 금속 또는 이의 산화물을 포함한다. 특정 양태에서, PGM 성분은 백금족 금속의 조합, 예컨대 백금 및 팔라듐(예컨대, 약 1:10 내지 약 10:1의 중량비, 더욱 전형적으로 약 1:1 이상, 약 1.5:1 이상, 또는 약 2:1 이상의 백금 대 팔라듐 중량비)을 포함한다. 다른 양태에서, PGM 성분은 백금 또는 팔라듐을 포함한다. PGM 성분(예컨대, Pt, Pd 또는 이들의 조합)의 농도는 변할 수 있지만, 전형적으로 함침된 다공성 내화성 산화물 지지체 또는 산소 저장 성분의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량%(예컨대, 함침된 지지체 물질을 기준으로 약 1 내지 약 6 중량%)일 수 있다.
일부 양태에서, CO 산화 촉매는 비금속 산화물 성분을 포함한다. 비금속 산화물은 디젤 배기 가스에서 CO, HC 및 NO의 산화를 위한 촉매 조성물에 사용되었다. 본원에 사용된 "비금속 성분"은 구리, 납, 철, 니켈, 아연, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 몰리브데늄, 탄탈륨, 코발트, 비스무스, 카드뮴, 티타늄, 지르코늄, 안티몬, 망간, 베릴륨, 크로뮴, 게르마늄, 바나듐, 갈륨, 하프늄, 인듐, 니오븀, 레늄, 탈륨 및 이들의 조합으로부터 선택되는 비금속의 산화물을 지칭한다. 일부 양태에서, 비금속 성분은 망간(Mn), 구리(Cu) 또는 이들의 조합의 금속 산화물을 포함한다. Mn은 환경에 따라 산화물 형태에서 여러 가지 가능한 산화 상태(예컨대, +2, +3 및 +4)를 나타내고, 따라서 MnOx로 지칭되고, 이때 x는 금속의 산화 상태를 나타낸다. 산화물 형태의 Cu는 +1이 또한 공지되어 있지만 일반적으로 +2의 산화 상태를 나타낸다. 특정 양태에서, 비금속 산화물 성분은, 예컨대 약 1:10 내지 약 10:1의 중량비의 MnOx 및 CuO의 조합을 포함한다.
일부 양태에서, 비금속 산화물 성분은 VIII 족, IIIB 족, 희토류 금속, IVB 족, VB 족, VIB 족, IB 족, IIB 족 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속의 산화물과 조합된 비금속 산화물 MnOx 및/또는 CuO를 포함한다. 일부 양태에서, 비금속 산화물은 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 니오븀, 크로뮴, 몰리브데늄, 텅스텐 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속 산화물과 조합된다. 일부 양태에서, 비금속 산화물 성분에 존재하는 모든 개별적인 금속 산화물의 비율은 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 양태에서, MnOx 및/또는 CuO는 총 금속 산화물 성분의 적어도 약 1 내지 약 95 중량%의 양으로 비금속 산화물 성분에 존재한다.
본원에 사용된 "다공성 내화성 산화물"은 디젤 엔진 배기 가스와 관련된 온도와 같은 고온에서 화학적 및 물리적 안정성을 나타내는 다공성 금속-함유 산화물 물질을 지칭한다. 예시적인 내화성 산화물은 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 세리아 및 이들의 물리적 혼합물 또는 화학적 조합, 예컨대 원자적으로 도핑된 조합 및 고 표면적 또는 활성화된 화합물, 예컨대 활성화된 알루미나를 포함한다. 예시적인 알루미나는 큰 공극 보헤마이트, 감마-알루미나 및 델타/세타-알루미나를 포함한다. 유용한 상업적 알루미나는 활성화된 알루미나, 예컨대 고 벌크 밀도 감마-알루미나, 저 또는 중 벌크 밀도 큰 공극 감마-알루미나, 및 저 벌크 밀도 큰 공극 보헤마이트 및 감마-알루미나를 포함한다.
"감마 알루미나" 또는 "활성 알루미나"로도 지칭되는 알루미나 지지체 물질과 같은 고 표면적 내화성 산화물 지지체는 전형적으로 60 m2/g 초과, 종종 약 200 m2/g 이상까지의 BET 표면적을 나타낸다. 이러한 활성화된 알루미나는 통상적으로 알루미나의 감마 및 델타 상 혼합물이지만, 상당한 양의 에타, 카파 및 쎄타 알루미나 상을 함유할 수도 있다. "BET 표면적"은 N2 흡착에 의해 표면적을 측정하는 브루나우어, 에멧, 텔러(Brunauer, Emmett, Teller) 방법을 지칭하는 통상적인 의미를 갖는다. 바람직하게는, 활성 알루미나는 60 내지 350 m2/g, 전형적으로 90 내지 250 m2/g의 비표면적을 갖는다.
본원에 사용된 "OSC"는 종종 다가 산화 상태를 갖고 산화 조건 하에 산소(O2) 또는 질소 산화물(NO2)과 같은 산화제와 적극적으로 반응할 수 있고 환원 조건 하에 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 또는 수소(H2)와 같은 환원제와 반응하는 실체인 산소 저장 성분을 지칭한다. 특정 예시적인 OSC는 희토류 금속 산화물이고, 주기율표에 정의된 스칸듐, 이트륨 및 란타늄 계열의 하나 이상의 산화물을 지칭한다. 적합한 산소 저장 성분의 예는 세리아 및 프라세오디미아 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 SCR 성분은 금속 이온-교환된 분자체(예컨대, 촉진제 금속을 함유하는 분자체)를 포함한다. 일부 양태에서, 금속 교환된 분자체에 하나 이상의 추가적인 금속이 함침된다. 특정 양태에서, 촉진제 금속, 및 분자체에 함침된 추가적인 금속의 조합은 상응하는 금속 산화물의 중량비로 표시되고 약 1:10 내지 약 10:1의 범위이다. 금속 이온-교환된 분자체에 존재하는 촉진제 금속의 농도는 변할 수 있지만, 전형적으로 금속 산화물로서 계산된 이온-교환된 분자체의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다. 유사하게, 변형된 금속 이온-교환된 분자체에 존재하는 추가적인 금속의 농도는 변할 수 있지만, 전형적으로 금속 산화물로서 계산된 이온-교환된 분자체의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량%이다. 일부 양태에서, 구리 또는 철은 금속(예컨대, 촉진제 금속)으로서 선택된다. 일부 양태에서, 알루미늄은 추가적인 금속으로서 선택된다. 추가의 양태에서, 분자체는 카바자이트(CHA) 제올라이트 지지체이다.
촉진제 금속은 분자체에 의도적으로 첨가되어, 의도적으로 첨가된 금속을 갖지 않는 분자체와 비교하여 분자체의 촉매 활성을 향상시킨다. 따라서, 하나 이상의 양태의 분자체는 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni), 란타늄(La), 망간(Mn), 철(Fe), 바나듐(V), 은(Ag), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 티타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 아연(Zn), 주석(Sn), 니오븀(Nb), 몰리브데늄(Mo), 하프늄(Hf), 이트륨(Y) 및 텅스텐(W)과 같은 하나 이상의 촉진제 금속으로 이온-교환될 수 있다. 특정 양태에서, 분자체 성분은 Cu로 촉진된다.
추가적인 금속은 IIIB 족, IVB 족, VB 족, VIB 족, VIIB 족, VIIIB 족, IB 족 및 IIB 족의 알칼리 금속, 알칼리토 금속 및 전이 금속, IIIA 족 원소, IVA 족 원소, 란타나이드, 악티나이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 한 양태에서, 추가적인 금속은 알루미늄, 철, 구리, 지르코늄 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 양태에서, 촉진제 금속 및 추가적인 금속은 동일한 금속이 아니다.
본 발명의 분자체는 지지체 물질, 예를 들어 제올라이트 및 다른 골격 물질(예컨대, 동형으로 치환된 물질)(미립자 형태일 수 있고 촉매로서 사용되는 하나 이상의 촉진제 금속과 조합될 수 있음)을 지칭한다.
하나 이상의 양태에서, 본 발명의 분자체는 사용될 수 있는 임의의 구조 유형의 제올라이트, 예컨대 ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, SCO, CFI, SGF, CGS, CHA, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SGT, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WIE, WEN, YUG, ZON 또는 이들의 조합의 구조 유형을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 분자체는 카바자이트(CHA) 결정 구조 제올라이트를 포함하고, 알루미노실리케이트 제올라이트, 보로실리케이트, 갈로실리케이트, SAPO, ALPO, MeAPSO 및 MeAPO로부터 선택된다. 일부 양태에서, CHA 구조를 갖는 제올라이트가 사용되고, 비제한적으로 SSZ-13, SSZ-62, 천연 카바자이트, 제올라이트 K-G, 린데(Linde) D, 린데 R, LZ-218, LZ-235, LZ-236, ZK-14, SAPO-34, SAPO-44, SAPO-47, CuSAPO-34, CuSAPO-44, CuSAPO-47 및 ZYT-6을 포함한다.
제올라이트의 입자 크기는 다양할 수 있다. 일반적으로 CHA 제올라이트의 입자 크기는 약 10 내지 약 40 μm, 바람직하게는 약 10 내지 약 30 μm, 더욱 바람직하게는 10 내지 약 20 μm의 D90 입자 크기를 특징으로 할 수 있다. D90은 입자의 90%가 더 미세한 입자 크기를 갖는 입자 크기로서 정의된다.
제올라이트 지지체 물질은 전형적으로 60 m2/g 초과, 종종 약 200 m2/g 이상의 BET 표면적을 나타낸다. "BET 표면적"은 N2 흡착에 의해 표면적을 측정하기 위한 브루나우어, 에멧, 텔러 방법을 지칭하는 통상적인 의미를 갖는다. 하나 이상의 양태에서, BET 표면적은 약 200 m2/g 이상, 약 400 m2/g 이상 또는 약 600 m2/g 이상이다.
알루미노실리케이트 분자체의 경우, 이러한 분자체의 알루미나에 대한 실리카의 비는 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 분자체는 2 내지 300, 예컨대 5 내지 250, 5 내지 200, 5 내지 100 및 5 내지 50의 알루미나에 대한 실리카 몰비(SAR)를 갖는다. 하나 이상의 특정 양태에서, 분자체는 10 내지 200, 10 내지 100, 10 내지 75, 10 내지 60 및 10 내지 50; 15 내지 100, 15 내지 75, 15 내지 60 및 15 내지 50; 20 내지 100, 20 내지 75, 20 내지 60 및 20 내지 50의 알루미나에 대한 실리카 몰비(SAR)를 갖는다.
기재
하나 이상의 양태에 따르면, DOC, SCR, CSF, LNT 및 CO 산화 촉매 성분의 조성물용 기재는 자동차 촉매를 제조하는데 전형적으로 사용되는 임의의 물질로 구성될 수 있고, 전형적으로 금속 또는 세라믹 허니콤 구조를 포함할 수 있다. 기재는 전형적으로 워시코트 조성물이 표면 상에 도포되고 부착되어 복수의 벽 표면을 제공함으로써 촉매 조성물용 담체 기재로서 작용한다.
예시적인 금속 기재는 티타늄 및 스테인레스 강과 같은 내화성 금속 및 금속 합금뿐만 아니라 철이 실질적인 성분 또는 주요 성분인 다른 합금을 포함한다. 이러한 합금은 하나 이상의 니켈, 크롬 및/또는 알루미늄을 함유할 수 있고, 이들 금속의 총량은 유리하게는 15 중량% 이상의 합금, 예를 들어, 10 내지 25 중량%의 크롬, 3 내지 8 중량%의 알루미늄, 및 20 중량% 이하의 니켈을 포함할 수 있다. 합금은 또한 망간, 구리, 바나듐, 티타늄 등과 같은, 소량 또는 미량의 하나 이상의 다른 금속을 함유할 수 있다. 표면 또는 금속 담체는 고온, 예를 들어, 1,000℃ 이상의 고온에서 산화되어 기재의 표면 상에 산화물 층을 형성하여 합금의 내부식성을 향상시키고 금속 표면에 대한 워시코트 층의 접착을 용이하게 할 수 있다.
기재를 구성하는데 사용되는 세라믹 물질은 임의의 적합한 내화성 물질, 예를 들어, 코디어라이트, 멀라이트, 코디어라이트-α-알루미나, 질화규소, 지르콘 멀라이트, 스포듀민, 알루미나-실리카 마그네시아, 지르콘 실리케이트, 실리마나이트, 마그네슘 실리케이트, 지르콘, 페탈라이트, α-알루미나, 알루미노실리케이트 등을 포함할 수 있다.
통로가 유체 유동에 개방되도록 기재의 유입구에서 유출구 측면으로 연장되는 복수의 미세하고 평행한 가스 유동 통로를 갖는 단일체 플로우-스루 기재와 같은 임의의 적합한 기재가 사용될 수 있다. 유입구에서 유출구까지 본질적으로 직선 경로인 상기 통로는 촉매 물질이 워시코트로서 코팅되어 상기 통로를 통해 유동하는 가스가 촉매 물질과 접촉하는 벽에 의해 한정된다. 단일체 기재의 유동 통로는 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 정현파형, 육각형, 타원형, 원형 등과 같은 임의의 적합한 단면 형상일 수 있는 박벽 채널(thin-walled channel)이다. 이러한 구조물은 단면의 평방 인치 당 약 60 내지 약 1,200개 또는 그 이상의 가스 유입구 개구(즉, "셀(cell)"), 보다 일반적으로는 약 300 내지 600 cpsi(평방 인치 당 셀)를 함유할 수 있다. 플로우-스루 기재의 벽 두께는 다양할 수 있고, 전형적인 범위는 0.002 내지 0.1 in이다. 시판 중인 대표적인 플로우-스루 기재는 400 cpsi 및 6 mil의 벽 두께를 갖는 코디어라이트 기재, 또는 600 cpsi 및 4 mil의 벽 두께를 갖는 코디어라이트 기재이다. 그러나, 본 발명이 특정 기재 유형, 물질 또는 기하 구조로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
다른 양태에서, 기재는 월-플로우 기재일 수 있고, 이때 각각의 통로는 비-다공성 플러그로 기재 본체의 하나의 단부에서 차단되고, 교대 통로는 대향 단부 측면에서 차단된다. 이는 월-플로우 기재의 다공성 벽을 통한 가스 유동이 출구에 도달할 것을 필요로 한다. 이러한 단일체 기재는 약 700 cpsi 이상, 예를 들어 약 100 내지 400 cpsi, 보다 전형적으로는 약 200 내지 약 300 cpsi를 포함할 수 있다. 셀의 단면 형상은 전술한 바와 같이 다양할 수 있다. 월-플로우 기재는 전형적으로는 0.002 내지 0.1 in의 벽 두께를 갖는다. 시판 중인 대표적인 월-플로우 기재는, 예를 들어, 200 cpsi 및 10 mil의 벽 두께 또는 300 cpsi 및 8 mil의 벽 두께, 및 45 내지 65%의 벽 공극률을 갖는 다공성 코디어라이트로 구성된다. 알루미늄-티타네이트, 탄화규소 및 질화규소와 같은 다른 세라믹 물질도 또한 월-플로우 필터 기재로 사용된다. 그러나, 본 발명이 특정 기재 유형, 물질 또는 기하 구조로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 기재가 월-플로우 기재인 경우, 촉매 조성물은 벽의 표면 상에 배치된다는 것 이외에도 다공성 벽의 공극 구조 내로 침투할 수 있다(즉, 공극 개구를 부분적으로 또는 완전히 폐쇄시킬 수 있다)는 사실에 주목해야 한다.
도 5 및 6은 본원에서 기술되는 워시코트 조성물로 코팅된 플로우-스루 기재 형태의 예시적인 기재(2)를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 예시적인 기재(2)는 원통 형상으로서, 원통형 외면(4), 상류 단면(6) 및 상기 상류 단면(6)과 동일한 대응하는 하류 단면(8)을 갖는다. 기재(2)는 내부에 형성된 복수의 미세하고 평행한 가스 유동 통로(10)를 갖는다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 유동 통로(10)는 벽(12)에 의해 형성되고 담체(2)를 통하여 상류 단면(6)에서 하류 단면(8)까지 연장되고, 통로(10)는 유체, 예를 들어 가스 스트림이 그의 가스 유동 통로(10)를 경유하여 담체(2)를 통해 종방향으로 유동하도록 방해받지 않는다. 도 6에서 보다 쉽게 나타나 있는 바와 같이, 벽(12)은 가스 유동 통로(10)가 실질적으로 정다각형 형상을 갖도록 치수화되고 배열된다. 도시된 바와 같이, 워시코트 조성물은 필요에 따라 다수의 별개의 층으로 도포될 수 있다. 도시된 양태에서, 워시코트는 담체 부재의 벽(12)에 접착된 별개의 하부 워시코트 층(14) 및 상기 하부 워시코트 층(14) 상에 코팅된 제2 별개의 상부 워시코트 층(16)으로 구성된다. 본 발명은 하나 이상(예를 들어, 2개, 3개 또는 4개)의 워시코트 층으로 실시될 수 있고, 설명된 2-층 양태로 제한되지 않는다.
다르게는, 도 5 및 도 7은 본원에 기술된 워시코트 조성물로 코팅된 월 플로우 필터 기재의 형태의 예시적인 기재(2)를 설명할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예시적인 기재(2)는 복수의 통로(52)를 갖는다. 통로는 필터 기재의 내부 벽(53)에 의해 관형으로 둘러싸여 있다. 기재는 유입 단부(54) 및 유출 단부(56)를 갖는다. 다른 통로는 유입 플러그(58)로 유입 단부에서 및 유출 플러그(60)로 유출 단부에서 플러깅되어 유입구(54) 및 유출구(56)에 대향하는 바둑판 패턴을 형성한다. 가스 스트림(62)은 플러깅되지 않은 채널 유입구(64)를 통해 도입되고, 유출 플러그(60)에 의해 중단되고, (다공성인) 채널 벽(53)을 통해 유출구 측면(66)으로 확산된다. 가스는 유입 플러그(58)에 기인하여 벽의 유입구 측면으로 돌아갈 수 없다. 본 발명에 사용된 다공성 월 플로우 필터는 상기 요소의 벽이 하나 이상의 촉매 물질을 그 위에 갖거나 그 안에 함유한다는 점에서 촉매화된다. 촉매 물질은 요소 벽의 유입구 측면에만, 유출구 측면에만, 유입구 측면 및 유출구 측면 둘 다에 존재할 수 있거나, 벽 자체가 촉매 물질의 전부 또는 일부로 구성될 수 있다. 본 발명은 요소의 유입구 및/또는 유출구 벽 상에 촉매 물질의 하나 이상의 층의 사용을 포함한다.
일부 양태에서, 동일한 담체 기재는 축 방향으로 대역설정된 형태로 별도의 워시코트 슬러리에 함유된 2개 이상의 촉매 조성물로 코팅된다. 예를 들어, 동일한 담체 기재는 하나의 촉매 조성물의 워시코트 슬러리 및 또 다른 촉매 조성물의 워시코트 슬러리로 코팅되고, 이때 각각의 촉매 조성물은 상이하다. 이것은, 담체 기재(22)의 길이를 따라 제1 워시코트 대역(24) 및 제2 워시코트 대역(26)이 나란히 위치하는 양태를 도시하는 도 8을 참조하면 더욱 쉽게 이해될 수 있다. 특정 양태의 제1 워시코트 대역(24)은 담체 기재(22)의 유입 단부(25)로부터 담체 기재(22)의 길이의 약 5 내지 약 95%의 범위에 걸쳐 연장된다. 제2 워시코트 대역(26)은 담체 기재(22)의 유출구(27)로부터 담체 기재(22)의 총 축 길이의 약 5 내지 약 95%로 연장된다. 기술된 처리 시스템 내의 2개 이상의 성분의 촉매 조성물은 동일한 담체 기재 상에 대역설정될 수 있다. 일부 양태에서, DOC 및 SCR 성분의 촉매 조성물은 동일한 담체 기재 상에 대역설정된다. 다른 양태에서, DOC 및 CO 산화 촉매 성분의 촉매 조성물은 동일한 담체 기재 상에 대역설정된다. 추가의 양태에서, 동일한 담체 기재는 3개의 상이한 촉매 조성물을 사용하여 대역설정된다.
워시코트 또는 촉매 금속 성분 또는 조성물의 다른 성분의 양을 기술할 때, 촉매 성분의 단위 부피 당 성분의 중량 단위를 사용하는 것이 편리하다. 따라서, 입방 인치 당 그램("g/in3") 및 입방 피트 당 그램("g/ft3")은 본원에서는 기재의 빈 공간(void space)의 부피를 포함하는 기재의 부피 당 성분의 중량을 의미하는 것으로 사용된다. 때로는, 또한 g/L과 같은 다른 부피 당 중량 단위도 사용된다. 단일체 플로우-스루 기재와 같은 촉매 기재 상의 촉매 조성물의 총 하중은 전형적으로 약 0.5 내지 약 6 g/in3, 더욱 전형적으로 약 1 내지 약 5 g/in3이다. 지지체 물질(즉, Pt, Pd 또는 이들의 조합)을 함유하지 않은 PGM 성분의 총 하중은 전형적으로 각각의 개별 담체 기재에 대해 약 10 내지 약 200 g/ft3의 범위이다.
이러한 단위 부피 당 중량이 전형적으로 촉매 워시코트 조성물로 처리하기 전 및 후에 촉매 기재를 칭량함으로써 계산되고, 이러한 처리 공정은 고온에서 촉매 기재를 건조하고 하소시키는 단계를 포함하므로, 이러한 중량은 워시코트 슬러리의 모든 물이 제거되기 때문에 용매-부재 촉매 코팅을 나타낸다는 사실에 주목해야 한다.
촉매 조성물의 제조 방법
PGM-함침된 내화성 산화물 물질 또는 산소 저장 성분의 제조는 전형적으로 미립자 형태의 내화성 산화물 지지체 물질 또는 산소 저장 성분에 PGM 용액, 예컨대 백금 용액, 팔라듐 용액 또는 이들의 조합을 함침시키는 단계를 포함한다. 다수의 PGM 성분(예컨대, 백금 및 팔라듐)은 동시에 또는 개별적으로 함침될 수 있고, 초기 습윤 기술을 사용하여 동일한 지지체 입자 또는 별도의 지지체 입자에 함침될 수 있다.
모세관 함침 또는 건식 함침이라고도 불리는 초기 습윤 함침 기술은 통상적으로 이종 물질, 즉 촉매의 합성에 사용된다. 전형적으로, 금속 전구체는 수성 또는 유기 용액에 용해되고, 이어서 금속-함유 용액이 첨가된 용액의 부피와 동일한 공극 부피를 함유하는 촉매 지지체에 첨가된다. 모세관 작용은 용액을 지지체의 공극 내로 끌어당긴다. 지지체 공극 부피에 과량으로 첨가된 용액은 용액 수송이 모세관 작용 공정에서 확산 공정으로 변하도록 하고, 이는 훨씬 느려진다. 이어서, 촉매는 건조되고, 하소되어 용액 내의 휘발성 성분을 제거하여 금속을 촉매 표면 상에 침착시킬 수 있다. 최대 하중은 용액 중 전구체의 용해도에 의해 제한된다. 함침된 물질의 농도 프로필은 함침 및 건조 중 공극 내의 물질 전달 조건에 따라 달라진다.
지지체 입자는 전형적으로 실질적으로 모든 용액을 흡수하여 습한 고체를 형성하기에 충분히 건조하다. 팔라듐 또는 백금 니트레이트, 테트라아민 팔라듐 또는 백금 니트레이트, 또는 테트라아민 팔라듐 또는 백금 아세테이트와 같은 수용성 화합물 또는 PGM 성분의 복합체의 수용액이 전형적으로 이용된다. 지지체 입자를 PGM 용액으로 처리한 후, 예컨대 입자를 고온(예컨대, 100 내지 150℃)에서 소정 시간(예컨대, 1 내지 3시간) 동안 열처리함으로써 건조하거나, 이어서 하소시켜 PGM 성분을 더욱 큰 촉매적 활성 형태로 변환시킨다. 예시적인 하소 공정은 공기 중에서 약 400 내지 550℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 열처리함을 포함한다. PGM 함침의 목적 수준에 도달하기 위해 필요에 따라 상기 공정을 반복할 수 있다. 생성된 물질은 건조 분말 또는 슬러리 형태로서 저장될 수 있다.
금속 이온-교환된 분자체의 제조는 전형적으로 금속 전구체 용액과 함께 미립자 형태의 분자체의 이온-교환 공정을 포함한다. 다수의 금속 전구체는 동시에 또는 개별적으로 이온-교환될 수 있고, 동일한 외부 용액 또는 별도의 외부 용액을 사용할 수 있고, 동일한 지지체 입자 상에서 이온-교환된다.
이온-교환 공정 동안, 더 약한 결합 강도를 갖고 다공성 지지체, 예컨대 제올라이트에 존재하는 이온은 관심 있는 외부 금속 이온으로 교환된다. 예를 들어, 공극에 존재하는 나트륨 이온으로 제조된 제올라이트는 상이한 이온으로 교환되어 이온-교환된 다공성 지지체, 예컨대 제올라이트를 형성할 수 있다. 이는 교환하려는 관심 있는 외부 금속 이온을 함유하는 용액에서 다공성 지지체, 예컨대 제올라이트의 슬러리를 제조함으로써 달성된다. 이러한 과정 동안 열은 임의적으로 적용될 수 있다. 외부 금속 이온은 이제 지지체의 공극으로 확산되어 잔류 이온, 즉 나트륨과 교환되어 금속 이온-교환된 다공성 지지체, 예컨대 제올라이트를 형성할 수 있다.
예를 들어, 특정 양태에서, 금속 이온-교환된 분자체는 불(Bull) 등의 미국 특허공보 제9,138,732호 및 트루칸(Trukhan) 등의 미국 특허공보 제8,715,618호(이들의 전체내용은 본원에 참조로 혼입됨)에 기술된 이온-교환 기술을 사용하여 이전에 제조되었다. 이러한 이온-교환 공정은 구리 이온-교환된 CHA 제올라이트 촉매의 제조를 기술한다. 이러한 입자는 임의적으로 하나 이상의 추가적인 금속 전구체에 의해 추가로 이온-교환될 수 있다.
지지체 입자는 통상적으로 충분히 건조하여 실질적으로 모든 용액을 흡수하여 습윤 고체를 형성한다. 금속 이온-교환된 분자체는 고온에서 건조되고, 추가적인 금속 전구체와 접촉하기 전에 임의적으로 하소될 수도 있다. 금속 전구체의 수용성 화합물 또는 착체의 수용액이 전형적으로 이용되고, 예컨대 특정한 예를 갖는 금속 전구체의 금속 염은 지르코늄(IV) 수소포스페이트, 이염기성 알루미늄(III) 아세테이트, 구리(II) 아세테이트, 철(II) 아세테이트, 철(III) 아세테이트 및 이들의 조합을 포함한다. 알루미늄 기반 금속 전구체를 위한 수분산성 디스퍼랄(Disperal, 등록상표) 및 디스팔(Dispal, 등록상표)과 같은 콜로이드성 용액이 또한 사용될 수 있다.
금속 이온-교환된 분자체를 함침시키는데 사용되는 금속 전구체의 농도는 금속 이온-교환된 분자체의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 50 중량%일 수 있다.
금속 전구체 용액에 의한 지지체 입자, 예컨대 분자체의 처리에 이어서, 입자를, 예컨대 고온(예컨대, 100 내지 150℃)에서 소정 기간(예컨대, 1 내지 3시간) 동안 열처리함으로써 건조하고, 이어서, 하소시켜 금속 성분을 촉매적으로 더욱 활성인 산화물 형태로 변환시킨다. 예시적인 하소 공정은 공기 중에서 약 500 내지 800℃의 온도에서 약 1 내지 3시간 동안 열처리하는 것을 포함한다. 상기 공정은 목적 수준의 금속 교환에 도달하기 위해 필요에 따라 반복될 수 있다. 생성된 물질은 건조 분말 또는 슬러리 형태로 저장될 수 있다.
기재 코팅 공정
PGM-함침된 내화성 산화물 물질 또는 산소 저장 성분 또는 이의 금속 이온-교환된 분자체를 함유하는 담체 입자의 형태인 상기 언급된 촉매 조성물은 허니콤-형 기재와 같은 촉매 담체 기재를 코팅하기 위한 목적으로 물과 혼합되어 슬러리를 형성한다.
촉매 입자 이외에, 슬러리는 임의적으로 결합제인 알루미나, 탄화수소(HC) 저장 성분(예컨대, 제올라이트), 수용성 또는 수분산성 안정화제(예컨대, 바륨 아세테이트), 촉진제(예컨대, 란타늄 니트레이트), 회합성 증점제 및/또는 계면활성제(예컨대, 음이온성, 양이온성, 비이온성 또는 양쪽성 계면활성제)를 함유할 수 있다. 슬러리의 전형적인 pH 범위는 약 3 내지 약 6이다.
임의적으로, 전술한 바와 같이, 슬러리는 탄화수소(HC)의 흡착을 위한 하나 이상의 탄화수소(HC) 저장 성분을 함유할 수 있다. 임의의 공지된 탄화수소 저장 물질, 예를 들어, 제올라이트 또는 제올라이트-유사 물질과 같은 마이크로-다공성 물질이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 탄화수소 저장 물질은 제올라이트이다. 제올라이트는 천연 또는 합성 제올라이트, 예컨대 포자사이트, 카바자이트, 클리놉틸롤라이트, 모르데나이트, 실리칼라이트, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 초안정 제올라이트 Y, ZSM-5 제올라이트, 오프레타이트 또는 베타 제올라이트일 수 있다. 바람직한 제올라이트 흡착제 물질은 높은 실리카 대 알루미나 비를 갖는다. 제올라이트는 약 25:1 이상, 바람직하게는 약 50:1 이상의 실리카/알루미나 몰비를 가질 수 있고, 유용한 범위는 약 25:1 내지 1,000:1, 50:1 내지 500:1 및 약 25:1 내지 300:1이다. 바람직한 제올라이트는 ZSM, Y 및 베타 제올라이트를 포함한다. 특히 바람직한 흡착제는 미국 특허공보 제6,171,556호(이의 전체내용이 본원에 참조로 혼입됨)에 개시된 베타 제올라이트를 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 제올라이트 또는 다른 HC 저장 성분은 전형적으로 약 0.05 내지 약 1 g/in3의 양으로 사용된다.
존재하는 경우, 알루미나 결합제는 전형적으로 약 0.05 내지 약 1 g/in3의 양으로 사용된다. 알루미나 결합제는, 예를 들어 보헤마이트, 감마-알루미나 또는 델타/세타 알루미나일 수 있다.
슬러리는 분쇄되어 입자의 혼합 및 균일한 물질의 형성을 강화시킬 수 있다. 분쇄는 볼 밀, 연속 분쇄기 또는 다른 유사한 장비에서 수행될 수 있고, 슬러리의 고체 함량은, 예컨대 약 20 내지 60 중량%, 더욱 특히 약 20 내지 40 중량%일 수 있다. 한 양태에서, 분쇄 후 슬러리는 약 10 내지 약 40 μm, 바람직하게는 10 내지 약 30 μm, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 15 μm의 D90 입자 크기를 특징으로 한다. D90은 입자의 90%가 더 미세한 입자 크기를 갖는 입자 크기로서 정의된다.
이어서, 슬러리는 당업계에 공지된 임의의 워시코트 기술을 사용하여 촉매 기재 상에 코팅된다. 한 양태에서, 촉매 기재는 슬러리에 1회 이상 침지되거나 그렇지 않으면 슬러리로 코팅된다. 이어서, 코팅된 기재는 고온(예컨대, 100 내지 150℃)에서 소정 시간(예컨대, 1 내지 3시간) 동안 건조되고, 이어서, 예를 들어 400 내지 600℃에서 전형적으로 약 10분 내지 약 3시간 동안 가열에 의해 하소된다. 건조 및 하소 후, 최종 워시코트 코팅 층은 본질적으로 무용매인 것으로 간주될 수 있다.
OSC가 존재하는 경우, 워시코트 층으로의 상기 OSC의 전달은, 예를 들어 혼합된 산화물의 사용에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 세리아는 세륨 및 지르코늄의 혼합된 산화물, 및/또는 세륨, 지르코늄 및 네오디뮴의 혼합된 산화물로서 전달될 수 있다. 예를 들어, 프라세오디미아는 프라세오디뮴 및 지르코늄의 혼합된 산화물, 및/또는 프라세오디뮴, 세륨, 란타늄, 이트륨, 지르코늄 및 네오디뮴의 혼합된 산화물로서 전달될 수 있다.
하소 후에, 상기 워시코트 기술에 의해 수득된 촉매 하중은 기재의 코팅된 중량 및 비코팅된 중량의 차이를 계산함으로써 측정될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 촉매 하중은 슬러리 레올로지(rheology)를 변경함으로써 변형될 수 있다. 또한, 워시코트를 생성하기 위한 코팅/건조/하소 공정은 목적 하중 수준 또는 두께로 코팅을 제조하기 위해 필요에 따라 반복될 수 있고, 이는 1개 초과의 워시코트가 도포될 수 있음을 의미한다.
촉매 조성물은 단일 층 또는 다중 층으로서 도포될 수 있다. 한 양태에서, 촉매는 단일 층(예컨대, 도 6의 유일한 층(16))으로 도포된다. 한 양태에서, 촉매 조성물은 상이한 조성을 갖는 각각의 층을 갖는 다중 층으로 도포된다. 예를 들어, 하부 층(예컨대, 도 6의 층(14))은 내화성 산화물 물질에 함침된 PGM 성분을 포함하는 본 발명의 산화 촉매 조성물을 포함할 수 있고, 상부 층(예컨대, 도 6의 층 16)은 제올라이트 물질과 혼합된 내화성 산화물 성분에 함침된 PGM 성분을 포함하는 본 발명의 촉매 조성물을 포함한다. 다른 예에서, 촉매 조성물은 알루미나와 혼합된 산소 저장 성분에 함침된 PGM 성분을 포함하는 하나의 단일 층을 포함할 수 있다. 각각의 층에서 산화 촉매 조성물의 상대적인 양은 변할 수 있고, 예시적인 이중 층 코팅은 하부 층(기재 표면에 인접함)에 PGM 성분을 포함하는 산화 촉매 조성물의 총 중량의 약 10 내지 90 중량% 및 상부 층에서 촉매 조성물의 총 중량의 약 10 내지 90 중량%를 포함한다.
실시예
본 발명의 양상은 본 발명의 특정 양상을 설명하기 위해 제시되고 이의 제한으로 해석되어서는 안 되는 하기 실시예에 의해 더욱 자세히 설명된다.
하기 실시예는 디젤 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC) 저감 적용례에 사용하도록 의도되는 CO 및 HC 환원 촉매에 관한 것으로서, 실시예는 제조 방법을 제공하고, 본 발명의 배기 가스 처리 시스템에 사용될 때 배기 가스에 존재하는 CO를 감소시키는 개선된 성능을 설명한다.
실시예 1: Pt/Pd 촉매의 제조
하부 층
약 150 m2/g의 BET 표면적, 약 0.85 cc/g의 공극 부피 및 약 100 Å의 평균 공극 반경을 갖는 시판 중인 고 표면적 감마 알루미나를, 표준 초기 습윤 기술을 사용하여 팔라듐 니트레이트 용액으로 함침시켰다(알루미나 고체를 기준으로 0.8% Pd). 바륨 하이드록사이드 분말(알루미나 고체를 기준으로 1.6% BaO)의 후속적인 첨가 후, 생성된 혼합물을 PVP로 안정화되고 탈이온수에 분산된 Pt의 나노미터 크기의 입자를 포함하는 물질인 콜로이드성 Pt(알루미나 고체를 기준으로 1.7% Pt)의 용액에 첨가하였다. 첨가하는 동안, 충분한 바륨 하이드록사이드를 첨가하여 pH를 8 초과로 유지하였다. 추가의 탈이온수를 첨가하여 약 27%의 고체 농도를 달성하였다. 타르타르산(총 슬러리 고체를 기준으로 0.5%) 및 4의 pH를 달성하기에 충분한 질산을 첨가함으로써 생성된 슬러리의 레올로지를 조정하였다. 이어서, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 슬러리를 약 20 μm 미만의 90%의 입자 크기로 분쇄하였다. 이어서, 수크로스(총 슬러리 고체를 기준으로 5%)를 첨가하고, 이어서 질산으로 최종 pH를 4로 조정하였다(슬러리 A).
동일한 고 표면적 감마 알루미나를 탈이온수에 분산시키고, 질산을 사용하여 생성된 혼합물의 pH를 4로 조정하고, 이어서 혼합물을 약 20 μm 미만의 90%의 입자 크기까지 분쇄함으로써, 알루미나 단독의 제2 슬러리(슬러리 B)를 유사하게 제조하였다. 이어서, 슬러리 A 및 B를 4.4:1의 고체 비로 조합하고, 균일성을 보장하기 위해 완전히 혼합하였다. 코팅 전에, 시판 중인 습윤제(계면 활성제) 및 pH를 4로 낮추기에 충분한 질산을 첨가하여 슬러리의 레올로지를 조정하였다. 당업계에 공지된 침착 방법을 사용하여, 최종 슬러리를 1" 직경 x 3" 길이의 코디어라이트 기재 상에 코팅하였다. 코팅된 단일체를 120℃에서 건조하고, 공기 중에서 450℃에서 1시간 동안 하소시켰다. 하소 후, 총 워시코트 하중은 약 1.3 g/in3였다. 총 백금족 금속 하중은 45 g/ft3이고, Pt/Pd 중량비는 2:1였다.
상부 층
표준 초기 습윤 기술을 사용하여 하부 층에 사용된 동일한 고 표면적 감마 알루미나를 팔라듐 니트레이트 용액으로 함침시켰다(알루미나 고체를 기준으로 5.2% Pd). 바륨 하이드록사이드 분말(알루미나 고체를 기준으로 10.4% BaO)의 후속 첨가 후, pH를 8 초과로 유지하기에 충분한 바륨 하이드록사이드를 주기적으로 첨가하면서 혼합물을 탈이온수에 천천히 첨가하였다. 타르타르산을 첨가하여 슬러리 혼합물의 pH를 4.5로 조정한 후, 바륨 니트레이트(알루미나 고체를 기준으로 16% BaO)를 첨가하였다. 추가의 탈이온수를 첨가하여 약 27%의 고체 농도를 달성하였다. pH를 4로 낮추기에 충분한 질산을 첨가한 후, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 슬러리를 약 20 μm 미만의 90%의 입자 크기로 분쇄하였다. 이어서, 수크로즈(총 슬러리 고체를 기준으로 5%)를 첨가한 후, 질산으로 최종 pH를 4로 조정하였다(슬러리 C).
이어서, 슬러리 A 및 C를 고체 비 2.2:1로 조합하고, 균일성을 보장하기 위해 완전히 혼합하였다. 이어서, 상업적 공급자로부터 수득하고 입자 크기를 약 22 μm의 D50으로 증가시키기 위해 10% 세리아 결합제로 분무 건조된 고 실리카 대 알루미나 비 베타 제올라이트를 슬러리에 첨가하였다. 코팅 전에, 시판 중인 습윤제(계면활성제) 및 pH를 4로 감소시키기에 충분한 질산의 첨가에 의해 슬러리의 레올로지를 조정하였다. 당업계에 공지된 침착 방법을 사용하여 하부 층으로 이전에 코팅된 1" 직경 x 3" 길이의 코디어라이트 기재 상에 최종 슬러리를 코팅하였다. 코팅된 단일체를 120℃에서 건조하고, 공기 중에서 450℃에서 1시간 동안 하소시켰다. 하소 후 상부 층의 워시코트 하중은 약 1.4 g/in3이고, 분무 건조된 제올라이트는 0.55 g/in3을 포함한다. 상부 층에서 백금족 금속 하중은 45 g/ft3이고, Pt/Pd 중량비는 1:2였다. 총 촉매 워시코트 하중은 2.7 g/in3이었고, 총 백금족 금속 하중은 90g/ft3이고, Pt/Pd 중량비는 1:1였다. 이러한 촉매 복합체는 비교용 디젤 산화 촉매 조성물로서 사용되었다.
실시예 2: Pd/CeO2 촉매의 제조
표준 초기 습윤 기술을 사용하여 약 105 m2/g의 BET 표면적, 약 0.3 cc/g의 공극 부피 및 약 50 Å의 평균 공극 반경을 갖는 시판 중인 고 표면적 세리아를 팔라듐 니트레이트 용액으로 함침시켰다(세리아 고체를 기준으로 3.7% Pd). 바륨 하이드록사이드 분말(세리아 고체를 기준으로 7.3% BaO)의 후속 첨가 후, pH를 8 초과로 유지하기에 충분한 바륨 하이드록사이드를 주기적으로 첨가하면서 혼합물을 탈이온수에 천천히 첨가하였다. 이어서, 약 120 m2/g의 BET 표면적, 약 0.50 cc/g의 공극 부피, 및 약 60 Å의 평균 공극 반경을 갖고 약 4% 란타늄을 포함하는 시판 중인 고 표면적 감마 알루미나를 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 아세트산(세리아 및 알루미나 고체를 기준으로 1.5%), 바륨 니트레이트(세리아 및 알루미나 고체를 기준으로 4.2% BaO) 및 타르타르산(세리아 및 알루미나 고체를 기준으로 1%)을 첨가하였다. 이어서, 추가의 탈이온수를 첨가하여 약 40%의 고체 농도를 달성하였다. pH를 4로 낮추기에 충분한 질산의 첨가 후, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 약 15 μm의 90%의 입자 크기까지 슬러리를 분쇄하였다. 당업계에 공지된 침착 방법을 사용하여 최종 슬러리를 1" 직경 x 3" 길이의 코디어라이트 기재 상에 코팅하였다. 코팅된 단일체를 120℃에서 건조하고, 공기 중에서 450℃에서 1시간 동안 하소시켰다. 하소 후 총 워시코트 하중은 약 1.6 g/in3였다. 총 팔라듐 하중은 40 g/ft3였다.
실시예 3: CO 및 HC T50 라이트-오프 온도에 대한 촉매 복합체의 시험
실시예 1 및 2의 코팅된 촉매 복합체를 다음과 같이 시험하였다. 먼저, 코팅된 단일체를 절반으로 절단하여 1.5" 길이의 2개의 샘플을 수득하였다. 후방 1.5" 길이 부분을 디젤 엔진 배기 가스 스트림에서 750℃에서 25시간 동안 에이징하였다. 상류 버너 DOC 상에서 분사된 디젤 연료를 연소시킴으로써, 배기 가스 스트림의 온도를 750℃로 올렸다. 에이징 후, 점진적으로 온도를 상승시키면서 모의 디젤 엔진 배기 가스를 작은 샘플에 통과시킬 수 있는 실험실 반응기 시스템을 사용하여 코팅된 단일체를 일산화탄소 및 탄화수소의 라이트-오프(LO)에 대해 평가 하였다. Pt/Pd 제형을 별도로(비교 조성물) 및 Pd/CeO2 제형과 조합으로 시험하였다. 2개의 촉매를 함께 시험할 때, 이들을, 하류 또는 후방 위치에 Pd/CeO2 제형을 갖는 반응기에 인접하게 배치하였다. 공간 속도는 Pt/Pd 제형만이 시험되는 경우 140,000/시간이고, 조합의 경우 70,000/시간였다.
특정 온도에서 촉매를 함유하기 위해 사용된 스테인리스 강 반응기는 촉매와 접촉하기 전에 반응기 가스를 예열함으로써 제어되었다. 유입구 온도를 100 내지 310℃의 범위에서 15 ℃/분의 상승 속도로 선형으로 증가시켰다. MKS FTIR(모델 2030)을 사용하여 모든 반응물의 유입구 농도를 온도 상승 전에 설정하였다. 온도 상승이 시작된 후, 유출구 농도를 FTIR에 의해 연속적으로 모니터링하고, 변환 값을 온도의 함수로 계산하였다. 촉매 성능의 비교 평가는 CO 및 HC의 50%가 변환되는 온도(CO 및 HC T50 라이트-오프 온도)를 측정함으로써 달성되었다. CO(500 ppm), 프로필렌(250 ppm C1 기준), 데칸(150 ppm C1 기준), 톨루엔(150 ppm C1 기준), NO(100 ppm), 물(4%) 및 잔량의 N2와 같은 반응물 공급 조성물을 사용하여 촉매 복합체를 시험하였다. 공급물로부터 NO를 제거하고, 공급물로부터 데칸을 제거하고, 이어서 공급 가스로부터 NO 및 데칸을 둘 다 제거함으로써 후속 시험을 완료하였다.
표 1은 Pt/Pd/알루미나 및 Pd/CeO2 촉매 복합체에 대한 CO 및 프로필렌 라이트-오프 결과를 요약한다. NO 및 데칸 둘 다가 공급물로부터 제거된 경우를 제외하고, 대역설정된 조합에 대한 CO 라이트-오프 결과는 그 자체로 시험된 비교 복합체 Pt/Pd/알루미나의 결과와 동일하였다. 공급물로부터의 NO 또는 데칸의 제거가 표준 공급물(표 1의 엔트리 1 참조)을 기준으로 Pt/Pd/알루미나 촉매 복합체(표 1의 엔트리 3 및 5 참조)의 라이트-오프 온도에서 약 6℃ 감소를 야기하지만, 후방 영역에서의 Pd/CeO2 촉매 복합체의 첨가에 의한 어떠한 성능 향상도 관찰되지 않았다(표 1의 엔트리 4 및 6 참조). NO 및 데칸이 둘 다 제거된 경우, 비교용 Pt/Pd/알루미나 촉매 복합체의 성능에서 더 이상의 변화는 관찰되지 않았다(표 1의 엔트리 7 참조). 그러나, NO 및 데칸을 둘 다 제거하고 Pd/CeO2 촉매 복합체를 후방 대역에 첨가한 경우, 라이트-오프 온도는 129℃로부터 123℃까지 추가로 6℃ 감소하였다(표 1의 엔트리 8 참조). Pd/CeO2의 CO 및 HC 산화 성능은 NO 및 고 분자량 탄화수소의 존재에 의해 억제된다. 그러나, 이들이 동시에 공급물 스트림으로부터 제거되는 경우, 억제는 더 이상 존재하지 않고, 후방 대역에서 Pd/CeO2와의 조합의 성능은 Pt/Pd 비교 촉매 자체에 비해 더욱 향상된다. 프로필렌의 경우, Pd/CeO2가 후방 대역에 첨가되는 경우, 라이트-오프 온도의 일관된 3 내지 4℃ 감소가 대부분의 공급 조건 하에서 관찰되었다. 데칸이 공급 스트림에서 제거된 경우는 예외였다(표 1의 엔트리 5 및 6 참조). 그럼에도 불구하고, 데칸 및 NO가 둘 다 제거되는 경우, 후방 대역에서 Pd/CeO2를 사용한 형태의 성능은 CO에서 관찰된 바와 유사하게 4℃만큼 개선되었다(표 1의 엔트리 7 및 8 참조).
따라서, NO 및 데칸이 공급물로부터 제거되는 경우에만, 촉매 복합체 Pt/Pd/알루미나 및 Pd/CeO2의 조합의 성능이 Pt/Pd/알루미나 촉매 복합체 단독의 성능보다 높았다.
[표 1]
Figure pct00001

Claims (26)

  1. 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소 산화물(NOx)의 저감을 위한 희박 NOx 트랩(LNT), 및 CO 및 HC의 저감을 위한 제1 산화 촉매 성분으로부터 선택되는 제1 촉매 성분으로서, 상기 제1 산화 촉매가 담체 기재 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하고, 상기 제1 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 제1 촉매 성분;
    담체 기재 상에 배치된 제2 촉매 조성물을 포함하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재하는, NOx의 저감을 위한 선택적인 촉매 환원(SCR) 성분으로서, 상기 제2 촉매 조성물이 금속 이온-교환된 분자체를 포함하는, SCR 성분; 및
    담체 기재 상에 배치된 제3 촉매 조성물을 포함하는, CO의 저감을 위한 제2 산화 촉매 성분으로서, 상기 제3 촉매 조성물이 백금족 금속 성분, 비금속(base metal) 산화물 성분 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 제2 산화 촉매 성분
    을 포함하는 배기 가스 처리 시스템으로서,
    상기 제1 촉매 성분이 내연 기관의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 SCR 성분이 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 상기 SCR 성분이 존재할 때 상기 제2 산화 촉매 성분이 상기 SCR 성분의 하류에 위치하는, 배기 가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제3 촉매 조성물이 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    백금족 금속 성분이 팔라듐이고, 산소 저장 성분이 세리아인, 배기 가스 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제3 촉매 조성물이 MnOx 및 CuO의 조합을 약 1:10 내지 약 10:1의 중량비로 포함하는 비금속 산화물 성분인, 배기 가스 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    비금속 산화물 성분이 VIII 족, IIIB 족, 희토류 금속, IVB 족, VIB 족, IB 족, IIB 족 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 비금속 산화물을 추가로 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    비금속 산화물 성분이 내화성 산화물 지지체에 함침되는, 배기 가스 처리 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    담체 기재 상에 배치된 촉매 조성물을 포함하고 내연 기관의 하류 및 제2 산화 촉매 성분의 상류에 위치하는 촉매화된 그을음 필터(CSF) 성분을 추가로 포함하되, 상기 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질 또는 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    백금족 금속 성분이 팔라듐, 백금 또는 이들의 조합이고, 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 배기 가스 처리 시스템.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    담체 기재 상에 배치된 제4 촉매 조성물을 포함하고 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하는 제3 산화 촉매 성분을 추가로 포함하되, 상기 제4 촉매 조성물이 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 및/또는 제4 촉매 조성물에 존재하는 백금족 금속 성분이, 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비 및 약 90 g/ft3 이상의 총 백금족 금속 하중을 갖는 팔라듐 및 백금의 조합인, 배기 가스 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 및/또는 제4 촉매 조성물의 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 배기 가스 처리 시스템.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 촉매 성분이 담체 기재 상에 배치된 하부 촉매 코팅 및 상기 하부 촉매 코팅 상에 배치된 제1 촉매 조성물을 포함하는 상부 촉매 코팅을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    하부 촉매 코팅이 알루미나에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함하고, 상부 촉매 코팅이 알루미나 및 제올라이트에 함침된 팔라듐 및 백금을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 이온-교환된 분자체가 촉진제 금속으로서 구리 또는 철, 및 하나 이상의 추가적인 금속을 포함하는, 배기 가스 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    분자체가 카바자이트(CHA) 구조 유형을 갖는 알루미노실리케이트 제올라이트인, 배기 가스 처리 시스템.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 담체 기재가 허니콤(honeycomb) 기재인, 배기 가스 처리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    허니콤 기재가 월 플로우 필터(wall flow filter) 기재인, 배기 가스 처리 시스템.
  18. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    내연 기관이 디젤 엔진인, 배기 가스 처리 시스템.
  19. (a) 내연 기관에서 배출되는 배기 가스를 제1 촉매 성분 및 선택적인 촉매 환원(SCR) 촉매로 처리하여, 내연 기관에서 배출되는 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계로서, 상기 제1 촉매 성분이 희박 NOx 트랩(LNT) 및 제1 산화 촉매로부터 선택되고, 상기 SCR 촉매가 상기 제1 촉매 성분의 하류에 위치하고, 제1 촉매 성분이 LNT일 때, 임의적으로 부재할 수 있는, 단계; 및
    (b) 상기 처리된 배기 가스 스트림을 제2 산화 촉매 성분으로 처리하는 단계로서, CO, HC 및 NOx가 제1 촉매 성분 단독에 의한 처리와 비교하여 더욱 감소되는, 단계
    를 포함하는, 배기 가스 스트림에 존재하는 CO를 감소시키는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    제1 산화 촉매가 내화성 산화물 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    백금족 금속 성분이 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비로 존재하는 팔라듐 및 백금의 조합이고, 내화성 산화물 물질이 알루미나인, 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    SCR 촉매가 구리 또는 철을 포함하는 금속 이온-교환된 분자체를 포함하고 CHA 구조 유형을 갖는, 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    제2 산화 촉매가 산소 저장 성분에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    백금족 금속 성분이 팔라듐이고, 산소 저장 성분이 세리아인, 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    처리된 배기 가스 스트림을 제3 산화 촉매로 처리하여 상기 처리된 배기 가스 스트림에 존재하는 CO 및 HC를 추가로 산화시켜, 제1 산화 촉매에서 배출되는 처리된 배기 가스 스트림과 비교하여 감소된 CO, HC 및 NOx 함량을 갖는 처리된 배기 가스 스트림을 형성하는 단계로서, 상기 제3 산화 촉매가 내화성 산화물 지지체 물질에 함침된 백금족 금속 성분을 포함하고, 상기 제3 산화 촉매가 제2 산화 촉매 성분의 상류에 인접하게 위치하는, 단계를 추가로 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    백금족 금속 성분이 약 10:1 내지 약 1:1의 중량비로 존재하는 팔라듐 및 백금의 조합이고, 내화성 산화물 지지체가 알루미나인, 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220095881A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 한국에너지기술연구원 Fe(Ⅲ)-EDTA 환원반응을 통한 Fe(Ⅱ)-EDTA계 흡수액의 재생 방법 및 Fe(Ⅱ)-EDTA를 이용한 질소산화물 및 황산화물 제거 공정

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2018007395A (es) * 2015-12-16 2018-08-15 Basf Corp Sistema catalizador para motores de inyeccion directa de gasolina de mezcla pobre.
WO2017216728A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Basf Corporation Palladium diesel oxidation catalyst
PL3484619T3 (pl) * 2016-07-13 2020-09-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Kompozycja katalizatora zawierająca zeolit typu con i zeolit typu zsm-5, wytwarzanie i sposób stosowania takiej kompozycji
GB2557673A (en) * 2016-12-15 2018-06-27 Johnson Matthey Plc NOx adsorber catalyst
KR102085652B1 (ko) * 2017-12-29 2020-03-06 현대자동차 주식회사 규칙적인 메조 기공을 가진 제오라이트 입자에 금속이 함침된 탄화수소 흡착제 및 그 제조방법
US11779913B2 (en) * 2018-03-14 2023-10-10 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst with in-situ PT fixing
BR112020026548A2 (pt) * 2018-07-27 2021-03-23 Johnson Matthey Public Limited Company Composição catalisadora, artigo catalisador para o tratamento de gás de escape, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, e, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna
US11035273B2 (en) * 2019-01-31 2021-06-15 Hyundai Motor Company After treatment system and after treatment method for lean-burn engine
US10808588B2 (en) * 2019-01-31 2020-10-20 Hyundai Motor Company After treatment system and after treatment method for lean-burn engine
KR20210130220A (ko) * 2019-03-20 2021-10-29 바스프 코포레이션 조정 가능한 NOx 흡착제
EP3941620A4 (en) * 2019-03-20 2022-12-07 BASF Corporation LOW TEMPERATURE CO-OXIDATION CATALYST
KR20220022906A (ko) * 2019-06-20 2022-02-28 바스프 코포레이션 배기관 촉매를 함유하는 자동차용 삼원 촉매 시스템
BR112021026658A2 (pt) * 2019-07-12 2022-02-15 Basf Corp Artigo catalítico, sistema de tratamento de gás de exaustão e método para tratar uma corrente de gás de exaustão
EP4031266A4 (en) * 2019-09-19 2023-10-11 BASF Corporation SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION CATALYST COMPOSITION, CATALYTIC ARTICLES CONTAINING SAME AND METHOD FOR PRODUCING THE CATALYTIC ARTICLE
CN114713145B (zh) * 2020-12-22 2023-01-10 中国石油化工股份有限公司 一种级配催化剂的装填方法
CN113130100A (zh) * 2021-04-09 2021-07-16 哈尔滨工程大学 一种氢气复合器组件单元轴向优化装置
CN114904570A (zh) * 2022-01-20 2022-08-16 安徽艾可蓝环保股份有限公司 一种应用柴油机高氮气选择性氨氧化催化剂及其制备方法
DE102023101772A1 (de) 2022-04-11 2023-10-12 Umicore Ag & Co. Kg Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotoren aufweisend einen Katalysator zur Verminderung der Ammoniakemissionen
WO2023198571A1 (de) 2022-04-11 2023-10-19 Umicore Ag & Co. Kg Abgassystem für überwiegend stöchiometrisch betriebene verbrennungsmotoren aufweisend einen katalysator zur verminderung der ammoniakemissionen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system
EP2335811A1 (en) * 2008-10-09 2011-06-22 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying device
DE102011086787A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Ford Global Technologies, Llc Vorrichtung zum Beseitigen von Emissionen und Verfahren zur Reduzierung von Emissionen im Abgas
JP2014522306A (ja) * 2011-05-31 2014-09-04 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 二元機能触媒フィルター
JP2014525822A (ja) * 2011-06-21 2014-10-02 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 触媒化基材および内燃機関用排気システム

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US112320A (en) * 1871-03-07 Improvement in door-securers
US5024981A (en) 1989-04-20 1991-06-18 Engelhard Corporation Staged metal-promoted zeolite catalysts and method for catalytic reduction of nitrogen oxides using the same
US4961917A (en) 1989-04-20 1990-10-09 Engelhard Corporation Method for reduction of nitrogen oxides with ammonia using promoted zeolite catalysts
KR950704598A (ko) 1992-11-19 1995-11-20 스티븐 아이. 밀러 엔진 배기 가스 스트림 처리 방법 및 장치(Method and Apparatus for Treating an Engine Exhaust Gas Stream)
WO2000029726A1 (en) * 1998-11-13 2000-05-25 Engelhard Corporation Catalyst and method for reducing exhaust gas emissions
GB9919013D0 (en) * 1999-08-13 1999-10-13 Johnson Matthey Plc Reactor
US6264939B1 (en) * 1999-10-21 2001-07-24 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Bisexual attractants, aggregants and arrestants for adults and larvae of codling moth and other species of lepidoptera
IT1319198B1 (it) * 2000-10-11 2003-09-26 Sued Chemie Mt Srl Catalizzatori per ossidazione.
KR100387862B1 (ko) * 2001-01-16 2003-06-18 현대자동차주식회사 고효율 디젤 산화촉매
US7490464B2 (en) * 2003-11-04 2009-02-17 Basf Catalysts Llc Emissions treatment system with NSR and SCR catalysts
US7998423B2 (en) 2007-02-27 2011-08-16 Basf Corporation SCR on low thermal mass filter substrates
US8157673B2 (en) * 2007-09-13 2012-04-17 Acushnet Company Iron-type golf club
CN103771440B (zh) 2008-05-21 2015-12-30 巴斯夫欧洲公司 直接合成具有CHA结构的含Cu沸石的方法
US9440192B2 (en) * 2009-01-16 2016-09-13 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems
US9662611B2 (en) * 2009-04-03 2017-05-30 Basf Corporation Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts
KR101860741B1 (ko) * 2010-09-15 2018-05-24 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 조합된 슬립 촉매와 탄화수소 발열 촉매
EP2465606A1 (de) * 2010-12-16 2012-06-20 Umicore Ag & Co. Kg Zeolith-basierter Katalysator mit verbesserter katalytischer Aktivität zur Reduktion von Stickoxiden
CN102172527B (zh) * 2011-01-28 2013-04-10 华南理工大学 超声-氢气还原制备挥发性有机化合物氧化催化剂的方法
US8959894B2 (en) * 2011-03-24 2015-02-24 GM Global Technology Operations LLC Manganese-based oxides promoted lean NOx trap (LNT) catalyst
JP5768474B2 (ja) * 2011-04-28 2015-08-26 日産自動車株式会社 排気ガス浄化システム
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
GB201200784D0 (en) 2011-12-12 2012-02-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine including SCR catalyst
JP6018291B2 (ja) * 2012-04-06 2016-11-02 ビーエーエスエフ コーポレーション 炭化水素吸蔵機能を備えた、リーンＮＯｘトラップディーゼル酸化触媒
US8668890B2 (en) * 2012-04-26 2014-03-11 Basf Corporation Base metal catalyst composition and methods of treating exhaust from a motorcycle
JP6028475B2 (ja) * 2012-09-12 2016-11-16 コクヨ株式会社 連続用紙の製造方法、連続用紙の製造装置及び連続用紙。
JP6098092B2 (ja) * 2012-09-28 2017-03-22 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
GB201220912D0 (en) * 2012-11-21 2013-01-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine
WO2014083309A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Johnson Matthey Public Limited Company Bimetallic catalyst
EP2974791A4 (en) * 2013-03-15 2016-12-14 N E Chemcat Corp OXIDATION CATALYST AND EXHAUST GAS CLEANING PROCESS WITH THIS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system
EP2335811A1 (en) * 2008-10-09 2011-06-22 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying device
DE102011086787A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Ford Global Technologies, Llc Vorrichtung zum Beseitigen von Emissionen und Verfahren zur Reduzierung von Emissionen im Abgas
JP2014522306A (ja) * 2011-05-31 2014-09-04 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 二元機能触媒フィルター
JP2014525822A (ja) * 2011-06-21 2014-10-02 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー 触媒化基材および内燃機関用排気システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220095881A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 한국에너지기술연구원 Fe(Ⅲ)-EDTA 환원반응을 통한 Fe(Ⅱ)-EDTA계 흡수액의 재생 방법 및 Fe(Ⅱ)-EDTA를 이용한 질소산화물 및 황산화물 제거 공정

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JP2019520193A (ja) 2019-07-18
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CA3021797A1 (en) 2017-11-02
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