MX2007004564A - Catalizadores libres de metales del grupo platino para reducir la temperatura de ignicion de las particulas de un filtro para particulas de diesel. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un filtro para particulas de diesel catalizadas (CDPF) y un metodo para el filtrado de particulas a partir de los gases de escape de motores diesel, en donde el filtro para particulas diesel catalizadas incluye un sustrato y una composicion catalitica, en donde la composicion catalitica contiene al menos un primer componente, al menos un segundo componente, y al menos un tercer componente, en donde el primer componente es al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio y un lantanido y mezclas de los mismos, el al menos un segundo componente se selecciona del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso, y mezclas de los mismos; y el tercer componente comprende estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente y el tercer componente estan en una forma de oxido despues de la calcinacion. El catalizador sobre el filtro para particulas diesel catalizadas disminuye la temperatura a la cual se eliminan del CDPF mediante la oxidacion de las particulas en el filtro. El filtro para particulas diesel catalizadas tambien puede incluir una capa de lavado. Las capas de lavado preparadas a partir de oxido de aluminio coloidal pueden tener mayores areas superficiales y cargas de volumenes de poro que las capas de lavado que contienen oxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio.

Description

CATALIZADORES LIBRES DE METALES DEL GRUPO PLATINO PARA REDUCIR LA TEMPERATURA DE IGNICIÓN DE LAS PARTÍCULAS DE UN FILTRO PARA PARTÍCULAS DE DIESEL CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención se relacionan con composiciones catalíticas libres de metales del grupo de platino (PGM, por sus siglas en inglés) para reducir la temperatura de ignición de las partículas en un filtro para partículas diesel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los motores diesel para vehículos de motor tienen buena economía de combustible y alta durabilidad. Desafortunadamente, el gas de escape proveniente de los motores diesel contiene altos niveles de NOx y partículas. Tanto los Estados Unidos de América como Europa han promulgado reglamentos con estrictos límites sobre las emisiones de NOx y partículas provenientes de motores diesel. Los límites de partículas y NOx en 2004 para camiones en los Estados Unidos de América son 0.1 g/bhp-hr y 2 g/bhp-hr, respectivamente. Los límites disminuyeron a 0.01 g/bhp-hr y 0.2 g/bhp-hr en 2007. Los filtros para partículas diesel (DPF, por sus siglas en inglés) se han instalado en autobuses y automóviles diesel durante muchos años para eliminar las partículas de la corriente de escape. Los filtros se pueden obstruir debido a la acumulación de partículas en el filtro. La caída de presión a través del filtro puede aumentar a medida que aumentan los niveles de partículas en el filtro. El filtro obstruido se debe regenerar o reemplazar . Las partículas pueden comprender una mezcla de sólidos de aceite lubricante, partículas de carbono y ceniza inorgánica. Los sólidos de aceite lubricante y las partículas de carbono algunas veces se pueden eliminar del DPF a través de la combustión. La temperatura de ignición de las partículas de carbono en general es normalmente de aproximadamente 600°C. Las temperaturas de los gases de escape diesel raramente son tan altas. La temperatura de los gases de escape se puede aumentar al retardar el tiempo a costa de la eficiencia del combustible. Alternativamente, el filtro se puede calentar con un calentador eléctrico. El calentamiento del calentador eléctrico requiere energía, con un castigo en la eficiencia de combustible acompañante. Johnson Matthey ha descrito un sistema denominado "Trampa de regeneración continua" ("CRTMR", por sus siglas en inglés) . Un catalizador para oxidación diesel con base en platino (DOC, por sus siglas en inglés) se coloca corriente arriba del DPF para oxidar el NO en la corriente de escape a N02. El N02 en la corriente de escape puede oxidar las partículas de carbono y los sólidos de aceite lubricante en el DPF a menores temperaturas de lo que lo haría el oxígeno en los gases de escape diesel. El sistema CRTMR se describe, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos No.4, 902, 487 de Cooper et al. El platino en el DOC de la CRTMR es costoso. Además, los catalizadores de platino se pueden contaminar por el azufre en el combustible diesel. Disminuir el azufre en el combustible diesel es costoso. Los catalizadores se han disuelto o suspendido en el combustible diesel para disminuir la temperatura de combustión de las partículas de carbono en el DPF. El uso de catalizadores que portan combustible requiere de componentes adicionales tales como por ejemplo, un tanque para el aditivo de combustible, un sistema de dosificación, y la infraestructura para llenar el tanque del aditivo. El aditivo que porta el combustible puede ser costoso, en particular si el aditivo que porta el combustible es un metal del grupo de platino (PGM) . Además, el aditivo que porta combustible puede formar partículas que se pueden acumular en el DPF, haciendo necesario cambiar el DPF. La colocación de un catalizador en el DPF para disminuir la temperatura de ignición de las partículas puede ser una alternativa atractiva para un catalizador que porta combustible. Hartwig (patente de los Estados Unidos No. , 510, 265) describe un catalizador que comprende un metal del grupo de platino y vanadato de plata. El catalizador de Homeier (patente de los Estados Unidos No. 4,759,918) comprende platino, paladio, o rodio sobre un soporte resistente a azufre tal como por ejemplo, titania o zirconia. Dettling (patente de los Estados Unidos No. 5,100,632) utiliza un catalizador que es una mezcla de uno o más metales del grupo de platino y uno o más óxidos alcalinotérreos tales como por ejemplo, óxido de magnesio. Los catalizadores de Harwig, Homeier, y Dettling et al. comprenden metales del grupo de platino (PGM) . Los catalizadores de metal de grupo de platino (PGM) son costosos. Los DPF que contienen catalizadores de vanadio para disminuir la temperatura de combustión de las partículas de carbono se han descrito en la patente de los Estados Unidos No. 4,900,517 de DeGussa A.G. Otros catalizadores de vanadio se analizan en la patente de los Estados Unidos No. 6,013,599, cedida a Redem. Los óxidos de vanadio son volátiles y tóxicos. Las altas temperaturas que están presentes en el DPF durante la combustión de las partículas de carbono pueden vaporizar los catalizadores de vanadio en el DPF, conduciendo potencialmente a problemas de salud en la población general. Existe una necesidad por catalizadores para DPF que no contengan los PGM costosos o los compuestos de vanadio tóxicos. El área superficial de muchos catalizadores para DPF es baja. Agregar una capa de lavado al DPF para soportar el catalizador puede aumentar el área superficial del catalizador al dispersar el catalizador sobre la capa de lavado. Existe una necesidad por una capa de lavado que se pueda colocar sobre el soporte para aumentar el área superficial del catalizador DPF soportado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención se relaciona con una composición catalizadora para reducir la temperatura de ignición de las partículas provenientes de los gases de escape diesel. La composición catalizadora contiene : a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos; b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de los mismos y c) al menos un tercer componente que contiene estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma de óxido después de la calcinación. Ventajosamente, cuando el segundo componente contiene cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente puede estar en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y cuando el segundo componente contiene manganeso, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente puede estar en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35. De preferencia, cuando el segundo componente contiene una combinación de manganeso y cobre, una proporción molar de manganeso a cobre puede estar en una variación de 30-95 hasta 70-5. Otro aspecto de la presente invención se relaciona con un filtro para partículas diesel catalizadas que contiene un sustrato para filtrar partículas provenientes de los gases de escape de un motor diesel; y una composición catalizadora, en donde la composición catalizadora contiene: a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos; b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de los mismos; y c) al menos un tercer componente que contiene estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma de óxido después de la calcinación. Ventajosamente, el sustrato se selecciona del grupo que consiste en una tela tejida, una malla metálica, un filtro de disco, un monolito apanalado de cerámica, una espuma de cerámica, una espuma metálica y un filtro con flujo de pared. De preferencia, el sustrato se puede elaborar de un material seleccionado del grupo que consiste de un metal, alúmina, sílice-alúmina, cordierita, nitruro de silicio, carburo de silicio, fosfato de sodio-circonio, y mullita. En una modalidad, cuando el segundo componente contiene cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente puede estar en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y cuando el segundo componente contiene manganeso, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente puede estar en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35. Ventajosamente, el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente inicialmente pueden estar en la forma de sales solubles en agua. De preferencia, las sales solubles en agua se pueden disolver en agua para formar una solución acuosa, y la solución acuosa se puede impregnar en el sustrato. En una modalidad, el sustrato se puede calcinar después de que la solución acuosa se impregne en el sustrato, formando con esto la composición catalizadora. Ventajosamente, una carga de la composición catalizadora en el filtro para partículas diesel catalizadas puede estar en una variación de aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 90 g/l, en donde la carga está sobre la base de los óxidos. En una modalidad, el filtro para partículas diesel catalizadas también puede contener una capa de lavado sobre el sustrato. De preferencia, la composición catalizadora se puede mantener sobre la capa de lavado. Ventajosamente, la capa de lavado puede contener óxido de aluminio. En una modalidad, el óxido de aluminio se puede aplicar al sustrato en una forma de alúmina coloidal . En una modalidad, la alúmina coloidal se puede preparar con tecnología de nanopartículas. De preferencia, una carga de la capa de lavado puede estar en una variación entre aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 100 g/l. En otra modalidad, el óxido de aluminio se puede producir a partir de nitrato de aluminio. Ventajosamente, la capa de lavado también puede contener al menos un óxido seleccionado del grupo que consiste de sílice-alúmina una zeolita, sílice, óxido de cerio, óxido de lantánido, óxido de circonio, y mezclas de los mismos. Todavía otro aspecto de la presente invención se relaciona con un método para eliminar partículas del gas de escape proveniente de un motor diesel. El método puede incluir poner en contacto el gas de escape con un filtro para partículas diesel catalizadas, eliminando con esto las partículas del gas de escape, en donde el filtro para partículas diesel catalizadas puede contener un sustrato y una composición catalizadora, en donde la composición catalizadora contiene: a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio y de un lantánido; y b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de las mismas; y c) al menos un tercer componente que contiene estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma de óxido después de la calcinación. Ventajosamente, cuando el segundo componente contiene cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente puede estar en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y cuando el segundo componente contiene manganeso, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente pueden estar en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35. De preferencia, una carga de la composición catalizadora sobre el filtro para partículas diesel catalizadas puede estar en una variación entre aproximadamente 10 g/l hasta aproximadamente 60 g/l, en donde la carga está sobre la base de los óxidos. En una modalidad, el filtro para partículas diesel catalizadas también puede contener una capa de lavado. De preferencia, la capa de lavado contiene óxido de aluminio. Ventajosamente, la capa de lavado también puede contener al menos un óxido seleccionado del grupo que consiste de sílice-alúmina, una zeolita, sílice, óxido de cerio, óxido de lantánido, óxido de circonio, y mezclas de los mismos. En una modalidad, el método también puede incluir eliminar al menos una porción de las partículas del filtro para partículas diesel catalizadas al poner en contacto el filtro para partículas diesel catalizadas con un gas oxidante. De preferencia, el gas oxidante se puede seleccionar del grupo que consiste de 02, NO, y N02. Ventajosamente, el filtro para partículas diesel catalizada se puede poner en contacto con el gas oxidante a una temperatura entre aproximadamente 100°C hasta aproximadamente 800°C. De preferencia, la puesta en contacto del gas de escape con el catalizador para oxidación diesel se puede realizar antes de poner en contacto el gas de escape con el filtro para partículas diesel catalizadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1, muestra una serie de gráficas de la concentración de C02 contra la temperatura para los sustratos del filtro para partículas diesel con cargas de hollín de aproximadamente 2 g/l; la curva ÍA es una curva para un testigo, un sustrato que no contiene un catalizador de acuerdo con una modalidad de la invención; y la curva IB es una curva para un sustrato con un catalizador de acuerdo con una modalidad de la invención; la Figura 2 muestra una serie de gráficas de la concentración de C02 contra la temperatura para los sustratos del filtro para partículas diesel con una carga de hollín de aproximadamente 2 g/l y diversas cargas de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención; la curva 2A es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 5 g/l; la curva 2B es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 10 g/l; la curva 2C es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 30 g/l; la curva 2D es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 60 g/l; la curva 2E es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 90 g/l; y la curva 2F es una curva para un testigo, un sustrato que no contiene un catalizador; la Figura 3 muestra una serie de gráficas de el área superficial BET en m2/g contra la carga de la capa de lavado en g/l; la curva 3A es una curva para una capa de lavado con óxido de aluminio preparada a partir de nitrato de aluminio; y la curva 3B es una curva para una capa de lavado con óxido de aluminio preparada con alúmina coloidal; la Figura 4 muestra una serie de gráficas del volumen de poro en cm3/g contra la carga de la capa de lavado en g/l para las capas de lavado con óxido de aluminio; la curva 4A es una curva del volumen de poro contra la carga para una capa de lavado con óxido de aluminio preparada a partir de nitrato de aluminio; y la curva 4B es una curva del volumen de poro contra la carga para un capa de lavado con óxido de aluminio preparada a partir de alúmina coloidal; la Figura 5 muestra una serie de gráficas de la concentración de C02 en ppm contra la temperatura en grados centígrados para diversas combinaciones de sustratos y catalizadores de acuerdo con las modalidades de la presente invención; la curva 5A es una curva para un testigo, un sustrato sin catalizador; la curva 5B es una curva para un sustrato con un catalizador recién preparado de acuerdo con una modalidad de la invención; y la curva 5C es una curva para un sustrato con el catalizador de la curva 5B después de un envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas; la Figura 6 muestra una serie de gráficas de la concentración de C02 en ppm contra la temperatura en grados centígrados para diversas combinaciones de sustratos y catalizadores de acuerdo con las modalidades de la presente invención; la curva 6A es una curva para un testigo, un sustrato sin catalizador; la curva 6B es una curva para un sustrato con un catalizador recién preparado de acuerdo con una modalidad de la invención; la curva 6C es una curva para un sustrato con el catalizador de la curva 6B después del envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas; la curva 6D es una curva para un sustrato impregnado en dos etapas, una primera etapa de impregnación con una solución que comprende alúmina coloidal, y una segunda etapa de impregnación con una solución que comprende una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención; la curva 6E es una curva para un sustrato impregnado en dos etapas, al igual que para la curva 6D, después del envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas; la curva 6F es una curva para un sustrato impregnado con una solución individual que comprende tanto alúmina coloidal como una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención; y la curva 6G es una curva para un sustrato impregnado con una solución individual, al igual que para la curva 6F, después del envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades de la presente invención proporcionan composiciones catalizadoras y los métodos para disminuir la temperatura de ignición de las partículas sobre los filtros para partículas diesel (DPF) . Las composiciones catalizadoras pueden no contener metales de grupo de platino (PGM) o vanadio, aunque los PGM o vanadio se pueden agregar a la composición catalizadora en algunas modalidades. Los PGM son costosos, y los compuestos de vanadio son volátiles y tóxicos. Las composiciones catalizadoras se pueden mantener sobre la capa de lavado en el DPF en algunas modalidades. Algunas modalidades de la capa de lavado pueden proporcionar estabilidad hidrotérmica aumentada a la composición catalizadora, como se muestra en los ejemplos más adelante. La materia de partículas sobre el DPF puede comprender tres fracciones principales, una fracción sólida, una fracción orgánica soluble, y sulfatos. La fracción sólida puede comprender aproximadamente el 54% de la materia en partículas, la fracción orgánica soluble a aproximadamente el 32% de la materia en partículas, y los sulfatos aproximadamente el 14% de la materia en partículas. La fracción sólida (en lo sucesivo SOL) puede comprender aproximadamente el 41% de carbono y aproximadamente el 13% de ceniza, un total de aproximadamente el 54% de la materia en partículas. El carbono puede tener una temperatura de ignición de aproximadamente 600°C o mayor, en ausencia de un catalizador . La fracción orgánica soluble (en los sucesivo SOF) puede abarcar aproximadamente el 7% de la SOF del combustible y el 25% de la SOF lubricante, un total de aproximadamente el 32% de la materia de partículas. La SOF puede tener una temperatura de ignición de aproximadamente 350°C, en ausencia de un catalizador. Se puede llevar a cabo una serie compleja de reacciones cuando el DPF se regenera mediante la oxidación de las partículas. El carbono se puede eliminar del DPF con las siguientes reacciones: C + 02 = C02 C + V2 02 = CO C + N02 = CO + NO C + 2 N02 = C02 + 2 NO Las reacciones del carbono con N02 (dióxido de nitrógeno) se pueden presentar más rápidamente y a menor temperatura que las reacciones del carbono con el 02 en el gas de escape. Altas concentraciones de N02 en la corriente de gases de escape por lo tanto pueden aumentar tanto la eficacia como la velocidad de la eliminación del carbono del DPF. Un catalizador para oxidación diesel (DOC) se puede colocar corriente arriba del DPF para catalizar las siguientes reacciones: CO + V2 02 = C02 NO + V2 02 = N02 La oxidación del monóxido de carbono en el gas de escape a bióxido de carbono puede disminuir los niveles de CO en el gas de escape. La baja concentración de CO en el gas de escape después de que el gas de escape pasa a través del DOC puede ser benéfica para ayudar a cumplir con los límites de emisión de CO. La oxidación de NO en el gas de escape a N02 puede aumentar la concentración de N02 en el gas de escape. La alta concentración de N02 en el gas de escape después de que el gas de escape pasa a través del DOC puede mejorar la eficacia de la eliminación de carbono proveniente del DPF. La colocación de una composición catalizadora de acuerdo con las modalidades de la presente invención sobre el DPF para formar un filtro para partículas diesel catalizadas (CDPF, por sus siglas en inglés) puede disminuir la temperatura a la cual el DPF se puede regenerar al oxidar las partículas sobre el DPF. Las composiciones catalizadoras de acuerdo con las modalidades de la presente invención pueden comprender al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos, al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso, y mezclas de los mismos, y al menos un tercer componente que comprende estroncio. La composición catalizadora también comprender otros componentes, incluyendo de manera enunciativa más no limitativa, uno o más componentes para estabilizar el área superficial del primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido y mezclas de los mismos . Cuando el segundo componente comprende cobalto, la composición catalizadora puede comprender el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente en una proporción molar de aproximadamente 60 : 15 : 25. La proporción molar puede estar en una variación de 35-75 : 5-45 : 5:35, de mayor preferencia 40-70 : 10-30 : 10-30, y con la máxima preferencia 55-65 : 10-20 : 20-30. Cuando el segundo componente contiene manganeso, la composición catalizadora puede comprender el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente en una proporción molar de aproximadamente 35 : 50 : 15. La proporción molar puede estar en una variación de 15-60 : 30-70 : 5:35, de mayor preferencia 25-45 : 40-60 : 10-30, y con la máxima preferencia 30-40 : 45-55 : 10-20. En una modalidad en donde el segundo componente comprende cobre además de manganeso, la proporción molar de manganeso y cobre que comprende el segundo componente puede estar en una variación de aproximadamente 80:20. La proporción molar puede estar en una variación de 30-95 : 70:5, de mayor preferencia 50-95 : 50-5, y con la máxima preferencia 70-95 : 30:5. Las variaciones de las proporciones molares del primer componente, el segundo componente, y el tercer componente pueden ser iguales cuando el segundo componente comprende una mezcla de cobre y manganeso al igual que cuando el segundo componente comprende manganeso sin cobre. En una modalidad, el componente de cerio puede comprender Ce02. El componente de lantánido puede comprender Ln203, en donde Ln es al menos un lantánido. En una modalidad, el componente de cobalto puede comprender Co304. En una modalidad, el componente de estroncio puede comprender SrO. El componente de cobre puede comprender Cu20 o CuO. El manganeso puede comprender Mn203, Mn02, o mezclas de los mismos. Otros óxidos o compuestos de cerio, lantánidos, cobalto, manganeso, y estroncio se pueden utilizar en modalidades alternativas. Los óxidos complejos de óxido de cerio, óxido de lantánido, óxido de cobalto, óxido de cobre, óxido de manganeso, y óxido de estroncio también pueden se adecuados. El DPF puede comprender un sustrato. El sustrato del DPF puede ser cualquier filtro adecuado para partículas. Algunas formas adecuadas de sustratos pueden incluir filtros tejidos, particularmente filtros de fibra de cerámica tejida, mallas metálicas, filtros de disco, monolitos apanalados de cerámica, espumas de cerámica o metálicas, filtros con flujo de pared y otros filtros adecuados. Los filtros con flujo de pared son similares a los sustratos apanalados para los catalizadores de gases de escape de automóviles. Los mismos difieren de los sustratos apanalados que se pueden utilizar para formar catalizadores normales de gases de escape para automóviles en que los canales del filtro para flujo de pared se pueden obstruir alternativamente en una entrada y una salida de tal forma que el gas de escape se haga fluir a través de las paredes porosas del filtro para flujo de pared mientras está viajando desde la entrada a la salida del filtro para flujo de pared. Las partículas se pueden depositar sobre el CDPF y con esto se pueden eliminar del gas de escape. El sustrato se puede producir a partir de una variedad de materiales. Los materiales que resisten a altas temperaturas pueden ser los preferidos debido a que la calcinación de las partículas en el filtro puede someter al sustrato a altas temperaturas. Algunos materiales adecuados para alta temperatura para formar el sustrato del filtro para partículas diesel pueden incluir de manera enunciativa, más no limitativa, un metal, alúmina, sílice-alúmina, cordierita, nitruro de silicio, carburo de silicio, fosfato de sodio-circonio, mullita, y otros materiales a alta temperatura adecuados conocidos por aquellos expertos en la técnica. Los metales adecuados pueden incluir de manera enunciativa, más no limitativa, aceros y aceros especializados. Un filtro para partículas diesel catalizadas (CDPF) puede comprender una composición catalizadora de acuerdo con las modalidades de la presente invención y un DPF. La composición catalizadora se puede colocar sobre el DPF para formar el CDPF de cualquier manera adecuada. En una modalidad, una carga de la composición catalizadora sobre el filtro para partículas diesel catalizadas (CDPF) puede estar en una variación entre aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 90 g/l, en donde la carga de la composición catalizadora está sobre la base de los óxidos. Las cargas de catalizadores de 5 g/l, 10 g/l, 30 g/l, 60 g/l, y 90 g/l pueden ser efectivas para reducir la temperatura de ignición de las partículas sobre el filtro para partículas catalizadas, según se muestra en los ejemplos más adelante. Las cargas de la composición catalizadora menores a aproximadamente 5 g/l pueden no ser tan efectivas para reducir la temperatura de ignición de las partículas sobre el filtro para partículas diesel catalizadas como las cargas superiores, al menos para las composiciones catalizadoras, sustratos, y condiciones de operación que se probaron en los ejemplos.

Aumentar sucesivamente la carga de catalizadores en el CDPF de 5 g/l hasta 60 g/l puede mejorar la efectividad de la oxidación de las partículas. Aumentar adicionalmente la carga de catalizadores a más de 60 g/l puede no mejorar significativamente la efectividad de la composición catalizadora para oxidar las partículas, según se muestra en los ejemplos más adelante. Las cargas de catalizadores en la variación de 5 g/l hasta 60 g/l pueden ser óptimas, al menos para las modalidades de catalizadores y sustratos que se describen en los ejemplos. Las cargas de catalizadores superiores a 60 g/l pueden no ser más efectivas para oxidar la materia en partículas en el CDPF que las cargas de catalizadores en la variación de aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 60 g/l. Las cargas de catalizadores óptimas en el CDPF pueden depender del tipo de sustrato que se utilice. Una variación entre aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 60 g/l puede ser óptima para un sustrato de cordierita. Diferentes cargas de catalizadores pueden ser óptimas para otros sustratos. Diferentes cargas de catalizadores también pueden ser óptimas para otras formulaciones de la composición catalizadora. Aunque no se desea estar vinculados a una teoría, se cree que la sinterización de la composición catalizadora se puede llevar a cabo cuando la carga de catalizadores en el CDPF es mayor de aproximadamente 60 g/l, al menos para un sustrato de cordierita y las composiciones catalizadoras que se probaron en los ejemplos más adelante. La sinterización de la composición catalizadora puede reducir la efectividad de la composición catalizadora para disminuir la temperatura de ignición de las partículas en el CDPF. En una modalidad, se puede colocar una capa de lavado sobre el DPF. En algunas modalidades, la composición catalizadora se puede mantener sobre la capa de lavado. La capa de lavado puede comprender al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de alúmina, sílice-alúmina, una zeolita, sílice, un lantánido, una mezcla de lantánidos, óxido de cerio, óxido de circonio, mezclas de soluciones sólidas de óxido de cerio, óxido de lantánido, y óxido de circonio, un estabilizador y otros componentes de la capa de lavado adecuados bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. La capa de lavado puede comprender óxidos, sales precursoras de óxidos, o una mezcla de óxidos y sales precursoras de óxidos. Venta osamente, la capa de lavado puede comprender óxido de aluminio. En una modalidad, el óxido de aluminio en la capa de lavado se puede preparar a partir de nitrato de aluminio. La calcinación del nitrato de aluminio puede formar óxido de aluminio. En una modalidad alternativa, el óxido de aluminio en la capa de lavado puede comprender óxido de aluminio coloidal. Aunque el óxido de aluminio se puede aplicar al sustrato como óxido de aluminio coloidal o alúmina, se puede llevar a cabo una transición de fase en la alúmina coloidal cuando se calcinan el sustrato y la capa de lavado con alúmina. Una carga de óxido de aluminio en la capa de lavado sobre el DPF puede estar en una variación entre aproximadamente 5 hasta aproximadamente 100 g/l, de mayor preferencia entre aproximadamente 10 g/l hasta aproximadamente 80 g/l, y con la máxima preferencia entre aproximadamente 10 g/l hasta aproximadamente 65 g/l, todas sobre la base de A1203. La capa' de lavado puede comprender otros componentes además de la alúmina. En algunas modalidades, la capa de lavado puede no comprender alúmina. Como se muestra en los ejemplos más adelante, las áreas superficiales BET y los volúmenes de poro de las capas de lavado preparadas con alúmina coloidal pueden ser superiores a las áreas superficiales BET y los volúmenes de poro de las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas a partir de nitrato de aluminio. En general convenientes deseable que las capas de lavado tengan altas áreas superficiales BET y volúmenes de poro. Por ejemplo, los catalizadores que se mantienen sobre las capas de lavado que tienen altas áreas superficiales y volúmenes de poro pueden tener mayores áreas superficiales y/o actividades que los catalizadores que se mantienen sobre las capas de lavado que tienen bajas áreas superficiales y volúmenes de poro. La formación de las capas de lavado con alúmina coloidal en general son preferibles para la formación de las capas de lavado a partir de alúmina preparadas a partir de nitrato de aluminio . En una modalidad, la alúmina coloidal puede comprender una dispersión coloidal de óxido de aluminio. Ventajosamente, la dispersión coloidal de óxido de aluminio se puede preparar con tecnología de nanopartículas. Diversas formas de dispersiones coloidales de óxido de aluminio pueden ser adecuadas para preparar las capas de lavado sobre el sustrato del DPF. Una forma adecuada de alúmina coloidal puede ser NYACOL® AL20, disponible comercialmente de Nyacol Nano Technologies, Inc., Ashland, MA 01721. NYACOL® AL20 es una dispersión al 20% en peso de alúmina coloidal con un tamaño de partícula de aproximadamente 50 nm. Otras formas de alúmina coloidal también pueden ser adecuadas para la formación de capas de lavado sobre el DPF. Aunque la alúmina se puede aplicar al sustrato como alúmina coloidal, la calcinación de alúmina coloidal puede conducir a cambios en fase en la alúmina coloidal. La alúmina coloidal calcinada puede comprender, por ejemplo, gamma, eta, theta, delta, alfa alúmina, o mezclas de las mismas. La alúmina coloidal calcinada puede comprender cualquier fase adecuada de alúmina. Como se muestra en los ejemplos más adelante, una capa de lavado que comprende alúmina puede aumentar la estabilidad hidrotérmica de la composición catalizadora de acuerdo con las modalidades de la presente invención. La capa de lavado además puede comprender óxidos o precursores de óxidos tales como por ejemplo de manera enunciativa, más no limitativa, óxidos de cerio, óxidos de circonio, zeolitas, óxidos de lantánido, o mezclas, soluciones de sólidos, u óxidos complejos de los mismos. Los precursores de los óxidos se pueden convertir a los óxidos correspondientes cuando se calcinan los precursores. El primer componente, el segundo componente, y el tercer componente que puede formar la composición catalizadora de acuerdo con las modalidades de la presente invención pueden ser óxidos o sales. Las sales en general se convierten a óxidos cuando se calcinan. Se puede utilizar una variedad de sales precursoras de la composición catalizadora. Algunas formas adecuadas de las sales precursoras para la composición catalizadora pueden incluir de manera enunciativa, más no limitativa, sales de cloruro, sales de nitrato, sales de acetato, sales de citrato, o sales de acetilacetonato. Las sales precursoras se pueden convertir en la composición catalizadora cuando se calcinan los precursores de la composición catalizadora. En una modalidad, cada una de las sales precursoras de la composición catalizadora se puede calcinar por separado para formar óxidos. Los óxidos se pueden mezclar para formar la composición catalizadora. En una modalidad alternativa, dos o más de las sales precursoras de la composición catalizadora se pueden mezclar, y la mezcla de las sales precursoras de la composición catalizadora se pueden calcinar para formar la composición catalizadora. En otra modalidad, todas las sales precursoras de la composición catalizadora se pueden mezclar antes de que se calcine la mezcla. La mezcla de las sales precursoras de la composición catalizadora pueden comprender una mezcla de sales precursoras de la composición catalizadora sólidas, una solución acuosa de las sales precursoras de la composición catalizadora solubles en agua, o una combinación de sales precursoras de la composición catalizadora sólidas, y una solución que contiene las sales precursoras de la composición catalizadora solubles en agua. En una modalidad, la composición catalizadora se puede formar antes de que se coloque sobre el DPF.

En una modalidad, las sales precursoras solubles en agua de la composición catalizadora se pueden disolver en agua para formar una solución acuosa, y la solución acuosa que contiene las sales precursoras solubles en agua de la composición catalizadora se pueden impregnar en el sustrato del DPF y/o la capa de lavado sobre el sustrato. La solución acuosa de las sales precursoras de la composición catalizadora se puede secar para eliminar el agua. La calcinación de las sales precursoras de la composición catalizadora puede convertir las sales precursoras en óxidos, formando con esto la composición catalizadora. En una modalidad, se puede colocar una capa de lavado sobre el DPF antes, después, o al mismo tiempo en que la solución acuosa de las sales precursoras se impregna en el sustrato de DPF. La solución acuosa se puede impregnar en el DPF, la capa de lavado, o tanto en el DPF como en la capa de lavado. En algunas modalidades, la composición catalizadora se puede mantener sobre la capa de lavado sobre el sustrato. La calcinación de las sales solubles en agua puede convertir las sales solubles en agua en los óxidos correspondientes. La calcinación en general se puede realizar a una temperatura de aproximadamente 550 °C. La calcinación se puede realizar a una temperatura entre aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 850°C, de mayor preferencia entre aproximadamente 200 °C hasta aproximadamente 800°C, y con la máxima preferencia entre aproximadamente 450°C hasta aproximadamente 750°C. En una modalidad, se puede agregar un agente de precipitación a una solución acuosa que comprende al menos una sal precursora soluble en agua de la composición catalizadora. La al menos una sal precursora catalizadoras se puede precipitar por el agente de precipitación. Los agentes de precipitación adecuados pueden incluir de manera enunciativa, más no limitativa, hidróxido de amonio y un hidróxido alcalino. La calcinación de la sal precursora precipitada de la composición catalizadora puede convertir a la sal precursora precipitada de la composición catalizadora en el óxido correspondiente. El óxido u óxidos se pueden combinar con otras sales u óxidos como se describió anteriormente para formar la composición catalizadora. Otros métodos para formar la composición catalizadora y la capa de lavado también pueden ser adecuados. Los métodos adecuados para formar la composición catalizadora y la capa de lavado se conocen por aquellos expertos en la técnica. En una modalidad, se proporciona un método para eliminar partículas del gas de escape proveniente de un motor diesel. El método puede comprender poner en contacto al gas de escape con un filtro para partículas catalizadas (CDPF) , en donde el filtro para partículas catalizadas comprende un sustrato y una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. Una composición catalizadora adecuada puede comprender al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos, al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso, y mezclas de los mismos, y un tercer componente que comprende estroncio. Cuando el segundo componente comprende cobalto, el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente pueden estar en un proporción molar de aproximadamente 60 : 15 : 25, de mayor preferencia en una proporción molar de 55-65 : 10-20 : 20-30. Cuando el segundo componente comprende manganeso, el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente pueden estar en una proporción molar de aproximadamente 35 : 50 : 15 de mayor preferencia en una proporción molar de 30-40 : 45-55 : 10-20. Cuando el segundo componente comprende una combinación de manganeso y cobre, las proporciones molares del primer componente, el segundo componente, y el tercer componente pueden estar en las mismas proporciones molares al igual que cuando el segundo componente comprende manganeso sin cobre. Poner en contacto el gas de escape y las partículas con el CDPF puede eliminar al menos una porción de las partículas provenientes del gas de escape. Las partículas se pueden depositar sobre el CDPF, eliminándolas así del gas de escape. Poner en contacto el CDPF y las partículas que se depositaron en el CDPF con un gas oxidante tal como por ejemplo, oxígeno o N02 puede eliminar al menos una porción de las partículas provenientes del CDPF al oxidar las partículas en el CDPF. Se cree que NO puede actuar como un gas oxidante bajo algunas circunstancias. Aunque no se desee estar vinculados por una teoría, se cree que al menos una porción del NO se puede oxidar a N02 en presencia de la composición catalizadora de la presente invención. En el contexto de esta solicitud, NO, N02, y 02 todos se consideran como gases oxidantes. La composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención puede reducir la temperatura a la cual las partículas se oxidan cuando el CDPF y las partículas se ponen en contacto con el gas oxidante. Las partículas y el CDPF se pueden poner en contacto con el gas oxidante a temperaturas entre aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 800 °C, de mayor preferencia temperaturas entre aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 750 °C, y con la máxima preferencia temperaturas entre aproximadamente 200 °C hasta aproximadamente 700 °C. El método puede comprender además poner en contacto el gas de escape con un catalizador de oxidación diesel (DOC) antes de poner en contacto el gas de escape con el CDPF. Poner en contacto el gas de escape con el DOC puede aumentar la cantidad de N02 en el gas de escape diesel mediante la oxidación de NO a N02. El NOx en el gas de escape antes de que el gas de escape pase a través del DOC en general puede comprender entre aproximadamente 5-10% de NO hasta aproximadamente 90-95% de N02. Después de pasar a través del DOC, el NOx en el gas de escape puede comprender entre aproximadamente 50% de NO hasta 50% de N02. La proporción por supuesto puede variar dependiendo de la composición y las condiciones de operación del DOC y las condiciones de operación del motor diesel . Poner en contacto el gas de escape con el DOC antes de poner en contacto el gas de escape con el CDPF para aumentar la cantidad de N02 en el gas de escape antes de poner en contacto el gas de escape con las partículas en el CDPF es otra modalidad del método de la presente invención. La concentración aumentada de N02 en el gas de escape después de que el gas de escape entra en contacto con el DOC puede mejorar la eficacia de eliminación de las partículas provenientes del CDPF. Los siguientes ejemplos ilustran modalidades de diversos aspectos de la invención. Los ejemplos no pretenden ser limitantes del alcance de las reivindicaciones .

EJEMPLOS Carga de hollín sobre los sustratos EL gas de escape proveniente de un generador diesel Honda (Modelo No. EB12D) se puso en contacto con los sustratos del filtro para partículas diesel hasta que los sustratos se cargaron con aproximadamente 2 g/l de hollín.

Ejemplo 1 Medición de la concentración de CQ2 en la descarga de gases provenientes del sustrato cargado con hollín como una función de la temperatura Los sustratos del DPF cargado con hollín se pusieron en contacto con una corriente de gas que constó de aproximadamente 10% de oxígeno, aproximadamente 8% de agua, aproximadamente 150 ppm de NO, y aproximadamente 150 ppm de N02. La temperatura del sustrato se aumentó de 200°C hasta 650°C o 700°C, y la concentración de C02 en el gas de escape se supervisó como una función de la temperatura.

La Figura 1 muestra una gráfica de la concentración de C02 en la corriente de escape contra la temperatura para un sustrato que se había cargado con 2 g/l de hollín, con y sin una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura ÍA, la curva inferior de la Figura 1, es una gráfica de la concentración de C02 en el gas de escape con un sustrato testigo, un sustrato de cordierita cargado con hollín que no contenía una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. Las composiciones catalizadoras de los ejemplos 1-5 comprenden cerio, cobalto, y estroncio en unas proporción molar aproximada de 60:15:25. La Figura IB, la curva superior de la Figura 1, muestra la concentración de C02 en el gas de escape para un sustrato de cordierita cargado con hollín que contuvo aproximadamente 30 g/l de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. Existen dos picos en la concentración de C02 con la muestra que comprende 30 g/l del catalizador a aproximadamente 345°C y aproximadamente 580 °C. La menor temperatura pico para la muestra obturada se presentó aproximadamente 550 °C. Aunque no se observó el pico de C02 a alta temperatura para la muestra obturada en la Figura 1, la presencia de un segundo pico a alta temperatura se sugirió por el aumento en la concentración de C02 a la derecha de la Figura 1. Si está presente un alto pico de temperatura en la muestra obturada, esto se puede presentar a una temperatura mayor a 650°C. El pico de temperatura baja para la muestra que comprendió 30 g/l del catalizador de acuerdo con una modalidad de la presente invención se presentó aproximadamente 345°C, en comparación con aproximadamente 550 °C para la muestra obturada que no contuvo una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. Agregar una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención a la muestra disminuyó la temperatura del pico de C02 a menor temperatura en aproximadamente 205°C. Además, la concentración de C02 en el pico a baja temperatura para la muestra que contuvo una carga de 30 g/l de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención fue de aproximadamente 220 ppm, en comparación con aproximadamente 50 ppm para la muestra obturada que no contuvo una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. La cantidad de C02 en el gas de escape puede ser una medición de la cantidad de la materia en partículas que se oxida. Altos niveles de C02 en el gas de escape pueden indicar una oxidación más completa de las partículas que cuando están presentes bajos niveles de C02 en presentes en el gas de escape . La cantidad aumentada de C02 en el gas de escape y la menor temperatura de calcinación para la muestra con la composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención muestran la efectividad de la composición catalizadora para aumentar la velocidad y la efectividad de la oxidación de la materia en partículas. Algo del C02 en la descarga de gases en el pico a baja temperatura para la obturación puede ser debido a la oxidación de las partículas mediante N02 en lugar de 02. El N02 en la descarga de gases puede reaccionar más fácilmente con las partículas que lo que lo hace con el 02 en el gas de escape. Es necesaria mayor información para determinar a qué grado las partículas se oxidan por el N02 y cuánto de estas partículas se oxidan por 02. Tanto 02 como N02 pueden ser gases oxidantes. Se cree que el NO también puede ser un gas oxidante en presencia del catalizador de acuerdo con las modalidades de la presente invención.

Ejemplo 2 Efecto de la carga de catalizadores sobre la concentración de CQ2 en la descarga de gases La Figura 2 muestra una serie de curvas para la concentración de C02 contra la temperatura para los sustratos con diversas cargas de un catalizador de acuerdo con una modalidad de la invención. Todos las cargas se realizan sobre la base de los óxidos. La curva 2A es una curva para un sustrato con una carga de catalizadores de 5 g/l, la curva 2B para una carga de catalizadores de 10 g/l, la curva 2C para una carga de catalizadores de 30 g/l, la curva 2D para una carga de catalizadores de 60 g/l, la curva 2E para una carga de catalizadores de 90 g/l, y la curva 2F es una curva para un testigo, un sustrato que no contiene un catalizador. Como se muestra en la curva 2A, el pico de C02 a baja temperatura para un sustrato con una carga de catalizadores de 5 g/l se presentó en aproximadamente 450 °C, en comparación con aproximadamente 550 °C en el testigo (curva ÍA) . Aumentar la carga de catalizadores a 10 g/l disminuyó la temperatura del pico a baja temperatura a aproximadamente 425°C, como se muestra en la curva 2B. Aumentar la carga de catalizadores de 5 g/l hasta 10 g/l disminuyó la temperatura pico en aproximadamente 25 °C. La concentración de C02 en el pico de C02 a baja temperatura con la carga de catalizadores de 10 g/l fue 140 ppm, en comparación con 130 ppm para una carga de catalizadores de 5 g/l. Una carga de catalizadores de 10 g/l en el CDPF fue más efectiva para la oxidación catalizadora de la materia en partículas que una carga de catalizadores de 5 g/l, como se muestra por la temperatura menor del pico de C02 a baja temperatura y la mayor concentración de C02 en el pico a baja temperatura con la mayor carga de catalizadores. Como se muestra en la curva 2C, aumentar adicionalmente la carga de catalizadores a 30 g/l condujo a una disminución de la temperatura del pico de C02 a baja temperatura hasta aproximadamente 345°C, una disminución de aproximadamente 60°C de la temperatura pico de 405°C para una carga de catalizadores de 10 g/l. Además, la concentración de C02 en el pico a baja temperatura aumentó entre aproximadamente 140 ppm hasta aproximadamente 270 ppm con la mayor carga de catalizadores de 30 g/l. Aumentar adicionalmente la carga de 30 g/l hasta 60 g/l condujo a una disminución en la temperatura pico del pico de C02 a baja temperatura entre aproximadamente 345°C hasta aproximadamente 330°C, tal como se muestra por la curva 2D, una disminución de aproximadamente 15 °C en la temperatura pico con una duplicación de la carga de de catalizadores. La concentración de C02 en la descarga de gases aumentó entre aproximadamente 270 ppm hasta aproximadamente 380 ppm cuando la carga de catalizadores se aumentó de 30 g/l hasta 60 g/l. Aumentar adicionalmente la carga de catalizadores de 60 g/l en la curva 2C a 90 g/l en la curva 2D no cambió significativamente la temperatura en la cual se presentó el pico a baja temperatura. La efectividad del catalizador se puede estabilizar en las cargas de catalizadores entre 60 g/l y 90 g/l, al menos para las formulaciones de catalizadores que se utilizaron en los ejemplos. Aunque no se pretende estar vinculados a una teoría, se cree que la sinterización del catalizador se puede llevar a cabo cuando los filtros para partículas diesel catalizadas con altas cargas de catalizadores, por ejemplo, 90 g/l, se someten a altas temperaturas. La carga óptima de la composición catalizadora en el CDPF puede depender de un equilibrio entre la reducción deseada en la temperatura de ignición y la oxidación aumentada de SOF y SOL a medida que la carga de la composición catalizadora se aumenta contra el costo aumentado para la mayor carga de catalizadores. Se pueden observar efectos benéficos para las cargas de catalizadores tan bajos como de aproximadamente 5 g/l y hasta aproximadamente 60 g/l. Aumentar adicionalmente la carga de catalizadores a 90 g/l puede no mejorar la actividad. Una carga de catalizadores en la variación de 10-60 g/l puede proporcionar una mejora significativa en la oxidación del SOF y SOL con un grado mínimo de sinterización de catalizadores. La carga óptima de catalizadores puede depender del sustrato, el catalizador, y las condiciones de operación.

Ejemplo 3 Áreas superficiales y volúmenes de poro de las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas a partir de nitrato de aluminio y alúmina coloidal La Figura 3 muestra las gráficas de las áreas superficiales BET en m2/g contra la carga buscada en g/l para las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas a partir de nitrato de aluminio y alúmina coloidal. La curva 3A de la Figura 3 muestra una gráfica de el área superficial BET contra la carga para las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas a partir de nitrato de aluminio. La curva 3B de la Figura 4 muestra una gráfica de el área superficial contra la carga para las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas con alumina coloidal NYACOL® AL20. Como se muestra en la curva 3A, el área superficial BET de un sustrato que comprende capa de lavado con alúmina preparadas a partir de nitrato de aluminio disminuyeron entre aproximadamente 8 m2/g hasta aproximadamente 3 m2/g a medida que la carga buscada se aumentó de 0 hasta aproximadamente 40 g/l. Las áreas superficiales BET con capas de lavado con alúmina que se prepararon con alúmina coloidal fueron mayores que las áreas superficiales BET de las capas de lavado con alúmina correspondientes que se prepararon con óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio en todas las cargas de óxido de aluminio. Por el contrario, como se muestra en la curva 3B, el área superficial BET para un sustrato cargado con una capa de lavado con alúmina preparada con alúmina coloidal NYACOL® AL20 aumentó de 8 m2/g hasta 22 m2/g a medida que la carga buscada se aumentó de 0 hasta 65 g/l. La Figura 4 muestra gráficas similares del volumen de poro en el cm3/g contra la carga buscada en g/l para las capas de lavado que comprenden óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio y a partir de alúmina coloidal NYACOL® AL20. La curva 4A es una curva para la capa de lavado que comprende óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio. La curva 4B es una curva para la capa de lavado que comprende alúmina coloidal. Como se muestra en la curva 4A, el volumen de poro de las capas de lavados preparadas a partir de nitrato de aluminio disminuyó de 0.28 cm3/g hasta 0.008 cm3/g a medida que la carga buscada aumentó de 0 hasta 40 g/l. Por el contrario, como se muestra en la curva 4B, el volumen de poro para las capas de lavado con óxido de aluminio preparadas con alúmina coloidal NYACOL® AL20 aumentó de 0.28 cm3/g hasta 0.58 cm3/g a medida que la carga aumentó de 0 hasta 65 g/l. Los volúmenes de poro con capa de lavado de alúmina que se prepararon con alúmina coloidal fueron mayores que los volúmenes de poro de las capas de lavado con alúmina correspondientes que se prepararon con óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio en todas las cargas de óxido de aluminio, como se muestra en la Figura 4. Las áreas superficiales BET y los volúmenes de poro de las capas de lavado preparadas con óxido de aluminio que comprenden alúmina coloidal fueron mayores que las áreas superficiales y los volúmenes de poro de las capas de lavado preparadas con óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio. La preparación de las capas de lavado a partir de alúmina coloidal en lugar de óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio pueden proporcionar capas de lavado con mayores áreas superficiales y mayores volúmenes de poro que las capas de lavado preparadas con óxido de aluminio preparado a partir de nitrato de aluminio. En general pueden ser características convenientes para las capas de lavado altas áreas superficiales y volúmenes de poro. Las capas de lavado preparadas con alúmina coloidal por lo tanto pueden tener ventajas con respecto a las capas de lavado preparadas con óxido de aluminio preparado a partir del nitrato de aluminio.

Ejemplo 4 Estabilidad hidrotérmica de la composición catalizadora La Figura 5 muestra una serie de curvas para la concentración de C02 en el gas de escape contra la temperatura para los sustratos cargados con hollín. La curva 5A es una curva para un testigo, un sustrato sin catalizador. La curva 5B es una curva para un sustrato con un carga de 30 g/l de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención. La curva 5C es una curva para un sustrato con una carga de 30 g/l de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención después del envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas. El envejecimiento hidrotérmico implica el siguiente procedimiento. El catalizador se puede colocar en un horno en una atmósfera de H20/aire al 10% a 850°C durante 16 horas. El catalizador se puede retirar del horno y se dejó enfriar a temperatura ambiente en aire. El pico de C02 a baja temperatura para la muestra obstruida se presentó aproximadamente 550°C. El pico de C02 a baja temperatura para el sustrato con la composición catalizadora recién preparada que fue de acuerdo con una modalidad de la presente invención se presentó a 340°C, aproximadamente 210°C menor que el pico para la obstrucción. La concentración de C02 en el gas de escape para la obstrucción fue de aproximadamente 0-50 ppm, en comparación con aproximadamente 220 ppm para el sustrato con una carga de aproximadamente 30 g/l del catalizador de acuerdo con una modalidad de la invención. Altos niveles de C02 en el gas de escape pueden ser una indicación de una oxidación más completa de las partículas en el sustrato. El catalizador de acuerdo con una modalidad de la invención fue efectivo en la canalización de la oxidación de partículas con los gases oxidantes, como se muestra por los mayores niveles de C02 en el gas de escape con el catalizador de acuerdo con las modalidades de la presente invención. La curva 5C muestra la curva de la concentración de C02 contra la temperatura para un sustrato con una carga de aproximadamente 30 g/l de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención después del envejecimiento hidrotérmico a 850°C durante 16 horas. Al igual que en la Figura 5, la actividad del catalizador envejecido hidrotérmicamente puede no ser diferente significativamente de la obturación. El enve ecimiento hidrotérmico disminuyó significativamente la efectividad del CDPF para catalizar la oxidación de partículas.

Ejemplo 5 Estabilidad hidrotérmica de la composición catalizadora en presencia de alúmina La Figura 6 muestra una serie de gráficas de la concentración de C02 en ppm contra la temperatura para los sustratos cargados con hollín. Las curvas 6A, 6B, y 6C son iguales que las curvas 5A, 5B, y 5C y son curvas para un sustrato obstruido, un sustrato con catalizador recién preparado (un CDPF recién preparado) , y un CDPF envejecido hidrotérmicamente. La curva 6D es una curva para un sustrato que se había impregnado en dos etapas. El sustrato se impregnó con AL20 (NYACOL® AL20 coloidal) en una primera etapa y con una solución acuosa que contenía una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención en una segunda etapa. La curva 6E es una curva para un sustrato que se impregnó con AL20 y una solución acuosa de la composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención en dos etapas, al igual que para la curva 6D, después del envejecimiento hidrotérmico. La curva 6F es una curva para un sustrato impregnado en una etapa individual con una solución que contuvo tanto AL20 como una solución de la composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención.

La curva 6G es una curva para un sustrato que se impregnó en una etapa individual con AL20 y una solución de una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención después del envejecimiento hidrotérmico. Los datos se resumen en la siguiente Tabla 1. La última columna, proporción marcada de C02 después del envejecimiento hidrotérmico es la proporción de la concentración de C02 en el pico de baja temperatura después del envejecimiento hidrotérmico de la muestra para la concentración de C02 en el pico a baja temperatura antes del envejecimiento de la muestra. La última columna proporciona una medición de cuan estable es el CDPF con el envejecimiento hidrotérmico. Una alta "proporción de C02 después del envejecimiento hidrotérmico" es una muestra de un CDPF que es estable con el envejecimiento hidrotérmico.

Tabla 1 Resumen de los datos de envejecimiento hidroérmico, con y sin AL20 Las temperaturas del pico de C02 a baja temperatura antes y después del envejecimiento hidrotérmico fueron 340°C y 330°C para el catalizador sólo (curvas 6B y 6C) , 350°C y 380°C para el catalizador y AL20 con la impregnación de dos etapas, y 325°C y 340°C para el catalizador y AL20 con una impregnación de etapa individual (curvas 6F y 6G) . La temperatura en la cual el pico de C02 a baja temperatura se presentó por lo tanto no cambió significativamente con el envejecimiento hidrotérmico del CDPF. Sin embargo, hubieron grandes diferencias en el contenido de C02 del pico a baja temperatura antes y después del envejecimiento hidrotérmico. El contenido de C02 del pico a baja temperatura para el sustrato con el catalizador solo (sin óxido de aluminio) fue 220 ppm antes del envejecimiento hidrotérmico y 45 ppm después del envejecimiento hidrotérmico (curvas 6B y 6C) . La concentración de C02 en el pico a baja temperatura después del envejecimiento hidrotérmico fue únicamente del 20% de la concentración de C02 para el sustrato con el catalizador recién preparado. El catalizador sufrió de una desactivación significativa cuando se expuesto al envejecimiento hidrotérmico. Las concentraciones de C02 en el pico a baja temperatura para el sustrato con el catalizador y AL20 con la impregnación de dos etapas antes y después del enve ecimiento hidrotérmico fueron 230 ppm y 125 ppm, respectivamente (curvas 6D y 6E) . La muestra envejecida hidrotérmicamente con la impregnación de catalizador/AL20 de dos etapas mantuvo el 54% de su actividad recién preparada después del envejecimiento hidrotérmico. Similarmente, las concentraciones de C02 en el pico a baja temperatura para la muestra recién preparada y envejecida hidrotérmicamente con el catalizador y AL20 impregnados en una etapa individual fueron 270 ppm y 140 ppm, respectivamente (curvas 6E y 6F) . La muestra con el catalizador y AL20 impregnados en una etapa individual conservó el 52% de su actividad recién preparada después del envejecimiento hidrotérmico, en comparación con el 20% de retención de actividad para el sustrato con la composición catalizadora que no comprendió óxido de aluminio. Las dos muestras que se impregnaron con AL20 y una composición catalizadora de acuerdo con una modalidad de la invención conservaron el 54% y el 48% de la actividad de la muestra recién preparada después del envejecimiento hidrotérmico, en comparación con solo el 20% de la muestra con el catalizador sin alúmina. Las muestras que comprendieron alúmina coloidal fueron significativamente más estables al envejecimiento hidrotérmico que la muestra con la composición catalizadora sola. La alúmina con AL20 en el capa de lavado puede estabilizar el CDPF en el envejecimiento hidrotérmico. La resistencia mejorada del CDPF con la adición de alúmina es una mejora significativa y un avance con respecto a los CDPF convencionales.

Ejemplo 6 Preparación típica de un filtro para partículas diesel catalizadas El siguiente ejemplo es una preparación típica para un filtro para partículas diesel catalizadas de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Aunque el sustrato que se utilizó en el ejemplo 6 fue mayor que los sustratos que se utilizaron en los ejemplos 1-5, la siguiente preparación de otra manera es una preparación típica. Un sustrato del DPF de corderita de Corning con 200 celdas por pulgada cuadrada se utilizó en la preparación. El sustrato tuvo 14.38 cm2 (5.66") de diámetro y 15.24 cm2 (6") de largos. Se formó una suspensión de 500 g de alúmina coloidal (Nyacol® AL20) . La suspensión de alúmina se colocó sobre las paredes del filtro de DPF utilizando un sistema de dosificación al vacío conocido por aquellos expertos en la técnica. Después de secar a temperatura ambiente con un ventilador de aire, el sustrato recubierto lavado se calcinó en aire a 550°C durante 4 horas. El peso de la alúmina sobre el sustrato después del tratamiento con calor fue 75.5 g, que correspondió a 30.2 g/l de la carga recubierta lavada. Un total de 695.2 g de solución de Ce(N03)3 (27.5% en peso de Ce203) , 83.45 g de Co(N03)2) x 6H20, y 101.15 g Sr(N03)2 en 150 g de H20 se mezclaron para formar una solución homogénea que tuvo una proporción molar de Ce/Co/Sr de 60/15/25. Un total de 665 de la solución se impregnaron el DPF que tuvo el recubrimiento para lavado con alúmina. Un total de 566 g de la solución se depositó sobre DPF. Después de secar a temperatura ambiente con un ventilador de aire, el sustrato se calcinó a 550°C durante 4 horas. El peso de los componentes de cerio, cobalto y estroncio después del tratamiento con calor depositados sobre el sustrato fue de 64 g, que correspondió a la carga de catalizadores total de 25.6 g/l. El catalizador no contuvo metales del grupo de platino (PGM) . La presente invención se puede incorporar en otras formas específicas sin apartarse de sus características esenciales. La modalidad descrita se considerará en todos los aspectos únicamente como ilustrativa y no como restrictiva. El alcance de la presente invención, por lo tanto, se indica por las reivindicaciones anexas en lugar de la descripción anterior. Todos los cambios que quedan dentro del significado y variación de la equivalencia de las reivindicaciones se abarcará dentro de su alcance.

Claims (29)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES : 1. Una composición catalizadora para reducir la temperatura de ignición de las partículas provenientes de los gases de escape diesel, la composición catalizadora caracterizada porque comprende: a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos; b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de los mismos; y c) al menos un tercer componente que comprende estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma de óxido después de la calcinación; y en donde la composición catalizadora no comprende sulfatos de metal.
2. 2. La composición catalizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque: a) cuando el segundo componente comprende cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente está en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y b) cuando el segundo componente comprende manganeso, un proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente está en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35.
3. 3. La composición catalizadora según la reivindicación 2, caracterizada porque el segundo componente comprende una combinación de manganeso y cobre, en donde una proporción molar de manganeso al cobre está en una variación de 30-95 hasta 70-5.
4. 4. Un filtro para partículas de diesel catalizadas caracterizado porque comprende: a) un sustrato para filtrar partículas provenientes de los gases de escape de un motor diesel; y b) una composición catalizadora, en donde la composición catalizadora comprende: a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio, un lantánido, y mezclas de los mismos; b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de los mismos; y c) al menos un tercer componente que comprende estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma de óxido después de la calcinación; en donde la composición catalizadora no comprende sulfatos de metal.
5. 5. El filtro para partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque el sustrato se selecciona del grupo que consiste de una tela tejida, una malla metálica, un filtro de disco, un monolito apanalado de cerámica, una espuma de cerámica, una espuma metálica, y un filtro para flujo de pared.
6. 6. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque el sustrato se preparara a partir de un material seleccionado del grupo que consiste de un metal, alúmina, sílice-alúmina, cordierita, nitruro de silicio, carburo de silicio, fosfato de sodio-zirconio y un mullita.
7. 7. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque: a) cuando el segundo componente comprende cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente están en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y b) cuando el segundo componente comprende manganeso, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente está en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35.
8. 8. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están inicialmente en la forma de sales solubles en agua.
9. 9. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 8, caracterizado porque las sales solubles en agua se disuelven en agua para formar una solución acuosa, y la solución acuosa se impregna en el sustrato.
10. 10. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 9, caracterizado porque el sustrato se calcina después de que la solución acuosa se impregna en el sustrato, formando con esto una composición catalizadora .
11. 11. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque una carga de la composición catalizadora en el filtro para partículas diesel catalizadas está en una variación entre aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 90 g/l, en donde la carga se realiza sobre la base de los óxidos.
12. 12. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 4, caracterizado porque el filtro para partículas diesel catalizadas comprende además una capa de lavado sobre el sustrato.
13. 13. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 12, caracterizado porque la 5$. composición catalizadora se mantiene sobre la capa de lavado.
14. 14. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 12, caracterizado porque la capa de lavado comprende óxido de aluminio.
15. 15. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 14, caracterizado porque el óxido de aluminio se aplica al sustrato en la forma de alúmina coloidal .
16. 16. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 15, caracterizado porque la alúmina coloidal se prepara con tecnología de nanopartículas.
17. 17. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 12, caracterizado porque la carga de la capa de lavado está en una variación entre aproximadamente 5 g/l hasta aproximadamente 100 g/l.
18. 18. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 14, caracterizado porque el óxido de aluminio se produce a partir de nitrato de aluminio.
19. 19. El filtro de partículas diesel catalizadas según la reivindicación 14, caracterizado porque la capa de lavado comprende además al menos un óxido seleccionado del grupo que consiste de sílice-alúmina, una zeolita, sílice, óxido de cerio, óxido de lantánido, óxido de circonio, y mezclas de los mismos.
20. 20. Un método para eliminar partículas de los gases de escape provenientes de un motor diesel, el método caracterizado porque comprende poner en contacto el gas de escape con un filtro para partículas diesel catalizadas, eliminado con esto las partículas del gas de escape, en donde el filtro para partículas diesel catalizadas comprende : un sustrato y una composición catalizadora, en donde la composición catalizadora comprende: a) al menos un primer componente seleccionado del grupo que consiste de cerio y un lantánido; y b) al menos un segundo componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cobre, manganeso y mezclas de los mismos; y c) al menos un tercer componente que comprende estroncio, en donde el primer componente, el segundo componente, y el tercer componente están en una forma del óxido después de calcinación; en donde la composición catalizadora no comprende sulfatos de metal.
21. 21. El método según la reivindicación 20, caracterizado porque: a) cuando el segundo componente comprende cobalto, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente está en una variación de 35-70 : 5-45 : 5-35; y b) cuando el segundo componente comprende manganeso, una proporción molar del primer componente al segundo componente al tercer componente está en una variación de 15-60 : 30-70 : 5-35.
22. 22. El método según la reivindicación 20, caracterizado porque la carga de la composición catalizadora en el filtro para partículas diesel catalizadas está en una variación entre aproximadamente 10 g/l hasta aproximadamente 60 g/l, en donde la carga se realiza sobre la base de los óxidos.
23. 23. El método según la reivindicación 20, caracterizado porque el filtro para partículas diesel catalizadas comprende además una capa de lavado.
24. 24. El método según la reivindicación 23, caracterizado porque la capa de lavado comprende óxido de aluminio.
25. 25. El método según la reivindicación 24, caracterizado porque la capa de lavado comprende además al menos un óxido seleccionado del grupo que consiste de sílice-alúmina, una zeolita, sílice, óxido de cerio, óxido de lantánido, óxido de circonio, y mezclas de los mismos.
26. 26. El método según la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende eliminar al menos una porción de las partículas provenientes del filtro para partículas diesel catalizadas al poner en contacto el filtro para partículas diesel catalizadas con un gas oxidante .
27. 27. El método según la reivindicación 26, caracterizado porque el gas oxidante se selecciona del grupo que consiste de 02, NO, y N02.
28. 28. El método según la reivindicación 26, caracterizado porque el filtro para partículas diesel catalizadas se pone en contacto con el gas oxidante a una temperatura entre aproximadamente 100°C hasta aproximadamente 800 °C.
29. 29. El método según la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende poner en contacto el gas de escape con un catalizador de oxidación diesel, en donde poner en contacto el gas de escape con el catalizador de oxidación diesel es antes de poner en contacto el gas de escape con el filtro para partículas diesel catalizadas.