TW312729B - - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 312729 A7 B7 五、發明説明（1 ) 此項應用是美國專利號碼08/350 ，297，日. 期是1994年12月6日。 發明背長 發明镅域 本發明是一套引擎廢氣處理設備及其使用方式以降低 污染物的含量。更進一步說，本發明之設備包含兩個不同 型式的觸媒，其中一個可以是無氧氣儲存元素的，閉偶式 .觸媒，。 相關技術 汽車的廢氣處理設備，比如觸媒轉化器，通常位於車 輛的底板上。然而，當引擎廢氣從排放口行經至地板位置 時，廢氣將急速冷卻，所以當廢氣加熱觸媒至其溫度之前 ，將會有長時間的低轉化活動。因此，在引擎冷發動的階 段，會有大量未轉化的廢氣排出。然而，越來越嚴的政府 排放標準也要求冷發動排氣量的降低。比如加州資源部（ CARB )已經公布新的超低排放標準，其中明定每英里 排氣量中，非甲烷的碳氫化合物含量不超過0 . 0 4克， 一氧化碳含量不超過1.7克，以及氮氧化物含量不超過 0 . 2克等。就大多數車輛而言，大部份（可達80%) 的碳氫化合物排放量出現在所謂美國聯邦測試程序（ F T P )的第一階段中，該程序包含引擎冷發動的階段， 而且在一^定時間內可模擬引擎的冷發動，熱車*加速， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 4 一 -----------t— (請先閱讀f-面之注意事項^填寫本頁) 訂 3127如 a? B7 五、發明説明（2) 定速及減速等操作。許多降低冷發動碳氫排氣量的科技仍 在發展中，比如在Ball, D.J.的 '"熱車下及底板觸媒體積 的分布"> S A E 922338中所提到的閉偶式觸媒 。已有報告指出，閉偶式觸媒，尤其是含鈀觸媒，對於降 低因冷發動所產生的H C排放物特別有效。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項渾埃寫本頁) 閉偶式觸媒又可稱爲及'暖車#觸媒，其主要功能在 於能降低在冷發動期間所產生的碳氫排放物。所謂冷發動 是指緊隨於引擎發動的一段時間。而冷發動期間的長短則 視周圍溫度，引擎型式，引擎控制系統及引擎操作方式而 定。一般來說，冷發動期間是指引擎初始發動的頭兩分鐘 內》FTP試驗1 9 7 5則將冷發動所得爲第1試袋（也 就是廢氣試樣），也就是在周圍溫度2 5 °C下發動引擎並 持續5 0 5秒後所得之結果。在一個含有閉偶式觸媒的廢 氣設備中，至少有部份的系統觸媒比傳統的^底板式觸媒 '更靠近引擎。尤其是，閉偶式觸媒可置於引擎室內，也 就是位於引擎蓋下方並緊鄰於排氣岐管。該閉偶式觸媒可 組成引擎廢氣處理設備全部的觸媒體或可與底板式觸媒結 合而共用。此種設計組合端視引擎形狀，大小及可用空間 而定。由於較靠近引擎，所以閉偶式觸媒可接收較高溫的 廢氣。因此，閉偶式觸媒比起底板式觸媒更容易達到其溫 度而且冷發動期間的排放量也可降低。另一方面，在閉偶 位置的觸媒可接受較高溫的廢氣。結果其熱穩定性較高， 如Bhasin，M. et &1在’內燃機和固定源引擎所排放廢 氣的新觸媒，SAE 93054，1 993 —書中所言 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7_ 五、發明説明（3 ) 〇 典型的底板式觸媒是一種三向式轉化觸媒（^TWC ")，其可加速未燃燒碳氫化物及一氧化碳的氧化以及降 低氮氧化物的含量。TWC觸媒具有良好的活性與壽命， 通常由一個或多個白金族金屬組成（比如鉑，鈀，铑，釕 及銥等），並選擇性地配有一或多個基材金靥，散佈於高 平面區域，耐火氧化支撐上，比如高平面區域的鋁顆粒上 ’以構成此種觸媒物質。該物質可置放於適當的傳質上， 比如包含一耐火陶瓷或金靥蜂窩結構的單石傳質或如球體 般的耐火顆粒亦或是一適當耐火材料的突出段。高平面區 域的鋁支撐材質，也可稱爲一鋁1 (雖然除了 r之外 也有其他相位的鋁存在）或稱爲'活性鋁〃，其通常具有 超過60m2 /g的BET區域，也可到達200m2 / g或更高。已知在觸媒元素中，可利用耐火的金屬氧化物 做爲支撐而不用活性鋁。比如像氧化铈，氧化銷，α -鋁 及其他物質。然而這些物質卻有一項缺點，就是其Β Ε Τ 平面區域皆比活性鋁來得低許多，而隨著觸媒本身的耐久 性增加，此項缺點也漸能改善。 在移動車輛上，廢氣溫度可高達1 0 0 0 °C，如此高 溫將致使活性鋁等支撐材質經由相變化而產生熱衰退並拌 隨著體積縮減，尤其在有蒸氣的環境下，該觸媒金屬會在 萎縮的支撐介質中封閉，造成觸媒表面的減少及觸媒活動 的衰減。而在現有科技中也可很方便地使用下列物質來穩 定鋁支撐&而不致衰退，這些物質比如：氧化鉻，氧化鈦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ ----------#------ΐτ--.--L——^ (請先聞讀背面之注意事項-?%寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 312729 A7 B7 五、發明説明（4 ) ’鹼土金屬氧化物比如氧化鋇，氧化鈣或氧化緦或稀土金 靥氧化物，如氧化鈽，氧化鑭及兩個或多個稀土金屬氧化 物的混合物。如C. D. Keith等人的專利 U.S.4，171，288° 而在專利4，5 0 4，5 9 8中則提出一種製造高抗 溫TWC觸媒的製程。其做法是失將激化或r 一鋁的顆粒 做成水溶液並加入一些金屬的可溶性鹽，如鈽，鉻等，也 包含至少鐵和鎳之一，鉑，鈀及铑之一或選擇性如入钕， 鑭，及鐯中的一種金靥。浸入後的鋁在6 0 0°C鍛燒後灑 入水中以製成水溶液並塗抹在蜂巢的犧帶體上並待乾後以 得到最終的觸媒。 發明概iTlt 本發明是一套引擎廢氣的處理設備，可減少引擎廢氣 中的污染物含量。該設備定義了一個廢氣的流動路徑且包 含一上游的觸媒體，內含一上游觸媒物質用來加速碳氫化 物的氧化過程以及包含一白金族金屬成份分布於一耐火的 金靥氧化支撐物上。此上游觸媒物質中完全沒有氧氣儲存 元素存在》此外也有一下游的觸媒體，內含一下游的觸媒 物質用來至少做爲碳氫化物的氧化過程而其中也包含一或 多個觸媒金靥元素散佈於一耐火的金屬氧化支撐上以及一 個氧氣儲存元素。 從本發明的一角度來看，上游的觸媒體可包含第1個 閉偶式觸^體及白金群金靥成份，也可包含一鈀成份。而 I 裝 I I 訂—! ! I I 線 一 - (請先閲讀t面之注意事項/填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -7 - 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印袈 A7 B7 五、發明説明（5 ) 上游之觸媒物質也可選擇性地不含鍺元素。然而，下游觸 媒物質可以包含铑元素》 下游的觸媒體可包含一底板式觸媒體或一個第二閉偶 式觸媒體，該觸媒體可包含鈀元素及一氧氣儲存元素。而 第二個閉偶式觸媒體與底板式觸媒體可同時存在。該底板 式觸媒體最好能包含一三向的觸媒物質。 從本發明的一角度看，該第1及第2個閉偶式觸媒體 可有不同的斷面尺寸並分處於不同罐體內。相對地，該第 1及第2個閉偶式觸媒體可有相似的斷面尺寸並置於同一 罐體內。 從本發明的另一角度來看，該第1及第2個觸媒體可 各別包含一含有鈀元素的觸媒物質，而且底板式的觸媒物 質也可包含一含有铑元素的觸媒物質。 而上游的觸媒物質可選擇性地包含至少一種稀土金屬 氧化物，該氧化物可包含氧化銨和氧化鑭等。 所以本發明的廢氣處理設備包含有（a )第1個閉偶 式觸媒體，內含一第1觸媒物質可加速碳氫化物的氧化過 程，並包含一鈀的觸媒元素散佈於耐火的金屬氧化第1支 撐上，而此第1觸媒材質可完全沒有铑元素及氧氣儲存元 素；（b)第2個閉偶式觸媒體，內含一第2觸媒物質可 至少加速碳氫化物的氧化過程；另包含（c )底板式觸媒 體，內含一第3觸媒物質可三向地減少污染物的含量。在 第2閉偶式下游觸媒體及底板式觸媒體中至少有一種可包 含一氧氣^存元素。除了氧化鈽或氧化鐯及氧化锆外，第 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS )八4規格（210X297公釐） 装-- (請先閱讀背面之注意事項-PT'填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（ο 1觸媒物質可至少包含一種鹼土金靥氧化物或稀土金屬氧 化物。 在不同具體形式中，該第1閉偶式觸媒體可包含約 0 . 5至3 . 5g/i Π3的活性鋁以及至少50g/ f t3的鈀元素和〇 . 05和0 . 5g/i η3的鹼土金 靥元素。該第1閉偶式觸媒體可選擇性地包含約0 . 05 至0 . 4g/i η3的氧化緦；及併入支撐材料中不超過 0 . 5g/i η3的氧化鉻；以及不超過約〇 . 5g/ 1 η 3的一種以上稀土金屬氧化物，包括氧化鑭及氧化銨 等。 上述第1閉偶式觸媒體可包含至少6 0 g/f t3的 白金族金屬，比如從75至300g/f t3之間，而白 金族金屬可只包含一鈀元素。 在許多具體形式中，該第1閉偶式觸媒體可包含約 0 . 75至2 . Og/i η3的活性鋁支撐材料；而且至 少一元素應從下列化合物中選取：〇.05至0.4 1 η3左右的氧化緦；〇 · 〇5至0 . 2g/i η3左右 的氧化鋇；0 . 025至0 . 3g/i η3左右的氧化鑭 ;0 · 025至0 . 3g/i η3左右的氧化銨以及 0.05至〇.3g/in3左右的氧化銷。 在一特殊具體形式中，本發明的廢氣處理設備可包含 一個第1閉偶式觸媒體，而其中包含約3 0 0 g/ f t 3 的鈀，1 . 23g/in3 的鋁，〇 . I9g/in3 的 氧化鑭，0 · lg/i η3的氧化锆，〇 . ig/i η3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） g ----------裝-- (請先閲讀背面之·i意事項ί填寫本頁) 訂 線 經濟部中央橾準局男工消費合作社印製 312729 A7 __B7 五、發明説明（7 ) 的氧化鋸及0 . 1 6g/i η3的氧化銨。此設備可進一 步包含一個第2閉偶式觸媒體，而其中也包含約1 1 〇 g /ft3的鈀，1.4g/ft3 ，1.4g/in3的 鋁，Ο . 8g/i η3的氧化鈽，〇 . 5 g/i η3的氧

I 化铈—氧化鉻複合體’ 〇 . 24g/i η3的氧化锆， 0 · 2g/i η3的氧化鑭，0 . lg/i η3的氧化銨 ，0 . lg/i η3 的氧化緦，0 · 07g/i η3 的氧 化鎳及Ο . 06g/i η3的氧化鋇。而此處也可有一底 板式觸媒，其中約含有9 1 . 9g/f t3的鈀， 6 . 56g/f t3 的鍺 ’ 6 . 56g/f t3 的白金， 1 . 5g/i η3的鋁，1 . 7g/i η3的氧化姉—氧 化銷複合體，0 . lg/i η3的氧化銨，〇 . 25g/ i η3的氧化緦，〇 . 1 25g/i η3的氧化鉻及 0 . 075g/i η3的氧化鐮。 本發明也提到一方法可處理從引擎廢氣排出口排放的 廢氣。此方法就是將廢氣從廢氣排出口引導經過上述的廢 氣處理設備。此方法可在至少一個下游觸媒裏轉化至少 1 0%的一氧化碳。舉例來說，此方法也可在一個下游觸 媒裏轉化至少2 5%或3 0%或4 0%的一氧化碳。 在此處及申請專利範圍中之1氧氣儲存元素'指的是 多價的，可減少的過渡金靥氧化物，此氧化物可在氧氣濃 郁階段從廢氣流中將氧吸收：而在氧氣稀薄階段再將氧氣 釋放入氣流中。此種氧氣儲存元素包含有氧化鈽，鈷，鐵 ，錳，鉬「錬，鐯，鎢及釩等氧化物。此處的'氧氣儲存 ----------^------,訂------J0 (請先閲讀背面之注意事項η填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 - 五、發明説明（8 ) 元素〃不和白金族元素或氧化钕，氧化鑭等元素有關。 在此處及申請專利範圍中之 ''閉偶式/是指一觸媒體 或包含觸媒體的罐體，及其在廢氣設備的位置；而在穩態 介質或引擎高負載操作下，其廢氣與觸媒初始接觸的溫度 至少可達6 0 0°C。一般來說，閉偶式觸媒位於車輛引擎 室的內部，並置於引擎廢氣排出口附近，比如在排氣岐管 沿著排氣管約1 2英吋或更少的地方，所以廢氣的溫度在 與觸媒接觸前不會顯著冷卻。而閉偶式觸媒也可置於排氣 岐管處或其內部。結果，廢氣在閉偶式觸媒入口處的溫度 可爲6 0 0至1 0 0 0度之間，較常見的是在6 0 0至 8 0 0度間。而閉偶式觸媒可置於排氣岐管處。所謂^底 板式"觸媒是指位於上游式觸媒的下游排氣設備，而其在 引擎穩態操作下之廢氣溫度皆低於6 0 0 °C，通常在

2 0 0至6 0 0度之間，較常見的是在3 0 0至5 5 0°C 之間。通常底板式觸媒位於車輛底板下方並置於引擎室外 〇 在此處及申請專利範圍中，觸媒體顆粒的量皆以克/ 立方呎g/f t3或克/立方吋（、g/i Π3，）表示 之。此種重量/單位體積表示法可代表輸送體〃上氣體流 經的空隙數目，在此處及申請專利範圍中之 '"输送體，是 指一種有多氣流通道的物體，在其上並附有一層觸媒物質 。典型的输送體將在下文說明。而有多個平行氣流通道的 型式又可稱爲蜂巢式输送體。 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------S—-----、訂—---.—0 (請先閱讀背面之注意事項孑填寫本頁) ~ 11 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（9 ) 圖例概述 圖1是廢氣處理設備的概視圖，並包含本發明的一個 具體實例。 圖2是廢氣處理設備的概視圖， 圖3是另一實例的概視圖，其中包含第i及第2閉偶 式觸媒罐’並含有不同截面的閉偶觸媒體。 圖4是閉偶式觸媒罐的概視圖，其中含有相似截面的 第1及第2閉偶式觸媒體，此乃適用於本發明之另一具體 實例中。 本_發明的詳細說明及其較佳眘施例 本發明的廢氣處理設備在廢氣排放路徑上至少包含兩 個觸媒體》每一觸媒體內皆有一種觸媒物質可將廢氣有毒 的成份轉化成無毒的物質。而最上游的觸媒體中含有無氧 氣儲存元素的觸媒物質〃 藉由將上游觸媒之氧化儲存元素移除可以控制其C ◦ 至C〇2的轉化率，並使得C0流至下游的觸媒。在上游 減少C 0的氧化量可導致較低的操作溫度及增加上游觸媒 體的耐久性。此乃因爲C 0的氧化熱將導致上游處的高溫 情形更加惡化，而上游處是各廢氣元素集中之所而觸媒的 放熱效果將導致上游觸媒體的髙溫失效。將C 0傳遞至下 游觸媒體可提昇其效能，而在該處可接收到較少污染物的 廢氣，該廢氣也可經由排氣管而冷卻。此種效能的提昇是 因爲c o^r在下游觸媒體中輕易地氧化，並釋放其氧化熱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------裝------訂--：--L——涑 (請先閱讀背面之注t事項声埃寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) 以加熱下游觸媒體至其溫度，假使C 0已在上游處氧化則 無此種加熱效果，因所釋放的熱量在未達下游觸媒體前便 已散失。此外，C 0也可做爲下游觸媒體中氮氧化物（ Ν Ο x )的還原劑。 上述之上游觸媒體最好能是第1閉偶式觸媒體，也就 是廢氣所遭遇的第1個觸媒體，並且置於鄰近引擎排氣口 處，使其比傳統底板式觸媒體容納更高溫的廢氣。比如， 第1閉偶式觸媒體可置於引擎排氣岐管的出口處約1英呎 的地方。此第1閉偶式上游觸媒體包含一個'上游'或第 1觸媒物質，其可將碳氫化物氧化且在高溫時很穩定。該 上游的觸媒物質也可加速一氧化碳的氧化以及氮氧化物（ N〇x )的還原，然而此種三向式轉化能力卻非第1閉偶 式觸媒體所必需。 上述之上游或第1閉偶式觸媒材質包含了白金族金屬 元素，最好能包括鈀元素，也就是鈀金靥形式，氧化物形 式，並做成合金或複合體及其他有效的形式，並散佈於一 耐火的無機氧化支撐材質上，比如鋁，矽，鈦和/或氧化 锆等。該觸媒物質可置於適當的輸送體上，可易見於現有 科技中。 除了鈀元素外，該白金族元素也包含一或多個其他白 金族的金屬，比如白金，釕，銥等元素，且白金元素的含 量須超過其他白金族元素的總和。換句話說，在上游觸媒 物質內的白金族金屬最主要仍以鈀元素爲主。 因爲会上游觸媒體是暴露於如此高溫之中，所以白金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ '' ----------¾------1T--------t——線 (請先閲讀背面之注t-事項-?·%寫本頁) ^12729 A7 ___B7__________ 五、發明説明（11) 族元素中可以完全不含鍺元素。而铑元素可併入下游的觸 媒物質中以促進氮氧化物（N0X )的還原，然而其在上 游觸媒的高溫環境中較沒效用，所以可將其省略而不會對 觸媒活動有顯著的影響。同時，由於鍺元素很昂貴所以在 上游觸媒中不加入鍺元素而節省成本。 上游或第1觸媒物質最好能再包含至少一種的鹸土金 屬氧化物以及氧化钕或氧化鑭之一。 在一較佳實施例中，該上游或第1閉偶式觸媒物質包 含有鈀元素並散佈於活性鋁支撐材料，氧化緦，氧化銨， 氧化鑭及氧化鉻之上。 習知科技中觸媒裏含有氧化姉並暴露於高溫環境中， 然而本發明的第1閉偶式觸媒可完全沒有該元素或含有甚 少量的氧氣儲存元素，比如氧化鈽和氧化镨。而氧化鑭通 常不被視爲一個氧氣儲存元素，商業上用的氧化鑭通常含 有少量的氧化鈽以做爲一種污染物。在第1觸媒物質中加 入氧化姉及氧化鑭並不會對觸媒的氧氣儲存能力有顯著地 提昇。在此種情形下，氧化姉的含量通常少於5%的重量 比。具體來說，觸媒物質中的氧氣儲存元素含量通常少於 1%，最好能少於0.5%或甚至少於0.1%的重量比 。如上所解釋，在第1閉偶式觸媒中排除氧氣儲存元素可 提昇其使用年限，同時下游觸媒的轉化能力也能提昇。此 外，上游觸媒中不含氧化鈽等氧氣儲存元素可避免氧化鈽 與鈀元素間有害的相互作用，而在高溫中更易惡化。 該處ΪΙ設備在下游處至少包含一個觸媒體，可將碳氫 ----------1------ΐτ-----Κ--it (請先聞讀背面之注意事項η填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 14 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 最好能包含一個三向式觸媒及 媒物質最好能包含铑元素，其 〇x )的還原。此下游觸媒體 也可置於底板位置上。下游處 比如可同時有一個下游或第2 觸媒體》如此情形的話，該第 污染物轉化效能之用並能符合 B# )的車上檢測之法令中（ 媒效能的規定。此外，第2閉 的溫度而提昇底板式觸媒體的 觸媒體達到其操作溫度的時間 式觸媒皆可做爲此處下游式觸 含一或多個白金族金靥元素， 素，並將其散佈於耐火性支撐 鋁，氧化矽，氧化鈦，矽鋁複 化物，鋁-鉻化物及鋁-鈽氧 —種鹼土金靥氧化物，比如鎂 將其熔入支撐材料中做爲安定 物最適合。此外，下游觸媒也 以鑭及钕元素較佳，這些元素 氧化物的還原。此三向式觸媒 265，076文件中，題目 五、發明説明（12) 化物及一氧化碳氧化，而其 —氧氣儲存元素。此下游觸

量應足夠促使氮氧化物（N 可置於下游的閉偶位置上， 可以有一個以上的觸媒體， 閉偶式觸媒體及一個底板式 2閉偶式觸媒體可作爲提昇

加州空氣資源部（" C A R )有關偵測觸 偶式觸媒體可藉由昇高廢氣 效能，也因此可加速底板式 〇 現有科技中任何之三向 媒體。此種觸媒物質通常包 如白金，鈀，铑，釕及銥元 材料上，比如一或多個活性 合物，鋁矽酸鹽，鋁-锆氧 化物等元素。 下游觸媒最好至少包含 ，鋇，鈣及緦氧化物等，並 劑之用。尤其以鋇及緦氧化 可包含稀土金屬元素，其中 可促進碳氫化物的氧化及氮 物質見諸於美國序號〇 8/ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7_ _ 五、發明説明（13) 是，多層觸媒複合物"，此文件併入本發明的參考文獻中. 。簡單地重述，該文件08/265，076中將兩層觸 媒物質塗抹於輸送體上。其第1或底層包含一鈀元素並散 佈於第1支撐材質，比如：鋁，以及第1氧氣儲存元素之 上，如氧化姉和/或氧化鐯，並與鈀元素緊密接觸；而第 2或頂層也包含一鈀元素。爲使氧氣儲存元素與鈀元素緊 密接觸於第1層，應將含有氧氣儲存元素的可溶性母質溶 液’比如氮化姉，溶入含有鈀元素的支撐顆粒上。之後該 溶入之支撐顆粒會被吹乾及鍛燒以將溶劑移除並將該母質 化成氧化物形式。第2層中也可有氧氣儲存元素，但其並 不與鈀元素緊密接觸；並且以整塊顆粒的形式存在，而與 含有鈀元素的支撐顆粒互相混合。 本發明的下游觸媒物質最好能含有氧氣儲存元素，也 就是一或多個的氧化物，如铈，銘，鐵，鎂，鋁，鎳，鐯 ，鎢及釩之氧化物，其中並以氧化鈽及氧化鐯最佳。該氧 氣儲存元素之存在量至少需5%重量比，最好能超過1 0 %或1 5 %的重量比，該重量比計算是以氧化物的乾基準 爲準。而氧氣儲存元素可利用現有已知方法將其熔入支撐 顆粒中或其他觸媒物質的顆粒成份中，如下所述。而上文 有提及，該氧氣儲存元素會在氧氣濃的階段將氧吸收而在 缺氧時期將氧氣釋放，因此可降低氧化轉化效能的不安定 性。 除了上述元素外，下游觸媒物質也可包含由氧化鉻及 至少一種稀土金屬氧化物所組成的塊狀化合物 '此種物質 ---------1^-------1T--,-----0 (請先閱讀背面之注意事項孑填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） 16 - 312729 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（14) 可選擇性地做爲支撐材料，如美國專利 4，624，140 及 5，057，483 所提及，該兩 文件已併入參考文獻中》這些專利提到該化合物可以共沉 澱，共凝膠化或其他適合的技術使得最終產品中，稀土金 靥氧化物可完全均勻散佈於氧化鉻基地之上，而不僅是散 佈於氧化鍩表面或表面層而已，如此會使得氧化鉻基地的 核心部份無稀土金屬氧化物散佈於其中◊ Luce ini等作者 (1989)在其文章中t將銷，鈽碳化物調製於含尿素 的水中^提到一種適合的技術，在國際材料及產品科抟雜 誌中第4冊第2集之1 6 7至1 7 5頁，此文也併入參考 文獻中。該文在169頁開始提到，將一稀釋（0 . 1莫 耳）的氯化鉻醯蒸餾水溶液與硝酸鈽按比例混合並得到最 終產物Z r 02 — 1 〇莫耳e 02並有硝酸銨做爲緩 衝劑以控制其酸鹼值。此溶液以固定攪拌方式加熱兩小時 並使其在完全沉澱時每一階段的酸鹼值均不超過6 . 5。 此種共沈澱在清洗後可以用吹乾成凍乾方式移除水份，並 在5 0 0°C的空氣中鍛燒以形成稀土金靥氧化物與氧化鉻 支撐物的化合物。上述顆粒中最好能含有超過5 0%重量 比的氧化鉻，並且以在6 0%至9 0%爲佳，另含有1 0 %至3 0%的氧化铈及選配約〇 . 1%至1 〇%的非氧化 铈稀土金屬氧化物，如氧化釔，氧化鑭及氧化銨等。 下游觸媒也可包含其他傳統的添加劑，如硫化物的抑 制物，包含鎳及鐵元素》如果使用氧化鎳的話，則第1層 觸媒物質^佔1%至2 5%即可發生效用，此乃專利序號 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 請 先 閱 讀 背 ιέ S- 事 項 7 *知 寫 本 頁 裝 訂 線 -17 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15) 07/787 ’ 192 ’ 1991 年 11 月 4 曰所提及，. 題目是"^高效能之熱穩定性觸媒 ’現已是美國專利 5 ，212，142，1993年5月18曰，併入本發 明的參考文獻中。本發明及申請專利範圍中所稱之觸媒物 質通常包含有（a )—個第1支撐物，含有安定的氧化鋁 ,(b)有效量的第1白金觸媒元素，散佈於第1.支撐物 上，（c)一個第2支撐物，主要包含一稀土金屬氧化物 ，以及（d )有效量的铑元素及鈀元素，散佈於第2支撐 物上，該铑及鈀元素在觸媒物質中的含量比應爲5 0 ·· 1 至1 : 5 0左右。本發明的底板式觸媒體最好能包含一铑 元素，使其在較低溫下可促進氮氧化物（NOx )的還原 活動，因閉偶式觸媒的操作溫度會阻止铑元素的還原活動 〇 當依據FTP 1975程序做測試時，廢氣中少於 90，或75，70，甚至低於60莫耳分率的初始一氧 化碳（前觸媒處理），將在上游或第1閉偶式觸媒中氧化 。換句話說就是，當依照FTP 1 9 75做測試時，至 少有10，或25，30，甚至高於40莫耳分率的一氧 化碳將不在上游觸媒中氧化，而會經由上游觸媒流至下游 觸媒處。 觸媒物質中可有適當的觸媒元素化合物和/或複合體 ，如白金族金屬，用以促使該元素散佈於塊狀支撐物質上 。此處所謂、化合物〃，如 ''白金族金屬化合物〃意指任 何化合物，複合體或及相似物質可在觸媒锻燒或使用時分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 丨 裝 .訂------«.--線 (請先閲讀背面之注*事見/%寫本頁) -18 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（16) 解或轉化成觸媒可使用的形式，通常是金靥氧化物。另外 ，由一或多個觸媒元素組成之水溶性化合物，水散性化合 物或複合體皆可繼續使用，只要附著觸媒之化合物於支撐 材料的液體不與其他元素產生負面反應者皆可，並可利用 加熱揮發或分解或真空方式將液體從觸媒中移除。在某些 情形下，要移除該液體（可以結晶水的形式存在）需等到 觸媒開始作用並置於高操作溫度之下。一般來說，·不論從 經濟或環保觀點來看，使用可溶性化合物或複合體的水溶 液是較理想的。舉例來說，適當的水溶性白金金屬化合物 包含有：氯鉑酸，胺化氫氧化亞鉑，氯化鍺，硝酸铑，環 六氯化铑，硝酸鈀及氯化鈀等。該內含化合物的液體被浸 染入塊狀支撐顆粒的孔隙中，而該浸染物質會被吹乾並將 其‘鍛燒，使白金族金屬能固結於支撐材料上》在鍛燒階段 或使用觸媒的初始階段，此化合物將被轉化成白金族金屬 或化合物的活潑形式》利用類似方法可將其他元素加入觸 媒物質中。比如，氧氣儲存元素便可以水溶液形式加入含 有耐火氧化支撐物的白金族金屬中。這些水溶性，分解性 的氧氣儲存元素比如有：醋酸亞鈽，醋酸鐯，硝酸姉，硝 酸鐯等。該浸染後物質於是被吹乾並於大氣中鍛燒以得到 第1層含有氧氣儲存元素的氧化物並與白金族金靥緊密接 觸。 該氧氣儲存元素是以大體積型式加入觸媒物質中。所 謂1大體積^意指氧化鈽和/或氧化镨是以分離顆粒形式 存在，其i徑可小至1到1 5微米並與支撐材料的顆粒互 ----------^—-----tT—,--.— A (請先閲讀背面之注_意事項i填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐） -19 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 3^272d A7 B7 五、發明説明（17) 相混合，如美國專利4，7 1 4，6 9 4和 4，727，052中所言》這些專利提到，氧化姉的顆 粒可與活性鋁的顆粒混合，使得氧化鈽可以固體或大體積 形式存在，此乃相對於將氧化铈化合物的溶液浸染於鋁顆 粒上並锻燒轉化成氧化铈後再散佈於鋁顆粒中。 上述觸媒物質主要以顆粒形式存在，其大小在微米的 範圍，比如直徑爲1 0至2 0微米，因此可被製成泥漿狀 態以做爲輸送體的外層之用。任何輸送體，比如多鰭的蜂 巢式輸送體皆可被使用，而其入口及出口面間則有許多平 行的氣流通道可供流體流過。該通道被定義爲塗有觸媒物 質的牆體，其出入口主要以直線爲主，使得流經通道的流 體會與觸媒物質接觸。該輸送體有薄牆的通瑱，其斷面可 以是任何適當的形狀，比如梯形，矩形，方形，正弦波形 ’六角形，橢圓形或圓形等》此種結構在斷面上每平方英 吋可有60至700或更多的進口開孔細胞"），而 主要以200至400個開孔爲主（cpsi)。此蜂巢 式輸送體的材質可以是任何適當的耐火性材料，比如說陶 瓷類材料，如蓳青石，蓳青石-α鋁，氮化矽，锆鋁紅柱 石’鋰輝石，鋁-矽鎂土，矽化锆，矽線石，矽酸鎂，氧 化鉻’ α -鋁，矽酸鋁等元素β但該蜂巢式輸送體也可由 不銹鋼或其他耐腐蝕的合金所組成。該輸送體於是置於保 護觸媒體的罐子內，以促使氣流流經該觸媒體。 不同觸媒元素散佈於蜂巢式輸送體上的量通常以克/ 體積來表示，比如對白金族金靥元素而言是克/立方呎（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2!〇Χ297公釐） _训 ----------本------ΐτ--..--：--^ (請先聞讀背面之注意事項-ί填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18) g/f t3 )，而對其他觸媒物質而言是克/立方英吋（. g / i η 3 )，這些度量需配合不同蜂巢式输送體中不同 之通道細胞大小。就典型的汽車觸媒轉化器而言，該觸媒 體通常含有約〇 . 5至6g/i η3 ，最好是1至5g/ i η3的觸媒外層於輸送體上。而典型的下游觸媒物質， 其含有白金，鈀及铑的比例爲1:14:1，其中白金族 金靥元素的總量爲3 . 76 g/f t3 。上游觸媒體中各 元素的最佳含量爲：至少5 0 g/f t3 ，比如5 0至 400g//f t3 ，最好是 75 至 400g/f t3 的網 元素，含量從0至2 0 g/f t3的白金族金屬元素，如 鍺，釕，及銥元素，另含有0至60g/f t3的白金元 素，以上皆以金屬計算。爲了達成碳氫化物適當的氧化及 控制一氧化碳的氧化，觸媒物質中鈀元素的含量應超過其 他白金族金屬的含量。理想的支撐材料，活性鋁，是以約 0 . 5至3 . 5g/i η3的量存在，並加入約〇 . 5g /in3 ，最好是0.05至0.2g/in3的氧化鉻 做爲安定劑》鹸土金屬元素的含量約爲0至〇.6g/ 1 η 3 ，最好是0 . 05至0 . 5g/i η3左右，以上 皆以氧化物做計算。而稀土金靥元素的含量約爲〇至 0 . 6g/i η3 ，最好是 0 . 05 至 0 · 5g/i n3 左右’並以氧化物，氧化鑭及氧化銨做計算。觸媒體上所 塗裝的觸媒物質量，一般而言在〇 · 5至6g/i η3之 間。 第1閉偶式觸媒體的體積，也就是觸媒物質流經輸送 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ----------^--_----’玎-------0 (請先閲讀背面之注_意事項-〃填寫本頁) -21 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ___^___B7 _ 五、發明説明（19) 體所佔的體積’其約爲引擎總汽缸容積的1 〇到3 0%。+ 一般來說’第1閉偶式觸媒體的體積佔了該設備總觸媒體 積的1/1 2至1/2左右。舉例來說，當該設備中有兩 個觸媒體時，該第1觸媒體的體積約爲第2觸媒體體積的 1 / 5。 當一廢氣處理設備包含有第1及第2閉偶式觸媒體及 一個底板式觸媒體時’該第1閉偶式觸媒體的體積最好約 爲第2觸媒體的一半，而第1與第2觸媒體的總體積與底 板式觸媒體體積的比例約爲1 : 1至1 : 3之間。 圖1是本發明之廢氣處理設備的特殊形狀。圖中爲一 汽車（未示出）引擎室（以外虛線表示）（14)中汽油 引擎（12)(以虛線表示）的廢氣處理設備（1〇)。 汽油引擎（1 2)中有排氣岐管（1 6 )用以收集來自汽 缸的廢氣，並引導廢氣至歧管出口（ 1 8 )。此廢氣處理 設備（10)包含一閉偶式，上游觸媒罐（20)，其可 經由歧管（1 6 )及一短管（2 2)而接收廢氣。罐體（ 2 0 )中至少有一個，最好有兩個供廢氣流過的觸媒體。 由於罐體（20)很靠近引擎（12)，所以任何觸媒體 皆包含一閉偶式觸媒。該設備（10 )也包含一底板式下 游罐體（2 4 )利用排氣管（2 6 )而與上游罐體（2 〇 )相連。該底板式罐體（2 4 )包含有由三向式觸媒物質 所組成的下游觸媒體。排氣管（22)，罐體（20), 排氣管（2 6 )及罐體（2 4 )共石組成了廢氣的流動路 徑。該底板式罐體（24)經由排氣管（2 8)而與消音 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22 - ---------1^.—-----tr—_---.--0 (請先聞讀背面之注意事項4填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印«. A7 B7 五、發明説明（20) 器（3 0 )(以虛線表示）相連，但該消音器並不視爲此 處理設備的一部份。該消音器（30)與尾排氣（3 2) 相連，而尾管有一出口（42)可通至外界環境。 圖2是本發明之廢氣處理設備（1 0 a )之一實施例 的概視圖。該設備（1 0 a )含有一閉偶式上游罐體（ 20 a)與一個底板式下游罐體（24)，其間有排氣管 (2 6 )相連。此閉偶式罐體（2 0 a )中包含一個單一 閉偶式觸媒體（120 a)，其中有上游觸媒物質但無氧 氣儲存元素。該底板式罐體（2 4 )內含有一下游觸媒體 (124)，其中有一三向式觸媒物質且含有一氧氣儲存 元素。 圖3是本發明之一較佳實施例。在此例中，設備（ l〇b)包含兩個閉偶式罐體（20b)及（20c)， 其中分別含有第1閉偶式觸媒體（1 2 0 b )及第2閉偶 式觸媒體（120 c)。兩罐體可分別容納兩個不同直徑 和/或不同斷面的閉偶式觸媒體。比如說，第1閉偶式觸 媒體（1 2 0 b )可以是圓形斷面而第2閉偶式觸媒體（ 1 2 0 c )則是跑道式斷面（也就是兩平行邊加兩側圓邊 之組合）。在一個中型卡車的實施例中，該觸媒體（ 1 2 0 b )是圓柱形，其直徑與長度皆爲3英吋，細胞密 度爲350cpsi而鈀元素含量爲300g/ft3 ； 而觸媒體（120c)可以是橢圓形，其尺寸爲3 . 4英 吋X5.0英吋X3.84英吋，細胞密度爲350 cps i而鈀含量爲i〇〇g/f t3 。罐體（24)中 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ----------^-------、·ιτ------0 (請先閱讀背面之注意事項_r4寫本頁) -23 - 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裂 312720 A7 __B7______ 五、發明説明（21) 的底板式觸媒體可以是跑道形斷面，其尺寸爲3 · 1 8英. 吋Χ6 · 68英吋X5英吋，細胞密度爲35〇cps i 而白金族金屬含量爲l〇〇g/f t3且其白金：把：緒 的比例爲1 : 14 : 1。觸媒體可有較薄的細胞壁’使得 廢氣流過的壓力降能減少》 圖4是另一實施例，其中閉偶式罐體（2〇d)中含 有兩個相鄰的觸媒體，一個是上游，第1閉偶式觸媒體（ 1 2 0 d )及另一個下游第2閉偶式觸媒體（1 2 0 d — )。第1閉偶式觸媒體中（I20d)含有無氧氣儲存元 素的閉偶式觸媒物質。第2閉偶式觸媒體（5 0 )置於觸 媒體（4 8 )的下游處並最好能含有氧氣儲存元素的三向 式觸媒物質。第1及第2閉偶式觸媒體（1 20 d)及（ 1 2 0 d / )互相毗鄰且各有其斷面尺寸。所以’該兩觸 媒體最好能置於同一罐體內。而相鄰的觸媒體最好能有相 同的氣流通道密度。 以下例子可助於更了解本發明。其中特別之技術，情 況，材料，比率及數據等皆是爲了閩明本發明之原理及實 例而並非侷限本發明之範圍。 例1 7 3 8公克的r —鋁粉末有約1 6 〇m2 /g左右的 平面區域，其中並加入含有3 4 . 5克鈀元素的硝酸鈀溶 液。此含鈀的氧化鋁與醋酸鉻溶液需組成60.1克的 Z r 0 2 ，之後再與去電解質水混合成一泥漿體》該泥漿 ----------裝-------訂——^---： — --線 (請先閲讀背面之注意事項多、填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -24 - A7 B7 體可 加 入 構 成1 1 4 克 L a 2 0 3的 硝 酸 ΛΒΘ 鑭 溶 液 9 構 成 9 5 * 9 克 N d 2 * 〇 £ ，的 硝 酸 钕 溶液 9 構 成 5 4 克 B a 0 的 氧化 鋇 及 構 成6 0 克 S r 0 的 硝酸 緦 晶 體 等 物 質 而 形 成 — 外層 的 泥 漿 體。 該 泥 漿 體 中 含 有約 4 8 % 的 固 體 〇 蓳 青 石 支撐 中 每 平 方英 吋 斷 面 中 ( c ρ S i ) 含 有 5 0 0 個 流動 通 道 並 將其 浸 入 外 層 泥 漿 體中 〇 過 剩 的 量 會 利 用 壓 縮 空氣 吹 走 〇 在4 5 0 °c 鍛 燒 後 ，最 終 的 觸 媒 體 包 含有 10 0 S / f t 3 的 鈀 1 • 2 3 g / i η 3 的 氧 化 iS > 0 . 1 9 S / i η 3 的 L a 2 〇 3 * 0 • 1 g / i η 3 的 Ζ Γ 0 2 1 0 . 1 g / i η 3 的氧 化 緦 » 1 0 - 9 g / i η 3 的 Β a 0 及 0 • 1 6 g / i η 3 的 N d 2 〇 3 〇 例2 C 比 較 例） 一 觸 媒 體可 有 兩 外 層 之 觸 媒物 質 並 擁 有 與 例 1 等 量 的 觸媒 元 素 〇 在此 比 較 例 中 > 該 外層 可 再 加 入 0 * 4 g / i η 3 的 氧 化鈽 — 氧 化 鉻複 合 體， 加 入 0 • 3 S / i η 3 五、發明説明（22) (請先閲讀背面之注意事項孑填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 的氧化鋪於泥漿中以作爲硝酸鈽，加入0 . 2 3 g/ i η 3的氧化鈽於泥漿中以作爲硝酸鈽，以及加入 0 . 23g/i η3的氧化姉以作爲氫氧化铈。此最終的 觸媒體即是觸媒體Β。 級3 (測試） 採樣的測試缸體直徑爲1.5英吋，長度爲3英吋並 從觸媒體又與Β中移除。該缸體的軸與觸媒體中蜂巢式通 ^尺度適用中國國家標準（〇阳）八4规格（210'乂297公釐） ~ A7 _ B7 五、發明説明（23) 道的軸平行。每一核心部份皆於1 0%蒸氣，9 5 0 °C空. 氣中做1 2小時的時效處理。在時效處理後，該核心成份 可利用模擬氣體成份的反應器在50，0 0 0VHS (氣 體體積/小時/物質體積）下測得。在穩態的氣體成份爲 0 . 33莫耳％的一氧化碳，0 . 41莫耳％的氧，16 莫耳％的二氧化碳，10莫耳％的水，540ppm的碳 氫化物（HC) ，1 . 540ppm的氮氧化物及平衡的 氮氣。而激態的成份爲0 . 7 6莫耳％的一氧化碳， 0 . 67莫耳％的氧，15 . 8莫耳％的二氧化碳，10 莫耳％的水，528ppm的碳氫化物，1500ppm 的氮氧化物，4 5 p pm的硫化物及平衡的氮氣。當反應 器溫度逐漸提昇至500 °C時，可測其HC/CO/ NO <的轉化率。碳氫化物濃度可用火焰式離子探測器 (F I D )測得，一氧化碳濃度可用紅外線分析儀測得， 而氮氧化物可用光學發光分析儀測得。表1是所得的溫度 。所謂溫度是指5 0%轉化率時的溫度。 ----------批衣--^-----,玎-------^ (請先閲讀背面之注意事淨.4填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26 - 312729 A7 B7 五、發明説明（24)

表I

LIGHT-OFF TEMPERATURES 觸媒體 MEMBER HC CO Ν〇χ A 252〇C 228〇C 213〇C B (比較例） 287 258 236 表一的結果顯示觸媒體A之CO，HC及N〇x的溫 度皆比觸媒體B來得低。此乃表示無氧氣儲存元素的觸媒 物質在低溫時比有氧氣儲存元素的觸媒物質更有效率，對 於冷發動廢氣的處理也以放在閉偶位置爲佳，最好是放在 上游的閉偶位置》 例4 此處觸媒物質外層與例1相同，但不含氧化鋇。該外 層可塗抹在直徑，長皆爲3英吋的蓳青石蜂巢式輸送體上 ，並有350cps i的密度，此即爲觸媒體C。另一個 與觸媒體B相似的比較觸媒體可定爲觸媒體D。觸媒體C 與D皆以罐封裝並使用4.6公升的引擎廢氣做85小時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------f------IT-------.^- (請先閲讀背面之注意事項i填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -27 - B7 五、發明説明（25) 的時效處理》該廢氣在觸媒入口的最高溫度爲9 2 。 時效處理後，該觸媒體可使用1.9公升的車輛並依照聯 邦測試程序（FTP 1 9 2 5)做測試。其CO/HC/ ΝΟχ的轉化結果示於表Π。

表II

FTP 1975 -VEHICLE TEST 轉化效率 ----------赛II (請先閲讀背面之注意事項4填寫本頁) 觸媒體 MOLE %莫耳轉化率 MEMBER C0 HC ΝΟχ C 58. 6% 89.1¾ 53. 4% D(比較） 69¾ 86. 5% 47. 2% 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 表Π結果顯示，觸媒體C比起心較觸媒體D有較高的 HC及NOx轉化率，但其CO轉化率較低》觸媒體D之 所以有較高的C 0轉化率是因其外層加入氧化铈之故。表 Π的資料亦可証明由於觸媒體C中不含氧化鈽等氧氣儲存 元素，故其閉偶式觸媒體的轉化反應可使C Ο傳遞至下游 觸媒。減多閉偶式觸媒體C Ο的氧化量會有較低的操作溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 28 - 312729 Μ Β7 五、發明説明（26) 度及更大的耐久性，因爲co的氧化熱會使其上游的高溫 環境惡化。而通過下游觸媒，比如底板式觸媒，的C 0會 氧化並使下游觸媒在較高溫下操作，也能更有效地清除廢 氣污染物。所以比較觸媒體D較適用於底板式觸媒。 例5 A.無氧氣儲存元素的上游閉偶式觸媒物質 7 3 8公克的7 —鋁粉末有約1 6 〇m2 /g左右的 平面區域，其中並加入含有1 0 3 . 5克鈀元素的硝酸鈀 溶液。此含鈀的氧化鋁與醋酸锆溶液需組成60.1克的 Z r 0 2 ，之後再與去電解質水混合成一泥漿體。該泥漿 體可加入構成114克La2〇3的硝酸鑭溶液，構成 9 5 . 9克N d203的硝酸銨溶液及構成6 0克S r 0的 硝酸鋸晶體等物質。該泥漿體中含有約4 8%的固體。蓳 青石輸送體佔有26 . 7 i η3的體積及約400 c p s i的密度並將其浸入外層泥漿體中，過剩的量則利 用壓縮空氣吹走。在4 5 0 °C鍛燒後，最終的觸媒输送體 ，在其直徑3 . 3 7英吋及長3英吋的圓柱形裏含有 1 . 78g/i η3的觸媒物質，其中有300g/ f t3 的鈀，1 · 23g/i η3 的氧化鋁，〇 . 19g /i η3 的 La2〇3，0 . lg/i n3 的 Zr02 ， 0 . lg/i n3的氧化緦及0 _ 16g/i n3的 N d2〇3，此定爲觸媒體E。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^------ir--.---„——0 ; - (請先閲讀背面之注意事項-r填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ~ 29 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ____B7 ______ 五、發明説明（27) B.下游閉偶式觸媒物質 1 .第1層 7 0 0克的r—鋁粉末有約1 6 Om2 /g左右的平 面區域，其中並加入含有3 1 . 9克鈀元素的硝酸鈀溶液 。此含鈀的氧化鋁，一個以硝酸安定的膠狀氧化铈，其顆 粒直徑約爲100埃（A) ’並加入構成500克 C e 02的硝酸姉晶體，構成1 0 0克L a203的-硝酸鑭 晶體，構成6 0克B a 0的醋酸鋇，構成1 4 0克 Z r 02的醋酸鉻溶液及5 0 0克的氧化铈一氧化锆組合 粉末（平面區域50m2/g中含20%的Ce02)， 上述與醋酸混合後形成一泥漿體。該泥漿體再可加入7 0 克的N i 0顆粒於去電解質水中，以形成4 8%固體成份 的外層泥漿。蓳青石輸送體中每平方英吋斷面中有4 0 0 個流動通道並將其浸入外層泥漿中，過剩的量可利用壓縮 空氣吹走。在4 5 0°C锻燒後，最終的觸媒輸送體包含有 55g/i η3的鈀元素，0 . 7g/i η3的氧化鋁， 0 . 8g/in3 的 Ce〇2 ，〇. lg/in3 的 L a 2 〇 a 1 Ο . 14g/i n3 的 Zr〇2.，.0 . 〇6g /i n3的BaO，Ο . 5g/i n3的氧化鈽—氧化鉻 複合體及0.07g/in3的Ni〇。 2 .第二層 如上述第1層中7 0 0克相同的物質’並加入含有 31 . 9克鈀元素的硝酸鈀溶液。此含钯的氧化鋁，與構 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ---------—^------1T--------0 (請先閱讀t面之注*-事箏.，填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、 發明説明 〔 28) 1 成 1 0 0 克 L a 2 3 3 的 硝 酸 爾 晶 體 ns. » 構 成 1 0 0 克 1 1 N d 2 〇 a 的 硝 酸 銳 晶 體 * 構 成 1 0 0 克 Z r 0 2 的 硝 酸 鉻 1 1 晶 體 及 構 成 1 0 0 克 S r 0 的 硝 酸 緦 晶 體 等 物 質 '~· 同 加 入 1 I 請 1 去 電 解 質 水 中 以 形 成 — 含 有 3 0 % 固 體 的 外 層 泥 漿 〇 該 輸 先 閱 1 | 讀 1 送 體 敷 以 上 述 第 ~~* 層 觸 媒 後 再 浸 入 第 2 層 泥 漿 中 〇 在 壓 縮 背. 1 1 之 1 空 氣 吹 走 多 餘 量 之 後 並 在 4 5 0 °c 乾 燥 及 鍛 燒 » 該 輸 送 體 注 意 1 I 可 額 外 吸 收 1 • 1 3 g / i η 3 的 外 層 物 質 > 其 中 有 5 5 事 項 4 1 1 I S / f t 3 鈀 元 素 0 • 7 S / i η 3 的 氧 化 鋁 0 • 1 填 寫 本 1 裝 g / i η 3 的 L a 2 〇 3 » 0 1 g / i η 3 的 N d 2 〇 3 » 頁 1 1 0 • 1 g / i η 3 的 Z Γ 0 2 及 0 1 S / i η 3的 1 1 S r 0 等 0 最 終 的 觸 媒 輸 送 體 nS. 可 包 含 1 1 0 g / i η 3的 1 J 鈀 元 素 此 乃 觸 媒 Writ» 腹 下 P 訂 1 I C 板 式 fan 觸 媒 1 1 1 1 第 1 層 1 ! 7 0 0 克 的 r — 銘 粉 末 有 1 6 0 m 2 / g 的 平 面 區 域 線 1 並 浸 入 含 有 3 7 2 克 鈀 元 素 的 硝 酸 鈀 溶 液 Q 而 3 5 0 克 的 氧 化 姉 — 氧 化 锆 複 合 體 ( C e 0 2 佔 2 0 % 重 量 比 ) 粉 1 末 有 5 0 m 2 / g 的 平 面 區 域 並 浸 入 含 有 0 8 1 克 白 金 1 I 的 氫 氧 化 胺 鉑 溶 液 0 所 有 0 * 8 1 克 的 白 金 元 素 都 被 浸 入 1 1 〇 含 氧 化 飽 的 鈀 元 素 » 含 氧 化 鈽 — 氧 化 wa 複 合 體 的 白 金 元 1 1 素 9 構 成 5 2 • 5 克 C a 2 〇 3 的 硝 酸 鑭 晶 體 nsz. t 構 成 7 0 克 1 1 N d 2 〇 3 的 硝 酸 銳 晶 體 9 構 成 3 5 克 Z r 〇 2 的 醋 酸 銷 溶 1 1 液 及 構 成 1 7 5 克 S Γ 0 的 硝 酸 緦 晶 體 等 物 質 共 同 加 入 去 1 1 CN 隼 標 家 國 國 中 用 適 度 尺 張 紙

A

釐 公 7 9 2 X lx 3 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、 發明説明 ( 29) 1 電 解質 水 中 以 形 成 —- 含 有 4 5 % 固 體的外層 泥 漿 體 〇 — 個 1 1 含有4 0 0 C 1 P S i 通 道 的 蓳 青 石 輸送體浸 入 外 層 泥 漿 中 1 I 而多 餘 量 將 被 高 壓 空 氣 吹 走 0 最 後形成直 徑 4 英 吋 > 長 1 1 I 1 0英 吋 的 βτψ* 觸 媒 输 送 體 9 在 4 5 0 °C鍛燒後 含有 請 先 閲 1 1 9 1 . 8 8 g / f t 3 的 鈀 2 S /ft3 的 白 金 * 讀 背 1¾ I 1 1 • 0 g / i η 3 的 氧 化 銘 ， 0 5 g / i η 3 的 氧 化 鈽 之 注 1 I 意 1 I — 氧化 鉻複 合 體 y 0 • 0 7 5 g / i η 3的 L a 2 〇 3 * 事 項 J 1 1 0 -1 g / i η 3 的 N d 2 〇 3 * 0 .0 5 g / i η 3 的 4 寫 本 1 裝 Z r 0 2 及 0 * 2 5 g / 1 η 3 的 S r 0。 頁 1 | 2 •第 2 層 1 1 I 如 上 述 第 1 層 中 同 樣 6 0 0 克 的氧化姉 — 氧 化 锆 複 合 1 訂 I 體 OS. 粉末 浸 入 含 有 鍺 元 素 的 氫 氧 化 胺 鉑溶液。 該 含 有 氧 化 铈 1 1 | — 氧ί匕 鉻 複 合 體 的 白 金 及 鍺 元 素 以及與^ r t A同 種 類 1 1 2 5 0 克 的 氧 化 鋁 粉 末 及 稱 成 3 7 . 5克 Z r 0 2 的 1 ! 醋 酸銷 溶 液 等 物 質 共 同 加 入 去 電 解 質水中以 形 成 含 有 3 0 線 1 % 固體 的 外 層 泥 漿 體 該 輸 送 體 加 入上述第 1 層 觸 媒 後 再 | 浸 入第 2 層 泥 漿 中 0 用 壓 縮 空 氣 吹 走多餘量 之 後 並 於 I 4 5 0 °C 乾 燥 及 鍛 燒 > 該 輸 送 體 可 因此增加 額 外 1 • 7 8 1 I g / i η 3 的 外 層 泥 漿 9 其 中 有 4 .5 6 g / f t 3 的 白 1 1 金 ，6 • 5 6 g / f t 3 的 铑 » 0 • 5 g / 1 η 3 的 氧 化 1 1 鋁 ，1 2 g / i η 3 的 氧 化 姉 — 氧 化鉻複合 體 及 1 1 0 .0 7 5 S / i η 3 的 Z r 0 2 。該最終 的 觸 媒 輸 送 體 1 I 容 積爲 1 2 5 • 6 i η 3 並 含 有 9 1.87 5 g / { t 3 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） /29 A7 B7 五、發明説明（30) 的鈀，6 . 56g/f t3 的铑及 6 . 56g/f t3 的 白金，此乃觸媒體G。 例fi 觸媒體E與G在8 0 0 °C的引擎廢氣中做7 5小時的 時效處理。時效處理後，本發明的廢氣處理設備可依下列 方式組合：觸媒體E置於第1閉偶位置，觸媒體F置於第 2閉偶位置’而觸媒體G則置於底板位置上》因此，該廢 氣處理設備包含有無氧氣儲存元素的第1閉偶觸媒E (觸 媒體E )及一個含氧氣儲存元素的下游底板式觸媒體g。 該設備可用於2.4公升引擎的車輛上，該車輛須符合聯 邦測試程序（％FTP〃 ）1975之規定。測得的排放 物低於加州超低排放物車輛（U L E V )的標準，如下表 皿所示： ----------裝—. (請先閲讀背面之注意事IF.為填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -33 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _____ 五、發明説明（31) 表m ----- — NMHC* g/英哩 CO g/英哩 NOx g/英哩 ULEV - 最大值 0.04 1. 75 0.2 Test E + G 0.027 0.745 0.044 (請先閲讀背面之注意事彳為填寫本頁) -裝. $非甲烷碳氫化合物 表HI的資料可顯示本發明的廢氣處理設備可符合加州 空氣資源部U L E V的排放要求。 例7 觸媒體Η，I ，J與例6中觸媒體E，F，G的組合 方式相同。觸媒體Η，I ，J分別佔有2 1立方英寸， 5 5立方英吋及9 2立方英吋的體稹。在測試前，觸媒體 Η和I須於8 2 0°C的廢氣中做7 5小時的時效處理。而 觸媒體J則是在8 0 0°C的廢氣中做5小時的時效處理。 此廢氣處理設備中觸媒體Η和I爲閉偶式觸媒而觸媒體J 則做爲底板式觸媒，此設備可安裝於4 . 7公升引擎的車 輛中並依照聯邦測試程序（'FTP 〃：）1 9 7 5做測試 訂 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ -34 - 3^2729 A7 B7

五、發明説明（32) 。此轉化結果列於下表IV。 表IV NMHC*% C0% NOx% 98. 3 9 7.1 96.2 經濟部中央標準局員工消費合作杜印装 $非甲院碳氫化合物 表IV的資料顯示，即使在時效處理之後，該包含觸媒 體Η，I ，J的設備也能有效地將一排放碳氫化合物 2 . 〇g/mi芡e ，10g/mi又e的一氧化碳及3 g/mi 1 e的NOx轉化並符合嚴格的CARB標準。 雖然本發明可由上述特例如以說明，但很顯然地，在 了解前述原理之後，本領域的熟知者將可做無數的變化， 而這些變化也列於所附之申請專利範圍中。 ---------丨裝------訂----rj線 (請先閲讀背面之注意事項-K填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -35 -

Claims (1)

1. 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 A8 B8 . C8 D8 ^·、申請專利範圍 1 . 一種引擎處理設備可用於減少引擎廢氣中之污染 物並可定義-廢氣的流動路徑，其包含有 (a ) —個上游觸媒體包含有上游觸媒物質可有效地 加速碳氫化合物的氧化，並含有白金族金靥元素散佈於一 耐火的氧化金靥第1支撐上，該上游觸媒可完全無氧氣儲 存元素；以及含有 (b ) —個下游觸媒體包含有下游觸媒物質可有，效地 加速至少碳氫化合物的氧化，並含有一或多個觸媒金靥元 素散佈於一耐火性氧化金屬支撐上，並再包含一氧氣儲存 元素。 2 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該上游觸媒 物質包含有第1閉偶式觸媒體而其中上游觸媒物質的白金 族金屬元素中含有钯元素。 3 .如申請專利範圍第2項之設備，其中該下游觸媒 物質含有铑元素。 4 .如申請專利範圍第3項之設備，其中該上游觸媒 物質不含铑元素。 5 .如申請專利範圍第2項之設備，其中該下游觸媒 體含有一底板式觸媒體。 6 .如申請專利範圍第1或第2項之設備，其中該下 游觸媒體包含一第2閉偶式觸媒體，而且其中該下游觸媒 物質包含鈀元素及氧氣儲存元素。 7 ·即申請專利範圍第6項之設備，可再一含有三向 式觸媒物質的底板式觸媒體。 i張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' " 一 36 - ---^--------裝--；----訂------：涑 (請先閱讀背面之注意事項-T填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ^12729 C8 · D8 六、申請專利範圍 8 .如申請專利範圍第7項之設備，其中該第1及第 2閉偶式觸媒體可有不同之斷面尺寸及分置於不同罐體內 9.如申請專利範圍第7項之設備，其中該第1及第 2閉偶式觸媒體可有相同的斷面尺寸及置於同一罐體內。 1 0 .如申請專利範圍第7項之設備，其中該第1及 第2觸媒體可個別包含一含鈀的觸媒物質，而其中議底板 式觸媒體的三向式觸媒物質可包含有铑元素。 1 1 .如申請專利範圍第1或第2項之設備，其中該 上游觸媒物質至少含有一個稀土金屬氧化物，包含氧化钕 孕氧化鑭。^ 1 2 .—種引擎處理設備可用於減少引擎廢氣中之污 染物並可定義一廢氣流動路徑，其包含有： (a ) —個第1閉偶式觸媒體含有第1閉偶觸媒物質 可有效地加速碳氫化物的氧化並包含一鈀元素散佈於耐火 氧化金靥第1支撐上，該第1觸媒物質不含鍺元素及氧氣 儲存元素； (b ) —個第2閉偶式觸媒體含有第2觸媒物質可至 少有效地使碳氫化合物氧化；以及包含 (c ) 一個底板式觸媒體包含有第3觸媒物質可有效 地使污染物三向地減少； 其中至少一個第2閉偶下游式觸媒體及底板觸媒體包 含有氧氣P存元素。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中該第1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------f------IT----^--^ (請先閱讀背面之注意事項-H填寫本頁) -37 - ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 觸媒物質包含至少一個鹼土金屬氧化物，及一個稀土金屬 氧化物但不含氧化鈽或氧化鐯及氧化锆。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中該第1 閉偶式觸媒體包含約0 · 5至3 . 5g/i η3的活性鋁 以及至少50g/f t3的鈀元素以及含有0 . 05至 〇 . 5g/i η3的一個以上鹸土金颺元素，並鍛燒成氧 化物。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之設備，其中該第1 閉偶式觸媒體包含有約0 . 05g/i η3至0 . 4g/ i η 3的氧化鋸；及 不超過0 . 5 g/i η3的氧化鉻並加入支撐材質中 :以及 不超過0 . 5 g/i η3的一種以上稀土金屬氧化物 ，包含有氧化鑭及氧化钕。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之設備，其中該第1 閉偶式觸媒體含有至少6 0 g/ i n3的白金族金屬元素 而其中該白金族金屬元素主要是鈀元素。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之設備，其中該第1 閉偶式觸媒體包含約75至300g/f t3左右的白金 族金靥元素。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之設備，其中該第1 閉偶式觸媒體包含約0 . 75至2 . 〇g/i η3左右的 活性鋁支Ρ材質；以及至少一種下列元素： _0 . 〇 5至0 . 4 g/i η 3的氧化銀； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） -------------------訂------.#- (請先閲讀背面之注意事項-?填寫本頁) -38 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 3127^9 H C8 · ___ D8 六、申請專利範圍 0·05至0.2g/in3的氧化鋇；. 0 . 025至0 _ 3g/i η3的氧化鑭； 0 · 025至0 · 3g/i η3的氧化钕；以及 0 . 05至0 _ 5g/i η3的氧化銷。 1 9 .如申請專利範圍第1 4，1 5或1 6項之設備 ’其中該第1閉偶式觸媒體含有約3 0 0 g/f t3的鈀 ，1 . 23g/in3 的氧化鋁，〇 . I9g/in3 的 氧化鑭，0 . lg/i η3的氧化鉻，〇 . ig/i n3 的氧化鋸及0 · 16g/i η3的氧化銨；以及 其中該第2閉偶式觸媒體包含約1 1 〇 g/f t3的 鈀，1.· 4g/f t3的氧化鋁，〇 . 8g/i η3的氧 化鈽’ 0 . 5g/i η3的氧化鈽—氧化锆複合體， 0 . 24g/i η3的氧化鉻，〇 . 2g/i η3的氧化 鑭，0 . lg/i η3的氧化钕，〇 . lg/i η3的氧 化緦，0.07g/in3的氧化鎳及〇.〇6g/ 1 η 3的氧化鋇；以及 其中該底板式觸媒含有約9 1 . 9 g/f t3的鈀， 6 . 56g/f t3 的鍺，6 . 56g/f t3 的白金， 1 . 5g/i n3的氧化鋁，1 . 7g/i η3的氧化姉 —氧化鉻複合體，0 . lg/i η3的氧化钕，〇 . 25 g/i η3的氧化緦，〇 . 125g/i η3的氧化鉻， 及0 . 075g/i η3的氧化鑭。 2 0」一種處理引擎廢氣的方法可使廢氣從引擎出口 處流至含有上游觸媒物質的上游觸媒中，其至少可促使碳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） " -39 - ---------#------ir------^ (請先閲讀背面之注意事項-T填寫本頁) ABCD 312729 六、申請專利範圍 氫化合物的氧化’並含有白金族金靥元素散佈於一耐火的 無機氧化物支撐上’該上游觸媒物質不含氧氣儲存元素， 然後廢氣可流至—個以上的下游式第1閉偶觸媒體，而該 下游式觸媒體包含有下游觸媒物質’可有效地促成碳氫化 合物的氧化’其並包含一個以上的氧氣儲存元素。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該上游 觸媒是一閉偶式觸媒’並可轉化廢氣中至少1 0 %的一氧 化碳。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之方法，其可轉化廢 氣中至少2 5 %的一氧化碳。 2 3 ·如申請專利範圍第2 1項之方法，其可轉化廢 氣中至少30%的一氧化碳。 2 4 .如申請專利範圍第2 1項之方法，其可轉彳匕廢 氣中至少4 0%的一氧化碳。 ---^-------餐------ΐτ------ (請先聞讀背面之注意事項者填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -40 -