專利名稱：具有微粒捕集器的汽油發(fā)動機排放處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括而言，本發(fā)明涉及排放處理系統(tǒng)，其具有用于處理含有烴、一氧化碳和氮氧化 物以及微粒的直噴式汽油發(fā)動機(GDI)氣流的催化劑。更具體地，本發(fā)明涉及涂布在微粒 捕集器(例如濾煙器)上的三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑或氧化催化劑。
背景技術(shù)：
盡管在歷史上汽油發(fā)動機以不形成微粒的方式運行，但直噴式汽油發(fā)動機(GDI) 具有稀燃條件和分層燃燒，以致生成微粒。直噴式發(fā)動機的微粒排放受規(guī)章約束，包括即將 生效的歐5 (2009)和6 (2014)標(biāo)準(zhǔn)。汽油發(fā)動機的現(xiàn)有后處理系統(tǒng)不適于實現(xiàn)所提出的微 粒物標(biāo)準(zhǔn)。與柴油稀燃發(fā)動機生成的微粒不同，直噴式汽油發(fā)動機生成的微粒往往更細和 更少。這是由于柴油機與汽油發(fā)動機的燃燒條件不同。例如，汽油發(fā)動機在比柴油機高的 溫度下運行。汽油發(fā)動機排放物中的烴組分也不同于柴油機。未燃烴、一氧化碳和氮氧化物污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)變得越來越嚴(yán)格。為了符合這樣 的標(biāo)準(zhǔn)，在內(nèi)燃機排氣管中設(shè)置含有三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑的催化轉(zhuǎn)化器。此類催化劑促 進未燃烴和一氧化碳被廢氣流中的氧氧化，并促進氮氧化物被還原成氮。關(guān)于柴油機廢氣和微粒的處理，現(xiàn)有技術(shù)通常在微粒過濾器上游提供氧化催化 劑。在美國專利申請公開No. 2007/0137187 (Kumar)中提供了在氧化催化劑和微粒過濾器 組合的下游的凈化催化劑。在過濾器下游的合適的凈化催化劑包括位于基底支承體(例如 流過型整料)上的另一氧化催化劑或三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑。柴油機系統(tǒng)中所用的微粒過濾器已經(jīng)涂有例如促進煙灰被動再生的煙灰燃 燒催化劑。此外，美國專利No. 7，229，597 (Patchett)在氧化催化劑下游提供催化SCR 過濾器，以便同時處理氮氧化物(N0X)、顆粒物和氣態(tài)烴。此外，美國專利申請公開 No. 2004/0219077 (Voss)公開了與柴油機廢氣連通的催化過濾器。但是，由于柴油機廢氣流 的有害組分，在濾煙器上設(shè)置催化劑造成效率的逐漸損失。需要催化劑的充足載量以實現(xiàn) 處理目標(biāo)，但這應(yīng)該與在該系統(tǒng)中提供可接受的背壓的需求平衡。需要為排放微粒的直噴式汽油發(fā)動機提供排氣處理系統(tǒng)。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了適合與直噴式汽油發(fā)動機一起使用的排氣系統(tǒng)和部件，用于捕集微 粒并處理氣態(tài)排放物，例如烴、氮氧化物和一氧化碳。冷啟動過程中的微粒捕集是有意義 的。本發(fā)明的一個方面包括排氣處理系統(tǒng)，其包含三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑和微粒捕集 器。在一個或多個實施方案中，該TWC催化劑在微粒捕集器上游。盡管這些部件可以在系 統(tǒng)構(gòu)造允許時獨立封裝，但在一個或多個實施方案中，提供了集成系統(tǒng)，其中TWC催化劑和 微粒捕集器裝在相同的罐中。在此方面中，該微粒捕集器可以是未涂布的，或帶有合適的催 化劑以促進再生?？梢栽谠撐⒘２都飨掠翁砑痈郊拥奶幚聿考ㄒ粋€或多個NOx捕
4集器，然后是SCR催化劑。另一些方面包括涂布在微粒捕集器上的TWC催化劑組合物?？梢越M成此類TWC 催化劑，使其包括促進過濾器再生的煙灰燃燒助劑。TWC催化劑組合物通常在洗涂層 (washcoats)中提供。對于不同的層，分層TWC催化劑可以具有不同組成。傳統(tǒng)上，TWC催 化劑可包含具有最多2. 5克/立方英寸的載量和5克/立方英寸或更多的總載量的洗涂料 層(washcoat layers) 0由于背壓限制，為了與微粒捕集器一起使用，TWC催化劑洗涂層涂 料可以少得多，例如，少于1克/立方英寸(或甚至0. 7克/立方英寸，0. 6克/立方英寸， 0. 5克/立方英寸，0. 25克/立方英寸或0. 1克/立方英寸)，并仍提供催化劑活性以氧化 二氧化碳和烴以及還原氮氧化物(NOx)。在一個或多個實施方案中，在微粒捕集器的入口側(cè) 和出口側(cè)上都涂布TWC催化劑。在另一些實施方案中，僅在微粒捕集器的入口側(cè)上涂布TWC 催化劑。TffC涂布的微粒捕集器可位于第一 TWC催化劑下游，其中由于涂布到微粒捕集器上 的TWC功能，該第一 TWC催化劑可以小于本來需要的量。另一些方面包括位于直噴式汽油發(fā)動機下游的、用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧 化物和微粒的廢氣體系的排放處理系統(tǒng)，該排放處理系統(tǒng)包含沉積在微粒捕集器上以形 成催化微粒捕集器的氧化催化劑或三效轉(zhuǎn)化催化劑；一個或多個氣體傳感器；和車載診斷 (OBD)系統(tǒng)。另一些方法包括處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的氣體的方法，該方法包 括在直噴式汽油發(fā)動機下游設(shè)置排放處理系統(tǒng)；在該排放處理系統(tǒng)中提供包含三效轉(zhuǎn)化 (TffC)催化劑和微粒捕集器的催化微粒捕集器；和使來自發(fā)動機的廢氣與該催化微粒捕集 器接觸。這些方法還包括僅在冷啟動狀態(tài)期間接觸該催化微粒捕集器，和在冷啟動狀態(tài)后 繞開該催化微粒捕集器。附圖簡述圖IA是顯示根據(jù)一個詳細實施方案的發(fā)動機排放處理系統(tǒng)的示意圖；圖IB是顯示根據(jù)一個詳細實施方案的發(fā)動機排放處理系統(tǒng)的示意圖；圖IC是顯示根據(jù)一個詳細實施方案的發(fā)動機排放處理系統(tǒng)的示意圖；圖2是顯示根據(jù)一個實施方案的集成發(fā)動機排放處理系統(tǒng)的示意圖；圖3是壁流過濾器基底的透視圖；圖4是壁流過濾器基底的橫截面的剖視圖；圖5顯示了示例性涂布濾煙器的壓降數(shù)據(jù)；圖6顯示了示例性涂布濾煙器的壓降數(shù)據(jù)；圖7顯示了示例性涂布濾煙器的壓降數(shù)據(jù)；且圖8顯示了示例性涂布濾煙器的壓降數(shù)據(jù)。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了適合與直噴式汽油發(fā)動機(GDI) —起使用的排氣系統(tǒng)和部件，用于 捕集微粒并減少氣態(tài)排放物，例如烴、氮氧化物和一氧化碳。GDI發(fā)動機可以以化學(xué)計量 (λ = 1)或稀燃(λ > 1)形式提供。對于稀燃GDI發(fā)動機，使用NOx捕集器。但是，此類 系統(tǒng)中的背壓和體積約束會限制添加附加的處理部件的能力。在一些GDI排放系統(tǒng)中，需 要與NOx捕集器和SCR催化劑結(jié)合的兩種或更多種TWC催化劑復(fù)合材料，以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。 對此類系統(tǒng)而言，沿排氣管安置任何附加塊料或罐是一項挑戰(zhàn)。但是，隨著微粒標(biāo)準(zhǔn)變得更管的情況下提供微粒捕集功能。我們已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)， 以克/立方英尺計，在壁流濾煙器而非傳統(tǒng)流過型整料上設(shè)置催化劑，例如三效轉(zhuǎn)化(TWC) 催化劑，提供了相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率。在這樣做時，可以在不過度擠占排氣管的情況下增加系統(tǒng)的 微粒捕集容量。稀燃汽油發(fā)動機是指由制造商構(gòu)造成在大多數(shù)時間在稀燃條件下運行(即空氣 過量且燃料低于化學(xué)計量量)的那些發(fā)動機。這意味著處于大于14. 7的空氣/燃料比。此 類特征不排除偶爾偏移至富燃或化學(xué)計量條件。為了降低由于過濾器上存在洗涂層引起的背壓增加，該洗涂層通常盡可能均勻地 位于過濾器壁內(nèi)。但是，GDI汽油發(fā)動機生成的微粒尺寸小于來自柴油機的那些。因此，當(dāng) 過濾器是新制的時，來自GDI汽油發(fā)動機的一些微?？赡苡捎诹鬟^該過濾器壁而沒有被過 濾器捕集。當(dāng)在過濾器壁上形成煙灰層時，過濾效率將提高。為了解決最初的過濾效率問 題，可以將催化洗涂料薄層涂布到過濾器壁上(而非在壁內(nèi)沉積該層)。這種催化洗涂料 層是多孔的，并可以使氣體流過并濾出小粒子。該層可以是10-50微米厚，尤其是10-30微 米，更尤其5至10微米。催化濾煙器在鉬族金屬(PGM)分布方面可以分區(qū)。也就是說，可以在過濾器的前 區(qū)(上游)沉積較多PGM，并在后區(qū)(下游)沉積較少PGM。在將濾煙器再生時，過濾器的 后區(qū)具有該過濾器的最高溫度，這會造成催化劑失活。通過在前區(qū)中設(shè)置較多PGM，通過反 復(fù)過濾器再生保持該催化過濾器的催化功能。此外，在正常發(fā)動機運行過程中，第一區(qū)比后 區(qū)熱。PGM分區(qū)提高了在冷條件下的點火活性。例如，可能合意的是將總PGM載量的大約 50 %或更多分布在該過濾器的前20-50 %軸向距離中，由此在該軸向距離的后50-80 %中 負載總PGM載量的50%或更低。一個方面提供了位于直噴式汽油發(fā)動機下游的、用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧 化物和微粒的廢氣體系的排放處理系統(tǒng)，該排放處理系統(tǒng)包含位于微粒捕集器上游或微粒 捕集器上的三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑組合物。該TWC催化劑具有同時催化烴和一氧化碳的氧 化和氮氧化物的還原的能力。TWC催化劑可以以低到足以在不過度提高背壓的情況下提供 排放處理的載量涂布到微粒捕集器上。對于低孔隙率濾煙器，可以只使用少量TWC催化劑 以實現(xiàn)合適的背壓。對于需要高的貴金屬組分的條件，需要由載體組分提供充足表面積以 便良好分散，并且需要較高孔隙率的濾煙器。在一個實施方案中，該系統(tǒng)進一步包含位于微粒捕集器下游的NOx捕集器和SCR 催化劑或者這二者。一個實施方案提出，在該微粒捕集器上涂布NOx捕集劑，這種NOx捕集 劑涂布的過濾器位于TWC催化劑下游。另一實施方案提出在該微粒捕集器上涂布SCR催化 劑，且這種SCR催化劑涂布的過濾器位于TWC催化劑和NOx捕集器下游。另一實施方案提出，可以從濾煙器的入口側(cè)、或出口側(cè)、或入口和出口側(cè)沉積三效 催化劑組合物。在一個或多個實施方案中，用包含鈀、載體和儲氧組分的洗涂層涂布入口側(cè) 或出口側(cè)。一個詳細實施方案提出，所述儲氧組分以總洗涂層的最多10重量％的量存在。另一些實施方案提出，用包含銠、載體和儲氧組分的洗涂層涂布入口側(cè)或出口側(cè)。 一個詳細實施方案提出，所述儲氧組分以總洗涂層的10至25重量％的量存在。另一方面包括位于直噴式汽油發(fā)動機下游的用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧化 物和微粒的廢氣體系的排放處理系統(tǒng)，該排放處理系統(tǒng)包含催化微粒捕集器，其上沉積有
6氧化催化劑或三效轉(zhuǎn)化催化劑；一個或多個氣體傳感器；和車載診斷(OBD)系統(tǒng)。在一個實 施方案中，該系統(tǒng)進一步包含NOx捕集器、SCR催化劑或這二者。另一些實施方案提出，該NOx 捕集器、SCR催化劑或這二者與該催化微粒捕集器集成到一個外罩中。OBD系統(tǒng)在車輛產(chǎn)生 的氣態(tài)污染物或排放物超過規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)時提醒車輛操作人員。OBD系統(tǒng)依賴于用于監(jiān)測廢氣 的氣體傳感器等，例如廢氣氧傳感器(EGO)或烴傳感器。美國專利No. 5，941，918 (Blosser) 提供了示例性O(shè)BD系統(tǒng)，該專利經(jīng)此引用并入本文。一個詳細實施方案提出，用包含鈀、載體和儲氧組分的洗涂層涂布微粒捕集器的 入口側(cè)或出口側(cè)。另一詳細實施方案提出，用包含銠、載體和儲氧組分的洗涂層涂布微粒捕 集器的入口側(cè)或出口側(cè)。另一詳細實施方案提出，微粒捕集器的入口側(cè)和出口側(cè)都用包含 選自鈀、鉬或這二者的貴金屬組分、載體和儲氧組分的洗涂層涂布。再一方面提供了處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的氣體的方法，該方法 包括在直噴式汽油發(fā)動機下游設(shè)置排放處理系統(tǒng)；在該排放處理系統(tǒng)中提供三效轉(zhuǎn)化 (TffC)催化劑和微粒捕集器；和使來自發(fā)動機的廢氣與該TWC催化劑和微粒捕集器接觸。一 個實施方案提出，該方法進一步包括在該催化微粒捕集器下游提供NOx捕集器、SCR催化劑 或這二者。在一個實施方案中，提供三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑和微粒捕集器的步驟包括在該 微粒捕集器上沉積該催化劑，以形成催化微粒捕集器。在另一實施方案中，該方法進一步包 括用包含鈀、載體和儲氧組分的洗涂層涂布該微粒捕集器的入口側(cè)或出口側(cè)。另一實施方 案提出用包含銠、載體和儲氧組分的洗涂層涂布該微粒捕集器的入口側(cè)或出口側(cè)。在一個 詳細實施方案中，該方法進一步包括在入口側(cè)和出口側(cè)上以總共不多于2克/立方厘米的 量沉積該催化劑。另一實施方案提出在該催化微粒捕集器上游提供第二三效轉(zhuǎn)化催化劑。在描述本發(fā)明的幾個示例性實施方案之前，要理解的是，本發(fā)明不限于下列描述 中闡述的結(jié)構(gòu)或工藝步驟的細節(jié)。本發(fā)明可以有其它實施方案并且能夠以各種方式實施或 進行。轉(zhuǎn)向

圖1A，將含有氣態(tài)污染物(例如未燃的烴、一氧化碳、氮氧化物)和顆粒物的 廢氣流經(jīng)線路6從汽油發(fā)動機4傳送至三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑8。在TWC催化劑8中，未燃 的氣態(tài)和非揮發(fā)性烴(即V0F)和一氧化碳大部分燃燒形成二氧化碳和水。此外，將氮氧化 物還原形成氮和水。使用該氧化催化劑除去相當(dāng)大比例的VOF特別有助于防止顆粒物過多 沉積(即堵塞)在該排放處理系統(tǒng)中位于下游的微粒過濾器(也稱作濾煙器)12上。然后 將廢氣流經(jīng)線路10傳送至微粒過濾器12，其捕集該廢氣流內(nèi)存在的顆粒物和/或催化劑毒 物。任選地，可以用煙灰燃燒催化劑將該微粒過濾器催化，以使微粒過濾器12再生。在不 以另外的方式涂布微粒過濾器的實施方案中，可以將TWC涂布到該微粒過濾器上。在經(jīng)微粒過濾器12除去顆粒物后，任選根據(jù)汽車運行系統(tǒng)的需要經(jīng)線路14將廢 氣流傳送至下游NOx捕集器16，以吸附廢氣流中的任何殘留NOx排放污染物。從該NOx捕集 器16經(jīng)線路18，可以設(shè)置SCR催化劑20以接收NOx捕集器的排出物，以便使用選擇性催化 還原催化劑(其將氮氧化物還原形成氮和水)對NOx捕集器生成的任何氨進行進一步的排 放處理。線路22引向尾管并離開該系統(tǒng)。在圖IB中，排放處理系統(tǒng)3包含汽油發(fā)動機5，其經(jīng)線路7將廢氣傳送至第一 TWC 催化劑9，其在一些情況下由于下游TWC涂布的微粒過濾器13 (其經(jīng)線路11接收廢氣流) 而可以比本來需要的較小。線路15引向進一步處理部件和/或引向尾管并離開該系統(tǒng)。在
7另一些情況下，TWC涂布的微粒過濾器13含有設(shè)計成與第一 TWC催化劑一起工作以實現(xiàn)排 放要求的TWC催化劑載量。在圖IC中，排放處理系統(tǒng)100包含經(jīng)線路103傳送廢氣的汽油發(fā)動機102，其中第 一歧管104在冷啟動狀態(tài)期間將該廢氣導(dǎo)向TWC涂布的微粒過濾器110。任選的TWC催化 劑位于該TWC涂布的微粒過濾器上游。一旦這種冷啟動狀態(tài)結(jié)束并開始了基本穩(wěn)態(tài)條件， 就可以將該廢氣送至第二歧管108，以便在沒有與TWC涂布的過濾器110相關(guān)的背壓損失的 情況下使用TWC催化劑106。線路112引向進一步處理部件，例如NOx捕集器和SCR催化劑 和/或引向尾管并離開該系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向圖2，集成的排放處理系統(tǒng)30包含TWC催化劑段32、微粒過濾器段34、任選的 NOx捕集器36和SCR 38。在廢氣排放流的處理過程中，廢氣從發(fā)動機流經(jīng)該集成排放處理 系統(tǒng)30，以處理和/或轉(zhuǎn)化廢氣排放污染物，例如未燃的烴(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物 (NOx)和顆粒物。廢氣相繼流經(jīng)上游TWC催化劑段32、微粒過濾器段34、任選的NOx捕集器 36和SCR催化劑38。在這種集成系統(tǒng)中，可以將TWC催化劑32涂布到微粒過濾器34上， 由此消除一段。關(guān)于TWC催化劑和氧化催化劑的形成，表現(xiàn)出良好活性和長壽命的TWC催化劑包 含位于高表面積的耐火金屬氧化物載體(例如高表面積氧化鋁涂層)上的一種或多種鉬族 金屬，例如，鉬、鈀、銠、錸和銥。該載體負載在合適的支承體或基底(例如包含耐火陶瓷或 金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的整料支承體)或耐火粒子(例如合適的耐火材料的球體或短的擠出片段) 上。該耐火金屬氧化物載體可以用如下材料穩(wěn)定以防熱降解氧化鋯，二氧化鈦，堿土金屬 氧化物，例如氧化鋇，氧化鈣或氧化鍶，或最通常地，稀土金屬氧化物，例如二氧化鈰、氧化 鑭和兩種或多種稀土金屬氧化物的混合物。例如，參見美國專利No. 4，171，288 (Keith)。TWC 催化劑也可以配制成包括儲氧組分。關(guān)于氧化催化劑，典型的洗涂層可以含有負載在耐火金屬氧化物(例如活性氧化 鋁)上的賤金屬催化劑、鉬族金屬催化劑或這二者的組合。賤金屬催化劑可包括稀土金屬 氧化物，特別是氧化鑭、氧化鈰和氧化鐠。具體的鉬族金屬催化劑可包括鉬、鈀、銠及其組 合?？捎玫哪突鸾饘傺趸锟砂ǘ趸琛⒀趸X、Y-氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、二氧 化硅_氧化鋁和二氧化鈰_氧化鋯。任選地，該催化洗涂料組合物也可以含有其它添加劑， 例如助催化劑和穩(wěn)定劑。分子篩，例如沸石，也可用在氧化催化劑中。催化劑洗涂層中的“載體，，是指通過締合、分散、浸漬或其它合適的方法承載貴金 屬、穩(wěn)定劑、助催化劑、粘合劑等的材料。載體的實例包括，但不限于，高表面積耐火金屬氧 化物和含儲氧組分的復(fù)合材料。高表面耐火金屬氧化物載體是指具有大于20人的孔隙和 寬孔隙分布的載體粒子。在本文中，此類金屬氧化物載體不包括分子篩，尤其是沸石。高表 面積耐火金屬氧化物載體，例如氧化鋁載體材料，也被稱作“ Y氧化鋁”或“活性氧化鋁”， 通常表現(xiàn)出超過60平方米/克(“m2/g”)、通常最多大約200平方米/克或更高的BET表 面積。這類活性氧化鋁通常是Y和S相氧化鋁的混合物，但也可以含有顯著量的η、κ 和θ氧化鋁相。可以使用活性氧化鋁以外的耐火金屬氧化物作為給定催化劑中至少一些 催化組分的載體。例如，本體二氧化鈰、氧化鋯、α氧化鋁和其它材料已知用于這類用途。 盡管許多這些材料具有BET表面積明顯低于活性氧化鋁的缺點，但該缺點往往由所得催化 劑的較高耐用性彌補?！癇ET表面積”具有其一般含義，是指用于通過N2吸附測定表面積的Brunauer, Emmett, Teller 法。一個或多個實施方案包括包含選自氧化鋁、氧化鋁_氧化鋯、氧化鋁_ 二氧化 鈰_氧化鋯、氧化鑭_氧化鋁、氧化鑭_氧化鋯_氧化鋁、氧化鋇_氧化鋁、氧化鋇_氧化 鑭_氧化鋁、氧化鋇_氧化鑭_氧化釹_氧化鋁和氧化鋁_ 二氧化鈰的活性化合物的高表 面積耐火金屬氧化物載體。含儲氧組分的復(fù)合材料的實例包括，但不限于，二氧化鈰-氧化 鋯、二氧化鈰_氧化鋯_氧化鑭?！岸趸媉氧化鋯復(fù)合材料”是指包含二氧化鈰和氧化鋯 的復(fù)合材料，不指定任一組分的量。合適的二氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料包括但不限于具有 如 5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、 80%,85%,90%或甚至95%二氧化鈰含量的復(fù)合材料。某些實施方案提出，該載體包含具 有100% (即大于99%純度)的標(biāo)稱二氧化鈰含量的本體二氧化鈰。儲氧組分(OSC)是指具有多價態(tài)并且可以積極地在氧化條件下與氧化劑(例如氧 或一氧化二氮)反應(yīng)、或在還原條件下與還原劑(例如一氧化碳CO或氫)反應(yīng)的實體。合 適的儲氧組分的實例包括二氧化鈰。也可以包括氧化鐠作為0SC?？梢允褂美缁旌涎趸?物為洗涂層提供0SC。例如，二氧化鈰可以由鈰和鋯的混合氧化物、和/或鈰、鋯和釹的混合 氧化物提供。例如，氧化鐠可以由鐠和鋯的混合氧化物、和/或鐠、鈰、鑭、釔、鋯和釹的混合 氧化物提供。在本文中，分子篩，例如沸石，是指可以以微粒形式負載催化貴金屬的材料，該材 料具有基本均勻的孔分布，平均孔徑不大于20人。催化劑洗涂層中的“非沸石載體”是指不 是分子篩或沸石并通過締合、分散、浸漬或其它合適的方法承載貴金屬、穩(wěn)定劑、助催化劑、 粘合劑等的材料。這類載體的實例包括，但不限于，高表面積耐火金屬氧化物?！敖n”是指使含貴金屬的溶液進入載體孔隙。在詳細實施方案中，通過初濕含浸 實現(xiàn)貴金屬的浸漬，其中稀釋的含貴金屬的溶液的體積大致等于載體的孔體積。初濕含浸 通常造成前體溶液在該載體的整個孔隙體系中的基本均勻分布。“密切接觸”包括有效量的 這樣接觸的組分(例如，Pd和0SC)在相同載體上、直接接觸和/或基本鄰近以使OSC在Pd 組分之前接觸氧組分。微粒捕集器微粒捕集器是指尺寸和構(gòu)造能夠捕集由直噴式汽油發(fā)動機中的燃燒反應(yīng)生成的 微粒的過濾器。可以例如借助微粒(或煙灰)過濾器、借助具有內(nèi)部曲折路徑(使得微粒 流向的變化使它們脫離廢氣流)的流過型基底、借助金屬基底(例如波紋金屬支承體)、或 通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它方法進行微粒捕集。其它過濾設(shè)備是合適的，例如具有可 以使粒子從廢氣流中脫出的粗糙化表面的管。具有彎曲的管也是合適的。關(guān)于過濾器，圖3描繪了適用于微粒過濾器的示例性壁流過濾器基底的透視圖。 可用于負載TWC或氧化催化劑組合物的壁流基底具有沿基底的縱軸延伸的多個細的基本 平行的氣流通道。通常，各通道在基底主體的一端被封閉，交替的通道在相反端面被封閉。 這類整料支承體可以含有每平方英寸橫截面多達大約300個流道(或“小室”)，但可以使用 遠遠更少的量。例如，該支承體可以具有每平方英寸大約7至300、更通常大約200至300 個小室(“cpsi”)。小室可以具有矩形、正方形、圓形、橢圓形、三角形、六邊形或其它多邊 形的橫截面。壁流基底通常具有0.008至0.016英寸的壁厚度。特定壁流基底具有0.010 至0.012英寸的壁厚度。
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圖3和4顯示了具有多個通道52的壁流過濾器基底50。這些通道被過濾器基底 的內(nèi)壁53呈管狀圍住。該基底具有入口端54和出口端56。交替的通道在入口端被入口塞 58堵塞，在出口端被出口塞60堵塞，從而在入口 54和出口 56處形成相反的棋盤圖案。氣 流62通過未堵塞的通道入口 64進入，被出口塞60堵住，并經(jīng)由通道壁53 (其是多孔的) 擴散到出口側(cè)66。由于入口塞58，該氣體不能返回壁的入口側(cè)。壁流過濾器基底可以由陶瓷類材料(例如堇青石、α -氧化鋁、碳化硅、鈦酸鋁、氮 化硅、氧化鋯、莫來石、鋰輝石、氧化鋁_ 二氧化硅_氧化鎂或硅酸鋯)或多孔耐火金屬構(gòu) 成。壁流基底也可以由陶瓷纖維復(fù)合材料形成。特定的壁流基底由堇青石、碳化硅和鈦酸 鋁形成。這類材料能夠承受處理廢氣流時遇到的環(huán)境，特別是高溫。用在本發(fā)明系統(tǒng)中的壁流基底可包括薄的多孔壁蜂窩體(整料)，流體流流經(jīng)該 蜂窩體而不造成背壓或該制品兩邊的壓力升高過多。該系統(tǒng)中所用的陶瓷壁流基底可以由 孔隙率為至少50% (例如50至75%)、平均孔徑為至少5微米(例如5至30微米)的材料 形成。在一個具體實施方案中，基底可具有至少59%的孔隙率和具有10至20微米的平均 孔徑。當(dāng)用下述技術(shù)涂布具有這些孔隙率和這些平均孔徑的基底時，可以將足量的TWC或 氧化催化劑組合物加載到基底上，以實現(xiàn)優(yōu)異的烴、CO和/或NOx轉(zhuǎn)化效率。盡管加載了催 化劑，這些基底仍能保持充足的廢氣流動特性，即，可接受的背壓。美國專利No. 4，329，162 關(guān)于合適的壁流基底的公開內(nèi)容經(jīng)此弓I用并入本文。商業(yè)應(yīng)用的典型壁流過濾器通常以比本發(fā)明中所用的壁流過濾器低的壁孔隙率 (例如大約42%至50%)形成。通常，商業(yè)壁流過濾器的孔徑分布一般非常寬，平均孔徑小 于25微米。本發(fā)明中所用的多孔壁流過濾器是被催化的，因為元件的壁上具有或壁中含有一 種或多種催化材料。催化材料可以僅存在于元件壁的入口側(cè)上，僅存在于出口側(cè)上，存在于 入口和出口側(cè)上，或壁本身可以完全或部分由催化材料構(gòu)成。本發(fā)明包括在元件的入口和 /或出口壁上使用催化材料的一種或多種洗涂層、或催化材料的一種或多種洗涂層的組合。為了用TWC或氧化催化劑組合物涂布壁流過濾器，將該基底垂直浸在一部分催化 劑漿料中，使得基底頂部剛好高出漿料表面。由此漿料接觸各蜂窩壁的入口面，但防止其接 觸各個壁的出口面。將該樣品在漿料中放置大約30秒。將該過濾器從漿料中取出，并如下 從該壁流過濾器中除去過量漿料首先使其從通道中浙出，然后用壓縮空氣吹掃(對著漿 料滲透方向)，然后從漿料滲透方向抽取真空。通過使用這種技術(shù)，催化劑漿料滲透過濾器 壁，但不會堵塞孔隙以致在最終過濾器中累積過度背壓的程度。本文所用的術(shù)語“滲透”在 用于描述催化劑漿料在基底上的分散時是指催化劑組合物分散遍布整個過濾器壁。通常在大約100°C將該涂布的過濾器干燥，并在更高的溫度(例如300至450°C， 最多550°C )煅燒。在煅燒后，可以通過計算過濾器的涂布和未涂布的重量來測定催化劑載 量。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以通過改變涂料漿的固含量來改變催化劑載量。或 者，可以進行該過濾器在涂料漿中的反復(fù)浸漬，然后如上所述除去過量漿料。關(guān)于金屬基底，可用的基底可以由一種或多種金屬或金屬合金構(gòu)成。金屬支承體 可以以各種形狀使用，例如波紋板或整料形式。特定的金屬載體包括耐熱金屬和金屬合金， 例如鈦和不銹鋼以及以鐵為基本或主要組分的其它合金。這類合金可以含有鎳、鉻和/或 鋁中的一種或多種，且這些金屬的總量可以有利地占該合金的至少15重量％，例如10-25
10重量％的鉻、3-8重量％的鋁和最多20重量％的鎳。該合金也可以含有少量或痕量的一種 或多種其它金屬，例如錳、銅、釩、鈦等。可以在例如1000°C和更高的高溫將金屬支承體的表 面氧化，以通過在支承體表面上形成氧化層來改進該合金的耐腐蝕性。這種高溫誘發(fā)的氧 化可以增強催化材料與該支承體的粘合。催化劑復(fù)合材料洗涂層的制備可以將催化劑復(fù)合材料形成為單層或多層。在一些情況下，可以合適地制備一 種催化材料漿料和使用這種漿料在支承體上形成多層。該復(fù)合材料可以容易地通過現(xiàn)有 技術(shù)中公知的方法制備。下面闡述代表性的方法。本文所用的術(shù)語“洗涂層(washcoat)” 具有其在本領(lǐng)域中的一般含義，即施用到基底支承材料(例如蜂窩型支承元件。其足夠 多孔，使處理的氣流可以穿過)上的催化材料或其它材料的薄的粘附的涂層。“洗涂料 層(washcoat layer) ”因此被定義為包含載體粒子的涂層?！按呋赐苛蠈?catalyzed washcoat layer) ”是包含浸漬有催化組分的載體粒子的涂層?？梢匀菀椎卦谥С畜w上將催化劑復(fù)合材料制成層。對于特定洗涂層的第一層，將 高表面積耐火金屬氧化物(例如Y氧化鋁)的細碎粒子在適當(dāng)?shù)馁x形劑(例如水中)制 漿。為了摻入例如貴金屬(例如，鈀、銠、鉬和/或其組合)、穩(wěn)定劑和/或助催化劑之類的 組分，可以以水溶性或水分散性化合物或絡(luò)合物的混合物形式在該漿料中摻入這類組分。 通常，在需要鈀時，鈀組分以化合物或絡(luò)合物形式使用，以實現(xiàn)該組分在耐火金屬氧化物載 體(例如活性氧化鋁)上的分散。術(shù)語“鈀組分”是指在其煅燒或使用時分解或以其它方 式轉(zhuǎn)化成催化活性形式(通常為金屬或金屬氧化物)的任何化合物、絡(luò)合物或類似物?？?以使用金屬組分的水溶性化合物或水分散性化合物或絡(luò)合物，只要用于將該金屬組分浸漬 或沉積到耐火金屬氧化物載體粒子上的液體介質(zhì)不會不利地與該金屬或其化合物或其絡(luò) 合物或該催化劑組合物中可能存在的其它組分反應(yīng)、并且能夠在加熱和/或施加真空時通 過揮發(fā)或分解從該金屬組分中除去即可。在一些情況下，直到該催化劑投入使用并經(jīng)受操 作過程中遇到的高溫時才完成該液體的除去。通常，從經(jīng)濟和環(huán)境角度看，使用貴金屬的可 溶化合物或絡(luò)合物的水溶液。例如，可溶化合物是硝酸鈀或硝酸銠。制備本發(fā)明的分層催化劑復(fù)合材料的任何層的合適的方法是制備所需貴金屬化 合物(例如，鈀化合物)的溶液和至少一種載體，例如細碎的高表面積耐火金屬氧化物載 體，例如Y氧化鋁的混合物，該載體足夠干燥以吸收基本所有溶液，從而形成濕固體，其之 后與水合并以形成可涂漿料。在一個或多個實施方案中，該漿料是酸性的，具有例如大約2 至小于大約7的pH值。可以通過向該漿料中加入足量無機或有機酸來降低該漿料的pH值。 當(dāng)考慮酸和原材料的相容性時，可以使用二者的組合。無機酸包括但不限于，硝酸。有機酸 包括但不限于，乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二 甲酸、酒石酸、檸檬酸和類似物。此后，如果需要，可以向該漿料中加入儲氧組分的水溶性或 水分散性化合物(例如鈰-鋯復(fù)合材料)、穩(wěn)定劑(例如乙酸鋇)和助催化劑(例如硝酸 鑭)。在一個實施方案中，然后粉碎該漿料，以使基本所有固體都具有按平均直徑計小 于大約20微米、即大約0. 1至15微米的粒度。該粉碎可以在球磨機或其它類似設(shè)備中實 現(xiàn)，且該漿料的固含量可以為例如大約20-60重量％，更特別大約30-40重量％?？梢砸耘c上述在支承體上沉積第一層相同的方式制備和在該第一層上沉積追加的層，即第二和第三層。NOx捕集器盡管存在TWC催化劑，但直噴式汽油發(fā)動機的使用造成稀燃條件，其中NOx含量高 于汽油發(fā)動機的傳統(tǒng)化學(xué)計量條件期間。因此，該TWC催化劑可能不能還原所有的NOx組 分。NOx捕集器至少含有NOx吸附劑和用于還原NOx的催化劑。通常，NOx吸附劑在稀燃(富 氧)運行期間儲存NOx，并在富燃(相對富燃料)運行期間釋放所儲存的N0X。在富燃運行 期間，該NOx捕集器的催化劑組分通過NOx (包括NOx吸附劑釋放的NOx)與廢氣中存在的HC、 CO和/或氫的反應(yīng)促進NOx還原成氮。NOx吸附劑組分可以選自由堿土金屬組分、堿金屬組 分和稀土金屬組分組成的組。在具體實施方案中，該NOx吸附劑組分選自由鈣、鍶和鋇的氧 化物、鉀、鈉、鋰和鈰的氧化物、以及鈰、鑭、鐠和釹的氧化物組成的組。在NOx捕集器中通過 與H2和/或烴反應(yīng)發(fā)生NOx的過度還原時，會生成氨NH3，其需要額外處理。SCR催化劑也可以利用選擇性催化還原(SCR)實現(xiàn)NH3W處理。在SCR中，在具有賤金屬的 催化劑存在下使用基于氨或脲的試劑，其中氨反應(yīng)以還原氮氧化物。氨或脲可以在SCR催 化劑之前噴入排氣系統(tǒng)，或由于儲存的NOx的過度還原而在NOx捕集器催化劑上生成。例如 在美國專利 Nos. 4，961，917 (Byrne)和 5，516，497 (Speronello)中描述了合適的 SCR 催化 劑組合物，二者均全文經(jīng)此引用并入本文。Byrne專利中公開的組合物包括以助催化劑+沸 石總重量的大約0. 1至30重量％、優(yōu)選約1至5重量％的量存在于沸石中的鐵和銅助催化 劑之一或這二者。除了它們催化NOx被NH3還原成N2的能力外，所公開的組合物還可以促 進過量NH3被O2氧化，尤其是對具有較高助催化劑濃度的那些組合物而言。在描述本發(fā)明的幾個示例性實施方案之前，要理解的是，本發(fā)明不限于下列描述 中闡述的構(gòu)造或工藝步驟的細節(jié)。本發(fā)明可以有其它實施方案并且能夠以各種方式實施。 下面提供了分層催化劑的優(yōu)選設(shè)計，包括單獨或以無限組合方式使用的所述組合，其用途 包括本發(fā)明的其它方面的系統(tǒng)和方法。在實施方案1中，提供了用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系 的在直噴式汽油發(fā)動機下游的排放處理系統(tǒng)，該排放處理系統(tǒng)包含催化微粒捕集器，其包 含涂布到微粒捕集器之上或之內(nèi)的三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑。在實施方案2中，提供了用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系 的在直噴式汽油發(fā)動機下游的排放處理系統(tǒng)，該排放處理系統(tǒng)包含催化微粒捕集器，其具 有沉積在其上的氧化催化劑或三效轉(zhuǎn)化催化劑；一個或多個氣體傳感器和車載診斷(OBD) 系統(tǒng)。在實施方案3中，提供了處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣的方法， 該方法包括在直噴式汽油發(fā)動機下游設(shè)置排放處理系統(tǒng)；在該排放處理系統(tǒng)中提供催化 微粒捕集器，其包含沉積在微粒捕集器上的三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑；和使來自發(fā)動機的廢 氣與該催化微粒捕集器接觸。實施方案1至3任一項具有一種或多種下列任選設(shè)計要素該微粒捕集器包含濾煙器；在催化微粒捕集器下游設(shè)置NOx捕集器、SCR催化劑或這二者；在微粒捕集器的入口側(cè)、出口側(cè)或這二者內(nèi)涂布所述三效轉(zhuǎn)化催化劑組合物；
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用包含鈀、載體和儲氧組分的洗涂層涂布入口側(cè)或出口側(cè)；儲氧組分以該洗涂層的最多10重量％的量存在；用包含銠、載體和儲氧組分的洗涂層涂布入口側(cè)或出口側(cè)；儲氧組分以該洗涂層的10至25重量％的量存在；微粒捕集器的入口側(cè)在其上包含厚度為10至50微米的三效轉(zhuǎn)化催化劑層；在該過濾器的上游20-50%軸向距離上沉積總鉬族金屬(PGM)載量的50%或更 多，并在該過濾器的后50-80%軸向距離上沉積總PGM載量的50%或更少；催化劑以不多于2克/立方英寸的總量存在于入口側(cè)和出口側(cè)上。在催化微粒捕集器上游提供第二三效轉(zhuǎn)化催化劑。在冷啟動狀態(tài)期間接觸催化微粒捕集器，并在冷啟動條件后繞開該催化微粒捕集
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實施例下列非限制性實施例用于例證本發(fā)明的各種實施方案。在各實施例中，支承體是 堇青石。提到第一涂層和第二涂層時，不限制涂層的位置或取向。關(guān)于入口涂層，這意味著 廢氣在接觸出口涂層之前先接觸該入口涂層。實施例1使用兩種涂層制備具有催化材料的濾煙器入口涂層和出口涂層。三效轉(zhuǎn)化 (TffC)催化劑復(fù)合材料含有鈀和銠，總的貴金屬載量為26克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率 為0/24. 5/1. 5。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室 密度、大約100微米的壁厚和50%的孔隙率。如下制備涂層入口涂層入口涂層中存在的組分是氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰/氧化鋯復(fù)合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 29. 3%、58. 5%、0. 5%和11.7%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該涂層的總載量為 0.17克/立方英寸。該涂層中的OSC含量為大約16%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩(wěn)定化的氧化鋁上， 以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于 5微米的粒度。使用本領(lǐng)域已知的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的入口側(cè)上。 在涂布后，將該過濾器+入口涂層干燥。出口涂層出口涂層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約51. 8 %、25. 9 %、9. 4%、3. 3 %、2. 4%、2. 4%、2. 4%和 2.4%。該出口涂層的總載量為0.42克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形式 引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該涂層中的OSC(儲氧組分)含量為大 約3%。通過合并所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶
13液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。加入鋯和鋇溶液，并將PH 調(diào)節(jié)到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于5微米的粒度。使用本領(lǐng) 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的出口 側(cè)上。在涂布后，將該過濾器+入口和出口涂層干燥，然后在550°C煅燒大約1小時。實施例2使用兩種涂層制備具有催化材料的濾煙器入口涂層和出口涂層。該三效轉(zhuǎn)化 (TffC)催化劑復(fù)合材料含有鈀和銠，總貴金屬載量為68克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為 0/65. 5/2. 5。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度、大約100微米的壁厚和50%的孔隙率。如下制備涂層入口涂層入口涂層中存在的組分是氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 29. 2%、58. 3%、0.8%和11.7%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該涂層的總載量為 0.17克/立方英寸。該涂層中的OSC含量為大約16%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩(wěn)定化的氧化鋁上， 以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于 5微米的粒度。使用本領(lǐng)域已知的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的入口側(cè)上。 在涂布后，將該過濾器+入口涂層干燥。出口涂層出口涂層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰/氧化鋯復(fù)合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約49. 2 %、24. 6 %、8. 9 %、8. 4%、2. 2 %、2. 2 %、2. 2 %和 2.2%。該出口涂層的總載量為0.45克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形式 引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該涂層中的OSC(儲氧組分)含量為大 約3%。通過合并所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶 液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。加入鋯和鋇溶液，并將PH 調(diào)節(jié)到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于5微米的粒度。使用本領(lǐng) 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的出口 側(cè)上。在涂布后，將該過濾器+入口和出口涂層干燥，然后在550°C煅燒大約1小時。實施例3使用兩種涂層制備具有催化材料的濾煙器入口涂層和出口涂層。該三效轉(zhuǎn)化 (TffC)催化劑復(fù)合材料含有鈀和銠，總貴金屬載量為61克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為 0/58. 6/2. 4。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度、大約100微米的壁厚和59%的孔隙率。如下制備涂層入口涂層
入口涂層中存在的組分是氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 31. 2%,62. 2%,0. 4%和6. 2%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該涂層的總載量為0. 32 克/立方英寸。該涂層中的OSC含量為大約17%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩(wěn)定化的氧化鋁上， 以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于 5微米的粒度。使用本領(lǐng)域已知的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的入口側(cè)上。 在涂布后，將該過濾器+入口涂層干燥。出口涂層出口涂層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約50. 2%,25. 1%U2. 1%,5. 1%U. 5%U. 5%U. 5% 和3.0%。該出口涂層的總載量為0.66克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形 式引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該涂層中的OSC(儲氧組分)含量為 大約3%。通過合并所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶 液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。加入鋯和鋇溶液，并將PH 調(diào)節(jié)到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組分進一步研磨至90%小于5微米的粒度。使用本領(lǐng) 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的出口 側(cè)上。在涂布后，將該過濾器+入口和出口涂層干燥，然后在550°C煅燒大約1小時。實施例4使用兩種涂層制備具有催化材料的濾煙器入口涂層和出口涂層。該氧化催化劑 復(fù)合材料含有鉬和鈀，總貴金屬載量為37. 5克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為25/12. 5/0。 該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度、大約100微 米的壁厚和50%的孔隙率。如下制備涂層入口涂層入口涂層中存在的組分是氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二氧 化鈰的二氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料、鉬、鈀和氧化鋯，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 55. 2%、31.5%、3. 6%、1.8%和7. 9%。該入口涂層的總載量為0. 64克/立方英寸。氧化 鋯以乙酸鹽溶液形式引入。該涂層中的OSC(儲氧組分)含量為大約9%。該入口涂層的金 屬載量為總共60克/立方英尺。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶液形式的鈀和胺形式的鉬浸漬到在水溶 液中的氧化鋁上，以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。加入鋯溶液，并將PH調(diào)節(jié)到3至3. 5。 將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組 分進一步研磨至90%小于5微米的粒度。使用本領(lǐng)域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的 沉積法將該漿料涂布到壁流堇青石過濾器的入口側(cè)上達50%軸向長度的距離。在涂布后， 將該過濾器+入口涂層干燥，然后在550°C煅燒大約1小時。
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出口涂層出口涂層中存在的組分是氧化鑭穩(wěn)定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二氧 化鈰的二氧化鈰_氧化鋯復(fù)合材料、鉬、鈀和氧化鋯，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 57. 5%、32. 8%、1.0%、0. 5%和8. 2%。該入口涂層的總載量為0. 61克/立方英寸。氧化 鋯以乙酸鹽溶液形式引入。該涂層中的OSC(儲氧組分)含量為大約9%。該出口涂層的金 屬載量為總共15克/立方英尺。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶液形式的鈀和胺形式的鉬浸漬到在水溶 液中的氧化鋁上，以在實現(xiàn)初濕的同時形成濕粉末。加入鋯溶液，并將PH調(diào)節(jié)到3至3. 5。 將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯復(fù)合材料，并將這些組 分進一步研磨至90 %小于5微米的粒度。使用本領(lǐng)域已知的沉積法將該漿料涂布到壁流堇 青石過濾器的出口側(cè)上達50%軸向長度的距離。在涂布后，將該過濾器+入口和出口涂層 干燥，然后在550°C煅燒大約1小時。實施例5測試測試實施例1、2、3和4的濾煙器以測定它們對背壓的影響。與空白過濾器相比， 含涂層的過濾器的壓降沒有顯著提高。實施例1、2、3和4的相對于流量(cfm)以水英寸數(shù) 表示的壓降結(jié)果分別提供在圖5、6、7和8中。實施例6對比制備具有底涂層以及實施例2的雙層催化材料的流過型整料。該流過型整料具有 91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。 該底涂層含有活性Y氧化鋁、二氧化鋯和粘合劑。分別如實施例2中對入口和出口涂層所 述制備底洗涂層和頂洗涂層。實施例7對比制備具有底涂層以及實施例3的雙層催化材料的流過型整料。該流過型整料具有 91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。 該底涂層含有活性Y氧化鋁、二氧化鋯和粘合劑。分別如實施例3中對入口和出口涂層所 述制備底洗涂層和頂洗涂層。實施例8對比制備具有底涂層以及催化材料層的流過型整料。該底涂層含有活性Y氧化鋁、二 氧化鋯和粘合劑。催化材料含有鉬和鈀，總貴金屬載量為60克/立方英尺，且Pt/Pd比率 為2/1。該流過型整料具有91. 5立方英寸(1.5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度和大約100微米的壁厚。如實施例4中對入口涂層所述制備催化材料洗涂層。實施例9對比制備具有實施例3的雙層催化材料的流過型整料(無底涂層)。該流過型整料具 有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。分別如實施例3中對入口和出口涂層所述制備底洗涂層和頂洗涂層。實施例10測試將來自實施例2-4和6-9的催化劑復(fù)合材料的尺寸1 〃 X 3 〃 (2. 5cmX 7. 6cm)的 芯樣品在空氣中在900°C老化5小時。在老化后，使用汽油車輛模擬器以各種試驗程序(包 括OBD延遲時間、模型λ瞬態(tài)和模擬MVEG驅(qū)動周期)評測該復(fù)合材料，其中進料烴(Cl) 含有7. 5%乙烷、40%丙烯、22. 5%戊烷和30%苯。在溫度迅速升至500°C的同時測量HC/C0/N0xR化率。使用傅立葉變換紅外 (FTIR)分析儀測量烴、CO和NOx濃度。表1提供了 HC、CO和NOx的殘留百分比。表1:
實施例基底PM載量 克/立方英尺殘留％HCCONOx2濾煙器 50%孔隙率682.37.315.33濾煙器 59%孔隙率611.85.412.44濾煙器 50%孔隙率37.56.113.519.6對比例6流過型 W/底涂層682.15.916.5對比例7流過型 W/底涂層612.04.810.3對比例8流過型 W/底涂層37.55.415.018.5對比例9流過型611.84.69.2根據(jù)表1，可以認為實施例2-4的催化濾煙器提供了與對比例6-9的流過型整料 上的催化材料相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率。由此，實施例2-4的催化濾煙器可用于在需要微粒捕集的排 放系統(tǒng)中替代催化流過型整料。當(dāng)在該濾煙器和流過型整料之間的NOx性能存在統(tǒng)計顯著 差異的情況下，稀燃GDI系統(tǒng)中通常存在的下游NOx捕集器和SCR催化劑可用于按需要補 償NOx處理?？傊?，使用含所需貴金屬載量的濾煙器提供了與流過型整料相當(dāng)?shù)腍C、CO和 NOx排放，并提供了微粒捕集的額外益處。在本說明書通篇中提到“一個實施方案”、“某些實施方案”、“一個或多個實施方 案”或“實施方案”是指聯(lián)系該實施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包含在本發(fā)明的
17至少一個實施方案中。因此，如“在一個或多個實施方案中”、“在某些實施方案中”、“在一個 實施方案中”或“在實施方案中”之類的詞語在本說明書各處的出現(xiàn)不一定是指本發(fā)明的同 一實施方案。此外，一個或多個實施方案中的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可以以任何合適 的方式結(jié)合。 已經(jīng)具體參照上述實施方案及其變體描述了本發(fā)明。其他人在閱讀和理解本說明 書后可以想到進一步的修改和變動。本發(fā)明旨在涵蓋所有這樣的修改和變動，只要它們落 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
有色化妝制品，包含至少一種異鏈烷混合物和至少一種效果顏料以及任選至少一種化妝品可用的輔助劑。
2.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其包含0.1至99. 9重量％的至少一種異鏈烷混合物和 0. 1至90重量％的至少一種效果顏料。
3.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其中該異鏈烷混合物代替標(biāo)準(zhǔn)化妝品潤膚劑。
4.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其中除標(biāo)準(zhǔn)化妝品潤膚劑外還使用該異鏈烷混合物。
5.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其中該有色化妝品選自粉底霜、眼影、唇膏、唇彩、潤唇 膏、礦物粉、慕思粉底、身體油彩、發(fā)膠、睫毛膏、遮瑕霜、美黑霜、通用粉棒、發(fā)泥、染發(fā)劑、香 波和粉底。
6.權(quán)利要求1的有色化妝制品，為霜、乳液、泡沫、凝膠、洗液、乳、慕思、油膏、糊、粉、噴 霧劑或懸浮液形式。
7.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其特征在于高軟化性、高保濕度、高流度、高延展性、高 濕潤性、高水合性、亮澤性、高光澤、柔滑感和強顏色中的至少一種。
8.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含包含0.1至20重量％異鏈烷 混合物和0. 1至20重量％顏料的粉底霜。
9.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混合 物和0. 1至90%顏料的眼影。
10.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至60重量％異鏈烷混 合物和0、1至40%顏料的潤唇膏。
11.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至80重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的唇彩。
12.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至90%顏料的礦物粉。
13.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至40%顏料的慕思粉底。
14.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至90%顏料的身體油彩。
15.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％至少一種 異鏈烷混合物和0. 1至20%至少一種顏料的發(fā)膠。
16.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至40重量％至少一種 異鏈烷混合物和0. 1至40%至少一種顏料的睫毛膏。
17.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至30重量％異鏈烷混 合物和0. 1至80%顏料的有色遮瑕霜。
18.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至30重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的美黑霜。
19.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至40%顏料的通用stick。
20.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的發(fā)泥。
21.權(quán)利要求5的有色化妝制品，其中該有色化妝品是包含0.1至10重量％異鏈烷混 合物和0. 1至10%顏料的香波。
22.權(quán)利要求1的有色化妝制品，其中該化妝品可用的輔助劑選自載體、賦形劑、乳化 劑、表面活性劑、防腐劑、香料、香精油、增稠劑、聚合物、凝膠形成劑、染料、吸收顏料、光保 護齊IJ、稠度調(diào)節(jié)劑、抗氧化劑、防沫劑、抗靜電劑、樹脂、溶劑、增溶劑、中和劑、穩(wěn)定劑、滅菌 劑、推進劑、干燥劑、乳濁劑、美容活性成分、頭發(fā)用聚合物、頭發(fā)和皮膚調(diào)理劑、接枝聚合 物、水溶性或分散性含有機硅的聚合物、漂白劑、護理劑、著色劑、調(diào)色劑、美黑劑、潤濕劑、 富脂劑、加脂劑、膠原、蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物、脂質(zhì)、潤膚劑和軟化劑、調(diào)色齊 、美黑齊 、漂白劑、角 蛋白硬化物、抗微生物活性成分、光過濾活性成分、防水活性成分、充血物質(zhì)、角質(zhì)軟化和角 膜成形物質(zhì)、去頭屑活性成分、消炎劑、角化物、充當(dāng)抗氧化劑和/或自由基清除劑的活性 成分、皮膚保濕或潤濕劑、加脂活性成分、除臭活性成分、Sebostatic活性成分、植物提取 物、抗紅斑或抗過敏活性成分，及其混合物。
23.制造有色化妝制品的方法，包括將該異鏈烷混合物與該化妝制品的油相混合；并 將該效果顏料與適當(dāng)?shù)挠突蛩嗷旌稀?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及具有微粒捕集器的汽油發(fā)動機排放處理系統(tǒng)，其位于直噴式汽油發(fā)動機下游，用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系，該排放處理系統(tǒng)包含催化微粒捕集器，該催化微粒捕集器含有涂布在微粒捕集器上或微粒捕集器內(nèi)的三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑。本發(fā)明還涉及包含催化微粒捕集器、一個或多個氣體傳感器、和車載診斷(OBD)系統(tǒng)的排放處理系統(tǒng)，以及處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣的方法。
文檔編號F01N3/08GK101970817SQ200980108220
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者J·魏, K·瓦塞爾曼, Y·李 申請人:巴斯夫公司