一种柴油机尾气净化系统的稀燃NOx捕集催化剂及其应用的制作方法

本发明属于催化，具体涉及一种柴油机尾气净化系统的稀燃nox捕集催化剂及其应用，通过先存储再还原过程催化净化柴油车尾气中的氮氧化物。

背景技术：

1、稀燃发动机，特别是柴油发动机，具有燃油经济性较高且co2排放量低的优点，使柴油车在大多数发达国家，特别是在欧洲越来越普及。与化学计量比汽油发动机相比，柴油车尾气污染物的排放较高，使其因为碳烟和nox的排放而受到指责。而目前实行的欧ⅵ排放标准再次强制要求大幅度减少nox的排放。柴油车发动机在富氧条件下运行，尾气中的空燃比远大于14.7，这种情况下三效催化技术的净化效果无法满足要求。目前应用于柴油车尾气中nox催化净化的主流技术有选择性催化还原技术(scr)、稀燃nox捕集技术(lean noxtrap，lnt)等。

2、对于轻型柴油发动机，lnt被认为是具有研究前景的一种nox催化净化后处理技术。与其它技术相比，lnt技术最大的优点是不需要额外添加还原剂，利用吸附存储技术很好地解决了低温尤其是冷启动和怠速行驶时污染物nox以及未燃烧的hc的排放问题。lnt是一个周期循环的过程，在实际系统中稀燃阶段通常为1–2min，富燃阶段为3–5s。在较长的稀燃阶段(λ>1)，nox首先吸附在催化剂表面，然后以亚硝酸盐或者硝酸盐的形式存储在催化剂上，当反应气氛切换到短暂的富燃阶段(λ<1)，nox被h2、co、hc等还原性气体还原为n2等气体，并使催化剂得到再生，然后继续进行下一轮的循环。

3、为满足轻型柴油车国六尾气nox排放标准限值，需要联合使用lnt和scr脱销技术，lnt主要用于解决尾气温度未达到scr催化剂高活性温度区间前的nox排放问题。

4、现有稀燃nox捕集催化剂存在低温nox转化效率低的问题，而稀燃nox捕集催化剂的nox净化性能与其nox存储能力密切相关。锰铈复合氧化物具有良好的no氧化性能，如cn102688691a公开了一种锰基氧化物促进的lnt催化剂，使用含mnox-的贱金属氧化物混合物(例如mnox-ceo2)代替lnt系统中的铂，与nox存储材料和nox还原材料组合使用。但是，这些催化剂即使在低空速(体积空速为25,000h-1)下，低温nox转化率也不高。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种柴油机尾气净化系统的稀燃nox捕集催化剂及其应用。本发明的催化剂具有优秀的低温nox存储性能，在scr催化剂的上游使用，能够有效净化柴油发动机等稀薄燃烧器排出的氮氧化物，催化剂能够氧化未燃烧的烃类(hc)和一氧化碳(co)，捕集和还原氮氧化物(nox)。

2、为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种柴油机尾气净化系统的稀燃nox捕集催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，所述涂层中包含nox存储组分、贵金属、含锰复合氧化物和铈-铝复合氧化物；所述涂层中含锰复合氧化物所占的质量分数为20-40％，铈-铝复合氧化物所占的质量分数为50-70％。

4、进一步地，所述nox存储组分为碱土金属氧化物。

5、进一步地，所述贵金属为铂族贵金属，所述贵金属的负载量为3-5g/l。

6、进一步地，所述含锰复合氧化物为锰-铈-锆复合氧化物，包含mnox、二氧化铈和二氧化锆，其中mnox所占的质量分数为10-20％，二氧化铈所占的质量分数为30-50％，二氧化锆所占的质量分数为40-60％。

7、进一步地，所述贵金属包括铂pt、钯pd和铑rh，按质量比计，pt/rh＝10:1-20:1，pd/rh＝1:1-3:1。

8、进一步地，所述碱土金属氧化物为氧化钡，所述碱土金属氧化物在所述涂层中所占的质量分数为3-10％。

9、进一步地，所述铈-铝复合氧化物包括二氧化铈和氧化铝，其中所述二氧化铈所占的质量分数为20-40％，所述氧化铝所占的质量分数为60-80％。

10、进一步地，所述涂层的涂覆量为300-400g/l。

11、第二方面，本发明实施例提供了上述稀燃nox捕集催化剂的应用，所述稀燃nox捕集催化剂应用于柴油机尾气净化系统，当发动机在稀燃条件下运行时，所述稀燃nox捕集催化剂将发动机尾气中的nox存储在催化剂涂层上，当发动机切换到富燃条件下运行时，将nox还原成n2。

12、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

13、本发明的稀燃nox捕集催化剂，采用锰-铈-锆复合氧化物及铈-铝复合氧化物作为载体，锰-铈-锆复合氧化物在稀燃阶段与铂族贵金属共同作用于no氧化，提高低温nox存储能力，进而提高低温nox转化效率。本发明的稀燃nox捕集催化剂在与发动机尾气中的nox接触时，200-350℃下nox存储量大于2.0g/l。

技术特征：

1.一种柴油机尾气净化系统的稀燃nox捕集催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，其特征在于，所述涂层中包含nox存储组分、贵金属、含锰复合氧化物和铈-铝复合氧化物；所述涂层中含锰复合氧化物所占的质量分数为20-40%，铈-铝复合氧化物所占的质量分数为50-70%。

2.根据权利要求1所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述nox存储组分为碱土金属氧化物。

3.根据权利要求1所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述贵金属为铂族贵金属，所述贵金属的负载量为3-5 g/l。

4.根据权利要求1所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述含锰复合氧化物为锰-铈-锆复合氧化物，包含mnox、二氧化铈和二氧化锆，其中mnox所占的质量分数为10-20%，二氧化铈所占的质量分数为30-50%，二氧化锆所占的质量分数为40-60%。

5.根据权利要求3所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述贵金属包括铂pt、钯pd和铑rh，按质量比计，pt/rh=10:1-20:1，pd/rh=1:1-3:1。

6.根据权利要求2所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述碱土金属氧化物为氧化钡，所述碱土金属氧化物在所述涂层中所占的质量分数为3-10%。

7.根据权利要求1所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述铈-铝复合氧化物包括二氧化铈和氧化铝，其中所述二氧化铈所占的质量分数为20-40%，所述氧化铝所占的质量分数为60-80%。

8.根据权利要求1所述的稀燃nox捕集催化剂，其特征在于，所述涂层的涂覆量为300-400 g/l。

9.权利要求1-8任一项所述的稀燃nox捕集催化剂的应用，其特征在于，所述稀燃nox捕集催化剂应用于柴油机尾气净化系统，当发动机在稀燃条件下运行时，所述稀燃nox捕集催化剂将发动机尾气中的nox存储在催化剂涂层上，当发动机切换到富燃条件下运行时，将nox还原成n2。

技术总结
本发明属于催化技术领域，具体涉及一种柴油机尾气净化系统的稀燃NOx捕集催化剂及其应用。本发明柴油机尾气净化系统的稀燃NOx捕集催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，其特征在于，所述涂层中包含NOx存储组分、贵金属、含锰复合氧化物和铈‑铝复合氧化物；所述涂层中含锰复合氧化物所占的质量分数为20‑40%，铈‑铝复合氧化物所占的质量分数为50‑70%。本发明的稀燃NOx捕集催化剂，采用锰‑铈‑锆复合氧化物及铈‑铝复合氧化物作为载体，锰‑铈‑锆复合氧化物在稀燃阶段与铂族贵金属共同作用于NO氧化，提高低温NOx存储能力，进而提高低温NOx转化效率，具有低温NOx存储能力高，低温NOx转化效率高的特点。

技术研发人员：王秀庭,金炜阳,王刚,张元,施文杰,周钧,孙亮,岳军,徐岘,贾莉伟
受保护的技术使用者：无锡威孚环保催化剂有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14