DE102014106943A1 - Oxidation catalyst for a compression ignition engine - Google Patents

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Andrew Francis Chiffey
Neil Robert Collins
John Benjamin Goodwin
Francois Moreau
Paul Richard Phillips
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Johnson Matthey PLC
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Abstract

Beschrieben wird ein Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat, eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst, und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxidationskatalysator für einen Kompressionszündungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor und dessen Verwendungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verfahren, die den Oxidationskatalysator umfassen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator umfasst, sowie ein Fahrzeug, das den Oxidationskatalysator oder das Abgassystem umfasst.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kompressionszündungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, produzieren Abgasemissionen, die im Allgemeinen mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthalten, für die es durch überstaatliche Organisationen auf der gesamten Welt Gesetze gibt: Kohlenmonoxid (CO), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Stickstoffoxide (NOx) und Feinstaub (PM). Da Emissionsstandards für die zulässige Emission von Schadstoffen aus Kompressionszündungsmotoren, insbesondere Fahrzeugmotoren, zunehmend verschärft werden, gibt es einen Bedarf, bessere Katalysatoren und Abgassysteme bereitzustellen, die in der Lage sind, diese Standards zu erfüllen und die kosteneffizient sind.
  • Oxidationskatalysatoren, die Platingruppenmetalle umfassen, wurden zur Behandlung von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs), einschließlich der flüchtigen organischen Fraktion (VOF) von Feinstaub (PM), in Abgasemissionen, die durch Kompressionszündungsmotoren produziert werden, verwendet. Derartige Katalysatoren behandeln Kohlenmonoxid (CO) durch Oxidieren desselben zu Kohlendioxid (CO2) und sie behandeln Kohlenwasserstoffe (HCs) durch Oxidieren derselben zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Derartige Platingruppenmetalle, insbesondere wenn sie auf einem feuerfesten Oxid geträgert sind, können auch die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) fördern.
  • Es wurde festgestellt, dass Platin (Pt) und Palladium (Pd) jeweils in der Lage sind, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor zu oxidieren. Palladium ist im Allgemeinen billiger als Platin, jedoch weniger aktiv gegenüber CO und HCs (z. B. weist Pd eine höhere Anspringtemperatur für CO und HCs auf als Pt). Palladium ist auch gegenüber einer Vergiftung durch Schwefel in Kraftstoff im Vergleich zu Platin empfänglicher. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Oxidationskatalysatoren auf Platinbasis Distickstoffmonoxid (N2O) durch Reduktion von NOx erzeugen (Catalysis Today 26 (1995) 185–206).
  • Die gegenwärtige Gesetzgebung zur Regulierung von Motoremissionen begrenzt Distickstoffmonoxid (N2O) nicht, dass es getrennt als Treibhausgas (GHG) reguliert ist. Nichts desto trotz ist es wünschenswert, dass Emissionen eine Minimalmenge an Distickstoffmonoxid (N2O) enthalten. Die US-Umweltschutzbehörde hat erklärt, dass der Einfluss von 1 Pound Distickstoffmonoxid (N2O) bei der Erwärmung der Atmosphäre mehr als das 300-fache des Einflusses von 1 Pound Kohlendioxid (CO2) beträgt. Distickstoffmonoxid (N2O) ist auch eine ozonabreichernde Substanz (ODS). Es wurde vermutet, dass Distickstoffmonoxid (N2O)-Moleküle in der Atmosphäre etwa 120 Jahre verbleiben, bevor sie entfernt oder zerstört werden.
  • Typischerweise wird ein Abgas eines Kompressionszündungsmotors unter Verwendung eines Abgassystems behandelt, in dem ein Oxidationskatalysator mit mindestens einer weiteren Emissionssteuerungsvorrichtung verbunden ist. Im Allgemeinen entfernt die Emissionssteuerungsvorrichtung keinerlei durch den Oxidationskatalysator erzeugtes Distickstoffmonoxid (N2O), selbst wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung behandeltes Abgas aus einem Auslass des Oxidationskatalysators empfängt (d. h. die Emissionssteuerungsvorrichtung sich stromab des Oxidationskatalysators befindet).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases, das von einem Kompressionszündungsmotor, wie beispielsweise einem Dieselmotor, produziert wird, bereitzustellen, wobei der Katalysator eine vorteilhafte Oxidationsaktivität im Hinblick auf Kohlenmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffe (HCs) aufweist. Insbesondere weist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator eine ausgezeichnete CO-Oxidationsaktivität bei niedrigen Temperaturen auf (d. h. eine niedrige Anspringtemperatur für CO (z. B. eine niedrige T50)).
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator kann zusätzlich oder alternativ die folgenden Vorteile bereitstellen: (i) er erzeugt oder produziert bei Verwendung keine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O); (ii) er kann als passiver NOx-Adsorber (PNA) fungieren und/oder (iii) er kann den NOx-Gehalt eines Abgases für eine stromabgelegene Emissionssteuerungsvorrichtung modulieren.
  • Die vorliegende Erfindung liefert einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Abgassystem für einen Kompressionszündungsmotor, wobei das Abgassystem einen Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  • Ferner wird erfindungsgemäß ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator oder ein erfindungsgemäßes Abgassystem umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung liefert auch verschiedene Verwendungen des Oxidationskatalysators und Verfahren, die den Oxidationskatalysator umfassen.
  • Ein erster Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei das Verfahren ein Inberührungbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator umfasst, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst. Im Allgemeinen ist das Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor ein Verfahren zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, vorzugsweise ohne eine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) zu produzieren.
  • Ein zweiter Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modulieren des Gehaltes an NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: (a) Steuern des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inberührungbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator, um ein behandeltes Abgas zu produzieren; und (b) Führen des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung; wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst. Typischerweise ist das Verfahren auch ein Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor und zum Modulieren des Gehaltes an NOx in dem Abgas für eine Emissionssteuerungsvorrichtung. Das Verfahren kann ferner ein Verfahren zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor und zum Modulieren des Gehaltes von NOx in dem Abgas für eine Emissionssteuerungsvorrichtung, vorzugsweise ohne eine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) zu produzieren, betreffen.
  • Ein erster Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst. Im Allgemeinen wird der Oxidationskatalysator zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlewasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, vorzugsweise ohne eine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) zu produzieren, optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet. So kann der Oxidationskatalysator zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor und zum Produzieren eines behandelten Abgases, das im Wesentlichen kein Distickstoffmonoxid (N2O) umfasst, verwendet werden. Typischerweise wird das behandelte Abgas anschließend über eine Emissionssteuerungsvorrichtung geführt.
  • Ein zweiter Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Oxidationskatalysators als passiven NOx-Absorber (PNA) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst. Im Allgemeinen wird der Oxidationskatalysator als passiver NOx-Absorber (PNA) und zum Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, vorzugsweise ohne eine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) zu produzieren, optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet.
  • In einem dritten Verwendungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Oxidationskatalysators zum Modulieren des Gehalts an NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei der Oxidationskatalysator ein Substrat, die erste Washcoatregion und eine zweite Washcoatregion umfasst, wobei die erste Washcoatregion Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst und wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  • Ein vierter Verwendungsaspekt betrifft die Verwendung eines Oxidationskatalysators bei der Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung, das ein Filtersubstrat aufweist, wobei der Oxidationskatalysator einen Substratmonolith, die erste Washcoatregion und eine zweite Washcoatregion umfasst, wobei die erste Washcoatregion Palladium (Pd) und ein erstes Trägermaterial, das Ceroxid umfasst, umfasst und wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  • In einem fünften Verwendungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer ersten Washcoatregion in einem Oxidationskatalysator (beispielsweise in einem die erste Washcoatregion umfassenden Oxidationskatalysator) zum Verringern oder Verhindern einer Produktion von N2O in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator ein Substrat, die erste Washcoatregion und eine zweite Washcoatregion umfasst, wobei die erste Washcoatregion Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst und wobei die zweite Washcoatregion Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst. Typischerweise wird der Oxidationskatalysator zum Verringern oder Verhindern der Produktion von N2O aus NOx (beispielsweise durch die zweite Washcoatregion, die Platin umfasst) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor verwendet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt einen Graph der Menge an N2O (ppm) in einem Abgas, das über einen Katalysator geführt wurde (Beispiel 1 = gestrichelte Linie; Beispiel 2 = durchgezogene Linie) und das durch einen Motor produziert wurde, der über einen MVEG-Zyklus laufen gelassen wurde.
  • 2 ist ein Graph, der die Wirkung der Palladiumbeladung auf die Menge an gespeichertem NOx in g/L (y-Achse) bei verschiedenen Temperaturen in °C (x-Achse) zeigt. Palladium war in einer Menge von 1 Gew.-%
    Figure DE102014106943A1_0002
    2 Gew.-%
    Figure DE102014106943A1_0003
    oder 4 Gew.-% (•) auf Ceroxid geträgert, das in einer Menge von 2,7 g/Zoll3 auf das Substrat geladen war.
  • 3 ist ein Graph, der die Wirkung des Variierens sowohl der Platin- als auch der Cerbeladung auf die Menge des gespeicherten NOx in g/L (y-Achse) bei wechselnden Temperaturen in °C (x-Achse) zeigt. Palladium und Cer wurden in Mengen von 1 Gew.-% Pd und 2,7 g/Zoll3 Ceroxid
    Figure DE102014106943A1_0004
    2 Gew.-% Pd und 1,35 g/Zoll3 Ceroxid (•); 3 Gew.-% Pd und 0,9 g/Zoll3 Ceroxid (♦); und 4 Gew.-% Pd und 0,675 g/Zoll3 Ceroxid
    Figure DE102014106943A1_0005
    geladen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wurde festgestellt, dass der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator eine ausgezeichnete CO-Oxidationsaktivität speziell für Kompressionszündungsmotoren, die ein Abgas produzieren, das eine relativ hohe Konzentration an CO enthält, besitzt. Der erfindungsgemäße Katalysator enthält sowohl Platin (Pt) als auch Palladium (Pd), da die Kombination dieser Platingruppenmetalle eine vorteilhafte Oxidationsaktivität liefert. Beispielsweise kann Platin Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) unter bestimmten Bedingungen oxidieren, was für stromabgelegene Emissionssteuerungsvorrichtungen von Vorteil sein kann. Es wurde ferner festgestellt, dass das Einarbeiten von Platin in eine getrennte Washcoatregion zu einer Washcoatregion, die sowohl Palladium als auch Ceroxid umfasst, die Erzeugung von Distickstoffmonoxid (N2O) reduzieren oder verhindern kann.
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator umfasst eine erste Washcoatregion. Die erste Washcoatregion umfasst Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus. Das Palladium (Pd) ist typischerweise auf dem ersten Trägermaterial angeordnet oder geträgert. Beispielsweise kann das Palladium (Pd) auf dem ersten Trägermaterial dispergiert und/oder in dem ersten Trägermaterial imprägniert sein.
  • Das Palladium wird allgemein direkt auf dem ersten Trägermaterial angeordnet oder ist direkt auf dem ersten Trägermaterial geträgert (beispielsweise gibt es kein dazwischenliegendes Trägermaterial zwischen dem Palladium und dem ersten Trägermaterial). Es ist bevorzugt, dass das Palladium sich in direktem Kontakt mit dem Ceroxid (d. h. Cer(IV)-oxid) befindet.
  • Typischerweise umfasst das erste Trägermaterial Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (ZeO2-ZrO2) oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid optional dotiert ist. Das Ceroxid-Zirconiumoxid kann eine feste Lösung von Ceroxid-Zirconiumoxid sein.
  • Das Einarbeiten eines Dotiermittels kann das erste Trägermaterial thermisch stabilisieren. Es ist selbstverständlich, das jegliche Bezugnahme auf „dotiert” im diesem Kontext ein Material bezeichnet, bei dem die Masse oder das Wirtsgitter des Ceroxids oder Ceroxid-Zirconiumoxids mit einem Dotiermittel substitutionsdotiert oder interstitiell dotiert ist. In einigen Fällen können kleine Mengen des Dotiermittels an einer Oberfläche des Ceroxids oder Ceroxid-Zirconiumoxids vorhanden sein. Der größte Teil des Dotiermittels ist jedoch allgemein in dem Körper des Ceroxids oder Ceroxid-Zirconiumoxids vorhanden.
  • Wenn das erste Trägermaterial Ceroxid-Zirconiumoxid umfasst, umfasst das Ceroxid-Zirconiumoxid typischerweise mindestens 45 Gew.-% Ceroxid, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% Ceroxid, stärker bevorzugt mindestens 55 Gew.-% Ceroxid, beispielsweise mindestens 70 Gew.-% Ceroxid. Das Ceroxid-Zirconiumoxid kann ferner insgesamt 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 12,5 Gew.-% (beispielsweise 5 bis 10 Gew.-%) eines Oxids oder von Oxiden eines zweiten Seltenerdmetalls (beispielsweise ist das zweite Seltenerdmetall nicht Cer) umfassen. Das zweite Seltenerdmetall ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Lanthan (La), Praseodym (Pr) und Kombinationen hiervon besteht.
  • Allgemein besteht das Ceroxid-Zirconiumoxid im Wesentlichen aus 20 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 80 Gew.-% Zirconiumoxid (beispielsweise 50 bis 95 Gew.-% Ceroxid und 5 bis 50 Gew.-% Zirconiumoxid), vorzugsweise 35 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 65 Gew.-% Zirconiumoxid (beispielsweise 55 bis 80 Gew.-% Ceroxid und 20 bis 45 Gew.-% Zirconiumoxid), noch stärker bevorzugt 45 bis 75 Gew.-% Ceroxid und 25 bis 55 Gew.-% Zirconiumoxid.
  • Wenn das Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid dotiert ist, beträgt die Gesamtmenge an Dotiermittel 0,1 bis 5 Gew.-% (d. h. Gew.-% des Ceroxids oder des Ceroxid-Zirconiumoxids). Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmenge des Dotiermittels 0,25 bis 2,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-% (beispielsweise etwa 1 Gew.-%) beträgt. Ceroxid kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zirconium (Zr), Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht. Ceroxid-Zirconiumoxid kann mit einem oder mehreren Dotiermitteln dotiert sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Titan (Ti), Silicium (Si), Yttrium (Y), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Neodym (Nd) und einem Oxid hiervon besteht.
  • Es ist bevorzugt, dass das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid eine große Oberfläche aufweist. Typischerweise weist das Ceroxid oder das Ceroxid-Zirconiumoxid eine Oberfläche von 30 bis 300 m2/g, vorzugsweise von 60 bis 200 m2/g auf. Die Oberfläche wird unter Verwendung herkömmlicher Stickstoff-Physisorptionstechniken gemessen.
  • Es ist bevorzugt, dass das erste Trägermaterial Ceroxid (CeO2) oder Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2), das nicht dotiert ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Das Einarbeiten eines Dotiermittels in das erste Trägermaterial kann die katalytische Aktivität der ersten Washcoatregion verringern.
  • Es ist bevorzugt, dass das erste Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid besteht. Stärker bevorzugt besteht das erste Trägermaterial im Wesentlichen aus Ceroxid in einer mikroporösen Form oder in einer mesoporösen Form.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion eine Menge des ersten Trägermaterials von 0,1 bis 4,5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,25 bis 4,2 g/Zoll3), vorzugsweise 0,3 bis 3, 8 g/Zoll3, stärker bevorzugt von 0,5 bis 3,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt von 0,6 bis 2,5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,75 bis 2,3 g/Zoll3).
  • Allgemein umfasst die erste Washcoatregion eine Menge an Palladium (Pd) von 0,2 bis 15 Gew.-% (z. B. 11,5 bis 14 Gew.-% oder 12 bis 15 Gew.-%), vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 bis 9 Gew.-% (beispielsweise 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise 2 bis 7 Gew.-% (z. B. 4 bis 6 Gew.-%). Die Gew.-% in diesem Kontext sind auf die Menge des ersten Trägermaterials bezogen.
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Menge von 5 bis 300 g/ft3, stärker bevorzugt von 10 bis 250 g/ft3, beispielsweise 20 bis 200 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 25 bis 175 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 35 bis 150 g/ft3 (z. B. 50 bis 125 g/ft3).
  • Beispielsweise kann die erste Washcoatregion Palladium (Pd) in einer Menge von 50 bis 300 g/ft3, vorzugsweise von 100 bis 275 g/ft3, beispielsweise von 150 bis 250 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 175 bis 200 g/ft3 umfassen. In einigen Fällen ist eine relativ hohe Beladung mit Palladium günstig (z. B. für die CO-Oxidationsaktivität).
  • Typischerweise umfasst die erste Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Cer (Ce) von 1:1000 bis 1:10, vorzugsweise von 1:500 bis 1:15, stärker bevorzugt von 1:250 bis 1:25.
  • Es wurde festgestellt, dass Oxidationskatalysatoren, die Palladium umfassen, das auf Ceroxid angeordnet oder geträgert ist, eine passive NOx-Adsorber (PNA)-Aktivität besitzen können. Die Ausdrücke „passiver NOx-Absorber” oder „passiver NOx-Adsorber” (PNA) werden in der hier verwendeten Form (und wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt ist) austauschbar verwendet und bezeichnen die Fähigkeit eines Katalysators, (a) NOx aus einem Abgas (beispielsweise aus einem Kompressionszündungsmotor) in einem ersten Temperaturbereich zu absorbieren (d. h. adsorbieren) und (b) NOx in einem zweiten Temperaturbereich freizusetzen, wobei der zweite Temperaturbereich höher als der erste Temperaturbereich ist (beispielsweise der Mittelpunkt des zweiten Temperaturbereichs ist höher als der Mittelpunkt des ersten Temperaturbereichs). Es ist bevorzugt, dass der zweite Temperaturbereich mit dem ersten Temperaturbereich nicht überlappt.
  • Anders als bei mageren NOx-Fallenkatalysatoren (manchmal als NOx-Adsorber-Katalysator (NAC), De-NOx-Falle(DNT)-Katalysator, NOx-Speicherkatalysator, magere NOx-Falle (LNT) oder NOx-Speicher/Reduktions(NSR)Katalysator bezeichnet) ist es nicht notwendig, das Verhältnis von Luft zu Reduktionsmittel (beispielsweise Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid oder Wasserstoff) in einem Abgas (beispielsweise von mager auf fett), beispielsweise durch Verändern des Betriebsmodus eines Motors zu verändern, um gespeichertes NOx aus einem PNA freizusetzen. PNAs können verwendet werden, um NOx zu speichern, wenn die Abgastemperaturen relative kalt sind, beispielsweise kurz nach Start eines Kompressionszündungsmotors. Die NOx-Speicherung und Allgemein auch die NOx-Freisetzung erfolgt bei Temperaturen, die niedriger als die Temperatur sind, bei der eine signifikante Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) durch Platin auftritt.
  • Normalerweise würde erwartet werden, dass die PNA-Aktivität zunimmt, wenn die Zahl der aktiven Stellen auf dem Katalysator zunimmt (beispielsweise durch Erhöhen der Menge an Palladium oder der relativen Menge an Palladium zu Ceroxid), bis weitere Effekte, die einen Kontakt von NOx mit aktiven Stellen des Katalysators hemmen, anfangen zu konkurrieren oder zu dominieren. Es wurde jedoch in unerwarteter Weise festgestellt, dass eine ausgezeichnete PNA-Aktivität erhalten werden kann, wenn die Menge an auf Ceroxid geträgertem Palladium relativ niedrig ist. In der Tat wird ein überraschend eingeschränkter zusätzlicher Vorteil (in Bezug auf die PNA-Aktivität) erhalten, wenn die Beladung mit Palladium auf dem Trägermaterial (beispielsweise Ceroxid) größer als 2 Gew.-% beträgt. Diese Erkenntnis ist von Vorteil, da sowohl Palladium als auch Ceroxid teure Materialien sind. Die PNA-Aktivität kann erreicht werden, wenn der Oxidationskatalysator eine relativ hohe Beladung des ersten Trägermaterials (beispielsweise Ceroxid oder Ceroxid-Zirconiumoxid) speziell im Hinblick auf eine Palladiumbeladung aufweist.
  • Die erste Washcoatregion umfasst vorzugsweise eine Menge des ersten Trägermaterials von 0,5 bis 3,5 g/Zoll3, stärker bevorzugt von 1 bis 3,25 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 1,1 bis 3,0 g/Zoll3 (beispielsweise 1,25 bis 2,75 g/Zoll3 oder 1,5 bis 2,75 g/Zoll3) und noch stärker bevorzugt von 1,25 bis 2,5 g/Zoll3.
  • Die erste Washcoatregion kann eine Menge an Palladium (Pd) von 0,25 bis 4 Gew.-% (beispielsweise 0,4 bis 3,5 Gew.-%), vorzugsweise von 0,5 bis 3,0 Gew.-% (z. B. 0,75 bis 2,5 Gew.-% oder 1 bis 1,75 Gew.-%) und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfassen.
  • Es ist von Vorteil, wenn die erste Washcoatregion eine Menge an Palladium umfasst, die kleiner als 2 Gew.-% ist. Es ist bevorzugt, wenn die erste Washcoatregion eine Menge an Palladium vom 0,25 bis 1,9 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,4 bis 1,8 Gew.-%, beispielsweise von 0,5 bis 1,75 Gew.-% und noch stärker bevorzugt von 0,75 bis 1,5 Gew.-% umfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Cer (Ce) von 1:1000 bis 1:10, vorzugsweise von 1:500 bis 1:15, stärker bevorzugt von 1:200 bis 1:20 umfasst.
  • Die erste Washcoatregion kann Palladium (Pd) in einer Menge von 5 bis 120 g/ft3, vorzugsweise von 10 bis 100 g/ft3, beispielsweise von 25 bis 85 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 35 bis 80 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 50 bis 75 g/ft3 umfassen.
  • Die erste Washcoatregion kann 95% oder weniger des Gesamtgewichts an Palladium in dem Oxidationskatalysator, vorzugsweise 80% oder weniger, stärker bevorzugt 60% oder weniger umfassen.
  • Eine niedrige Beladung mit Palladium kann für eine passive NOx-Absorberaktivität oder in Anwendungen von Vorteil sein, in denen der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist.
  • Stärker bevorzugt ist es möglich, die Aktivität des Oxidationskatalysators durch Einarbeiten weiterer Metalle, beispielsweise katalytisch aktiver Metalle, in die erste Washcoatregion, die zweite Washcoatregion oder in eine oder mehrere weitere Washcoatregion(en) (z. B. eine dritte Washcoatregion oder eine vierte Washcoatregion usw.) zu modifizieren.
  • Beispielsweise kann die erste Washcoatregion ferner ein erstes katalytisch aktives Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin (Pt), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Silber (Ag) und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Wenn ein erstes katalytisch aktives Metall in der ersten Washcoatregion vorhanden ist, ist vorzugsweise das erste katalytisch aktive Metall Platin (Pt) oder Gold (Au), stärker bevorzugt ist das erste katalytisch aktive Metall Platin (Pt). Wenn das Metall Gold (Au) ist, kann das Palladium (Pd) und das Gold (Au) eine Palladium-Gold-Legierung sein. Katalysatoren, die Gold (Au) umfassen, können unter Verwendung des in der WO 2012/120292 A von den vorliegenden Anmeldern beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
  • Wenn die erste Washcoatregion ein erstes katalytisch aktives Metall umfasst, umfasst typischerweise die erste Washcoatregion eine Gesamtmenge des ersten katalytisch aktiven Metalls von 2 bis 150 g/ft3, stärker bevorzugt von 5 bis 125 g/ft3, beispielsweise von 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 25 bis 100 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 30 bis 75 g/ft3 (beispielsweise 40 bis 125 g/ft3).
  • Wenn die erste Washcoatregion ein erstes katalytisch aktives Metall umfasst, ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatregion eine gesamte Molmenge des ersten katalytisch aktiven Metalls umfasst, die kleiner ist als die Molmenge an Palladium (Pd). So umfasst die erste Washcoatregion ein Verhältnis der gesamten Molmenge an Palladium (Pd) zu der gesamten Molmenge an dem ersten katalytisch aktiven Metall von > 1:1 (z. B. Pd:M1 = 20:1 bis 1,1:1, 10:1 bis 1,25:1, 7,5:1 bis 2:1, 5:1 bis 2,5:1, wobei M1 für das erste katalytisch aktive Metall steht).
  • Die erste Washcoatregion kann ferner ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfassen. Das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel kann aus einem Zeolith, Aktivkohle, porösem Grafit und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Es ist bevorzugt, dass das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith ist.
  • Wenn die erste Washcoatregion ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst, beträgt die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels typischerweise 0,05 bis 3,00 g/Zoll3, speziell 0,10 bis 2,00 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt 0,2 bis 0,8 g/Zoll3.
  • Wenn das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith ist, ist der Zeolith vorzugsweise eine mittelporiger Zeolith (z. B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen) oder ein großporiger Zeolith (z. B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen).
  • Beispiele für geeignete Zeolithe oder Typen von Zeolithen umfassen Faujasit, Clinoptilolit, Mordenit, Silicalit, Ferrierit, Zeolith X, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, AEI-Zeolith, ZSM-5-Zeolith, ZSM-12-Zeolith, ZSM-20-Zeolith, ZSM-34-Zeolith, CHA-Zeolith, SSZ-3-Zeolith, SAPO-5-Zeolith, Offretit, einen beta-Zeolith, oder einen Kupfer-CHA-Zeolith. Der Zeolith ist vorzugsweise ZSM-5, ein beta-Zeolith oder ein Y-Zeolith.
  • Allgemein ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatregion keinen Zeolith umfasst, noch stärker bevorzugt umfasst die erste Washcoatregion kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel. So kann die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel oder Zeolith sein. Wenn der Oxidationskatalysator ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, beispielsweise einen Zeolith, umfasst, umfasst vorzugsweise die zweite Washcoatregion und/oder eine dritte Washcoatregion das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel oder den Zeolith.
  • Typischerweise besteht die erste Washcoatregion im Wesentlichen aus Palladium (Pd), dem ersten katalytisch aktiven Metall, dem ersten Trägermaterial und optional einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel. Stärker bevorzugt besteht die erste Washcoatregion im Wesentlichen aus Palladium (Pd), dem ersten katalytisch aktiven Metall und dem ersten Trägermaterial.
  • Im Allgemeinen umfasst die erste Washcoatregion kein erstes katalytisch aktives Metall gemäß Beschreibung hierin (d. h. das Palladium ist das alleinige aktive Metall für eine Katalyse in der ersten Washcoatregion). Das erste Trägermaterial kann jedoch ein oder mehrere weitere Materialien umfassen, im Allgemeinen sind derartige Materialien jedoch enthalten, um das erste Trägermaterial zu stabilisieren (beispielsweise bilden sie einen Teil der Bulk-Zusammensetzung des Trägermaterials), und sie sind selbst nicht katalytisch aktiv. Vorzugsweise ist die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von Platin oder umfasst kein Platin. Stärker bevorzugt besteht die erste Washcoatregion im Wesentlichen aus Palladium (Pd) und dem ersten Trägermaterial.
  • Die Funktion eines passiven NOx-Adsorbers (PNA) unterscheidet sich von einem mageren NOx-Fallenkatalysator. Es ist folglich unnötig, Materialien in den Oxidationskatalysator einzuarbeiten, die als NOx-Adsorber fungieren. Derartige NOx-Adsorbermaterialien speichern NOx, wenn das Abgas mager ist und setzen NOx frei, wenn das Abgas fett ist.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von einen NOx-Adsorbermaterial für einen mageren NOx-Fallenkatalysator ist oder kein NOx-Adsorbermaterial für einen mageren NOx-Fallenkatalysator umfasst. NOx-Adsorbermaterialien für einen mageren NOx-Fallenkatalysator umfassen typischerweise ein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), ein Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder ein Seltenerdmetall.
  • Die erste Washcoatregion ist typischerweise im Wesentlichen frei von einem Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), einem Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder einem Seltenerdmetall, speziell einem Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht. Das allgemeine Ausschließen im Hinblick auf ein Seltenerdmetall gilt nicht für das Ceroxid oder Ceroxid-Zrikoniumoxid, das Teil des ersten Trägermaterials ist.
  • Allgemein ist die erste Washcoatregion im Wesentlichen frei von Rhodium (Rh) oder umfasst kein Rhodium.
  • Es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die erste Washcoatregion kein Rhodium (Rh), Kohlenwasserstoffabsorptionsmittel, Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und Seltenerdmetall, speziell Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (LA), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, umfasst.
  • Die zweite Washcoatregion der vorliegenden Erfindung umfasst Platin (Pt) und zweites Trägermaterial. Die zweite Washcoatregion und die erste Washcoatregion weisen im Allgemeinen unterschiedliche Zusammensetzungen auf. Es wurde festgestellt, dass die Erzeugung von N2O durch eine Washcoatregion, die Pt enthält (beispielsweise die zweite Washcoatregion), verringert oder verhindert werden kann, wenn sie mit der ersten Washcoatregion kombiniert wird.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise auf dem zweiten Trägermaterial angeordnetes oder geträgertes Platin. Platin kann auf dem zweiten Trägermaterial dispergiert und/oder in dem zweiten Trägermaterial imprägniert sein.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge an Platin (Pt) von 0,2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker von 1 bis 9 Gew.-% (z. B. 1,5 bis 8 Gew.-%), beispielsweise von 2 bis 7 Gew.-% (z. B. 4 bis 6 Gew.-%). Die Gew.-% in diesem Kontext sind auf die Menge des zweiten Trägermaterials bezogen.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise Platin (Pt) in einer Menge von 5 bis 300 g/ft3, stärker bevorzugt von 10 bis 250 g/ft3, beispielsweise von 20 bis 200 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 25 bis 175 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 35 bis 150 g/ft3 (z. B. 50 bis 125 g/ft3).
  • Die zweite Washcoatregion kann 50% oder mehr des gesamten Gewichts des Platins in dem Oxidationskatalysator, vorzugsweise 70% oder mehr, stärker bevorzugt 90% oder mehr umfassen.
  • In der zweiten Washcoatregion kann das Platin das alleinige katalytisch aktive Metall sein. So umfasst die zweite Washcoatregion beispielsweise kein zweites katalytisch aktives Metall gemäß nachfolgender Definition.
  • Die Aktivität des Oxidationskatalysators kann jedoch durch Einarbeiten weiterer Metalle, wie beispielsweise eines zweiten katalytisch aktiven Metalls in die zweite Washcoatregion modifiziert werden. So kann die zweite Washcoatregion ferner ein zweites katalytisch aktives Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Silber (Ag) und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das zweite katalytisch aktive Metall Palladium (Pd) ist.
  • Das zweite katalytisch aktive Metall kann auf dem zweiten Trägermaterial angeordnet oder geträgert sein. Somit kann das zweite katalytisch aktive Metall auf dem zweiten Trägermaterial dispergiert und/oder in dem zweiten Trägermaterial imprägniert sein.
  • Wenn die zweite Washcoatregion ein zweites katalytisch aktives Metall umfasst, umfasst typischerweise die zweite Washcoatregion eine Gesamtmenge des zweiten katalytisch aktiven Metalls von 2 bis 250 g/ft3, stärker bevorzugt von 5 bis 125 g/ft3, beispielsweise von 10 bis 110 g/ft3, noch stärker bevorzugt von 20 bis 100 g/ft3 und noch stärker bevorzugt von 30 bis 75 g/ft3 (beispielsweise 40 bis 125 g/ft3).
  • Wenn die zweite Washcoatregion ein zweites katalytisch aktives Metall umfasst, ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion eine gesamte molare Menge des zweiten katalytisch aktiven Metalls (der zweiten katalytisch aktiven Metalle) umfasst, die kleiner ist als die molare Menge an Platin (Pt). So umfasst die zweite Washcoatregion ein Verhältnis der molaren Menge von Platin (Pt) zu der gesamten molaren Menge des zweiten katalytisch aktiven Metalls von > 1:1 (z. B. Pt:M2 = 20:1 bis 1,1:1, 10:1 bis 1,25:1, 7,5:1 bis 2:1, 5:1 bis 2,5:1, wobei M2 für das zweite katalytisch aktive Metall steht).
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion im Wesentlichen Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein zweites Trägermaterial umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Typischerweise weist die zweite Washcoatregion ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 10:1 bis 1:3, stärker bevorzugt von 8,5:1 bis 1:2,5 beispielsweise von 7,5:1 bis 1:2 (beispielsweise 7:1 bis 1:1,5), noch stärker bevorzugt von 6:1 bis 1:1,25 (z. B. 5:1 bis 1:1) auf.
  • In der zweiten Washcoatregion ist die Masse an Platin (Pt) typischerweise größer als die Masse an Palladium (Pd). Eine vorteilhafte Oxidationsaktivität kann erreicht werden, wenn etwas mehr Platin als Palladium in der zweiten Washcoatregion vorhanden ist. Somit weist die zweite Washcoatregion vorzugsweise ein Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) von 10:1 bis 1,25:1, stärker bevorzugt von 8:1 bis 1,5:1, beispielsweise von 7:1 bis 1,75:1, und noch stärker bevorzugt von 6:1 bis 2:1 auf.
  • Typischerweise umfasst das zweite Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid oder besteht im Wesentlichen daraus. Feuerfeste Metalloxide mit Eignung zur Verwendung als katalytische Komponente eines Oxidationskatalysators für einen Kompressionszündungsmotor sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Das feuerfeste Metalloxid ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und Misch- oder Verbundoxiden von zwei oder mehr hiervon besteht. Stärker bevorzugt ist das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und einem Misch- oder Verbundoxid hiervon ausgewählt. Noch stärker bevorzugt ist das feuerfeste Metalloxid aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und einem Gemisch von Aluminiumoxid und Ceroxid ausgewählt.
  • Wenn das feuerfeste Metalloxid ein Misch- oder Verbundoxid von Aluminiumoxid ist, beispielsweise Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Ceroxid, umfasst das Misch- oder Verbundoxid von Aluminiumoxid vorzugsweise mindestens 50 bis 99 Gew.-% Aluminiumoxid, stärker bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% Aluminiumoxid, noch stärker bevorzugt 75 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxid.
  • Zur Vermeidung von Zweifeln ist das Aluminiumoxid oder ein Misch- oder Verbundoxid, das Aluminiumoxid umfasst, nicht ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, speziell ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet, das ein mit einer Heteroatomkomponente dotiertes Aluminiumoxid oder ein Erdalkalimetallaluminat umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. In diesem Kontext umfasst die Heteroatomkomponente Silicium, Magnesium, Barium, Lanthan, Cer, Titan oder Zirconium oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon.
  • Es ist bevorzugt, dass das feuerfeste Metalloxid Aluminiumoxid ist. Das Aluminiumoxid kann α-Al2O3, β-Al2O3 oder γ-Al2O3 sein. Vorzugsweise umfasst das Aluminiumoxid γ-Al2O3 oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Stärker bevorzugt umfasst die zweite Washcoatregion Platin, Palladium und ein zweites Trägermaterial oder besteht im Wesentlichen daraus, wobei das zweite Trägermaterial Aluminiumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Typischerweise umfasst die zweite Washcoatregion eine Menge des zweiten Trägermaterials 0,1 bis 3,5 g/Zoll3, vorzugsweise von 0,2 bis 2,5 g/Zoll3, noch stärker bevorzugt von 0,3 bis 2,0 g/Zoll3 und noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 1,75 g/Zoll3 (beispielsweise 0,75 bis 1,5 g/Zoll3).
  • Die zweite Washcoatregion kann ferner ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfassen. Das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel kann aus einem Zeolith, Aktivkohle, porösem Graphit und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Es ist bevorzugt, dass das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ein Zeolith, stärker bevorzugt ein Zeolith gemäß obiger Definition ist.
  • Die zweite Washcoatregion umfasst typischerweise eine Menge eines Kohlenwasserstoffadsorptionsmittels von 0,05 bis 3,00 g/Zoll3, insbesondere von 0,10 bis 2,00 g/Zoll3, spezieller von 0,2 bis 0,8 g/Zoll3.
  • Die zweite Washcoatregion kann ferner ein Sauerstoffspeichermaterial umfassen. Derartige Materialien sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt. Die zweite Washcoatregion kann ein Sauerstoffspeichermaterial in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 10% (beispielsweise 0,25 bis 2,5% oder 0,5 bis 1%) der Gesamtmenge des zweiten Trägermaterials umfassen.
  • Das Sauerstoffspeichermaterial kann aus Ceroxid (CeO2) und Ceroxid-Zirconiumoxid (CeO2-ZrO2) ausgewählt sein, beispielsweise eine feste Lösung von Ceroxid-Zirconiumoxid sein. Wenn das Sauerstoffspeichermaterial aus Ceroxid und Ceroxid-Zirconiumoxid ausgewählt ist, ist das Sauerstoffspeichermaterial vorzugsweise entweder (a) Ceroxid, wenn das erste Trägermaterial Ceroxid-Zrikoniumoxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, oder (b) Ceroxid-Zirconiumoxid, wenn das erste Trägermaterial Ceroxid umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion im Wesentlichen aus Platin, Palladium, dem zweiten Trägermaterial und optional einem Zeolith besteht.
  • Es ist bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion oder der Oxidationskatalysator selbst im Wesentlichen frei von einem NOx-Adsorbermaterial für einen mageren NOx-Fallenkatalysator ist oder kein NOx-Adsorbermaterial für einen mageren NOx-Fallenkatalysator umfasst. NOx-Adsorbermaterialien für einen mageren NOx-Fallenkatalysator umfassen typischerweise ein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), ein Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder ein Seltenerdmetall. Cer und Ceroxid werden nicht als ein NOx-Adsorbermaterial in diesem Kontext angesehen.
  • Die zweite Washcoatregion ist typischerweise im Wesentlichen frei von einem Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), einem Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder einem Seltenerdmetall, insbesondere einem Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht oder umfasst kein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und/oder kein Seltenerdmetall, insbesondere kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht.
  • Im Allgemeinen ist die zweite Washcoatregion oder der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator im Wesentlichen frei von Rhodium (Rh) oder umfasst kein Rhodium (Rh).
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die zweite Washcoatregion kein Rhodium (Rh), kein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel, kein Alkalimetall (z. B. Li, Na, K), kein Erdalkalimetall (z. B. Mg, Ca, Sr, Ba) und kein Seltenerdmetall, speziell kein Seltenerdmetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lanthan (La), Yttrium (Y) und einer Kombination hiervon besteht, umfasst.
  • Allgemein liegt das erste Trägermaterial und/oder das zweite Trägermaterial in Partikelform vor. Jedes Trägermaterial kann eine d90-Teilchengröße von ≤ 20 μm (gemäß Bestimmung durch übliche Laserbeugungstechniken) aufweisen. Die Teilchengrößenverteilung des Trägermaterials ist so gewählt, dass sie die Haftung an dem Substrat unterstützt. Die Teilchen werden im Allgemeinen durch Vermahlen erhalten.
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator eine Gesamtmenge (bezogen auf die Masse) an Platin und Palladium an 1,0 und 10,0 g. Die Gesamtmenge an Platin und Palladium, die verwendet wird, hängt unter anderem von der Größe des Substrats und der angestrebten Anwendung des Oxidationskatalysators ab.
  • Allgemein weist die Gesamtmenge von Platin in der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion zu der Gesamtmenge an Palladium in der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion ein Verhältnis (bezogen auf die Masse) von 20:1 bis 1:20 auf. So kann das Massenverhältnis von Platin zu Palladium, die sowohl in der ersten Washcoatregion als auch in der zweiten Washcoatregion enthalten sind, 20:1 bis 1:20 betragen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis 10:1 bis 1:10 (beispielsweise 8:1 bis 1:8), stärker bevorzugt beträgt das Verhältnis 7,5:1 bis 1:7,5 beispielsweise 5:1 bis 1:5, noch stärker bevorzugt beträgt das Verhältnis 4:1 bis 1:4 (beispielsweise 3:1 bis 1:3), beispielsweise 2,5:1 bis 1:2,5 (z. B. 2:1 bis 1:2).
  • Typischerweise umfasst der Oxidationskatalysator eine Gesamtmenge an Platin (Pt) und eine Gesamtmenge an Palladium (Pd) in einem Massenverhältnis von ≥ 1:3,5. Es ist bevorzugt, dass das Massenverhältnis ≥ 1:2,5, stärker bevorzugt ≥ 1:2, speziell ≥ 1:1,5, beispielsweise ≥ 1:1 ist.
  • Erfindungsgemäße Oxidationskatalysatoren, worin die Gesamtmenge (bezogen auf die Masse) an Palladium (Pd) kleiner ist als die Gesamtmenge (bezogen auf die Masse) an Platin (Pt), typischerweise wo jede Gesamtmenge auf die Kombinationsmenge an Palladium oder Platin in der ersten und zweiten Washcoatregion oder in dem Oxidationskatalysator als ganzem bezogen ist, weisen eine vorteilhafte Aktivität auf.
  • Das Massenverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) beträgt typischerweise 20:1 bis 1,1:1 (z. B. 15:1 bis 1,2:1), vorzugsweise beträgt das Verhältnis 10:1 bis 1,3:1 (beispielsweise 9:1 bis 1,4:1), stärker bevorzugt 8:1 bis 1,5:1, noch stärker bevorzugt 7,5:1 bis 1,75:1, beispielsweise 6:1 bis 2:1 und noch stärker bevorzugt 5,5:1 bis 2,5:1 (z. B. 5:1 bis 3:1).
  • Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator umfasst allgemein eine Gesamtmenge des ersten Trägermaterials und des zweiten Trägermaterials von 0,2 bis 8 g/Zoll3, vorzugsweise von 0,4 bis 7 g/Zoll3 (beispielsweise 0,5 bis 6 g/Zoll3), stärker bevorzugt von 0,75 bis 5 g/Zoll3 (beispielsweise 0,8 bis 4 g/Zoll3), noch stärker bevorzugt von 1,0 bis 3 g/Zoll3.
  • Die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion sind auf dem gleichen Substrat angeordnet oder geträgert. Verfahren zur Herstellung von Washcoatregionen unterschiedlicher Anordnungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt (siehe beispielsweise WO 99/47260 A durch die vorliegenden Anmelder). Es ist jedoch selbstverständlich, dass bestimmte Anordnungen der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion auf dem Substrat für ein Oxidieren von CO, für ein Reduzieren oder Vermeiden der Erzeugung von Distickstoffmonoxid (N2O) oder für eine passive NOx-Absorberaktivität besonders bevorzugt sein können.
  • Im Allgemeinen kann die erste Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h die erste Washcoatregion befindet sich im Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Die zweite Washcoatregion kann (a) auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein, (b) direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder (c) in Kontakt mit der ersten Washcoatregion sein. Alternativ kann die zweite Washcoatregion direkt auf einer zusätzlichen Washcoatregion (beispielsweise einer dritten Washcoatregion) angeordnet sein.
  • Wenn die zweite Washcoatregion auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist, kann die zweite Washcoatregion direkt auf der ersten Washcoatregion angeordnet sein (d. h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der ersten Washcoatregion) oder die zweite Washcoatregion kann direkt auf einer weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten Washcoatregion angeordnet sein, wobei die weitere Washcoatregion (beispielsweise direkt oder in anderer Form) auf der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist. Wenn die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann sich die zweite Washcoatregion in Kontakt mit der ersten Washcoatregion befinden oder die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion können getrennt sein (beispielsweise durch eine dazwischenliegende dritte Washcoatregion oder durch eine Lücke).
  • Typischerweise ist die zweite Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet (d. h. die zweite Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Die erste Washcoatregion kann (i) auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein, (ii) direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats) und/oder (iii) sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatregion befinden. Alternativ kann die erste Washcoatregion direkt auf einer weiteren Washcoatregion angeordnet sein (beispielsweise einer dritten Washcoatregion).
  • Wenn die erste Washcoatregion auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist, kann die erste Washcoatregion direkt auf der zweiten Washcoatregion angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatregion) oder die erste Washcoatregion kann direkt auf einer weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten Washcoatregion) angeordnet sein, wobei die weitere Washcoatregion (beispielsweise direkt oder in anderer Weise) auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist. Wenn die erste Washcoatregion direkt auf dem Substrat angeordnet ist, kann sich die erste Washcoatregion in Kontakt mit der zweiten Washcoatregion befinden oder die zweite Washcoatregion und die erste Washcoatregion können getrennt sein (beispielsweise durch eine dazwischenliegende dritte Washcoatregion oder durch eine Lücke).
  • Im Allgemeinen ist es möglich, dass sowohl die erste Washcoatregion als auch die zweite Washcoatregion nicht direkt auf dem Substrat angeordnet sind (d. h. weder die erste Washcoatregion noch die zweite Washcoatregion befinden sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). So ist mindestens eine der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion auf einer weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten Washcoatregion) angeordnet oder geträgert. Sowohl die erste Washcoatregion als auch die zweite Washcoatregion können auf der gleichen weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten Washcoatregion) angeordnet oder geträgert sein.
  • Einige Oxidationskatalysatoren gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben, worin die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion eine „Zonen aufweisende” Anordnung aufweisen. Zur Vermeidung von Zweifeln sind diese Anordnungen allgemeine Merkmale des erfindungsgemäße Oxidationskatalysators und können mit den Anordnungen der oben beschriebenen ersten und zweiten Washcoatregionen kombiniert werden.
  • In der ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone, die an oder nahe dem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die zweite Washcoatregion kann stromauf oder stromab der ersten Washcoatzone, vorzugsweise stromab, angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die zweite Washcoatzone stromab der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • In einer zweiten Oxidationskatalysatoranordnung ist die erst Washcoatregion eine erste Washcoatzone, die an einem Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die zweite Washcoatregion kann stromauf oder stromab der ersten Washcoatzone, vorzugsweise stromauf, angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die zweite Washcoatzone stromauf der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • In einer dritten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone, die an einem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die erste Washcoatregion kann stromauf oder stromab der zweiten Washcoatzone, vorzugsweise stromab, angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die erste Washcoatzone stromab der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • In einer vierten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone, die an einem Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Die erste Washcoatregion kann stromauf oder stromab der zweiten Washcoatzone, vorzugsweise stromauf, angeordnet oder geträgert sein. Vorzugsweise ist die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone. Stärker bevorzugt ist die erst Washcoatzone stromauf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert.
  • Die erste Washcoatzone kann an die zweite Washcoatzone angrenzen. Vorzugweise befindet sich die erste Washcoatzone in Kontakt mit der zweiten Washcoatzone. Wenn die erste Washcoatzone an die zweite Washcoatzone angrenzt oder die erste Washcoatzone sich in Kontakt mit der zweiten Washcoatzone befindet, können die erste Washcoatzone und die zweite Washcoatzone auf dem Substrat in Form einer Schicht, beispielsweise einer einzelnen Schicht (z. B. einer einzelnen Schicht) angeordnet oder geträgert sein. So kann eine Schicht auf dem Substrat ausgebildet sein, wenn die erste und die zweite Washcoatzone aneinander angrenzen oder sich in Kontakt miteinander befinden.
  • Die erste Washcoatzone kann von der zweiten Washcoatzone getrennt sein. So kann es eine dazwischenliegende zusätzliche Washcoatzone oder Washcoatregion (beispielsweise eine dritte Washcoatzone oder Washcoatregion) zwischen der ersten Washcoatzone und der zweiten Washcoatzone geben und/oder kann es eine Lücke (beispielsweise einen Raum) zwischen der ersten Washcoatzone und der zweiten Washcoatzone geben.
  • Die erste Washcoatzone kann mit der zweiten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich der ersten Washcoatzone auf der zweiten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die erste Washcoatzone kann vollständig oder teilweise mit der zweiten Washcoatzone überlappen. Wenn die erste Washcoatzone vollständig mit der zweiten Washcoatzone überlappt, ist typischerweise eine Oberfläche der zweiten Washcoatzone (normalerweise eine Oberfläche in einer Längsebene des Katalysators, d. h. die Ebene, die senkrecht zu der Ebene der Einlass- und Auslassenden des Substrats liegt) vollständig durch die erste Washcoatzone bedeckt.
  • Alternativ kann die zweite Washcoatzone mit der ersten Washcoatzone überlappen. So kann ein Endbereich der zweiten Washcoatzone auf der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert sein. Die zweite Washcoatzone kann vollständig oder teilweise mit der ersten Washcoatzone überlappen. Wenn die zweite Washcoatzone vollständig mit der ersten Washcoatzone überlappt, ist typischerweise eine Oberfläche der ersten Washcoatzone (normalerweise eine Oberfläche in einer Längsebene des Katalysators, d. h. einer Ebene, die senkrecht zu der Ebene der Einlass- und Auslassenden des Substrats ist) vollständig durch die zweite Washcoatzone bedeckt.
  • Typischerweise weist die erste Washcoatzone eine Länge von 10 bis 90% der Länge des Substrats (beispielsweise 10 bis 45%), vorzugweise von 15 bis 75% der Länge des Substrats (beispielsweise 15 bis 40%), stärker bevorzugt von 20 bis 65% (z. B. 25 bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 50% auf.
  • Die zweite Washcoatzone weist typischerweise eine Länge von 10 bis 90% der Länge des Substrats (beispielsweise 10 bis 45%), vorzugsweise von 15 bis 75% der Länge des Substrats (beispielsweise 15 bis 40%), stärker bevorzugt von 20 bis 65% (z. B. 25 bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt von 25 bis 50% auf.
  • Nachfolgend werden erfindungsgemäße Oxidationskatalysatoren beschrieben, worin die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion „Schicht”-Anordnungen aufweisen. Zur Vermeidung von Zweifeln sind diese Anordnungen allgemeine Merkmale des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und können mit beliebigen der Anordnungen der ersten und zweiten Washcoatregionen gemäß obiger Beschreibung kombiniert werden.
  • Die erste Washcoatregion kann eine erste Washcoatschicht sein und die zweite Washcoatregion kann eine zweite Washcoatschicht sein. Die erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatschicht können unterschiedliche Längen aufweisen oder die erste Washcoatschicht und die zweite Washcoatschicht können etwa die gleiche Länge aufweisen. Im Allgemeinen ist die Länge der ersten Washcoatschicht und die Länge der zweiten Washcoatschicht jeweils im Wesentlichen gleichförmig.
  • Typischerweise erstreckt sich mindestens eine der ersten Waschcoatschicht und der zweiten Waschcoatschicht über im Wesentlichen eine gesamte Länge des Substrats, insbesondere die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths. Stärker bevorzugt erstrecken sich die erste Waschcoatschicht und die zweite Waschcoatschicht jeweils über im Wesentlichen die gesamte Länge des Substrats.
  • In einer fünften Oxidationskatalysatoranordnung ist die erste Washcoatschicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert. Die erste Washcoatschicht kann direkt auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet sein (d. h. die erste Washcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatschicht) oder die erste Washcoatschicht kann direkt auf einer weiteren Washcoatregion oder -schicht (beispielsweise einer dritten Washcoatregion oder -schicht) angeordnet sein, wobei die weitere Washcoatregion oder -schicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert ist. Vorzugsweise ist die gesamte Länge der ersten Washcoatschicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert. So ist die Länge der ersten Washcoatschicht kleiner oder gleich der Länge der zweiten Washcoatschicht. Stärker bevorzugt erstreckt sich ein Ende der ersten Washcoatschicht nicht über ein Ende der zweiten Washcoatschicht hinaus (d. h. die Enden oder Grenzen der ersten Washcoatschicht liegen innerhalb der Enden oder Grenzen der zweiten Washcoatschicht).
  • In der fünften Oxidationskatalysatoranordnung kann die erste Washcoatschicht auf einer weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten oder vierten Washcoatregion), speziell einer weiteren Washcoatschicht oder -zone angeordnet oder geträgert sein. Die weitere Washcoatregion kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein.
  • Es ist bevorzugt in der fünften Oxidationskatalysatoranordnung, dass die zweite Washcoatschicht direkt auf dem Substrat angeordnet ist (d. h. die zweite Washcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats).
  • In der fünften Oxidationskatalysatoranordnung kann eine weitere Washcoatregion (beipsielsweise eine dritte, vierte oder fünfte Washcoatregion), speziell eine weitere Washcoatschicht oder -zone direkt auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet sein (d. h. die weitere Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Washcoatschicht).
  • In einer sechsten Oxidationskatalysatoranordnung ist die zweite Washcoatschicht auf der ersten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert. Die zweite Washcoatschicht kann direkt auf der ersten Washcoatschicht angeordnet sein (d. h. die zweite Washcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der ersten Washcoatschicht) oder die zweite Washcoatschicht kann direkt auf einer Washcoatregion oder -schicht (beispielsweise einer dritten Washcoatregion oder -schicht) angeordnet sein, wobei die weitere Washcoatregion oder -schicht auf der ersten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert ist. Vorzugsweise ist die gesamte Länge der zweiten Washcoatschicht auf der ersten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert. So ist die Länge der zweiten Washcoatschicht geringer oder gleich der Länge der ersten Washcoatschicht. Stärker bevorzugt erstreckt sich ein Ende der zweiten Washcoatschicht nicht über ein Ende der ersten Washcoatschicht hinaus (d. h. die Enden oder Grenzen der zweiten Washcoatschicht liegen innerhalb der Enden oder Grenzen der ersten Washcoatschicht).
  • In der sechsten Oxidationskatalysatoranordnung kann die zweite Washcoatschicht auf einer weiteren Washcoatregion (beispielsweise einer dritten oder vierten Washcoatregion), speziell einer weiteren Washcoatschicht oder -zone angeordnet oder geträgert sein. Die weitere Washcoatregion kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein.
  • Es ist in der sechsten Oxidationskatalysatoranordnung bevorzugt, dass die erste Washcoatschicht direkt auf dem Substrat angeordnet ist (d. h. die erste Washcoatschicht befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats).
  • In der sechsten Oxidationskatalysatoranordnung kann eine weitere Washcoatregion (beispielsweise eine dritte, vierte oder fünfte Washcoatregion), speziell eine weitere Washcoatschicht oder -zone direkt auf der ersten Washcoatschicht angeordnet sein (d. h. die weitere Washcoatregion befindet sich in Kontakt mit einer Oberfläche der ersten Washcoatschicht).
  • Der Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Washcoatregionen zusätzlich zu der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion umfassen.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Oxidationskatalysator lediglich drei oder vier Washcoatregionen (einschließlich der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion) umfasst. So kann der Oxidationskatalysator des Weiteren eine dritte Washcoatregion (beispielsweise eine dritte Washcoatschicht oder -zone) und eine vierte Washcoatregion (beispielsweise eine vierte Washcoatschicht oder -zone) umfassen. Stärker bevorzugt umfasst der Oxidationskatalysator lediglich drei Washcoatregionen (einschließlich der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion). So umfasst der Oxidationskatalysator des Weiteren eine dritte Washcoatregion. Noch stärker bevorzugt umfasst der Oxidationskatalysator lediglich zwei Washcoatregionen, wobei die Washcoatregionen die erste Washcoatregion und die zweite Washcoatregion sind.
  • Bestimmte Oxidationskatalysatoranordnungen sind zur Verringerung der Menge an Distickstoffmonoxid (N2O), das erzeugt wird, von besonderem Vorteil. Oxidationskatalysatoranordnungen, worin der größte Teil oder das gesamte Abgas mit der ersten Washcoatregion vor der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt, erzeugen, wie festgestellt wurde, weniger N2O.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Washcoatregion so angeordnet ist, um mit Einlassabgas vor der zweiten Washcoatregion in Berührung zu gelangen, so wie es beispielsweise in jeder beliebigen der ersten bis fünften Oxidationskatalysatoranordnungen der Fall ist, wobei in der ersten bis vierten Oxidationskatalysatoranordnung die zweite Washcoatregion stromab der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist. Stärker bevorzugt weist der Oxidationskatalysator die erste Oxidationskatalysatoranordnung oder die fünfte Oxidationskatalysatoranordnung auf, wobei in der ersten Oxidationskatalysatoranordnung die zweite Washcoatregion stromab der ersten Washcoatregion angeordnet oder geträgert ist.
  • Eine vorteilhafte Oxidationsaktivität und/oder die durch den Oxidationskatalysator produzierte Distickstoffmonoxid (N2O)-Menge können reduziert oder verhindert werden, wenn der Oxidationskatalysator ein Substrat und folgende Bestandteile umfasst:
    • (a) eine erste Washcoatzone, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatzone, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst; wobei die zweite Washcoatzone auf dem Substrat stromab der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert ist; oder
    • (b) eine erste Washcoatschicht, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatschicht, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst; wobei die erste Washcoatschicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert ist.
  • Allgemein umfasst der Oxidationskatalysator des Weiteren eine weitere Washcoatregion (beispielsweise eine dritte Washcoatregion), wobei die weitere Washcoatregion so angeordnet ist, dass sie mit Einlassabgas vor der ersten Washcoatregion und der zweiten Washcoatregion in Berührung gelangt und wobei die weitere Washcoatregion ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel umfasst. So kann sich die weitere Washcoatregion stromab sowohl der ersten Washcoatregion als auch der zweiten Washcoatregion befinden und/oder kann die weitere Washcoatregion sowohl auf der ersten Washcoatregion als auch auf der zweiten Washcoatregion angeordnet oder geträgert sein (beispielsweise kann die weitere Washcoatregion die oberste Schicht sein). Das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel kann in der weiteren Washcoatregion in einer Menge gemäß obiger Definition für die erste Washcoatregion oder die zweite Washcoatregion vorhanden sein. Vorzugsweise ist das Kohlenwasserstoffabsorptionsmittel ein Zeolith, beispielsweise ein Zeolith gemäß obiger Definition.
  • Substrate zum Tragen von Oxidationskatalysatoren zur Behandlung des Abgases eines Kompressionszündungsmotors sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt. Das Substrat weist typischerweise eine Vielzahl von Kanälen auf (beispielsweise zum Hindurchfließen des Abgases). Allgemein ist das Substrat ein keramisches Material oder ein metallisches Material.
  • Es ist bevorzugt, dass das Substrat aus Cordierit (SiO2-Al2O3-MgO), Siliziumcarbid (SiC), einer Fe-Cr-Al-Legierung, Ni-Cr-Al-Legierung oder einer Legierung eines nicht rostenden Stahls besteht.
  • Typischerweise ist das Substrat ein Monolith (hier auch als Substratmonolith bezeichnet). Derartige Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt. Der Substratmonolith kann ein Durchflussmonolith oder ein Filtermonolith sein.
  • Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (beispielsweise einen metallischen oder keramischen Wabenmonolith) mit einer Vielzahl von Kanälen, die sich durch ihn hindurch erstrecken, wobei die Kanäle an beiden Enden offen sind. Wenn das Substrat ein Durchflussmonolith ist, ist der Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung typischerweise ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und/oder ein passiver NOx-Absorber (PNA) oder ist zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator (DOC) und/oder als passiver NOx-Absorber (PNA) vorgesehen.
  • Ein Filtermonolith umfasst allgemein eine Vielzahl von Einlasskanälen und eine Vielzahl von Auslasskanälen, wobei die Einlasskanäle an eine stromaufseitigen Ende (d. h. Abgaseinlassseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d. h. Abgasauslassseite) verstopft oder verschlossen sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft oder verschlossen sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind und wobei jeder Einlasskanal von einem Auslasskanal durch eine poröse Struktur getrennt ist. Wenn das Substrat ein Filtermonolith ist, ist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator typischerweise ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ist zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen.
  • Wenn der Monolith ein Filtermonolith ist, ist es bevorzugt, dass der Filtermonolith ein Wandstromfilter ist. In einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal wechselweise von einem Auslasskanal durch eine Wand einer porösen Struktur getrennt und umgekehrt. Es ist bevorzugt, dass die Einlasskanäle und die Auslasskanäle in einer Wabenanordnung angeordnet sind. Wenn es eine Wabenanordnung gibt, ist es bevorzugt, dass die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbarten Kanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft sind und umgekehrt (d. h. die vertikal und lateral zu einem Auslasskanal benachbarten Kanäle sind an einem stromabseitigen Ende verstopft). Bei Betrachtung von einem Ende nehmen die wechselweise verstopften und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts ein.
  • Im Prinzip kann das Substrat eine beliebige Form oder Größe besitzen. Die Form und Größe des Substrats wird jedoch üblicherweise so gewählt, um das Einwirken der katalytisch aktiven Materialen im Katalysator auf das Abgas zu optimieren. Das Substrat kann beispielsweise eine röhrenförmige, faserförmige oder partikuläre Form aufweisen. Beispiele für geeignete Trägersubstrate umfassen ein Substrat vom monolithischen Waben-Cordierittyp, ein Substrat vom monolithischen Waben-SiC-Typ, ein Substrat vom schichtförmigen Faser- oder Gewirketyp, ein Substrat vom Schaumstofftyp, ein Substrat vom Querströmungstyp, ein Substrat vom metallischen Drahtnetz-Typ, ein Substrat vom Typ eines metallischen porösen Körpers und ein Substrat vom Typ keramischer Partikel.
  • Im Allgemeinen ist der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator zur Verwendung als (i) passiver NOx-Absorber (PNA) und/oder (ii) Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen. In der Praxis sind die in DOCs und CSFs verwendeten Katalysatorformulierungen ähnlich. Im Allgemeinen ist ein prinzipieller Unterschied zwischen einem DOC und einem CSF das Substrat, auf das die Katalysatorformulierung aufgetragen ist, und die Gesamtmenge an Platin, Palladium und beliebigen anderen katalytisch aktiven Metallen, die auf das Substrat aufgetragen sind.
  • Die Erfindung liefert auch ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst. Im Allgemeinen ist die Emissionssteuerungsvorrichtung von dem Oxidationskatalysator getrennt (beispielsweise weist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein getrenntes Substrat zu dem Substrat des Oxidationskatalysators auf) und vorzugweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf der Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Das Abgassystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Entfernungsvorrichtung für Schwefel des Kraftstoffs umfassen. Eine Entfernungsvorrichtung für Schwefel des Kraftstoffs kann sich stromauf oder stromab des Oxidationskatalysators befinden. Vorzugsweise befindet sich die Entfernungsvorrichtung für Schwefel des Kraftstoffs stromauf des Oxidationskatalysators. Entfernungsvorrichtungen für Schwefel des Kraftstoffs sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt. Der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator kann für eine Desaktivierung durch Schwefel empfänglich sein. Eine Desaktivierung des Oxidationskatalysators durch Schwefel des Kraftstoffs kann verringert oder verhindert werden, wenn eine Entfernungsvorrichtung für Schwefel des Kraftstoffs sich stromauf des Oxidationskatalysators befindet. Oxidationskatalysatoren, die Platin enthalten, oxidieren häufig Schwefel des Kraftstoff zu SO2 und können die Sulfatpartikelemissionen erhöhen, insbesondere bei höheren Abgastemperaturen.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung kann aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem NOx-Adsorberkatalysator (NAC), einem mageren NOx-Katalysator (LNC), einem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator, einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon ausgewählt sein. Emissionssteuerungsvorrichtungen, die durch die Begriffe Dieselpartikelfilter (DPF), NOx-Adsorberkatalysator (NAC), magerer NOx-Katalysator (LNC), selektiver katalytischer Reduktions-(SCR)-Katalysator, Dieseloxidationskatalysator (DOC), katalysiertes Rußfilter (CSF) und selektiver katalytischer Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator angegeben sind, sind alle auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt.
  • Beispiele für Emissionssteuerungsvorrichtungen zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator oder zum Einbau in ein erfindungsgemäßes Abgassystem sind im Folgenden angegeben.
  • Ein Dieselpartikelfilter ist eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat. Das Dieselpartikelfilter umfasst vorzugsweise ein Substrat, wobei das Substrat ein Filtermonolith oder ein Durchflussmonolith gemäß obiger Definition, vorzugsweise ein Filtermonolith ist. Das Substrat kann mit einer Katalysatorformulierung beschichtet sein.
  • Die Katalysatorformulierung des Dieselpartikelfilters kann für ein Oxidieren von (i) Feinstaub (PM) und/oder (ii) Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) geeignet sein. Wenn die Katalysatorformulierung zum Oxidieren von PM geeignet ist, ist die erhaltene Emissionssteuerungsvorrichtung als katalysiertes Rußfilter (CSF) bekannt. Ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist auch eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat. Typischerweise umfasst die Katalysatorformulierung eines CSF ein Edelmetall gemäß obiger Definition und/oder Platin und/oder Palladium.
  • Die Katalysatorformulierung des Dieselpartikelfilters kann eine NOx-Adsorberzusammensetzung sein. Wenn die Katalysatorformulierung eine NOx-Adsorberzusammensetzung ist, ist die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Beispiel eines NOx-Adsorberkatalysators (NAC) (beispielsweise eine NOx-Adsorberzusammensetzung auf einem Filter). Emissionssteuerungsvorrichtungen, worin die Katalysatorformulierung eine NOx-Adsorberzusammensetzung ist, wurden beschrieben (siehe beispielsweise EP 0 766 993 A ). NOx-Adsorberzusammensetzungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt (siehe beispielsweise EP 0 766 993 A und US 5 473 887 A ). NOx-Adsorberzusammensetzungen sind so ausgestaltet, dass sie NOx aus einem mageren Abgas (λ > 1) adsorbieren und das NOx desorbieren, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abnimmt. Desorbiertes NOx kann anschließend zu N2 mit einem geeigneten Reduktionsmittel (beispielsweise Motorkraftstoff) und unter Förderung durch eine Katalysatorkomponente, wie beispielsweise Rhodium, der NOx-Adsorberzusammensetzung selbst oder einer solchen, die stromab der NOx-Adsorberzusammensetzung angeordnet ist, reduziert werden.
  • Im Allgemeinen sind NOx-Adsorberkatalysatoren, die auf Wabendurchflussmonolithsubstrate aufgetragen sind, typischerweise in Schichtanordnungen angeordnet. Auf ein Filtersubstrat applizierte mehrere Schichten können jedoch Rückdruckprobleme erzeugen. Es ist folglich in hohem Maße bevorzugt, wenn der NOx-Absorberkatalysator zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ein „einschichtiger” NOx-Absorberkatalysator ist. Besonders bevorzugte „einschichtige” NOx-Absorberkatalysatoren umfassen eine erste Komponente von auf ein Ceroxid-Zirconiumoxid-Mischoxid oder ein optional stabilisiertes Aluminiumoxid (beispielsweise stabilisiert mit Siliciumdioxid oder Lanthanoxid einem anderen Seltenerdmetallelement) geträgertem Rhodium in Kombination mit zweiten Komponenten, die Platin und/oder Palladium tragen. Die zweiten Komponenten umfassen Platin und/oder Palladium, die auf einen eine große Oberfläche aufweisenden Träger auf Aluminiumoxidbasis geträgert sind, und eine partikuläre „Bulk”-Ceroxid(CeO2)-Komponente, d. h. nicht ein auf einen partikulären Träger geträgertes lösliches Ceroxid, sondern „Bulk”-Ceroxid mit der Fähigkeit, das Pt und/oder Pd als solches zu tragen. Das partikuläre Ceroxid umfasst eine NOx-Absorberkomponente und trägt ein Erdalkalimetall und/oder Alkalimetall, vorzugsweise Barium, neben dem Platin und/oder Palladium. Der eine große Oberfläche aufweisende Träger auf Aluminiumoxidbasis kann beispielsweise ein Magnesiumaluminat, z. B. MgAl2O4, sein.
  • Die bevorzugte „einschichtige” NAC-Zusammensetzung umfasst ein Gemisch der Rhodium- und Platin- und/oder Palladiumträgerkomponenten. Diese Komponenten können getrennt hergestellt werden, d. h. vor einem Kombinieren derselben zu einem Gemisch vorgeformt werden, oder Rhodium-, Platin- und Palladiumsalze und die Träger und die anderen Komponenten können kombiniert werden und die Rhodium-, Platin- und Palladiumkomponenten vorzugweise hydrolysiert werden, um sie auf dem gewünschten Träger abzuscheiden.
  • Im Allgemeinen umfasst eine NOx-Adsorberzusammensetzung eine Alkalimetallkomponente, eine Erdalkalimetallkomponente oder eine Seltenerdmetallkomponente oder eine Kombination von zwei oder mehr Komponenten hiervon, wobei die Seltenerdmetallkomponente Lanthan oder Yttrium umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Alkalimetallkomponente Kalium oder Natrium, stärker bevorzugt Kalium umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Erdalkalimetallkomponente Barium oder Strontium, stärker bevorzugt Barium umfasst.
  • Die NOx-Adsorberzusammensetzung kann ferner ein Trägermaterial und/oder eine katalytische Metallkomponente umfassen. Das Trägermaterial kann aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Titanoxid, Zirconiumoxid und Gemischen hiervon ausgewählt sein. Die katalytische Metallkomponente kann ein Metall umfassen, das aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Kombinationen von zwei oder mehr hiervon ausgewählt ist.
  • Magere NOx-Katalysatoren (LNCs) sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt. Bevorzugte magere NOx-Katalysatoren (LNC) umfassen entweder (a) Platin (Pt), das auf Aluminiumoxid geträgert ist oder (b) einen Kupfer-ausgetauschten Zeolith, insbesondere Kupfer-ausgetauschtes ZSM-5.
  • SCR-Katalysatoren sind auf dem einschlägigen Fachgebiet auch wohlbekannt. Wenn das erfindungsgemäße Abgassystem einen SCR-Katalysator umfasst, kann das Abgassystem ferner einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie beispielsweise Ammoniak oder einen Ammonikavorläufer, wie beispielsweise Harnstoff oder Ammoniumformiat, vorzugsweise Harnstoff, in das Abgas stromab des Katalysators zum Oxidieren von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) und stromauf des SCR-Katalysators umfassen. Ein derartiger Injektor befindet sich in Fluidverbindung mit einer Quelle eines derartigen stickstoffhaltigen Reduktionsmittelvorläufers, beispielsweise einem Tank hiervon, wobei eine ventilgesteuerte Zudosierung des Vorläufers in den Abgasstrom durch geeignet programmierte Motormanagementmittel und ein geschlossenes oder offenes Rückkopplungssystem, das durch Sensoren bereitgestellt wird, die die relevante Abgaszusammensetzung überwachen, gesteuert wird. Ammoniak kann auch durch Erwärmen von Ammoniumcarbamat (ein Feststoff) erzeugt werden und das erzeugte Ammoniak kann in das Abgas injiziert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Injektor kann Ammoniak in situ, beispielsweise während der fetten Regeneration eines stromauf des Filters angeordneten NAC oder durch Inberührungbringen eines stromauf des Filters angeordneten DOC mit einem aus dem Motor stammenden fetten Abgas erzeugt werden. So kann das Abgassystem ferner ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen. Der SCR-Katalysator kann anschließend die Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx verwenden.
  • SCR-Katalysatoren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung fördern selektiv die Reaktionen: 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (d. h. NH3:NO = 1:1); 4NH3 + 2NO + 2NO2 → 4N2 + 6H2O (d. h. NH3:NOx = 1:1); und 8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (d. h. NH3:NOx = 4:3) bevorzugt gegenüber unerwünschten, nicht selektiven Nebenreaktionen wie beispielsweise 2NH3 + 2NO2 → N2O + 3H2O + N2.
  • Der SCR-Katalsator kann ein Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem Bestandteil von Cu, Hf, La, Au, In, V, Lanthaniden und Übergangsmetallen der Gruppe VIII, wie beispielsweise Fe, besteht, wobei das Metall auf ein feuerfestes Oxid oder ein Molekularsieb geträgert ist. Besonders bevorzugte Metalle sind Ce, Fe und Cu und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon.
  • Das feuerfeste Oxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 und Mischoxiden, die zwei oder mehr hiervon umfassen, besteht. Der Nicht-Zeolithkatalysator kann ferner Wolframoxid umfassen, beispielsweise V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 oder Fe/WOx/ZrO2.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn ein SCR-Katalysator oder ein Washcoat hiervon mindestens ein Molekularsieb, beispielsweise einen Alumosilicat-Zeolith oder einen SAPO, umfasst. Das mindestens eine Molekularsieb kann beispielsweise ein kleinporiges, mittelporiges oder großporiges Molekularsieb sein. Unter „kleinporigem Molekularsieb” verstehen wir hier Molekularsiebe mit einer maximalen Ringgröße von 8, wie beispielsweise CHA; unter einem „mittelporigen Molekularsieb” verstehen wir hier ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von 10, wie beispielsweise ZSM-5; und unter einem „großporigen Molekularsieb” verstehen wir hier ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von 12, wie beispielsweise beta. Kleinporige Molekularsiebe sind möglicherweise zur Verwendung in SCR-Katalysatoren von Vorteil, siehe beispielsweise WO 2008/132452 A .
  • Bevorzugte Molekularsiebe bei Anwendung als SCR-Katalysatoren in der vorliegenden Erfindung sind synthetische Alumosilicatzeolith-Molekularsiebe, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI einschließlich ZSM-34, Mordenit, Ferrierit, BEA einschließlich Beta, Y, CHA, LEV einschließlich Nu-3, MCM-22 und EU-1 besteht, vorzugweise AEI oder CHA und solche mit einem Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis von etwa 10 bis etwa 50, beispielsweise von etwa 15 bis etwa 40.
  • In grundlegender Weise kann ein Ammoniakslipkatalysator (ASC) ein Oxidationskatalysator zum Oxidieren von Ammoniak sein, das in nicht umgesetzter Form über einen stromauf angeordneten SCR- oder SCRF-Katalysator schlüpft. Die erwünschte Reaktion (vereinfacht) kann durch 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O dargestellt werden. Ammoniak ist eine stark riechende Verbindung und möglicherweise reizend für tierische Schleimhautoberflächen, beispielsweise Augen und Atemwege, so dass dessen Emission in die Atmosphäre so weit als möglich eingeschränkt werden sollte. Mögliche Ammoniakslipkatalysatoren umfassen in relativ geringen Mengen aufgetragene Platingruppenmetalle, vorzugsweise einschließlich Pt in Mengen von z. B. 1 – 15 g/ft3 auf einem geeigneten, eine relativ große Oberfläche aufweisenden Oxidträger, z. B. Aluminiumoxid, das auf einen geeigneten Substratmonolith aufgetragen ist.
  • In einer besonders bevorzugten Anordnung sind das Platingruppenmetall und das Trägermaterial (z. B. umfassend ein modifiziertes Aluminiumoxid, das eine Heteroatomkomponente beinhaltet) jedoch auf einem Substrat (d. h. einem Substratmonolith) in einer ersten Schicht unter einer oberen zweiten Schicht, die auf der ersten Schicht liegt, angeordnet. Die zweite Schicht ist ein SCR-Katalysator, der aus beliebigen der hier oben genannten ausgewählt ist, insbesondere Molekularsieben, die Übergangsmetalle, wie beispielsweise Cu oder Fe, enthalten. Ein besonders bevorzugter ASC in der Schichtanordnung umfasst CuCHA in der zweiten oder oberen Schicht.
  • Wenn das Substrat des SCR-Katalysators ein Filtermonolith ist, ist der Katalysator ein SCRFTM-Katalysator. Ein SCRFTM-Katalysator ist eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat.
  • Allgemein sind SCR-Katalysatoren nicht in der Lage, merkliche Mengen an NOx in einem Abgas kurz nach Starten eines Kompressionszündungsmotors zu reduzieren, da die Abgastemperatur (und somit die Temperatur des Katalysators) zu gering ist. Magere NOx-Fallen-Katalysatoren wurden beispielsweise stromauf der SCR-Katalysatoren verwendet, so dass NOx gespeichert werden kann, bis der SCR-Katalysator bei höheren Abgastemperaturen aktiv wird. Magere NOx-Fallen-Katalysatoren sind häufig nicht in der Lage, ausreichend NOx zu speichern, wenn es einen großen Massenstrom an Abgas gibt (beispielsweise wenn der Motor in einem Hochgeschwindigkeitszyklus betrieben wird).
  • Der NOx-Gehalt eines Abgases direkt aus einem Kompressionszündungsmotor heraus hängt von einer Reihe von Faktoren, wie beispielsweise dem Betriebsmodus des Motors, der Temperatur des Motors und der Geschwindigkeit, bei der der Motor läuft, ab. Es ist jedoch üblich, dass ein Motor ein Abgas produziert, in dem der NOx-Gehalt aus 85 bis 95 Vol.% Stickstoffmonoxid (NO) und 5 bis 15 Vol.% Stickstoffdioxid (NO2) besteht. Das NO:NO2-Verhältnis beträgt typischerweise 19:1 bis 17:3. Es ist jedoch allgemein für selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysatoren günstig, dass der NO2-Gehalt viel höher ist, um NOx zu reduzieren oder um eine Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat durch Verbrennen von Feinstaub zu regenerieren. Die PNA-Aktivität des Oxidationskatalysators kann verwendet werden, um den NOx-Gehalt eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor zu modulieren.
  • Die PNA-Aktivität des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators erlaubt, dass NOx, speziell NO, bei niedrigen Abgastemperaturen gespeichert wird. Bei höheren Abgastemperaturen ist der Oxidationskatalysator in der Lage, NO zu NO2 zu oxidieren. Es ist folglich von Vorteil, den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator mit bestimmten Typen von Emissionssteuervorrichtungen als Teil eines Abgassystems zu kombinieren.
  • In einer ersten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines PNA und/oder eines DOC, und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels) und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • Eine zweite Abgassystemausführungsform umfasst den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines PNA und/oder eines DOC, und einen selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktionsfilter(SCRFTM)Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysators).
  • In einer dritten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines PNA und/oder eines DOC, und entweder ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Verbindung mit einem Dieselpartikelfilter oder einem katalysierten Rußfilter, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Somit ist beispielsweise ein Auslass des Oxidationskatalysators mit einem Einlass des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters verbunden.
  • In einer vierten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem einen Dieseloxidationskatalysator und den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF). Die Ausführungsform betrifft ferner die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter ist oder zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter vorgesehen ist. Typischerweise folgt dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator (beispielsweise befindet sich der Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators). Somit ist ein Auslass des Dieseloxidationskatalysators mit einem Einlass des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators verbunden.
  • Eine fünfte Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines PNA und/oder eines DOC, ein Dieselpartikelfilter oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Die DOC/DPF/SCR- oder DOC/CSF/SCR-Anordnung ist ein bevorzugtes Abgassystem für ein Leichtlastdieselfahrzeug. Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit entweder einem Dieselpartikelfilter oder einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das Dieselpartikelfilter oder das katalysierte Rußfilter (CSF) (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Dieselpartikelfilters oder des katalysierten Rußfilters (CSF)). Dem DPF oder CSF folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich das DPF oder CSF stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen den DPF oder CSF und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem DPF oder CSF ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich das DPF oder CSF stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • Eine sechste Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, vorzugsweise in Form eines katalysierten Rußfilters (CSF), und einen selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator umfasst. Dies ist auch eine DOC/CSF/SCR-Anordnung. Ein weiterer Aspekt dieser Ausführungsform betrifft die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (SCF) ist oder zur Verwendung als katalysiertes Rußfilter (CSF) vorgesehen ist. Dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) folgt typischerweise der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator (beispielsweise befindet sich der Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators). Dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators).
  • In einer siebten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den Oxidationskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, vorzugsweise in Form eines PNA und/oder eines DOC, einen selektiven katalytischen Redutions(SCR)-Katalysator und entweder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ein Dieselpartikelfilter (DPF). Diese Ausführungsform betrifft auch die Verwendung des Oxidationskatalysators zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor in Kombination mit einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator und entweder einem katalysierten Rußfilter (CSF) oder einem Dieselpartikelfilter (DPF), wobei vorzugsweise der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator ist oder zur Verwendung als Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist.
  • In der siebten Abgassystemausführungsform folgt dem erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator typischerweise ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator (beispielsweise befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator angeordnet sein. So kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (beispielsweise befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des Injektors des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator folgen (beispielsweise befindet sich der Injektor des stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysators). Dem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator folgt das katalysierte Rußfilter (CSF) oder das Dieselpartikelfilter (DPF) (beispielsweise befindet sich der selektive katalytische Reduktions(SCR)-Katalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF) oder des Dieselpartikelfilters (DPF)).
  • In jeder beliebigen der hier oben beschriebenen ersten, zweiten oder fünften bis siebten Abgassystemausführungsformen, die einen SCR-Katalysator (einschließlich eines SCRFTM-Katalysators) enthalten, kann ein ASC-Katalysator stromab des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators (d. h. als getrennter Substratmonolith) angeordnet sein oder noch stärker bevorzugt kann eine Zone auf einem stromab gelegenen oder hinteren Ende des Substratmonoliths, der den SCR-Katalysator umfasst, als Träger für den ASC verwendet werden.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Abgassystem keine magere NOx-Falle (LNT) (manchmal als magerer NOx-Fallen-Katalysator, NOx-Adsorber-Katalysator (NAC), De-NOx-Falle(DNT)-Katalysator, NOx-Speicher-Katalysator oder NOx-Speicher/Reduktions(NSR)-Katalysator bezeichnet) umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Fahrzeug, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder ein erfindungsgemäßes Abgassystem oder einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator umfasst. Allgemein ist der Kompressionszündungsmotor ein Dieselmotor. Der Dieselmotor kann ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor), ein vorgemischter Ladungskompressionszündungsmotor (PCCI) oder ein bei niedriger Temperatur arbeitender Verbrennungs(LTC)-Motor sein. Es ist bevorzugt, dass der Dieselmotor ein herkömmlicher (d. h. traditioneller) Dieselmotor ist.
  • Das Fahrzeug kann ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV), beispielsweise gemäß Definition in der amerikanischen oder europäischen Gesetzgebung sein. Ein Leichtlastdieselfahrzeug besitzt typischerweise ein Gewicht von < 2840 kg, stärker bevorzugt ein Gewicht von < 2610 kg.
  • In den USA bezeichnet ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ≤ 8500 Pounds (US lbs). In Europa bezeichnet der Ausdruck Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) (i) Personenfahrzeuge mit nicht mehr als 8 Sitzen zusätzlich zum Fahrersitz und mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 5 Tonnen und (ii) Fahrzeuge zum Transport von Gütern mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 12 Tonnen.
  • Alternativ kann das Fahrzeug ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht > 8500 Pounds (US lbs) gemäß Definition in der US-Gesetzgebung sein.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch verschiedene Verfahren und Verwendungen, die den Oxidationskatalysator umfassen. Ein allgemeines Ziel aller Verfahren oder Verwendungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Behandlung eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor ohne Produktion einer merklichen Menge von Distickstoffmonoxid (N2O), ob das Abgas durch (i) Behandeln (beispielsweise Oxidieren) von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) in dem Abgas, (ii) Modulieren des Gehalts an NOx in dem Abgas und/oder (iii) Verwenden des Oxidationskatalysators als passiven NOx-Absorber (PNA) behandelt wird.
  • Der Ausdruck „merkliche Menge von Distickstoffmonoxid (N2O)” in diesem Kontext zumindest für Leichtlastfahrzeuge bezeichnet eine Menge von > 0,030 g/Meile N2O gemäß Messung unter Verwendung des Bundestestverfahrens 75 (FTP-75), vorzugsweise > 0,025 g/Meile, stärker bevorzugt > 0,020 g/Meile, beispielsweise > 0,015 g/Meile und noch stärker bevorzugt 0,010 g/Meile (beispielsweise > 0,005 g/Meile). Jegliche Bezugnahme auf „ohne Produzieren einer merklichen Menge von Distickstoffmonoxid (N2O)” im Kontext eines behandelten Abgases oder auf „ein behandeltes Abgas, das keine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) enthält” kann ein Abgas, das in die Atmosphäre geführt wird (d. h. als Abgas, das durch ein Abgassystem geführt wurde, beispielsweise ein am Auslass eines Fahrzeugabgasrohrs gemessenes Abgas), oder ein Abgas bezeichnen, das direkt aus dem Auslass des Oxidationskatalysators erhalten wurde (d. h. wenn es stromabseitige Emissionssteuerungsvorrichtungen gibt, die N2O erzeugen können).
  • Im Allgemeinen können die Verfahrensaspekte der vorliegenden Erfindung eine Stufe eines Produzierens eines behandelnden Abgases umfassen, das keine merkliche Menge von Distickstoffmonoxid (N2O) enthält. Dieser Stufe folgt typischerweise die Stufe eines Inberührungbringens des Abgases mit dem Oxidationskatalysator. Diese Stufe geht typischerweise auch einer beliebigen Stufe eines Führens des behandelten Abgases zu einer Emissionsteuerungsvorrichtung voraus. In ähnlicher Weise kann der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator zur Produktion eines behandelten Abgases verwendet werden, das keine merkliche Menge an Distickstoffmonoxid (N2O) enthält.
  • In den Verfahren und Verwendungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zusammensetzung des Abgases, das mit dem Oxidationskatalysator in Berührung gebracht wurde, typischerweise nicht verändert (beispielsweise durch Verändern oder periodisches Durchlaufen des Betriebsmodus des Kompressionszündungsmotors, um das Luft zu Kraftstoffverhältnis (d. h. von mager auf fett oder umgekehrt) merklich zu verändern), um die Speicherung von NOx aus dem Abgas zu erleichtern oder um NOx aus dem Oxidationskatalysator freizusetzen.
  • Die Verfahren oder Verwendungen gemäß der vorliegenden Erfindung können auch eine Stufe des Entfernens von Schwefel, der in dem Oxidationskatalysator gespeichert ist, umfassen. Typischerweise kann Schwefel unter mageren Bedingungen bei einer merklichen Rate für eine praktische Verwendung in Automobilnachbehandlungssystemen entfernt werden, wenn der Oxidationskatalysator eine Temperatur von größer als 550°C aufweist. Der Oxidationskatalysator kann diese Temperatur via Wärmetransfer aus dem Abgas erreichen. Es kann jedoch notwendig sein, den Oxidationskatalysator auf einer Temperatur von größer als 700°C, beispielsweise auf 780°C oder mehr zu erwärmen, um gespeicherten Schwefel zu entfernen.
  • Allgemein kann der Oxidationskatalysator in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung verwendet werden. Typischerweise wird der Oxidationskatalysator in Kombination mit folgenden Bestandteilen verwendet:
    • (i) einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem SCR-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (ii) einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, vorzugsweise einem SCRFTM-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (iii) einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF), vorzugsweise einem DPF oder CSF stromab des Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (iv) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), vorzugsweise einem DOC stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist oder als katalysiertes Rußfilter (CSF) verwendet wird;
    • (v) einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem DPF oder CSF stromab des Oxidationskatalysators und einem SCR-Katalysator stromab des DPF oder CSF, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird;
    • (vi) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, vorzugsweise einem DOC stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und einem SCR-Katalysator stromab des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist oder als ein katalysiertes Rußfilter (CSF) verwendet wird; oder
    • (vii) einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator und entweder einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder einem katalysierten Rußfilter (CSF), vorzugsweise einem SCR-Katalysator stromab des Oxidationskatalysators und einem DPF oder CSF stromab des SCR-Katalysators, insbesondere wenn der Oxidationskatalysator ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist oder als Dieseloxidationskatalysator (DOC) verwendet wird.
  • Wenn der Oxidationskatalysator als passiver NOx-Absorber (PNA) verwendet wird, absorbiert oder speichert der Oxidationskatalysator NOx aus dem Abgas in einem ersten Temperaturbereich und setzt NOx in einem zweiten Temperaturbereich frei, wobei der zweite Temperaturbereich höher als der erste Temperaturbereich ist (beispielsweise ist der Mittelpunkt des zweiten Temperaturbereichs höher als der Mittelpunkt des ersten Temperaturbereichs). Vorzugsweise überlappt der zweite Temperaturbereich nicht mit dem ersten Temperaturbereich. Es kann eine Lücke zwischen der Obergrenze des ersten Temperaturbereichs und der Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs geben.
  • Typischerweise setzt der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von größer als 200 C frei. Dies ist die Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs. Vorzugsweise setzt der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von 220°C oder darüber, beispielsweise 230°C oder darüber, 240°C oder darüber, 250°C oder darüber oder 260°C oder darüber frei.
  • Der Oxidationskatalysator absorbiert oder speichert NOx bei einer Temperatur von 200°C oder weniger. Dies ist die Obergrenze des ersten Temperaturbereichs. Vorzugsweise absorbiert oder speichert der Oxidationskatalysator NOx bei einer Temperatur von 195°C oder weniger, beispielsweise 190°C oder weniger, 185°C oder weniger, 180°C oder weniger oder 175°C oder weniger.
  • Der Oxidationskatalysator kann vorzugsweise Stickstoffmonoxid (NO) absorbieren oder speichern. So kann jede Bezugnahme auf ein Absorbieren, Speichern oder Freisetzen von NOx in diesem Kontext ein Absorbieren, Speichern oder Freisetzen von Stickstoffmonoxid (NO) bezeichnen. Eine bevorzugte Absorption oder Speicherung von NO verringert das Verhältnis von NO:NO2 in dem Abgas.
  • Zusätzlich zu oder als Alternative zu einer Verwendung des Oxidationskatalysators als passiven NOx-Absorber (PNA) kann der Oxidationskatalysator verwendet werden, um den Gehalt an NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor, beispielsweise für eine stromabgelegene Emissionssteuerungsvorrichtung zu modulieren.
  • Jede Bezugnahme auf ein „Modulieren des NOx-Gehalts” in der hier verwendeten Form, insbesondere in Verbindung mit Verfahrens- oder Verwendungsaspekten der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein Verändern (d. h. Einstellen) oder Beibehalten des Verhältnisses (in ppm oder Vol.-%, typischerweise bei einer Temperatur und einem Druck des Abgases) von NO:NO2, um innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bei einer speziellen Abgastemperatur oder einem speziellen Abgastemperaturbereich zu liegen.
  • Im Allgemeinen bezeichnet ein „Modulieren des NOx-Gehalts” ein Verändern oder Beibehalten, vorzugsweise ein Verändern des Verhältnisses (in ppm oder Vol.-%) von NO:NO2 in einem Abgas, typischerweise direkt aus dem Kompressionszündungsmotor, um weniger als 17:3 (d. h. die Menge von NO zu NO2 ist geringer als die, die normalerweise in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor gefunden wird) zu betragen, vorzugsweise ist das Verhältnis von NO:NO2 5:1 bis 1:5, stärker bevorzugt 2,5:1 bis 1:2,5 und noch stärker bevorzugt 2:1 bis 1:2 (beispielsweise 1,5:1 bis 1:1,5 oder etwa 1:1). Das Verhältnis von NO:NO2 kann, wenn die Temperatur in dem ersten Temperaturbereich liegt (d. h. die Temperatur, bei der NOx gespeichert oder absorbiert wird), niedriger sein als das Verhältnis in dem zweiten Temperaturbereich (d. h. der Temperatur, bei der das NOx freigesetzt wird).
  • In dem zweiten Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung kann die Stufe „(a) eines Steuerns des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inberührungbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator ...” ferner die Stufen (i) eines Absorbierens oder Speicherns von NOx aus dem Abgas in einem ersten Temperaturbereich und (ii) eines Freisetzens von NOx in einem zweiten Temperaturbereich, um dadurch ein behandeltes Abgas zu produzieren, umfassen. Vorzugsweise ist der zweite Temperaturbereich höher als der erste Temperaturbereich (beispielsweise ist der Mittelpunkt des zweiten Temperaturbereichs höher als der Mittelpunkt als des ersten Temperaturbereichs). Stärker bevorzugt überlappt der zweite Temperaturbereich nicht mit dem ersten Temperaturbereich. Es kann eine Lücke zwischen der Obergrenze des ersten Temperaturbereichs und der Untergrenze des zweiten Temperaturbereichs geben.
  • Typischerweise ist der zweite Temperaturbereich eine Temperatur von größer als 200°C, vorzugsweise eine Temperatur von 220°C oder darüber, beispielsweise 230°C oder darüber, 240°C oder darüber, 250°C oder darüber oder 260°C oder darüber.
  • Der erste Temperaturbereich ist typischerweise eine Temperatur von 200°C oder weniger, vorzugsweise eine Temperatur von 195°C oder weniger, beispielsweise 190°C oder weniger, 185°C oder weniger, 180°C oder weniger oder 175°C oder weniger.
  • Allgemein umfasst die Stufe (b) eines Führens des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung typischerweise ein direktes Führen des behandelten Abgases zu der Emissionssteuerungsvorrichtung. So ist ein Auslas des Oxidationskatalysators direkt (beispielsweise ohne Zwischenschritt) mit einem Einlass der Emissionssteuerungsvorrichtung verbunden.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung ist typischerweise ein selektiver katalytischer Reduktions(SCR)-Katalysator, ein selektiver katalytischer Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalysiertes Rußfilter (CSF).
  • In dem zweiten Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung kann jede Bezugnahme auf den „NOx-Gehalt”, ein „Absorbieren oder Speichern von NO” oder ein „Freisetzen von NOx” Stickstoffmonoxid (NO) bezeichnen, beispielsweise wenn der Oxidationskatalysator vorzugsweise NO speichert.
  • In dem vierten Verwendungsaspekt der vorliegenden Erfindung wird der Oxidationskatalysator bei der Regeneration einer Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat verwendet. Typischerweise befindet sich die Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat stromab des Oxidationskatalysators.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Dieselpartikelfilter (DPF), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter(SCRFTM)-Katalysator und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Der Oxidationskatalysator kann zur Regeneration der Emissionssteuerungsvorrichtung mit einem Filtersubstrat durch Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) bei einer Temperatur von mindestens 220°C, vorzugsweise von mindestens 240°C, noch stärker bevorzugt von mindestens 260°C, noch stärker bevorzugt von mindestens 280°C verwendet werden.
  • DEFINITIONEN
  • Der Begriff „Washcoat” ist auf dem einschlägigen Fachgebiet wohl bekannt und bezeichnet eine haftende Beschichtung, die auf ein Substrat üblicherweise während der Herstellung eines Katalysators appliziert wird. Die Beschichtung oder der Washcoat umfasst im Allgemeinen eine oder mehrere Komponenten einer Katalysatorformulierung, wobei die Komponenten typischerweise aus einem Platingruppenmetall, einem Trägermaterial, einer Sauerstoffspeicherkomponente und einem Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel ausgewählt sind.
  • Der Begriff „Washcoatregion”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bereich eines Washcoats auf einem Substrat. Eine „Washcoatregion” kann beispielsweise auf einem Substrat in Form einer „Schicht” oder „Zone” angeordnet oder geträgert sein. Die Fläche oder Anordnung eines Washcoats auf einem Substrat wird allgemein während des Verfahrens des Applizierens des Washcoats auf das Substrat gesteuert. Die „Washcoatregion” weist typischerweise eindeutige Grenzen oder Kanten auf (d. h. es ist möglich, eine Washcoatregion von einer anderen Washcoatregion unter Verwendung herkömmlicher analytischer Techniken zu unterscheiden).
  • Es ist bevorzugt, dass jede „Washcoatregion” eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung aufweist (d. h. es gibt keinen merklichen Unterschied in der Zusammensetzung des Washcoats bei Vergleichen eines Teils der Washcoatregion mit einem anderen Teil der Washcoatregion). Eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung bezeichnet in diesem Kontext ein Material (beispielsweise eine Washcoatregion), wo der Unterschied in der Zusammensetzung bei Vergleichen eines Teils der Washcoatregion mit einem anderen Teil der Washcoatregion 5% oder weniger, üblicherweise 2,5% oder weniger und in üblichster Weise 1% oder weniger beträgt.
  • Der Begriff „Washcoatzone”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Washcoatregion einer im Wesentlichen gleichförmigen Länge. Die Länge einer Washcoatzone kann die gleiche wie die Gesamtlänge des Substrats sein. Im Allgemeinen ist die Länge einer Washcoatzone geringer als die Gesamtlänge des Substrats. Die Gesamtlänge eines Substrats ist der Abstand zwischen seinem Einlassende und seinem Auslassende (beispielsweise die entgegengesetzten Enden des Substrats). Eine „Washcoatzone” weist typischerweise eine Länge (d. h. eine im Wesentlichen gleichförmige Länge) von mindestens 5% der Gesamtlänge des Substrats auf.
  • Jegliche Bezugnahme auf „im Wesentlichen gleichförmig” im Kontext einer Länge oder auf eine „im Wesentlichen gleichförmige Länge”, wie hier verwendet, bezeichnet eine Länge, die um nicht mehr als 10%, vorzugsweise um nicht mehr als 5%, stärker bevorzugt um nicht mehr als 1% von ihrem Mittelwert abweicht.
  • Jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wie hier verwendet, bezeichnet eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die näher zu einem Einlassende des Substrats ist als sie zu einem Auslassende des Substrats ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei seiner halben Länge) näher zu dem Einlassende des Substrats als der Mittelpunkt zu dem Auslassende des Substrats ist. In ähnlicher Weise bezeichnet jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wie hier verwendet, eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die näher zu einem Auslassende des Substrats ist als sie zu einem Einlassende des Substrats ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h, bei ihrer halben Länge) näher zu dem Auslassende des Substrats als der Mittelpunkt zu dem Einlassende des Substrats ist.
  • Wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, bezeichnet allgemein jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Washcoatzone” eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die (a) näher an einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats ist als sie zu einem verschlossenen Ende des Einlasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats ist als sie zu einem Auslassende des Auslasskanals ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei ihrer halben Länge) (a) näher zu einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Einlasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu einem Auslassende des Auslasskanals ist. In ähnlicher Weise bezeichnet jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Washcoatzone”, wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, eine auf dem Substrat angeordnete oder geträgerte Washcoatzone, die (a) näher zu einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats ist als sie zu einem verschlossenen Ende des Auslasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats ist als sie zu einem Einlassende des Einlasskanals ist. So ist der Mittelpunkt der Washcoatzone (d. h. bei ihrer halben Länge) (a) näher zu einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu dem verschlossenen Ende des Auslasskanals ist und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats als der Mittelpunkt zu einem Einlassende des Einlasskanals ist.
  • Jede Bezugnahme auf ein „Absorbieren von NOx” aus einem Abgas, wie sie hier verwendet wird, bezeichnet das Entfernen von NOx aus dem Abgas durch Speichern desselben in dem Oxidationskatalysator. Die Speicherung kann ein Prozess der Adsorption sein, der Oxidationskatalysator ist jedoch nicht auf ein Speichern von NOx auf diese spezifische Weise eingeschränkt.
  • Der Ausdruck „Mischoxid”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet üblicherweise bekannt ist.
  • Der Ausdruck „Verbundoxid”, wie er hier verwendet wird, bezeichnet allgemein eine Zusammensetzung von Oxiden mit mehr als einer Phase, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet üblicherweise bekannt ist.
  • Jegliche Bezugnahme auf eine Temperatur oder einen Temperaturbereich, beispielsweise den „ersten Temperaturbereich” oder den „zweiten Temperaturbereich”, wie hier verwendet, bezeichnet allgemein die Temperatur des Abgases, vorzugsweise die Temperatur des Abgases am Einlass des Oxidationskatalysators.
  • Jede Bezugnahme hier auf eine Menge in Einheiten von g/ft3 (Gramm pro Kubikfuß) oder g/Zoll3 (Gramm pro Kubikzoll) bezeichnet das mittlere Gewicht einer Komponente pro Volumen des Substrats und umfasst typischerweise das Volumen der Hohlräume des Substrats.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus” wie er hier verwendet wird, schränkt den Umfang eines Merkmals derart ein, dass es die speziellen Materialien oder Stufen und beliebige andere Materialien oder Stufen umfasst, die die grundlegenden Eigenschaften des Merkmals nicht wesentlich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen. Zur Vermeidung von Zweifeln umfasst der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus” den Ausdruck „bestehend aus”.
  • Im Kontext von Platin (Pt) oder Palladium (Pd) ist das allgemein anerkannt, dass es häufig schwierig ist, die exakte katalytische Spezies in einem Katalysator zu charakterisieren, und das Platin oder Palladium kann nicht in elementarer, metallischer Form vorhanden sein. Jegliche Bezugnahme auf „im Wesentlichen aus Platin ... bestehend” umfasst eine „Platinkomponente”, wobei die Platineinheit eine elementare Form von Platin, eine Legierung, die Platin enthält, oder eine Verbindung, die Platin umfasst (beispielsweise im Platinoxid), vorzugsweise eine elementare Form von Platin oder eine Legierung, die Platin enthält, stärker bevorzugt eine elementare Form von Platin sein kann. In ähnlicher Weise umfasst jede Bezugnahme auf „im Wesentlichen aus Palladium ... bestehend” eine „Palladiumkomponente”, wobei die Palladiumeinheit eine elementare Form von Palladium, eine Legierung, die Palladium enthält, oder eine Verbindung, die Palladium umfasst (beispielsweise ein Palladiumoxid), vorzugsweise eine elementare Form von Palladium oder eine Legierung, die Palladium enthält, stärker bevorzugt eine elementare Form von Palladium sein kann.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen frei”, wie er hier im Kontext einer speziellen chemischen Einheit verwendet wird, bezeichnet eine Zusammensetzung oder ein Material, das weniger als 0.5 Gew.-% der chemischen Einheit, typischerweise weniger als 0.1 Gew.-% der chemischen Einheit, beispielsweise weniger als 0,01 Gew.-% der chemischen Einheit enthält. Allgemein ist die chemische Einheit unter Verwendung herkömmlicher analytischer Techniken nicht nachweisbar.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Beispiel 1
  • Palladiumnitrat wurde zu einer Aufschlämmung von Ceroxid in Wasser zugegeben. Die Aufschlämmung, die Palladiumnitrat enthält, wurde verrührt, um sie zu homogenisieren, und anschließend auf ein metallisches Substrat mit 300 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken zur Ausbildung einer ersten Schicht aufgetragen. Das beschichtete Teil wurde getrocknet und bei 500°C calciniert.
  • Eine zweite Aufschlämmung wurde durch Aufnehmen von Aluminiumoxidpulver und Vermahlen auf eine Teilchengröße, worin die d90 kleiner als 20 μm war, hergestellt. Lösliche Platin- und Palladiumsalze wurden zugegeben und die erhaltene Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese zweite Aufschlämmung wurde auf das Teil unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken zur Ausbildung einer zweiten Schicht aufgetragen. Das Teil wurde getrocknet und bei 500°C calciniert.
  • Der erhaltene Katalysator wies eine Gesamtbeladung mit Platin und Palladium (d. h. die gesamte PGM-Beladung in beiden Schichten) von 160 g/ft3 auf und das Gesamtmassenverhältnis (d. h. beide Schichten) von Pt:Pd betrug 5:11.
  • Beispiel 2
  • Eine Aluminiumoxidaufschlämmung wurde unter Verwendung eines Aluminiumoxidpulvers hergestellt, das auf eine Partikelgröße vermahlen worden war, wobei die d90 kleiner als 20 μm war. Lösliche Platin- und Palladiumsalze wurden zugegeben und die erhaltene Aufschlämmung wurde verrührt, um sie zu homogenisieren. Diese Aufschlämmung wurde anschließend auf ein metallisches Substrat mit 300 Zellen pro Quadratzoll unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken zur Ausbildung einer ersten Schicht aufgetragen. Das Teil wurde getrocknet und bei 500°C calciniert.
  • Palladiumnitrat wurde zu einer Aufschlämmung von Ceroxid in Wasser zugegeben. Diese zweite Aufschlämmung, die Palladiumnitrat enthält, wurde verrührt, um sie zu homogenisieren, und anschließend auf das Teil unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken zur Ausbildung einer zweiten Schicht aufgetragen. Das beschichtete Teil wurde getrocknet und bei 500°C calciniert.
  • Der erhaltene Katalysator wies eine Gesamtbeladung an Platin und Palladium (d. h. die gesamte PGM-Beladung in beiden Schichten) von 160 g/ft3 auf und das gesamte Massenverhältnis (d. h. beide Schichten) von Pt:Pd betrug 5:11.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Die Katalysatoren der Beispiele 1 und 2 wurden hydrothermal 16 Stunden bei 800°C gealtert. Jeder Katalysator wurde in einen auf einer Bank montierten Motor installiert und (a) hinsichtlich seiner CO-Anspringtemperatur unter Verwendung eines Temperaturanstiegs und (b) hinsichtlich seiner N2O-Emissionen über einen simulierten MVEG-B-Fahrzyklus getestet. Die Emissionsmessungen wurden kontinuierlich sowohl stromauf als auch stromab eines jeden Katalysators aufgezeichnet.
  • Die Ergebnisse der CO-Anspringtemperatur sind als T80 angegeben, bei der es sich um die Temperatur handelt, bei der 80% der CO-Emission aus dem Motor in CO2 umgewandelt wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
    Beispiel Nr. T80 (°C)
    1 120
    2 96
  • Die Menge an N2O in der Abgasemission eines jeden Katalysators nach Laufenlassen des Motors über den MVEG-Zyklus hinweg ist in 1 dargestellt. Die N2O-Emission war, wenn der Katalysator von Beispiel 2 verwendet wurde (siehe die durchgezogene Linie in 1), niedriger als die von Beispiel 1 (siehe die gestrichelte Linie in 1).
  • Beispiele 3 bis 5
  • Palladiumnitrat wurde zu einer Aufschlämmung von Ceroxid in Wasser zugegeben. Die Aufschlämmung, die Palladiumnitrat enthält, wurde verrührt, um sie zu homogenisieren, und anschließend auf ein keramisches Substrat unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken aufgetragen. Das beschichtete Teil wurde getrocknet und bei 500°C calciniert. Die Beladung mit Ceroxid betrug 2,7 g/Zoll3 (Beispiele 3 bis 5). Die Beladung mit Palladium als Prozentsatz der Beladung mit Ceroxid variierte wie folgt: 1 Gew.-% (Beispiel 3), 2 Gew.-% (Beispiel 4), 4 Gew.-% (Beispiel 5). Jedes der beschichteten Teile wurde 15 Stunden bei 750°C hydrothermal gealtert.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Eine Kernprobe mit einer Größe 1 × 3'' von jedem der Katalysatoren der Beispiele 3, 4 und 5 wurde genommen und auf einem synthetischen Gasrig getestet. Das Gasgemisch, das zur Durchführung der Tests verwendet wurde, ist in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Gas Menge
    NO 100 ppm
    CO 500 ppm
    CO2 4,5%
    H2O 5%
    O2 12%
    N2 Rest
  • Jede der Kernproben wurde auch 80°C gebracht und anschließend dem Gasgemisch in Tabelle 2 10 Minuten mit dem Ziel einer Speicherung von NOx ausgesetzt. Das Gasgemisch wurde anschließend auf Stickstoff umgeschaltet und jede Kernprobe wurde auf 600°C erwärmt mit dem Ziel, jegliches gespeichertes NOx thermisch freizusetzen.
  • Das obige Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme, das jede Kernprobe auf 120°C, 160°C und 200°C vor einem Einwirkenlassen des Gasgemisches in Tabelle 2 gebracht wurde. Die Menge an über einen jeweiligen Zeitraum von 10 Minuten gespeichertem NOx wurde gemessen und die Ergebnisse sind in 2 dargestellt.
  • 2 zeigt, dass eine Erhöhung der Beladung von Pd von 1 Gw.-%
    Figure DE102014106943A1_0006
    auf 2 Gew.-%
    Figure DE102014106943A1_0007
    die Menge an NOx, die gespeichert wird, erhöht. Eine weitere Erhöhung der Pd-Beladung von 2 Gew.-%
    Figure DE102014106943A1_0008
    auf 4 Gew.-% (•) lieferte eine relativ geringe Erhöhung der NOx-Speicherung.
  • Beispiele 6 bis 8
  • Palladiumnitrat wurde zu einer Aufschlämmung von Ceroxid in Wasser zugegeben. Die Aufschlämmung, die Palladiumnitrat enthält, wurde verrührt, um sie zu homogenisieren, und anschließend auf ein keramisches Substrat unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungstechniken aufgetragen. Das beschichtete Teil wurde getrocknet und bei 500 C calciniert. Die Beladung mit Palladium betrug 46,7 g/ft3 (Beispiele 6 bis 8). Die Beladung mit Ceroxid variierte wie folgt: 1,35 g/ft3 (Beispiel 6), 0,9 g/ft3 (Beispiel 7), 0,675 g/ft3 (Beispiel 8). Die Beladung mit Palladium als Prozentsatz der Beladung mit Ceroxid war die folgende: 2 Gew.-% (Beispiel 6), 3 Gew.-% (Beispiel 7); 4 Gew.-% (Beispiel 8). Jedes der beschichteten Teile wurde 15 Stunden bei 750°C hydrothermal gealtert.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Eine Kernprobe einer Größe von 1 × 3'' eines jeden der Katalysatoren der Beispiele 3, 6, 7 und 8 wurde genommen und in einem synthetischen Gasrig getestet. Das Verfahren und das Gasgemisch, die zum Testen der Beispiele 3 und 6 bis 8 verwendet wurden, waren die gleichen wie die, die für die Beispiele 3 bis 5 oben verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt.
  • 4 zeigt, dass für eine fixierte Pd-Beladung von 46,7 g/ft3 die Menge an gespeichertem NOx mit der Beladung an Ceroxid zunimmt. Dieser Trend ist jedoch nicht linear und kleinere Zunahmen der Menge an gespeicherter NOx-Speicherung wurden beobachtet, wenn die Beladung mit Ceroxid von 1,35 g/''–3 (•) auf 2,7 g/''–3
    Figure DE102014106943A1_0009
    erhöht wurde.
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Claims (15)

  1. Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor, wobei der Oxidationskatalysator die folgenden Bestandteile umfasst: ein Substrat; eine erste Washcoatregion, die Palladium (Pd) und ein erstes, Ceroxid umfassendes Trägermaterial umfasst; und eine zweite Washcoatregion, die Platin (Pt) und ein zweites Trägermaterial umfasst.
  2. Oxidationskatalysator nach Anspruch 1, wobei die zweite Washcoatregion des Weiteren Palladium (Pd) umfasst.
  3. Oxidationskatalysator nach Anspruch 2, wobei die Masse an Platin (Pt) größer ist als die Masse an Palladium (Pd) in der zweiten Washcoatregion.
  4. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Trägermaterial ein feuerfestes Metalloxid umfasst.
  5. Oxidationskatalysator nach Anspruch 4, wobei das feuerfeste Metalloxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon besteht.
  6. Oxidationskatalysator nach Anspruch 5, wobei das feuerfeste Metalloxid Aluminiumoxid ist.
  7. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Washcoatregion eine Menge an Palladium (Pd) von weniger als 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,25 bis 1,9 Gew.-% umfasst.
  8. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatzone ist und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatzone ist und wobei die zweite Washcoatzone auf dem Substrat stromab der ersten Washcoatzone angeordnet oder geträgert ist.
  9. Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Washcoatregion eine erste Washcoatschicht ist und die zweite Washcoatregion eine zweite Washcoatschicht ist und wobei die erste Washcoatschicht auf der zweiten Washcoatschicht angeordnet oder geträgert ist.
  10. Oxidationskatalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Washcoatregion eine Menge an Platin (Pt) von 0,2 bis 15 Gew.-% umfasst.
  11. Abgassystem, das einen Oxidationskatalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst.
  12. Fahrzeug, das einen Kompressionszündungsmotor und entweder (a) ein Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder (b) ein Abgassystem nach Anspruch 11 umfasst.
  13. Verwendung eines Oxidationskatalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Behandlung eines Abgases aus einem Kompressionszündungsmotor ohne Produzieren einer merklichen Menge an Distickstoffmonoxid (N2O).
  14. Verwendung eines Oxidationskatalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als passiven NOx-Absorber (PNA) in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor optional in Kombination mit einer Emissionssteuerungsvorrichtung.
  15. Verfahren zum Modulieren des Gehalts an NOx in einem Abgas aus einem Kompressionszündungsmotor für eine Emissionssteuerungsvorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Steuern des NOx-Gehalts eines Abgases durch Inberührungbringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Produktion eines behandelten Abgases; und (b) Führen des behandelten Abgases zu einer Emissionssteuerungsvorrichtung.
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