DE102018106329A1 - SCRF mit rückwärtigem Auf-Wand-Design - Google Patents

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Keith Anthony Flanagan
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David MARVELL
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Abstract

Beschrieben ist ein katalytisches Wandstrommonolithfilter zur Verwendung in einem Emissionsbehandlungssystem, das einen Wandstrommonolith umfasst, der ein poröses Substrat umfasst, das Oberflächen, die die Kanäle definieren, aufweist, und eine erste Zone, die sich in der Längsrichtung von einer ersten Endfläche in Richtung einer zweiten Endfläche über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstreckt, und eine zweite Zone stromab der ersten Zone aufweist, wobei ein erster SCR-Katalysator durch die erste Zone des porösen Substrats hindurch verteilt ist und ein zweiter SCR-Katalysator auf einer Schicht angeordnet ist, die die Oberflächen in der zweiten Zone des porösen Substrats bedeckt. Systeme und Verfahren zur Verwendung des Filters beim Behandeln von Abgasen sind beschrieben.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen katalytischen Wandstrommonolith, der zwei Zonen umfasst, wobei die erste Zone einen durch das poröse Substrat hindurch verteilten ersten SCR-Katalysator umfasst und die zweite Zone einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, der sich auf einer Schicht befindet, die die Oberflächen des porösen Substrats in der zweiten Zone bedeckt. Der Monolith ist zur Verwendung in einem Emissionsbehandlungssystem, wie z.B. in mobilen und stationären Systemen, die ein Verbrennungsabgassystem aufweisen, geeignet. Der Monolith liefert ein wirksames Verfahren zum Reinigen von Motorabgasströmen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in Dieselmotoren, stationären Gasturbinen und anderen Systemen erzeugt Abgas, das zur Entfernung von Stickstoffoxiden (NOX), die NO (Stickstoffmonoxid) und NO2 (Stickstoffdioxid) umfassen, behandelt werden muss. Es ist bekannt, dass NOx eine Reihe von Gesundheitsproblemen bei Menschen verursacht und des Weiteren eine Reihe von schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt bedingt, einschließlich der Bildung von Smog und saurem Regen. Zur Milderung der Auswirkungen von NOx im Abgas sowohl auf Menschen als auch auf die Umwelt ist es wünschenswert, diese unerwünschten Komponenten vorzugsweise durch ein Verfahren, das keine weiteren schädlichen oder toxischen Substanzen erzeugt, zu entfernen.
  • Die Verbrennung von Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis in Motoren und Elektrizitätswerken produziert Abgas oder Rauch(gas), das zum Großteil die relativ harmlosen Bestandteile Stickstoff (N2), Wasserdampf (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) enthält. Die Abgase und Rauchgase enthalten jedoch des Weiteren - zu einem relativ geringen Anteil - schädliche und/oder toxische Substanzen, wie Kohlenstoffmonoxid (CO) aus einer unvollständigen Verbrennung, Kohlenwasserstoffe (HC) aus nicht verbranntem Kraftstoff, Stickstoffoxide (NOx) aus überhöhten Verbrennungstemperaturen und partikelförmiges Material (hauptsächlich Ruß). Um die Umweltauswirkungen von in die Atmosphäre freigesetztem Abgas und Rauchgas zu mildern, ist es wünschenswert, die Menge der unerwünschten Bestandteile zu eliminieren oder zu verringern, bevorzugt durch ein Verfahren, welches wiederum selbst keine weiteren schädlichen oder toxischen Substanzen erzeugt.
  • Abgas, das in mager verbrennenden Dieselmotoren erzeugt wird, ist allgemein oxidativ aufgrund des hohen Anteils an Sauerstoff, der bereitgestellt wird, um eine adäquate Verbrennung des Kohlenwasserstoffkraftstoffs zu gewährleisten. NOx muss selektiv mit einem Katalysator und einem Reduktionsmittel in einem als selektive katalytische Reduktion (SCR) bekannten Verfahren, das NOX zu elementarem Stickstoff (N2) und Wasser umwandelt, reduziert werden. Dieser Prozess kann auch N2O, ein für die Ozonschicht der Erde schädliches Gas, bilden. Bei einem SCR-Verfahren wird ein gasförmiges Reduktionsmittel, typischerweise wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff zu einem Abgasstrom zugegeben, bevor das Abgas mit dem Katalysator in Kontakt gelangt. Das Reduktionsmittel wird auf dem Katalysator absorbiert und das NOX wird reduziert, während die Gase durch und/oder über das katalysierte Substrat strömen. Zur Maximierung der Umwandlung von NOX ist es häufig erforderlich, mehr als eine stöchiometrische Menge an Ammoniak zu dem Gasstrom zuzugeben. Die Freisetzung des überschüssigen Ammoniaks in die Atmosphäre wäre jedoch für die Gesundheit der Menschen und für die Umwelt schädlich. Darüber hinaus ist Ammoniak basisch, insbesondere in seiner wässrigen Form. Eine Kondensation von Ammoniak und Wasser in Bereichen der Abgasleitung stromab der Abgaskatalysatoren kann zu einem korrosiven Gemisch führen, das das Abgassystem beschädigen kann. Daher sollte die Freisetzung von Ammoniak im Abgas eliminiert werden. In zahlreichen herkömmlichen Abgassystemen ist ein Ammoniak-Oxidationskatalysator (auch bekannt als Ammoniak-Slip-Katalysator oder „ASC“) stromab des SCR-Katalysators eingebaut, um Ammoniak aus dem Abgas durch Umwandeln zu Stickstoff zu entfernen. Die Verwendung von Ammoniak-Slip-Katalysatoren kann NOx-Umwandlungen von mehr als 90 % über einen typischen Dieselfahrzyklus hinweg ermöglichen.
  • Bei Abgasen aus Dieselmotoren ist eine der am schwersten zu entfernenden Komponenten NOx. Die Reduktion von NOx zu N2 ist besonders problematisch, da das Abgas ausreichend Sauerstoff enthält, um oxidative Reaktionen an Stelle einer Reduktion zu begünstigen. Nichtsdestotrotz kann NOx durch ein Verfahren, das allgemein als selektive katalytische Reduktion (SCR) bekannt ist, reduziert werden. Ein SCR-Verfahren beinhaltet die Umwandlung von NOx in Gegenwart eines Katalysators und mit Hilfe eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie Ammoniak, zu elementarem Stickstoff (N2) und Wasser. Bei einem SCR-Verfahren wird ein gasförmiges Reduktionsmittel, wie Ammoniak, zu einem Abgasstrom vor dem Inkontaktbringen des Abgases mit dem SCR-Katalysator zugegeben. Das Reduktionsmittel wird auf dem Katalysator absorbiert und die NOx-Reduktionsreaktion findet statt, wenn die Gase durch oder über das katalysierte Substrat geführt werden. Die chemischen Gleichungen für stöchiometrische SCR-Reaktionen unter Verwendung von Ammoniak lauten: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
  • Die meisten SCR-Verfahren verwenden einen stöchiometrischen Überschuss von Ammoniak, um die Umwandlung von NOx zu maximieren. Nicht umgesetztes Ammoniak, das durch den SCR-Prozess hindurchtritt (auch als „Ammoniak-Schlupf“ bezeichnet), ist nicht erwünscht, da das freigesetzte Ammoniakgas negative Auswirkungen auf die Atmosphäre haben kann und mit anderen Verbrennungsspezies reagieren kann. Zur Verringerung des Ammoniak-Schlupfs können SCR-Systeme einen Ammoniakoxidationskatalysator (AMOX) (auch bekannt als Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC)) stromab des SCR-Katalysators umfassen.
  • Demgemäß ist es wünschenswert, einen verbesserten katalysierten Wandstrommonolith bereitzustellen, der eine verbesserte NOx-Umwandlung gegenüber einem herkömmlichen SCRF mit In-Wand-Design liefert, wobei sich der SCR-Katalysator in der Wand des Filters befindet. Es wäre ebenfalls wünschenswert, über einen verbesserten katalysierten Wandstrommonolith zu verfügen, der auch für eine verbesserte NH3-Umwandlung sorgt. Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein katalytisches Wandstrommonolithfilter zur Verwendung in einem Emissionsbehandlungssystem eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche, eine Filterlänge, die durch die Distanz von der ersten Endfläche zu der zweiten Endfläche definiert ist, eine Längsrichtung zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche und eine erste und eine zweite Vielzahl von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken,
    wobei die erste Vielzahl von Kanälen an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen ist und die zweite Vielzahl von Kanälen an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen ist,
    wobei das Monolithfilter ein poröses Substrat umfasst, das Oberflächen aufweist, die die Kanäle definieren, und eine erste Zone, die sich in der Längsrichtung von der ersten Endfläche in Richtung der zweiten Endfläche über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstreckt, und eine zweite Zone stromab der ersten Zone umfasst,
    wobei die erste Zone einen ersten SCR-Katalysator, der durch das poröse Substrat hindurch verteilt ist, umfasst, und die zweite Zone einen zweiten SCR-Katalysator, der sich auf einer Schicht befindet, die die Oberflächen des porösen Substrats bedeckt, umfasst.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonolithfilters, umfassend:
    1. (a) Bereitstellen eines porösen Substrats, das eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, die eine Längsrichtung dazwischen definieren, und eine erste und eine zweite Vielzahl von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, aufweist, wobei die erste Vielzahl von Kanälen an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen ist, und wobei die zweite Vielzahl von Kanälen an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen ist;
    2. (b) Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone auszubilden; oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden; oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden; und
    3. (c) Ausbilden einer Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators in der zweiten Zone, wobei die Wände der zweiten Vielzahl von Kanälen in der zweiten Zone durch die Beschichtung bedeckt sind.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein System, das ein katalytisches Wandstrommonolithfilter des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Abgases, das ein In-Kontakt-bringen eines NOx und Ammoniak umfassenden Abgases mit einem katalytischen Wandstrommonolithfilter des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nun in Bezug auf die nachfolgenden, nicht einschränkenden Figuren beschrieben.
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Wandstrommonolithfilter 1, das zwei Zonen aufweist, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der zwei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 1, wobei das Filter die in 2 gezeigten Zonen aufweist.
    • 4 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der zwei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 1, wobei das Filter die in 4 gezeigten Zonen aufweist.
    • 6 ist eine schematische Abbildung, die den Ort der zwei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 1, wobei das Filter die in 6 gezeigten Zonen aufweist.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Wandstrommonolithfilter 1 mit drei Zonen gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 9 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der drei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 10 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 8, wobei das Filter die in 9 gezeigten Zonen aufweist.
    • 11 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der drei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 12 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 8, wobei das Filter die in 11 gezeigten Zonen aufweist.
    • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der drei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 8, wobei das Filter die in 13 gezeigten Zonen aufweist.
    • 15 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der drei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 16 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 8, wobei das Filter die in 15 gezeigten Zonen aufweist.
    • 17 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der drei Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 18 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 8, wobei das Filter die in 17 gezeigten Zonen aufweist.
    • 19 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Wandstrommonolithfilter 1 mit vier Zonen gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 20 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der vier Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 21 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 19, wobei das Filter die in 20 gezeigten Zonen aufweist.
    • 22 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der vier Zonen und der zwei SCR-Katalysatoren in einem Aspekt der Erfindung zeigt.
    • 23 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters 1, gezeigt durch die Ebene A-A in 19, wobei das Filter die in 22 gezeigten Zonen aufweist.
    • 24 ist eine schematische Abbildung eines Abgasbehandlungssystems für einen Dieselmotor.
    • 25 ist eine schematische Abbildung eines Abgasbehandlungssystems für einen Dieselmotor.
    • 26 ist eine schematische Abbildung, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 1, einem Vergleichsbeispiel, bei dem sich der SCR-Katalysator in dem Filter befindet, zeigt.
    • 27 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 1 zeigt.
    • 28 ist eine schematische Abbildung, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 3, einem Vergleichsbeispiel, bei dem ein SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung auf dem Filter in dem vorderseitigen Bereich des Filters vorhanden ist, zeigt.
    • 29 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 3 zeigt.
    • 30 ist ein Diagramm, das die prozentuale NOx-Umwandlung von einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer rückwärtigen/Auf-Wand-Konfiguration umfasst, gegenüber einer herkömmlichen SCRF-Konfiguration über einen Temperaturbereich von etwa 200 bis etwa 625 °C zeigt.
    • 31 ist ein Diagramm, das die prozentuale NOx-Umwandlung von einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer rückwärtigen/Auf-Wand-Konfiguration umfasst, gegenüber einer herkömmlichen SCRF-Konfiguration über einen Temperaturbereich von etwa 200 bis etwa 625 °C zeigt, wobei die Filter 1 Stunde bei 900 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert worden waren.
    • 32 ist ein Diagramm, das die prozentuale NH3-Umwandlung von einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer rückwärtigen/Auf-Wand-Konfiguration umfasst, gegenüber einer herkömmlichen SCRF-Konfiguration über einen Temperaturbereich von etwa 200 bis etwa 625 °C zeigt.
    • 33 ist ein Diagramm, das die prozentuale NH3-Umwandlung von einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer rückwärtigen/Auf-Wand-Konfiguration umfasst, gegenüber einer herkömmlichen SCRF-Konfiguration über einen Temperaturbereich von etwa 200 bis etwa 625 °C zeigt, wobei die Filter 1 Stunde bei 900 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert worden waren.
    • 34 ist ein Diagramm, das die prozentuale NOx-Umwandlung von einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer rückwärtigen/Auf-Wand-Konfiguration (Beispiel 2) umfasst, gegenüber einem Filter, das einen zweiten SCR-Katalysator in einer vorderseitigen/Auf-Wand-Konfiguration (Beispiel 3) umfasst, über einen Temperaturbereich von etwa 200 bis etwa 625 °C zeigt.
    • 35 zeigt die mittels Thermoelementen bestimmten maximalen Temperaturen bei der Regeneration eines Filters mit einer vorderseitigen Überlappung von Beispiel 3, wobei der erste SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung auf dem Substrat über eine Distanz von etwa 75 % von der rückwärtigen Seite des Filters vorhanden war und der zweite SCR auf etwa 30 % der Länge des Filters von der vorderen Seite des Filters platziert war.
    • 36 zeigt die mittels Thermoelementen bestimmten maximalen Temperaturen bei der Regeneration eines Filters mit einer rückwärtigen Überlappung von Beispiel 2, wobei ein SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung auf dem Substrat von der Rückseite des Filters auf einer Distanz von etwa 25 % von der hinteren Seite vorhanden war und der Rest des Filters eine SCR-Beschichtung in der Länge des Filters aufwies.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun weitergehend beschrieben. In den nachfolgenden Passagen sind unterschiedliche Aspekte der Erfindung detaillierter definiert. Jeder so definierte Aspekt kann mit einem beliebigen weiteren Aspekt oder Aspekten kombiniert werden, wenn nicht das Gegenteil klar angegeben ist. Insbesondere kann jedes beliebige Merkmal, das als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben ist, mit einem beliebigen weiteren Merkmal oder beliebigen weiteren Merkmalen, das bzw. die als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben ist bzw. sind, kombiniert werden. Die Verwendung der Begriffe „umfassend“ oder „umfasst“ in der Patentanmeldung umfasst auch die Begriffe „bestehend aus“ oder „besteht aus“.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein katalytisches Wandstrommonolithfilter, das zwei SCR-Katalysatoren umfasst, zur Verwendung in einem Emissionsbehandlungssystem. Die 1-23 zeigen Merkmale von verschiedenen Konfigurationen von von der Erfindung umfassten Wandstrommonolithen. Nachfolgend ist ein Index mit dem Namen des Merkmals und der entsprechenden Kennzeichnung in diesen Figuren angegeben.
    Wandstrommonolith 1 Kein Katalysator 45
    erste Untergruppe von Kanälen 5 dritte Zone 50
    zweite Untergruppe von Kanälen 10 vierte Zone 55
    erste Endfläche 15
    Versiegelungsmaterial 20 Monolithlänge a
    zweite Endfläche 25 Länge der ersten Zone b
    Kanalwand 30 Länge der zweiten Zone c
    erste Zone 35 Länge der dritten Zone d
    erster SCR-Katalysator 36 Länge der vierten (Zone) e
    zweite Zone 40 Abgas G
    zweiter SCR-Katalysator 42 Querschnittsebene A-A
  • Das katalytische Wandstrommonolithfilter umfasst zwei oder mehr Zonen gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung. Katalytische Wandstrommonolithe, die zwei Zonen enthalten, sind in den 1 bis 7 gezeigt. Katalytische Wandstrommonolithe, die drei Zonen enthalten, sind in den 8 bis 18 gezeigt. Katalytische Wandstrommonolithe, die vier Zonen enthalten, sind in den 19 bis 23 gezeigt.
  • 1 zeigt ein Monolithfilter mit zwei Zonen. Das Monolithfilter 1 weist eine erste Randfläche 15 in Richtung der vorderen Seite auf, wo das Abgas in das Monolithfilter 1 durch eine erste Untergruppe von Kanälen 5, die an der ersten Endfläche 15 offen und an der zweiten Endfläche 25 geschlossen sind, eintritt. Eine zweite Untergruppe von Kanälen 10 ist an der ersten Endfläche 15 mit Versiegelungsmaterial 20 verschlossen und weist offene Enden an der zweiten Endfläche 25 auf. Der Filtermonolith umfasst eine erste Zone 35, die eine Länge b aufweist, und eine zweite Zone 40, die eine Länge c aufweist. 1 zeigt ferner eine Ebene A-A, die durch das Monolithfilter verläuft.
  • Eine erste Zone 35 des Wandstrommonoliths 1 erstreckt sich über eine Distanz b von der ersten Endfläche 15 und ist mit einem ersten SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 versehen. Dies kann unter Verwendung eines Washcoat-Auftragungsverfahrens bewerkstelligt werden, wie es auf dem einschlägigen Gebiet bekannt und a.a.O. in der Beschreibung erörtert ist.
  • Eine zweite Zone 40 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der ersten Zone 35. Die zweite Zone 40 erstreckt sich über eine Distanz c von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der ersten Endfläche 15 und kann auf die erste Zone 35 treffen. Die zweite Zone 40 ist mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Poren der Kanalwände 30 versehen. Eine Oberflächenbeschichtung, die einen zweiten SCR-Katalysator 42, wie beispielsweise einen Zeolith (nicht notwendigerweise, jedoch bevorzugt, der gleiche wie der erste SCR-Katalysator 36) umfasst, ist auf der Oberfläche der Kanalwände 30 in der zweiten Zone 40 positioniert.
  • 2 ist eine schematische (Darstellung), die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt zwei Zonen in der zweiten Zone 40 stromab der ersten Zone 35. Jede der Zonen umfasst einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats. Die zweite Zone 40 umfasst ferner eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den den ersten SCR-Katalysator enthaltenden Wänden.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht A-A eines Filtermonoliths. Das Substrat umfasst eine erste Untergruppe von Kanälen 5, die an der ersten Endfläche 15 des Wandstrommonoliths 1 offen sind und mit einem Versiegelungsmaterial 20 an der zweiten Endfläche 25 verschlossen sind. Eine zweite Untergruppe von Kanälen 10 ist an der zweiten Endfläche 25 des Wandstrommonoliths 1 offen und ist mit einem Versiegelungsmaterial 20 an der ersten Endfläche 15 verschlossen. Die erste Endfläche 15 nimmt ein Abgas G aus einem Motor auf. Das Abgas G tritt in das Monolithfilter 1 an dem offenen Ende der ersten Untergruppe von Kanälen 5 ein. Gas, das entlang der ersten Untergruppe von Kanälen 5 strömt, kann den Kanal nicht an der zweiten Endfläche 25 verlassen, da das Ende verschlossen ist 20. Das Abgas G tritt durch die porösen Kanalwände 30 hindurch und bewegt sich in die zweite Untergruppe von Kanälen 10 und verlässt anschließend das Monolithfilter an der zweiten Endfläche 25, die mit dem Abgassystem des Motors verbunden ist. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die einen ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 und eine einen zweiten SCR-Katalysator 42 umfassende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es sind zwei Zonen vorhanden, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet. Lediglich die erste Zone 35 umfasst einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats. Die zweite Zone 40 weist eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden, die den ersten SCR-Katalysator enthalten, auf, weist jedoch keinen Katalysator in der Wand des Substrats auf.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst des Weiteren eine zweite Zone 40, die eine Beschichtung enthält, die einen zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters umfasst. Die zweite Zone 40 enthält keinen SCR-Katalysator in den Wänden 30 des Monolithfilters. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 6 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt zwei Zonen in der zweiten Zone 40 stromab der ersten Zone 35. Jede der Zonen weist einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats auf. Die erste Zone 35 umfasst den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats und die zweite Zone 40 umfasst den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats. Die zweite Zone 40 weist ferner eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den den zweiten SCR-Katalysator enthaltenden Wänden auf.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die einen zweiten SCR-Katalysator 42 in den Wänden 30 des Monolithfilters und in Form einer Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 8 zeigt ein Monolithfilter mit drei Zonen. Das Monolithfilter 1 weist eine erste Randfläche 15 in Richtung der vorderen Seite auf, wo das Abgas in das Monolithfilter 1 durch eine erste Untergruppe von Kanälen 5, die an der ersten Endfläche 15 offen und an der zweiten Endfläche 25 geschlossen sind, eintritt. Eine zweite Untergruppe von Kanälen 10 ist an der ersten Endfläche 15 mit Versiegelungsmaterial 20 verschlossen und weist offene Enden an der zweiten Endfläche 25 auf. Der Filtermonolith umfasst eine erste Zone 35, die eine Länge b aufweist, eine zweite Zone 40, die eine Länge c aufweist und eine dritte Zone 50, die eine Länge d aufweist. 8 zeigt ferner eine Ebene A-A, die durch das Monolithfilter verläuft.
  • Eine erste Zone 35 des Wandstrommonoliths 1 erstreckt sich über eine Distanz b von der ersten Endfläche 15 und ist mit einem ersten SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 versehen. Dies kann unter Verwendung eines Washcoat-Auftragungsverfahrens bewerkstelligt werden, wie es auf dem einschlägigen Gebiet bekannt und a.a.O. in der Beschreibung erörtert ist.
  • Eine zweite Zone 40 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der ersten Zone 35. Die zweite Zone 40 erstreckt sich über eine Distanz c von der ersten Zone 35 in Richtung der zweiten Endfläche 25. Die zweite Zone 40 kann mit dem ersten SCR-Katalysator 36, einem zweiten SCR-Katalysator 42 oder einer Kombination hiervon in den Poren der Kanalwände 30 versehen sein. Alternativ kann die zweite Zone 40 keinen SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 aufweisen. Eine Oberflächenbeschichtung, die einen zweiten SCR-Katalysator 42, wie beispielsweise einen Zeolith (nicht notwendigerweise, jedoch bevorzugt, den gleichen wie der erste SCR-Katalysator 36) umfasst, ist auf der Oberfläche der Kanalwände 30 in der zweiten Zone 40 positioniert.
  • Eine dritte Zone 50 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der zweiten Zone 40. Die dritte Zone erstreckt sich über eine Distanz d von der zweiten Zone 40 in Richtung der zweiten Endfläche 25 und kann auf die zweite Zone 40 treffen. Die dritte Zone 50 ist mit dem ersten SCR-Katalysator 36, dem zweiten SCR-Katalysator 42 oder einer Kombination hiervon in den Poren der Kanalwände 30 versehen. Alternativ kann die zweite Zone 40 keinen SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 aufweisen. Die dritte Zone 50 kann eine einen zweiten SCR-Katalysator 42 umfassende Oberflächenbeschichtung auf der Oberfläche der Kanalwände 30 enthalten.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet und sich die dritte Zone 50 stromab der zweiten Zone 40 befindet. Alle drei Zonen umfassen einen ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats. Die zweite Zone 40 umfasst ferner eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den den ersten SCR-Katalysator enthaltenden Wänden.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine Beschichtung, die den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält, enthält. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst des Weiteren eine dritte Zone 50, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz d in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 11 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet und sich die dritte Zone 50 stromab der zweiten Zone 40 befindet. Alle drei Zonen umfassen einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste und die zweite Zone den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweisen und die dritte Zone 50 den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist. Die zweite Zone 40 umfasst ferner eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den den ersten SCR-Katalysator enthaltenden Wänden.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine Beschichtung, die den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält, enthält. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst des Weiteren eine dritte Zone 50, die den zweiten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz d in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet und sich die dritte Zone 50 stromab der zweiten Zone 40 befindet. Die erste und die dritte Zone umfassen einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste Zone 35 den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist und die dritte Zone 50 den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist. Die zweite Zone 40 weist keinen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats auf. Die zweite Zone 40 umfasst eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden, die keinen SCR-Katalysator enthalten.
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die keinen SCR-Katalysator in den Wänden 30 des Monolithfilters umfasst, jedoch eine den zweiten SCR-Katalysator 42 enthaltende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters aufweist. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst ferner eine dritte Zone 50, die den zweiten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz d in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 15 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet und sich die dritte Zone 50 stromab der zweiten Zone 40 befindet. Alle drei Zonen umfassen einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste und die zweite Zone den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweisen und die dritte Zone 50 den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist. Die zweite und die dritte Zone umfassen eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden, die einen SCR-Katalysator enthalten.
  • 16 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine Beschichtung, die den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält, enthält. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst ferner eine dritte Zone 50, die den zweiten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine Beschichtung, die den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält, enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz d in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 17 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet und sich die dritte Zone 50 stromab der zweiten Zone 40 befindet. Die erste und die dritte Zone umfassen einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste Zone 35 den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist und die dritte Zone 50 den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist. Die zweite und die dritte Zone umfassen eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden, die einen SCR-Katalysator enthalten.
  • 18 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die keinen SCR-Katalysator in den Wänden 30 des Monolithfilters umfasst, jedoch eine den zweiten SCR-Katalysator 42 enthaltende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters aufweist. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der zweiten Endfläche 25 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst ferner eine dritte Zone 50, die den zweiten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine den zweiten SCR-Katalysator 42 enthaltende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 19 zeigt ein Monolithfilter mit vier Zonen. Das Monolithfilter 1 weist eine erste Randfläche 15 in Richtung der vorderen Seite auf, wo das Abgas in das Monolithfilter 1 durch eine erste Untergruppe von Kanälen 5, die an der ersten Endfläche 15 offen und an der zweiten Endfläche 25 geschlossen sind, eintritt. Eine zweite Untergruppe von Kanälen 10 ist an der ersten Endfläche 15 mit Versiegelungsmaterial 20 verschlossen und weist offene Enden an der zweiten Endfläche 25 auf. Der Filtermonolith umfasst eine erste Zone 35, die eine Länge b aufweist, eine zweite Zone 40, die eine Länge c aufweist, und eine dritte Zone 50, die eine Länge d aufweist. 19 zeigt ferner eine Ebene A-A, die durch das Monolithfilter verläuft.
  • Eine erste Zone 35 des Wandstrommonoliths 1 erstreckt sich über eine Distanz b von der ersten Endfläche 15 und ist mit einem ersten SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 versehen. Dies kann unter Verwendung eines Washcoat-Auftragungsverfahrens bewerkstelligt werden, wie es auf dem einschlägigen Gebiet bekannt und a.a.O. in der Beschreibung erörtert ist.
  • Eine zweite Zone 40 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der ersten Zone 35. Die zweite Zone 40 erstreckt sich über eine Distanz c von der ersten Zone 35 in Richtung der zweiten Endfläche 25. Die zweite Zone 40 kann mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Poren der Kanalwände 30 vorgesehen sein. Alternativ kann die zweite Zone 40 keinen SCR-Katalysator in den Poren der Kanalwände 30 aufweisen. Eine Oberflächenbeschichtung, die einen zweiten SCR-Katalysator 42, wie beispielsweise einen Zeolith (nicht notwendigerweise, jedoch bevorzugt, den gleichen wie der erste SCR-Katalysator 36) umfasst, ist auf der Oberfläche der Kanalwände 30 in der zweiten Zone 40 positioniert.
  • Eine dritte Zone 50 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der zweiten Zone 40. Die dritte Zone erstreckt sich über eine Distanz d von der zweiten Zone 40 in Richtung der zweiten Endfläche 25 und kann auf die zweite Zone 40 treffen. Die dritte Zone 50 ist mit dem zweiten SCR-Katalysator 42 in den Poren der Kanalwände 30 und einer einen zweiten SCR-Katalysator 42 umfassenden Oberflächenbeschichtung auf der Oberfläche der Kanalwände 30 versehen.
  • Eine vierte Zone 55 des Wandstrommonoliths 1 befindet sich stromab der dritten Zone 50. Die vierte Zone erstreckt sich über eine Distanz e von der dritten Zone 50 in Richtung der zweiten Endfläche 25 und kann auf die dritte Zone 50 treffen. Die vierte Zone 50 ist mit dem zweiten SCR-Katalysator 42 in den Poren der Kanalwände 30 versehen.
  • 20 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt vier Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet, die dritte Zone 50 sich stromab der zweiten Zone 40 befindet und die vierte Zone 55 sich stromab der dritten Zone 50 befindet. Jede der vier Zonen umfasst einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste Zone 35 und die zweite Zone 40 den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweisen und die dritte Zone 50 und die vierte Zone 55 den zweiten SCR-Katalysator 42 in der Wand des Substrats aufweisen. Die zweite und die dritte Zone umfassen eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden, die einen SCR-Katalysator enthalten.
  • 21 zeigt eine Querschnittsansicht A-A des Filtermonoliths. Das Filtermonolithsubstrat entspricht der obigen Beschreibung von 3 mit einer unterschiedlichen Beschreibung der Zonen. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und eine den zweiten Katalysator 42 enthaltende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters aufweist. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der ersten Zone über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst eine dritte Zone 50, die den zweiten SCR-Katalysator 42 in den Wänden 30 des Monolithfilters und eine den zweiten SCR-Katalysator 42 enthaltende Beschichtung auf den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die dritte Zone 50 befindet sich stromab der zweiten Zone 40 und erstreckt sich von der zweiten Zone 40 über eine Distanz d in Richtung der zweiten Endfläche 25. Das Monolithfilter umfasst ferner eine vierte Zone 55, die den zweiten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die vierte Zone 55 befindet sich stromab der dritten Zone 50 und erstreckt sich von der dritten Zone 50 über eine Distanz e in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • 22 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der Zonen in dem Filter und der Katalysatoren in den Zonen zeigt. Es gibt vier Zonen, wobei sich die zweite Zone 40 stromab der ersten Zone 35 befindet, die dritte Zone 50 sich stromab der zweiten Zone 40 befindet und die vierte Zone 55 sich stromab der dritten Zone 50 befindet. Die erste, die dritte und die vierte Zone umfassen einen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats, wobei die erste Zone 35 den ersten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats aufweist und die dritte Zone 50 und die vierte Zone 55 den zweiten SCR-Katalysator 42 in der Wand des Substrats aufweisen. Die dritte Zone 50 weist keinen SCR-Katalysator in der Wand des Substrats auf. Die zweite und die dritte Zone umfassen eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators 42 auf den Wänden.
  • Zwei benachbarte Zonen (die erste und die zweite Zone, die zweite und die dritte Zone, die dritte und die vierte Zone) können sich bevorzugt an einer Grenze treffen, die vorzugsweise in einer Ebene liegt, die annähernd parallel zu der ersten und der zweiten Endfläche ist. Dies erleichtert das Auftragungsverfahren des Washcoats. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Grenze, die sich über den Querschnitt des Monoliths hinweg verändert, wie eine kegelförmige Grenze, vorhanden ist. Dies kann in vorteilhafter Weise zur Erhöhung des Volumens der zweiten Zone in dem Monolith verwendet werden, da ein zentrales Gebiet des Monoliths erhöhte Temperaturen erfahren kann.
  • Das katalytische Wandstrommonolithfilter kann des Weiteren eine Lücke zwischen mindestens einem Bereich von einer oder mehreren von zwei benachbarten Zonen (der ersten und der zweiten Zone, der zweiten und der dritten Zone, der dritten und der vierten Zone) umfassen.
  • Vorzugsweise ist keine Lücke zwischen mindestens einem Bereich von einer oder mehreren von zwei benachbarten Zonen (der ersten und der zweiten Zone, der zweiten oder dritten Zone, der dritten und der vierten Zone) vorhanden.
  • Wandstrommonolithe
  • Wandstrommonolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet für die Verwendung in Dieselpartikelfiltern gut bekannt. Sie funktionieren, indem sie einen Strom von Abgasen (einschließlich partikelförmigem Material) dazu zwingen, durch aus einem porösen Material gebildete Wände hindurchzutreten.
  • Der Wandstrommonolith weist eine erste Endfläche, die der Einlass für Abgase ist, eine zweite Endfläche, die ein Auslass für die Abgase ist, die eine Längsrichtung zwischen diesen definieren, auf.
  • Ein monolithisches Wandstromfilter umfasst zahlreiche parallele Kanäle, die durch dünne Wände getrennt sind, die axial durch den Monolith verlaufen und mit einem oder mehreren Katalysatoren beschichtet sind. Der Begriff „Wände“ bedeutet die physikalische Struktur des Substrats, das die Kanäle bildet. Der Begriff „Kanäle“ bedeutet einen durch die Wände in dem Substrat gebildeten Raum. Der Querschnitt der Kanäle kann rund, oval oder polygonal (dreieckig, viereckig, rechteckig, hexagonal oder trapezoid) sein. Die Struktur erinnert an eine Wabe.
  • Ein Wandstrommonolith weist eine erste und eine zweite Vielzahl bzw. Pluralität von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, auf. Die erste Pluralität von Kanälen ist an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen. Die zweite Pluralität von Kanälen ist an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen. Die Kanäle sind vorzugsweise parallel zueinander und stellen eine relativ konstante Wanddicke zwischen den Kanälen bereit. Infolgedessen können Gase, die in eine der Pluralitäten von Kanälen eintreten, den Monolith nicht verlassen, ohne durch die Kanalwände in die andere Pluralität von Kanälen zu diffundieren. Die Kanäle sind durch Einführen eines Abdichtungs- bzw. Versiegelungsmittels in das offene Ende eines Kanals verschlossen. Vorzugsweise ist die Anzahl der Kanäle in der ersten Pluralität gleich zu der Anzahl der Kanäle in der zweiten Pluralität und jede Pluralität ist gleichmäßig durch den Monolith hindurch verteilt.
  • Der Wandstrommonolith umfasst eine Anzahl von Zellen. Der Begriff „Zelle“ bedeutet einen von einer oder mehreren Wänden umgebenen Kanal. Die Zahl der Zellen pro Einheitsquerschnittsfläche ist die „Zelldichte“. Vorzugsweise führt die mittlere Querschnittsbreite der ersten und der zweiten Pluralität von Kanälen in Kombination mit den porösen Wänden zu einer Zelldichte von 100 bis 600, vorzugsweise 200 bis 400 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) (15,5 bis 93 Zellen pro Quadratzentimeter (cpscm), vorzugsweise 31 bis 64 cpscm). Die Kanäle können eine konstante Breite aufweisen und jede Pluralität von Kanälen kann eine gleichförmige Kanalbreite aufweisen. Vorzugsweise weist jedoch die Pluralität von Kanälen, die bei Gebrauch als Einlass dient, eine größere mittlere Querschnittsbreite auf als die Pluralität von Kanälen, die als Auslass dient. Vorzugsweise beträgt der Unterschied mindestens 10 %. Dies liefert eine erhöhte Aschespeicherungskapazität in dem Filter, was bedeutet, dass eine geringere Regenerationshäufigkeit verwendet werden kann. Asymmetrische Filter sind in der WO 2005/030365A beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Vorzugsweise beträgt die mittlere minimale Dicke des Substrats zwischen benachbarten Kanälen (d.h. die Wanddicke) 6 bis einschließlich 20 mil (wobei ein „mil“ 1/1000 Zoll entspricht) (0,015 cm bis 0,05 cm). Da die Kanäle vorzugsweise parallel sind und vorzugsweise eine konstante Breite aufweisen, ist die minimale Wanddicke zwischen benachbarten Kanälen vorzugsweise konstant. Selbstverständlich ist es notwendig, die mittlere minimale Distanz zu messen, um eine reproduzierbare Messung zu gewährleisten. Beispielsweise gibt es, wenn die Kanäle einen runden Querschnitt aufweisen und dicht gepackt sind, mindestens einen Punkt, wo die Wand zwischen zwei benachbarten Kanälen am dünnsten ist. Die Wanddicke steht vorzugsweise mit der Porosität der Wand und/oder mit der mittleren Porengröße in Verbindung. Beispielsweise kann die Wanddicke zwischen dem 10- und 50-fachen der mittleren Porengröße betragen.
  • Um das Hindurchtreten der zu behandelnden Gase durch die Kanalwände zu erleichtern, ist der Monolith aus einem porösen Substrat gebildet. Das Substrat kann auch als Träger zum Halten des katalytischen Materials wirken. Geeignete Materialien zur Bildung des porösen Substrats umfassen keramikartige Materialien, wie z.B. Cordierit, α-Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirconiumoxid, Mullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Magnesiumoxid oder Zirconiumsilicat, oder poröses, hitzebeständiges Metall. Wandstromsubstrate können auch aus keramischen Faserverbundmaterialien gebildet sein. Bevorzugte Wandstromsubstrate sind aus Cordierit und Siliciumcarbid gebildet. Solche Materialien sind in der Lage, der Umgebung, insbesondere den hohen Temperaturen standzuhalten, die beim Behandeln der Abgasströme angetroffen werden, und können ausreichend porös gemacht werden. Solche Materialien und ihre Verwendung bei der Herstellung von porösen Monolithsubstraten sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Vorzugsweise ist das Monolithfilter porös und kann eine Porosität von 40 bis 75 % aufweisen. Geeignete Techniken zur Bestimmung der Porosität sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und umfassen die Quecksilberporosimetrie und Röntgentomografie. Vorzugsweise weist das beschichtete poröse Substrat eine Porosität von etwa 25 bis 50 % auf und die Katalysatoroberflächenbeschichtung weist eine Porosität von 25 bis 75 % auf. Die Porosität der Katalysatorbeschichtung kann höher sein als die Porosität des beschichteten porösen Substrats oder das beschichtete poröse Substrat kann eine höhere Porosität relativ zu der Porosität der Katalysatorbeschichtung aufweisen.
  • Der Wandstrommonolith ist vorzugsweise eine einzelne Komponente. Jedoch kann der Monolith durch Zusammenheften einer Pluralität von Kanälen oder durch Aneinanderheften einer Pluralität von kleineren Monolithen gemäß Beschreibung hierin gebildet werden. Solche Techniken, sowie geeignete Gehäuse und Konfigurationen des Emissionsbehandlungssystems sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • SCR-Katalysatoren
  • Die SCR-Katalysatoren können ein Oxid eines unedlen Metalls, ein Molekularsieb, ein metallausgetauschtes Molekularsieb oder ein Gemisch hiervon sein. Das unedle Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Cer (Ce), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Wolfram (W), Vanadium (V) und Gemischen hiervon besteht. SCR-Zusammensetzungen, die aus Vanadium, geträgert auf einem hitzebeständigen Metalloxid, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Ceroxid und Kombinationen hiervon bestehen, sind gut bekannt und werden weithin kommerziell in mobilen Anwendungen verwendet. Typische Zusammensetzungen sind in den US-Patenten 4 010 238 und 4 085 193 beschrieben, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Zusammensetzungen, die kommerziell - insbesondere in mobilen Anwendungen - verwendet werden, umfassen TiO2, auf das WO3 und V2O5 in Konzentrationen in einem Bereich von 5 bis 20 Gew.-% bzw. 0,5 bis 6 Gew.-% dispergiert sind. Diese Katalysatoren können weitere anorganische Materialien, wie SiO2 und ZrO2, enthalten, die als Bindemittel und Promotoren wirken.
  • Wenn der SCR-Katalysator ein unedles Metall ist, kann der Katalysatorartikel des Weiteren mindestens einen Promotor des unedlen Metalls umfassen. Wie hier verwendet, ist ein „Promotor“ so zu verstehen, dass der Begriff eine Substanz bedeutet, die bei Hinzufügen zu einem Katalysator die Aktivität des Katalysators erhöht. Der Promotor des unedlen Metalls kann in Form eines Metalls, eines Oxids des Metalls oder eines Gemisches hiervon vorliegen. Der mindestens eine Katalysatorpromotor eines unedlen Metalls kann aus Barium (Ba), Calcium (Ca), Cer (Ce), Lanthan (La), Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Neodym (Nd), Niob (Nb), Praseodym (Pr), Strontium (Sr), Tantal (Ta), Tantal (Ta), Zinn (Sn), Zink (Zn), Zirconium (Zr) und Oxiden hiervon ausgewählt sein. Der mindestens eine Katalysatorpromotor eines unedlen Metalls kann vorzugsweise CeO2, CoO, CuO, Fe2O3, MnO2, Mn2O3, SnO2 und Gemische hiervon sein. Der mindestens eine Katalysatorpromotor des unedlen Metalls kann zu dem Katalysator in Form eines Salzes in einer wässrigen Lösung, wie in Form eines Nitrats oder eines Acetats, zugegeben werden. Der mindestens eine Katalysatorpromotor eines unedlen Metalls und der mindestens eine ein unedles Metall umfassende Katalysator, z.B. Kupfer, können aus einer wässrigen Lösung auf das bzw. die Oxidträgermaterial(ien) imprägniert werden, können zu einem das bzw. die Oxidträgermaterial(ien) umfassenden Washcoat zugegeben werden oder können in einen Träger, der zuvor mit dem Washcoat beschichtet wurde, imprägniert werden. Der SCR-Katalysator kann von mindestens etwa 0,1 Gewichtsprozent, mindestens etwa 0,5 Gewichtsprozent, mindestens etwa 1 Gewichtsprozent oder mindestens etwa 2 Gewichtsprozent bis höchstens etwa 10 Gewichtsprozent, etwa 7 Gewichtsprozent, etwa 5 Gewichtsprozent eines Promotormetalls, bezogen auf das Gesamtgewicht des Promotormetalls und des Trägers, enthalten.
  • Der SCR-Katalysator kann ein Molekularsieb oder ein metallausgetauschtes Molekularsieb umfassen. Wie hier verwendet, soll der Begriff „Molekularsieb“ ein kleine Poren einer präzisen und gleichförmigen Größe enthaltendes metastabiles Material bedeuten, das als Adsorptionsmittel für Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden kann. Die Moleküle, die klein genug sind, um durch die Poren hindurchzutreten, werden adsorbiert, wohingegen die größeren Moleküle nicht adsorbiert werden. Das Molekularsieb kann ein zeolithisches Molekularsieb, ein nicht-zeolithisches Molekularsieb oder ein Gemisch hiervon sein.
  • Ein zeolithisches Molekularsieb ist ein mikroporöses Alumosilicat, das ein beliebiges der Gerüststrukturen aufweist, die in der von der Internationalen Zeolithvereinigung (IZA) veröffentlichten Datenbank von Zeolithstrukturen aufgelistet sind. Die Gerüststrukturen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, diejenigen der CHA-, BEA-, FAU-, LTA-, MFI- und MOR-Typen. Nicht einschränkende Beispiele von Zeolithen mit diesen Strukturen umfassen Chabasit, Faujasit, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, Beta-Zeolith, Mordenit, Silicalit, Zeolith X und ZSM-5. Alumosilicatzeolithe können ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) (definiert als SiO2/Al2O3) von mindestens etwa 5, vorzugsweise mindestens etwa 20, mit geeigneten Bereichen von etwa 10 bis 200, aufweisen.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „nicht-zeolithisches Molekularsieb“ auf tetraedrische Gerüste mit gemeinsamen Ecken, worin mindestens ein Teil der tetraedrischen Stellen durch ein von Silicium oder Aluminium verschiedenes Element besetzt ist. Spezielle nicht einschränkende Beispiele von nicht-zeolithischen Molekularsieben umfassen Silicoaluminophosphate, wie z.B. SAPO-34, SAPO-37 und SAPO-44. Die Silicoaluminophosphate können Gerüststrukturen aufweisen, die Gerüstelemente enthalten, die in Zeolithen gefunden werden, wie z.B. BEA, CHA, FAU, LTA, MFI, MOR und weitere nachfolgend beschriebene Typen.
  • Der SCR-Katalysator kann ein kleinporiges, mittelporiges oder großporiges Molekularsieb oder Kombinationen hiervon umfassen.
  • Der SCR-Katalysator kann ein kleinporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alumosilicat-Molekularsieben, metallsubstituierten Alumosilicat-Molekularsieben, Aluminophosphat (AIPO)-Molekularsieben, metallsubstituierten Aluminophosphat (MeAIPO)-Molekularsieben, Silicoaluminophosphat (SAPO)-Molekularsieben und metallsubstituierten Silicoaluminophosphat (MeAPSO)-Molekularsieben und Gemischen hiervon besteht. Der SCR-Katalysator kann ein kleinporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, LTA, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON sowie Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das kleinporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus AEI, AFX, CHA, DDR, ERI, ITE, KFI, LTA, LEV und SFW besteht.
  • Der SCR-Katalysator kann ein mittelporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, -PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, -SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI und WEN sowie Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das mittelporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus FER, MFI und STT besteht.
  • Der SCR-Katalysator kann ein großporiges Molekularsieb umfassen, das aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt ist, die aus AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, -RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY und VET und Gemischen und/oder Verwachsungen hiervon besteht. Vorzugsweise ist das großporige Molekularsieb aus der Gruppe von Gerüsttypen ausgewählt, die aus BEA, MOR und OFF besteht.
  • Ein metallausgetauschtes Molekularsieb kann mindestens ein Metall aus einer der Gruppen VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB oder IIB des Periodensystems aufweisen, das auf extra-Gerüst-Stellen auf der äußeren Oberfläche oder in den Kanälen, Hohlräumen oder Käfigen der Molekularsiebe deponiert ist. Die Metalle können in einer von mehreren Formen vorliegen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, als nullwertige Metallatome oder Cluster, isolierte Kationen, mononukleäre oder polynukleäre Oxykationen oder als verlängerte bzw. „extended“ Metalloxide. Vorzugsweise können die Metalle Eisen, Kupfer und Gemische oder Kombinationen hiervon sein.
  • Das Metall kann mit dem Zeolith unter Verwendung eines Gemischs oder einer Lösung des Metallvorläufers in einem geeigneten Lösemittel kombiniert werden. Der Begriff „Metallvorläufer“ bedeutet eine beliebige Verbindung oder einen beliebigen Komplex, die bzw. der auf dem Zeolith zum Erhalten einer katalytisch aktiven Metallkomponente verteilt bzw. dispergiert werden kann. Vorzugsweise ist das Lösemittel Wasser aufgrund sowohl ökonomischer als auch umweltbedingter Aspekte bei der Verwendung anderer Lösemittel. Wenn Kupfer, ein bevorzugtes Metall, verwendet wird, umfassen geeignete Komplexe oder Verbindungen, ohne darauf beschränkt zu sein, wasserfreies und hydratisiertes Kupfersulfat, Kupfernitrat, Kupferacetat, Kupferacetylacetonat, Kupferoxid, Kupferhydroxid und Salze von Kupferamminen (z.B. [Cu(NH3)4]2+). Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Metallvorläufer eines speziellen Typs, einer speziellen Zusammensetzung oder Reinheit beschränkt. Das Molekularsieb kann zu der Lösung der Metallkomponente unter Bildung einer Suspension zugegeben werden, die anschließend reagieren gelassen wird, so dass die Metallkomponente auf dem Zeolith verteilt ist. Das Metall kann in den Porenkanälen sowie auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs verteilt sein. Das Metall kann in ionischer Form oder in Form eines Metalloxids verteilt sein. Beispielsweise kann Kupfer in Form von Kupfer(II)-ionen, Kupfer(I)-ionen oder in Form von Kupferoxid verteilt sein. Das das Metall enthaltende Molekularsieb kann von der flüssigen Phase der Suspension getrennt, gewaschen und getrocknet werden. Das erhaltene, ein Metall enthaltende Molekularsieb kann daraufhin calciniert werden, um das Metall in dem Molekularsieb zu fixieren.
  • Ein metallausgetauschtes Molekularsieb kann ein Metall der Gruppe VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB oder IIB in dem Bereich von etwa 0,10 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, das sich auf extra-Gerüst-Stellen auf der äußeren Oberfläche oder in den Kanälen, Hohlräumen oder Käfigen des Molekularsiebs befindet, enthalten. Vorzugsweise kann das extra-Gerüst-Metall in einer Menge in dem Bereich von etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% vorhanden sein.
  • Das metallausgetauschte Molekularsieb kann ein Kupfer- (Cu)-geträgertes kleinporiges Molekularsieb sein, das von etwa 0,1 bis etwa 20,0 Gew.-% Kupfer, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, aufweist. Vorzugsweise ist Kupfer von etwa 1 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators, bevorzugter von etwa 1,8 Gew.-% bis etwa 4,2 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators vorhanden.
  • Das metallausgetauschte Molekularsieb kann ein Eisen- (Fe)-geträgertes kleinporiges Molekularsieb sein, das von etwa 0,1 bis etwa 20,0 Gew.-% Eisen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, aufweist. Vorzugsweise ist Eisen von etwa 1 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators, bevorzugter von etwa 1,8 Gew.-% bis etwa 4,2 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators vorhanden.
  • Das metallausgetauschte Molekularsieb kann ein Mangan- (Mn)-geträgertes kleinporiges Molekularsieb sein, das von etwa 0,1 bis etwa 20,0 Gew.-% Mangan, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, aufweist. Vorzugsweise ist Mangan von etwa 1 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators, bevorzugter von etwa 1,8 Gew.-% bis etwa 4,2 Gew.-% des Gesamtgewichts des Katalysators vorhanden.
  • Ein Katalysator wird im Allgemeinen auf ein Wandstrommonolithfilter in Kombination mit einem oder mehreren nicht-katalytischen Materialien, wie z.B. Trägern, Bindemitteln, Rheologiemodifizierungsmitteln, Promotoren, Stabilisatoren u. dgl. appliziert. Diese Kombination wird häufig als ein Washcoat bezeichnet.
  • Zur Bereitstellung eines katalytischen Wandstrommonoliths der vorliegenden Erfindung wird katalytisches Material auf das poröse Substrat, typischerweise in Form eines Washcoats, appliziert. Die Applikation kann als Applikation „in die Wand “bzw. „In-Wand“-Applikation oder als Applikation „auf der Wand “bzw. als „Auf-Wand“-Applikation charakterisiert werden. „In die Wand“ bedeutet, dass das katalytische Material in den Poren in dem porösen Material vorhanden ist. „Auf der Wand “bedeutet, dass das Katalysatormaterial in Form einer Katalysatorbeschichtung auf den Wänden der Kanäle vorhanden ist. Der Begriff „Katalysatorbeschichtung“ bedeutet ein katalytisches Material, das auf den Wänden eines Monolithfilters in einer Dicke von etwa 0,1 bis 15 % der Dicke der Wand, auf der die Beschichtung angeordnet ist, vorhanden ist. Bei einer Applikation auf den Wänden kann ein Teil des katalytischen Materials in den Wänden vorhanden sein.
  • Die Techniken für eine „In-Wand-“ oder eine „Auf-Wand-“Applikation können von der Viskosität des applizierten Materials, der Applikationstechnik (beispielsweise Sprühen oder Eintauchen) und dem Vorhandensein verschiedener Lösemittel abhängen. Solche Applikationstechniken sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt. Die Viskosität des Washcoats wird beispielsweise durch dessen Feststoffgehalt beeinflusst. Die Viskosität wird auch durch die Partikelgrößenverteilung des Washcoats - eine relativ flache Verteilung liefert eine andere Viskosität als ein fein vermahlener Washcoat mit einem scharfen Peak in seiner Partikelgrößenverteilung - und durch Rheologiemodifizierungsmittel, wie z.B. Guargummis und andere Gummis, beeinflusst. Geeignete Beschichtungsverfahren sind in WO 1999/047260A , WO 2011/080525A und WO 2014/195685A beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Es ist unter Verwendung herkömmlicher Techniken möglich, unterschiedliche Zonen, die verschiedene Verteilungen eines katalytischen Materials aufweisen, in dem Substrat bereitzustellen. Beispielsweise kann, falls eine „Auf-Wand“-Applikation auf eine spezielle Zone des Substrats gewünscht ist, eine schützende Polymerbeschichtung (wie z.B. Polyvinylacetat) auf die verbleibende Zone in einer solchen Weise appliziert werden, dass sich die Katalysatorbeschichtung dort nicht ausbildet. Nachdem der restliche Washcoat entfernt wurde, beispielsweise unter Vakuum, kann die schützende Polymerbeschichtung weggebrannt werden.
  • Die erste Zone umfasst einen ersten SCR-Katalysator, der durch das poröse Substrat hindurch, vorzugsweise im Wesentlichen durch das poröse Substrat hindurch, verteilt ist. Beispiele für den ersten SCR-Katalysator sind oben erörtert. Dieser Katalysator ist in den Poren des Substrats, beispielsweise durch Infiltration mit einem Washcoat-Auftragungsverfahren, enthalten. Dies beschichtet die Poren und hält katalytisches Material darin, während gleichzeitig eine ausreichende Porosität für ein Durchdringen der Gase durch die Kanalwände beibehalten wird. Der erste SCR-Katalysator ist durch das poröse Substrat hindurch in der ersten Zone vorgesehen. Ein Großteil der Poren kann den ersten SCR-Katalysator enthalten. „Durch das poröse Substrat hindurch verteilt“ bedeutet, dass das Material in dem porösen Substrat, d.h. zwischen den Wänden des Substrats, zu finden ist. Dies kann visuell beobachtet werden, beispielsweise unter Verwendung - in Abhängigkeit von dem jeweiligen Katalysator - von Mikroskopie oder verschiedenen anderen nachfolgend beschriebenen Techniken.
  • Die zweite Zone weist den ersten SCR-Katalysator, der durch das poröse Substrat hindurch verteilt ist, und einen zweiten SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung auf den Wänden des Substrats über dem ersten SCR-Katalysator auf. Diese Katalysatoren können auch, beispielsweise unter Verwendung von Mikroskopie, durch die Abwesenheit von Washcoat in den Wänden des Substrats beobachtet werden. In der zweiten Zone enthält der Großteil der Poren den ersten SCR-Katalysator. Der erste SCR-Katalysator befindet sich im Wesentlichen in den Wänden des Filters und nicht auf der Oberfläche. In der zweiten Zone ist der zweite SCR-Katalysator im Wesentlichen auf den Wänden und nicht in den Wänden vorhanden. Der Ausdruck „im Wesentlichen in den Wänden und nicht auf der Oberfläche“ bedeutet, dass der Großteil des Materials sich in den Wänden befindet und dass weniger als ein Großteil des Materials sich auf der Oberfläche des porösen Substrats befindet. Der Ausdruck „im Wesentlichen auf den Wänden und nicht in den Wänden“ bedeutet, dass ein Großteil, vorzugsweise mindestens 75 %, 80 %, 85 %, 90 % oder 95 %, des Materials auf den Wänden des Monoliths in der zweiten Zone vorhanden ist. Dies kann beispielsweise durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) bestimmt werden. Wenn der Katalysator ein Metall, wie z.B. Kupfer, umfasst, kann eine EPMA (Elektronensonden-Mikroanalyse) zur Bestimmung der Verteilung des Metalls in und auf den Wänden verwendet werden.
  • In mindestens der ersten Zone bedeckt der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Monoliths vorzugsweise nicht die Wände der ersten oder der zweiten Vielzahl von Kanälen. Der Begriff „bedeckt nicht eine Oberfläche“ bedeutet, dass kein katalytisches Material auf den Wänden vorhanden ist, kein katalytisches Material auf den Wänden des Kanals nachgewiesen wird oder dass beliebiges katalytisches Material, das auf den Wänden des Kanals nachgewiesen wird, in einer Konzentration vorhanden ist, die keine Auswirkung auf die katalytische Gesamtaktivität des Monolithfilters hat.
  • In mindestens der zweiten Zone ist ein zweiter SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung vorhanden, die die Wände der zweiten Vielzahl von Kanälen bedeckt. Die den zweiten SCR-Katalysator umfassende Katalysatorbeschichtung kann eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,1 bis 15 % der Dicke der Wand, auf der die Beschichtung angeordnet ist, aufweisen. Diese Dicke umfasst nicht eine beliebige Tiefe, die mit einem Eindringen in die Poren verbunden ist.
  • Die Beschichtung befindet sich auf der Auslassseite der porösen Wand. Die Beschichtung kann etwa 10 bis etwa 90 % der Filterlänge, gemessen von der zweiten Endfläche, bedecken. Die Länge der Beschichtung kann von der Anwendung, in der das Filter verwendet wird, abhängen. Beispielsweise kann bei Leichtlastmotoren die Beschichtung etwa 10 bis etwa 50 %, etwa 10 bis etwa 45 %, etwa 10 bis etwa 40 %, etwa 10 bis etwa 35 %, etwa 10 bis etwa 25 %, etwa 10 bis etwa 20 % oder etwa 10 bis etwa 15 % der Filterlänge bedecken. Vorzugsweise bedeckt die Beschichtung 10 bis etwa 25 % oder etwa 25 bis etwa 50 %, bevorzugter etwa 10 bis etwa 25 % der Filterlänge. Bei Schwerlastmotoren kann die Beschichtung etwa 25 bis etwa 90 %, etwa 35 bis etwa 85 %, etwa 10 bis etwa 80 %, etwa 10 bis etwa 75 %, etwa 10 bis etwa 70 %, etwa 10 bis etwa 60 % oder etwa 10 bis etwa 50 % der Filterlänge bedecken.
  • Die Beschichtung kann ferner einen Katalysatorkonzentrationsgradienten umfassen, wobei die hohe Konzentration des zweiten SCR-Katalysators in Richtung des Einlassendes des Filters vorhanden ist.
  • Das Verhältnis einer Länge der ersten Zone zu einer Länge der zweiten Zone in der Längsrichtung kann von der Anwendung, in der das Filter verwendet wird, abhängen. Beispielsweise kann bei Leichtlastmotoren das Verhältnis etwa 9:1 bis etwa 1:1, etwa 9:1 bis etwa 3:2, etwa 9:1 bis etwa 2:1, etwa 9:1 bis etwa 4:1, etwa 9:1 bis etwa 5:1 oder etwa 9:1 bis etwa 6:1 betragen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis etwa 9:1 bis etwa 3:1 oder etwa 9:1 bis etwa 4:1, bevorzugter etwa 9:1 bis etwa 4:1. In Schwerlastmotoren kann das Verhältnis etwa 1:9 bis etwa 3:1, etwa 2:1 bis etwa 1:6, etwa 9:1 bis etwa 1:4, etwa 9:1 bis etwa 1:3, etwa 9:1 bis etwa 3:7, etwa 9:1 bis etwa 2:3 oder etwa 9:1 bis etwa 1:1 betragen. Die Größe der Partikel des Katalysatormaterials kann gewählt werden, um deren Bewegung in das Substrat einzuschränken. Ein Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt, dass diese Größe von den Porengrößen des Monolithfilters vor der Behandlung abhängig ist.
  • Die Beschichtung des zweiten SCR-Katalysators kann in Form eines Katalysatorwashcoats appliziert werden, der den zweiten SCR-Katalysator und optional einen oder mehrere weitere Bestandteile, wie z.B. Bindemittel (z.B. Metalloxidpartikel), Fasern (z.B. Glasfasern oder keramische nicht-gewebte Fasern), Maskierungsmittel, Rheologiemodifizierungsmittel und Porenbildner enthält.
  • Das Katalysatormaterial kann in Form einer Schicht auf den Wänden der Kanäle abgelagert werden. Dies kann mittels einer Sprüh- oder Eintauchmethode durchgeführt werden. Das katalytische Material kann mittels einer von mehreren Techniken, wie z.B. der Verwendung einer dicken und viskosen Beschichtungslösung gemäß obiger Beschreibung, von einem Infiltrieren des porösen Substrats im Wesentlichen abgehalten werden.
  • In der zweiten Zone bedeckt das den zweiten SCR-Katalysator umfassende katalytische Material die Kanalwände der zweiten Pluralität von Kanälen von der zweiten Endfläche her in Form einer Beschichtung auf der Wand, die eine Dicke von 10 µm bis einschließlich 80 µm, vorzugsweise von 15 µm bis einschließlich 60 µm, bevorzugter 15 µm bis einschließlich 50 µm aufweist.
  • Das katalytische Material in der zweiten Zone kann sich in Poren nahe der Oberfläche des Substrats in der zweiten Zone erstrecken und in einem Bereich des Substrats nahe der Beschichtung vorhanden sein. Dies kann für das Anhaften der Beschichtung an dem Substrat notwendig sein. Jedoch ist der zweite SCR-Katalysator in der zweiten Zone nicht durch das poröse Substrat hindurch verteilt. Der Begriff „nicht durch das poröse Substrat hindurch verteilt“ bedeutet, dass das Material entweder lediglich auf den Wänden des Substrats vorhanden ist oder dass das Material mit dem Hauptteil des Materials auf den Wänden des porösen Substrats vorhanden ist und sich der Rest des Materials in einem Teil, jedoch nicht in dem gesamten porösen Substrat, das der zweiten Zone zugeordnet ist, befindet.
  • Vorzugsweise dringt das katalytisches Material, das die Kanäle der zweiten Zone bedeckt, bis zu einem oder mehreren der folgenden Werte von: < 25 %, < 20 %, < 15 %, < 10 % und < 5 % der Dicke der Kanalwand ein.
  • Vorzugsweise ist in der ersten Zone die erste Vielzahl von Kanälen auf der Oberfläche hiervon frei von katalytischem Material. Der Begriff „frei von katalytischem Material auf der Oberfläche“ bedeutet, dass kein visuelles Erscheinen von katalytischem Material vorliegt, kein katalytisches Material auf den Wänden des Kanals nachgewiesen wird oder dass beliebiges katalytisches Material, das auf den Wänden des Kanals nachgewiesen wird, in einer Konzentration vorhanden ist, die keine Auswirkung auf die katalytische Gesamtaktivität des Monolithfilters hat.
  • Der erste SCR-Katalysator, der durch die erste Zone des porösen Substrats hindurch verteilt ist, kann der gleiche wie der zweite SCR-Katalysator, der die Oberfläche der zweiten Vielzahl von Kanälen bedeckt, sein. Wie in diesem Zusammenhang verwendet, bedeutet „der gleiche wie“, dass sowohl die chemische Identität der Katalysatoren als auch die Beladung der Katalysatoren gleich sind. Zwei Beladungen werden als gleich erachtet, wenn sie innerhalb von 50 % zueinander liegen.
  • Alternativ kann der erste SCR-Katalysator, der durch die erste Zone des porösen Substrats hindurch verteilt ist, verschieden von dem zweiten SCR-Katalysator, der die Oberfläche der zweiten Vielzahl von Kanälen bedeckt, sein. Wie in diesem Zusammenhang verwendet, bedeutet „verschieden von“, dass die chemische Identität der Katalysatoren und/oder der Beladung der Katalysatoren verschieden sind. Beispielsweise ist ein Kupferchabasit (Cu-CHA) mit 3,0 Gew.-% Kupfer verschieden von einem Kupferchabasit mit 3,5 Gew.-% Kupfer. Ein erster SCR-Katalysator, der einen Kupferchabasit (Cu-CHA) mit 3,0 Gew.-% Kupfer umfasst, wobei der erste SCR-Katalysator auf dem Filter mit einer Beladung von 1,55 g/Zoll3 vorhanden ist, ist verschieden von einem zweiten SCR-Katalysator, der einen Kupferchabasit (Cu-CHA) mit 3,0 Gew.-% Kupfer umfasst, wobei der zweite SCR-Katalysator auf dem Filter mit einer Beladung von 1,70 g/Zoll3 vorhanden ist.
  • Eine der Schwierigkeiten beim Behandeln von NOX in einem Abgas besteht darin, dass die Menge von in dem Abgas vorhandenem NOX von vorübergehender Dauer ist, d.h. mit den Fahrbedingungen, wie z.B. einer Beschleunigung, einem Abbremsen und einer Fahrt bei verschiedenen Geschwindigkeiten, schwankt. Um dieses Problem zu überwinden, können SCR-Katalysatoren ein stickstoffhaltiges Reduktionsmittel, wie z.B. Ammoniak, adsorbieren (oder speichern), wodurch sie einen Puffer hinsichtlich der angemessenen Zufuhr von verfügbarem Reduktionsmittel bereitstellen. Auf Molekularsieben basierende Katalysatoren, wie z.B. die oben beschriebenen, können Ammoniak speichern und die Katalysatoraktivität beim Beginn der NH3-Exposition des Katalysators kann wesentlich geringer sein als die Aktivität, wenn der Katalysator einer relativ hohen NH3-Exposition oder einer gesättigten NH3-Exposition ausgesetzt ist. Für praktische Fahrzeuganwendungen bedeutet dies, dass der Katalysator mit einer geeigneten NH3-Beladung vorbeladen sein muss, um eine gute Aktivität zu gewährleisten. Dieses Erfordernis ist jedoch mit einigen erheblichen Problemen verbunden. Insbesondere ist es bei einigen Betriebsbedingungen nicht möglich, die erforderliche NH3-Beladung zu erreichen; und ferner weist dieses Vorbeladungsverfahren Einschränkungen auf, da es nicht möglich ist, zu wissen, welche Motorbetriebsbedingungen auf eine Vorbeladung folgen. Wenn beispielsweise der Katalysator mit NH3 vorbeladen ist, die nachfolgende Motorlast jedoch der Leerlaufzustand ist, kann NH3 in die Atmosphäre entschlüpfen gelassen werden. Die Geschwindigkeit der Aktivitätszunahme des SCR-Katalysators von einer Null-Ammoniak-Exposition zu einer gesättigten Ammoniakexposition wird als das „Übergangsverhalten“ bezeichnet. In dieser Hinsicht ist es bevorzugt, dass der zweite SCR-Katalysator, der die Oberfläche der zweiten Pluralität von Kanälen bedeckt, ein großporiger Zeolith, vorzugsweise ein Kupfer-Beta-Zeolith, ist. Alternativ können andere, katalytische Nicht-Zeolith-Materialien verwendet werden, wie z.B. mit W imprägniertes CeO2, mit W imprägniertes CeZrO2 oder mit Fe und W imprägniertes ZrO2. Weitere geeignete Katalysatoren sind in der WO 2009/001131A und der WO 2011/064666A beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen sind. Die Verwendung solcher großporiger Zeolithe oder Nicht-Zeolith-Materialien als Beschichtung ist vorteilhaft, da diese Materialien im Allgemeinen ein schnelleres SCR-Übergangsverhalten als die oben beschriebenen kleinporigen Zeolithe liefern, da sie erheblich weniger vorbeladenes Ammoniak erfordern, um in wirksamer Weise zu funktionieren. Mit anderen Worten weisen sie eine hohe Aktivität bei geringeren NH3-Expositionen (geringe Exposition relativ zu der Sättigungsspeicherkapazität des Katalysators) im Vergleich zu den kleinporigen Zeolithen auf. Es kann eine synergistische Beziehung zwischen den oben beschriebenen kleinporigen Zeolithen und den vorliegend beschriebenen großporigen Zeolithen und Nicht-Zeolith-Materialien vorhanden sein.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Emissionsbehandlungssystem zum Behandeln eines Verbrennungsabgasstroms bereitgestellt, wobei das System den katalytischen Wandstrommonolith gemäß Beschreibung in dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Die Abgassysteme der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung in Verbrennungsmotoren und insbesondere mager verbrennenden Verbrennungsmotoren, speziell Dieselmotoren, geeignet.
  • Die 24 und 25 zeigen verschiedene Merkmale von Aspekten von Systemen der Erfindung. Nachfolgend ist ein Index mit dem Namen des Merkmals und der entsprechenden Kennzeichnung in diesen Figuren angegeben.
    Filter des ersten Aspekts 1 Motor 115
    Katalysator 5 Leitung 120
    Abgasbehandlungssystem 100 Behälter 130
    Ammoniak-Reduktionsmittel 105 Steuerung 135
    Strom des Abgases 110 Einspritzdüse 140
  • In einem Motor mit einem beispielhaften Abgasbehandlungssystem 100, das in 24 gezeigt ist, wird das Abgas 110 von dem Motor 115 durch eine Leitung 120 zu dem Abgassystem 100 geführt. In dem Abgassystem 100 wird ein Ammoniak-Reduktionsmittel 105 in den Abgasstrom 110 stromauf des Wandstrommonoliths 1 injiziert. Das Ammoniak-Reduktionsmittel 105 wird aus einem Behälter 130 je nach Erfordernis (gemäß Bestimmung mittels der Steuerung 135) durch eine Einspritzdüse 140 ausgegeben und vermischt sich mit dem Abgas, bevor es den Monolith 1 erreicht, der einen ersten SCR-Katalysator in der ersten Zone und den Eingang des Abgasstroms in den Monolith enthält.
  • In einem Motor mit einem beispielhaften Abgasbehandlungssystem 100, wie es in 25 gezeigt ist, wird das Abgas 110 von dem Motor 115 durch eine Leitung 120 zu dem Abgassystem 100 geführt. In dem Abgassystem 100 tritt das Abgas zuerst durch den Katalysator 5 (wie beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), eine NOX-Falle oder einen Passiv-NOX-Adsorber (PNA)), der bzw. die in dem Abgassystem angeordnet ist, bevor das Ammoniak-Reduktionsmittel 105 in den Strom des Abgases 110 stromauf des Wandstrommonoliths 1 injiziert wird. Das Ammoniak-Reduktionsmittel 105 wird aus einem Behälter 130 je nach Erfordernis (gemäß Bestimmung mittels der Steuerung 135) durch eine Einspritzdüse 140 ausgegeben und vermischt sich mit dem Abgas, bevor es den Monolith 1 erreicht, der einen ersten SCR-Katalysator in der ersten Zone und den Eingang des Abgasstroms in den Monolith enthält.
  • Die hier beschriebenen katalytischen Wandstrommonolithfilter sind aus einer Reihe von Gründen vorteilhaft. Durch Platzieren eines zweiten SCR-Katalysators in Form einer Beschichtung über einem Teil des ersten SCR-Katalysators in der porösen Wand des Filters ist die NOx-Umwandlung gegenüber einem herkömmlichen SCRF mit In-Wand-Design verbessert. Zusätzlich ist die Konzentration von Ammoniak in dem Abgas von etwa 225 bis etwa 300 °C geringer als von einem herkömmlichen SCRF mit In-Wand-Design.
  • Die hier beschriebenen Filter ermöglichen, dass NOx, das noch in dem Abgas vorhanden ist, nachdem es die den ersten SCR-Katalysator umfassende erste Zone über die stromabseitigen Wandstromfilterkanäle verlässt, mit dem zweiten SCR-Katalysator in der Auf-Wand-Beschichtung in Kontakt gelangen kann. Dies kann einen besseren Kontakt/eine bessere Zugänglichkeit zwischen den Reaktionsteilnehmern und den Stellen der aktiven katalytischen Komponenten liefern als die Konfiguration, bei der sich der SCR-Katalysator lediglich in den Wänden befindet und ein Teil des Abgases die erste Zone umgehen kann. Diese Konfiguration kann für eine NOx-Umwandlung in Anwendungen mit einer relativ hohen Strömungsrate sorgen oder kürzere/ein geringeres Volumen aufweisende Substrate ermöglichen, die billiger herzustellen sind, möglicherweise leichter sind (weniger Gewicht kommt der Kraftstoffökonomie zugute und verringert somit CO2-Emissionen), weniger problematisch zu verpacken (canning) sind und für die in dem Fahrzeug leichter Platz gefunden wird. Filter mit der hier beschriebenen Konfiguration können einen erhöhten Gas/Katalysator-Kontakt ermöglichen, da das Abgas in der Lage ist, weiter mit dem zweiten SCR-Katalysator in der Beschichtung in Kontakt zu gelangen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonoliths bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
    1. (a) Bereitstellen eines porösen Substrats, dass eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, die eine Längsrichtung dazwischen definieren, und eine erste und eine zweite Vielzahl von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, aufweist, wobei die erste Vielzahl von Kanälen an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen ist, und wobei die zweite Vielzahl von Kanälen an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen ist;
    2. (b) Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone auszubilden, oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden, und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden; oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden, und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden, und
    3. (c) Ausbilden einer Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators über dem ersten SCR-Katalysator in der zweiten Zone, wobei die Wände der zweiten Vielzahl von Kanälen durch die Beschichtung bedeckt sind.
  • Stufe (b) eines Verfahrens zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonoliths des ersten Aspekts der Erfindung kann ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung einer ersten Zone und eines Teils der zweiten Zone umfassen.
  • Stufe (b) eines Verfahrens zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonoliths des ersten Aspekts der Erfindung kann ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung einer ersten Zone und ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung eines Teils der zweiten Zone umfassen.
  • Stufe (b) eines Verfahrens zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonoliths des ersten Aspekts der Erfindung kann ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung eines Teils der zweiten Zone und ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung einer ersten Zone umfassen.
  • Die in Stufe (c) applizierte Beschichtung kann von der zweiten Endfläche in Richtung der ersten Endfläche angeordnet sein und kann sich in der Längsrichtung über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstrecken.
  • Die in Stufe (c) applizierte Beschichtung kann von einer Distanz von der zweiten Endfläche in Richtung der ersten Endfläche angeordnet sein und kann sich in der Längsrichtung über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstrecken.
  • Zwei Zonen aufweisenden Konfigurationen sind in den 2, 4 und 6 gezeigt.
  • In der in 2 gezeigten Konfiguration kann die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet ist. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Wie in 3 gezeigt, bildet ein Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Ein Bereich des Monolithfilters stromab der ersten Zone wird anschließend mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet, der den ersten SCR-Katalysator bedeckt und eine zweite Zone bildet.
  • Alternativ kann ein Teil der Länge des Wandstrommonolithfilters von dem ersten Ende des Filters in Richtung des zweiten Endes des Filters, der der Länge der ersten Zone entspricht, mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein. Der zu der ersten Zone benachbarte Teil des Monolithfilters bis zu dem zweiten Ende des Filters kann mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Dieser Teil entspricht der Länge der zweiten Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden, anschließend kann der Bereich des Filters von dem zweiten Ende in Richtung der ersten Zone, der der Länge der zweiten Zone entspricht, mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet werden, der den ersten SCR-Katalysator bedeckt und eine zweite Zone bildet. Die Grenze zwischen der ersten und der zweiten Zone kann wie hierin beschrieben sein.
  • In der in 4 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 5 gezeigt, bildet ein Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Teil des Monolithfilters stromab der ersten Zone kann anschließend mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet werden, der den ersten SCR-Katalysator bedeckt und eine zweite Zone ausbildet. Optional kann eine Beschichtung, die während der Calcinierung entfernt werden kann, wie z.B. eine Polymerbeschichtung, auf die Oberfläche des Filters in der zweiten Zone appliziert werden, bevor die den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung appliziert wird.
  • In der in 6 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 7 gezeigt, bildet ein Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich c des Monolithfilters stromab der ersten Zone, die zweite Zone, kann anschließend mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Die zweite Zone kann dann mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet werden, der den zweiten SCR-Katalysator bedeckt. Optional kann eine Beschichtung, die während der Calcinierung entfernt werden kann, wie z.B. eine Polymerbeschichtung, auf die Oberfläche des Filters in der zweiten Zone appliziert werden, bevor die den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung appliziert wird. Alternativ kann der zweite SCR-Katalysator sowohl in Form einer In-Wand-Beschichtung als auch einer Auf-Wand-Beschichtung durch auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannte Verfahren, wie beispielsweise durch Erhöhen der Viskosität und Aufweisen einer höheren Partikelgrößenverteilung, appliziert werden.
  • Drei Zonen aufweisende Konfigurationen sind in den 9, 11, 13, 15 und 17 gezeigt.
  • In der in 9 gezeigten Konfiguration kann die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Wie in 10 gezeigt, bildet ein Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Eine Beschichtung, die während der Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der zweiten und dritten Zone (von der zweiten Endfläche zu der ersten Zone) appliziert werden, bevor die den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung appliziert wird. Ein Bereich des Monolithfilters stromab der ersten Zone wird anschließend mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet, der den ersten SCR-Katalysator bedeckt und eine zweite Zone ausbildet.
  • Alternativ kann ein Teil der Länge des Wandstrommonolithfilters von dem ersten Ende des Filters in Richtung des zweiten Endes des Filters, der der Länge der ersten Zone oder der ersten und der zweiten Zone entspricht, mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein. Der Rest des Monolithfilters kann von der zweiten Endfläche her mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Eine Beschichtung, die während der Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der zweiten und dritten Zone (von der zweiten Endfläche zu der ersten Zone) appliziert werden, bevor die den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung appliziert wird. Ein Bereich des Monolithfilters stromab der ersten Zone wird anschließend mit einem zweiten SCR-Katalysator beschichtet, der den ersten SCR-Katalysator bedeckt und eine zweite Zone ausbildet. Die Grenze zwischen der ersten und der zweiten Zone kann wie hierin beschrieben sein.
  • In der in 11 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 12 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b + c in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Der verbleibende Bereich des Monolithfilters stromab der ersten Zone kann anschließend mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten Zone appliziert wird.
  • In der in 13 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 14 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich des Monolithfilters von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der Vorderseitenendfläche 15 kann über die Distanz d mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten Zone appliziert wird.
  • In der in 15 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 16 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b + c in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich des Monolithfilters von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der Vorderseitenendfläche 15 kann über die Distanz d mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten und dritten Zone appliziert wird.
  • In der in 17 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 18 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich des Monolithfilters von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der Vorderseitenendfläche 15 kann über die Distanz d mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten und dritten Zone appliziert wird.
  • Vier Zonen aufweisende Konfigurationen sind in den 20 und 22 gezeigt.
  • In der in 20 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 21 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b + c in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich des Monolithfilters von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der Vorderseitenendfläche 15 kann über die Distanz d + e mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten und vierten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten und dritten Zone appliziert wird.
  • In der in 22 gezeigten Konfiguration kann weniger als die gesamte Länge des Wandstrommonolithfilters (der Erfindung) mit einem einen ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt sein, wobei der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Wie in 23 gezeigt, bildet der Bereich dieses behandelten Monoliths von der ersten Endfläche über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche eine erste Zone. Das den ersten SCR-Katalysator enthaltende Filter kann getrocknet und optional calciniert werden. Ein Bereich des Monolithfilters von der zweiten Endfläche 25 in Richtung der Vorderseitenendfläche 15 kann über die Distanz d + e mit einem einen zweiten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat behandelt werden, wobei der zweite SCR-Katalysator in den Wänden des Filters angeordnet wird. Eine Beschichtung, die während einer Calcinierung entfernt werden kann, wie beispielsweise eine Polymerbeschichtung, kann auf die Oberfläche des Filters in der dritten und vierten Zone und optional in der zweiten Zone appliziert werden, bevor eine den zweiten SCR-Katalysator umfassende Beschichtung in der zweiten und dritten Zone appliziert wird.
  • In jedem der obigen Verfahren kann, wenn nicht anders angegeben, ein Trocknen und Calcinieren durchgeführt werden, bevor ein weiterer Washcoat auf dem Filter platziert wird. In jedem der obigen Verfahren wird das behandelte Filter getrocknet und calciniert, nachdem alle Washcoats auf dem Filter platziert wurden.
  • In jeder der obigen Konfigurationen kann das Wandstrommonolithfilter des Weiteren eine Lücke zwischen mindestens einem Bereich der ersten Zone und der zweiten Zone umfassen. Vorzugsweise gibt es keine Lücke zwischen mindestens einem Bereich der ersten Zone und der zweiten Zone.
  • Die obigen Konfigurationen beschreiben die Orte des ersten und des zweiten SCR-Katalysators. Ein katalytisches Wandstrommonolithfilter kann ferner einen oder mehrere zusätzliche SCR-Katalysatoren umfassen, wobei der eine oder die mehreren zusätzliche(n) SCR-Katalysator(en) in einer oder mehreren der ersten, zweiten, dritten und vierten Zone vorhanden sein kann (können). Der eine oder die mehreren zusätzlichen SCR-Katalysator(en) können durch das poröse Substrat hindurch verteilt sein, sich in einer Beschichtung befinden, die die Oberflächen des porösen Substrats bedeckt, oder sowohl durch das poröse Substrat hindurch verteilt sein als auch sich in einer Beschichtung befinden, die die Oberfläche des porösen Substrats bedeckt. Beispielsweise kann ein dritter SCR-Katalysator anstelle des oder zusätzlich zu dem ersten und/oder dem zweiten SCR-Katalysator in einer oder mehreren Zonen verwendet werden. Wenn der dritte SCR-Katalysator anstelle eines ersten oder eines zweiten SCR-Katalysators vorhanden ist, können die obigen Verfahren modifiziert werden, um den ersten und/oder den zweiten SCR-Katalysator durch den dritten SCR-Katalysator in einer oder mehreren Zonen zu ersetzen. Wenn der dritte SCR-Katalysator in einer Zone zusätzlich zu einem ersten oder einem zweiten SCR-Katalysator vorhanden ist, können die obigen Verfahren modifiziert werden, um den dritten SCR-Katalysator zu dem ersten oder dem zweiten SCR-Katalysator in einer oder mehreren Zonen hinzuzufügen.
  • Der dritte SCR-Katalysator kann verschieden sein von einem oder mehreren des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators.
  • Der dritte SCR-Katalysator kann der gleiche sein wie einer oder mehrere des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators.
  • Zwei benachbarte Zonen können sich bevorzugt an einer Grenze treffen, die in einer Ebene liegt, die annähernd parallel zu der ersten und der zweiten Endfläche ist. Dies erleichtert das Auftragungsverfahren des Washcoats. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Grenze, die sich über den Querschnitt des Monoliths hinweg verändert, wie eine kegelförmige Grenze, vorhanden ist. Dies kann in vorteilhafter Weise zur Erhöhung des Volumens von einer oder mehreren einer zweiten, dritten oder vierten Zone in dem Monolith verwendet werden, da ein zentrales Gebiet des Monoliths erhöhte Temperaturen erfahren kann.
  • Eine selektive Infiltration des Substrats durch den Washcoat kann durch vertikales Eintauchen des Substrats in eine Katalysatoraufschlämmung in einer solchen Weise durchgeführt werden, dass sich die gewünschte Grenze zwischen der ersten und zweiten Substratzone an der Oberfläche der Aufschlämmung befindet. Das Substrat kann in der Aufschlämmung während eines ausreichenden Zeitraums belassen werden, um zu ermöglichen, dass die gewünschte Menge der Aufschlämmung sich in das Substrat bewegt. Der Zeitraum sollte weniger als 1 (eine) Minute, vorzugsweise etwa 30 Sekunden, betragen. Das Substrat wird aus der Aufschlämmung entfernt und überschüssige Aufschlämmung wird von dem Wandstromsubstrat entfernt, indem es zuerst aus den Kanälen des Substrats ablaufen gelassen wird, anschließend indem mit Pressluft auf die Aufschlämmung auf dem Substrat geblasen wird (entgegen der Richtung des Eindringens der Aufschlämmung) und anschließend ein Vakuum aus der Richtung des Eindringens der Aufschlämmung angelegt wird. Durch Verwendung dieser Technik durchdringt die Katalysatoraufschlämmung die Wände der ersten Zone des Substrats, jedoch sind die Poren nicht in dem Ausmaß verschlossen, dass sich in dem fertiggestellten Substrat ein Gegendruck bis zu unakzeptablen Niveaus aufbaut. Ein Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennt, dass die unakzeptablen Niveaus für den Gegendruck von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, einschließlich der Größe des Motors, mit dem das Filter verbunden ist, den Bedingungen, unter denen der Motor betrieben wird, und der Häufigkeit und dem Verfahren einer Filterregeneration.
  • Die beschichteten Substrate werden typischerweise bei etwa 100 °C getrocknet und bei einer höheren Temperatur (z.B. 300 bis 500 °C) calciniert. Nach dem Calcinieren kann die Washcoatbeladung aus den beschichteten und unbeschichteten Gewichten des Substrats bestimmt werden. Die Katalysatorbeladung kann aus der Washcoatbeladung auf Basis der Menge des Katalysators in dem Washcoat bestimmt werden. Wie Fachleuten auf dem einschlägigen Fachgebiet klar ist, kann die Washcoatbeladung durch Verändern des Gehalts an Feststoffen der Beschichtungsaufschlämmung modifiziert werden. Alternativ können wiederholte Eintauchvorgänge des Substrats in die Beschichtungsaufschlämmung durchgeführt werden, gefolgt von einem Entfernen der überschüssigen Aufschlämmung gemäß obiger Beschreibung.
  • Die Beschichtung des zweiten katalytischen Materials kann gemäß obiger Beschreibung und Beschreibung in der US 6599570 A , US 8703236 A und US 9138735 A ausgebildet werden. Um zu verhindern, dass sich die Beschichtung des zweiten katalytischen Materials in der ersten Zone des Substrats ausbildet, kann die Oberfläche in der ersten Zone mit einem schützenden polymeren Film, wie z.B. Polyvinylacetat, vorbeschichtet werden. Dies verhindert, dass das katalytische Material an der Oberfläche des Substrats in der ersten Zone anhaftet. Die schützende polymere Beschichtung kann anschließend weggebrannt werden.
  • Vorzugsweise ist der gemäß dem vorhergehenden Verfahren hergestellte katalytische Wandstrommonolith ein Monolith gemäß Beschreibung hierin. D.h., alle Merkmale des ersten Aspekts der Erfindung können mit den hier beschriebenen weiteren Aspekten frei kombiniert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Behandeln eines Verbrennungsabgasstroms, der NOx und partikelförmiges Material umfasst, bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Führen des Abgasstroms durch den Monolith des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Modifizieren der Rußverbrennung von in einem Wandstrommonolith gesammelten Ruß bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Führen eines Ruß umfassenden Abgasstroms durch den Monolith des ersten Aspekts der Erfindung umfasst. Ein Führen des Ruß umfassenden Abgasstroms durch den Monolith des ersten Aspekts der Erfindung kann die Verteilung von Ruß in dem Filter verändern. Diese Veränderung hinsichtlich der Verteilung kann die Rußverbrennung von in einem Wandstrommonolith gesammelten Ruß modifizieren.
  • Beispiele
  • Beispiel 1: In-Wand-Beschichtung (Vergleich)
  • 26 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 1, einem Vergleichsbeispiel, bei dem beide SCR-Katalysatoren sich in dem Filter befinden, zeigt. Es gibt zwei Zonen, wobei die Zone 40 sich stromab der ersten Zone 35 befindet. Die erste Zone umfasst den ersten SCR-Katalysator und die zweite Zone umfasst den zweiten SCR-Katalysator. Keine der Zonen weist einen SCR-Katalysator auf den Wänden des Substrats auf.
  • 27 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 3 zeigt. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält und sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25 erstreckt. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren. Das Monolithfilter umfasst ferner eine zweite Zone 40, die den zweiten SCR-Katalysator 42 in den Wänden 30 des Monolithfilters umfasst. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der ersten Zone über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25.
  • Die Filter, die die in 26 gezeigte Konfiguration aufweisen, wurden durch Auftragen eines ein Bindemittel, 4,15 % Cu-CHA und CHA umfassenden Washcoats in ein Filtersubstrat (6,5 Zoll Durchmesser x 5,5 Zoll Länge) über eine Distanz von 85 % der Länge von dem vorderen Ende her hergestellt. Die 4,15 % Cu-CHA und CHA waren bei einer Beladung von 1,28 bzw. 0,428 g/Zoll3 vorhanden. Das Filtersubstrat wurde anschließend getrocknet und das Gemisch wurde in das Filtersubstrat über eine Distanz von 15 % der Länge von dem hinteren Ende her aufgetragen. Die Filter wurden getrocknet, anschließend wurden die Filter 1 Stunde bei 500 °C calciniert. Einige Filter wurden 1 Stunde bei 900 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert.
  • Beispiel 2: Auf-Wand-Beschichtung auf rückwätigem Bereich des Filters
  • Filter, die die in den 4 und 5 gezeigte Konfiguration aufweisen, wurden durch Auftragen auf 85 % der Länge des Filters von dem vorderen Ende her eines ein Bindemittel, 4,15 % Cu-CHA und CHA umfassenden Washcoats in ein Filtersubstrat (6,5 Zoll Durchmesser x 5,5 Zoll Länge) über eine Distanz von 85 % der Länge von dem vorderen Ende, anschließendes Platzieren einer Auf-Wand-Beschichtung eines ein Bindemittel, 4,15 % Cu-CHA und CHA umfassenden Washcoats über 15 % der Länge des Filters von dem hinteren Ende hergestellt. Die Filter wurden getrocknet, anschließend 1 Stunde bei 500 °C calciniert. Einige Filter wurden 1 Stunde bei 900 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert. Einige Filter wurden 16 Stunden bei 800 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert.
  • Beispiel 3: Auf-Wand-Beschichtung in Richtung der vorderen Seite des Filters (Vergleich)
  • 28 ist eine schematische Darstellung, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 3, einem Vergleichsbeispiel, bei dem der zweite SCR-Katalysator in den Wänden eines Bereichs des Filters und in Form einer Beschichtung auf der Wand auf einem anderen Bereich des Filters vorhanden ist, und der erste SCR-Katalysator in den Wänden des Filters vorhanden ist, zeigt. Es gibt drei Zonen, wobei sich die zweite Zone stromab der ersten Zone befindet und sich die dritte Zone stromab der zweiten Zone befindet. Die erste Zone umfasst den zweiten SCR-Katalysator in der Wand des Substrats. Sowohl die zweite als auch die dritte Zone umfassen den ersten SCR-Katalysator in den Wänden des Substrats. Die zweite Zone umfasst des Weiteren eine Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators auf den Wänden.
  • 29 ist eine Querschnittsansicht des Wandstrommonolithfilters, die den Ort der zwei SCR-Katalysatoren in Beispiel 3 zeigt. Das Monolithfilter umfasst eine erste Zone 35, die den zweiten SCR-Katalysator 42 in den Wänden 30 des Monolithfilters enthält. Die erste Zone erstreckt sich von der ersten Endfläche 15 über eine Distanz b in Richtung der zweiten Endfläche 25. Die zweite Zone umfasst den ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 des Monolithfilters und den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden 30 des Monolithfilters. Die zweite Zone 40 befindet sich stromab der ersten Zone 35 und erstreckt sich von der ersten Zone über eine Distanz c in Richtung der zweiten Endfläche 25. Wenn das Abgas G in den zweiten SCR-Katalysator 42 auf den Wänden des Filters eintritt, kann es mit dem zweiten SCR-Katalysator reagieren. Wenn das Abgas G durch die porösen Kanalwände 30 hindurchtritt, kann das Material in dem Abgas mit dem ersten SCR-Katalysator 36 in den Wänden 30 reagieren.
  • Die Filter, die die in 28 und 29 gezeigten Konfigurationen aufweisen, wurden durch Auftragen eines ein Bindemittel, 4,15 % Cu-CHA und CHA umfassenden Washcoats in ein Filtersubstrat (6,5 Zoll Durchmesser x 5,5 Zoll Länge) über eine Distanz von 75 % der Länge von dem hinteren Ende her hergestellt. Die 4,15 % Cu-CHA und CHA waren bei einer Beladung von 1,28 bzw. 0,428 g/Zoll3 vorhanden. Das Filtersubstrat wurde anschließend getrocknet und das Gemisch wurde in das Filtersubstrat über eine Distanz von 30 % der Länge von dem hinteren Ende her aufgetragen. Die Filter wurden getrocknet, anschließend wurden die Filter 1 Stunde bei 500 °C calciniert. Einige Filter wurden 1 Stunde bei 900 °C mit 10 % H2O hydrothermal gealtert.
  • Beispiel 4: Vergleichstest von Beispiel 1 und Beispiel 2
  • Testverfahren und -bedingungen
  • Proben von Beispiel 1 und Beispiel 2 wurden bei einem Auto mit einem 3L-V6-Motor getestet. Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) befand sich vor den Proben der Beispiele 1 oder 2. Das Fahrzeug wurde bei einem Ammoniak:NOX-Verhältnis (alpha) von 1,2 betrieben. Die Last auf dem Motor wurde so eingestellt, dass die Einlasstemperatur des Filters auf 610 °C gebracht wurde, anschließend wurde die Einlasstemperatur etwa 20 Minuten bei 610 °C gehalten. Die Last wurde anschließend verringert und die Temperatur an dem Einlass sank auf 420 °C. Die Einlasstemperatur wurde etwa 20 Minuten bei 420 °C gehalten. Die Last auf dem Motor wurde mehrere Male verringert, sodass die Einlasstemperaturen bei den in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Temperaturen gehalten wurden. Während die Temperaturen in einem Gleichgewichtszustand gehalten wurden, wurden Messungen des Gasstroms und verschiedener Komponenten in dem Abgas gemäß nachfolgender Darstellung vorgenommen. Werte am Motorausgang
    SCR-Einlass-
    Temperatur NOx NO2:NO- HC CO Luftstrom
    (°C) (ppm) Verhältnis (ppm) (ppm) (kg/h)
    610 455 4 1350 600 389
    420 535 4 45 14 403
    350 595 4 45 14 380
    300 420 2 82 28 320
    275 365 2 112 43 301
    250 325 1 126 59 291
    220 380 1 124 24 153
  • Wenn die Motortemperatur bei etwa 600 °C lag, trat eine Filterregeneration auf und Kohlenwasserstoff wurde in den Abgasstrom eingeführt, um Ruß von dem Filter zu entfernen. Dies ist in der obigen Tabelle durch die großen Mengen an Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenstoffmonoxid (CO) in dem Abgas aus dem Motor bei 610 °C ersichtlich.
  • 30 zeigt die prozentuale NOX-Umwandlung von frischen Filtern, die den gesamten SCR-Katalysator in den Wänden aufwiesen (Beispiel 1) und solchen mit einer rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2). Das Filter mit dem rückwärtigen Auf-Wand-Katalysator lieferte eine bessere NOX-Umwandlung bei allen Temperaturen von etwa 220 °C bis etwa 620 °C.
  • 31 zeigt die prozentuale NOX-Umwandlung von hydrothermal gealterten (900 °C / 16 h) Filtern, bei denen der gesamte SCR-Katalysator in den Wänden vorhanden war (Beispiel 1) und solchen mit einer rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2). Das Filter mit dem rückwärtigen Auf-Wand-Katalysator lieferte eine bessere NOx-Umwandlung bei allen Temperaturen von etwa 250 °C bis etwa 620 °C.
  • 32 zeigt die prozentuale NH3-Umwandlung von frischen Filtern, die den gesamten SCR-Katalysator in den Wänden aufwiesen (Beispiel 1) und solchen mit einer rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2). Beide Filter lieferten eine ähnliche NH3-Umwandlung bei allen Temperaturen von etwa 220 °C bis etwa 620 °C.
  • 33 zeigt die prozentuale NH3-Umwandlung von hydrothermal gealterten (900 °C / 16 h) Filtern, bei denen der gesamte SCR-Katalysator in den Wänden vorhanden war (Beispiel 1) und solchen mit einer rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2). Beide Filter lieferten eine ähnliche NH3-Umwandlung.
  • Beispiel 5: Vergleichstest von Beispiel 2 und Beispiel 3
  • Testverfahren und -bedingungen
  • Proben von Beispiel 1 und Beispiel 2 wurden bei einem Auto mit einem 3L-V6-Motor gemäß obiger Beschreibung getestet. Während die Temperaturen in einem Gleichgewichtszustand gehalten wurden, wurden Messungen des Gasstroms und verschiedener Komponenten in dem Abgas gemäß nachfolgender Darstellung vorgenommen. Werte am Motorausgang
    Temperatur Luftströmung Einlass-NOX Einlass-NO2-Verhältnis
    (°C) (kg/h) (ppm) (%)
    610 388 445 1
    450 385 485 2
    350 361 550 1
    300 318 400 1
    275 306 360 1
    250 290 310 1
    220 156 360 1
  • 34 zeigt die prozentuale NOx-Umwandlung unter Verwendung von frischen und von hydrothermal gealterten Filtern der Beispiele 2 und 3. Die frischen Filter mit der rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2) lieferten eine bessere NOx-Umwandlung als die frischen Filter mit der vorderseitigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 3) bei Temperaturen von etwa 220 bis 250 °C. 34 zeigt ferner, dass, wie erwartet, beide Filter, die 1 Stunde bei 900 °C hydrothermal gealtert worden waren, eine verringerte NOx-Umwandlung im Vergleich zu frischen Filtern lieferten. Jedoch war die Menge der NOX-Umwandlung von dem gealterten Filter mit der rückwärtigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 2) viel höher (etwa doppelt so hoch) wie die NOX-Umwandlung in dem Filter mit der vorderseitigen Auf-Wand-Beschichtung (Beispiel 3). Die Filter, die eine rückwärtige Auf-Wand-Beschichtung aufweisen, können eine verbesserte NOX-Performance bei niederen Temperaturen aufweisen. Diese Filter können thermisch haltbarer sein und eine höhere NOX-Performance über den Temperaturbereich hinweg beibehalten.
  • Die 35 und 36 zeigen die Temperaturen an verschiedenen Orten in dem Filter von Beispiel 3 (Überlappung an der vorderen Seite) bzw. Beispiel 2 (Überlappung an der hinteren Seite). Die nachfolgende Tabelle zeigt die durchschnittliche maximale Temperatur in einer unterschiedlichen Distanz von der vorderen Seite oder der hinteren Seite des Filters, umfasst jedoch nicht Messungen, die der Außenseite des Filters nächstgelegen sind, aufgrund der großen Unterschiede zwischen den außenseitigen Messungen.
    Filter Durchschnittliche Maximaltemperatur (nicht einschließlich Messungen in nächster Nähe zur Außenseite des Filters)
    vordere Seite Auf-Wand. vordere Seite Auf-Wand. hintere Seite
    1 Zoll 665 649
    3 Zoll 657 690
    5 Zoll 721 795
    3 Zoll 813 910
    2 Zoll 894 906
    1 Zoll 1035 898
    hintere Seite
  • Die obige Tabelle zeigt, dass ein Filter, das eine Beschichtung auf der Wand an der vorderen Seite des Filters aufweist, maximale Temperaturen ab etwa 3 Zoll von der vorderen Seite des Filters bis etwa 3 Zoll von der hinteren Seite des Filters erreicht, die deutlich geringer sind
  • Das hintere Ende des die Beschichtung in Richtung der vorderen Seite aufweisenden Filters (Beispiel 3) erreichte Temperaturen von etwa 1000 °C, was um etwa 100 °C höher ist als diejenigen Temperaturen, die in dem hinteren Ende des Filters, das die Beschichtung in Richtung der hinteren Seite aufweist (Beispiel 2), gefunden werden.
  • Das Filter mit der Beschichtung in Richtung der hinteren Seite (Beispiel 2) weist höhere Maximaltemperaturen von etwa der Mitte der Länge des Filters bis etwa 2 Zoll von dem hinteren Ende des Filters auf. Die Hitze ist in dem Filter von Beispiel 2 über ein größeres Gebiet verteilt, als in dem Filter von Beispiel 3. Dies führt zu Maximaltemperaturen von etwa 800 °C bis etwa 900 °C in dem Gebiet von der Mitte der Länge des Filters bis vor 2 Zoll von dem hinteren Ende des Filters in Beispiel 2. Die Temperaturen in diesem Gebiet können für eine bessere Rußoxidation als in den gleichen Gebieten des Filters von Beispiel 3 sorgen, ohne dass die Temperaturen etwa 1000 °C erreichen, wie sie in dem letzten Zoll des Filters in Beispiel 3 vorgefunden werden.
  • Es ist für einen Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet selbstverständlich, dass Variationen hinsichtlich der Zusammensetzung und der Konfigurationen des katalytischen Wandstrommonolithfilters und der Systeme, die den katalytischen Wandstrommonolithfilter umfassen, ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung oder der beigefügten Patenansprüche vorgenommen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2005/030365 A [0054]
    • US 4010238 [0059]
    • US 4085193 [0059]
    • WO 1999/047260 A [0076]
    • WO 2011/080525 A [0076]
    • WO 2014/195685 A [0076]
    • WO 2009/001131 A [0093]
    • WO 2011/064666 A [0093]
    • US 6599570 A [0129]
    • US 8703236 A [0129]
    • US 9138735 A [0129]

Claims (33)

  1. Katalytisches Wandstrommonolithfilter zur Verwendung in einem Emissionsbehandlungssystem, das ein keramisches Wandstromfilter umfasst, das eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche, durch eine Distanz von der ersten Endfläche zu der zweiten Endfläche definierte Filterlänge, eine Längsrichtung zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche und eine erste und eine zweite Vielzahl von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, aufweist, wobei die erste Vielzahl von Kanälen an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen ist und die zweite Vielzahl von Kanälen an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen ist, wobei das keramische Wandstromfilter ein poröses Substrat umfasst, das Oberflächen aufweist, die die Kanäle definieren, und eine erste Zone, die sich in der Längsrichtung von der ersten Endfläche in Richtung der zweiten Endfläche über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstreckt, und eine zweite Zone stromab der ersten Zone aufweist, wobei die erste Zone einen durch das poröse Substrat hindurch verteilten ersten SCR-Katalysator umfasst und die zweite Zone einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, der sich auf einer Schicht befindet, die die Oberflächen des porösen Substrats bedeckt.
  2. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 1, wobei die zweite Zone des Weiteren einen oder mehrere des ersten SCR und des zweiten SCR, die durch das poröse Substrat hindurch verteilt sind, umfasst.
  3. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 1, wobei die zweite Zone sich zu der zweiten Endfläche erstreckt.
  4. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 1, das des Weiteren eine dritte Zone stromab der zweiten Zone umfasst, wobei die dritte Zone mindestens einen durch das poröse Substrat hindurch verteilten SCR-Katalysator umfasst.
  5. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 4, wobei die zweite Zone des Weiteren einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, der sich auf einer Schicht befindet, die die Oberflächen des porösen Substrats bedeckt.
  6. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 4, wobei die zweite Zone sich zu der zweiten Endfläche erstreckt.
  7. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 3, das des Weiteren eine vierte Zone stromab der dritten Zone umfasst, wobei die vierte Zone mindestens einen durch das poröse Substrat hindurch verteilten SCR-Katalysator umfasst.
  8. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 7, wobei die vierte Zone den zweiten SCR, der durch das poröse Substrat hindurch verteilt ist, umfasst.
  9. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 1, wobei die Distanz von der zweiten Endfläche zu der ersten Zone zwischen etwa 5 % bis etwa 25 % der Länge des Substrats, vorzugsweise etwa 10 % bis etwa 20 % der Länge des Substrats, beträgt.
  10. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der ersten Zone der erste SCR-Katalysator nicht eine Oberfläche der ersten oder der zweiten Vielzahl von Kanälen bedeckt.
  11. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste SCR-Katalysator der gleiche wie der zweite SCR-Katalysator ist.
  12. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste SCR-Katalysator von dem zweiten SCR-Katalysator verschieden ist.
  13. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators ein Molekularsieb, vorzugsweise einen Zeolith, oder ein unedles Metall umfasst.
  14. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators ein kleinporiges Molekularsieb, vorzugsweise einen Zeolith, umfasst.
  15. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach Anspruch 14, wobei das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweist, die unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, AFT, CHA, DDR, EAB, ERI, GIS, GOO, KFI, LEV, LTA, MER, PAU, VNI und YUG, vorzugsweise AEI, CHA und LTA besteht.
  16. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators ein mittelporiges oder ein großporiges Molekularsieb, vorzugsweise Kupfer-Beta-Zeolith, umfasst.
  17. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators mit W imprägniertes CeO2, mit W imprägniertes CeZrO2 und mit Fe und W imprägniertes ZrO2 umfasst.
  18. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste SCR-Katalysator ein kleinporiges Molekularsieb umfasst, das vorzugsweise eine Gerüststruktur aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI-, AFT-, CHA-, DDR-, EAB-, ERI-, GIS-, GOO-, KFI-, LEV-, LTA-, MER-, PAU-, VNI- und YUG-Strukturfamilien, bevorzugter AEI, CHA und LTA, besteht.
  19. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite SCR-Katalysator ein großporiges Molekularsieb, vorzugsweise ein Kupfer-Beta-Zeolith, oder ein Nicht-Zeolith-Material, das aus mit W imprägniertem CeO2, mit W imprägniertem CeZrO2 oder mit Fe und W imprägniertem ZrO2 ausgewählt ist, ist.
  20. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filter eine Zelldichte von 100 cpsi bis 600 cpsi (15,5 cpscm bis 93 cpscm) aufweist.
  21. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittlere minimale Dicke des Substrats zwischen benachbarten Kanälen von 6 bis 20 mil (0,015 bis 0,05 cm) beträgt.
  22. Katalytisches Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite SCR-Katalysator in der zweiten Zone die Wände der zweiten Vielzahl von Kanälen in Form einer Beschichtung, die eine Dicke von zwischen 10 µm und einschließlich 80 µm aufweist, bedeckt.
  23. Katalytischer Wandstrommonolith nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der katalytische Wandstrommonolith mindestens eines von einer verbesserten NOx-Umwandlung und einer verbesserten Rußverbrennung im Vergleich zu einem Wandstromfilter, das den zweiten SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung in der zweiten Zone nicht aufweist, liefert.
  24. Emissionsbehandlungssystem zum Behandeln eines Stroms eines Verbrennungsabgases, wobei das System das katalytische Wandstrommonolithfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin sich die erste Endfläche stromauf der zweiten Endfläche befindet, umfasst.
  25. Emissionsbehandlungssystem nach Anspruch 24, wobei das System mindestens eines von einer verbesserten NOx-Umwandlung und einer verbesserten Rußverbrennung im Vergleich zu einem Wandstromfilter, das den zweiten SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung in der zweiten Zone nicht aufweist, liefert.
  26. Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Wandstrommonolithfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) Bereitstellen eines porösen Substrats, das eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, die eine Längsrichtung dazwischen definieren, und eine erste und eine zweite Vielzahl von Kanälen, die sich in der Längsrichtung erstrecken, aufweist, wobei die erste Vielzahl von Kanälen an der ersten Endfläche offen und an der zweiten Endfläche geschlossen ist, und wobei die zweite Vielzahl von Kanälen an der zweiten Endfläche offen und an der ersten Endfläche geschlossen ist; (b) Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone und einen Teil der zweiten Zone auszubilden, oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden, und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden; oder Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden, und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden, und (c) Ausbilden einer Beschichtung eines zweiten SCR-Katalysators über dem ersten SCR-Katalysator in der zweiten Zone, wobei die Wände der zweiten Vielzahl von Kanälen durch die Beschichtung bedeckt sind.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei Stufe b ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung einer ersten Zone und eines Teils der zweiten Zone umfasst.
  28. Verfahren nach Anspruch 26, wobei Stufe b ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat zur Ausbildung einer ersten Zone und Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden, umfasst.
  29. Verfahren nach Anspruch 26, wobei Stufe b ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um einen Teil der zweiten Zone auszubilden, und ein Infiltrieren des porösen Substrats mit einem den ersten SCR-Katalysator umfassenden Washcoat, um eine erste Zone auszubilden, umfasst.
  30. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die in Stufe (c) applizierte Beschichtung von der zweiten Endfläche in Richtung der ersten Endfläche angeordnet ist und sich in der Längsrichtung über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstreckt.
  31. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die in Stufe (c) applizierte Beschichtung von einer Distanz von der zweiten Endfläche in Richtung der ersten Endfläche angeordnet ist und sich in der Längsrichtung über eine Distanz von weniger als der Filterlänge erstreckt.
  32. Verfahren zum Behandeln eines Stroms eines NOx umfassenden Verbrennungsabgases, wobei das Verfahren ein Führen des Abgasstroms durch den Monolith nach einem der Ansprüche 1 bis 24 umfasst, wobei die erste Endfläche sich stromauf der zweiten Endfläche befindet.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Verfahren mindestens eines von einer verbesserten NOx-Umwandlung und einer verbesserten Rußverbrennung im Vergleich zu einem Wandstromfilter, das den zweiten SCR-Katalysator in Form einer Beschichtung in der zweiten Zone nicht aufweist, liefert.
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