DE112016000032T5 - Katalysator zum oxidieren von methan und ethan in einem abgas von erdgasmotoren - Google Patents

Katalysator zum oxidieren von methan und ethan in einem abgas von erdgasmotoren Download PDF

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Jing Lu
Hai-Ying Chen
Joseph Fedeyko
Paul Andersen
Arthur Reining
Rita Aiello
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Johnson Matthey PLC
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Abstract

Beschrieben ist ein katalytisches Material zum Behandeln eines von einem Erdgasmotor produzierten Abgases, wobei das katalytische Material ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol.-% aufweist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein katalytisches Material und einen Oxidationskatalysator zum Behandeln eines eine erhebliche Menge an Methan/Ethan enthaltenden Abgases sowie Verfahren, die ihre Verwendung umfassen. Die Erfindung betrifft ferner ein Abgassystem, das den Oxidationskatalysator umfasst. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung oder ein Fahrzeug, die bzw. das den Oxidationskatalysator umfasst.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Gesetzgebung, die die Menge von Schadstoffen, die in die Atmosphäre emittiert werden können, einschränkt, wird zunehmend strenger. Eine Schadstoffkategorie, gegen die weltweit durch internationale Organisationen Gesetze erlassen werden, sind nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs). Nicht verbrannte HCs von wechselnder Zusammensetzung sind typischerweise in Abgasen vorhanden, die von verschiedenen Typen von mobilen oder stationären Motoren, wie Funkenzündungsmotoren, Kompressionszündungsmotoren und Verbrennungsturbinen produziert werden.
  • Erdgas (NG) umfasst typischerweise ein Kohlenwasserstoff-(HC)-Gasgemisch und geringe Mengen von Kohlenstoffdioxid (CO2), Schwefelwasserstoff (H2S), Wasserdampf (H2O) und Stickstoff (N2). Die Hauptkomponente von NG ist Methan (CH4), üblicherweise sind jedoch auch relativ geringe Mengen von Ethan (C2H6), Propan (C3H8) und weiteren Kohlenwasserstoffen vorhanden. Es besteht das Interesse, Erdgas (NG) als Kraftstoff für Motoren, insbesondere in Form von entweder komprimiertem Erdgas (CNG) oder Flüssigerdgas (LNG), zu verwenden. Für Fahrzeuganwendungen ist die Verwendung von CNG als Kraftstoff typischerweise gegenüber LNG bevorzugt, da CNG allgemein sowohl geringere Produktions- als auch Lagerungskosten im Vergleich zu LNG aufweist.
  • Es wurden Motoren produziert, die zur Verwendung von NG als Kraftstoff speziell angefertigt wurden. Es ist auch möglich, bestehende Verbrennungsmotoren zur Verwendung von NG zu modifizieren. Es sind Motoren bekannt, die NG als Kraftstoff auf mehrere Weisen verwenden können, wie als alleinigen Kraftstoff (z. B. ein ”speziell dafür vorgesehener” Erdgasmotor) oder in Verbindung mit einem weiteren Kraftstoff (z. B. ein Dualkraftstoffmotor), wobei der Motor zu einer Zeit jeweils mit einem Kraftstoff betrieben wird oder wobei beide Kraftstoffe gemeinsam verwendet werden können. Wenn Erdgas als Kraftstoff verwendet wird, enthält das von dem Motor produzierte Abgas erhebliche Mengen an Methan (sog. ”Methan-Schlupf”). Methan ist ein wirkstarkes Treibhausgas (GHG). Des Weiteren können Methan und Ethan im Vergleich zu anderen HCs, die typischerweise in einem Abgas vorhanden sind, über einen katalytischen Konverter nur schwer katalytisch oxidiert werden, insbesondere in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff, wie in dem von Erdgas-Magerverbrennungsmotoren produzierten Abgas.
  • Im Handel erhältliche Oxidationskatalysatoren zum Behandeln von Methan/Ethan umfassen typischerweise Palladium (Pd) oder Platin (Pt) und Palladium (Pd), geträgert auf Aluminiumoxid (Al2O3). Diese Katalysatoren müssen bei hohen Temperaturen (z. B. > 500°C) betrieben werden, um eine akzeptable Umwandlungseffizienz für Methan zu erreichen. Weitere Oxidationskatalysatoren wurden ermittelt, diese kranken jedoch oft an einer geringen thermischen Stabilität. Es besteht zusätzlich das Problem, dass zahlreiche Methanoxidationskatalysatoren gegenüber einer Vergiftung durch Schwefel empfindlich sind.
  • Die Oxidation von Methan unter Verwendung von Katalysatoren auf Basis von Edelmetall wurde von P. Gélin und M. Primet berichtet (Applied Catalysis B: Environmental, 39 (2002), 1–37). Oxidationskatalysatoren, die auf einem Zeolith geträgertes Pd umfassen, sind beschrieben. Die Autoren folgerten, dass die ”Verwendung von zeolithischen Trägern keinen Hinweis auf eine verbesserte katalytische Aktivität bei der Methanoxidation von Pd-Katalysatoren lieferte”.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfinder ermittelten in unerwarteter Weise ein katalytisches Material, das eine vorteilhafte oxidative Aktivität gegenüber Methan/Ethan aufweist, insbesondere wenn das Methan/Ethan Teil eines einen Überschuss an Sauerstoff enthaltenden Abgases ist. Das katalytische Material kann eine hohe Effizienz bei der Umwandlung von Methan/Ethan bei relativ niederen Temperaturen im Vergleich zu herkömmlichen Oxidationskatalysatoren erreichen. Das katalytische Material weist eine gute thermische Stabilität und ”In-Betrieb”-Stabilität in Gegenwart des Gasgemischs und von Wasserdampf auf und kann eine gute Toleranz gegenüber Schwefel zeigen. Insbesondere kann das katalytische Material leicht desulfatiert werden und seine Aktivität kann unter mageren Bedingungen regeneriert werden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein katalytisches Material, das ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist. Das katalytische Material ist zum Behandeln eines von einem Erdgas(NG)-Motor produzierten Abgases geeignet.
  • Die Erfindung liefert auch einen Oxidationskatalysator, der zum Behandeln von Methan/Ethan oder zum Behandeln eines Abgases, das von einem Erdgas(NG)-Motor produziert wird, geeignet ist. Der Oxidationskatalysator umfasst ein erfindungsgemäßes katalytisches Material und ein Substrat.
  • Das katalytische Material der Erfindung zeigt eine überraschend gute oxidative Aktivität gegenüber Methan und/oder Ethan (hier als ”Methan/Ethan” abgekürzt). Es kann des Weiteren eine niedere Methan-Anspringtemperatur und/oder eine niedere Ethan-Anspringtemperatur aufweisen. Zum Erreichen einer zufriedenstellenden Umwandlungsaktivität gegenüber Methan/Ethan kann ein Erwärmen des katalytischen Materials auf hohe Temperaturen nicht erforderlich sein.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen katalytischen Materials besteht darin, dass es eine gute thermische Stabilität, insbesondere unter hydrothermalen Bedingungen (d. h. in Gegenwart von Wasserdampf) aufweist. Wenn das katalytische Material bei relativ hohen Temperaturen verwendet wird, verschlechtert sich die oxidative Aktivität des katalytischen Materials gegenüber Methan/Ethan nicht wesentlich.
  • Ein weiterer Vorteil, der von dem katalytischen Material der Erfindung geliefert wird, besteht darin, dass bei relativ niederen Temperaturen (z. B. < 500°C) die Aktivität im Betrieb in Gegenwart von Wasserdampf nicht abfällt, wie dies bei Aluminiumoxid-geträgerten Katalysatoren beobachtet wird.
  • Ferner wird durch die Erfindung ein Abgassystem bereitgestellt, das zum Behandeln eines Methan enthaltenden Abgases geeignet ist. Das Abgassystem umfasst einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst einen Motor und ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Die Vorrichtung kann ein Fahrzeug sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Methan enthaltenden Abgases, wobei das Verfahren ein In-Kontakt-bringen des Abgases mit entweder einem katalytischen Material der Erfindung oder einem Oxidationskatalysator der Erfindung umfasst.
  • Die Erfindung liefert verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators, der ein katalytisches Material gemäß der Erfindung umfasst.
  • In einem ersten Verfahrensaspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators die folgenden Stufen:
    • (i) Herstellen eines ein katalytisches Material umfassenden Washcoats, wobei das katalytische Material ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt von tetraedrisch angeordneten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist, und
    • (ii) Applizieren des Washcoats auf das Substrat.
  • In einem zweiten Verfahrensaspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators:
    • (a) ein Ausbilden eines extrudierten Festkörpers, der das katalytische Material umfasst durch: (i) Herstellen eines Gemisches, das ein pulverförmiges katalytisches Material und optional mindestens eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Bindemittel/Matrix-Komponente, einer anorganischen Faser und einer Kombination hiervon besteht, wobei das katalytische Material ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicum, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist; (ii) Extrudieren des Gemischs zu einem extrudierten Festkörper (z. B. einem Substrat) und optional Trocknen und/oder Calcinieren des extrudierten Festkörpers.
  • In einem dritten Verfahrensaspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators:
    • (a) ein Ausbilden eines das Molekularsieb umfassenden extrudierten Festkörpers durch: (i) Herstellen eines Gemischs, das ein pulverförmiges Molekularsieb und optional mindestens eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Bindemittel/Matrix-Komponente, einer anorganischen Faser und einer Kombination hiervon besteht, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist; (ii) Extrudieren des Gemischs zu einem extrudierten Festkörper (z. B. einem Substrat) und optional Trocknen und/oder Calcinieren des extrudierten Festkörpers; und
    • (b) ein Ausbilden des katalytischen Materials durch Imprägnieren des Molekularsiebs in den extrudierten Festkörper mit einem Platingruppenmetall (PGM), um das Platingruppenmetall (PGM) auf dem Molekularsieb zu trägern.
  • In einem vierten Verfahrensaspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators die folgenden Stufen:
    • (i) Herstellen eines ein Molekularsieb umfassenden Washcoats, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist; und
    • (ii) Applizieren des Washcoats auf das Substrat zum Ausbilden eines beschichteten Substrats und anschließendes optionales Trocknen und/oder optionales Calcinieren des beschichteten Substrats; und
    • (iii) Imprägnieren des Molekularsiebs mit einem Platingruppenmetall (PGM) (z. B. durch Applizieren einer das Platingruppenmetall umfassenden Lösung auf das beschichtete Substrat), um ein katalytisches Material, dass das Molekularsieb und das auf dem Molekularsieb geträgerte Platingruppenmetall (PGM) umfasst, herzustellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt FTIR-Transmissionsspektren im Bereich der –OH-Streckschwingungen von bloßen MFI-1- und MFI-2-Zeolithen und von den entsprechenden, Pt und Pd trägernden Zeolithen.
  • 2 zeigt ein Abgassystem, das einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator (10) umfasst, der sich stromab einer Schwefelfalle (5) befindet. Abgas (30), das von einem Erdgasmotor erzeugt wird, wird zuerst durch die Schwefelfalle (5) geführt. Zusätzliche Kohlenwasserstoffe können in das Abgas (30) injiziert bzw. eingedüst werden, wenn ein Kohlenwasserstoffinjektor (20) in dem Abgassystem vorhanden ist. Nach Führen des Abgases (40) durch die Schwefelfalle (5) wird dieses anschließend durch den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator (10) geführt.
  • 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator. Der Oxidationskatalysator weist einen ersten Bereich (3) an einem Auslassende des Katalysators auf, wobei es sich dabei um eine das erfindungsgemäße katalytische Material umfassende Zone handelt. Des Weiteren ist ein zweiter Bereich (2) an einem Einlassende des Katalysators vorhanden, der eine ein Schwefeleinfangmaterial umfassende Zone ist. Sowohl der erste Bereich als auch der zweite Bereich sind auf einem Substrat (1) angeordnet.
  • 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator. Der Oxidationskatalysator weist einen ersten Bereich (3) auf, der eine das erfindungsgemäße katalytische Material umfassende Schicht ist. Diese Schicht ist auf einem Substrat (1) angeordnet. Des Weiteren ist ein zweiter Bereich (2) vorhanden, der eine ein Schwefel einfangendes Material umfassende Schicht ist und auf dem ersten Bereich angeordnet ist.
  • 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator. Der Oxidationskatalysator weist einen ersten Bereich (3) auf, der eine das katalytische Material der Erfindung umfassende Schicht ist. Diese Schicht ist auf einem Substrat (1) angeordnet. Des Weiteren ist ein zweiter Bereich (2) vorhanden, der eine ein Schwefel einfangendes Material umfassende Zone ist und auf dem ersten Bereich an einem Einlassende des Substrats angeordnet ist.
  • 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Das Abgassystem umfasst einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator (10), der stromab von zwei Schwefelfallen (5A, 5B) angeordnet ist. Die Schwefelfallen (5A, 5B) sind stromauf des Oxidationskatalysators parallel angeordnet. Ein Kohlenwasserstoffinjektor (20) kann stromauf der Schwefelfallen (5A, 5B) angeordnet sein.
  • 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Das Abgassystem umfasst einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator (10), der stromab einer Schwefelfalle (5) angeordnet ist. Das Abgassystem enthält auch eine Umgehung (6), um dem Abgas zu ermöglichen, zu dem Oxidationskatalysator zu strömen, ohne durch die Schwefelfalle hindurchzutreten. Ein Kohlenwasserstoffinjektor (20) kann sich stromauf der Schwefelfalle (5) befinden.
  • 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Das Abgassystem ist ein Rückstromsystem, mittels dessen Abgas von jedem Ende her durch das System hindurchgeführt werden kann. Das Abgassystem umfasst einen erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator (10), der sich zwischen zwei Schwefelfallen (5A, 5B) befindet. Eine Schwefelfalle ist an jedem Ende des Oxidationskatalysators vorhanden. Zwischen jeder Schwefelfalle (5A, 5B) und dem Ende des Oxidationskatalysators (10) kann ein Kohlenwasserstoffinjektor (20A, 20B) angeordnet sein.
  • 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgassystem. Das Abgassystem umfasst zwei erfindungsgemäße Oxidationskatalysatoren (10A, 10B). Die Oxidationskatalysatoren sind in dem Abgassystem parallel angeordnet. Ein Kohlenwasserstoffinjektor (20) kann stromauf der beiden Oxidationskatalysatoren (z. B. stromauf der parallelen Anordnung der Oxidationskatalysatoren) angeordnet sein.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein katalytisches Material, das ein Molekularsieb und ein Platingruppenmetall (PGM) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Das Platingruppenmetall (PGM) ist auf dem Molekularsieb geträgert.
  • Das Molekularsieb ist typischerweise ein kristallines Molekularsieb, beispielsweise ein Zeolith.
  • Typischerweise besitzt das Molekularsieb ein Gerüst, das einen Gehalt an tetraedrisch angeordneten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist. Wie auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt, ist der Begriff ”T-Atom” eine Abkürzung für ”tetraedrisch angeordnetes Atom”, das in dem Gerüst des Molekularsiebs vorhanden ist.
  • Der Begriff ”Heteroatom”, wie er hier im Kontext von ”T-Atomen” bzw. ”tetraedrisch angeordneten Atomen” verwendet wird, bezieht sich auf Atome, die nicht Silicium und nicht Sauerstoff (d. h. Nicht-Silicium-, Nicht-Sauerstoff-Heteroatome) sind, insbesondere auf Atome, die nicht Silicium, nicht Germanium und nicht Sauerstoff sind (d. h. Nicht-Silicium-, Nicht-Germanium-, Nicht-Sauerstoff-Heteroatome sind). Das Molekularsieb kann ein Gerüst aufweisen, das ein oder mehrere tetraedrisch angeordnete Heteroatome umfasst. Das Heteroatom kann beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminium (Al), Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zink (Zn), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Stärker bevorzugt ist das Heteroatom aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminium (Al), Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zink (Zn), Eisen (Fe) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Zur Vermeidung von Zweifeln sei angemerkt, dass die tetraedrisch koordinierten Heteroatome nicht Germanium sein können.
  • Das Molekularsieb kann ein Gerüst aufweisen, das Silicium, Sauerstoff, Germanium und tetraedrisch angeordnete Heteroatome umfasst und wobei ein Gehalt von tetraedrisch koordinierten Heteroatomen ≤ etwa 0,20 Mol-% (oder wie nachfolgend definiert) beträgt. Es kann bevorzugt sein, dass das Molekularsieb ein Gerüst aufweist, das im Wesentlichen aus Silicium, Sauerstoff, Germanium und tetraedrisch angeordneten Heteroatomen besteht. Stärker bevorzugt kann das Molekularsieb ein Gerüst aufweisen, dass im Wesentlichen aus Silicium, Sauerstoff und Germanium (z. B. als den Bestandteilsatomen des Gerüsts) besteht, wobei die Menge von Germanium nachfolgender Definition entspricht (z. B. ist der Gehalt von tetraedrisch angeordneten Heteroatomen 0,00 Mol-%).
  • Wenn das Molekularsieb ein Germanium umfassendes Gerüst aufweist, beträgt typischerweise die Menge an Germanium (z. B. von tetraedrisch koordinierten Germaniumatomen) ≤ etwa 10 Mol-%, vorzugsweise ≤ etwa 5 Mol-% und stärker bevorzugt ≤ etwa 1 Mol-%.
  • Die Erfindung liefert ein katalytisches Material, das ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und ein Gehalt an tedraedrisch angeordneten Heteroatomen ≤ etwa 0,20 Mol-% beträgt.
  • Das Molekularsieb kann ein Silicium, Sauerstoff und tedraedrisch angeordnete Heteroatome umfassendes Gerüst aufweisen, und ein Gehalt von tetraedrisch angeordneten Heteroatomen beträgt ≤ etwa 0,20 Mol-% (oder wie nachfolgend definiert). Es kann bevorzugt sein, dass das Molekularsieb ein Gerüst aufweist, das im Wesentlichen aus Silicium, Sauerstoff und tetraedrisch angeordneten Heteroatomen (z. B. als den Bestandteilsatomen des Gerüsts) besteht. Stärker bevorzugt kann das Molekularsieb ein Gerüst aufweisen, das im Wesentlichen aus Silicium und Sauerstoff besteht (z. B. ist der Gehalt von tetraedrisch koordinierten Heteroatomen 0,00 Mol-%).
  • Das Molekularsieb kann vorzugsweise einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von < etwa 0,17 Mol-%, stärker bevorzugt ≤ etwa 0,15 Mol-%, wie beispielsweise < etwa 0,15 Mol-% und noch stärker bevorzugt ≤ etwa 0,12 Mol-% (z. B. < etwa 0,12 Mol-%) aufweisen.
  • Typischerweise kann das Molekularsieb einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≥ etwa 0,001 Mol-%, vorzugsweise ≥ etwa 0,010 Mol-%, stärker bevorzugt etwa 0,020 Mol-% aufweisen.
  • In manchen Fällen weist das Molekularsieb keinen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen auf (d. h., das Molekularsieb umfasst keine tetraedrisch koordinierten Heteroatome).
  • Das Molekularsieb kann mikroporös oder mesoporös sein. In Übereinstimmung mit den IUPAC-Definitionen von ”mikroporös” und ”mesoporös” (siehe Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739–1758) weist ein mikroporöses Molekularsieb Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 nm auf und ein mesoporöses Molekularsieb weist Poren mit einem Durchmesser von 2 nm bis 50 nm auf.
  • Das Molekularsieb kann mesoporös sein. Wenn das Molekularsieb ein mesoporöses Molekularsieb ist, kann das mesoporöse Molekularsieb typischerweise aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus MCM-41, MCM-48, MCM-50, FSM-16, AMS, SBA-1, SBA-2, SBA-3, SBA-15, HMS, MSU, SBA-15 und KIT-1 besteht.
  • Typischerweise, insbesondere wenn das Molekularsieb mikroporös ist, weist das Molekularsieb einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, AFI, AFX, ANA, AST, ASV, ATS, BCT, BEA, BEC, BOF, BOG, BRE, CAN, CDO, CFI, CGS, CHA, CHI, CON, DAC, DDR, DOH, DON, EAB, EDI, EEI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAR, FAU, FER, GON, HEU, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, IRR, IRY, ISV, ITE, ITG, ITH, ITN, ITR, ITT, ITV, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, KFI, LEV, LOV, LTA, LTF, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MOR, MOZ, MRE, MSE, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NAB, NES, NON, NSI, OBW, OFF, OKO, PAU, PCR, PHI, POS, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SFW, SGT, SOD, SOF, SSF, SSO, SSY, STF, STI, STO, STT, STW, SVR, SVV, SZR, TON, TUN, UFI, UOS, UOV, UTL, UWY, VET, VNI und VSV besteht. Jeder der vorgenannten Drei-Buchstaben-Codes repräsentiert einen Gerüsttyp in Übereinstimmung mit der ”IUPAC-Kommission zur Zeolith-Nomenklatur” und/oder der ”Strukturkommission der Internationalen Zeolithvereinigung”.
  • Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb ein Zeolith ist. Der Zeolith kann als ein Siliciumdioxid enthaltender Zeolith, wie ein silicatischer Zeolith, bezeichnet werden.
  • Der Zeolith ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Alumosilicat-Zeolith, einem Bor-alumosilicat-Zeolith, einem Gallium-alumosilicat-Zeolith, einem Germanosilicat-Zeolith und einem Titanosilicat-Zeolith besteht. In jedem dieser Zeolithtypen entspricht der Gehalt der tetraedrisch koordinierten Heteroatome der obigen Definition. Somit sind diese Zeolithe silicatische (d. h. in hohem Maße Siliciumdioxid enthaltende) Zeolithe mit einem geringen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen, wie Aluminium (Al), Bor (B), Gallium (Ga) und Titan (Ti) und optional auch Zink (Zn), Eisen (Fe).
  • Es ist bevorzugt, dass der Zeolith ein silicatischer Zeolith, wie ein reiner Siliciumdioxid-Zeolith, ist. Der silicatische Zeolith oder der reine Siliciumdioxid-Zeolith können ein aus den nachfolgenden Tabellen ausgewählter Zeolith sein.
  • Wie auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt ist, weist ein silicatischer Zeolith oder ein reiner Siliciumdioxid-Zeolith ein Gerüst auf, dass SiO4-Tetraeder umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Figure DE112016000032T5_0002
  • Figure DE112016000032T5_0003
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass das Molekularsieb, insbesondere wenn das Molekularsieb ein Zeolith ist, einen Gerüsttyp aufweist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, ANA, ATS, BEA, CDO, CFI, CHA, CON, DDR, ERI, FAU, FER, GON, IFR, IFW, IFY, IHW, IMF, IRN, IRY, ISV, ITE, ITG, ITN, ITR, ITW, IWR, IWS, IWV, IWW, JOZ, LTA, LTF, MEL, MEP, MFI, MRE, MSE, MTF, MTN, MTT, MTW, MVY, MWW, NON, NSI, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, SEW, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFS, SFV, SGT, SOD, SSF, SSO, SSY, STF, STO, STT, SVR, SVR, TON, TUN, UOS, UOV, UTL, UWY, VET, VNI besteht. Stärker bevorzugt weist das Molekularsieb oder der Zeolith einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus BEA, CDO, CON, MEL, MWW, MFI und FAU besteht, noch stärker bevorzugt ist der Gerüsttyp aus der Gruppe ausgewählt, die aus BEA und MFI besteht.
  • Wenn ein tetraedrisch koordiniertes Heteroatom Aluminium ist, kann das Molekularsieb oder der Zeolith ein SAR von ≥ 1200 aufweisen. Es kann bevorzugt sein, dass das SAR 1300, wie ≥ 1500 (z. B. ≥ 1700), stärker bevorzugt ≥ 2000, wie beispielsweise ≥ 2200, beträgt.
  • Der Zeolith kann aus einem kleinporigen Zeolith (d. h. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), einem mittelporigen Zeolith (d. h. einem Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) und einem großporigen Zeolith (d. h. einem Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ausgewählt sein.
  • Auf dem einschlägigen Fachgebiet sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Molekularsieben, insbesondere Zeolithen, mit einem hohen Siliciumdioxidgehalt (z. B. einem hohen SAR) und einem spezifischen Gerüsttyp und Porendurchmesser bekannt. Des Weiteren sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung eines auf einem Zeolith geträgerten Übergangsmetalls, wie eines Platingruppenmetalls, bekannt; siehe z. B. die WO 2012/166868 .
  • In einer ersten Ausführungsform des katalytischen Materials ist das Molekularsieb oder der Zeolith ein kleinporiges Molekularsieb oder ein kleinporiger Zeolith. Das kleinporige Molekularsieb oder der kleinporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, AFX, ANA, CDO, CHA, DDR, EAB, EDI, EPI, ERI, IHW, ITE, ITW, KFI, LEV, MER, NSI, PAU, PHI, RHO, RTH, UFI und VNI besteht. Stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb oder der kleinporige Zeolith einen Gerüsttyp auf, der CHA, CDO oder DDR ist.
  • In einer zweiten Ausführungsform des katalytischen Materials ist das Molekularsieb oder der Zeolith ein mittelporiges Molekularsieb oder ein mittelporiger Zeolith. Das mittelporige Molekularsieb oder der mittelporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MFI, MEL, MWW und EUO besteht. Stärker bevorzugt weist das mittelporige Molekularsieb oder der mittelporige Zeolith einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MFI, MEL und MWW besteht, wie MFI, auf.
  • In einer dritten Ausführungsform des katalytischen Materials ist das Molekularsieb oder der Zeolith ein großporiges Molekularsieb oder ein großporiger Zeolith. Das großporige Molekularsieb oder der großporige Zeolith weist vorzugsweise einen Gerüsttyp auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AFI, CON, BEA, FAU, MOR und EMT besteht. Stärker bevorzugt weist das großporige Molekularsieb oder der großporige Zeolith einen Gerüsttyp, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AFI, BEA, CON und FAU besteht, wie BEA, auf.
  • Im Allgemeinen kann das katalytische Material der Erfindung einen silicatischen Zeolith oder einen reinen Siliciumdioxid-Zeolith umfassen. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass ein einen solchen Zeolith umfassendes katalytisches Material die zuvor genannten Vorteile liefern kann. Das erfindungsgemäße katalytische Material ist besonders vorteilhaft, wenn der Zeolith eine große Menge an Silanolgruppen aufweist.
  • Insbesondere wenn das Molekularsieb ein Zeolith ist, wie ein silicatischer Zeolith oder ein reiner Siliciumdioxid-Zeolith, kann es bevorzugt sein, dass das Molekularsieb mindestens 0,010 mmol/g an Silanolgruppen umfasst. Stärker bevorzugt umfasst das Molekularsieb mindestens 0,020 mmol/g an Silanolgruppen (z. B. 0,030 mmol/g an Silanolgruppen). Die Menge an Silanolgruppen kann unter Verwendung einer K-Aufnahme-Methode, wie der in den Beispielen beschriebenen K-Aufnahme-Methode, gemessen werden. Es wurde festgestellt, dass eine vorteilhafte Oxidationsaktivität erhalten werden kann, wenn das Molekularsieb, insbesondere der Zeolith, eine erhebliche Anzahl an Silanolgruppen enthält.
  • Das Vorhandensein von Silanolgruppen kann unter Verwendung von FTIR-Spektroskopie bestimmt werden.
  • Das katalytische Material der Erfindung kann ein Infrarotspektrum aufweisen, das einen oder mehrere Absorptionspeak(s) [d. h. charakteristische Absorptionspeak(s) der O-H-Streckschwingung], die in einem Bereich von 3000 cm–1 bis 3800 cm–1 zentriert sind, umfasst. Es ist bevorzugt, dass das Infrarotspektrum einen oder mehrere Absorptionspeak(s) umfasst, die in einem Bereich von 3000 cm–1 bis 3700 cm–1, stärker bevorzugt 3000 cm–1 bis 3600 cm–1 zentriert sind.
  • Es kann bevorzugt sein, dass das Molekularsieb oder der Zeolith mindestens 0,010 mmol/g an Silanolgruppen umfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb oder der Zeolith Silanolgruppen umfasst, wobei die Silanolgruppen eine anfängliche Zersetzungstemperatur von ≥ 500°C aufweisen. Die anfängliche Zersetzungstemperatur kann durch Differenzkalorimetrie (DSC) gemessen werden.
  • Ein Molekularsieb oder ein Zeolith mit Silanolgruppen kann durch Entfernen von organischen Templaten während der Synthese des Molekularsiebs oder des Zeoliths, durch Entfernen von Germanium aus dem Gerüst mittels einer Behandlung nach der Synthese oder durch Entfernung von Heteroatomen (z. B. Al, B, Ga, Zn usw.) aus dem Molekularsieb oder dem Zeolith durch eine Behandlung nach der Synthese erhalten werden. In einigen Fällen können die Silanolgruppen ein intrinsischer Teil des Molekularsieb- oder Zeolithgerüsts sein.
  • Typischerweise ist das Molekularsieb oder der Zeolith ein Feststoff. Stärker bevorzugt liegt das Molekularsieb oder der Zeolith in partikelförmiger Form vor.
  • Wenn das Molekularsieb oder der Zeolith in partikelförmiger Form vorliegt, weist typischerweise das Molekularsieb oder der Zeolith eine D50 von 0,1 μm bis 20 μm (z. B. 5 μm bis 15 μm), wie z. B. 0,2 μm bis 15 μm (z. B. 0,2 μm bis 10 μm oder 7,5 μm bis 12,5 μm) auf. Es ist bevorzugt, dass die D50 0,5 μm bis 10 μm beträgt. Zur Vermeidung von Zweifeln sei angemerkt, dass die D50 (d. h. Medianpartikelgrößen)-Messung mittels Laserbeugungs-Partikelgrößenanalyse, beispielsweise unter Verwendung eines Malvern Mastersizer 2000, erhalten werden kann. Die Messung ist eine auf dem Volumen basierende Technik (d. h., der D50 kann auch als DV50 (oder D(v, 0,50)) bezeichnet werden) und wendet ein mathematisches Mie-Theorie-Modell zur Bestimmung einer Teilchengrößenverteilung an.
  • Es wurde festgestellt, dass, wenn das Molekularsieb oder der Zeolith eine kleine Partikelgrößenverteilung (d. h. mit einem geringeren D50) aufweist, das katalytische Material eine höhere Aktivität und hydrothermale Beständigkeit aufweist als ein katalytisches Material, das ein Molekularsieb oder einen Zeolith mit einer größeren Partikelgrößenverteilung umfasst. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen wird angenommen, dass die Stellen der Silanolgruppen des Molekularsiebs oder Zeoliths für das Platingruppenmetall leichter zugänglich werden, wenn die Partikelgröße des Molekularsiebs oder Zeoliths abnimmt. Das katalytische Material kann jedoch eine bessere Haltbarkeit bzw. Beständigkeit zeigen, wenn das Molekularsieb oder der Zeolith eine größere Partikelgrößenverteilung aufweist.
  • Das katalytische Material der Erfindung umfasst ein Platingruppenmetall (PGM), das auf dem Molekularsieb geträgert ist. Typischerweise ist das Platingruppenmetall (PGM) aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd), einer Kombination von Palladium (Pd) und Rhodium (Rh), einer Kombination von Platin (Pt) und Rhodium (Rh) und einer Kombination von Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) besteht.
  • Das Platingruppenmetall (PGM) ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) besteht. Es ist weiter bevorzugt, dass das Platingruppenmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd) und einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) besteht. Das Platingruppenmetall kann Palladium (Pd) sein. Alternativ kann das Platingruppenmetall (PGM) eine Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) sein. Eine ausgezeichnete Oxidationsaktivität kann erhalten werden, wenn das katalytische Material Palladium (Pd) umfasst.
  • Wenn das Platingruppenmetall (PGM) eine Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) ist, kann die Kombination von Pt und Pd aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus gesondert geträgertem Pt und Pd, einem Gemisch von Pt und Pd, einer Legierung von Pt und Pd und sowohl einem Gemisch als auch einer Legierung von Pt und Pd besteht. Wenn das PGM gesondert geträgertes Pt und Pd ist, sind die Partikel von Pt und Pd auf gesonderten Stellen des Molekularsiebs geträgert. Das Gemisch oder die Legierung von Pt und Pd ist vorzugsweise bimetallisch.
  • Typischerweise umfasst das Molekularsieb das Platingruppenmetall (d. h. gemäß obiger Definition) als das alleinige Übergangsmetall, vorzugsweise als das alleinige Platingruppenmetall (d. h., es können keine weiteren Platingruppenmetalle, die von den explizit genannten verschieden sind, vorhanden sein).
  • Das katalytische Material kann vorzugsweise im Wesentlichen aus (i) einem Platingruppenmetall (PGM) und/oder einem Oxid hiervon und (ii) einem Molekularsieb gemäß Definition hierin bestehen, wobei das Platingruppenmetall (PGM) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) besteht.
  • Im Allgemeinen kann das katalytische Material eine Gesamtmenge des Platingruppenmetalls (PGM), vorzugsweise eine Gesamtmenge des auf dem Molekularsieb geträgerten Platingruppenmetalls (PGM), von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-% umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmenge des PGM, vorzugsweise die Gesamtmenge des auf dem Molekularsieb geträgerten PGM, 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, wie beispielsweise 0,2 Gew.-% bis 15 Gew.-% beträgt.
  • Es kann bevorzugt sein, dass die Gesamtmenge des PGM (z. B. die Gesamtmenge von auf dem Molekularsieb geträgertem PGM) 6 Gew.-% bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt 7,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, wie 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%, beträgt.
  • Wenn das PGM Palladium umfasst (z. B. wenn Palladium entweder einzeln oder in Kombination mit einem weiteren Metall vorhanden ist), umfasst das katalytische Material typischerweise eine Gesamtmenge an Palladium, vorzugsweise eine Gesamtmenge an auf dem Molekularsieb geträgerten Palladium, von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-% (z. B. 0,02 Gew.-% bis 15 Gew.-%). Vorzugsweise umfasst das katalytische Material eine Gesamtmenge an Palladium, insbesondere eine Gesamtmenge von auf dem Molekularsieb geträgertem Palladium, von 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, wie z. B. 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Stärker bevorzugt umfasst das katalytische Material eine Gesamtmenge an Palladium (z. B. eine Gesamtmenge des auf dem Molekularsieb geträgerten Palladiums) von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, wie z. B. 0,75 Gew.-% bis 7,5 Gew.-%. Es kann bevorzugt sein, dass das katalytische Material typischerweise eine Gesamtmenge von Palladium, vorzugsweise eine Gesamtmenge von auf dem Molekularsieb geträgertem Palladium, von 4 Gew.-% bis 20 Gew.-% (z. B. 4,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%), wie z. B. 5 Gew.-% bis 17,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 7,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, umfasst.
  • Das PGM ist auf dem Molekularsieb geträgert. Der Begriff ”geträgert” in diesem Kontext bezieht sich auf ein PGM, das mit dem Molekularsieb assoziiert bzw. verbunden ist. Typischerweise ist das PGM mit den Silanolgruppen des Molekularsiebs assoziiert (z. B. in Form einer ionischen Bindung oder einer kovalenten Bindung). Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die aktiven PGM-Stellen mit Silanolgruppen, wie Silanol-Neststellen und/oder terminalen Si-OH(oder Si-O–-)-Gruppen, die auf einer äußeren Oberfläche und/oder in einem Hohlraum des Molekularsiebs vorhanden sein können, verbunden bzw. assoziiert sind.
  • Einige der PGM können sich im Inneren der Poren des Molekularsiebs befinden. Bei dem katalytischen Material können sich mindestens 1 Gew.-% (d. h. der Menge des PGM des katalytischen Materials) des PGM sich im Inneren der Poren des Molekularsiebs befinden, vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 10 Gew.-%. Die Menge von PGM im Inneren der Poren des Molekularsiebs kann unter Verwendung herkömmlicher Techniken oder durch das in SAE 2013-01-0531 beschriebene Verfahren bestimmt werden.
  • Bei dem katalytischen Material können sich ≤ 75 Gew.-% (d. h. der PGM-Menge des katalytischen Materials) des PGM, vorzugsweise ≤ 50 Gew.-% des PGM im Inneren der Poren des Molekularsiebs befinden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ferner einen Oxidationskatalysator zum Behandeln von Methan/Ethan oder eines Abgases, das von einem Erdgas(NG)-Motor erzeugt wird. Der Oxidationskatalysator umfasst ein katalytisches Material der Erfindung und ein Substrat. Der Oxidationskatalysator kann durch Applizieren eines Washcoats auf die Oberfläche eines Substrats und/oder durch Extrusion hergestellt werden. Der Oxidationskatalysator kann durch Herstellen eines Washcoats und Applizieren von diesem auf ein Substrat unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahren hergestellt werden (siehe z. B. unsere WO 99/47260 , WO 2011/080525 und WO 2014/195685 ). Verfahren zur Herstellung von Oxidationskatalysatoren durch Extrusion sind ebenfalls bekannt (siehe z. B. unsere WO 2011/092519 ).
  • In einer Ausführungsform ist das katalytische Material auf dem Substrat angeordnet oder geträgert (z. B. ist das katalytische Material auf eine Oberfläche des Substrats in einem Washcoat appliziert). Das katalytische Material kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. befindet sich das katalytische Material in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats).
  • Der Oxidationskatalysator kann eine Gesamtbeladung des katalytischen Materials von 0,3 bis 5,0 g·Zoll–3, vorzugsweise 0,4 bis 3,8 g·Zoll–3, noch stärker bevorzugt von 0,5 bis 3,0 g·Zoll–3 (z. B. 1 bis 2,75 g·Zoll–3 oder 0,75 bis 1,5 g·Zoll–3) und noch stärker bevorzugt 0,6 bis 2,5 g·Zoll–3 (z. B. 0,75 bis 2,3 Zoll–3) umfassen.
  • Der Oxidationskatalysator kann einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfassen. Typischerweise ist der erste Bereich so angeordnet, dass er mit dem Gas in Kontakt gelangt, nachdem das Abgas (z. B. der Hauptanteil des Abgases) mit dem zweiten Bereich in Kontakt gelangt ist und/oder durch den zweiten Bereich hindurchgetreten ist.
  • Der zweite Bereich umfasst typischerweise ein Schwefel einfangendes Material oder besteht im Wesentlichen daraus. Der erste Bereich umfasst das katalytische Material oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Der erste Bereich kann eine erste Schicht oder eine erste Zone sein.
  • Der zweite Bereich kann eine zweite Schicht oder eine zweite Zone sein.
  • Der Oxidationskatalysator kann daher eine erste Schicht oder Zone und eine zweite Schicht oder Zone umfassen. Die erste Schicht oder Zone kann das katalytische Material umfassen oder daraus bestehen. Die zweite Schicht oder Zone kann ein Schwefel einfangendes Material, wie ein Schwefel einfangendes Material gemäß nachfolgender Beschreibung für die Schwefelfalle, oder beispielsweise auf Aluminiumoxid geträgertes Mangan umfassen oder daraus bestehen.
  • Wenn der Oxidationskatalysator eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfasst, ist es bevorzugt, dass die erste Schicht auf dem Substrat angeordnet oder geträgert (z. B. direkt auf dem Substrat angeordnet oder geträgert) ist und die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert ist (z. B. ist die zweite Schicht direkt auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert). In dieser Anordnung gelangt die erste Schicht in Kontakt mit dem Abgas, nachdem der Hauptteil des Abgases mit der zweiten Schicht in Kontakt gelangt und/oder durch die zweite Schicht hindurchgetreten ist.
  • Wenn der Oxidationskatalysator eine erste Zone und eine zweite Zone umfasst, ist die erste Zone vorzugsweise nahe oder an einem Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert. Stärker bevorzugt ist die zweite Zone nahe oder an einem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert. Die erste Zone gelangt mit dem Abgas in Kontakt, nachdem das Abgas mit der zweiten Zone in Kontakt gelangt und/oder durch die zweite Zone hindurchgetreten ist.
  • In einer ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist der erste Bereich eine erste Zone und der zweite Bereich ist eine zweite Zone. Es ist bevorzugt, dass die erste Zone an oder nahe einem Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist. Stärker bevorzugt ist die zweite Zone an oder nahe einem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert.
  • Die erste Zone und/oder die zweite Zone können direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. jede der ersten Zone und/oder der zweiten Zone befindet sich in direktem Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats).
  • Die erste Zone und/oder die zweite Zone können auf einem dritten Bereich angeordnet oder geträgert sein.
  • In einer zweiten Oxidationskatalysatoranordnung ist der erste Bereich eine erste Schicht und der zweite Bereich ist eine zweite Schicht. Es ist bevorzugt, dass die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert ist (z. B. ist die zweite Schicht direkt auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert).
  • Die erste Schicht kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die erste Schicht befindet sich in direktem Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Zusätzlich oder alternativ kann die erste Schicht direkt auf einem dritten Bereich angeordnet sein.
  • In einer dritten Oxidationskatalysatoranordnung ist der erste Bereich eine erste Schicht und der zweite Bereich ist eine zweite Zone. Es ist bevorzugt, dass die zweite Zone auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert (z. B. direkt angeordnet oder geträgert) ist. Stärker bevorzugt ist die zweite Zone auf der ersten Schicht an oder nahe einem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert (z. B. direkt angeordnet oder geträgert).
  • Die erste Schicht kann direkt auf dem Substrat angeordnet sein (d. h. die erste Schicht befindet sich in direktem Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats). Zusätzlich oder alternativ kann die erste Schicht direkt auf einem dritten Bereich angeordnet sein.
  • Im Allgemeinen, und insbesondere in der zweiten und dritten Oxidationskatalysatoranordnung erstreckt sich die erste Schicht typischerweise über eine gesamte Länge (d. h. im Wesentlichen eine gesamte Länge) des Substrats, insbesondere die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths.
  • Allgemein, und insbesondere in der zweiten Oxidationskatalysatoranordnung, erstreckt sich die zweite Schicht typischerweise über eine gesamte Länge (d. h. im Wesentlichen eine gesamte Länge) des Substrats, vorzugsweise über die gesamte Länge der Kanäle eines Substratmonoliths.
  • Allgemein, und insbesondere in der ersten Oxidationskatalysatoranordnung und in der dritten Oxidationskatalysatoranordnung, weist die zweite Zone typischerweise eine Länge von 10% bis 90% der Länge des Substrats (z. B. 10% bis 45%), vorzugsweise 15% bis 75% der Länge des Substrats (z. B. 15% bis 40%), stärker bevorzugt 20% bis 70% (z. B. 30% bis 65%, wie z. B. 25% bis 45%) der Länge des Substrats, noch stärker bevorzugt 25 bis 65% (z. B. 35% bis 50%) der Länge des Substrats auf.
  • Im Allgemeinen, und insbesondere in der ersten Oxidationskatalysatoranordnung, besitzt die erste Zone typischerweise eine Länge von 10% bis 90% der Länge des Substrats (z. B. 10% bis 45%), vorzugsweise 15% bis 75% der Länge des Substrats (z. B. 15% bis 40%), stärker bevorzugt 20% bis 70% (z. B. 30% bis 65%, wie z. B. 25% bis 45%), noch stärker bevorzugt 25% bis 65% (z. B. 35% bis 50%) der Länge des Substrats.
  • In der ersten Oxidationskatalysatoranordnung ist es bevorzugt, dass die Länge der zweiten Zone weniger als die Länge der ersten Zone beträgt.
  • In der dritten Oxidationskatalysatoranordnung ist es bevorzugt, dass die Länge der zweiten Zone weniger als 50% der Länge des Substrats und/oder der ersten Schicht beträgt.
  • Substrate zum Trägern von Oxidationskatalysatoren zum Behandeln von Abgasen, wie beispielsweise aus Verbrennungsmotoren, sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Das Substrat besitzt typischerweise eine Mehr- bzw. Vielzahl von Kanälen (z. B. zum Hindurchströmen des Abgases). Allgemein ist das Substrat ein keramisches Material oder ein metallisches Material.
  • Es ist bevorzugt, dass das Substrat aus Cordierit (SiO2-Al2O3-MgO), Siliciumcarbid (SiC), einer Fe-Cr-Al-Legierung, einer Ni-Cr-Al-Legierung oder einer Edelstahllegierung hergestellt oder zusammengesetzt ist.
  • Typischerweise ist das Substrat ein Monolith (hierin auch als Substratmonolith bezeichnet), vorzugsweise ein Wabenmonolith. Solche Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Das Substrat kann beispielsweise eine röhrenförmige, faserförmige oder partikelförmige Form aufweisen. Beispiele für geeignete Trägermaterialien umfassen ein Substrat vom monolithischen Cordierit-Wabentyp, ein Substrat vom monolithischen SiC-Wabentyp, ein Substrat vom Schichtfaser- oder Gewirketyp, ein Substrat vom Schaumtyp, ein Substrat des Querströmungstyps, ein Substrat des Metalldrahtmaschentyps, ein Substrat des porösen Metallkörpertyps und ein Substrat vom Typ keramisches Partikel.
  • In dem obigen Oxidationskatalysator ist das katalytische Material auf dem Substrat angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann das katalytische Material in dem Substrat verteilt sein (z. B. ist das katalytische Material Teil eines Extrudats, das zur Bildung des Substrats verwendet wird). Somit ist das Substrat ein extrudierter Festkörper, der das katalytische Material umfasst.
  • Es ist möglich, wenn das katalytische Material in dem Substrat verteilt ist (z. B. wenn der Oxidationskatalysator ein extrudiertes Produkt ist), dass der erhaltene Oxidationskatalysator einen Oxidationskatalysator an Leistung übertrifft, bei dem das gesamte katalytische Material auf dem Substrat in Form eines Washcoats aufgetragen (washcoated) ist. Wenn das katalytische Material in dem Substrat verteilt ist (z. B. ist der Oxidationskatalysator ein extrudiertes Produkt), kann es möglich sein, den Oxidationskatalysator schnell zu desulfatieren und er kann eine ausgezeichnete Stabilität im Betrieb (z. B. eine gute Wasser- und Sauerstofftoleranz) im Vergleich zu einem Oxidationskatalysator, der durch Beschichteten in Form eines Washcoats (washcoating) des katalytischen Materials auf das Substrat hergestellt wurde, aufweisen.
  • Der extrudierte Festkörper umfasst typischerweise oder besteht typischerweise im Wesentlichen aus (i) 5% bis 95 Gew.-% katalytisches/m Material und (ii) 5% bis 95% mindestens einer Komponente, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Bindemittel/Matrix-Komponente, einer anorganischen Faser und einer Kombination hiervon besteht.
  • Die Bindemittel/Matrix-Komponente kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Cordierit, einem Nitrid, einem Carbid, einem Borid, einem Spinell, einem hitzebeständigen Metalloxid, Lithium-alumosilicat, Zircon und Gemischen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Das hitzebeständige Metalloxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus optional dotiertem Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid und Gemischen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Geeignete Quellen für Siliciumdioxid, wie Tone, sind in US 2014/0065042 A1 beschrieben.
  • Die anorganische Faser kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einer Kohlenstofffaser, einer Glasfaser, einer Metallfaser, einer Borfaser, einer Aluminiumoxidfaser, einer Siliciumdioxidfaser, einer Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Faser, einer Siliciumcarbidfaser, einer Kaliumtitanatfaser, einer Aluminiumboratfaser und einer keramischen Faser besteht.
  • Wenn das katalytische Material in dem Substrat verteilt ist (z. B. ist das Substrat ein extrudierter Festkörper, der das katalytische Material umfasst), weist typischerweise das Substrat eine Porosität von 35% bis 75% auf. Die Porosität des Substrats kann unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten herkömmlichen Verfahren, wie Quecksilber-Porosimetrie, bestimmt werden.
  • Im Allgemeinen kann das Substrat ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat sein. Wenn das Substrat ein Monolith ist, kann das Substrat ein Durchflussmonolith oder ein Filtermonolith sein.
  • Ein Durchflusssubstrat umfasst typischerweise ein Wabensubstrat (z. B. ein metallisches oder ein keramisches Wabensubstrat) mit einer Vielzahl von Kanälen, die sich durch das (Durchflusssubstrat) hindurch erstrecken, wobei die Kanäle an beiden Enden offen sind.
  • Ein Filtersubstrat umfasst allgemein eine Viel- bzw. Mehrzahl von Einlasskanälen und eine Mehrzahl von Auslasskanälen, wobei die Einlasskanäle an einem stromaufseitigen Ende (d. h. an der Abgaseinlassseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d. h. an der Abgasauslassseite) verstopft oder verschlossen sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft oder verschlossen sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind, und wobei jeder Einlasskanal durch eine poröse Struktur von einem Auslasskanal getrennt ist.
  • Wenn das Substrat ein Filtersubstrat ist, ist es bevorzugt, dass das Filtersubstrat ein Wandstromfilter ist. Bei einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal abwechselnd durch eine Wand der porösen Struktur von einem Auslasskanal getrennt und umgekehrt. Es ist bevorzugt, dass die Einlasskanäle und die Auslasskanäle in einer Wabenanordnung angeordnet sind. Wenn eine Wabenanordnung vorliegt, ist es bevorzugt, dass die Kanäle, die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbart sind, an einem stromaufseitigen Ende verstopft sind und umgekehrt (d. h. die vertikal und lateral zu einem Auslasskanal benachbarten Kanäle sind an einem stromabseitigen Ende verstopft). Bei Betrachtung von einem der beiden Enden her haben die abwechselnd verschlossenen und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts.
  • Im Prinzip kann das Substrat eine beliebige Form oder Größe aufweisen. Jedoch werden die Form und die Größe des Substrats üblicherweise so ausgewählt, dass das Einwirken des katalytisch aktiven Materials auf das Abgas optimiert ist
  • Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Abgassystem zum Behandeln eines typischerweise von einem Motor gemäß nachfolgender Definition produzierten Abgases, das Methan/Ethan enthält. Das Abgassystem umfasst einen Oxidationskatalysator der Erfindung.
  • Das Abgassystem der Erfindung kann mehrere Oxidationskatalysatoren der Erfindung umfassen. Die Mehrzahl von Oxidationskatalysatoren kann in dem Abgassystem in Reihe und/oder parallel angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass das Abgassystem zwei Oxidationskatalysatoren der Erfindung, wie einen ersten Oxidationskatalysator und einen zweiten Oxidationskatalysator, umfasst.
  • Der erste Oxidationskatalysator und der zweite Oxidationskatalysator können in Reihe in einem Abgassystem angeordnet sein, wobei sich bevorzugt der erste Oxidationskatalysator stromauf (z. B. direkt stromauf) des zweiten Oxidationskatalysators befindet. Die Zusammensetzung und/oder Struktur des ersten Oxidationskatalysators und des zweiten Oxidationskatalysators können gleich oder verschieden sein.
  • Wenn der erst Oxidationskatalysator und der zweite Oxidationskatalysator in Reihe angeordnet sind, kann das Abgassystem des Weiteren eine Emissionssteuerungsvorrichtung beispielsweise gemäß nachfolgender Beschreibung, die vorzugsweise stromab des zweiten Oxidationskatalysators angeordnet ist, umfassen. Das Abgassystem kann ein Abgassystem gemäß nachfolgender Beschreibung in einer beliebigen der ersten bis vierten Abgassystemausführungsformen der Erfindung sein, wobei sich jegliche Bezugnahme auf ”den Oxidationskatalysator” auf den ersten Oxidationskatalysator und den zweiten Oxidationskatalysator in Reihe bezieht.
  • Der erste Oxidationskatalysator und der zweite Oxidationskatalysator können parallel angeordnet sein (siehe z. B. 9). Es ist bevorzugt, dass das Abgassystem Mittel zum Umschalten des Abgasstroms zwischen dem ersten Oxidationskatalysator und dem zweiten Oxidationskatalysator umfassen kann. Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms ermöglicht vorzugsweise, dass das Abgas lediglich durch einen (z. B. lediglich einen) Oxidationskatalysator der Erfindung hindurchtritt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus dem ersten Oxidationskatalysator und dem zweiten Oxidationskatalysator besteht. Solche Mittel zum Umschalten des Abgasstroms sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt.
  • Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms kann ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfassen. Das erste Ventil kann sich an einer Verbindungsstelle zwischen dem Auslassende des ersten Oxidationskatalysators und dem Auslassende des zweiten Oxidationskatalysators befinden.
  • Wenn der erste Oxidationskatalysator und der zweite Oxidationskatalysator parallel angeordnet sind, kann das Abgassystem des Weiteren einen Sensor zum Nachweisen von Kohlenwasserstoffen (z. B. CH4) und/oder einen Sensor zum Nachweisen von Sauerstoff umfassen. Der bzw. die Sensor(en) können stromab des ersten Oxidationskatalysators und des zweiten Oxidationskatalysators, beispielsweise stromab der Verbindungsstelle zwischen dem Auslassende des ersten Oxidationskatalysators und dem Auslassende des zweiten Oxidationskatalysators, angeordnet sein.
  • Die parallele Anordnung von erfindungsgemäßen Oxidationskatalysatoren ist vorteilhaft, wenn der Kraftstoff eine erhebliche Menge an Schwefel enthaltender Verunreinigung enthält. Diese Abgassystemanordnung erlaubt die kontinuierliche Verwendung mindestens eines Oxidationskatalysators, während mindestens einer der anderen Oxidationskatalysatoren in einem Umgehungsabschnitt des Abgassystems einer Desulfatierungsstufe zur Regeneration seiner Aktivität unterzogen wird.
  • Es ist allgemein bevorzugt, dass das Abgassystem einen einzelnen Oxidationskatalysator der Erfindung umfasst.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Abgassystem des Weiteren eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfassen. Wenn das Abgassystem weiter eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst, kann der Oxidationskatalysator stromauf der Emissionssteuerungsvorrichtung angeordnet sein (d. h. das Abgassystem ist so angeordnet, dass das Abgas mit dem Oxidationskatalysator vor der Emissionssteuerungsvorrichtung in Kontakt gebracht wird).
  • Das Abgassystem kann des Weiteren eine Mehrzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen umfassen. Es kann notwendig sein, mehrere Typen von Emissionssteuerungsvorrichtungen in das Abgassystem für bestimmte Motortypen einzubeziehen. Wenn das Abgassystem des Weiteren eine Mehrzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen umfasst, ist es bevorzugt, dass der Oxidationskatalysator stromauf der Mehrzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen angeordnet ist (d. h. das Abgassystem ist so angeordnet, dass das Abgas mit dem Oxidationskatalysator in Kontakt gelangt, bevor es mit der Mehrzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen in Kontakt gelangt). Somit wird das Abgas zuerst mit dem Oxidationskatalysator der Erfindung, vor einer beliebigen weiteren Emissionssteuerungsvorrichtung, in Kontakt gebracht.
  • Das Abgassystem kann weiter einen Turbolader umfassen. Der Turbolader kann ein Abgasturbolader sein.
  • Der Oxidationskatalysator kann stromauf des Turboladers angeordnet sein. Somit ist das Abgassystem so angeordnet, dass das Abgas mit dem Oxidationskatalysator vor dem Turbolader in Kontakt gebracht wird. Es kann bevorzugt sein, dass der Oxidationskatalysator direkt stromauf des Turboladers angeordnet ist (d. h. eine Emissionssteuerungsvorrichtung ist nicht zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Turbolader angeordnet).
  • Alternativ kann der Oxidationskatalysator stromab des Turboladers angeordnet sein. Somit ist das Abgassystem so angeordnet, dass das Abgas mit dem Turbolader vor dem Oxidationskatalysator in Kontakt gebracht wird. Es kann bevorzugt sein, dass der Oxidationskatalysator direkt stromab des Turboladers angeordnet ist (d. h. es ist keine Emissionssteuerungsvorrichtung zwischen dem Turbolader und dem Oxidationskatalysator angeordnet).
  • Wenn das Abgassystem eine Emissionssteuerungsvorrichtung oder eine Mehrzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen umfasst, kann die Emissionssteuerungsvorrichtung oder jede Emissionssteuerungsvorrichtung (wenn eine Mehrzahl vorhanden ist) aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Partikelfilter, einer Mager-NOx-Falle (LNT), einem Mager-NOx-Katalysator (LNC), einem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator, einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem Drei-Wege-Katalysator (TWC), einem katalysierten Rußfilter (CSF), einem selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator, einem Ammoniak-Sperrkatalysator (ASC) und einem Benzinpartikelfilter (GPF) besteht. Solche Emissionssteuerungsvorrichtungen sind alle auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Emissionssteuerungsvorrichtung oder mindestens eine Emissionssteuerungsvorrichtung (d. h., wenn eine Mehrzahl vorhanden ist) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Partikelfilter, einem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator, einem katalysiertem Rußfilter (CSF) und einem selektiven katalytischen Reduktionsfilter-(SCRFTM)-Katalysator besteht. Stärker bevorzugt ist die Emissionssteuerungsvorrichtung oder mindestens eine Emissionssteuerungsvorrichtung ein selektiver katalytischer Reduktions-(SCR)-Katalysator oder ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator.
  • Wenn das erfindungsgemäße Abgassystem einen SCR-Katalysator oder einen SCRFTM-Katalysator umfasst, kann das Abgassystem des Weiteren einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels, wie Ammoniak, oder eines Ammoniakvorläufers (z. B. Harnstoff oder Ammoniumformiat, vorzugsweise Harnstoff) in den Abgasstrom stromab des Oxidationskatalysators und stromauf des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators umfassen. Ein solcher Injektor kann fluidisch mit einer Quelle (z. B. einem Tank bzw. Behälter) eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittelvorläufers verbunden sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann Ammoniak in situ erzeugt werden (z. B. während einer fetten Regeneration einer stromauf des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators angeordneten LNT). Somit kann die Vorrichtung, das Fahrzeug oder der Motor hiervon des Weiteren ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen.
  • Der SCR-Katalysator oder der SCRFTM-Katalysator kann ein Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens einem (Metall) aus Cu, Hf, La, Au, In, V, Lanthaniden und Übergangsmetallen der Gruppe VII (z. B. Fe) besteht, wobei das Metall auf einem hitzebeständigen Oxid oder Molekularsieb geträgert ist. Das Metall ist vorzugsweise aus Ce, Fe, Cu und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon ausgewählt, stärker bevorzugt ist das Metall Fe oder Cu.
  • Das hitzebeständige Oxid für den SCR-Katalysator oder den SCRFTM-Katalysator kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Al2O3, TiO2, CeO2, SiO2, ZrO2 und Mischoxiden, die zwei oder mehr hiervon enthalten, besteht. Der Nicht-Zeolithkatalysator kann auch Wolframoxid (z. B. V2O5/WO3/TiO2, WOx/CeZrO2, WOx/ZrO2 oder Fe/WOx/ZrO2) umfassen.
  • Das Molekularsieb des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators kann einen Zeolith umfassen, vorzugsweise ist der Zeolith ein Alumosilicat-Zeolith oder ein Silico-Aluminophosphat(SAPO)-Zeolith.
  • Typischerweise ist der Zeolith ein kleinporiger Zeolith (z. B. CHA), ein mittelporiger Zeolith (z. B. ZSM-5) oder ein großporiger Zeolith (z. B. Beta). Kleinporige Molekularsiebe sind möglicherweise vorteilhaft zur Verwendung in SCR-Katalysatoren oder SCRFTM-Katalysatoren.
  • Das Molekularsieb des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators ist vorzugsweise ein Alumosilicat-Zeolith mit einem SAR von etwa 10 bis etwa 50, wie beispielsweise etwa 15 bis etwa 40. Der Alumosilicat-Zeolith ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus AEI, ZSM-5, ZSM-20, ERI (einschließlich ZSM-34), Mordenit, Ferrierit, BEA (einschließlich Beta), Y, CHA, LEV (einschließlich Nu-3), MCM-22 und EU-1 besteht. Stärker bevorzugt ist der Alumosilicat-Zeolith AEI oder CHA.
  • In einer ersten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF). Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das katalysierte Rußfilter (CSF) (z. B. befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des katalysierten Rußfilters).
  • Eine zweite Abgassystemausführungsform betrifft ein Abgassystem, das den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator umfasst. Dem Oxidationskatalysator folgt typischerweise das katalysierte Rußfilter (CSF) (z. B. befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF)). Dem katalysierten Rußfilter folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z. B. befindet sich das katalysierte Rußfilter stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem katalysierten Rußfilter (CSF) und dem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator angeordnet sein. Somit kann dem katalysierten Rußfilter (CSF) ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (z. B. befindet sich das katalysierte Rußfilter (CSF) stromauf des Injektors seines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels) und dem Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator folgen (z. B. befindet sich der Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators.
  • In einer dritten Abgassystemausführungsform umfasst das Abgassystem den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator, einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator und entweder ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder ein Partikelfilter. Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator (z. B. befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator angeordnet sein. Somit kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (z. B. befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf eines Injektors eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels), und dem Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator folgen (z. B. befindet sich der Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators). Dem selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator folgt das katalysierte Rußfilter (CSF) oder der Partikelfilter (z. B. befindet sich der selektive katalytische Reduktions-(SCR)-Katalysator stromauf des katalysierten Rußfilters (CSF) oder des Partikelfilters).
  • Eine vierte Abgassystemausführungsform umfasst den erfindungsgemäßen Oxidationskatalysator und einen selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator. Dem Oxidationskatalysator der Erfindung folgt typischerweise der selektive katalytische Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator (z. B. befindet sich der erfindungsgemäße Oxidationskatalysator stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysators). Ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann zwischen dem Oxidationskatalysator und dem selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator angeordnet sein. Somit kann dem Oxidationskatalysator ein Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels folgen (z. B. befindet sich der Oxidationskatalysator stromauf eines Injektors eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels) und dem Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels kann der selektive katalytische Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysator folgen (z. B. befindet sich der Injektor eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-(SCRFTM)-Katalysators).
  • In jeder der hier weiter oben beschriebenen zweiten bis vierten Abgassystemausführungsformen kann ein ASC stromab des SCR-Katalysators oder des SCRFTM-Katalysators angeordnet sein. Der ASC kann ein von dem SCR-Katalysator oder dem SCRFTM-Katalysator gesondertes Substrat besitzen. Zusätzlich oder alternativ kann der ASC ein Substrat mit dem SCR-Katalysator oder dem SCRFTM-Katalysator teilen (d. h. der ASC und entweder der SCR-Katalysator oder der SCRFTM-Katalysator sind eine integrale Emissionssteuerungsvorrichtung). Der ASC wird durch eine Schicht oder Zone zum Oxidieren von Ammoniak, die auf einem stromabseitigen oder abschließenden Ende des Substrats angeordnet ist, geliefert.
  • Das Abgassystem, einschließlich der obigen Abgassystemausführungsformen, kann des Weiteren eine Schwefelfalle stromauf des Oxidationskatalysators umfassen. Die Schwefelfalle kann sich direkt stromauf des Oxidationskatalysators befinden (d. h. es befindet sich keine Emissionssteuerungsvorrichtung und/oder kein Turbolader zwischen der Schwefelfalle und dem Oxidationskatalysator). Schwefelfallen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Das Abgassystem kann eine Schwefelfalle umfassen, wenn der Oxidationskatalysator der Erfindung beispielsweise in einer beliebigen der oben beschriebenen ersten bis dritten Oxidationskatalysatoranordnungen ein Schwefel einfangendes Material umfasst.
  • Die oxidative Aktivität zahlreicher herkömmlicher Oxidationskatalysatoren gegenüber Methan und Ethan verschlechtert sich, wenn Schwefel enthaltende Verunreinigungen in dem Abgas vorhanden sind. Viele dieser Katalysatoren enthalten ein Trägermaterial (z. B. ein hitzebeständiges Oxid), das eine Sulfatierung erfährt, wenn Schwefel enthaltende Verunreinigungen in dem Abgas vorhanden sind. Es ist manchmal möglich, die oxidative Aktivität des Katalysators durch Erhitzen des Katalysators auf hohe Temperaturen, typischerweise etwa 850°C, oder durch Einwirken einer reduzierenden Umgebung auf den Katalysator, beispielsweise durch Einführen eines Reduktionsmittels in das Abgas, wiederzuerlangen.
  • Im Gegensatz dazu kann jegliche Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators durch Erwärmen des Katalysators auf viel geringere Temperaturen, wie beispielsweise um 500°C, bei mageren Bedingungen wiederhergestellt werden. Diese niederen Desulfatierungstemperaturen erlauben die Verwendung von verschiedenen Abgassystemkonfigurationen, die eine Schwefelfalle umfassen. Diese Konfigurationen können ein ausgezeichnetes Arbeiten des Oxidationskatalysators der Erfindung über die Lebensdauer des Abgassystems hinweg gewährleisten.
  • Typischerweise umfasst die Schwefelfalle ein Substrat und ein Schwefel einfangendes Material oder besteht im Wesentlichen daraus. Das Schwefel einfangende Material ist auf dem Substrat angeordnet oder geträgert und/oder ist in dem Substrat verteilt (z. B. ist das Schwefelfallenmaterial Teil eines Extrudats, das zur Bildung des Substrats verwendet wird). Es ist bevorzugt, dass das Schwefel einfangende Material auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist. Das Substrat der Schwefelfalle kann hierin als das ”Schwefelfallensubstrat” bezeichnet werden.
  • Das Schwefelfallensubstrat ist typischerweise ein Substrat gemäß obiger Definition für den Oxidationskatalysator. Es ist bevorzugt, dass das Schwefelfallensubstrat ein Durchflusssubstrat ist.
  • Das Schwefelfallensubstrat ist vorzugsweise ein Monolith. Wenn das Schwefelfallensubstrat ein Monolith ist, ist das Substrat vorzugsweise ein Durchflussmonolith.
  • Das Schwefel einfangende Material umfasst typischerweise ein hitzebeständiges Oxid zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung und/oder ein Molekularsieb zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Im Prinzip kann ein beliebiges hitzebeständiges Oxid, das in dem von einem Erdgasmotor erzeugten Abgas eine Sulfatierung durchmacht, als das hitzebeständige Oxid zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung verwendet werden. Solche hitzebeständigen Oxide sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Wenn das Schwefel einfangende Material ein hitzebeständiges Oxid zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, kann das hitzebeständige Oxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid (Al2O3), Zirconiumoxid (ZrO2), Magnesiumaluminat (MgAl2O3), Ceroxid (CeO2), Bariumoxid (BaO), Calciumoxid (CaO) und einer Kombination von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Wenn das Schwefel einfangende Material ein Molekularsieb zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, besitzt das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst, ein Aluminophosphatgerüst oder ein Silico-Aluminophosphatgerüst. Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst aufweist. Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst besitzt, ist das Molekularsieb vorzugsweise ein Zeolith.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst oder ein Silico-Aluminophosphatgerüst besitzt, weist das Molekularsieb typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 10 bis 200 (z. B. 10 bis 40), wie beispielsweise 10 bis 100, stärker bevorzugt 15 bis 80 (z. B. 15 bis 30) auf.
  • Das Molekularsieb kann aus einem kleinporigen Molekularsieb (d. h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), einem mittelporigen Molekularsieb (d. h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) und einem großporigen Molekularsieb (d. h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ausgewählt sein. Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb oder ein großporiges Molekularsieb ist. Stärker bevorzugt ist das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb. Es wird angenommen, dass Schwefel umfassende Verunreinigungen auf einfache Weise in die innere Struktur von Molekularsieben mit einer größeren Porengröße eindringen können, wodurch ihr Einfangen erleichtert wird.
  • Typischerweise umfasst das Schwefel einfangende Material des Weiteren eine Schwefel einfangende Verbindung (z. B. zusätzlich zu dem hitzebeständigen Oxid und/oder dem Molekularsieb).
  • Die Schwefel einfangende Komponente kann ein Metall oder ein Oxid hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, wobei das Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Barium (Ba), Calcium (Ca), Cer (Ce) und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon (z. B. einem Mischoxid, wie einem binären Mischoxid) besteht. Stärker bevorzugt ist das Metall aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Barium (Ba), Calcium (Ca), Cer (Ce) und einer Kombination von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • Wenn das Schwefel einfangende Material ein hitzebeständiges Oxid zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, ist die Schwefel einfangende Verbindung typischerweise auf dem hitzebeständigen Oxid geträgert. Somit kann eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Partikeln der Schwefel einfangenden in Verbindung auf jedem Partikel des hitzebeständigen Oxids geträgert sein.
  • Wenn das Schwefel einfangende Material ein Molekularsieb zum Einfangen mindestens einer Schwefel umfassenden Verunreinigung umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht, ist die Schwefel einfangende Verbindung typischerweise auf dem Molekularsieb geträgert. Beispielsweise kann die Schwefel einfangende Verbindung beispielsweise durch Ionenaustausch auf das Molekularsieb geladen und auf dem Molekularsieb geträgert sein.
  • Die Schwefelfalle kann vorzugsweise ein Schwefel einfangendes Material umfassen, das auf einem Substrat, insbesondere einem Durchflusssubstrat, angeordnet oder geträgert ist. Das Schwefel einfangende Material kann Mangan, geträgert auf Aluminiumoxid, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann eine Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle umfassen (siehe z. B. 7). Wenn das Abgassystem eine Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle umfasst, kann das Abgassystem ferner Mittel zum Umschalten des Abgasstroms zwischen der Schwefelfalle und der Umgehungsleitung umfassen. Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms erlaubt vorzugsweise, dass das Abgas lediglich entweder durch die Schwefelfalle oder die Umgehungsleitung hindurchtritt. Ein solches Abgassystem ermöglicht die Desulfatierung der Schwefelfalle isoliert von dem Rest des Abgassystems oder kann verwendet werden, wenn das Erfordernis besteht, die Leistungsfähigkeit des Oxidationskatalysators, nachdem er ein reduziertes Niveau der Kohlenwasserstoffumwandlung erreicht hat, wiederherzustellen.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann eine einzelne Schwefelfalle umfassen. Alternativ kann das Abgassystem der Erfindung eine Mehrzahl von Schwefelfallen, vorzugsweise zwei Schwefelfallen, wie eine erste Schwefelfalle und eine zweite Schwefelfalle, umfassen.
  • Die erste Schwefelfalle und die zweite Schwefelfalle können parallel angeordnet sein (siehe z. B. 6). Wenn die erste Schwefelfalle und die zweite Schwefelfalle parallel angeordnet sind, ist es bevorzugt, dass sowohl die erste Schwefelfalle als auch die zweite Schwefelfalle (z. B. die parallele Anordnung von Schwefelfallen) stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators angeordnet sind.
  • Wenn die erste Schwefelfalle und die zweite Schwefelfalle parallel angeordnet sind, ist bevorzugt, dass das Abgassystem Mittel zum Umschalten des Abgasstroms zwischen der ersten Schwefelfalle und der zweiten Schwefelfalle umfasst. Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms erlaubt vorzugsweise den Abgasstrom nur durch eine (z. B. lediglich eine) Schwefelfalle hindurchzutreten, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus der ersten Schwefelfalle und der zweiten Schwefelfalle besteht.
  • Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms ist vorzugsweise ein Ventil, stärker bevorzugt eine Mehrzahl von Ventilen. Das Mittel zum Umschalten des Abgasstroms kann ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfassen. Das erste Ventil kann sich an einer Verbindungsstelle zwischen dem Einlassende der ersten Schwefelfalle und dem Einlassende der zweiten Schwefelfalle oder der Verbindungsstelle zwischen dem Einlassende der Schwefelfalle und der Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle befinden. Das zweite Ventil kann an einer Verbindungsstelle zwischen dem Auslassende der ersten Schwefelfalle und dem Auslassende der zweiten Schwefelfalle oder der Verbindungsstelle zwischen dem Auslassende der Schwefelfalle und der Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle angeordnet sein.
  • Die parallele Anordnung von Schwefelfallen ist vorteilhaft, da sie ermöglicht, dass eine der Schwefelfallen isoliert vom Rest des Abgassystems, insbesondere von der anderen Schwefelfalle, desulfatiert wird.
  • Wenn allgemein das Abgassystem der Erfindung eine Schwefelfalle, einschließlich einer ersten Schwefelfalle und einer zweiten Schwefelfalle gemäß obiger Beschreibung, umfasst, kann das Abgassystem des Weiteren eine Emissionssteuerungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, umfassen, die vorzugsweise stromab des Oxidationskatalysators angeordnet ist. Das Abgassystem kann ein Abgassystem gemäß obiger Beschreibung in einer beliebigen der ersten bis vierten Abgassystemausführungsformen sein.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann als allgemeines Merkmal des erfindungsgemäßen Abgassystems des Weiteren Mittel zum Einführen von Kohlenwasserstoffen (HCs) in das Abgas umfassen. Der Begriff ”Mittel zum Einführen von Kohlenwasserstoffen in das Abgas” wird hierin durch den abgekürzten Ausdruck ”HC-Mittel” ausgedrückt. Der Ausdruck ”Einführen von Kohlenwasserstoffen in das Abgas” bezieht sich auf die zusätzliche Einbeziehung von Kohlenwasserstoffen in das Abgas (d. h. zusätzlich zu beliebigen Kohlenwasserstoffen, die von dem Erdgasmotor vorhanden sein können).
  • Im Allgemeinen ist das HC-Mittel so ausgestaltet, dass Kohlenwasserstoffe in das Abgas stromauf des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators, und vorzugsweise stromauf der Schwefelfalle, eingeführt werden. Wenn das Abgassystem eine erste Schwefelfalle und eine zweite Schwefelfalle (z. B. parallel zueinander) umfasst, befindet sich vorzugsweise das HC-Mittel stromauf sowohl der ersten Schwefelfalle als auch der zweiten Schwefelfalle. Wenn das Abgassystem eine Schwefelfalle und eine Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle umfasst, befindet sich vorzugsweise das HC-Mittel stromauf sowohl der Schwefelfalle als auch der Abgasleitung zum Umgehen der Schwefelfalle.
  • Es ist bevorzugt, dass das HC-Mittel für ein steuerbares Einführen einer Menge von Kohlenwasserstoffen in das Abgas stromauf des Oxidationskatalysators, und optional stromauf der Schwefelfalle(n) ausgestaltet ist. Im Prinzip kann ein beliebiges, auf dem einschlägigen Fachgebiet bekanntes HC-Mittel zur Bereitstellung dieser Funktion verwendet werden.
  • Das HC-Mittel kann ein Injektor oder ein Reformerkatalysator zum Erzeugen von Kohlenwasserstoffen oder Kraftstoff sein. Solche Reformerkatalysatoren sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt. Es ist bevorzugt, dass das HC-Mittel ein Injektor, vorzugsweise ein zum Injizieren von Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen in das Abgas geeigneter Injektor ist. Stärker bevorzugt ist der Injektor zum steuerbaren Injizieren einer Menge von Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen in das Abgas ausgestaltet.
  • Wenn das HC-Mittel ein Injektor ist, ist das HC-Mittel vorzugsweise mit einer Abgasleitung verbunden, beispielsweise zwischen dem Auslass des Motorabgaskrümmers und dem Einlass des Oxidationskatalysators, stärker bevorzugt zwischen dem Auslass des Motorabgaskrümmers und dem Einlass bzw. den Einlässen der Schwefelfalle(n).
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem oder Fahrzeug kann ferner eine Kohlenwasserstoffeinspeisungsvorrichtung umfassen. Die Kohlenwasserstoffeinspeisungsvorrichtung ist vorzugsweise mit dem Injektor gekoppelt oder verbunden.
  • Die Kohlenwasserstoffeinspeisungsvorrichtung kann eine Kohlenwasserstoff (HCs)-Leitung zum Einspeisen von Kohlenwasserstoff zu dem HC-Mittel umfassen, insbesondere wenn das HC-Mittel ein Injektor ist. Die HCs-Leitung ist mit einem Motor oder einem Kraftstofftank (z. B. dem Motor oder dem Kraftstofftank des Fahrzeugs) gekoppelt, vorzugsweise fluidisch gekoppelt.
  • Das HC-Mittel und/oder die Kohlenwasserstoffeinspeisungsvorrichtung können elektronisch mit einem Motormanagementsystem gekoppelt sein, insbesondere wenn das HO-Mittel ein Injektor ist und die Kohlenwasserstoffeinspeisungsvorrichtung eine HC-Leitung umfasst, die mit einem Motor oder einem Kraftstofftank, vorzugsweise einem Motor, gekoppelt ist. Das Motormanagementsystem kann so ausgestaltet sein, dass es das HO-Mittel zum Injizieren von Kohlenwasserstoff in das Abgas vorzugsweise zum Spülen oder Regenerieren des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators und/oder einer Schwefelfalle ansteuert bzw. auslöst.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann ferner einen Abgassensor umfassen. Der Abgassensor ist vorzugsweise stromab des Oxidationskatalysators (z. B. an oder nach einem Auslassende des Oxidationskatalysators) angeordnet.
  • Allgemein ist das Motormanagementsystem mit einem Sensor in dem Abgassystem gekoppelt. Ein solcher Sensor kann stromab, vorzugsweise direkt stromab des Oxidationskatalysators angeordnet sein. Der Sensor kann zum Überwachen des Zustands des Oxidationskatalysators verwendet werden. Der Sensor kann ein Sensor für Kohlenwasserstoffe (HCs) sein (z. B. zum Überwachen des Gehalts an Kohlenwasserstoffen (HCs) des Abgases an dem Auslass des Oxidationskatalysators).
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem kann ein Rückstrom-Abgassystem sein. Das Abgassystem kann eine Mehrzahl von Schwefelfallen, vorzugsweise zwei Schwefelfallen, wie eine erste Schwefelfalle und eine zweite Schwefelfalle, umfassen. Die erste Schwefelfalle kann an ein erstes Ende des erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators gekoppelt sein und die zweite Schwefelfalle kann an ein zweites Ende (z. B. entgegengesetzt zu dem ersten Ende) des Oxidationskatalysators gekoppelt sein; siehe z. B. 8. Ein erstes HC-Mittel kann zwischen der ersten Schwefelfalle und einem ersten Ende des Oxidationskatalysators angeordnet sein und ein zweites HC-Mittel kann zwischen der zweiten Schwefelfalle und einem zweiten Ende des Oxidationskatalysators angeordnet sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung (z. B. für ein Kraftwerk). Die Vorrichtung kann einen Motor, wie eine Erdgasturbine oder einen Motor gemäß nachfolgender Beschreibung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor umfasst. Der Verbrennungsmotor ist typischerweise ein Erdgas-(NG)-Motor. Wenn das Fahrzeug einen Erdgas-(NG)-Motor umfasst, ist das Fahrzeug ein Erdgasfahrzeug (NGV).
  • Der Erdgas-(NG)-Motor kann ein speziell dafür vorgesehener NG-Motor (z. B. zweckgebunden zur Verwendung von Erdgas als Kraftstoff gebaut) oder ein modifizierter Motor (d. h. ein Motor, wie ein herkömmlicher Benzin- oder Dieselmotor, der zur Verwendung von Erdgas als Kraftstoff modifiziert ist) sein. Der modifizierte Motor ist typischerweise für eine Verwendung von Erdgas als Kraftstoff ausgestaltet oder der modifizierte Motor umfasst eine Maschinenausstattung, die die Verwendung von Erdgas als Kraftstoff ermöglicht. Diese Maschinenausstattung ist im Allgemeinen in herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotoren nicht vorhanden. Der modifizierte Motor kann ein Dualkraftstoffmotor sein.
  • Der Verbrennungsmotor kann ein Magergemischmotor sein. Der Magergemischmotor kann ein Funkenzündungsmotor oder ein Kompressionszündungsmotor sein.
  • Der Erdgas(NG)-Motor kann ein Motor für Flüssigerdgas (LNG) oder ein Motor für komprimiertes Erdgas sein, vorzugsweise ist der NG-Motor ein Motor für komprimiertes Erdgas (CNG). Stärker bevorzugt ist der NG-Motor ein mager verbrennender Motor für komprimiertes Erdgas (Magerverbrennungs-CNG-Motor).
  • Ein Problem bei der Verwendung von NG als Kraftstoff besteht darin, dass NG eine hohe Oktanzahl und eine niedere Cetanzahl aufweist. Es sind mehrere Motorgestaltungen bekannt, die die Verwendung von NG als Kraftstoff gestatten.
  • Der Verbrennungsmotor kann ein Funkenzündungs-Erdgas-(SING)-Motor, ein Direktinjektions-Erdgas-(DING)-Motor oder ein Dualkraftstoff-Erdgas-(DFNG)-Motor sein. SING-Motoren verwenden den Otto-Zyklus, wohingegen DING- und DFNG-Motoren den Dieselzyklus verwenden.
  • Der Verbrennungsmotor kann ein SING-Motor sein. Der SING-Motor kann ein Magergemisch-SING-Motor oder ein stöchiometrischer SING-Motor sein. Es ist bevorzugt, dass der SING-Motor ein Magergemisch-SING-Motor ist.
  • Wenn der Verbrennungsmotor ein SING-Motor ist und das Abgassystem ferner eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst, ist die Emissionssteuerungsvorrichtung vorzugsweise ein Drei-Wege-Katalysator (TWC) oder ein Benzinpartikelfilter (GPF).
  • Alternativ kann der Verbrennungsmotor ein DING-Motor sein. Der DING-Motor kann eine Glühkerze (z. B. als Zündquelle) oder ein Injektionssystem für die Vorinjektion von Dieselkraftstoff umfassen. Wenn der DING-Motor ein Injektionssystem für die Vorinjektion von Dieselkraftstoff umfasst, ist der DING-Motor vorzugsweise kein Dualkraftstoffmotor. Das Injektionssystem gestattet die Verwendung einer geringen Menge von Dieselkraftstoff als Zündquelle und besitzt nicht die Fähigkeit, große Mengen an Dieselkraftstoff zu injizieren.
  • Als eine weitere Alternative kann der Verbrennungsmotor ein DFNG-Motor sein. Der DFNG-Motor ist typischerweise zum Vermischen von Erdgas (NG) mit Ansaugluft vor Einführung in einen Zylinder des Motors konfiguriert.
  • Typischerweise ist der DFNG-Motor ein Dualkraftstoffmotor. Der DFNG-Motor kann zum Arbeiten in einer ersten Betriebsart, in der Diesel der alleinige Kraftstoff ist, und einer zweiten Betriebsart, bei der der Kraftstoff ein Gemisch von Erdgas und Diesel ist, ausgestaltet sein oder ausgestaltbar sein.
  • Das Fahrzeug kann ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV), wie es beispielsweise in der US-Gesetzgebung oder der europäischen Gesetzgebung definiert ist, sein. Ein Leichtlastdieselfahrzeug besitzt typischerweise ein Gewicht von < 2840 kg, stärker bevorzugt ein Gewicht von < 2610 kg.
  • In den USA bezeichnet ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ≤ 8500 Pounds (US lbs). In Europa bezeichnet der Begriff Leichtlastdieselfahrzeug (LDV): (i) Personenfahrzeuge mit nicht mehr als acht Sitzen zusätzlich zum Fahrersitz und mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 5 Tonnen, und (ii) Fahrzeuge zur Beförderung von Gütern mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 12 Tonnen.
  • Alternativ kann das Fahrzeug ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), wie beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von > 8500 Pounds (US lbs) gemäß Definition in der US-Gesetzgebung sein.
  • Die vorliegende Erfindung liefert des Weiteren ein Verfahren zum Behandeln eines Methan enthaltenden Abgases. Das Verfahren umfasst ein In-Kontakt-bringen des Abgases mit entweder einem Zeolithkatalysator der Erfindung oder einem Oxidationskatalysator der Erfindung oder besteht im Wesentlichen daraus. Die Stufe des In-Kontakt-bringens des Abgases mit dem Zeolithkatalysator oder dem Oxidationskatalysator kann durch Führen des Abgases durch ein erfindungsgemäßes Abgassystem geliefert werden.
  • Die Erfindung liefert ferner Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators.
  • Es wurde festgestellt, dass die Washcoat-Formulierung, die zur Applikation des katalytischen Materials auf einer Oberfläche des Substrats verwendet wird, die Aktivität des katalytischen Materials beeinflussen kann. Es wird angenommen, dass das katalytische Material eine schwerwiegende Deaktivierung erleidet, wenn ein Alkalimetall, beispielsweise von dem Rheologiemodifizierungsmittel, dem Bindemittel und/oder der zum Einstellen des pH-Werts verwendeten Säure/Base, vorhanden ist. Die Anwesenheit von Aluminiumoxid in dem Washcoat kann ebenfalls das katalytische Material deaktivieren.
  • Es ist bevorzugt, dass der Washcoat (z. B. der das katalytische Material umfassende Washcoat) kein die Rheologie modifizierendes Mittel umfasst. Wenn ein Rheologiemodifizierungsmittel in dem Washcoat inkludiert ist, wurde unerwartet festgestellt, dass eine erhebliche Deaktivierung des katalytischen Materials auftreten kann. Rheologiemodifizierungsmittel für Washcoats sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Beispiele für die Rheologie modifizierende Mittel für Washcoats umfassen Galactomannangummi, Guargummi, Xanthangummi, Kurdlan, Schizophyllan, Scleroglucan, Diutangummi, Welangummi, Hydroxymethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose und Ethylhydroxycellulose.
  • Die Stufe (i) des Herstellens eines ein katalytisches Material umfassenden Washcoats umfasst vorzugsweise nicht eine Stufe der Zugabe einer starken Base, insbesondere einer starken Base, die aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt ist. Eine signifikante Deaktivierung des katalytischen Materials kann auftreten, wenn eine ein Alkalimetallkation, wie NaOH oder KOH, umfassende starke Base in dem Washcoat inkludiert ist.
  • Der Washcoat kann des Weiteren ein Bindemittel umfassen oder kann kein Bindemittel umfassen. Wenn der Washcoat ein Bindemittel umfasst, kann das Bindemittel Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid (z. B. kolloidales Siliciumdioxid oder kolloidales Aluminiumoxid) umfassen. Vorzugsweise umfasst das Bindemittel Siliciumdioxid (z. B. kolloidales Siliciumdioxid).
  • Das Bindemittel kann ein basestabilisiertes Bindemittel oder ein säurestabilisiertes Bindemittel sein. Säurestabilisierte und basestabilisierte Bindemittel für Washcoats sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Das basestabilisierte Bindemittel kann ein basestabilisiertes Siliciumdioxid-Bindemittel sein. Das säurestabilisierte Bindemittel kann ein säurestabilisiertes Aluminiumoxid-Bindemittel oder ein säurestabilisiertes Siliciumdioxid-Bindemittel sein.
  • Es ist bevorzugt, dass das Bindemittel ein basestabilisiertes Bindemittel ist. Stärker bevorzugt umfasst der Washcoat ein einzelnes Bindemittel, das ein basestabilisiertes Bindemittel ist.
  • Der Washcoat kann des Weiteren ein basestabilisiertes Siliciumdioxid-Bindemittel und ein säurestabilisiertes Aluminiumoxid-Bindemittel umfassen. Der Washcoat umfasst typischerweise eine Menge des säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittels von ≤ 3 Gew.-% (z. B. der gesamten Washcoat-Beladung). Der Washcoat umfasst eine Menge des basestabilisierten Siliciumdioxid-Bindemittels, die größer ist als die Menge des säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittels. Das säurestabilisierte Aluminiumoxid-Bindemittel ist ein sekundäres Bindemittel.
  • Im Allgemeinen kann der Washcoat ferner eine Base, vorzugsweise eine Base, die kein Alkalimetallkation und/oder kein Erdalkalimetallkation umfasst, umfassen.
  • Die Base kann zugegeben werden, um den pH-Wert des Washcoats auf einen Wert von bis zu ≥ 5 zu bringen. Wenn der Washcoat ein Bindemittel, insbesondere ein säurestabilisiertes Bindemittel, umfasst, kann vorzugsweise eine Base zu dem Washcoat hinzugefügt werden, um den pH-Wert des Washcoats auf einen Wert von bis zu ≥ 5 zu bringen.
  • Die Base kann ein Hydroxidanion und ein organisches Kation (d. h. XOH, wobei X für das organische Kation steht) umfassen. Der Begriff ”organisches Kation”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine kationische organische Verbindung, wie eine quartäre Ammoniumverbindung oder eine heterozyklische Verbindung mit einem quartären Stickstoffatom.
  • Es kann bevorzugt sein, dass der Washcoat im Wesentlichen aus einer Aufschlämmung des katalytischen Materials, stärker bevorzugt einer wässrigen Aufschlämmung des katalytischen Materials besteht.
  • Wie oben angegeben, kann die Stufe (ii) unter Verwendung von auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden (siehe z. B. unsere WO 99/47260 A , WO 2011/080525 A und WO 2014/195685 A ). Es ist insbesondere bevorzugt, dass Stufe (ii) unter Verwendung des in der WO 2014/195685 A beschriebenen Verfahrens durchgeführt wird.
  • Die Stufe des (ii) Applizierens des Washcoats auf das Substrat erfolgt vorzugsweise durch (a) vertikales Halten des Substrats, (b) Einführen des Washcoats in das Substrat durch die offenen Enden der Kanäle an dem unteren Ende des Substrats und (c) nachdem das untere Ende des Substrats teilweise mit dem Washcoat gefüllt wurde, Applizieren eines Vakuums an den offenen Enden der Kanäle an dem oberen Ende des Substrats, während der Washcoat in das Substrat eingeführt wird.
  • Bei dem Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Oxidationskatalysators kann das Substrat ein Schwefel einfangendes Material umfassen (z. B. kann das Substrat vorbeschichtet worden sein). Das Substrat kann einen das Schwefel einfangende Material umfassenden zweiten Bereich umfassen (d. h. damit beschichtet worden sein).
  • DEFINITIONEN
  • Das Akronym ”SAR” wie hier verwendet, steht für das Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis und bezieht sich auf ein molares Verhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid.
  • Der Ausdruck ”Behandeln”, wie hier bei Bezugnahme auf Methan/Ethan oder ein Methan/Ethan enthaltendes Abgas verwendet, bezieht sich auf ein Oxidieren von Methan/Ethan. Methan/Ethan wird/werden ”behandelt”, da es/sie durch Oxidation zu Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) umgewandelt wird/werden, wenn eine vollständige Oxidation erfolgt.
  • Der Begriff ”Washcoat” ist auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt und bezieht sich auf eine anhaftende Beschichtung, die auf ein Substrat üblicherweise während der Produktion eines Katalysators appliziert wird.
  • Das Akronym ”PGM”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf ”Platingruppenmetall”. Der Begriff ”Platingruppenmetall” bezieht sich allgemein auf ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt besteht, vorzugsweise auf ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ru, Rh, Pd, Ir und Pt besteht. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff ”PGM” vorzugsweise auf ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Rh, Pt und Pd besteht.
  • Der Begriff ”stromauf” bzw. ”stromauseitig”, wie hier bei Bezugnahme auf die Position einer ersten Vorrichtung im Verhältnis zu einer zweiten Vorrichtung verwendet (die Vorrichtung kann beispielsweise ein Oxidationskatalysator, ein Turbolader oder eine Emissionssteuerungsvorrichtung sein), bezieht sich auf eine Anordnung, bei der der Abgasauslass der ersten Vorrichtung mit dem Abgaseinlass der zweiten Vorrichtung (z. B. durch eine Leitung) gekoppelt ist.
  • Der Begriff ”stromab” bzw. ”stromabseitig”, wie er hierin bei Bezugnahme auf die Position einer ersten Vorrichtung in Relation zu einer zweiten Vorrichtung verwendet wird, bezieht sich auf eine Anordnung, bei der der Abgaseinlass der ersten Vorrichtung mit dem Abgasauslass der zweiten Vorrichtung (z. B. durch eine Leitung) gekoppelt ist.
  • Der Ausdruck ”besteht im Wesentlichen aus”, wie hierin verwendet, beschränkt den Umfang eines Merkmals dahingehend, dass die angegebenen Materialien sowie beliebige weitere Materialien oder Stufen, die die grundlegenden Eigenschaften dieses Merkmals nicht wesentlich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen, eingeschlossen sind. Der Ausdruck ”besteht im Wesentlichen aus” schließt den Ausdruck ”bestehend aus” ein.
  • Der Ausdruck ”etwa”, wie hier unter Bezugnahme auf einen Endpunkt eines numerischen Bereichs verwendet, umfasst den exakten Endpunkt des angegebenen numerischen Bereichs. Somit umfasst beispielsweise ein Ausdruck, der einen Parameter als einen Wert von bis zu ”etwa 0,2” aufweisend definiert, den Parameter mit einem Wert von bis zu und einschließlich 0,2.
  • Der Begriff ”Zone”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf einen Bereich bzw. eine Region, der bzw. die eine Länge aufweist, die weniger als die Gesamtlänge des Substrats, z. B. ≤ 75% der Gesamtlänge des Substrats, beträgt. Eine ”Zone” besitzt typischerweise eine Länge (d. h. eine im Wesentlichen gleichförmige Länge) von mindestens 5% (z. B. ≥ 5%) der Gesamtlänge des Substrats.
  • Die Gesamtlänge eines Substrats ist der Abstand zwischen dessen Einlassende und dessen Auslassende (z. B. gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Enden des Substrats).
  • Jede Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Zone”, wie hier verwendet, bezeichnet eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Zone, die sich näher an einem Einlassende des Substrats befindet als sie sich zu einem Auslassende des Substrats befindet. Somit liegt der Mittelpunkt der Zone (d. h. an der Hälfte ihrer Länge) näher zu dem Einlassende des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem Auslassende des Substrats befindet. In ähnlicher Weise bezeichnet jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Zone”, wie hier verwendet, eine auf einem Substrat angeordnete oder geträgerte Zone, die sich näher an einem Auslassende des Substrats befindet als sie sich zu einem Einlassende des Substrats befindet. Somit liegt der Mittelpunkt der Zone (d. h. an der Hälfte ihrer Länge) näher zu dem Auslassende des Substrats als sich der Mittelpunkt zu dem Einlassende des Substrats befindet.
  • Wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, bezeichnet allgemein jegliche Bezugnahme auf eine „an einem Einlassende des Substrats angeordnete Zone” eine auf dem Substrat angeordnete oder geträgerte Zone, die:
    • (a) sich näher zu einem Einlassende (z. B. einem offenen Ende) eines Einlasskanals des Substrats befindet als sie sich zu einem verschlossenen Ende (z. B. einem blockierten oder verstopften Ende) des Einlasskanals befindet und/oder
    • (b) sich näher zu einem verschlossenen Ende (z. B. einem blockierten oder verstopften Ende) eines Auslasskanals des Substrats befindet als sie sich zu einem Auslassende (z. B. einem offenen Ende) des Auslasskanals befindet.
  • Somit befindet sich der Mittelpunkt der Zone (d. h. an der Hälfte ihrer Länge) (a) näher an einem Einlassende eines Einlasskanals des Substrats als der Mittelpunkt sich zu dem verschlossenen Ende des Einlasskanals befindet und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt sich zu einem Auslassende des Auslasskanals befindet.
  • In ähnlicher Weise bezeichnet jede Bezugnahme auf eine „an einem Auslassende des Substrats angeordnete Zone”, wenn das Substrat ein Wandstromfilter ist, eine auf dem Substrat angeordnete oder geträgerte Zone, die:
    • (a) sich näher zu einem Auslassende (z. B. einem offenen Ende) eines Auslasskanals des Substrats befindet als die Zone sich zu einem verschlossenen Ende (z. B. einem blockierten oder verstopften Ende) des Auslasskanals befindet und/oder
    • (b) sich näher zu einem verschlossenen Ende (z. B. einem blockierten oder verstopften Ende) eines Einlasskanals des Substrats befindet als sie sich zu einem Einlassende (z. B. einem offenen Ende) des Einlasskanals entfernt ist.
  • Somit liegt der Mittelpunkt der Zone (d. h. an der Hälfte ihrer Länge) (a) näher zu einem Auslassende eines Auslasskanals des Substrats als der Mittelpunkt sich zu dem verschlossenen Ende des Auslasskanals befindet und/oder (b) näher zu einem verschlossenen Ende eines Einlasskanals des Substrats als sich der Mittelpunkt zu einem Einlassende des Einlasskanals befindet.
  • Eine Zone kann sowohl (a) als auch (b) genügen, wenn der Washcoat in der Wand des Wandstromfilters vorhanden ist (d. h., die Zone befindet sich in der Wand bzw. in den Wänden).
  • BEISPIELE
  • Die Erfindung wird nun durch die nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Beispiel 1
  • Eine pulverförmige Probe von silicatischem BEA-Zeolith mit 0,13 Mol-% Heteroatomen wurde mit einer Lösung von Palladiumnitrat und Platinnitrat mittels einer herkömmlichen Trockenimprägniertechnik imprägniert. Nach der Imprägnierung wurde der Zeolith bei 100°C an Luft in einem statischen Ofen während 5 Stunden getrocknet und anschließend an Luft bei 500°C in einem statischen Ofen während 2 Stunden calciniert. Das erhaltene Zeolithkatalysatorpulver (d. h. PtPd/BEA) enthielt 0,15 Gew.-% Pt und 2,85 Gew.-% Pd.
  • Beispiel 2
  • Das Verfahren in Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines silicatischen BEA-Zeoliths mit 1,10 Mol-% Heteroatome anstelle von 0,13 Mol-% wiederholt, um ein Zeolithkatalysatorpulver (d. h. PtPd/BEA) herzustellen, das 0,15 Gew.-% Pt und 2,85 Gew.-% Pd enthielt.
  • Beispiel 3
  • Das Verfahren in Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines silicatischen BEA-Zeoliths mit 6,67 Mol-% Heteroatome anstelle von 0,13 Mol-% wiederholt, um ein Zeolithkatalysatorpulver (d. h. PtPd/BEA) herzustellen, das 0,15 Gew.-% Pt und 2,85 Gew.-% Pd enthielt.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Katalysatoralterung
  • Pulverformen eines jeden der Zeolithkatalysatoren der Beispiele 1 bis 3 wurden in einen keramischen Tiegel eingefüllt und in einen Durchflussströmungs-Quartzreaktor gestellt. Die Temperatur des Reaktors wurde auf bis zu 650°C mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 5°C/min ansteigen gelassen und wurde 12 Stunden bei 650°C gehalten. Während der Alterung wurden 10 Vol.-% Wasserdampf in Luft durch den Reaktor bei einer volumetrischen Strömungsrate von 3 L/min strömen gelassen. Das erhaltene Katalysatorpulver war ein ”gealterter” Katalysator.
  • Messung der Methan/Ethan-Umwandlung
  • Die Effizienz der Methan/Ethan-Umwandlung wurde für ”frische” und ”gealterte” Formen eines jeden der Zeolithkatalysatoren in den Beispielen 1 bis 3 gemessen.
  • 0,03 g des Zeolithkatalysatorpulvers (”frisch” oder ”gealtert”) wurden mit 0,15 g Cordieritpulver verdünnt und anschließend in einen Durchfluss-Quartzreaktor geladen. Das Testgas, das zur Messung der Umwandlungseffizienz hinsichtlich Methan/Ethan eines jeden Katalysators verwendet wurde, ist in Tab. 1 gezeigt. In jedem Fall ist Stickstoff zum Rest vorhanden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beträgt 550 mL/min und eine Umwandlung im Gleichgewichtszustand bei 400°C wurde gemessen. Tabelle 1
    CH4 1120 ppm
    C2H6 (als C1) 130 ppm
    CO 800 ppm
    O2 9%
    H2O 10%
    CO2 6%
    Raumgeschwindigkeit 1100 L·g Kat.–1·h–1
  • Die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 2 zeigen die Methan/Ethan-Umwandlungseffizienz bei 400°C für Pt/Pd-Beta-Zeolithkatalysatoren, die 0,13 Mol-%, 1,10 Mol-% und 6,67 Mol-% Heteroatome aufweisen. Tabelle 2
    Beispiel Nr. Zeolith Menge an Heteroatomen frisch, Umwandlung bei 400°C(%) gealtert, Umwandlung bei 400°C (%)
    (Mol-%) Methan Ethan Methan Ethan
    1 BEA 0,13 88 100 88 100
    2* BEA 1,10 89 100 0 12
    3* BEA 6,67 0 13 0 0
    • * gibt an, dass das Beispiel für Vergleichszwecke dient
  • Die Aktivität der frischen Katalysatoren verbesserte sich signifikant, wenn die Mol-% an Heteroatomen von 6,67 Mol-% (Beispiel 3) auf 1,10 Mol-% (Beispiel 2) verringert wurde, jedoch wurde keine merkliche weitere Verbesserung beobachtet, wenn die Mol-% an Heteroatomen von 1,10 Mol-% (Beispiel 2) auf 0,13 Mol-% (Beispiel 1) verringert wurden. Jedoch waren nach einer hydrothermalen Alterung die Katalysatoren der Beispiele 2 und 3 mit 1,10 Mol-% bzw. 6,67 Mol-% Heteroatomen signifikant deaktiviert und zeigten keine messbare Methanumwandlung bei 400°C. Im Gegensatz dazu behielt der Katalysator von Beispiel 1 mit 0,13 Mol-% Heteroatomen auf Zeolith seine Aktivität mit nahezu keiner beobachteten Deaktivierung bei.
  • Die Ergebnisse zeigen, dass, obwohl die Leistungsfähigkeit der Katalysatoren in frischem Zustand signifikant verbessert werden kann (vgl. die Ergebnisse der Methan- und Ethan-Umwandlung für die Beispiele 2 und 3), wenn die Menge an Heteroatomen von ~7 Mol-% auf ~1 Mol-% verringert wird, die hydrothermale Beständigkeit immer noch mangelhaft ist. Es wurde festgestellt, dass ein signifikant geringerer Gehalt an Heteroatomen eine zufriedenstellende hydrothermale Beständigkeit liefert und (gleichzeitig) eine gute katalytische Aktivität bereitstellt.
  • Beispiele 4 bis 11
  • Eine Reihe von Zeolithkatalysatoren (PtPd-Zeolith) wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt. Der silicatische Zeolith und die Menge an Heteroatomen in jedem Zeolith, der in jedem Katalysator vorhanden war, sind in der nachfolgenden Tabelle 3 gezeigt.
  • Beispiele 12 und 13
  • Die Katalysatoren der Beispiele 12 und 13 wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass eine Pulverprobe von Aluminiumoxid (Beispiel 12) oder Siliciumdioxid (Beispiel 13) anstelle des silicatischen Zeoliths verwendet wurde, hergestellt.
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Katalysatoralterung und Methan/Ethan-Umwandlung
  • Jeder der Katalysatoren wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens gealtert. Die Umwandlungseffizienz hinsichtlich Methan und Ethan von gealterten Katalysatoren der Beispiele 4 bis 13 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens und unter Verwendung des oben beschriebenen Testgases gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    Probe Nr. Träger Menge an Heteroatomen (Mol-%) gealtert, Umwandlung bei 400°C (%)
    Methan Ethan
    4* BEA (Zeolith) 6,67 0 2
    5* BEA (Zeolith) 1,96 0 4
    6* BEA (Zeolith) 1,10 0 12
    7 BEA (Zeolith) 0,13 88 100
    8* MFI (Zeolith) 2,44 0 3
    9 MFI (Zeolith) 0,11 92 100
    10* FAU (Zeolith) 0,83 2 12
    11* FAU (Zeolith) 0,24 45 93
    12* Al2O3 - 9 43
    13* SiO2 - 0 0
    • * gibt an, dass das Beispiel Vergleichszwecken dient
  • Die Zeolithträger mit einem MFI-Gerüst in den Beispielen 8 und 9 waren ZSM-5-Zeolithe. Der Zeolithkatalysator von Beispiel 9 (ZSM-5/PtPd) mit 0,11 Mol-% Heteroatomen und der Zeolithkatalysator von Beispiel 7 (Beta/PtPd) mit 0,13 Mol-% Heteroatomen zeigten hohe und nahezu gleichwertige Methan- und Ethan-Umwandlungen. Mit der Zunahme des Heteroatomgehalts in dem Zeolith von 0,13 Mol-% (Beispiel 7) auf 0,24 Mol-% (Beispiel 11) nimmt die Aktivität der hydrothermal gealterten Katalysatoren ab, bis die Umwandlung nahezu null wurde, wenn der Heteroatomgehalt auf 0,83 Mol-% (Beispiel 10) erhöht wurde.
  • Die Daten zeigen, dass Zeolithkatalysatoren mit einem Heteroatomgehalt von weniger als 0,2 Mol-% erforderlich sind, um hohe Methan- und Ethanumwandlungen nach hydrothermaler Alterung zu erreichen.
  • Beispiele 14 und 15
  • Zeolithkatalysatoren (PtPd-Zeolith) wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass entweder ein MFI-1-Zeolith (Beispiel 14) oder ein MFI-2-Zeolith (Beispiel 15) anstelle von BEA-Zeolith verwendet wurde. Die MFI-1- und MFI-2-Zeolithe, die zur Herstellung der Katalysatoren verwendet wurden, sind im Handel erhältlich. Die Eigenschaften der Zeolithkatalysatoren sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Eigenschaft Beispiel 14 MFI-1 Beispiel 15 MFI-2
    Gerüst MFI MFI
    Menge an Heteroatomen (Mol-%) 0,094 0,094
    SAR 2120 2120
    Kationentyp H H
    BET (m2/g) 310 310
    Kristallgroße (μm) 2 × 5 2 × 5
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Charakterisierung der Silanolgruppen
  • Das Vorhandensein einer signifikanten Menge von Silanolgruppen wurde mittels FTIR-(Fourier-Transformations-Infrarot)-Spektroskopie bestimmt. 10 mg eines jeden pulverförmigen Zeolithkatalysators (PtPd-Zeolith) wurde zu einem selbsttragenden Wafer verpresst. IR-Spektren für jede Probe wurden anschließend im Transmissionsmodus mit einem Thermo Nicole 670 FTIR-Spektrometer erhalten. Die spektrale Auflösung betrug 1 cm–1, und jedes berichtete Spektrum wurde über 20 aufeinanderfolgende Spektren gemittelt. Die Spektren der Katalysatoren (Zeolith, imprägniert mit PtPd) und der Zeolith-Trägermaterialien vor einer Imprägnierung mit Pt und Pd sind in den 1 und 2 gezeigt.
  • In dem –OH-Streckschwingungsbereich (siehe 1) werden keine Banden bei MFI-1 beobachtet, was auf das Fehlen von Hydroxylgruppen an dem Zeolith hinweist. Im Gegensatz dazu wurden mehrere getrennte Funktionalitäten bei MFI-2-Zeolith identifiziert, einschließlich einer intensiven und breiten Bande, die bei ~3425 cm–1 zentriert ist und zweier kleiner Banden bei 3695 und 3725 cm–1. Gemäß Literaturstudien (J. Phys. Chem. 95 (1991), 872) können die scharfen Banden bei höherer Frequenz isolierten externen Silanolgruppen zugeordnet werden, und die breite Bande, die bei 3425 cm–1 zentriert ist, kann Wasserstoffgebundenen Silanolgruppen (z. B. Silanol-Neststellen, wo sich die –OH-Gruppen in unmittelbarer Nähe zueinander befinden) zugeordnet werden.
  • Die Menge der Silanolgruppen wurde mittels einer K-Aufnahme-Messung in folgender Weise bestimmt. Jeder Zeolith wurde vor der Analyse zuerst 1 h bei 500°C calciniert. Anschließend werden 0,5 g eines jeden Zeoliths in ein Becherglas mit 500 ml einer 1N KCl-Lösung eingebracht und auf einer Heizplatte eine Stunde bei Raumtemperatur verrührt, um den Ionenaustausch zu erleichtern. Der Zeolith wird anschließend filtriert und mit 1N KCl-Lösung gewaschen. Die Rühr-/Filter-/Wasch-Stufen wurden anschließend zweimal wiederholt und das erhaltene Produkt wurde über Nacht bei 80°C an Luft getrocknet. Die Probe wurde anschließend mittels ICP (Elementaranalyse) hinsichtlich der K-Konzentration analysiert. Die Menge des in dem Zeolith verbleibenden, stark adsorbierten K+ ist zu der Menge der Silanolgruppen bei einem theoretischen molaren Verhältnis von 1:1 proportional. Die Menge der Silanolgruppen in jedem Katalysator ist in der nachfolgenden Tabelle 5 gezeigt.
  • Katalysatoralterung und Methan/Ethan-Umwandlung
  • Jeder der Katalysatoren der Beispiele 14 und 15 wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens gealtert, mit der Ausnahme, dass jeder Katalysator während 50 Stunden anstelle von 12 Stunden gealtert wurde. Die Umwandlungseffizienz hinsichtlich Methan und Ethan der frischen und gealterten Katalysatoren wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens und des oben beschriebenen Testgases gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
    Beispiel Nr. Menge der Silanolgruppen (mmol/g) frisch, Umwandlung bei 400°C (%) gealtert, Umwandlung bei 400°C (%)
    Methan Ethan Methan Ethan
    14 0,044 96,6 100 95,2 100
    15 0,004 87,2 100 20,7 60,5
  • Die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen, dass, obwohl beide Katalysatoren im frischen Zustand eine ähnliche Leistung zeigten, der MFI-1 enthaltende Zeolithkatalysator eine bessere Methan/Ethan-Umwandlungsaktivität nach hydrothermaler Alterung aufwies als der MFI-2 enthaltende Zeolithkatalysator. Der Gegensatz zwischen der hydrothermalen Beständigkeit bei den Beispielen 14 und 15 korreliert direkt mit der Anwesenheit von Silanolgruppen, welche mittels FTIR charakterisiert und mittels K-Aufnahme quantifiziert wurden.
  • Beispiele 16 und 17
  • Zeolithkatalysatoren (PtPd-Zeolith) wurden unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass entweder ein MFI-Zeolith mit 0,09 Mol-% Heteroatomen (Beispiel 16) oder ein BEA-Zeolith mit 0,13 Mol-% Heteroatomen (Beispiel 17) anstelle des BEA-Zeoliths in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Eigenschaften der Zeolithkatalysatoren sind in Tabelle 6 dargelegt.
  • Die Menge der Silanolgruppen wurde für die Beispiele 16 und 17 unter Verwendung der oben beschriebenen K-Aufnahme-Methode gemessen. Tabelle 6
    Beispiel 16 Beispiel 17
    Gerüst MFI BEA
    Menge an Heteroatomen (Mol-%) 0,09 0,13
    Menge an Silanolgruppen (mmol/g) 0,044 0,053
  • Experimentelle Ergebnisse
  • Thermische Stabilhität der Silanolgruppen
  • Die anfängliche Zersetzungstemperatur der Silanolgruppen wurde für die Katalysatoren der Beispiele 16 und 17 unter Verwendung von Differenzkalorimetrie (DSC) in folgender Weise gemessen. Typischerweise wird eine Aluminiumoxidprobenschale mit 5 mg der Pulverprobe in ein mit einem DTA-Sensor ausgestattetes Mettler-TGA-Gerät beladen. Die Temperatur wird anschließend von 30°C auf 1000°C mit einer Anstiegsrate von 10°C/min ansteigen gelassen, während sowohl das Probengewicht als auch der Wärmefluss aufgezeichnet wird. Trockener N2 wird durch die Probenschale mit 100 mL/min während des gesamten Experiments strömen gelassen.
  • Katalysatoralterung und Methan/Ethan-Umwandlung
  • Jeder der Katalysatoren der Beispiele 16 und 17 wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens gealtert, mit der Ausnahme, dass jeder Katalysator 50 Stunden gealtert wurde. Die Effizienz der Methan- und Ethan-Umwandlung der frischen und gealterten Katalysatoren wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens und oben beschriebenen Testgases gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
    Beispiel Nr. Anfängliche Zersetzungstemperatur der Silanolgruppen (°C) frisch, Umwandlung bei 400°C (%) gealtert, Umwandlung bei 400°C (%)
    Methan Ethan Methan Ethan
    16 578 96,6 100 95,2 100
    17 491 87,5 100 41,7 80,3
  • Wie in obiger Tabelle gezeigt, sind, obwohl eine ähnliche Menge an Silanolgruppen in dem silicatischen BEA-Zeolith von Beispiel 17 verglichen mit dem silicatischen MFI-Zeolith von Beispiel 16 nachgewiesen wird, die Silanolgruppen von Beispiel 17 (MFI-Zeolith) thermisch stabiler. Als Ergebnis zeigt der Zeolithkatalysator von Beispiel 17 (PtPd/MFI) eine viel höhere hydrothermale Stabilität als der Zeolithkatalysator von Beispiel 16 (PtPd/BEA).
  • Beispiel 18
  • Verschiedene Washcoats, die den Zeolithkatalysator von Beispiel 14 (PtPd-MFI-1; 1:19/3 Gew.-%) wurden gemäß Aufstellung in Tabelle 8 hergestellt. Ein katalytisches Material in Pulverform wurde von jedem Washcoat unter Verwendung der Trocknungsbedingungen, die normalerweise nach Applizieren des Washcoats auf ein Substrat verwendet werden würden, erhalten. Die CH4-Umwandlung jedes Pulvers wurde unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Gaszusammensetzung getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8
    Washcoat CH4-Umwandlung T50 (°C) CH4-Umwandlung bei 400°C (%)
    Präparatives Verfahren pH
    Keine Behandlung (natürlicher pH-Wert) 4,0 334 95,6
    Zugabe eines Hydroxyethylcellulose-Rheologiemodifzierungsmittels 4,0 381 85,0
    Zugabe eines Xanthangummi-Rheologiemodifizierungsmittels 4,0 459 15,1
    Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel, der pH-Wert wurde mit HNO3 gesenkt 1,9 375 56,7
    Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel, der pH-Wert wurde mittels einer Hydroxylbase mit quartärem Ammoniumkation erhöht 6,2 376 87,1
    Gemischt mit einem säurestabilisierten Siliciumdioxid-Bindemittel, keine Einstellung des pH-Werts 3,4 360 88,5
    Gemischt mit einem basestabilisierten Siliciumdioxid-Bindemittel, der pH-Wert wurde mittels einer Hydroxylbase mit quartärem Ammoniumkation erhöht 11 345 96,9
    Erhöhter pH-Wert mittels NaOH (kein Bindemittel zugegeben) 11 Nicht verfügbar 0
    Erhöhter pH-Wert mittels einer Hydroxylbase mit quartärem Ammoniumkation (kein Bindemittel zugegeben) 11 345 96,8
  • Beispiel 19
  • Verschiedene einen Zeolithkatalysator umfassende Washcoats, wurden gemäß Darstellung in Tabelle 9 hergestellt. Die Washcoats A und B in nachfolgender Tabelle 9 umfassten den Zeolithkatalysator von Beispiel 1. Washcoat C umfasste den Zeolithkatalysator von Beispiel 14. Ein katalytisches Material in Pulverform wurde von jedem Washcoat unter Verwendung der Trocknungsbedingungen erhalten, die normalerweise nach Applizieren des Washcoats auf ein Substrat verwendet werden würden. Die CH4-Umwandlung jedes Pulvers wurde getestet (Gaszusammensetzung: CH4 = 4000 ppm, C2H6 = 100 ppm als C1, C3H8 = 20 ppm als C1, CO = 1000 ppm, NO = 500 ppm, O2 = 12%, H2O = 11%, CO2= 7%, zum Rest N2, Raumgeschwindigkeit = 100000 h–1). Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9
    Washcoat CH4-Umwandlung:
    Präparatives Verfahren pH T50 (°C) bei 450 °C (%) bei 550 °C (%)
    A Gemischt mit einem säurestabilisierten Siliciumdioxid-Bindemittel, Xanthangummi-Rheologiemodifizierungsmittel, keine Einstellung des pH-Werts 3,4 nicht verfügbar 0,0 19,6
    B Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel, Hydroxyethylcellulose-Rheologiemodifizierungsmittel, keine Einstellung des pH-Werts 2,3 430 79,2 93,1
    C Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel, keine Verdickungsmittel, der pH-Wert wurde mit einer Hydroxylbase mit quartärem Ammoniumkation erhöht 6,4 413 90,8 98,8
  • Beispiel 20
  • Verschiedene Washcoats, die einen Zeolithkatalysator umfassten, wurden gemäß Darlegung in Tabelle 10 hergestellt. Die Washcoats D und E umfassten einen Zeolithkatalysator von Beispiel 16. Ein katalytisches Material in Pulverform wurde von jedem Washcoat unter Verwendung der Trocknungsbedingungen erhalten, die normalerweise nach Applizieren des Washcoats auf ein Substrat verwendet werden würden.
  • Die CH4-Umwandlung jeder Pulverprobe wurde getestet (Gaszusammensetzung: CH4 = 4000 ppm, C2H6 = 200 ppm als C1, C3H8 = 60 ppm als C1, CO = 1000 ppm, NO = 500 ppm, O2 = 12%, H2O = 11%, CO2 = 7%, zum Rest N2, Raumgeschwindigkeit = 100000 h–1). Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 in der mit ”frisch” betitelten Spalte gezeigt.
  • Eine frische Probe jedes Pulvers wurde auch hydrothermal gealtert (650°C, 10% H2O in Luft während 200 h) und die CH4-Umwandlung der erhaltenen Pulver wurde unter Verwendung der gleichen Gaszusammensetzung, wie sie für die frischen Proben verwendet wurde, getestet.
  • Eine frische Probe eines jeden Pulvers wurde auch in Gegenwart von Schwefel gealtert (150h, 560°C in einer Gaszusammensetzung, die 315 ppm CH4, 50 ppm SO2, 8,6% O2, 13,5% H2O, zum Rest N2 enthielt) und die CH4-Umwandlung der erhaltenen Pulver wurde unter Verwendung der gleichen Gaszusammensetzung, wie sie bei den frischen Proben verwendet wurde, getestet. Tabelle 10
    Washcoat CH4-Umwandlung bei 500°C (%)
    Präparatives Verfahren Menge an AluminiumoxidBindemittel im Washcoat (%) frisch nach hydrothermaler Alterung nach Schwefel-Alterung
    D Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel 13,5 97,6 59,5 26,1
    E Gemischt mit einem säurestabilisierten Aluminiumoxid-Bindemittel und einem basestabilisierten Siliciumdioxid-Bindemittel 2,7 97,3 90,1 77,2
  • Zur Vermeidung jeglicher Zweifel wird der gesamte Inhalt beliebiger und aller hier zitierten Dokumente durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen.

Claims (35)

  1. Katalytisches Material zum Behandeln eines von einem Erdgasmotor produzierten Abgases, wobei das katalytische Material ein Molekularsieb und ein auf dem Molekularsieb geträgertes Platingruppenmetall (PGM) umfasst, wobei das Molekularsieb ein Silicium, Sauerstoff und optional Germanium umfassendes Gerüst aufweist und einen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen von ≤ etwa 0,20 Mol-% aufweist.
  2. Katalytisches Material nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen ≤ etwa 0,17 Mol-% beträgt.
  3. Katalytisches Material nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Heteroatom aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium (Al), Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zink (Zn), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  4. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerüst Germanium in einer Menge von ≤ etwa 10 Mol-% umfasst.
  5. Katalytisches Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gerüst im Wesentlichen aus Silicium, Sauerstoff und tetraedrisch koordinierten Heteroatomen besteht.
  6. Katalytisches Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Molekularsieb keinen Gehalt an tetraedrisch koordinierten Heteroatomen aufweist.
  7. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Molekularsieb ein Zeolith ist.
  8. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Molekularsieb ein SAR von ≥ 1200 aufweist.
  9. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Molekularsieb mindestens 0,010 mmol/g an Silanolgruppen umfasst.
  10. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Infrarotspektrum aufweist, das einen oder mehrere in einem Bereich von 3000 cm–1 bis 3800 cm–1 zentrierte(n) Absorptionspeak(s) umfasst.
  11. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtmenge des Platingruppenmetalls (PGM) 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-% beträgt.
  12. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Platingruppenmetall (PGM) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd), einer Kombination von Palladium (Pd) und Rhodium (Rh), einer Kombination von Platin (Pt) und Rhodium (Rh) und einer Kombination von Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) besteht.
  13. Katalytisches Material nach Anspruch 12, wobei das Platingruppenmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Palladium (Pd) und einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) besteht.
  14. Katalytisches Material nach Anspruch 13, wobei die Gesamtmenge von Palladium 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt.
  15. Katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Molekularsieb in einer partikelförmigen Form vorliegt und eine D50 von 0,1 μm bis 20 μm aufweist.
  16. Oxidationskatalysator zum Behandeln von Methan/Ethan oder von einem Abgas, das von einem Erdgas-(NG)-Motor produziert wird, wobei der Oxidationskatalysator ein katalytisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Substrat umfasst.
  17. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16, wobei das Substrat ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat ist.
  18. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei das katalytische Material in dem Substrat verteilt ist.
  19. Oxidationskatalysator nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, der des Weiteren einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst, wobei der erste Bereich das katalytische Material umfasst und der zweite Bereich das Schwefel einfangende Material umfasst.
  20. Oxidationskatalysator nach Anspruch 19, wobei der erste Bereich eine erste Zone ist und der zweite Bereich eine zweite Zone ist, wobei die erste Zone an einem Auslassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist.
  21. Oxidationskatalysator nach Anspruch 19, wobei der erste Bereich eine erste Schicht ist und der zweite Bereich eine zweite Schicht ist, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet oder geträgert ist.
  22. Oxidationskatalysator nach Anspruch 19, wobei der erste Bereich eine erste Schicht ist und der zweite Bereich eine zweite Zone ist, und wobei die zweite Zone auf der ersten Schicht an einem Einlassende des Substrats angeordnet oder geträgert ist.
  23. Abgassystem, das einen Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 16 bis 22 umfasst.
  24. Abgassystem nach Anspruch 23, das des Weiteren eine Emissionssteuerungsvorrichtung umfasst.
  25. Abgassystem nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, das des Weiteren einen Turbolader umfasst.
  26. Abgassystem nach einem der Ansprüche 23 bis 25, das ferner eine Schwefelfalle umfasst.
  27. Abgassystem nach Anspruch 26, das eine erste Schwefelfalle und eine zweite Schwefelfalle umfasst, wobei die erste Schwefelfalle und die zweite Schwefelfalle parallel angeordnet sind.
  28. Abgassystem nach einem der Ansprüche 23 bis 27, das ferner ein Mittel zum Einführen von Kohlenwasserstoffen in das Abgas umfasst.
  29. Vorrichtung, die einen Motor und ein Abgassystem nach einem der Ansprüche 23 bis 28 umfasst.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der es sich um ein Fahrzeug handelt.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, wobei der Motor ein Erdgasmotor ist.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei der Motor ein Magergemischverbrennungsmotor ist.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei der Motor ein Funkenzündungs-Erdgas(SING)-Motor, ein Direkteinspritzungs-Erdgas(DING)-Motor oder ein Dualkraftstoff-Erdgas(DFNG)-Motor ist.
  34. Verfahren zum Behandeln eines Methan enthaltenden Abgases, wobei das Verfahren ein In-Kontakt-bringen des Abgases mit einem Oxidationskatalysator nach einem der Ansprüche 16 bis 22 umfasst.
  35. Verfahren zur Herstellung eines Oxidationskatalysators, das die folgenden Stufen umfasst: i. Herstellen eines Washcoats, der ein katalytisches Material nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst; und ii. Applizieren des Washcoats auf das Substrat.
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