Каталитическая композиция

Каталитическая композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для очистки выбрасываемых из двигателей внутреннего сгорания выхлопных газов, особенно двигателей внутреннего сгорания, работающих на обедненной смеси, таких как дизельный двигатель. В частности, настоящее изобретение относится к каталитической композиции для окисления компонентов выхлопного газа, включающих угарный газ (CO) и углеводороды (HC).

Уровень техники, предшествующий изобретению

Углекислый газ является одним из основных газообразных выбросов от процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Многие в научном сообществе полагают, что он является основным фактором в глобальном потеплении в результате увеличения парникового эффекта из-за его выбросов. В настоящее время в Европе отсутствуют какие-либо обязательные стандарты на выбросы для углекислого газа, выбрасываемого из легковых автомобилей, но приняты добровольные соглашения с производителями моторов. В Британии в 2001 году в попытке понизить выбросы углекислого газа были введены финансовые законопроекты путем привязки акциза на транспортные средства к уровню выброса углекислого газа и типу используемого топлива. Поэтому покупатели легковых автомобилей платят более низкий ежегодный акциз на транспортные средства за те транспортные средства, которые выбрасывают меньшие количества углекислого газа.

Однако в настоящее время Европейский Союз согласовал обязательную норму по выбросам углекислого газа для производителей легковых автомобилей. В соответствии с этим законодательством автопроизводители имеют норму по выбросам в среднем по автопарку для транспортных средств, проданных в Европе, составляющую 130 г CO₂/км или ниже к 2015 году. Эта норма постепенно вводится с 2012 года. США также признают, что движение транспортных средств создает основной источник выбросов углекислого газа. Нормы выброса парникового газа (GHG) были установлены управлением по охране окружающей среды (EPA) и национальным управлением по безопасности движения автотранспорта (NHTSA). Эти сокращающие количества выбросов нормативы постепенно вводятся с 2009 по 2016 и устанавливаются в единицах CO₂-эквивалентов (г CO₂/миля), при этом выбросы N₂O и CH₄ включены с коэффициентами 296 и 23 соответственно. Поэтому автопроизводители стремятся понизить выбросы углекислого газа с помощью ряда мер, таких как снижение веса, варьируемое управление клапанами, компоненты с низким коэффициентом трения и технологии пуска-остановки. По имеющимся данным, принимая подобные меры, можно достичь сокращения выбросов CO₂ на 25-30%. Многие из этих мер также приведут к понижению температуры выхлопного газа благодаря улучшенному коэффициенту полезного действия по топливу.

Процесс сгорания в двигателе внутреннего сгорания транспортного средства никогда не является совершенным. Вредные выбросы, которые возникают вследствие неполного сгорания, представляют собой угарный газ, несожженные углеводороды и NO_x. Имеются существующие и будущие нормы выброса для этих газообразных выбросов. Угарный газ и углеводороды, как правило, удаляют из выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания при помощи катализатора окисления, являющегося частью каталитического конвертера. Говоря простыми словами, каталитический конвертер необходим для обеспечения структуры, которая обеспечивает контактирование максимальной площади поверхности катализатора с потоком выхлопного газа, а катализатор необходим, чтобы способствовать протеканию реакции угарного газа и углеводородов с кислородом в потоке выхлопного газа. Также стоимость катализатора должна быть минимизирована, например, за счет использования меньшего количества и/или использования менее дорогих материалов.

Катализаторы, которые до сих пор наиболее успешно использовались для реакций окисления в каталитических конвертерах, представляют собой драгоценные металлы, а именно платину, которая является очень дорогим материалом. Палладий объединяли с платиной для уменьшения стоимости катализатора, а также, как было обнаружено, для уменьшения спекания платины при повышенных температурах. Однако палладий сам по себе, как известно, имеет более низкую химическую активность при высокоокислительных (низкоокислительных) условиях по сравнению с платиной. В отличие от платины, которая имеет более высокий потенциал ионизации и более низкую устойчивость оксида, палладий существует главным образом в виде оксида с низкой удельной активностью в отношении окисления угарного газа и углеводородов.

Палладий также известен своей способностью реагировать с диоксидом серы, присутствующим в выхлопных газах дизельных двигателей, с образованием устойчивого сульфата, для разложения которого требуются высокие температуры. Разложение сульфата палладия в условиях обедненной смеси требует наличия температуры выше 700°C или более низких температур в выхлопном газе, образованном при сгорании обогащенной топливовоздушной смеси, но тогда происходит увеличение потребления топлива из-за создания условий обогащенной смеси. Хотя во всем мире предпринимались попытки понизить содержание серы, присутствующей в дизельном топливе (в настоящее время обязательный для соблюдения уровень содержания в Европе составляет 10 ч./млн), отравление катализаторов для обработки выхлопного газа серой все еще является проблемой.

В WO 2010/090841 A1 раскрывается получение катализатора на основе золота и палладия, который нанесен на оксид алюминия. Частицы палладия и золота описаны как находящиеся “в тесном контакте”. Нет никакого упоминания о том, являются ли они или могут ли присутствовать в виде сплава. Pd-Au (% масс. Au-Pd~1:1,5) на оксиде алюминия подвергали контактированию с газовой смесью, имеющей состав: 1000 ч./млн CO, 225 ч./млн пропилена, 105 ч./млн пропилена, 450 ч./млн NO, 10% O₂ и оставшаяся часть представляет собой He, и нагретой до 673 K со скоростью 10 К/мин. Фигуры 7A-B и 8A-8B показывают кривые окисления угарного газа и пропилена соответственно при рабочих температурах катализатора, которые все, по всей видимости, выше 150°C. По-видимому, выбор подложки на основе оксида металла для частиц Pd и Au не считался важным для оптимизации активности катализатора, как и образование сплава между частицами.

В WO 2009/136206 A1 раскрывается выхлопная система для двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной смеси, содержащая катализатор на основе сплава Pd-Au на носителе из оксида металла. В описании изобретения отсутствует раскрытие возможных типов носителя из оксида металла, а во всех примерах используется оксид алюминия. Ряд катализаторов подвергали контактированию с газовой смесью, имеющей состав: 1000 ч./млн CO, 900 ч./млн углеводородов, 200 ч./млн NO, 2 ч./млн SO₂, 12% O₂, 4,5% CO_2, 4,5% H₂O и оставшаяся часть представляет собой N₂. Данные для ряда соотношений Au:Pd показывают температуры для 80% конверсии угарного газа и температуры для 50% конверсии углеводорода, составляющие, по меньшей мере, 150°C.

В EP 0602865 A1 раскрываются катализаторы на основе благородного металла и оксида металла, полученные совместным осаждением, и их использование для катализирования окисления угарного газа и углеводородов в выхлопном газе двигателя внутреннего сгорания. Оксид металла включает один или несколько оксидов из диоксида церия, диоксида циркония, диоксида титана или диоксида олова, при этом диоксид церия является особенно предпочтительным. Раскрытые благородные металлы включают один или несколько металлов из рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины и золота. В описании раскрыто, что катализаторы, испытанные на имитируемом автомобильном выхлопном газе, который обогащен относительно стехиометрического соотношения при значении лямбда (λ) 0,98, обеспечивают конверсию одного или нескольких из a) 50% CO при температуре ниже 250°C, предпочтительно ниже 150°C b) 50% монооксида азота при температуре ниже 300°C, предпочтительно ниже 250°C и c) 50% углеводородов, присутствующих в виде пропилена, при температуре ниже 350°C, предпочтительно ниже 300°C. Раскрытые примеры включают Pd - диоксид церия, Pt - диоксид церия, Pd-Pt - диоксид церия, Pd-Pt - диоксид церия - оксид алюминия, Pt - диоксид олова и Au - диоксид циркония.

В WO 2004/025096 A1 раскрывается катализатор на основе палладия на носителе для дизельного двигателя компрессионного воспламенения однородной смеси (HCCI). Этот двигатель отличается от обычного дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива тем, что все топливо для сгорания впрыскивается в камеру сгорания до начала сгорания. Было обнаружено, что такие двигатели производят большие количества CO и относительно большие количества HC при сжигании топлива по сравнению с обычными дизельными двигателями с непосредственным впрыском топлива. В примерах показана температура конверсии для ряда катализаторов согласно изобретению для выхлопных газов как из HCCI, так и из дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива. В случае двигателей с непосредственным впрыском топлива Pt - оксид алюминия был лучше, чем Pd - диоксид церия для низкотемпературной конверсии как CO, так и HC (пример 1).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время авторы настоящего изобретения определили семейство катализаторов на носителе, которые способны обеспечивать конверсию как CO, так и HC, присутствующих в потоке выхлопного газа из обычных двигателей внутреннего сгорания, работающих на обедненной смеси, при низких температурах, обеспечивая при этом также сопротивление большим отклонениям температуры от нормального значения, и имеют способность к легкой десульфатации при отсутствии негативного влияния на степень конверсии CO и HC.

Согласно первому аспекту, изобретение предлагает каталитическую композицию, содержащую смешанный металлический катализатор, который содержит распределенные на носителе чистый палладий и сплав палладий-золото, а также по меньшей мере один промотор, в которой указанный промотор содержит по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла. Как правило, сплав палладий-золото обогащен золотом.

Второй аспект изобретения обеспечивает способ получения каталитической композиции, содержащей смешанный металлический катализатор, который содержит распределенные на носителе чистый палладий и сплав палладий-золото, а также по меньшей мере один промотор, в которой указанный промотор содержит по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла, где способ включает осаждение из раствора солей металлов из состава смешанного металлического катализатора, на суспензию, по меньшей мере, из одного промотора и носителя, где промотор и носитель могут быть одинаковыми, или отличаться, при регулировании значения pH в диапазоне от 6 до 8, за которым следует промывка, сушка и прокаливание полученного осадка. Сплав палладий-золото, как правило, обогащен золотом.

Третий аспект изобретения обеспечивает способ понижения рабочей температуры катализатора при конверсии угарного газа и/или углеводородов, где способ включает прохождение выхлопного газа через каталитическую композицию согласно первому аспекту изобретения.

Четвертый аспект изобретения обеспечивает каталитический конвертер, содержащий монолитную подложку, покрытую каталитической композицией, содержащей смешанный металлический катализатор на носителе, который содержит чистый палладий и сплав палладий-золото, а также по меньшей мере один промотор, в котором указанный промотор содержит по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла. Как правило, сплав палладий-золото обогащен золотом. В целом, четвертый аспект относится к каталитическому конвертеру, содержащему монолитную подложку, покрытую каталитической композицией согласно первому аспекту изобретения.

В пятом аспекте изобретение обеспечивает систему очистки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной смеси, содержащую каталитический конвертер, содержащий монолитную подложку, покрытую каталитической композицией, содержащей смешанный металлический катализатор, который содержит распределенные на носителе чистый палладий и сплав палладий-золото, а также по меньшей мере один промотор, в которой указанный промотор содержит по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла. Как правило, сплав палладий-золото обогащен золотом. Пятый аспект изобретения в целом относится к системе очистки выхлопного газа, содержащей каталитический конвертер согласно четвертому аспекту изобретения.

Шестой аспект изобретения обеспечивает устройство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, работающий на обедненной смеси, и систему очистки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной смеси, согласно пятому аспекту изобретения.

Седьмой аспект изобретения обеспечивает транспортное средство, включающее устройство согласно шестому аспекту изобретения.

В восьмом аспекте изобретение обеспечивает способ очистки выхлопного газа из двигателя или произведенного двигателем внутреннего сгорания, работающим на обедненной смеси, где способ включает контактирование выхлопного газа либо с каталитической композицией согласно первому аспекту изобретения, либо с каталитическим конвертером согласно четвертому аспекту изобретения, либо с системой очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной смеси, согласно пятому аспекту изобретения. Этот аспект изобретения также относится к использованию либо (i) каталитической композиции согласно первому аспекту изобретения, либо (ii) каталитического конвертера согласно четвертому аспекту изобретения, либо (iii) системы очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной смеси, для очистки выхлопного газа из двигателя или произведенного двигателем внутреннего сгорания, работающим на обедненной смеси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 представляет собой диаграмму, показывающую температуру, при которой происходит 80% конверсия CO, построенную для ряда каталитических композиций согласно изобретению и ряда ссылочных каталитических композиций, которые были подвергнуты тепловому старению.

Фигура 2 представляет собой диаграмму, показывающую температуру, при которой происходит 50% конверсия CO, построенную для ряда каталитических композиций согласно изобретению и ссылочной каталитической композиции с промотором согласно изобретению и со ссылочным носителем, которые были подвергнуты тепловому старению в течение длительного периода времени.

Фигура 3 представляет собой диаграмму, показывающую температуру, при которой происходит 70% конверсия CO, построенную для ряда каталитических композиций согласно изобретению и ссылочной каталитической композиции с промотором согласно изобретению и со ссылочным носителем, которые были подвергнуты сульфатации и десульфатации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Золото представляет собой драгоценный металл, который в зависимости от преобладающей экономической ситуации может быть более дешевым, чем платина. Оно является благородным металлом с более выраженными "металлическими" свойствами, чем палладий, то есть подобно платине. При сплавлении с палладием, оно может придать палладию более выраженные металлические свойства, например, он с меньшей вероятностью будет образовывать PdO.

Как правило, атомное отношение Pd:Au в смешанном металлическом катализаторе (например, смешанном металлическом катализаторе на носителе) составляет от 100:1 до 1:100, предпочтительно от 95:5 до 5:95 (например, 95:5 к 80:20 или 20:80 к 5:95), более предпочтительно от 95:5 до 25:75.

В целом, массовое отношение Pd:Au в смешанном металлическом катализаторе составляет >1:1. Предпочтительно, чтобы массовое отношение Pd:Au в смешанном металлическом катализаторе составляло >3:1, более предпочтительно >3,5:1.

Количество Au и Pd (то есть суммарное количество Au и Pd) в смешанном металлическом катализаторе (например, смешанном металлическом катализаторе на носителе, имеющем по меньшей мере один промотор на основе восстанавливаемого оксида металла), как правило, составляет от 0,5 до 10% масс., предпочтительно от 1 до 5% масс. Обычно количество рассчитывается исходя из суммарной массы носителя и нанесенного металла. По меньшей мере, один промотор содержит по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла.

Как правило, по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла представляет собой по меньшей мере один из оксидов марганца (MnO₂ и Mn₂O₃), железа (Fe₂O₃), олова (SnO₂), меди (CuO), кобальта (CoO и Co₂O₃), титана (TiO₂) или церия (CeO₂). Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла представлял собой по меньшей мере один из оксидов железа (например, Fe₂O₃) или церия (например, CeO₂), при этом по меньшей мере один оксид, представляющий собой диоксид церия (например, CeO₂), является особенно предпочтительным. В соответствии с другим вариантом по меньшей мере один восстанавливаемый оксид металла может быть, по меньшей мере, одним из оксидов олова (SnO₂), меди (CuO) или кобальта (CoO и Co₂O₃).

Восстанавливаемые оксиды металла представляют собой подвергающиеся превращениям твердые соединения, которые имеют разнообразный химический состав в зависимости от изменения степени окисления металла. Например, CeO₂ может подвергаться быстрым и обратимым Ce⁴⁺/Ce³⁺ окислительно-восстановительным циклам в зависимости от условий в потоке выхлопного газа. При нехватке кислорода CeO₂ восстанавливается за счет реакции с CO с образованием Ce₂O₃, а когда имеется избыток кислорода, Ce₂O₃ окисляется до CeO₂. Диоксид церия (двуокись церия), как известно, является термостойким, но он восприимчив к отравлению серой.

В целом, размер частиц восстанавливаемого оксида металла, как правило, составляет до 50 нм, предпочтительно в диапазоне от 1 до 25 нм (например, при определении обычными методами лазерной дифракции).

Восстанавливаемый оксид металла может быть распределен или нанесен на оксид металла в форме частиц (например, носитель на основе оксида металла в форме частиц). Кроме того, или в соответствии с другим вариантом, носитель может включать или состоять из восстанавливаемого оксида металла, такого как восстанавливаемый оксид металла в форме частиц (например, сыпучий восстанавливаемый оксид в форме частиц). Материал-носитель обычно имеет высокую площадь поверхности. Оксиды металла могут использоваться благодаря их, как правило, высокой тепловой и химической стабильности.

Как правило, носитель или носитель на основе оксида металла в форме частиц содержит, или состоит из оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния-оксида алюминия, диоксида циркония, цеолита или смеси, сложного оксида или смешанного оксида из любых двух или более из перечисленных, а также необязательно может быть легирован. Он может быть легирован с помощью легирующей добавки, которая является неблагородным металлом, выбираемым из циркония, лантана, алюминия, иттрия, празеодима, церия, бария и неодима. Как правило, легирующая добавка присутствует в количестве 1-10% от массы носителя.

Носитель обычно может представлять собой восстанавливаемый оксид металла и/или промотор (то есть по существу восстанавливаемый оксид металла/промотор), такой как восстанавливаемый оксид металла из числа указанных выше.

В одном общем варианте осуществления, носитель или носитель на основе оксида металла в форме частиц не включает, или не состоит из оксида алюминия, в частности из стабилизированного лантаном оксида алюминия. Предпочтительно, смешанный металлический катализатор не распределен на носителе, содержащем, или состоящим из оксида алюминия, такого как стабилизированный лантаном оксид алюминия.

Как правило, смешанный металлический катализатор может быть нанесен на диоксид церия в форме частиц. Диоксид церия может представлять собой одновременно промотор и носитель.

Восстанавливаемый оксид металла может представлять собой смешанный оксид, содержащий или включающий стабилизатор (то есть восстанавливаемый оксид металла объединен со стабилизатором с образованием смешанного оксида), такой как тугоплавкий металл или его оксид (например, цирконий или диоксид циркония). Когда восстанавливаемый оксид металла представляет собой смешанный оксид, тогда он может быть выбран из оксида марганца, объединенного с цирконием и диоксида церия, объединенного с цирконием. Мольное отношение восстанавливаемого оксида металла к цирконию предпочтительно составляет от 10:1 до 1:10.

В соответствии с другим вариантом восстанавливаемый оксид металла может быть сложным или смешанным оксидом, содержащим или включающим тугоплавкий оксид (то есть восстанавливаемый оксид металла объединен с тугоплавким оксидом). Тугоплавкий оксид может быть выбран из оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния-оксида алюминия и диоксида циркония. Массовое отношение восстанавливаемого оксида металла к тугоплавкому оксиду, как правило, составляет от 3:1 до 1:3.

Каталитическая композиция может содержать платину. Pt более толерантна к сере, чем Pd. Это может позволить каталитической композиции в целом эффективнее подвергаться десульфатации при более низкой температуре.

Как правило, каталитическая композиция дополнительно содержит платину, в которой платина закреплена на отдельном носителе (например, отдельном и отличающемся носителе, таком как подложка на основе оксида металла) относительно распределенного на носителе смешанного металлического катализатора (например, смешанного металлического катализатора на носителе, по меньшей мере, с одним промотором согласно первому аспекту изобретения). Носитель для платины может быть носителем из числа указанных выше. Предпочтительно, чтобы носитель для платины отличался (например, имел отличающийся состав) от носителя для смешанного металлического катализатора.

Когда каталитическая композиция содержит платину, тогда платину предпочтительно объединяют с палладием (более предпочтительно в виде сплава, такого как сплав платина-палладий). Объединение платины с палладием может улучшить устойчивость платины к спеканию.

Платиновый и палладиевый компоненты каталитической композиции могут комбинироваться разными способами.

Смешанный металлический катализатор может находиться на (например, быть нанесенным на), первом восстанавливаемом оксиде металла (например, действующем как взятые вместе носитель и промотор), а платина (и при необходимости палладий) находиться на (например, быть нанесенной на) втором носителе на основе оксида металла, где как смешанный металлический катализатор, так и платина распределены в одной и той же области пористого покрытия, предпочтительно в одном и том же слое пористого покрытия.

Платина (и при необходимости палладий) может находиться на (например, быть нанесенной на) втором носителе на основе оксида металла, который находится в зоне (например, первой зоне) монолитной подложки, находящейся выше по потоку относительно зоны (например, второй зоны), содержащей смешанный металлический катализатор на (например, нанесенный на) восстанавливаемом оксиде металла. Восстанавливаемый оксид металла представляет собой носитель и промотор.

Платина (и при необходимости палладий) на (например, нанесенные на) втором носителе на основе оксида металла может быть распределена в слое, где слой находится под верхним слоем, содержащим смешанный металлический катализатор на (например, нанесенный на) первом восстанавливаемом оксиде металла (то есть первый восстанавливаемый оксид металла представляет собой носитель и промотор). Слой под верхним слоем предпочтительно распределен непосредственно на монолитной подложке.

Как правило, смешанный металлический катализатор может быть нанесен на смешанный оксид или сложный оксид, представляющий собой диоксида церия, объединенный с оксидом алюминия в форме частиц. Диоксид церия, объединенный с оксидом алюминия в форме частиц (например, диоксид церия - оксид алюминия) может являться вместе и промотором и носителем.

Каталитическая композиция согласно изобретению в целом не содержит ацетат щелочного металла.

Второй аспект согласно изобретению относится к способу получения каталитической композиции. Каталитическую композицию согласно изобретению можно получить обычным способом пропитки, таким как раскрытый в GB 2122912 A, совместным осаждением, как раскрыто в EP 0602865 A, или отложением/осаждением. Предпочтительно, чтобы каталитическую композицию получали отложением/осаждением из раствора солей металлов, являющихся катализаторами, на суспензию, по меньшей мере, одного промотора и носителя, где промотор и носитель могут быть одинаковыми или отличающимися, при регулировании значения pH в диапазоне от 6 до 8. Полученный осадок промывают, сушат и прокаливают.

Третий аспект согласно изобретению относится к способу понижения рабочей температуры катализатора для конверсии угарного газа и/или углеводородов.

Типичный дизельный двигатель малой мощности с непосредственным впрыском топлива производит приблизительно 1000 ч./млн CO и 900 ч./млн HC при температуре выхлопного газа приблизительно 185°C.

Каталитические композиции согласно изобретению были испытаны на рабочие температуры катализатора для конверсии CO и HC в текущей газовой смеси, имеющей вышеуказанные концентрации CO и HC, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора (SCAT). Каталитические композиции согласно изобретению, испытанные в газовом устройстве SCAT предпочтительно имели рабочую температуру катализатора для конверсии CO (температура при 80% конверсии CO) менее 180°C, более предпочтительно менее 150°C, и рабочую температуру катализатора для конверсии HC (температура при 80% конверсии HC) предпочтительно менее 200°C, более предпочтительно менее 180°C. Для 50% конверсии CO и 50% конверсии HC рабочие температура катализатора предпочтительно составляли менее 150°C, более предпочтительно менее 130°C для CO и предпочтительно менее 190°C более предпочтительно менее 180°C для HC.

Обычные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива могут производить выхлопные газы, содержащие до 2000 ч./млн угарного газа и более при холодном запуске в виде части стратегии прогрева. Также такие количества CO могут вырабатываться во время резкого ускорения. Каталитические композиции согласно изобретению являются эффективными при обеспечении конверсии таких больших количеств CO, когда они присутствуют в выхлопных газах. Каталитические композиции согласно изобретению, испытанные в газовом устройстве SCAT при содержаниях CO до 2000 ч./млн, имеют рабочая температура катализатора для конверсии CO (температура при 80% конверсии CO) предпочтительно менее 180°C, более предпочтительно менее 150°C. Для 50% конверсии CO рабочая температура катализатора предпочтительно составляет менее 150°C, более предпочтительно менее 130°C.

Как правило, каталитическая композиция имеет температуру для 80% конверсии угарного газа менее 180°C, предпочтительно менее 150°C, когда свежеприготовленная каталитическая композиция подвергается контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора в присутствии до 2000 ч./млн угарного газа.

Каталитическая композиция согласно изобретению может иметь температуру для 80% конверсии угарного газа менее 180°C, предпочтительно менее 150°C, после того, как каталитическую композицию подвергли старению при 500°C в течение 2 ч или 600°C в течение 2 ч, и когда ее подвергают контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора.

Каталитическая композиция согласно изобретению может иметь температуру для 80% конверсии угарного газа менее 180°C, после того, как каталитическую композицию подвергли процессам сульфатации и десульфатации, и когда ее подвергают контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора.

Как правило, каталитическая композиция имеет температуру для 80% конверсии угарного газа менее 180°C, предпочтительно менее 150°C, когда свежеприготовленную каталитическую композицию подвергают контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора.

Кроме того, присутствие таких больших количеств CO не снижает эффективности катализатора для конверсии HC. Напротив рабочая температура катализатора для конверсии HC значительно понижается по мере увеличения количества CO, присутствующего в системе выхлопного газа. Каталитическая композиция согласно изобретению при испытании в газовом устройстве SCAT при содержаниях HC до 2000 ч./млн имеет рабочую температуру катализатора для конверсии HC (температура при 80% конверсии HC) предпочтительно менее 180°C, более предпочтительно менее 150°C.

Каталитические композиции согласно изобретению являются термостойкими, так что конверсия CO и HC не ухудшается по мере старения каталитических композиций. Каталитические композиции согласно изобретению, которые были подвергнуты старению путем нагревания при 500°C в течение 2 ч, а затем при 750°C в течение 10 ч и испытаны в газовом устройстве SCAT с применением описанных для свежеприготовленных катализаторов условий, имеют рабочую температуру катализатора для конверсии CO (температура при 80% конверсии CO) предпочтительно менее 180°C, более предпочтительно менее 150°C.

Каталитические композиции согласно изобретению являются толерантными к процессам сульфатации и десульфатации. Десульфатация может быть легко достигнута путем контактирования каталитических композиций с выхлопным газом при повышенных температурах. Кроме того, повторная сульфатация и десульфатация не оказывают негативного влияния на конверсию CO и HC. При подвергании контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива с добавлением SO₂ в концентрации, достаточной, чтобы обеспечить приблизительно 10 мг S на г каталитической композиции, рабочая температура катализатора для 80% конверсии CO составляла предпочтительно менее 180°C.

Каталитическая композиция согласно изобретению может иметь температуру для 80% конверсии углеводорода менее 200°C, предпочтительно менее 180°C, когда свежеприготовленную каталитическую композицию подвергают контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора.

Как правило, каталитическая композиция имеет температуру для 80% конверсии одноокиси углеводорода менее 200°C, предпочтительно менее 180°C, когда свежеприготовленную каталитическую композицию подвергают контактированию с текущей газовой смесью, которая имитирует обычные выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, в газовом устройстве для модельного испытания активности катализатора в присутствии до 2000 ч./млн угарного газа.

Как можно увидеть в примерах и прилагаемых фигурах, 2% масс. Au-0,5% масс. Pd/CeO₂ катализатор согласно настоящему изобретению имеет несколько лучшие CO T₈₀ и CO T₇₀ активности для свежеприготовленного, подвергнутого старению, сульфатированного и десульфатированного, чем 0,5% масс. Au-2% масс. Pd/CeO₂ катализатор согласно изобретению при испытании активности катализатора с использованием синтетической газовой смеси (SCAT) в газовом устройстве. Однако в недавних и предварительных испытаниях на дизельном двигателе малой мощности для транспортных средств видно, что в полной газовой смеси активность у каталитической композиции 0,5% масс. Au-2% масс. Pd/CeO₂ лучше, чем у каталитической композиции 2% масс. Au-0,5% масс. Pd/CeO₂.

В четвертом аспекте согласно изобретению, монолитная подложка каталитического конвертера может являться проточным монолитом (например, проточным монолитом имеющим сотовую структуру) или фильтром (например, фильтрующим монолитом). Как известно в данной области (см. например, WO 01/080978), фильтр может представлять собой фильтр полного потока (как правило, известный как фильтр со стенкой, через которую проходит поток) или фильтр неполного потока.

Проточный монолит (например, проточный монолит имеющий сотовую структуру) или фильтр (например, фильтрующий монолит) может быть металлическим или керамическим.

Проточный монолит, как правило, включает монолит, имеющий сотовую структуру (например, металлический или керамический монолит, имеющий сотовую структуру) с множеством каналов, простирающихся через него, где каналы являются открытыми с обоих концов. Когда монолитная подложка представляет собой проточный монолит, тогда каталитический конвертер согласно изобретению, как правило, является дизельным катализатором окисления (DOC) или предназначен для использования в качестве дизельного катализатора окисления (DOC).

Фильтр или фильтрующий монолит, как правило, содержит множество входных каналов и множество выходных каналов, в котором входные каналы открыты с конца, расположенного выше по потоку (то есть со стороны входа выхлопного газа) и перекрыты или закупорены с расположенного ниже по потоку конца (то есть со стороны выхода выхлопного газа), выходные каналы перекрыты или закупорены с конца, расположенного выше по потоку, и открыты с расположенного ниже по потоку конца, и в котором каждый входной канал отделен от выходного канал пористой структурой. Когда монолитная подложка представляет собой фильтрующий монолит, тогда каталитический конвертер согласно изобретению, как правило, является каталитическим фильтром сажи (CSF), или предназначен для использования в качестве каталитического фильтра сажи (CSF).

Когда монолитная подложка представляет собой фильтрующий монолит, предпочтительно, чтобы фильтрующий монолит представлял собой фильтр со стенкой, через которую проходит поток. В фильтре со стенкой, через которую проходит поток, каждый входной канал поочередно отделяется от выходного канала стенкой с пористой структурой и наоборот. Предпочтительно, чтобы входные каналы и выходные канал располагались с образованием сотовой структуры. Когда имеется сотовая структура, предпочтительно, чтобы каналы, являющиеся соседними в вертикальном и боковом направлениях к входному каналу, были перекрыты с расположенного выше по потоку конца и наоборот (то есть каналы, являющиеся соседними в вертикальном и боковом направлениях к выходному каналу, перекрыты с расположенного ниже по потоку конца). При рассмотрении с любого конца, поочередно перекрытые и открытые концы каналов принимают вид шахматной доски.

В принципе, монолитная подложка может иметь любую форму или размер. Однако форму и размер монолитной подложки обычно выбирают таким образом, чтобы оптимизировать подвергание контактированию каталитической композиции с выхлопным газом. Монолитная подложка может, например, иметь трубчатую или волокнистую форму, или может состоять из частиц. Примеры подходящих несущих монолитных подложек включают монолитную подложку в виде сотовидного кордиерита, монолитную подложку в виде сотовидного SiC, монолитную подложку из материала типа слоистого волокна или трикотажа, монолитную подложку пенистого типа, монолитную подложку поперечно точного типа, монолитную подложку в виде металлической проволочной сетки, монолитную подложку в виде металлического пористого тела и монолитную подложку в виде керамических частиц.

Каталитический конвертер согласно изобретению, как правило, предназначен для использования в качестве дизельного катализатора окисления (DOC) или каталитич