MX2013003568A

MX2013003568A - Catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para nox de mezcla pobre y sistema de limpieza del gas de escape.

Info

Publication number: MX2013003568A
Application number: MX2013003568A
Authority: MX
Inventors: Tetsuro Naito; Yasunari Hanaki; Masanori Nakamura; Masato Nagata
Original assignee: Nissan Motor
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-10-01
Also published as: CN103313788A; BR112013006552B1; MY166150A; EP2636447A1; EP2636447A4; RU2557056C2; WO2012147411A1; JP2012232231A; BR112013006552A2; EP2636447B1; CN103313788B; US20130177484A1; US8992844B2; JP5768474B2; RU2013113950A

Abstract

Para proveer un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelente durabilidad y un sistema de limpieza del gas de escape que tiene este catalizador purificador del gas de escape. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre contiene platino, paladio y rodio como los metales nobles catalizadores, un óxido inorgánico que porta los metales nobles catalizadores, y un adsorbente de NOx hecho de al menos un tipo seleccionado del grupo de magnesio, bario, sodio, potasio, y cerio; entre los óxidos inorgánicos, el óxido inorgánico que porta paladio contiene cerio y aluminio y/o zirconio. El óxido inorgánico que porta paladio contiene cerio en la cantidad equivalente de CeO2 en el rango de 1 a 20% en peso.

Description

CATALIZADOR PURIFICADOR DE GAS DE ESCAPE TIPO TRAMPA PARA NOx DE MEZCLA POBRE Y SISTEMA DE LIMPIEZA DEL GAS DE ESCAPE CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un catalizador purificador del gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre y un sistema de limpieza del gas de escape. Más específicamente, la presente invención se refiere a un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelente durabilidad, y un sistema de limpieza del gas de escape equipado con este catalizador purificador del gas de escape.

TÉCNICA ANTECEDENTE En la técnica previa, se ha propuesto un catalizador purificador del gas de escape que adsorbe los NOx basta un adsorbente de NOx en una atmósfera pobre, y libera los; NOx de la mezcla estequiométrica o una atmósfera rica para una limpieza reductiva. Más específicamente, el catalizador purificador de gas de escape es una mezcla de un primer polvo preparado transportando el platino en un primer portador hecho de granos porosos y un segundo polvo preparado transportando el rodio en un segundo portador. Aquí, el adsorbente de NOx se transporta en el primer portador descrito anteriormente, y el segundo portador descrito anteriormente se hace de dióxido de zirconio estabilizado con metal alcalinotérreo o elemento de tierras raras (excluyendo el cerio) (ver el Documento de Patente 1) .

DOCUMENTOS DE LA TÉCNICA PREVIA DOCUMENTOS DE PATENTE Documento de Patente 1: Patente Japonesa No. 3741303 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN OBJETIVO A LOGRAR MEDIANTE LA INVENCIÓN Sin embargo, el catalizador purificador del gas de escape descrito en el Documento de Patente 1 listado anteriormente falla en tener una durabilidad lo suficientemente alta, lo cual es indeseable.

La presente invención se hace para tratar los problemas de la técnica previa descrita anteriormente. El propósito de la presente invención es proveer un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelente durabilidad, y un sistema de limpieza del gas de escape equipado con este catalizador purificador del gas de escape.

MEDIOS PARA LOGRAR EL OBJETIVO A fin de realizar el propósito, los presentes inventores han llevado a cabo estudios exhaustivos. Como resultado de los estudios, se encontró que el propósito se puede realizar al contener el paladio u otro metal noble catalizador, un óxido inorgánico que porte el metal noble catalizador, y un adsorbente de NOx prescrito, y al tener una composición prescrita para el óxido inorgánico que porta el paladio. Como resultado, se logró la presente invención.

Es decir, el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de la presente invención contiene platino, paladio y rodio como los metales nobles catalizadores, un óxido inorgánico que porta los metales nobles catalizadores, y un adsorbente de NOx hecho de magnesio, bario, sodio, potasio, o cesio o cualquiera de sus combinaciones. Entre los óxidos inorgánicos, el óxido inorgánico que porta el paladio contiene cerio y aluminio y/o zirconio. El óxido inorgánico que porta el paladio contiene cerio en una cantidad equivalente de Ce02 de 1 a 20% en peso.

El sistema de limpieza del gas de escape de la presente invención comprende el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre y otro catalizador que contiene el metal noble catalizador y está ubicado en el costado ascendente del catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con respecto a la dirección de flujo del gas de escape.

EFECTO DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene las siguientes características (1) a (3) indicadas de configuración, a fin de proveer un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelente durabilidad y un sistema de limpieza del gas de escape equipado con este catalizador purificador del gas de escape. (1) Este catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx contiene platino, paladio y rodio como los metales nobles catalizadores, un óxido inorgánico que porta los metales nobles catalizadores, y un adsorbente de NOx hecho de magnesio, bario, sodio, potasio, o cesio o cualquiera de sus combinaciones. (2) Entre los óxidos inorgánicos, el óxido inorgánico que porta el paladio contiene cerio y aluminio y/o zirconio. (3) El óxido inorgánico que porta el paladio contiene cerio en una cantidad equivalente de Ce02 de 1 a 20% en peso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra la configuración del sistema de limpieza del gas de escape relacionado con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIONES DE LOS SÍMBOLOS DE LA REFERENCIA 1 sistema de limpieza del gas de escape 2 catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre 4 otro catalizador MEJORES MODOS PARA REALIZAR LA INVENCIÓN A continuación, se explicará con detalle el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre y el sistema de limpieza del gas de escape equipado con este catalizador purificador del gas de escape.

Primero que todo, se explicará . con detalle el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre relacionado con una modalidad de la presente invención. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de esta modalidad contiene un metal noble catalizador, un óxido inorgánico que porta el metal noble catalizador, y un adsorbente de NOx. Aquí, el metal noble catalizador se refiere a que contiene al menos platino (Pt), paladio (Pd) y rodio (Rd) . Sin embargo, también pueden incluirse otros metales nobles catalizadores. El adsorbente de NOx se refiere a un adsorbente de NOx que contiene magnesio (Mg) , bario (Ba) , sodio (Na) , potasio (K) o cesio (Cs) asi como cualquiera de sus combinaciones. Sin embargo, también pueden incluirse otros adsorbentes de NOx. Se prefiere adoptar el bario (Ba) o cesio (Cs) puesto que los mismos pueden mejorar mucho más la durabilidad. El óxido inorgánico que porta paladio (Pd) entre los óxidos inorgánicos contiene cerio (Ce) y/o aluminio (Al) y zirconio (Zr) . Aquí, el óxido inorgánico que porta paladio (Pd) contiene cerio (Ce) en una cantidad equivalente de CeÜ2 en el rango de 1 a 20% en peso.

Con tal configuración, se puede suprimir la coagulación del metal noble catalizador, a fin de tener una excelente durabilidad. Además, el platino (Pt) se remplaza con el paladio (Pd) de precio bajo, y, al mismo tiempo, se puede mejorar la durabilidad, de modo que el costo del catalizador se pueda reducir. Estas son las ventajas. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de la presente modalidad se puede utilizar en la forma de gránulos tal como están. Sin embargo, a fin de incrementar la relación de contacto con el HC1, asi como con CO, NOx en el gas de escape, también puede adoptarse un tipo con una capa catalizadora que contenga el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre, formado en un portador de forma alveolar. Al igual que el portador de forma alveolar, por ejemplo, puede adoptarse el tipo hecho de cerámica, tal como la cordierita, carburo de silicio, y el tipo hecho de metales, tal como el acero inoxidable tipo ferrita, etc.

Usualmente, se cree que la coagulación del metal noble catalizador es causada por los mecanismos de los siguientes [1] y [2] . [1] El metal noble catalizador se coagula con calor o similar en el óxido inorgánico como el substrato portador. [2] El óxido inorgánico mismo al igual que el substrato portador mismo se coagula debido al calor o similar, de modo que el metal noble catalizador presente en el substrato portador se coagule junto con el mismo.

Por ejemplo, cuando se adopta la alúmina (AI2O3) o el dióxido de zirconio (Zr02) como el substrato portador, la coagulación sigue adelante debido al mecanismo de [2] indicado anteriormente. Por otro lado, de acuerdo a la presente invención, el óxido inorgánico contiene cerio (Ce) y/o aluminio (Al) y zirconio (Zr) . El contenido representado por la cantidad equivalente de Ce02 está en el rango de 1 a 20% en peso. Como resultado, se puede suprimir la coagulación del óxido inorgánico como el substrato portador mismo. Como resultado, incluso después de mucho tiempo, se puede mantener un excelente desempeño del catalizador. El cerio presente en el óxido inorgánico funciona como una sustancia de liberación de oxigeno (sustancia OSC) . En consecuencia, cuando el cerio está contenido en el catalizador, existe un cierto rango óptimo. De acuerdo a la presente modalidad, si el contenido de cerio representado por la cantidad equivalente de Ce02 es menor a 1% en peso, la variación en la atmosfera no se puede reducir, de modo que el desempeño del catalizador se degrada.

Por otro lado, de acuerdo a la presente modalidad, si el contenido de cerio representado por la cantidad equivalente de Ce02 es de más del 20% en peso, el agente reductor necesario para reducir el NOx no se puede utilizar en la reducción de NOx en el caso de un aumento repentino abundante (se produce una simple oxidación del agente reductor por el oxigeno liberado de la sustancia OSC) . Esto es indeseable. En consideración de estos puntos de vista, se prefiere que el óxido inorgánico contenga cerio y aluminio y/o zirconio, con el contenido de cerio representado por la cantidad equivalente de Ce02 en el rango de 1 a 5% en peso. Sin embargo, el mecanismo descrito anteriormente sólo se basa en estimaciones.

Consecuentemente, aun cuando los efectos descritos anteriormente se puedan realizar mediante un cierto mecanismo diferente al mecanismo descrito anteriormente, todavía se considera que está dentro del rango de la presente invención.

Para el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de la presente modalidad, se prefiere que el óxido inorgánico que porta paladio (Pd) tenga una capacidad de mantenimiento del área superficial de más del 50% cuando el óxido inorgánico se sinteriza a 900°C durante 3 h. Como se explica anteriormente, se prefiere el óxido inorgánico que en sí mismo es un substrato portador se coagule escasamente. En particular, con el óxido inorgánico con una capacidad de mantenimiento del área superficial del 50% o mayor después de sinterizarse a 900°C durante 3 h, se puede suprimir significativamente la coagulación del metal noble catalizador en el substrato portador. En consecuencia, el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con esta configuración puede exhibir incluso mejor durabilidad. Por supuesto, se prefiere que también que el óxido inorgánico que porta platino (Pt) o rodio (Rh) sea del tipo escasamente coagulado. Sin embargo, no se requiere que sea del mismo tipo.

Se cree que el mecanismo de la función del catalizador del catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre es como sigue. Primero que todo, el catalizador principalmente NO se tiene que agotar en la atmosfera pobre oxidada hasta N02 en el metal noble catalizador, seguido por adsorción con el bario (Ba) u otro adsorbente de NOx. Luego, cuando la cantidad de absorción en el adsorbente de NOx llega casi a la saturación, bajo el control del motor, la atmosfera cercana al catalizador se vuelve una atmosfera rica. Como resultado, el catalizador tiene NOx adsorbidos en el adsorbente de NOx desprendido del mismo y luego hace reacción con HC, CO, H2 u otro agente reductor en el metal noble catalizador, de modo que se limpien los NOx. Para el catalizador que contiene solamente el Pt convencional, Rh, se cree que la oxidación del NO hasta NOx se lleva a cabo principalmente en Pt. Cuando Pd se compara con Pt, se debe a un polvo de oxidación más bajo, cuando el Pd se utiliza en lugar del Pt, la reacción de oxidación de NO hasta NOx escasamente puede seguir adelante, de modo que la capacidad de limpieza de los NOx se vuelva más baja. Sin embargo, el mecanismo descrito anteriormente se basa solamente en estimaciones. En consecuencia, incluso cuando los efectos descritos anteriormente se puedan realizar mediante un cierto mecanismo diferente al mecanismo descrito anteriormente, todavía se considera que está dentro del rango de la presente invención .

Además, para el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de la presente modalidad, se prefiere incluir el cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 20% en peso o menos con respecto a la cantidad total del catalizador. Si la cantidad de la sustancia OSC en la cantidad total del catalizador es mayor del 20% en peso, la oxidación simple del agente reductor sigue adelante mediante el oxigeno liberado de la sustancia OSC, de modo que no se puede utilizar eficientemente el aumento repentino abundante en la limpieza de los NOx.

A continuación, se explicará a detalle el sistema de limpieza del gas de escape relacionado con una modalidad de la presente invención con referencia a las figuras. La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra la configuración del sistema de limpieza del gas de escape relacionado con una modalidad de la presente invención. Como se muestra en la FIG. 1, el sistema 1 de limpieza del gas de escape en esta modalidad tiene un convertidor 2 catalítico purificador del gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre, relacionado con una modalidad de la presente invención que se describe anteriormente, y otro convertidor 4 catalítico ubicado en el costado ascendente del convertidor 2 catalítico purificador del gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con respecto a la dirección de flujo del gas de escape. Aunque no se muestra en la figura, el otro convertidor catalítico contiene el metal noble catalizador. Los ejemplos típicos de otro convertidor catalítico son convertidores catalíticos de tres vías y convertidores catalíticos de tres vías para motor diésel, etc.

Cuando el convertidor catalítico purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre se coloca en el costado descendente del convertidor catalítico de tres vías, los convertidores catalíticos de tres vías para motor diésel, u otros convertidores catalíticos de tres vías, se puede realizar la limpieza de HC, CO y NOx agotados a una elevada relación cuando se enciende el motor, y se puede realizar una durabilidad aún mejor.

Para el sistema limpiador del gas de escape en la presente modalidad, la proporción en masa de la cantidad del metal noble catalizador en el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre respecto a aquella del metal noble catalizador en otro catalizador preferiblemente está en el rango de 1 a 1.6. El propósito de colocar los convertidores catalíticos de tres vías, convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel, u otro catalizador es limpiar el HC, CO en la región de baja temperatura (cuando el motor se enciende) , y el propósito de colocar el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre es limpiar los NOx. Cuando se incrementa la cantidad del metal noble contenida en los convertidores catalíticos de tres vías o los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel, aunque la relación de limpieza del HC, CO en la región de baja temperatura se puede incrementar, la relación de limpieza para NOx mediante el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pero no obstante se disminuye como una tendencia contraria. Se cree que la causa de este fenómeno es como sigue: cuando la cantidad del metal noble contenida en los convertidores catalíticos de tres vías o los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel se incrementa, en el caso del aumento repentino abundante, la cantidad del agente reductor de NOx, tal como HC, CO, etc., que fluye hacia el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre se disminuye, y no se puede suministrar el agente reductor necesario para limpiar los NOx. En consecuencia, al controlar la cantidad del metal noble en los convertidores catalíticos de tres vías o los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel y en el convertidor catalítico purificador del gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre, la relación de limpieza del HC, CO y se puede incrementar la relación de limpieza de NOx en la región de baja temperatura.

Ejemplos de Aplicación A continuación, la presente invención se explicará con más detalle con referencia a los ejemplos de aplicación y ejemplos comparativos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los ejemplos de aplicación.

Ejemplo de Aplicación 1 (Etapa 1) Una cantidad prescrita de platino (Pt) se transporta mediante impregnación en la alúmina inhibida con cerio (Ce-Al2C>3) , seguido por desecación y sinterización, formando ün polvo de Pt (3.9% en peso) /Ce-Al2C>3 .

(Etapa 2) Una cantidad prescrita de platino (Pt) se transporta mediante impregnación en la alúmina inhibida con cerio (Ce-Al203) , seguido por desecación y sinterización, formando un polvo de Pt (0.9% en peso) /Ce (1% en peso)-Al2C>3 .

(Etapa 3) Una cantidad prescrita de paladio (Pd) se transporta mediante impregnación en la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) , que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% en peso, seguido por desecación y sinterización, formando un polvo de Pd (3% en peso) /Ce (1% en peso)-Al2C>3 .

(Etapa 4) Una cantidad prescrita de rodio (Rh) se transporta mediante impregnación en el dióxido de zirconio inhibido con lantano (La-Zr02) , seguido por desecación y sinterización, formando un polvo de Rh (2.2% en peso) /La-Zr02.

(Etapa 5) Los polvos preparados en las etapas 1, 3 y 4 descritos anteriormente asi como alúmina con bohemita, ácido nítrico, y agua con intercambio de iones se cargaron en una vasija magnética, y, conjuntamente con las bolas de alúmina, los contenidos se pulverizaron con vibración, formando una suspensión viscosa de la capa externa.

(Etapa 6) Los polvos preparados en las etapas 2, 3 descritas anteriormente asi como alúmina con bohemita, ácido nítrico, y agua con intercambio de iones se cargaron en una vasija magnética, y, conjuntamente con las bolas de alúmina, los contenidos se pulverizaron con vibración, formando una suspensión viscosa de la capa interna.

(Etapa 7) La suspensión viscosa de la capa interna preparada en la etapa 6 descrita anteriormente se cargó en un portador de forma alveolar de cerámica (número de alvéolos: 400 células/6 mil, capacidad: 0.119 L) . Se removió el exceso de suspensión viscosa mediante un flujo de aire, seguido por desecación a 120°C.

(Etapa 8) La suspensión viscosa de la capa externa preparada en la etapa 5 descrita anteriormente se cargó en el portador preparado en la etapa 7 descrita anteriormente. El exceso de suspensión viscosa se removió mediante un flujo de aire, seguido por desecación a 120°C y la sinterización a 400°C en un flujo de aire. En este caso, la cantidad del metal noble catalizador en el catalizador fue de 6.7 g/L.

(Etapa 9) El bario (Ba) se transporta mediante impregnación en el catalizador preparado en la etapa 8 descrita anteriormente de modo que la cantidad de Ba sea de 28 g/L, seguido por desecación a 120°C y luego se sinteriza a 400°C en un flujo de aire, formando el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre.

Para el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre en este ejemplo, el contenido de cerio representado por la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador fue de 13.5% en peso.

Aquí, la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-AI2O3) como un óxido inorgánico que porta paladio se sinterizó a 900 °C durante 3 h, y la capacidad de mantenimiento del área superficial fue de 58%.

Ejemplo de Aplicación 2 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez de la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% en peso como el portador de Pd en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó el dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% en peso. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. El dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) como el óxido inorgánico que porta paladio tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 67% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 3 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del bario (Ba) adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó magnesio (Mg) como el adsorbentes de NOx. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. La alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 58% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 4 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del bario (Ba) adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó sodio (Na) como el adsorbentes de NOx. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NÓx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. La alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 58% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 5 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del bario (Ba) adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó potasio (K) como el adsorbente de NOx. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. La alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que¦ porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 58% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 6 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del bario (Ba) adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó el cesio (Ce) como el adsorbente de NOx. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. La alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 58% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 7 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez de la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% adoptada en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó una alúmina inhibida con cerio (5% en peso de Ce- l203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 5% como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.5% en peso. La alúmina inhibida con cerio (5% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 62% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 8 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 2 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó un dióxido de zirconio inhibido con cerio (5% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 5% en peso como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.9% en peso. El dióxido de zirconio inhibido con cerio (5% en peso de Ce-Zr02) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 78% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 9 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez de la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% adoptada en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó una alúmina inhibida con cerio (20% en peso de Ce-Al2C>3) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 20% como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 15.4% en peso. La alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al2C>3) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 68% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 10 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 2 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó un dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 15.4% en peso. El dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 71% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo de Aplicación 11 Un sistema de limpieza del gas de escape en la FIG. 1 se construyó utilizando el metal noble catalizador con una cantidad de 8.2 g/L (paladio/rodio = 11/1) como los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel, y utilizando el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparado en el Ejemplo de Aplicación 1 como el catalizador purificador del gas de escape.

Ejemplo de Aplicación 12 Un sistema de limpieza del gas de escape mostrado en la FIG. 1 se construyó utilizando el metal noble catalizador con la cantidad de 4.2 g/L (paladio/rodio = 11/1) como los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel, y utilizando el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparado en el Ejemplo de Aplicación 1 como el catalizador purificador de gas de escape.

Ejemplo de Aplicación 13 Un sistema limpiador de gas de escape mostrado en la FIG. 1 se construyó utilizando el metal noble catalizador con la cantidad de 2.1 g/L (paladio/rodio = 11/1) como los convertidores catalíticos de oxidación para motor diésel, y utilizando el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparado en el Ejemplo de Aplicación 1 como el catalizador purificador de gas de escape. Ejemplo Comparativo 1 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez de la alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce-Al203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de CeC>2 de 1% adoptada en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó una alúmina inhibida con cerio (1% en peso de Ce- l203) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 60% como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 19.4% en peso. La alúmina inhibida con cerio (60% en peso de Ce-Al203) como el óxido inorgánico que porta paladio, tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 55% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo Comparativo 2 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 2 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, se adoptó un dióxido de zirconio inhibido con cerio (60% en peso de Ce-Zr02) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 60% como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 19.4% en peso. El dióxido de zirconio inhibido con cerio (60% en peso de Ce-Zr02) como el óxido inorgánico que porta paladio tuvo una capacidad de mantenimiento del área superficial de 74% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo Comparativo 3 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el ' Ejemplo de Aplicación 1 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez de la alumina inhibida con cerio (Ce-Al203 al 1% en peso) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 de 1% en peso adoptada en el Ejemplo de Aplicación 1, la alúmina (A1203) se adoptó como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este tipo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.4% en peso. La alúmina (A1203) puesto que el óxido inorgánico que porta paladio tenia una capacidad de mantenimiento del área superficial del 23% después de sinterizarse a 900°C durante 3 h.

Ejemplo Comparativo 4 La operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo de Aplicación 2 para obtener el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo, excepto que en vez del dióxido de zirconio inhibido con cerio (1% en peso de Ce-ZrC>2) que contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 del 1% en peso adoptado en el Ejemplo de Aplicación 1, el dióxido de zirconio (Zr02) se adoptó como el portador de Pd. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de este ejemplo contenia cerio en la cantidad equivalente de Ce02 con respecto a la cantidad total del catalizador de 13.4% en peso. El dióxido de zirconio (Zr02) como el óxido inorgánico que porta paladio tenia una capacidad de mantenimiento del área superficial de 18% después de sinterizarse a 900 °C durante 3 h. La Tabla 1 lista una porción de las especificaciones del catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre y sistemas de limpieza del gas de escape preparados en los diversos ejemplos. En la Tabla 1, DOC representa los convertidores catalíticos de oxidación para motores diésel, y LNT representa el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre.

Tabla 1 Evaluación del desempeño Para los convertidores catalíticos purificadores del gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre y los sistemas de limpieza de gas de escape preparados en los ejemplos, después del tratamiento de resistencia bajo las siguientes condiciones, la relación de limpieza de NOx (y también la relación de limpieza de HC para el sistema de limpieza del gas de escape) se midió bajo las siguientes condiciones indicadas. Aquí, la relación de flujo del gas fue de 40 L/min. Los resultados obtenidos se indican en la Tabla 1.

«Condición para el tratamiento de resistencia> Cada catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparado en los ejemplos, se colocó detrás del motor de 3.5 L de 6 cilindros tipo V fabricado por Nissan Motor C, Ltd., y la temperatura en la entrada del convertidor catalítico se ajustó a 750°C. El tratamiento de resistencia se llevó a cabo durante 60 h en la atmosfera del gas de escape. Aquí, la gasolina libre de plomo se adoptó como el combustible en la prueba. <Evaluación del desempeño de limpieza de NOx del catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre> Para el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparado en cada ejemplo, después de reducirse para tener una capacidad de 0.040 L, en un dispositivo de evaluación en laboratorio, el tipo de gas y concentración se ajustaron a las condiciones del gas listadas en la Tabla 2, y se llevó a cabo la evaluación de intercambio de mezcla pobre (60 seg) /mezcla rica (4 seg) . En esta prueba, la temperatura de evaluación (temperatura de entrada del catalizador) se determinó a 250°C. La relación de limpieza de NOx se computó utilizando la siguiente fórmula (I) indicada.

Tabla 2 [Algoritmo 1] [Cantidad de NOx de entrada [Cantidad de NOx de salida (mezcla rica + mezcla pobre)] - (mezcla rica + mezcla pobre)] Relación de limpieza de NOx (%) = — x 100 (I) [Cantidad de NOx de entrada (mezcla rica + mezcla pobre)] <Evaluación del desempeño de la limpieza de NO y desempeño de la limpieza de HC del sistema de limpieza del gas de escape> Para cada ejemplo, después de reducirse de modo que la capacidad de los convertidores catalíticos de oxidación sea de 0.010 L y la capacidad del catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre sea de 0.040 L, el dispositivo de evaluación en laboratorio mostrado en la FIG. 1 se determinó para llevar a cabo la evaluación de intercambio de la mezcla pobre (60 seg) y mezcla rica (4 seg) puesto que el tipo y concentración del gas se ajustaron a las condiciones del gas listadas en la Tabla 3. En este caso, la temperatura de evaluación (temperatura de entrada del catalizador) se determinó a 250 °C. La relación de limpieza de HC se computó utilizando la siguiente fórmula (II) indicada, y la relación de limpieza de NOx se computó utilizando la siguiente fórmula (I) indicada.

Tabla 3 [Algoritmo 2] [Cantidad de HC en la entrada [Cantidad de HC en la entrada del convertidor catalítico DOC del convertidor catalítico LNT (mezcla rica + mezcla pobre)] (mezcla rica + mezcla pobre)] Relación de limpieza de HC (%) : x 100 (II) [Cantidad de HC en la entrada del convertidor catalítico DOC (mezcla rica + mezcla pobre)] Como se ve en la Tabla 1, las relaciones de limpieza de NOx después del tratamiento de resistencia de los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre, preparados en los Ejemplos de Aplicación 1 a 10 que pertenecen al rango de la presente invención son mejores que aquéllos de los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre en los Ejemplos Comparativos 1 a .

Además, se puede ver que para los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx dé mezcla pobre preparados en los Ejemplos de Aplicación 1 a 10 y Ejemplos Comparativos 1 y 2, la capacidad de mantenimiento del área superficial del portador de Pd es de 50% o mayor, y las relaciones de limpieza de NOx después del tratamiento de resistencia son mejores que las de los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre preparados en los Ejemplos Comparativos 3 y 4. Además, se puede ver que para los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre en los Ejemplos de Aplicación 1 a 10, la cantidad de cerio representada por la cantidad equivalente de Ce02 es de 20% en peso o menor, y las relaciones de limpieza de NOx son buenas.

Como se puede ver en la Tabla 1, para los sistemas de limpieza del gas de escape preparados en los Ejemplos de Aplicación 11 a 13 que pertenecen al rango de la presente invención, debido a que los mismos utilizan los catalizadores purificadores de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelentes relaciones de limpieza de NOx después del tratamiento de resistencia, la relación de limpieza de NOx y proporción de limpieza de HC después del tratamiento de resistencia son excelentes. Además, se puede ver que a partir de una comparación hecha para los sistemas de limpieza del gas de escape de los Ejemplos de Aplicación 11 a 13, para el sistema de limpieza del gas de escape en el Ejemplo de Aplicación 12, en el cual la proporción de la cantidad del metal noble catalizador en el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre respecto a la cantidad del metal noble catalizador en el otro catalizador está en el rango de 1 a 1.6, la relación de limpieza de NOx y la relación de limpieza de HC después del tratamiento de resistencia es excelente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre, caracterizado porque comprende : un metal noble catalizador seleccionado de un grupo que consiste de platino, paladio y rodio, un óxido inorgánico que porta el metal noble catalizador, y al menos un adsorbente de NOx seleccionado de un grupo de magnesio, bario, sodio, potasio y cesio; entre los óxidos inorgánicos, el óxido inorgánico porta paladio que contiene cerio en una cantidad equivalente de CeÜ2 en el rango de 1 a 20% en peso, y aluminio y/o zirconio.

2. - El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el adsorbente de NOx es bario o cesio.

3. - El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el contenido de cerio representado por la cantidad equivalente de CeÜ2 con respecto a la cantidad total del catalizador es de 20% en peso o menos.

4. - Un sistema de limpieza de gas de escape que tiene el catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, y caracterizado porque comprende un convertidor catalítico adicional que contiene metal . noble catalizador y que está ubicado en el costado ascendente del convertidor purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con respecto a la dirección de flujo del gas de escape.

5.- El sistema de limpieza del gas de escape de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque una proporción en masa de una cantidad del metal noble catalizador en el convertidor purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre respecto a una cantidad del metal noble catalizador en el convertidor catalítico adicional está en el rango de 1 a 1.

6. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Para proveer un catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre con excelente durabilidad y un sistema de limpieza del gas de escape que tiene este catalizador purificador del gas de escape. El catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para NOx de mezcla pobre contiene platino, paladio y rodio como los metales nobles catalizadores, un óxido inorgánico que porta los metales nobles catalizadores, y un adsorbente de NOx hecho de al menos un tipo seleccionado del grupo de magnesio, bario, sodio, potasio, y cerio; entre los óxidos inorgánicos, el óxido inorgánico que porta paladio contiene cerio y aluminio y/o zirconio. El óxido inorgánico que porta paladio contiene cerio en la cantidad equivalente de Ce02 en el rango de 1 a 20% en peso.