DE60316069T3

DE60316069T3 - NOx-Speicherkatalysator

Info

Publication number: DE60316069T3
Application number: DE60316069.7T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Takeshima; Kohei Yoshida; Yasuaki Nakano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: CN1218779C; EP1364699A1; CN1460545A; US6956008B2; US20030216254A1; DE60316069D1; JP2003334442A; EP1364699B1; DE60316069T2; EP1364699B2; JP3758601B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abgasreinigungskatalysator zum Reinigen eines Abgases, freigesetzt aus einem internen Verbrennungsmotor wie einem Kraftfahrzeugmotor, weiter im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen NO_x-reinigenden Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, in dem die Schwefelvergiftung des NO_x-speichernden Materials merklich reduziert ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Das Abgas, das freigesetzt wird von einem internen Verbrennungsmotor wie einem Kraftfahrzeugmotor kann gereinigt werden durch einen Dreiwegekatalysator, der das Verbrennen von Kohlenstoffmonoxid (CO), das Verbrennen von Kohlenwasserstoff (HC) und die Reduktion von Stickstoffoxid (NO_x) fördert.
Dieser Dreiwegekatalysator wird im Allgemeinem aufgebaut durch Erzeugen einer Beschichtungsschicht eines Katalysatorträgers wie γ-Aluminiumoxid auf einem Monolith-Substrat, und Beladen eines Katalysatorbestandteils wie Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) auf der Beschichtungsschicht.
Der Dreiwegekatalysator kann effizient die oben beschriebene Reinigung durchführen, wenn das Abgas eine Zusammensetzung in einem speziellen Bereich besitzt. Daher ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem internen Verbrennungsmotor strikt limitiert, so dass es eine Abgaszusammensetzung in einem speziellen engen Bereich ergibt. Allerdings, in der Praxis, unterliegt die Abgaszusammensetzung einem gewissen Grad an Fluktuation infolge der Zeitdifferenz im Kontrollsystem oder dergleichen, und weicht etwas von dem speziellen engen Bereich ab.
Hierbei kann ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid eine Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) bereitstellen, dass Sauerstoff absorbiert wird in einer oxidierenden Atmosphäre, die O₂ in einer relativ großen Menge enthält, und Sauerstoff freisetzt in einer reduzierenden Atmosphäre, die CO und HC in einer relativ großen Menge enthält, weil das darin enthaltene Ce-Atom eine Veränderung in der Valenzanzahl verursachen kann.
Demgemäß, wenn ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid im Abgasreinigungskatalysator enthalten ist, fluktuiert die Abgaszusammensetzung in der Nachbarschaft des Katalysatorbestandteils weniger, und die oben beschriebene Abgasreinigung kann effizienter ablaufen.
Zusätzlich wird beträchtliche Wärme erzeugt, die die Sauerstoffabsorption des Cer-Zirkonium-Kompositoxids begleitet, und diese Wärme kann verwendet werden für das Erwärmen des Katalysators beim Motor-Inbetriebsetzen, und kann das Starten der katalytischen Aktivität beschleunigen. Durch diese Eigenschaften wird das Cer-Zirkonium-Kompositoxid verwendet als Co-Katalysator für den Abgasreinigungskatalysator.
Mit Bezug auf den verwandten Stand der Technik, der ein solches Cer-Zirkonium-Kompositoxid beschreibt, sind die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nummern: 10-194742 und 6-279027 und dergleichen bekannt. Im Allgemeinen wird angenommen, dass das Cer-Zirkonium-Kompositoxid als das OSC-Material optimal einen Cer-Anteil, der 50 mol-% hoch ist, besitzt.
Andererseits, in der Absicht des Verbesserns des Umweltschutzes, ist die Verringerung der Erzeugungsmenge von Kohlenstoffdioxid (CO₂), das aus einem internen Verbrennungsmotor wie einem Kraftfahrzeugmotor freigesetzt wird, und eine Reduktion der Erzeugungsmenge von NO_x ein wichtiger Punkt. Um eine solche Reduktion zu erreichen, wurden ein Magerverbrennungsmotor entwickelt in der Absicht des Verbesserns des Brennstoffverbrauches, und ein NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, erhalten durch Hinzufügen einer Funktion des Speicherns von NO_x in einer Mageratmosphäre bei einem konventionellen Dreiwegekatalysator, wurde entwickelt in der Absicht des Reinigens des Abgases aus dem Magerverbrennungsmotor. Diese besitzen einen gewissen Erfolg hinsichtlich des oben beschriebenen Problems.
Im Magerverbrennungsmotor wird der Brennstoff gewöhnlich verbrannt bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis (A/F) in der mageren Bedingung (Sauerstoffüberschuss) und vorübergehend und in unterbrochener Weise verbrannt in der reichen Bedingung (Kraftstoffüberschuss).
HC und CO im Abgas werden in effizienter Weise verbrannt und entfernt in der mageren Bedingung durch die Wirkung des Katalysators in der oxidierenden Atmosphäre. Andererseits wird NO_x absorbiert durch ein speicherndes Material in der mageren Bedingung, und dieses NO_x wird vorübergehend freigesetzt in der reichen Bedingung und reduziert und gereinigt durch die Wirkung des Katalysators in der vorübergehenden reduzierenden Atmosphäre.
Für das NO_x-speichernde Material des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ werden im Allgemeinen verwendet ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall. Ein solches NO_x-speicherndes Material wird erachtet als ein Material, das sich in der mageren Atmosphäre in ein Nitrat verändert, und in ein Carbonat in der reichen Atmosphäre, und dadurch die Absorption und Desorption von NO_x durchführt.
Der interne Magerverbrennungsmotor wie ein Dieselmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeffizienz hoch ist, und daher ist die erzeugte Menge CO₂ gering. Andererseits ist dieser interne Verbrennungsmotor darin nachteilhaft, dass NO_x erzeugt wird in einer relativ hohen Menge, und darüber hinaus werden partikuläre Stoffe von schädlichen Substanzen erzeugt. Daher ist es ein wichtiges Problem, sowohl NO_x, als auch die partikulären Stoffe zu verringern.
Zur Lösung dieses Problems haben die gegenwärtigen Erfinder vorgeschlagen, wie beschrieben in Kokai Nr. 2001-271634 , ein Abgasreinigungssystem (DPNR), in dem NO_x und partikulärer Stoff beide gleichzeitig gereinigt werden durch Kombinieren der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Verbrennungssystem mit einem speziellen Katalysator im Abgassystem.
In diesem System wird ein Speicher-Reduktions-Typ NO_x-Reinigungskatalysator in ähnlicher Weise verwendet als Abgasreinigungskatalysator, und der Brennstoff wird gewöhnlich verbrannt in der mageren Bedingung, und vorübergehend und in unterbrochener Weise verbrannt in der reichen Bedingung, wodurch die partikulären Stoffe verbrannt werden und gereinigt werden unter Verwendung des aktiven Sauerstoffes, erzeugt aus dem NO_x-speichernden Material oder dergleichen, begleitet von Fluktuation in der Abgaszusammensetzung, und zur gleichen Zeit wird NO_x reduziert und gereinigt.
In der Verwendung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ müssen die magere Atmosphäre und die reiche Atmosphäre schnell gewechselt werden durch Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und daher wird in Abhängigkeit vom jeweiligen Fall das Cer-Zirkonium-Kompositoxid als das OSC-Material, mit einer Wirkung des Absorbierens und Freisetzens von Sauerstoff, verwendet in einer geringen Menge, nur für das frühe Erwärmen des Katalysators beim Motor-Inbetriebsetzen.
Allerdings enthält der Brennstoff für den internen Verbrennungsmotor eine Spur Schwefel. Dieser Schwefel wird oxidiert im internen Verbrennungsmotor und wird überführt in SO_x, das eine Abgaskomponente ist. Wenn dieses SO_x in Kontakt kommt mit dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, wird ein Teil oxidiert, auch in SO₃, durch Platin oder dergleichen als Katalysatorbestandteil, und das NO_x-speichernde Material wie Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall bildet ein Sulfat.
Das Sulfat ist chemisch sehr stabil, verglichen zu einem Carbonat und einem Nitrat, und das Schwefelsäureradikal wird nicht einfach desorbiert aus dem NO_x-speichernden Material, auch in der reichen Atmosphäre bei hoher Temperatur. Als Ergebnis werden die NO_x-absorbierende und freisetzende Wirkung und/oder die Wirkung des Produzierens von aktivem Sauerstoff des NO_x-speichernden Materials unterdrückt, um eine alternde Verringerung der Leistung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ zu erleiden.
Diese Verringerung der katalytischen Leistung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ durch SO_x, das heißt Schwefelvergiftung, ist eines der wichtigen Probleme, die gelöst werden müssen in der Verwendung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Schwefelvergiften des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ zu lösen. Weiter im Besonderen, auch wenn ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid verwendet wird, wird ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einer Zusammensetzung, die deutlich verschieden ist von den konventionell verwendeten, als das OSC-Material verwendet durch Verwenden einer Wirkung, die völlig verschieden ist von den konventionell bekannten Wirkungen.
Diese Aufgabe kann erreicht werden durch einen NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, umfassend ein monolithisches Substrat mit einer darauf erzeugten Beschichtungsschicht, die ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid und ein Cer-freies Oxid enthält, wobei ein Edelmetall und ein NO_x-speicherndes Material aufgebracht sind auf der Beschichtungsschicht, und der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids, basierend auf der gesamten molaren Anzahl der enthaltenen Metallatome, 5 bis 10 mol-% ist.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung ein NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid aufgebracht wird auf einen Speicher-Reduktions-Typ NO_x-Reinigungskatalysator, und das Cer-Zirkonium-Kompositoxid enthält Cer in einer Menge von 5 bis 10 mol-%, das heißt das Cer-Zirkonium-Kompositoxid hat einen Cer-Anteil, der deutlich geringer ist als derjenige der Cer-Zirkonium-Kompositoxide, die konventionell als OSC-Material verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNGEN DER ZEICHUNGEN
1 ist eine Modellansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ mit Schwefel vergiftet ist.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des SO_x-Desorptionsmusters zeigt.
3 ist eine Darstellung, die die NO_x-speichernde Leistung nach SO_x-Desorptionsbehandlung zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des SO_x-Desorptionsmusters zeigt.
5 ist eine Ansicht, die den NO_x-Reinigungsprozentanteil nach SO_x-Desorptionsbehandlung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEFORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Wirkung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung, wie unten beschrieben, wird erachtet, dass das Cer-Zirkonium-Kompositoxid das Schwefelvergiften des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ unterdrückt durch eine Wirkung, die völlig verschieden ist von derjenigen der konventionellen OSC-Materialien.
Cer-Oxid hat ursprünglich eine Eigenschaft des Aufweisens einer hohen katalytischen Aktivität für die folgende Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion: CO + H₂O → H₂ + CO₂ (1) und aus CO als reduzierender Bestandteil, enthalten in dem reduzierenden Abgas in der reichen Bedingung, kann H₂ als reduzierender Bestandteil in ähnlicher Weise effizient produziert werden.
H₂ kann eine merklich höhere Reduktionsaktivität als CO bereitstellen, und infolge des Vorhandenseins von H₂ in einer genügend hohen Menge in der Atmosphäre kann ein Schwefelsäureradikal desorbiert werden aus einem NO_x-speichernden Material (A), das in der Form eines Sulfats vorliegt, gemäß der folgenden Formel: ASO₄ + H₂ + CO₂ → ACO₃ + SO₂ + H₂O (2)
Das Cer-Zirkonium-Kompositoxid kann auch diese katalytische Aktivität des Cer-Oxids in einer Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion aufweisen. Allerdings hat Cer-Oxid eine hohe Reaktivität mit SO_x, und wenn SO_x in der Atmosphäre vorhanden ist, wird Cer-Oxid damit gebunden und verliert die oben beschriebene katalytische Aktivität. In ähnlicher Weise verliert das Cer-Zirkonium-Kompositoxid auch eine solche katalytische Aktivität, wenn SO_x in der Atmosphäre vorhanden ist.
Andererseits wird aufgefunden, dass, wie später in den Beispielen bestätigt wird, wenn der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gering ist, verhindert das Cer-Zirkonium-Kompositoxid ein Schwefelvergiften eines NO_x-speichernden Materials, und die Abgasreinigungsleistung, die die Absicht des NO_x-Reinigungskatalysators des Speicher-Reduktions-Typs ist, wird beibehalten.
Man nimmt an, dass der Grund hierfür wie folgt ist. Wenn der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gering ist, mit anderen Worten, der Zirkonium-Anteil hoch ist, wird die hohe Reaktivität und/oder Bindungseigenschaft zwischen Cer-Oxid und SO_x unterdrückt durch die hohe Stabilität von Zirkoniumoxid, und Cer-Oxid wird im Wesentlichen nicht seiner katalytisch aktiven Oberfläche beraubt, und als Ergebnis wird die hohe Aktivität für eine Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion beibehalten.
1 ist eine Modellansicht, die den Zustand zeigt, in dem der NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ mit Schwefel vergiftet ist, und in der Abgasatmosphäre, die SO_x, SO₂ oder SO₃ enthält, gebunden oder adsorbiert ist bei dem Cer-Zirkonium-Kompositoxid, und das NO_x-speichernde Material ist gebunden an das SO₄ ^–-Ion, um ein Sulfat zu erzeugen. Ein solcher Zustand, in dem SO₂ oder SO₃ an das Cer-Zirkonium-Kompositoxid gebunden oder adsorbiert ist, ereignet sich bei einer Temperatur, die geringer ist als eine spezielle Temperatur, bei der SO₂ oder SO₃ desorbiert werden können, von der Oberfläche oder dem Inneren des Cer-Zirkonium-Kompositoxids.
Wenn hierbei der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gering ist, wird die bindende oder adsorbierende Eigenschaft von SO₂ oder SO₃ herabgesetzt, und SO₂ oder SO₃ desorbiert von der Oberfläche des Cer-Zirkonium-Kompositoxids, auch bei einer relativ geringen Temperatur.
Wenn diese Desorption eintritt, ist das Cer-Zirkonium-Kompositoxid einer katalytischen Aktivität für die Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion (1) ausgesetzt, um H₂ für die Atmosphäre bereitzustellen, und gemäß Reaktion (2) kann das Schwefelsäureradikal desorbiert werden von dem NO₂-speichernden Material (A), das in der Form eines Sulfats vorliegt. Mit anderen Worten, wenn der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gering ist, kann das Schwefelvergiften des NO_x-speichernden Materials bei einer geringeren Temperatur abbrechen, und daher kann der Temperaturbereich, in dem das NO_x-speichernde Material dessen ursprüngliche Funktion ausübt des Adsorbierens und Freisetzens von NO_x, vergrößert werden.
Andererseits hat das Cer-Zirkonium-Kompositoxid, wie obenstehend beschrieben, eine Sauerstoff-speichernde Kapazität und agiert in der Weise, dass es den Changeover zwischen der mageren Atmosphäre und der reichen Atmosphäre erleichtert, was notwendig ist in der Verwendung des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ. Trotzdem, wenn der Cer-Anteil des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gering ist, ist die Sauerstoffspeichernde Kapazität auch gering, und daher wird die Funktion des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ nicht im Wesentlichen unterdrückt.
Demgemäß, durch Festlegen des Cer-Anteils des Cer-Zirkonium-Kompositoxids auf einen geringen Wert, kann das Cer-Zirkonium-Kompositoxid eine katalytische Wirkung ausüben für eine Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion und zur gleichen Zeit kann der NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ seine ursprüngliche Funktion ausüben durch Verwenden des Changeovers zwischen der mageren Atmosphäre und der reichen Atmosphäre. Der Cer-Anteil, der beide Funktionen hervorbringen kann, ist von 5 bis 10 mol-%, basierend auf der gesamten molaren Menge der enthaltenen Metallatome.
Es wird auch aufgefunden, dass wenn das Cer-Zirkonium-Kompositoxid weiter enthält mindestens ein Metall (M), gewählt aus der Gruppe aus Seltenerdmetallen (ausschließlich Cer), das Schwefelvergiften des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ noch stärker inhibiert werden kann. Der Grund hierfür ist nicht vollständig bekannt, allerdings wird angenommen, dass durch Enthalten eines Seltenerdmetalls ausschließlich Cer, das Cer-Atom des Cer-Zirkonium-Kompositoxids stabilisiert wird im trivalenten Zustand, und das Binden des Cer-Atoms an ein SO₄ ^–-Ion unterdrückt wird.
Das Metall (M) wird vorzugsweise gewählt wird von Lanthan, Samarium, Neodym, Gadolinium und Yttrium, und das molare M/Ce-Verhältnis ist vorzugsweise von 0,1 bis 10. Des Weiteren enthält das Cer-Zirkonium-Kompositoxid vorzugsweise 10 bis 30 mol-% (Ce + M), basierend auf der gesamten molaren Anzahl der enthaltenen Metallatome.
Zusätzlich umfasst der NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid und ein Cer-freies Oxid in einem Verhältnis, hinsichtlich des Massenverhältnisses von Cer-Zirkonium-Kompositoxid/Cer-freies Oxid, von 2/8 bis 8/2, weiter bevorzugt von 3/7 bis 7/3.
Das Cer-freie Oxid, vermischt mit dem Cer-Zirkonium-Kompositoxid, stellt eine Oberfläche bereit, in der ein Katalysatorbestandteil wie Platin und ein NO_x-speicherndes Material aufgebracht sind. Ebenso steigt das scheinbare Volumen des Cer-Zirkonium-Kompositoxids an, und dies erhöht die Kontakteffizienz zwischen dem Cer-Zirkonium-Kompositoxid und dem Abgas. Daher wird erwogen, dass das Cer-freie Oxid zur Abgas-Reinigungsleistung beiträgt.
Der Aufbau des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Der NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass eine Beschichtungsschicht, die ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einem Cer-Anteil von 5 bis 10 mol-% enthält, und ein Cer-freies Oxid auf einem monolithischen Substrat erzeugt wird, und ein Edelmetall und ein NO_x-speicherndes Material auf der Beschichtungsschicht aufgebracht werden.
Das monolithische Substrat ist vorzugsweise ein Substrat vom Typ des geraden Flusses mit einer Gestalt eines Wabenkörpers, wie Cordierit, in der Absicht des Reinigens des Abgases von Benzinfahrzeugen, und ist vorzugsweise ein aus Cordierit hergestelltes Substrat vom Typ des Wandungsflusses mit der Gestalt eines Wabenkörpers, in dem Zellen abwechselnd gefüllt sind, in der Absicht des Reinigens des Abgases, das partikuläres Material von Dieselfahrzeugen enthält.
Von den Trägern, die auf dem monolithischen Substrat aufgebracht sind, enthält das Cer-Zirkonium-Kompositoxid Cer in einer Menge von 5 bis 10 mol-%, basierend auf der gesamten molaren Menge der enthaltenen Metallatome.
Das Cer-Zirkonium-Kompositoxid enthält vorzugsweise weiter mindestens ein Metall (M), gewählt von Seltenerdmetallen (ausschließlich Cer), das Metall (M) ist vorzugsweise gewählt von Lanthan, Samarium, Neodym, Gadolinium und Yttrium, das M/Ce-Molverhältnis ist vorzugsweise von 0,1 bis 10, und das Cer-Zirkonium-Kompositoxid enthält vorzugsweise 10 bis 30 mol-% (Ce + M), basierend auf der gesamten molaren Anzahl der enthaltenen Metallatome.
Ein solches Cer-Zirkonium-Kompositoxid kann durch zahlreiche Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise werden ein Cer-Oxid-Vorläufer wie Cer-Hydroxid Ce(OH)₃, Cer-Nitrat Ce(NO₃)₃, Cer-Chlorid CeCl₃ und Cer-Acetat Ce(CH₃CO₂)₃, ein Zirkoniumoxid-Vorläufer wie Zirkoniumhydroxid Zr(OH)₃, Zirkoniumoxynitrat ZrO (NO₃)₂·2H₂O und Zirkoniumchlorid ZrCl₄, und falls erwünscht ein Nitrat eines Seltenerdmetalls, mit Ausnahme von Cer, vermischt, um eine Aufschlämmung oder eine Lösung herzustellen, und nach Durchführen eines Vorganges wie einer Co-Fällung gemäß der Art der Vorläufer wird die Aufschlämmung oder Lösung einem Trocknen und Backen in einer Luftatmosphäre von 500 bis 1000°C ausgesetzt, wodurch das Cer-Zirkonium-Kompositoxid erhalten werden kann.
Das erhaltene Cer-Zirkonium-Kompositoxid wird vorzugsweise durch Zermahlen oder dergleichen zu Partikeln von etwa 1 μm Durchmesser pulverisiert.
In einem solchen Herstellungsverfahren, wenn das Rohmaterialverhältnis gesteuert wird, kann ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einem Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Molverhältnis, das so eingestellt ist, dass es innerhalb eines bestimmten Bereiches fällt, in einfacher Weise hergestellt werden.
Beispiele des Cer-freien Oxids schließen ein Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Zirkoniumoxid und Zirkoniumoxid-Kalziumoxid. Ein Cerfreies Oxid, umfassend Keimpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 1 μm oder weniger, kann in geeigneter Weise verwendet werden.
Im NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung wird eine Beschichtungsschicht, die dieses Cer-Zirkonium-Kompositoxid und Cer-freies Oxid enthält, erzeugt, und das Gewichtsverhältnis Cer-Zirkonium-Kompositoxid/Cer-freies Oxid beträgt vorzugsweise 2/8 bis 8/2, weiter bevorzugt von 3/7 bis 7/3.
Das Cer-Zirkonium-Kompositoxid und das Cer-freie Oxid werden vorzugsweise beschichtet, um eine Beschichtungsschicht zu bilden, nachdem diese Oxide im Wesentlichen einheitlich gemischt worden sind. Das Mischen wird beispielsweise durchgeführt durch unterziehen des Cer-Zirkonium-Kompositoxids und des Cer-freien Oxids bei einem bestimmte Verhältnis einem Mischen mit einer Kugelmühle über eine notwendige Zeitdauer, wodurch eine im Wesentlichen einheitliche Mischung erhalten werden kann.
Danach wird weiter ein keramischer Binder wie ein Aluminiumoxid-Sol, Siliziumoxid-Sol oder Titanoxid-Sol hinzugefügt, Wasser in einer Menge, die eine geeignete Aufschlämmungsviskosität ergibt, wird weiterhin zugefügt und vermischt, und die erhaltene Aufschlämmung wird waschbeschichtet (wash-coated) auf einem monolithischen Substrat, einem Trocknen und Backen ausgesetzt, und als Ergebnis kann eine Beschichtungsschicht erzeugt werden.
Das auf der Beschichtungsschicht des monolithischen Substrats aufgebrachte Edelmetall ist Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder dergleichen. Das Edelmetall kann im Allgemeinem beladen werden durch Imprägnieren einer Katalysatorträgerstruktur mit einer Lösung einer Edelmetallverbindung wie Dinitrodiaminpiatin Pt(NH₃)₂(NO₂)₂, Palladiumnitrate Pd(NO₃)₂ und Rhodiumnitrat Rh(NO₃)₃, und danach Unterziehen der Struktur einem Trocknen und Backen.
Das NO_x-speichernde Material, das weiter aufgebracht ist auf der Beschichtungsschicht der monolithischen Schicht, ist mindestens ein Metall, gewählt von Alkalimetallen von Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K) und Rubidium (Rb), und Erdalkalimetallen von Magnesium (Mg), Kalzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba), vorzugsweise mindestens ein Metall, gewählt von Li, K und Ba.
Das NO_x-speichernde Material wird in geeigneter Weise beladen, nachdem das Edelmetall beladen wurde, und kann beladen werden durch Imprägnieren einer Lösung eines Acetats, Nitrats oder dergleichen, des oben beschriebenen Alkalimetalls oder dergleichen, gleichzeitig mit dem Beladen des Edelmetalls und danach Aussetzen einem Trocknen und Backen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf ein Beispiel ausführlich beschrieben.
Beispiel:
(1) Wirkung des Cer-Anteils auf NO_x-Reinigung
Prozentanteil nach SO_x-Desorptionsbehandlung Zirkoniumhydroxidpulver wurde imprägniert und gemischt mit einer wässrigen Cer-Nitrat-Lösung durch verschiedenartiges Verändern der Menge der hinzugefügten wässrigen Cer-Nitrat-Lösung, und nach Durchführen eines Trocknens bei 80°C × 12 Stunden und Backen bei 550°C × 2 Stunden wurde das erhaltene Pulver 8 Stunden lang zermahlen. Auf diese Weise wurden verschiedene Cer-Zirkonium-Kompositoxide mit einem Wert n = 0,001 bis 0,80 als Cer-Zirkonium-Kompositoxid CenZr_1-nO₂ hergestellt.
Zu 100 Gewichtsteilen jedes erhaltenen Cer-Zirkonium-Kompositoxids wurden 100 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid als Cerfreies Oxid, 10 Gewichtsteile Aluminiumoxid-Sol und eine geeignete Menge eines deionisierten Wassers hinzugefügt und in einer Kugelmühle zermahlen, um eine Aufschlämmung herzustellen, die jedes Cer-Zirkonium-Kompositoxid und γ-Aluminiumoxid enthält.
Danach wurde jede Aufschlämmung waschbeschichtet auf einem aus Cordierit hergestellten monolithischen Substrat vom Typ des geraden Flusses (scheinbares Volumen: 50 ml, Zelldichte: etwa 300 Zellen/inch²), getrocknet und danach ausgesetzt einem Backen von 500°C × 2 Stunden in einer Luftatmosphäre, um eine Beschichtungsschicht auf dem monolithischen Substrat zu bilden.
Nachfolgend wurde diese Beschichtungsschicht imprägniert mit einer wässrigen Dinitrodiaminplatinkomplexlösung und einer wässrigen Rhodiumnitratlösung und ausgesetzt einem Backen bei 500°C über 2 Stunden, um darauf Pt und Rh zu beladen. Des Weiteren wurden wässrige Lösungen aus Bariumacetat, Kaliumacetat und Lithiumacetat imprägniert in der Beschichtungsschicht, die darauf Pt und Rh gestützt hat, danach getrocknet und ausgesetzt einem Backen bei 500°C über 1 Stunde, wodurch NO_x-speichernde Materialien Ba, K und Li aufgebracht wurden.
Hierbei wurde die Menge jedes Cer-Zirkonium-Kompositoxids, das auf dem monolithischen Substrat beschichtet wurde, eingestellt, dass es die gleiche gesamte Sauerstoffspeichermenge ergab, durch vorangehendes Messen der Sauerstoffspeichermenge bei 500°C pro Masseneinheit jedes Cer-Zirkonium-Kompositoxids. Die Mengen Pt und Rh, die aufgebracht waren, betrugen jeweils 3 g und 0,3 g, pro Liter des monolithischen Substrats, und die Mengen der NO_x-speichernden Materialien betrugen 0,2 mol Ba, 0,1 mol K und 0,1 mol Li, pro Liter des monolithischen Substrats.
Jede Katalysatorprobe des somit hergestellten NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ wurde hinsichtlich des NO_x-Reinigungsprozentanteils nach SO_x-Desorptionsbehandlung gemessen. Diese Messung wurde wie folgt durchgeführt.
Jede Katalysatorprobe wurde angeordnet in einer die Abgasreinigungsleistung messenden Vorrichtung, und ein Modellabgas (Flussrate: 28 L (Liter)/min, 400°C), das SO₂ in einer hohen Konzentration enthält und die folgende Zusammensetzung besitzt:
100 ppm SO₂ + 250 ppm NO + 0,1% HC + 0,1% CO + 10% CO₂ + 6% O₂ + 8% H₂O(Balance: N₂)
wurde in die Katalysatorprobe über 1 Stunde eingeführt, um im Wesentlichen die NO_x-speichernden Materialien mit SO_x zu sättigen.
Darauffolgend wurde jede Katalysatorprobe ausgesetzt einer SO_x-Desorptionsbehandlung des Exponierens der Probe einem reichen Abgas mit A/F = 14 bei 650°C für 10 min, und danach, unter Exponieren der Probe einer Atmosphäre, in der mageres Abgas A/F = 20, und ein reiches Abgas A/F = 14, alle 2 min ineinander überführt wurden, wurde die NO_x-Reinigungsleistung mit einem mageren Abgas bei 500°C gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 NO_x-Reinigungsprozentanteil nach SO_x-Desorptionsbehandlung 500°C

Ce-Anteil (%) NO_x-Reinigungsprozentanteil (%)

80 27

50 27

30 35

25 52

20 65

15 67

10 72

7 75

5 72

3,5 65

1 55

0,1 26

S-Desorptionsbedingungen: A/F = 14, 650°C × 10 min Gemessen bei 500°C.
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, das der NO_x-Reinigungsprozentanteil merklich verbessert wird mit einem Cer-Anteil von 5 bis 10% Wie obenstehend beschrieben, ist dieser NO_x-Reinigungsprozentanteil ein Wert, nachdem das NO_x-speichernde Material, im Zustand der hauptsächlichen Gesättigtheit mit SO_x, einer SO_x-Desorptionsbehandlung ausgesetzt ist. Ebenso ist dies ein Wert unter den Bedingungen, in denen die Sauerstoff-Speichermenge, das heißt die Wirkung auf der Reduktionsreinigung von NO_x, durch Einstellen der Menge des Cer-Zirkonium-Kompositoxids gleich gemacht wird.
Demgemäß beweisen die Ergebnisse in Tabelle 1, dass das Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einem Cer-Anteil von 5 bis 10% einen NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ bereitstellen kann, der eine hohe Schwefeldesorption aufweist, ohne Beeinflussen der Reduktionsreinigung von NO_x.
(2) Wirkung der Hinzufügung eines Seltenerdmetalls auf NO_x-Reinigungsprozentanteil nach SO_x-Desorptionsbehandlung
Zirkoniumhydroxidpulver wurde imprägniert und vermischt mit einer wässrigen Cer-Nitratlösung und einer wässrigen Lanthannitratlösung oder wässrigen Yttriumnitratlösung durch verschiedenartiges Verändern der Menge der wässrigen Lanthan- oder Yttriumnitratlösung, die hinzugefügt wurde, und nach Durchführen eines Trocknens bei 80°C für 12 Stunden, und Backens bei 550°C für 2 Stunden, wurde das erhaltene Pulver 8 Stunden lang zermahlen.
Auf diese Weise wurden Cer-Zirkonium-Kompositoxide mit einem Cer-Anteil von 7 mol-%, die weiter La oder Y in verschiedenen Mengen enthalten, hergestellt.
Zu 100 Gewichtsteilen jedes erhaltenen Cer-Zirkonium-Kompositoxids wurden 100 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid als Cerfreies Oxid, 10 Gewichtsteile Aluminiumoxid-Sol und eine geeignete Menge deionisiertes Wasser hinzugefügt, in der gleichen Weise wie in (1) oben, und gemischt in einer Kugelmühle, und unter Verwendung der Aufschlämmung, die jedes Cer-Zirkonium-Kompositoxid und γ-Aluminiumoxid enthält, wurde eine Beschichtungsschicht auf einem monolithischen Substart erzeugt.
Auf diese Beschichtungsschicht wurden Pt und Rh in der gleichen Weise wie in (1) oben beladen unter Verwenden einer wässrigen Dinitrodiaminplatinkomplexlösung und einer wässrigen Rhodiumnitratlösung, und des Weiteren wurden Ba, K und Li beladen unter Verwendung von wässrigen Lösungen von Bariumacetat, Kaliumacetat und Lithiumacetat.
Hierbei wurde die Menge jedes auf dem monolithischen Substrat beschichteten Cer-Zirkonium-Kompositoxids eingestellt in der gleichen weise wie in (1) oben, um die gleiche gesamte Sauerstoffspeichermenge zu ergeben. Die Mengen des beladenen Pt und Rh betrugen jeweils 3 g und 0,3 g pro Liter des monolithischen Substrats, und die Mengen der NO_x-speichernden Materialien betrugen 0,2 mol Ba, 0,1 mol K und 0,1 mol Li pro Liter des monolithischen Substrats.
Jede Katalysatorprobe des somit erhaltenen NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ wurde hinsichtlich des NO_x-Reinigungsprozentanteils nach einer SO_x-Desorptionsbehandlung in der gleichen Weise wie in (1) oben vermessen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 NO_x-Reinigungsprozentanteil nach SO_x-Desorptionsbehandlung

(Ce + Seltenerdmetall) Anteil (mol-%)		Anteil Seltenerdmetall (mol-%)	NO_x-Reinigungsprozentanteil (%)
7		0	75
La	8 10,5 14 20 27	1 3,5 7 13 20	78 81 78 76 71
Y	8 10,5 14 20 27	1 3,5 7 13 20	78 82 79 77 72

Ce-Anteil: 7 mol-%
Gemessen bei 500°C.

Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass durch Hinzufügen von Lanthan oder Yttrium zu dem Cer-Zirkonium-Kompositoxid der NO_x-Reinigungsprozentanteil verbessert wird.
(3) Vergleich 1 der SO_x-Desorptionsrate
NO_x-Reinigungskatalysatoren des Speicher-Reduktions-Typs der vorliegenden Erfindung und eine konventionelle Technik wurden hinsichtlich der SO_x-Desorptionsrate wie folgt gemessen.
Ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einer Zusammensetzung La_0,07Ce_0,07Zr_0,84O₂ wurden hergestellt in der gleichen Weise wie in (2) oben. Zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Cer-Zirkonium-Kompositoxids wurden 100 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid, 10 Gewichtsteile Aluminiumoxid-Sol und eine geeignete Menge deionisiertes Wasser hinzugefügt und in einer Kugelmühle vermischt, um eine Aufschlämmung herzustellen, die ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid und γ-Aluminiumoxid enthält.
Diese Aufschlämmung wurde waschbeschichtet auf einem aus Cordierit hergestellten monolithischen Substrat vom Typ des geradlinigen Flusses, getrocknet und danach einem Backen bei 500°C über 2 Stunden in einer Luftatmosphäre ausgesetzt, um eine Beschichtungsschicht von 200 g/L auf dem monolithischen Substart zu bilden.
Auf dieser Beschichtungsschicht wurden 3 g Pt, 0,3 g Rh, 0,2 mol Ba, 0,1 mol K und 0,1 mol Li beladen pro Liter des monolithischen Substrats, in der gleichen Weise wie in (2) oben, um eine Katalysatorprobe des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung herzustellen.
In separater Weise wurde ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einer Zusammensetzung Ce_0,5Zr_0,5O₂ hergestellt. Zu 20 Gewichtsteilen des erhaltenen Cer-Zirkonium-Kompositoxids wurden 180 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid, 10 Gewichtsteile Aluminiumoxid-Sol und eine geeignete Menge deionisiertes Wasser hinzugefügt und in einer Kugelmühle vermischt, um eine Aufschlämmung herzustellen, die ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid und γ-Aluminiumoxid enthält.
Unter Verwendung dieser Aufschlämmung wurde eine Beschichtungsschicht von 200 g/L auf einem monolithischen Substrat erzeugt, in der gleichen Weise wie oben. Auf dieser Beschichtungsschicht wurden 3 g Pt, 0,3 g Rh, 0,2 mol Ba, 0,1 mol K und 0,1 mol Li beladen, um eine Katalysatorprobe des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ einer konventionellen Technik herzustellen.
Jede Katalysatorprobe wurde angeordnet in einer Abgasmessungsvorrichtung. Danach wurde das NO_x-speichernde Material im Wesentlichen mit SO_x gesättigt, einem mageren Abgas A/F = 20 ausgesetzt bei 650°C über 10 Minuten, und danach einem reichen Abgas A/F = 14 bei 650°C ausgesetzt, in der gleichen Weise wie in (1) oben, und die Konzentration des SO_x, enthalten in dem hinausgehenden Gas der Katalysatorprobe, wurde gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 2 gezeigt.
Wie aus den in 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, unterscheidet sich die SO₂-Desorptionsrate scheinbar zwischen dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung und dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der konventionellen Technik.
(4) Vergleich 1 der SO_x-Vergiftungs-Wiederherstellung
Unter Verwendung der gleichen Katalysatorproben, hergestellt in (3) oben, wurde das NO_x-speichernde Material im Wesentlichen mit SO_x gesättigt und danach ausgesetzt einer SO_x-Desorptionsbehandlung des Aussetzens der Probe einem mageren Abgas A/F = 20 bei 650°C über 10 Minuten, und danach einem reichen Abgas A/F = 14 bei 650°C über 10 Minuten.
Danach wurden ein mageres Abgas A/F = 20 und ein reiches Abgas A/F = 14, jedes bei einer Temperatur von 200 bis 600°C, abwechselnd über jede Katalysatorprobe geleitet. Hierbei wurde das magere Abgas 1 Minute lang geleitet und das reiche Abgas 30 Sekunden lang geleitet. Die Konzentration des im hinausgehenden Gas der Katalysatorprobe enthaltenen NO_x wurde gemessen, und aus dem gemessenen Wert wurde die NO_x-Speichermenge der Katalysatorprobe mit Bezug auf die Temperatur bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 3 gezeigt, basierend auf der NO_x-Speichermenge (100%), bevor das NO_x-speichernde Material mit SO_x gesättigt wurde.
Wie aus den in 3 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, unterscheidet sich die NO_x-Speichermenge, nachdem die SO_x-Desorptionsbehandlung durchgeführt wurde, anscheinend zwischen dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung und dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der konventionellen Technik, und der NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung ist in der Wiedergewinnung der NO_x-Speicherleistung hoch, infolge einer SO_x-Desorptionsbehandlung, verglichen mit der konventionellen Technik.
(5) Vergleich 2 der SO_x-Desorptionsrate
NO_x-Reinigungskatalysatoren vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung und einer konventionellen Technik wurden jeweils bezüglich der SO_x-Desorptionsrate wie folgt vermessen.
In der gleichen Weise wie in (3) oben wurde ein Cer-Zirkonium-Kompositeoxid mit einer Zusammensetzung La_0,07Ce_0,07Zr_0,84O₂ hergestellt und eine Aufschlämmung, die 100 Gewichtsteile des Cer-Zirkonium-Kompositoxids und 100 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid enthält, wurde hergestellt.
Unter Verwendung dieser Aufschlämmung wurde eine Beschichtungsschicht von 200 g/L erzeugt auf einem monolithischen Substrat vom Typ des Wandungsflusses (scheinbares Volumen: 35 ml, Zelldichte: etwa 300 Zellen/Inch²), wobei die Zellen abwechselnd gefüllt waren.
Auf dieser Beschichtungsschicht wurden 3 g Pt und 0,3 g Rh pro Liter des monolithischen Substrats beladen in der gleichen Weise wie in (2) oben, und 0,05 mol K und 0,3 mol Li wurden weiter beladen unter Verwendung von Kaliumacetat und Lithiumacetat, um auf diese Weise eine Katalysatorprobe des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung herzustellen.
In separater Weise wurde ein Cer-Zirkonium-Kompositoxid mit einer Zusammensetzung Ce_0,5Zr_0,5O₂ hergestellt in der gleichen Weise wie in (3) oben, und eine Aufschlämmung, die 20 Gewichtsteile Cer-Zirkonium-Kompositoxid und 180 Gewichtsteile γ-Aluminiumoxid enthält, wurde hergestellt.
Aus dieser Aufschlämmung wurde eine Beschichtungsschicht von 200 g auf einem monolithischen Substrat gebildet. Auf dieser Beschichtungsschicht wurde 3 g Pt und 0,3 g Rh beladen, pro Liter des monolithischen Substrats, und 0,05 mol K und 0,3 mol Li wurden weiter beladen unter Verwendung von Kaliumacetat und Lithiumacetat, um auf diese Weise eine Katalysatorprobe des NO_x-Reinigungskatalysators vom Speicher-Reduktions-Typ der konventionellen Technik herzustellen.
Jede Katalysatorprobe wurde angeordnet in einer Abgasmessungsvorrichtung. Danach wurde das NO_x-speichernde Material im Wesentlichen gesättigt mit SO_x in der gleichen Weise wie in (1) oben, die Temperatur der Katalysatorprobe wurde angehoben bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Minute, unter Durchleiten eines Modellabgases A/F = 14, und die Konzentration des im hinausgehenden Gas der Katalysatorprobe enthaltenen SO_x wurde gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
Wie aus den in 4 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, unterscheidet sich die SO₂-Desorptionsrate scheinbar zwischen dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung und dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der konventionellen Technik.
(6) Vergleich 2 der SO_x-Vergiftungs-Wiedergewinnung
Unter Verwendung der gleichen Katalysatorproben, die in (5) hergestellt werden, wurde das NO_x-speichernde Material im Wesentlichen mit SO_x gesättigt und danach ausgesetzt einer SO_x-Desorptionsbehandlung durch Exponieren der Probe einem reichen Abgas A/F = 14 bei 580°C über 10 Minuten.
Danach wurden abwechselnd ein mageres Abgas A/F = 20 und ein reiches Abgas A/F = 14, jedes bei einer Temperatur von 200 bis 400°C, über jede Katalysatorprobe geleitet. Hierbei wurde das magere Abgas 1 Minute lang, und das reiche Abgas 30 Sekunden lang geleitet. Die Konzentration des im hinausgehenden Gas der Katalysatorprobe enthaltenen NO_x wurde gemessen, und aus dem gemessenen Wert wurde der NO_x-Reinigungsprozentanteil in der mageren Seite der Katalysatorprobe mit Bezug auf die Temperatur bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 5 gezeigt, basierend auf dem NO_x-Reinigungsprozentanteil (100%), bevor das NO_x-speichernde Material mit SO_x gesättigt wurde.
Wie aus den in 5 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, unterschiedet sich der NO_x-Reinigungsprozentanteil, nachdem die SO_x-Desorptionsbehandlung durchgeführt wurden ist, scheinbar zwischen dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der vorliegenden Erfindung und dem NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ der konventionellen Technik.
Wie auf den vorangehenden Seiten beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden ein NO_x-Reinigungskatalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, in dem die Schwefelvergiftung merklich reduziert ist, und der fähig ist, eine stabile, hohe NO_x-Reinigungsleistung aufzuweisen.

Claims

NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ, umfassend ein monolithisches Substrat mit einer darauf erzeugten Beschichtung, die ein Cer-Zirconium-Kompositoxid und ein Cerfreies Oxid enthält, die beide in der gleichen Schicht vorhanden sind, wobei ein Edelmetall und ein NO_x-speicherndes Material auf der einzelnen Beschichtung aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Cer-Anteil des Cer-Zirconium-Kompositoxids, basierend auf der gesamten molaren Anzahl der enthaltenen Metallatome, von 5 bis 10 Mol-% ist.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach Anspruch 1, wobei das Cer-Zirconium-Kompositoxid weiter mindestens ein Metall (M) umfasst, das aus Seltenerdmetallen (mit Ausnahme von Cer) gewählt ist.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Metall (M), das aus Seltenerdmetallen ausgewählt ist, aus Lanthan, Samarium, Neodym, Gadolinium und Yttrium ausgewählt ist.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach Anspruch 2 oder 3, wobei das molare Verhältnis M/Ce von 0,1 bis 10 ist.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Cer-Zirconium-Kompositoxid, basierend auf der gesamten molaren Anzahl der enthaltenen Metallatome, (Ce + M) in einer Menge von 10 bis 30 Mol-% enthält.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der ein Cer-Zirconium-Kompositoxid und ein Cer-freies Oxid in einem Verhältnis von 2/8 bis 8/2 als Gewichtsverhältnis Cer-Zirconiumoxid-Kompositoxid/Cer-freies Oxid umfasst.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach Anspruch 1, wobei das Cer-freie Oxid ausgewählt ist aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Zirconiumoxid und Zirconiumoxid-Calciumoxid.
NO_x-reinigender Katalysator vom Speicher-Reduktions-Typ nach Anspruch 1, wobei das NO_x-speichernde Material mindestens ein Element, ausgewählt aus Li, Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr und Ba, ist.