降低贫燃发动机废气中氮氧化物含量的催化剂
在汽油发动机领域。为了减少燃料消耗，开发了所谓的贫燃发动机，该发动机在部 分荷载下工作时，以贫空气/燃料混合物为燃料。贫空气/燃料混合物含有高于燃料完全 燃烧所必需的氧浓度。于是与还原性废气组分一氧化碳（C0)、氢气（H2)和烃（HC)相比，相 应的废气就包含了过量的氧化组分氧（02)和氮氧化物（N0X)。贫废气通常含有3_15体积％ 氧。然而，在荷载和满荷载下工作时，即使在贫燃发动机中也使用化学计量比，或甚至是低 于化学计量的，即富空气/燃料混合物。 另一方面，柴油发动机通常在利用极高化学计量比的空气/燃料混合物的操作条 件下运行。只是近年来才开发出也可以在短时间内用富空气/燃料混合物操作的柴油发动 机。在本发明中，也将柴油发动机，特别是那些具有可能的富操作阶段的柴油机称为贫燃发动机。在SAE文献即SAE 950809中详细描述了氮氧化物贮存催化剂的机理。因此，氮氧 化物贮存催化剂由通常以涂层形式涂到惰性陶瓷或金属蜂窝载体即所谓的载体上的催化 剂原料组成。催化剂材料包括氮氧化物贮存材料和具有催化活性的组分。氮氧化物贮存材 料本身包括真正的氮氧化物贮存组分，该组分以高度分数的形式沉积在载体材料上。 [0010] 主要使用与二氧化氮反应形成相应硝酸盐的碱性碱金属氧化物、碱土金属氧化物 和稀土金属氧化物，具体为氧化钡作为贮存组分。已知在空气中，这些材料主要以碳酸盐和 氢氧化物的形式存在。这些化合物也适宜于贮存氮氧化物。因此在本发明中，无论何时提到的碱性贮存氧化物，均包括其相应的碳酸盐和氢氧化物。在比HC-DeNO,催化剂更高的温度窗口中，氮氧化物贮存催化剂允许更高的氮氧化 物转化率。它们的氮氧化物转化率达到了计划于2005年引入的Euro IV标准的废气限制。 [0015] 然而，为了提高这些催化剂的操作安全性和长期稳定性，必须增加它们的热稳定 性，加宽它们的温度窗口并进一步提高在所述窗口中能达到的氮氧化物转化率。 [0016] 以前述内容为基础，本领域需要一种催化剂，用于防止燃烧发动机废气中的氮氧 化物，与常规的氮氧化物贮存催化剂相比，该催化剂具有改善的热稳定性，更宽的温度窗口 和在该窗口内更高的氮氧化物转化率。
在本发明中，用于降低贫燃发动机废气中氮氧化物含量的催化剂包括至少一种 元素周期表中的铂族贵金属，和至少一种与氧化镁和氧化铝的均匀Mg/Al混合氧化物组 合的氮氧化物贮存材料，其中基于Mg/Al混合物的总重量，氧化镁的存在浓度约为1至约 40wt%。优选地，氧化铝中的氧化镁浓度为约5wt^，并且小于约28wt^，具体在约10至约 25wt^之间。借助沉积在氧化铝上的氧化镁，对氮氧化物的贮存进行了研究，该研究 表明其贮存能力不能令人满意。然而却令人惊奇地发现这种材料与其它贮存材料，具体为 基于氧化钡或氧化锶的材料，可以在某些条件下，使N0X贮存效率显著提高。这表明氧化镁和氧化铝形成均匀的混合氧化物是必要的。在氧化镁和氧化铝的这 种混合氧化物中，镁离子占据铝离子的晶格位，因此这种材料的X射线结构不能与纯氧化 铝的X射线结构区别开来。优选地，该材料比表面积大于40，具体为约100至约200m7g。 优选使用比表面积约130至约170m7g的材料，最优选使用比表面积为约100至约150m7g 的材料。与Y-氧化铝相比，氧化镁使Mg/Al混合氧化物具有改善了的热稳定性。并且如 果在混合氧化物的整个颗粒中，氧化镁尽可能均匀地分布在氧化铝中，那么此稳定性才是 最佳的。仅仅在表面上引入到氧化铝颗粒中的氧化镁就不能形成所要求的热稳定性。 随后用氧化镁的可溶性前体化合物浸渍氧化铝，以及在通常的煅烧温度下进行的煅烧以将前体化合物转化成氧化镁，不能形成均匀的Mg/Al混合氧化物。通过提高煅烧温度而强制形成均匀的Mg/Al混合氧化物会导致不适合催化剂应用的低表面积混合氧化物。 在再生阶段，为了尽可能完全地转化解吸的氮氧化物，有利的是向催化剂中加入其上沉积有钯的其它载体材料。对铑来说，活性并且任选稳定化的氧化铝是合适的载体材料。
本发明的催化剂特别适用于净化贫燃发动机，例如贫燃汽油发动机和柴油发动机的废气。优选地，本发明的催化剂以涂层的形式涂覆到惰性陶瓷或者金属载体上，从而形成催化剂成型体。