具有微粒捕集器的汽油發動機排放處理系統的製作方法

2023-06-18 08:34:51 2

專利名稱：具有微粒捕集器的汽油發動機排放處理系統的製作方法
技術領域：
概括而言，本發明涉及排放處理系統，其具有用於處理含有烴、一氧化碳和氮氧化 物以及微粒的直噴式汽油發動機(GDI)氣流的催化劑。更具體地，本發明涉及塗布在微粒 捕集器(例如濾煙器)上的三效轉化(TWC)催化劑或氧化催化劑。
背景技術：
儘管在歷史上汽油發動機以不形成微粒的方式運行，但直噴式汽油發動機(GDI) 具有稀燃條件和分層燃燒，以致生成微粒。直噴式發動機的微粒排放受規章約束，包括即將 生效的歐5 (2009)和6 (2014)標準。汽油發動機的現有後處理系統不適於實現所提出的微 粒物標準。與柴油稀燃發動機生成的微粒不同，直噴式汽油發動機生成的微粒往往更細和 更少。這是由於柴油機與汽油發動機的燃燒條件不同。例如，汽油發動機在比柴油機高的 溫度下運行。汽油發動機排放物中的烴組分也不同於柴油機。未燃烴、一氧化碳和氮氧化物汙染物的排放標準變得越來越嚴格。為了符合這樣 的標準，在內燃機排氣管中設置含有三效轉化(TWC)催化劑的催化轉化器。此類催化劑促 進未燃烴和一氧化碳被廢氣流中的氧氧化，並促進氮氧化物被還原成氮。關於柴油機廢氣和微粒的處理，現有技術通常在微粒過濾器上遊提供氧化催化 劑。在美國專利申請公開No. 2007/0137187 (Kumar)中提供了在氧化催化劑和微粒過濾器 組合的下遊的淨化催化劑。在過濾器下遊的合適的淨化催化劑包括位於基底支承體(例如 流過型整料)上的另一氧化催化劑或三效轉化(TWC)催化劑。柴油機系統中所用的微粒過濾器已經塗有例如促進菸灰被動再生的菸灰燃 燒催化劑。此外，美國專利No. 7，229，597 (Patchett)在氧化催化劑下遊提供催化SCR 過濾器，以便同時處理氮氧化物(N0X)、顆粒物和氣態烴。此外，美國專利申請公開 No. 2004/0219077 (Voss)公開了與柴油機廢氣連通的催化過濾器。但是，由於柴油機廢氣流 的有害組分，在濾煙器上設置催化劑造成效率的逐漸損失。需要催化劑的充足載量以實現 處理目標，但這應該與在該系統中提供可接受的背壓的需求平衡。需要為排放微粒的直噴式汽油發動機提供排氣處理系統。
發明概要本發明提供了適合與直噴式汽油發動機一起使用的排氣系統和部件，用於捕集微 粒並處理氣態排放物，例如烴、氮氧化物和一氧化碳。冷啟動過程中的微粒捕集是有意義 的。本發明的一個方面包括排氣處理系統，其包含三效轉化(TWC)催化劑和微粒捕集 器。在一個或多個實施方案中，該TWC催化劑在微粒捕集器上遊。儘管這些部件可以在系 統構造允許時獨立封裝，但在一個或多個實施方案中，提供了集成系統，其中TWC催化劑和 微粒捕集器裝在相同的罐中。在此方面中，該微粒捕集器可以是未塗布的，或帶有合適的催 化劑以促進再生。可以在該微粒捕集器下遊添加附加的處理部件，包括一個或多個NOx捕
4集器，然後是SCR催化劑。另一些方面包括塗布在微粒捕集器上的TWC催化劑組合物。可以組成此類TWC 催化劑，使其包括促進過濾器再生的菸灰燃燒助劑。TWC催化劑組合物通常在洗塗層 (washcoats)中提供。對於不同的層，分層TWC催化劑可以具有不同組成。傳統上，TWC催 化劑可包含具有最多2. 5克/立方英寸的載量和5克/立方英寸或更多的總載量的洗塗料 層(washcoat layers) 0由於背壓限制，為了與微粒捕集器一起使用，TWC催化劑洗塗層塗 料可以少得多，例如，少於1克/立方英寸(或甚至0. 7克/立方英寸，0. 6克/立方英寸， 0. 5克/立方英寸，0. 25克/立方英寸或0. 1克/立方英寸)，並仍提供催化劑活性以氧化 二氧化碳和烴以及還原氮氧化物(NOx)。在一個或多個實施方案中，在微粒捕集器的入口側 和出口側上都塗布TWC催化劑。在另一些實施方案中，僅在微粒捕集器的入口側上塗布TWC 催化劑。TffC塗布的微粒捕集器可位於第一 TWC催化劑下遊，其中由於塗布到微粒捕集器上 的TWC功能，該第一 TWC催化劑可以小於本來需要的量。另一些方面包括位於直噴式汽油發動機下遊的、用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧 化物和微粒的廢氣體系的排放處理系統，該排放處理系統包含沉積在微粒捕集器上以形 成催化微粒捕集器的氧化催化劑或三效轉化催化劑；一個或多個氣體傳感器；和車載診斷 (OBD)系統。另一些方法包括處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的氣體的方法，該方法包 括在直噴式汽油發動機下遊設置排放處理系統；在該排放處理系統中提供包含三效轉化 (TffC)催化劑和微粒捕集器的催化微粒捕集器；和使來自發動機的廢氣與該催化微粒捕集 器接觸。這些方法還包括僅在冷啟動狀態期間接觸該催化微粒捕集器，和在冷啟動狀態後 繞開該催化微粒捕集器。附圖簡述圖IA是顯示根據一個詳細實施方案的發動機排放處理系統的示意圖；圖IB是顯示根據一個詳細實施方案的發動機排放處理系統的示意圖；圖IC是顯示根據一個詳細實施方案的發動機排放處理系統的示意圖；圖2是顯示根據一個實施方案的集成發動機排放處理系統的示意圖；圖3是壁流過濾器基底的透視圖；圖4是壁流過濾器基底的橫截面的剖視圖；圖5顯示了示例性塗布濾煙器的壓降數據；圖6顯示了示例性塗布濾煙器的壓降數據；圖7顯示了示例性塗布濾煙器的壓降數據；且圖8顯示了示例性塗布濾煙器的壓降數據。發明詳述本發明提供了適合與直噴式汽油發動機(GDI) —起使用的排氣系統和部件，用於 捕集微粒並減少氣態排放物，例如烴、氮氧化物和一氧化碳。GDI發動機可以以化學計量 (λ = 1)或稀燃(λ > 1)形式提供。對於稀燃GDI發動機，使用NOx捕集器。但是，此類 系統中的背壓和體積約束會限制添加附加的處理部件的能力。在一些GDI排放系統中，需 要與NOx捕集器和SCR催化劑結合的兩種或更多種TWC催化劑複合材料，以達到排放標準。 對此類系統而言，沿排氣管安置任何附加塊料或罐是一項挑戰。但是，隨著微粒標準變得更管的情況下提供微粒捕集功能。我們已經出乎意料地發現， 以克/立方英尺計，在壁流濾煙器而非傳統流過型整料上設置催化劑，例如三效轉化(TWC) 催化劑，提供了相當的轉化率。在這樣做時，可以在不過度擠佔排氣管的情況下增加系統的 微粒捕集容量。稀燃汽油發動機是指由製造商構造成在大多數時間在稀燃條件下運行(即空氣 過量且燃料低於化學計量量)的那些發動機。這意味著處於大於14. 7的空氣/燃料比。此 類特徵不排除偶爾偏移至富燃或化學計量條件。為了降低由於過濾器上存在洗塗層引起的背壓增加，該洗塗層通常儘可能均勻地 位於過濾器壁內。但是，GDI汽油發動機生成的微粒尺寸小於來自柴油機的那些。因此，當 過濾器是新制的時，來自GDI汽油發動機的一些微粒可能由於流過該過濾器壁而沒有被過 濾器捕集。當在過濾器壁上形成菸灰層時，過濾效率將提高。為了解決最初的過濾效率問 題，可以將催化洗塗料薄層塗布到過濾器壁上(而非在壁內沉積該層)。這種催化洗塗料 層是多孔的，並可以使氣體流過並濾出小粒子。該層可以是10-50微米厚，尤其是10-30微 米，更尤其5至10微米。催化濾煙器在鉬族金屬(PGM)分布方面可以分區。也就是說，可以在過濾器的前 區(上遊)沉積較多PGM，並在後區(下遊)沉積較少PGM。在將濾煙器再生時，過濾器的 後區具有該過濾器的最高溫度，這會造成催化劑失活。通過在前區中設置較多PGM，通過反 復過濾器再生保持該催化過濾器的催化功能。此外，在正常發動機運行過程中，第一區比後 區熱。PGM分區提高了在冷條件下的點火活性。例如，可能合意的是將總PGM載量的大約 50 %或更多分布在該過濾器的前20-50 %軸向距離中，由此在該軸向距離的後50-80 %中 負載總PGM載量的50%或更低。一個方面提供了位於直噴式汽油發動機下遊的、用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧 化物和微粒的廢氣體系的排放處理系統，該排放處理系統包含位於微粒捕集器上遊或微粒 捕集器上的三效轉化(TWC)催化劑組合物。該TWC催化劑具有同時催化烴和一氧化碳的氧 化和氮氧化物的還原的能力。TWC催化劑可以以低到足以在不過度提高背壓的情況下提供 排放處理的載量塗布到微粒捕集器上。對於低孔隙率濾煙器，可以只使用少量TWC催化劑 以實現合適的背壓。對於需要高的貴金屬組分的條件，需要由載體組分提供充足表面積以 便良好分散，並且需要較高孔隙率的濾煙器。在一個實施方案中，該系統進一步包含位於微粒捕集器下遊的NOx捕集器和SCR 催化劑或者這二者。一個實施方案提出，在該微粒捕集器上塗布NOx捕集劑，這種NOx捕集 劑塗布的過濾器位於TWC催化劑下遊。另一實施方案提出在該微粒捕集器上塗布SCR催化 劑，且這種SCR催化劑塗布的過濾器位於TWC催化劑和NOx捕集器下遊。另一實施方案提出，可以從濾煙器的入口側、或出口側、或入口和出口側沉積三效 催化劑組合物。在一個或多個實施方案中，用包含鈀、載體和儲氧組分的洗塗層塗布入口側 或出口側。一個詳細實施方案提出，所述儲氧組分以總洗塗層的最多10重量％的量存在。另一些實施方案提出，用包含銠、載體和儲氧組分的洗塗層塗布入口側或出口側。 一個詳細實施方案提出，所述儲氧組分以總洗塗層的10至25重量％的量存在。另一方面包括位於直噴式汽油發動機下遊的用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧化 物和微粒的廢氣體系的排放處理系統，該排放處理系統包含催化微粒捕集器，其上沉積有
6氧化催化劑或三效轉化催化劑；一個或多個氣體傳感器；和車載診斷(OBD)系統。在一個實 施方案中，該系統進一步包含NOx捕集器、SCR催化劑或這二者。另一些實施方案提出，該NOx 捕集器、SCR催化劑或這二者與該催化微粒捕集器集成到一個外罩中。OBD系統在車輛產生 的氣態汙染物或排放物超過規章標準時提醒車輛操作人員。OBD系統依賴於用於監測廢氣 的氣體傳感器等，例如廢氣氧傳感器(EGO)或烴傳感器。美國專利No. 5，941，918 (Blosser) 提供了示例性OBD系統，該專利經此引用併入本文。一個詳細實施方案提出，用包含鈀、載體和儲氧組分的洗塗層塗布微粒捕集器的 入口側或出口側。另一詳細實施方案提出，用包含銠、載體和儲氧組分的洗塗層塗布微粒捕 集器的入口側或出口側。另一詳細實施方案提出，微粒捕集器的入口側和出口側都用包含 選自鈀、鉬或這二者的貴金屬組分、載體和儲氧組分的洗塗層塗布。再一方面提供了處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的氣體的方法，該方法 包括在直噴式汽油發動機下遊設置排放處理系統；在該排放處理系統中提供三效轉化 (TffC)催化劑和微粒捕集器；和使來自發動機的廢氣與該TWC催化劑和微粒捕集器接觸。一 個實施方案提出，該方法進一步包括在該催化微粒捕集器下遊提供NOx捕集器、SCR催化劑 或這二者。在一個實施方案中，提供三效轉化(TWC)催化劑和微粒捕集器的步驟包括在該 微粒捕集器上沉積該催化劑，以形成催化微粒捕集器。在另一實施方案中，該方法進一步包 括用包含鈀、載體和儲氧組分的洗塗層塗布該微粒捕集器的入口側或出口側。另一實施方 案提出用包含銠、載體和儲氧組分的洗塗層塗布該微粒捕集器的入口側或出口側。在一個 詳細實施方案中，該方法進一步包括在入口側和出口側上以總共不多於2克/立方釐米的 量沉積該催化劑。另一實施方案提出在該催化微粒捕集器上遊提供第二三效轉化催化劑。在描述本發明的幾個示例性實施方案之前，要理解的是，本發明不限於下列描述 中闡述的結構或工藝步驟的細節。本發明可以有其它實施方案並且能夠以各種方式實施或 進行。轉向

圖1A，將含有氣態汙染物(例如未燃的烴、一氧化碳、氮氧化物)和顆粒物的 廢氣流經線路6從汽油發動機4傳送至三效轉化(TWC)催化劑8。在TWC催化劑8中，未燃 的氣態和非揮發性烴(即V0F)和一氧化碳大部分燃燒形成二氧化碳和水。此外，將氮氧化 物還原形成氮和水。使用該氧化催化劑除去相當大比例的VOF特別有助於防止顆粒物過多 沉積(即堵塞)在該排放處理系統中位於下遊的微粒過濾器(也稱作濾煙器)12上。然後 將廢氣流經線路10傳送至微粒過濾器12，其捕集該廢氣流內存在的顆粒物和/或催化劑毒 物。任選地，可以用菸灰燃燒催化劑將該微粒過濾器催化，以使微粒過濾器12再生。在不 以另外的方式塗布微粒過濾器的實施方案中，可以將TWC塗布到該微粒過濾器上。在經微粒過濾器12除去顆粒物後，任選根據汽車運行系統的需要經線路14將廢 氣流傳送至下遊NOx捕集器16，以吸附廢氣流中的任何殘留NOx排放汙染物。從該NOx捕集 器16經線路18，可以設置SCR催化劑20以接收NOx捕集器的排出物，以便使用選擇性催化 還原催化劑(其將氮氧化物還原形成氮和水)對NOx捕集器生成的任何氨進行進一步的排 放處理。線路22引向尾管並離開該系統。在圖IB中，排放處理系統3包含汽油發動機5，其經線路7將廢氣傳送至第一 TWC 催化劑9，其在一些情況下由於下遊TWC塗布的微粒過濾器13 (其經線路11接收廢氣流) 而可以比本來需要的較小。線路15引向進一步處理部件和/或引向尾管並離開該系統。在
7另一些情況下，TWC塗布的微粒過濾器13含有設計成與第一 TWC催化劑一起工作以實現排 放要求的TWC催化劑載量。在圖IC中，排放處理系統100包含經線路103傳送廢氣的汽油發動機102，其中第 一歧管104在冷啟動狀態期間將該廢氣導向TWC塗布的微粒過濾器110。任選的TWC催化 劑位於該TWC塗布的微粒過濾器上遊。一旦這種冷啟動狀態結束並開始了基本穩態條件， 就可以將該廢氣送至第二歧管108，以便在沒有與TWC塗布的過濾器110相關的背壓損失的 情況下使用TWC催化劑106。線路112引向進一步處理部件，例如NOx捕集器和SCR催化劑 和/或引向尾管並離開該系統。轉向圖2，集成的排放處理系統30包含TWC催化劑段32、微粒過濾器段34、任選的 NOx捕集器36和SCR 38。在廢氣排放流的處理過程中，廢氣從發動機流經該集成排放處理 系統30，以處理和/或轉化廢氣排放汙染物，例如未燃的烴(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物 (NOx)和顆粒物。廢氣相繼流經上遊TWC催化劑段32、微粒過濾器段34、任選的NOx捕集器 36和SCR催化劑38。在這種集成系統中，可以將TWC催化劑32塗布到微粒過濾器34上， 由此消除一段。關於TWC催化劑和氧化催化劑的形成，表現出良好活性和長壽命的TWC催化劑包 含位於高表面積的耐火金屬氧化物載體(例如高表面積氧化鋁塗層)上的一種或多種鉬族 金屬，例如，鉬、鈀、銠、錸和銥。該載體負載在合適的支承體或基底(例如包含耐火陶瓷或 金屬蜂窩結構的整料支承體)或耐火粒子(例如合適的耐火材料的球體或短的擠出片段) 上。該耐火金屬氧化物載體可以用如下材料穩定以防熱降解氧化鋯，二氧化鈦，鹼土金屬 氧化物，例如氧化鋇，氧化鈣或氧化鍶，或最通常地，稀土金屬氧化物，例如二氧化鈰、氧化 鑭和兩種或多種稀土金屬氧化物的混合物。例如，參見美國專利No. 4，171，288 (Keith)。TWC 催化劑也可以配製成包括儲氧組分。關於氧化催化劑，典型的洗塗層可以含有負載在耐火金屬氧化物(例如活性氧化 鋁)上的賤金屬催化劑、鉬族金屬催化劑或這二者的組合。賤金屬催化劑可包括稀土金屬 氧化物，特別是氧化鑭、氧化鈰和氧化鐠。具體的鉬族金屬催化劑可包括鉬、鈀、銠及其組 合。可用的耐火金屬氧化物可包括二氧化矽、氧化鋁、Y-氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、二氧 化矽_氧化鋁和二氧化鈰_氧化鋯。任選地，該催化洗塗料組合物也可以含有其它添加劑， 例如助催化劑和穩定劑。分子篩，例如沸石，也可用在氧化催化劑中。催化劑洗塗層中的「載體，，是指通過締合、分散、浸漬或其它合適的方法承載貴金 屬、穩定劑、助催化劑、粘合劑等的材料。載體的實例包括，但不限於，高表面積耐火金屬氧 化物和含儲氧組分的複合材料。高表面耐火金屬氧化物載體是指具有大於20人的孔隙和 寬孔隙分布的載體粒子。在本文中，此類金屬氧化物載體不包括分子篩，尤其是沸石。高表 面積耐火金屬氧化物載體，例如氧化鋁載體材料，也被稱作「 Y氧化鋁」或「活性氧化鋁」， 通常表現出超過60平方米/克(「m2/g」)、通常最多大約200平方米/克或更高的BET表 面積。這類活性氧化鋁通常是Y和S相氧化鋁的混合物，但也可以含有顯著量的η、κ 和θ氧化鋁相。可以使用活性氧化鋁以外的耐火金屬氧化物作為給定催化劑中至少一些 催化組分的載體。例如，本體二氧化鈰、氧化鋯、α氧化鋁和其它材料已知用於這類用途。 儘管許多這些材料具有BET表面積明顯低於活性氧化鋁的缺點，但該缺點往往由所得催化 劑的較高耐用性彌補。「BET表面積」具有其一般含義，是指用於通過N2吸附測定表面積的Brunauer, Emmett, Teller 法。一個或多個實施方案包括包含選自氧化鋁、氧化鋁_氧化鋯、氧化鋁_ 二氧化 鈰_氧化鋯、氧化鑭_氧化鋁、氧化鑭_氧化鋯_氧化鋁、氧化鋇_氧化鋁、氧化鋇_氧化 鑭_氧化鋁、氧化鋇_氧化鑭_氧化釹_氧化鋁和氧化鋁_ 二氧化鈰的活性化合物的高表 面積耐火金屬氧化物載體。含儲氧組分的複合材料的實例包括，但不限於，二氧化鈰-氧化 鋯、二氧化鈰_氧化鋯_氧化鑭。「二氧化鈰_氧化鋯複合材料」是指包含二氧化鈰和氧化鋯 的複合材料，不指定任一組分的量。合適的二氧化鈰_氧化鋯複合材料包括但不限於具有 如 5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、 80%,85%,90%或甚至95%二氧化鈰含量的複合材料。某些實施方案提出，該載體包含具 有100% (即大於99%純度)的標稱二氧化鈰含量的本體二氧化鈰。儲氧組分(OSC)是指具有多價態並且可以積極地在氧化條件下與氧化劑(例如氧 或一氧化二氮)反應、或在還原條件下與還原劑(例如一氧化碳CO或氫)反應的實體。合 適的儲氧組分的實例包括二氧化鈰。也可以包括氧化鐠作為0SC。可以使用例如混合氧化 物為洗塗層提供0SC。例如，二氧化鈰可以由鈰和鋯的混合氧化物、和/或鈰、鋯和釹的混合 氧化物提供。例如，氧化鐠可以由鐠和鋯的混合氧化物、和/或鐠、鈰、鑭、釔、鋯和釹的混合 氧化物提供。在本文中，分子篩，例如沸石，是指可以以微粒形式負載催化貴金屬的材料，該材 料具有基本均勻的孔分布，平均孔徑不大於20人。催化劑洗塗層中的「非沸石載體」是指不 是分子篩或沸石並通過締合、分散、浸漬或其它合適的方法承載貴金屬、穩定劑、助催化劑、 粘合劑等的材料。這類載體的實例包括，但不限於，高表面積耐火金屬氧化物。「浸漬」是指使含貴金屬的溶液進入載體孔隙。在詳細實施方案中，通過初溼含浸 實現貴金屬的浸漬，其中稀釋的含貴金屬的溶液的體積大致等於載體的孔體積。初溼含浸 通常造成前體溶液在該載體的整個孔隙體系中的基本均勻分布。「密切接觸」包括有效量的 這樣接觸的組分(例如，Pd和0SC)在相同載體上、直接接觸和/或基本鄰近以使OSC在Pd 組分之前接觸氧組分。微粒捕集器微粒捕集器是指尺寸和構造能夠捕集由直噴式汽油發動機中的燃燒反應生成的 微粒的過濾器。可以例如藉助微粒(或菸灰)過濾器、藉助具有內部曲折路徑(使得微粒 流向的變化使它們脫離廢氣流)的流過型基底、藉助金屬基底(例如波紋金屬支承體)、或 通過本領域技術人員已知的其它方法進行微粒捕集。其它過濾設備是合適的，例如具有可 以使粒子從廢氣流中脫出的粗糙化表面的管。具有彎曲的管也是合適的。關於過濾器，圖3描繪了適用於微粒過濾器的示例性壁流過濾器基底的透視圖。 可用於負載TWC或氧化催化劑組合物的壁流基底具有沿基底的縱軸延伸的多個細的基本 平行的氣流通道。通常，各通道在基底主體的一端被封閉，交替的通道在相反端面被封閉。 這類整料支承體可以含有每平方英寸橫截面多達大約300個流道(或「小室」)，但可以使用 遠遠更少的量。例如，該支承體可以具有每平方英寸大約7至300、更通常大約200至300 個小室(「cpsi」)。小室可以具有矩形、正方形、圓形、橢圓形、三角形、六邊形或其它多邊 形的橫截面。壁流基底通常具有0.008至0.016英寸的壁厚度。特定壁流基底具有0.010 至0.012英寸的壁厚度。
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圖3和4顯示了具有多個通道52的壁流過濾器基底50。這些通道被過濾器基底 的內壁53呈管狀圍住。該基底具有入口端54和出口端56。交替的通道在入口端被入口塞 58堵塞，在出口端被出口塞60堵塞，從而在入口 54和出口 56處形成相反的棋盤圖案。氣 流62通過未堵塞的通道入口 64進入，被出口塞60堵住，並經由通道壁53 (其是多孔的) 擴散到出口側66。由於入口塞58，該氣體不能返回壁的入口側。壁流過濾器基底可以由陶瓷類材料(例如堇青石、α -氧化鋁、碳化矽、鈦酸鋁、氮 化矽、氧化鋯、莫來石、鋰輝石、氧化鋁_ 二氧化矽_氧化鎂或矽酸鋯)或多孔耐火金屬構 成。壁流基底也可以由陶瓷纖維複合材料形成。特定的壁流基底由堇青石、碳化矽和鈦酸 鋁形成。這類材料能夠承受處理廢氣流時遇到的環境，特別是高溫。用在本發明系統中的壁流基底可包括薄的多孔壁蜂窩體(整料)，流體流流經該 蜂窩體而不造成背壓或該製品兩邊的壓力升高過多。該系統中所用的陶瓷壁流基底可以由 孔隙率為至少50% (例如50至75%)、平均孔徑為至少5微米(例如5至30微米)的材料 形成。在一個具體實施方案中，基底可具有至少59%的孔隙率和具有10至20微米的平均 孔徑。當用下述技術塗布具有這些孔隙率和這些平均孔徑的基底時，可以將足量的TWC或 氧化催化劑組合物加載到基底上，以實現優異的烴、CO和/或NOx轉化效率。儘管加載了催 化劑，這些基底仍能保持充足的廢氣流動特性，即，可接受的背壓。美國專利No. 4，329，162 關於合適的壁流基底的公開內容經此弓I用併入本文。商業應用的典型壁流過濾器通常以比本發明中所用的壁流過濾器低的壁孔隙率 (例如大約42%至50%)形成。通常，商業壁流過濾器的孔徑分布一般非常寬，平均孔徑小 於25微米。本發明中所用的多孔壁流過濾器是被催化的，因為元件的壁上具有或壁中含有一 種或多種催化材料。催化材料可以僅存在於元件壁的入口側上，僅存在於出口側上，存在於 入口和出口側上，或壁本身可以完全或部分由催化材料構成。本發明包括在元件的入口和 /或出口壁上使用催化材料的一種或多種洗塗層、或催化材料的一種或多種洗塗層的組合。為了用TWC或氧化催化劑組合物塗布壁流過濾器，將該基底垂直浸在一部分催化 劑漿料中，使得基底頂部剛好高出漿料表面。由此漿料接觸各蜂窩壁的入口面，但防止其接 觸各個壁的出口面。將該樣品在漿料中放置大約30秒。將該過濾器從漿料中取出，並如下 從該壁流過濾器中除去過量漿料首先使其從通道中浙出，然後用壓縮空氣吹掃(對著漿 料滲透方向)，然後從漿料滲透方向抽取真空。通過使用這種技術，催化劑漿料滲透過濾器 壁，但不會堵塞孔隙以致在最終過濾器中累積過度背壓的程度。本文所用的術語「滲透」在 用於描述催化劑漿料在基底上的分散時是指催化劑組合物分散遍布整個過濾器壁。通常在大約100°C將該塗布的過濾器乾燥，並在更高的溫度(例如300至450°C， 最多550°C )煅燒。在煅燒後，可以通過計算過濾器的塗布和未塗布的重量來測定催化劑載 量。本領域技術人員顯而易見的是，可以通過改變塗料漿的固含量來改變催化劑載量。或 者，可以進行該過濾器在塗料漿中的反覆浸漬，然後如上所述除去過量漿料。關於金屬基底，可用的基底可以由一種或多種金屬或金屬合金構成。金屬支承體 可以以各種形狀使用，例如波紋板或整料形式。特定的金屬載體包括耐熱金屬和金屬合金， 例如鈦和不鏽鋼以及以鐵為基本或主要組分的其它合金。這類合金可以含有鎳、鉻和/或 鋁中的一種或多種，且這些金屬的總量可以有利地佔該合金的至少15重量％，例如10-25
10重量％的鉻、3-8重量％的鋁和最多20重量％的鎳。該合金也可以含有少量或痕量的一種 或多種其它金屬，例如錳、銅、釩、鈦等。可以在例如1000°C和更高的高溫將金屬支承體的表 面氧化，以通過在支承體表面上形成氧化層來改進該合金的耐腐蝕性。這種高溫誘發的氧 化可以增強催化材料與該支承體的粘合。催化劑複合材料洗塗層的製備可以將催化劑複合材料形成為單層或多層。在一些情況下，可以合適地製備一 種催化材料漿料和使用這種漿料在支承體上形成多層。該複合材料可以容易地通過現有 技術中公知的方法製備。下面闡述代表性的方法。本文所用的術語「洗塗層(washcoat)」 具有其在本領域中的一般含義，即施用到基底支承材料(例如蜂窩型支承元件。其足夠 多孔，使處理的氣流可以穿過)上的催化材料或其它材料的薄的粘附的塗層。「洗塗料 層(washcoat layer) 」因此被定義為包含載體粒子的塗層。「催化洗塗料層(catalyzed washcoat layer) 」是包含浸漬有催化組分的載體粒子的塗層。可以容易地在支承體上將催化劑複合材料製成層。對於特定洗塗層的第一層，將 高表面積耐火金屬氧化物(例如Y氧化鋁)的細碎粒子在適當的賦形劑(例如水中)制 漿。為了摻入例如貴金屬(例如，鈀、銠、鉬和/或其組合)、穩定劑和/或助催化劑之類的 組分，可以以水溶性或水分散性化合物或絡合物的混合物形式在該漿料中摻入這類組分。 通常，在需要鈀時，鈀組分以化合物或絡合物形式使用，以實現該組分在耐火金屬氧化物載 體(例如活性氧化鋁)上的分散。術語「鈀組分」是指在其煅燒或使用時分解或以其它方 式轉化成催化活性形式(通常為金屬或金屬氧化物)的任何化合物、絡合物或類似物。可 以使用金屬組分的水溶性化合物或水分散性化合物或絡合物，只要用於將該金屬組分浸漬 或沉積到耐火金屬氧化物載體粒子上的液體介質不會不利地與該金屬或其化合物或其絡 合物或該催化劑組合物中可能存在的其它組分反應、並且能夠在加熱和/或施加真空時通 過揮發或分解從該金屬組分中除去即可。在一些情況下，直到該催化劑投入使用並經受操 作過程中遇到的高溫時才完成該液體的除去。通常，從經濟和環境角度看，使用貴金屬的可 溶化合物或絡合物的水溶液。例如，可溶化合物是硝酸鈀或硝酸銠。製備本發明的分層催化劑複合材料的任何層的合適的方法是製備所需貴金屬化 合物(例如，鈀化合物)的溶液和至少一種載體，例如細碎的高表面積耐火金屬氧化物載 體，例如Y氧化鋁的混合物，該載體足夠乾燥以吸收基本所有溶液，從而形成溼固體，其之 後與水合併以形成可塗漿料。在一個或多個實施方案中，該漿料是酸性的，具有例如大約2 至小於大約7的pH值。可以通過向該漿料中加入足量無機或有機酸來降低該漿料的pH值。 當考慮酸和原材料的相容性時，可以使用二者的組合。無機酸包括但不限於，硝酸。有機酸 包括但不限於，乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二 甲酸、酒石酸、檸檬酸和類似物。此後，如果需要，可以向該漿料中加入儲氧組分的水溶性或 水分散性化合物(例如鈰-鋯複合材料)、穩定劑(例如乙酸鋇)和助催化劑(例如硝酸 鑭)。在一個實施方案中，然後粉碎該漿料，以使基本所有固體都具有按平均直徑計小 於大約20微米、即大約0. 1至15微米的粒度。該粉碎可以在球磨機或其它類似設備中實 現，且該漿料的固含量可以為例如大約20-60重量％，更特別大約30-40重量％。可以以與上述在支承體上沉積第一層相同的方式製備和在該第一層上沉積追加的層，即第二和第三層。NOx捕集器儘管存在TWC催化劑，但直噴式汽油發動機的使用造成稀燃條件，其中NOx含量高 於汽油發動機的傳統化學計量條件期間。因此，該TWC催化劑可能不能還原所有的NOx組 分。NOx捕集器至少含有NOx吸附劑和用於還原NOx的催化劑。通常，NOx吸附劑在稀燃(富 氧)運行期間儲存NOx，並在富燃(相對富燃料)運行期間釋放所儲存的N0X。在富燃運行 期間，該NOx捕集器的催化劑組分通過NOx (包括NOx吸附劑釋放的NOx)與廢氣中存在的HC、 CO和/或氫的反應促進NOx還原成氮。NOx吸附劑組分可以選自由鹼土金屬組分、鹼金屬組 分和稀土金屬組分組成的組。在具體實施方案中，該NOx吸附劑組分選自由鈣、鍶和鋇的氧 化物、鉀、鈉、鋰和鈰的氧化物、以及鈰、鑭、鐠和釹的氧化物組成的組。在NOx捕集器中通過 與H2和/或烴反應發生NOx的過度還原時，會生成氨NH3，其需要額外處理。SCR催化劑也可以利用選擇性催化還原(SCR)實現NH3W處理。在SCR中，在具有賤金屬的 催化劑存在下使用基於氨或脲的試劑，其中氨反應以還原氮氧化物。氨或脲可以在SCR催 化劑之前噴入排氣系統，或由於儲存的NOx的過度還原而在NOx捕集器催化劑上生成。例如 在美國專利 Nos. 4，961，917 (Byrne)和 5，516，497 (Speronello)中描述了合適的 SCR 催化 劑組合物，二者均全文經此引用併入本文。Byrne專利中公開的組合物包括以助催化劑+沸 石總重量的大約0. 1至30重量％、優選約1至5重量％的量存在於沸石中的鐵和銅助催化 劑之一或這二者。除了它們催化NOx被NH3還原成N2的能力外，所公開的組合物還可以促 進過量NH3被O2氧化，尤其是對具有較高助催化劑濃度的那些組合物而言。在描述本發明的幾個示例性實施方案之前，要理解的是，本發明不限於下列描述 中闡述的構造或工藝步驟的細節。本發明可以有其它實施方案並且能夠以各種方式實施。 下面提供了分層催化劑的優選設計，包括單獨或以無限組合方式使用的所述組合，其用途 包括本發明的其它方面的系統和方法。在實施方案1中，提供了用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系 的在直噴式汽油發動機下遊的排放處理系統，該排放處理系統包含催化微粒捕集器，其包 含塗布到微粒捕集器之上或之內的三效轉化(TWC)催化劑。在實施方案2中，提供了用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系 的在直噴式汽油發動機下遊的排放處理系統，該排放處理系統包含催化微粒捕集器，其具 有沉積在其上的氧化催化劑或三效轉化催化劑；一個或多個氣體傳感器和車載診斷(OBD) 系統。在實施方案3中，提供了處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣的方法， 該方法包括在直噴式汽油發動機下遊設置排放處理系統；在該排放處理系統中提供催化 微粒捕集器，其包含沉積在微粒捕集器上的三效轉化(TWC)催化劑；和使來自發動機的廢 氣與該催化微粒捕集器接觸。實施方案1至3任一項具有一種或多種下列任選設計要素該微粒捕集器包含濾煙器；在催化微粒捕集器下遊設置NOx捕集器、SCR催化劑或這二者；在微粒捕集器的入口側、出口側或這二者內塗布所述三效轉化催化劑組合物；
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用包含鈀、載體和儲氧組分的洗塗層塗布入口側或出口側；儲氧組分以該洗塗層的最多10重量％的量存在；用包含銠、載體和儲氧組分的洗塗層塗布入口側或出口側；儲氧組分以該洗塗層的10至25重量％的量存在；微粒捕集器的入口側在其上包含厚度為10至50微米的三效轉化催化劑層；在該過濾器的上遊20-50%軸向距離上沉積總鉬族金屬(PGM)載量的50%或更 多，並在該過濾器的後50-80%軸向距離上沉積總PGM載量的50%或更少；催化劑以不多於2克/立方英寸的總量存在於入口側和出口側上。在催化微粒捕集器上遊提供第二三效轉化催化劑。在冷啟動狀態期間接觸催化微粒捕集器，並在冷啟動條件後繞開該催化微粒捕集
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實施例下列非限制性實施例用於例證本發明的各種實施方案。在各實施例中，支承體是 堇青石。提到第一塗層和第二塗層時，不限制塗層的位置或取向。關於入口塗層，這意味著 廢氣在接觸出口塗層之前先接觸該入口塗層。實施例1使用兩種塗層製備具有催化材料的濾煙器入口塗層和出口塗層。三效轉化 (TffC)催化劑複合材料含有鈀和銠，總的貴金屬載量為26克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率 為0/24. 5/1. 5。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室 密度、大約100微米的壁厚和50%的孔隙率。如下製備塗層入口塗層入口塗層中存在的組分是氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰/氧化鋯複合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 29. 3%、58. 5%、0. 5%和11.7%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該塗層的總載量為 0.17克/立方英寸。該塗層中的OSC含量為大約16%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩定化的氧化鋁上， 以在實現初溼的同時形成溼粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於 5微米的粒度。使用本領域已知的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的入口側上。 在塗布後，將該過濾器+入口塗層乾燥。出口塗層出口塗層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯複合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約51. 8 %、25. 9 %、9. 4%、3. 3 %、2. 4%、2. 4%、2. 4%和 2.4%。該出口塗層的總載量為0.42克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形式 引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該塗層中的OSC(儲氧組分)含量為大 約3%。通過合併所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶
13液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現初溼的同時形成溼粉末。加入鋯和鋇溶液，並將PH 調節到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於5微米的粒度。使用本領 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的出口 側上。在塗布後，將該過濾器+入口和出口塗層乾燥，然後在550°C煅燒大約1小時。實施例2使用兩種塗層製備具有催化材料的濾煙器入口塗層和出口塗層。該三效轉化 (TffC)催化劑複合材料含有鈀和銠，總貴金屬載量為68克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為 0/65. 5/2. 5。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度、大約100微米的壁厚和50%的孔隙率。如下製備塗層入口塗層入口塗層中存在的組分是氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯複合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 29. 2%、58. 3%、0.8%和11.7%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該塗層的總載量為 0.17克/立方英寸。該塗層中的OSC含量為大約16%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩定化的氧化鋁上， 以在實現初溼的同時形成溼粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於 5微米的粒度。使用本領域已知的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的入口側上。 在塗布後，將該過濾器+入口塗層乾燥。出口塗層出口塗層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰/氧化鋯複合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約49. 2 %、24. 6 %、8. 9 %、8. 4%、2. 2 %、2. 2 %、2. 2 %和 2.2%。該出口塗層的總載量為0.45克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形式 引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該塗層中的OSC(儲氧組分)含量為大 約3%。通過合併所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶 液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現初溼的同時形成溼粉末。加入鋯和鋇溶液，並將PH 調節到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於5微米的粒度。使用本領 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的出口 側上。在塗布後，將該過濾器+入口和出口塗層乾燥，然後在550°C煅燒大約1小時。實施例3使用兩種塗層製備具有催化材料的濾煙器入口塗層和出口塗層。該三效轉化 (TffC)催化劑複合材料含有鈀和銠，總貴金屬載量為61克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為 0/58. 6/2. 4。該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度、大約100微米的壁厚和59%的孔隙率。如下製備塗層入口塗層
入口塗層中存在的組分是氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二 氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯複合材料、銠和氧化鋇，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 31. 2%,62. 2%,0. 4%和6. 2%。氧化鋇以氫氧化物溶液形式引入。該塗層的總載量為0. 32 克/立方英寸。該塗層中的OSC含量為大約17%。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸銠溶液形式的銠浸漬到穩定化的氧化鋁上， 以在實現初溼的同時形成溼粉末。形成水性漿料。加入鋇溶液。將這些組分研磨至90%為 8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於 5微米的粒度。使用本領域已知的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的入口側上。 在塗布後，將該過濾器+入口塗層乾燥。出口塗層出口塗層中存在的組分是高表面積Y氧化鋁、氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、 含28重量％二氧化鈰的二氧化鈰-氧化鋯複合材料、鈀、氧化鋯、氧化鋇、氧化鍶和氧化鑭， 濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約50. 2%,25. 1%U2. 1%,5. 1%U. 5%U. 5%U. 5% 和3.0%。該出口塗層的總載量為0.66克/立方英寸。氧化鋯和氧化鍶以乙酸鹽溶液的形 式引入。氧化鋇和氧化鑭以硝酸鹽溶液的形式引入。該塗層中的OSC(儲氧組分)含量為 大約3%。通過合併所述氧化鋁來形成水性漿料。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶 液形式的鈀浸漬到氧化鋁上，以在實現初溼的同時形成溼粉末。加入鋯和鋇溶液，並將PH 調節到3至3. 5。將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。與鑭和鍶溶液一起加入二 氧化鈰_氧化鋯複合材料，並將這些組分進一步研磨至90%小於5微米的粒度。使用本領 域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的出口 側上。在塗布後，將該過濾器+入口和出口塗層乾燥，然後在550°C煅燒大約1小時。實施例4使用兩種塗層製備具有催化材料的濾煙器入口塗層和出口塗層。該氧化催化劑 複合材料含有鉬和鈀，總貴金屬載量為37. 5克/立方英尺，且Pt/Pd/Rh比率為25/12. 5/0。 該基底具有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度、大約100微 米的壁厚和50%的孔隙率。如下製備塗層入口塗層入口塗層中存在的組分是氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二氧 化鈰的二氧化鈰_氧化鋯複合材料、鉬、鈀和氧化鋯，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 55. 2%、31.5%、3. 6%、1.8%和7. 9%。該入口塗層的總載量為0. 64克/立方英寸。氧化 鋯以乙酸鹽溶液形式引入。該塗層中的OSC(儲氧組分)含量為大約9%。該入口塗層的金 屬載量為總共60克/立方英尺。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶液形式的鈀和胺形式的鉬浸漬到在水溶 液中的氧化鋁上，以在實現初溼的同時形成溼粉末。加入鋯溶液，並將PH調節到3至3. 5。 將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯複合材料，並將這些組 分進一步研磨至90%小於5微米的粒度。使用本領域已知的在堇青石基底上沉積催化劑的 沉積法將該漿料塗布到壁流堇青石過濾器的入口側上達50%軸向長度的距離。在塗布後， 將該過濾器+入口塗層乾燥，然後在550°C煅燒大約1小時。
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出口塗層出口塗層中存在的組分是氧化鑭穩定的高表面積Y氧化鋁、含有28重量％二氧 化鈰的二氧化鈰_氧化鋯複合材料、鉬、鈀和氧化鋯，濃度分別為該催化劑煅燒重量的大約 57. 5%、32. 8%、1.0%、0. 5%和8. 2%。該入口塗層的總載量為0. 61克/立方英寸。氧化 鋯以乙酸鹽溶液形式引入。該塗層中的OSC(儲氧組分)含量為大約9%。該出口塗層的金 屬載量為總共15克/立方英尺。用行星式混合器(P-混合器)將硝酸鈀溶液形式的鈀和胺形式的鉬浸漬到在水溶 液中的氧化鋁上，以在實現初溼的同時形成溼粉末。加入鋯溶液，並將PH調節到3至3. 5。 將這些組分研磨至90%為8-10微米的粒度。加入二氧化鈰-氧化鋯複合材料，並將這些組 分進一步研磨至90 %小於5微米的粒度。使用本領域已知的沉積法將該漿料塗布到壁流堇 青石過濾器的出口側上達50%軸向長度的距離。在塗布後，將該過濾器+入口和出口塗層 乾燥，然後在550°C煅燒大約1小時。實施例5測試測試實施例1、2、3和4的濾煙器以測定它們對背壓的影響。與空白過濾器相比， 含塗層的過濾器的壓降沒有顯著提高。實施例1、2、3和4的相對於流量(cfm)以水英寸數 表示的壓降結果分別提供在圖5、6、7和8中。實施例6對比製備具有底塗層以及實施例2的雙層催化材料的流過型整料。該流過型整料具有 91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。 該底塗層含有活性Y氧化鋁、二氧化鋯和粘合劑。分別如實施例2中對入口和出口塗層所 述製備底洗塗層和頂洗塗層。實施例7對比製備具有底塗層以及實施例3的雙層催化材料的流過型整料。該流過型整料具有 91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。 該底塗層含有活性Y氧化鋁、二氧化鋯和粘合劑。分別如實施例3中對入口和出口塗層所 述製備底洗塗層和頂洗塗層。實施例8對比製備具有底塗層以及催化材料層的流過型整料。該底塗層含有活性Y氧化鋁、二 氧化鋯和粘合劑。催化材料含有鉬和鈀，總貴金屬載量為60克/立方英尺，且Pt/Pd比率 為2/1。該流過型整料具有91. 5立方英寸(1.5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密 度和大約100微米的壁厚。如實施例4中對入口塗層所述製備催化材料洗塗層。實施例9對比製備具有實施例3的雙層催化材料的流過型整料(無底塗層)。該流過型整料具 有91. 5立方英寸(1. 5升)的體積、600小室/平方英寸的小室密度和大約100微米的壁厚。分別如實施例3中對入口和出口塗層所述製備底洗塗層和頂洗塗層。實施例10測試將來自實施例2-4和6-9的催化劑複合材料的尺寸1 〃 X 3 〃 (2. 5cmX 7. 6cm)的 芯樣品在空氣中在900°C老化5小時。在老化後，使用汽油車輛模擬器以各種試驗程序(包 括OBD延遲時間、模型λ瞬態和模擬MVEG驅動周期)評測該複合材料，其中進料烴(Cl) 含有7. 5%乙烷、40%丙烯、22. 5%戊烷和30%苯。在溫度迅速升至500°C的同時測量HC/C0/N0xR化率。使用傅立葉變換紅外 (FTIR)分析儀測量烴、CO和NOx濃度。表1提供了 HC、CO和NOx的殘留百分比。表1:
實施例基底PM載量 克/立方英尺殘留％HCCONOx2濾煙器 50%孔隙率682.37.315.33濾煙器 59%孔隙率611.85.412.44濾煙器 50%孔隙率37.56.113.519.6對比例6流過型 W/底塗層682.15.916.5對比例7流過型 W/底塗層612.04.810.3對比例8流過型 W/底塗層37.55.415.018.5對比例9流過型611.84.69.2根據表1，可以認為實施例2-4的催化濾煙器提供了與對比例6-9的流過型整料 上的催化材料相當的轉化率。由此，實施例2-4的催化濾煙器可用於在需要微粒捕集的排 放系統中替代催化流過型整料。當在該濾煙器和流過型整料之間的NOx性能存在統計顯著 差異的情況下，稀燃GDI系統中通常存在的下遊NOx捕集器和SCR催化劑可用於按需要補 償NOx處理。總之，使用含所需貴金屬載量的濾煙器提供了與流過型整料相當的HC、CO和 NOx排放，並提供了微粒捕集的額外益處。在本說明書通篇中提到「一個實施方案」、「某些實施方案」、「一個或多個實施方 案」或「實施方案」是指聯繫該實施方案描述的具體特徵、結構、材料或特性包含在本發明的
17至少一個實施方案中。因此，如「在一個或多個實施方案中」、「在某些實施方案中」、「在一個 實施方案中」或「在實施方案中」之類的詞語在本說明書各處的出現不一定是指本發明的同 一實施方案。此外，一個或多個實施方案中的具體特徵、結構、材料或特性可以以任何合適 的方式結合。 已經具體參照上述實施方案及其變體描述了本發明。其他人在閱讀和理解本說明 書後可以想到進一步的修改和變動。本發明旨在涵蓋所有這樣的修改和變動，只要它們落 在本發明的範圍內。
權利要求
有色化妝製品，包含至少一種異鏈烷混合物和至少一種效果顏料以及任選至少一種化妝品可用的輔助劑。
2.權利要求1的有色化妝製品，其包含0.1至99. 9重量％的至少一種異鏈烷混合物和 0. 1至90重量％的至少一種效果顏料。
3.權利要求1的有色化妝製品，其中該異鏈烷混合物代替標準化妝品潤膚劑。
4.權利要求1的有色化妝製品，其中除標準化妝品潤膚劑外還使用該異鏈烷混合物。
5.權利要求1的有色化妝製品，其中該有色化妝品選自粉底霜、眼影、唇膏、唇彩、潤唇 膏、礦物粉、慕思粉底、身體油彩、髮膠、睫毛膏、遮瑕霜、美黑霜、通用粉棒、發泥、染髮劑、香 波和粉底。
6.權利要求1的有色化妝製品，為霜、乳液、泡沫、凝膠、洗液、乳、慕思、油膏、糊、粉、噴 霧劑或懸浮液形式。
7.權利要求1的有色化妝製品，其特徵在於高軟化性、高保溼度、高流度、高延展性、高 溼潤性、高水合性、亮澤性、高光澤、柔滑感和強顏色中的至少一種。
8.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含包含0.1至20重量％異鏈烷 混合物和0. 1至20重量％顏料的粉底霜。
9.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混合 物和0. 1至90%顏料的眼影。
10.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至60重量％異鏈烷混 合物和0、1至40%顏料的潤唇膏。
11.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至80重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的唇彩。
12.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至90%顏料的礦物粉。
13.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至40%顏料的慕思粉底。
14.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至90%顏料的身體油彩。
15.權利要求1的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％至少一種 異鏈烷混合物和0. 1至20%至少一種顏料的髮膠。
16.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至40重量％至少一種 異鏈烷混合物和0. 1至40%至少一種顏料的睫毛膏。
17.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至30重量％異鏈烷混 合物和0. 1至80%顏料的有色遮瑕霜。
18.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至30重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的美黑霜。
19.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至40%顏料的通用stick。
20.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至20重量％異鏈烷混 合物和0. 1至20%顏料的發泥。
21.權利要求5的有色化妝製品，其中該有色化妝品是包含0.1至10重量％異鏈烷混 合物和0. 1至10%顏料的香波。
22.權利要求1的有色化妝製品，其中該化妝品可用的輔助劑選自載體、賦形劑、乳化 劑、表面活性劑、防腐劑、香料、香精油、增稠劑、聚合物、凝膠形成劑、染料、吸收顏料、光保 護齊IJ、稠度調節劑、抗氧化劑、防沫劑、抗靜電劑、樹脂、溶劑、增溶劑、中和劑、穩定劑、滅菌 劑、推進劑、乾燥劑、乳濁劑、美容活性成分、頭髮用聚合物、頭髮和皮膚調理劑、接枝聚合 物、水溶性或分散性含有機矽的聚合物、漂白劑、護理劑、著色劑、調色劑、美黑劑、潤溼劑、 富脂劑、加脂劑、膠原、蛋白質水解產物、脂質、潤膚劑和軟化劑、調色齊 、美黑齊 、漂白劑、角 蛋白硬化物、抗微生物活性成分、光過濾活性成分、防水活性成分、充血物質、角質軟化和角 膜成形物質、去頭屑活性成分、消炎劑、角化物、充當抗氧化劑和/或自由基清除劑的活性 成分、皮膚保溼或潤溼劑、加脂活性成分、除臭活性成分、Sebostatic活性成分、植物提取 物、抗紅斑或抗過敏活性成分，及其混合物。
23.製造有色化妝製品的方法，包括將該異鏈烷混合物與該化妝製品的油相混合；並 將該效果顏料與適當的油或水相混合。
全文摘要
本發明涉及具有微粒捕集器的汽油發動機排放處理系統，其位於直噴式汽油發動機下遊，用於處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣體系，該排放處理系統包含催化微粒捕集器，該催化微粒捕集器含有塗布在微粒捕集器上或微粒捕集器內的三效轉化(TWC)催化劑。本發明還涉及包含催化微粒捕集器、一個或多個氣體傳感器、和車載診斷(OBD)系統的排放處理系統，以及處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和微粒的廢氣的方法。
文檔編號F01N3/08GK101970817SQ200980108220
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月4日 優先權日2008年2月5日
發明者J·魏, K·瓦塞爾曼, Y·李 申請人:巴斯夫公司