Katalysatoranordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Katalysatoranordnung zur Reinigung von Abgas von mager betriebenen Ottomotoren.

Das Abgas von Kraftfahrzeugen, die mit mager betriebenen Ottomotoren mit Direkteinspritzung betrieben werden, enthält neben Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) auch Rest-Kohlenwasserstoffe (HC), die aus der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Zylinders herrühren.

Die genannten Bestandteile müssen möglichst vollständig in unschädliche Verbindungen umgewandelt werden, was nur unter Einsatz geeigneter Katalysatoren möglich ist.

Zur Reinigung von Abgas von mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff- Verhältnis betriebenen Ottomotoren sind sogenannte Dreiwege- Katalysatoren bekannt. Diese sind in der Lage, Kohlenmonoxid und

Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, sowie gleichzeitig Stickoxide zu

reduzieren. Allerdings gelingt in magerem Abgas diese Reduktion nicht mehr.

Zur Entfernung der Stickoxide sind sogenannte Stickoxid-Speicherkatalysatoren, für die auch der Begriff„Lean NOx Trap" oder„LNT üblich ist, bekannt. Deren Reinigungswirkung beruht darauf, dass in einer mageren Betriebsphase des Motors die Stickoxide vom Speichermaterial des Speicherkatalysators vorwiegend in Form von Nitraten gespeichert werden und diese in einer darauf folgenden fetten Betriebsphase des Motors wieder zersetzt und die so frei werdenden Stickoxide mit den reduzierenden

Abgasanteilen am Speicherkatalysator zu Stickstoff, Kohlendioxid und

Wasser umgesetzt werden. Diese Arbeitsweise ist beispielsweise in der SAE- Schrift SAE 950809 beschrieben. Als Speichermaterialien kommen insbesondere Oxide, Carbonate oder Hydroxide von Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, der Alkalimetalle, der Seltenerdmetalle oder Mischungen davon in Frage. Diese Verbindungen sind aufgrund ihrer basischen Eigenschaften in der Lage, mit den sauren Stickoxiden des Abgases Nitrate zu bilden und sie auf diese Weise einzuspeichern. Sie sind zur Erzeugung einer großen Wechselwirkungsfläche mit dem Abgas in möglichst hoher Dispersion auf geeigneten

Trägermaterialien abgeschieden. Stickoxid-Speicherkatalysatoren enthalten darüber hinaus in der Regel Edelmetalle wie Platin, Palladium und/oder Rhodium als katalytisch aktive Komponenten. Deren Aufgabe ist es einerseits, unter mageren Bedingungen NO zu NO2, sowie CO und HC zu CO2 und H2O zu oxidieren und andererseits während der fetten

Betriebsphasen, in denen der Stickoxid-Speicherkatalysator regeneriert wird, freigesetztes NO2 zu Stickstoff zu reduzieren.

Moderne Stickoxid-Speicherkatalysatoren sind beispielsweise in EP0885650 A2, US2009/320457, WO2012/029050 AI und WO2016/020351 AI beschrieben.

Die CN 105916578A (äquivalent zu EP 3 097 977 AI) offenbart unter anderem einen zweischichtigen Katalysator, der in beiden Schichten

Ceroxid, Bariumoxid sowie Edelmetall umfasst. Das Dokument gibt in pauschaler Weise an, dass dieser Katalysator mit anderen Katalysatoren, zum Beispiel einem Dreiwegekatalysator, kombiniert werden kann. Eine ähnliche Offenbarung enthält auch die US 2014/260214. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen in Gegenwart von Sauerstoff ist die selektive katalytische

Reduktion (SCR-Verfahren) mittels Ammoniak an einem geeigneten Katalysator. Bei diesem Verfahren werden die aus dem Abgas zu entfernenden Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt.

Der als Reduktionsmittel verwendete Ammoniak kann im„aktiven SCR- Verfahren" durch Eindosierung einer Ammoniakvorläuferverbindung, wie beispielsweise Harnstoff, Ammoniumcarbamat oder Ammoniumformiat, in den Abgasstrang und anschließende Hydrolyse verfügbar gemacht werden. Im alternativen„passiven SCR-Verfahren" wird der Ammoniak dagegen an einem anströmseitig angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysator aus Stickoxiden gebildet, muss also nicht aus einer außermotorischen Quelle zudosiert werden. Die WO2010/114873A2 offenbart ein solches Verfahren.

Es wird angenommen, dass die Bildung von Ammoniak aus Stickstoffmonoxid nach der Gleichung

2NO + 3H ₂ + 2CO ^ 2NH ₃ + 2C0 ₂

erfolgt. Der demnach notwendige Wasserstoff wird aus Kohlenmonoxid und Wasser nach der Gleichung

CO + H ₂ 0 tj H ₂ + C0 ₂

gebildet, die auch als Wassergas-Shift-Reaktion bekannt ist.

Die JP2008-121575A beschreibt eine Katalysatoranordnung, die einen Stickoxid-Speicherkatalysator und einen anströmseitig dazu angeordneten Wasserstoff bildenden Katalysator umfasst. Der in einer fetten Betriebsphase gebildete Wasserstoff dient als Reduktionsmittel zur Reduktion von Stickoxid, das vom Stickoxid-Speicherkatalysator freigesetzt wird.

Der Wasserstoff bildende Katalysator weist eine zweischichtige Struktur auf, worin die untere Schicht ein von Rhodium verschiedenes Edelmetall, beispielsweise Platin, und die obere Schicht Rhodium enthält. Der

abströmseitige Teil der oberen, Rhodium enthaltenden Schicht umfasst darüber hinaus kleine Mengen an Ceroxid. Mit der Veränderung der Abgasgesetzgebung unter Einschluss der

Emissionen im praktischen Fahrbetrieb (Real Driving Emissions - RDE) werden die zukünftigen Abgassysteme sowohl bei kalten Temperaturen im Stadtzyklus, als auch bei hohen Temperaturen, d .h. bei hohen Lasten, eine ausreichende Abgas-Konvertierung aufweisen müssen.

Da die bis heute verfügbaren Abgassysteme diese Anforderungen nicht oder nicht in ausreichendem Maße erfüllen, besteht Bedarf nach Systemen, die den Anforderungen der künftigen Abgasgesetzgebung gerecht werden. Es wurde nun gefunden, dass eine bestimmte Katalysatoranordnung, die unterschiedliche Katalysatoreigenschaften kombiniert und die einem SCR- Katalysator vorgeschaltet werden kann, die genannten Anforderungen erfüllt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Katalysatoranordnung, die

a) einen Dreiwegekatalysator A auf einem Trägersubstrat TA und b) einen Katalysator B auf einem Trägersubstrat TB, der zwei

Materialzonen Bl und B2 umfasst, wobei Materialzone B2 über Materialzone Bl abgeordnet ist und

Materialzone Bl Ceroxid, eine Erdalkaliverbindung und/oder eine Alkaliverbindung, sowie Platin und/oder Palladium enthält und

Materialzone B2 Ceroxid oder Cer/Zirkonium-Mischoxid mit einem Ceroxid-Gehalt von > 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mischoxids, sowie Palladium oder Platin und Palladium im

Gewichtsverhältnis Pt: Pd < 1 enthält und frei von Erdalkali- und Alkaliverbindungen ist, und/oder

c) einen Katalysator C auf einem Trägersubstrat Tc, der zwei

Materialzonen Cl und C2 umfasst, wobei Materialzone C2 über Materialzone Cl abgeordnet ist und

Materialzone Cl Ceroxid, eine Erdalkaliverbindung und/oder eine Alkaliverbindung, sowie Platin und/oder Palladium enthält und

Materialzone C2 Ceroxid oder Cer/Zirkonium-Mischoxid mit einem Ceroxid-Gehalt von > 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mischoxids, Platin und Palladium im Gewichtsverhältnis Pt: Pd > 2 u Rhodium in einer Menge > 0,1 g/l, bezogen auf das Volumen von Trägersubstrat Tc enthält und frei von Erdalkali- und Alkaliverbindungen ist,

umfasst.

Als Dreiwegekatalysator A können alle dem Fachmann bekannten

Dreiwegekatalysatoren verwendet werden. Diese enthalten insbesondere ein oder mehrere Edelmetalle, insbesondere Platin, Palladium und/oder Rhodium, sowie eine Sauerstoffspeicher-Komponente. Als letztere kommen insbesondere Mischoxide aus Ceroxid, Zirkoniumoxid und gegebenenfalls weiteren Oxiden wie beispielsweise Lanthanoxid, Nioboxid, Praseodymoxid, Yttriumoxid oder Neodymoxid in Frage.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der

Dreiwegekatalysator A eine einzige Materialzone, die alle Bestandteile, also insbesondere Platin, Palladium und/oder Rhodium, sowie eine

Sauerstoffspeicher- Komponente enthält.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Dreiwegekatalysator A zwei Materialzonen AI und A2, wobei Materialzone A2 über Materialzone AI angeordnet ist und wobei

Materialzone AI mindestens ein Platingruppenmetall, sowie ein

Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid enthält und

Materialzone A2 mindestens ein Platingruppenmetall, sowie ein

Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid enthält,

wobei SE für ein Seltenerdmetall außer Cer steht und der Anteil des SE- Oxids im Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid von Schicht AI kleiner ist als der Anteil des SE-Oxids im Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid von Schicht A2, jeweils gerechnet in Gew.-% und bezogen auf das Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid .

Die Materialzonen AI und A2 enthalten als Platingruppenmetall unabhängig voneinander insbesondere Platin, Palladium, Rhodium oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Platingruppenmetalle.

So enthalten beispielsweise beide Materialzonen AI und A2 Palladium als einziges Platingruppenmetall. Es kann aber beispielsweise auch Materialzone AI Platin, Palladium oder Platin und Palladium und Materialzone A2

Palladium, Rhodium oder Palladium und Rhodium enthalten.

Insbesondere enthält Materialzone AI Palladium und Materialzone A2 Rhodium oder Palladium und Rhodium.

Der Dreiwegekatalysator A ist beispielsweise frei von Platin. Der Begriff„Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid" im Sinne vorliegender Erfindung schließt physikalische Mischungen aus Ceroxid, Zirkoniumoxid und SE-Oxid aus. Vielmehr sind„Cer/Zirkonium/SE-Mischoxide" durch eine weitgehend homogene, dreidimensionale Kristallstruktur gekennzeichnet, die

idealerweise frei ist von Phasen aus reinem Ceroxid, Zirkoniumoxid bzw. SE-Oxid. Je nach Herstellungsverfahren können aber auch nicht vollständig homogene Produkte entstehen, die in der Regel ohne Nachteil verwendet werden können. Als Seltenerdmetalloxide in den Cer/Zirkonium/SE-Mischoxiden kommen beispielsweise Lanthanoxid, Yttriumoxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Samariumoxid und Mischungen aus einem oder mehreren dieser Metalloxide in Betracht.

Bevorzugt sind Lanthanoxid, Yttriumoxid, Praseodymoxid und Mischungen aus einem oder mehreren dieser Metalloxide. Besonders bevorzugt sind Lanthanoxid, Yttriumoxid und ganz besonders bevorzugt ist eine Mischung aus Lanthanoxid und Yttriumoxid.

Der Anteil des SE-Oxids im Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid von Materialzone AI ist kleiner als der Anteil des SE-Oxids im Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid von Materialzone A2, jeweils gerechnet in Gew.-% und bezogen auf das Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid .

Der Anteil des SE-Oxids in Materialzone AI beträgt insbesondere 1 bis 12 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 6 bis 9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid .

Der Anteil des SE-Oxids in Materialzone A2 beträgt insbesondere 2 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 14 bis 18 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Cer/Zirkonium/SE-Mischoxid .

Das Verhältnis von Ceroxid zu Zirkoniumoxid in den Cer/Zirkonium/SE- Mischoxiden kann in weiten Grenzen variieren. In Materialzone AI beträgt es beispielsweise 0,1 bis 1,0, bevorzugt von 0,2 bis 0,7, besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,5. In Materialzone A2 beträgt es beispielsweise 0,1 bis 1,0, bevorzugt von 0,2 bis 0,7, besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,5.

Die Cer/Zirkonium/SE-Mischoxide des Dreiwegekatalysators A enthalten insbesondere kein Aluminiumoxid . In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten Materialzone AI und/oder A2 eine Erdalkaliverbindung wie z. B. Bariumoxid oder

Bariumsulfat. Bevorzugte Ausführungsformen enthalten Bariumsulfat in Materialzone AI . Die Menge an Bariumsulfat beträgt insbesondere 5 bis 20 g/l bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TA.

In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten Materialzone AI und/oder A2 zusätzlich Additive wie Seltenerdverbindungen wie z. B. Lanthanoxid und/oder Binder, wie z. B. Aluminiumverbindungen . Diese Additive werden in Mengen verwendet, die in weiten Grenzen variieren können und die der Fachmann im konkreten Fall mit einfachen Mitteln bestimmen kann .

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst

Materialzone AI Palladium, sowie ein Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium- Mischoxid und

Materialzone A2 Rhodium oder Palladium und Rhodium, sowie ein

Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium- Mischoxid, wobei

der Anteil der Summe an Lanthanoxid und Yttriumoxid im

Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium-Mischoxid von Materialzone AI kleiner ist als der Anteil der Summe an Lanthanoxid und Yttriumoxid im

Cer/Zirkonium/ Lanthan/Yttrium-Mischoxid von Materialzone A2, jeweils gerechnet in Gew.-% und bezogen auf das Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium- Mischoxid . In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Anteil der Summe aus

Lanthanoxid und Yttriumoxid im Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium-Mischoxid der Materialzone AI 6 bis 9 Gew.-% bezogen auf das

Cer/Zirkonium/Lanthan/ Yttrium-Mischoxid der Materialzone AI und im Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium-Mischoxid der Materialzone A2 14 bis 18 Gew.-% bezogen auf das Cer/Zirkonium/ Lanthan/Yttrium-Mischoxid der Materialzone A2 beträgt, jeweils gerechnet in Gew.-% und bezogen auf das Cer/Zirkonium/Lanthan/Yttrium- Mischoxid .

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt

Materialzone AI direkt auf dem Trägersubstrats TA, d.h. zwischen dem Trägersubstrats TA und Materialzone AI befindet sich keine weitere Schicht bzw. kein„undercoat".

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht Materialzone A2 mit dem Abgasstrom in direktem Kontakt, d .h. auf

Materialzone A2 befindet sich keine weitere Schicht bzw. kein„overcoat".

Das in den Materialzonen Bl, B2, Cl und C2 eingesetzte Ceroxid ist üblicherweise handelsüblicher Qualität, d .h. kann einen Ceroxid-Anteil von 90 bis 100 Gew.-% aufweisen.

Das in den Materialzonen B2 und C2 eingesetzte Cer/Zirkonium-Mischoxid ist ebenfalls üblicherweise handelsüblicher Qualität. Sein Ceroxid-Gehalt ist > 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischoxids, liegt also beispielsweise bei 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere bei 65 bis 75 Gew.-%. Das in den Materialzonen B2 und C2 eingesetzte Cer/Zirkonium-Mischoxid kann auch weitere Seltenerdoxide enthalten, die verschieden von Ceroxid sind . Insbesondere kommen Lanthanoxid, Neodymoxid, Praseodymoxid, Nioboxid und Yttriumoxid in Frage. Sie werden beispielsweise in Mengen von bis zu 10 Gew.-%, also beispielsweise 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischoxids eingesetzt.

Als Erdalkaliverbindung in den Materialzonen Bl und Cl kommen

insbesondere Oxide, Carbonate oder Hydroxide von Magnesium, Strontium und Barium in Frage, besonders Magnesiumoxid, Bariumoxid und

Strontiumoxid . Als Alkaliverbindung in den Materialzonen Bl und Cl kommen insbesondere Oxide, Carbonate oder Hydroxide von Lithium, Kalium und Natrium in Frage.

Sofern die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung den Katalysator B und den Katalysator C umfasst, sind die Materialzonen Bl und Cl hinsichtlich der Erdalkali- oder Alkaliverbindungen unabhängig voneinander. So können beide Materialzonen Bl und Cl die gleichen oder verschiedene Erdalkalioder Alkaliverbindungen enthalten.

Bevorzugt liegt die Erdalkali- bzw. Alkaliverbindung in Mengen von 10 bis 50 g/l, besonders 15 bis 20 g/l, berechnet als Erdalkali- bzw. Alkalioxid, bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB beziehungsweise des Trägersubstrats Tc, vor.

Sofern die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung den Katalysator B und den Katalysator C umfasst, sind die Materialzonen Bl und Cl auch hinsichtlich der Mengen an Erdalkali- oder Alkaliverbindungen unabhängig voneinander. So können beide Materialzonen Bl und Cl gleiche oder verschiedene Mengen an Erdalkali- oder Alkaliverbindungen enthalten.

Die Materialzonen Bl und Cl enthalten unabhängig voneinander Platin oder Palladium oder Platin und Palladium. Im letztgenannten Fall kann das

Verhältnis Platin zu Palladium beispielsweise 4: 1 bis 18: 1 oder 6: 1 bis 16: 1 betragen, beispielsweise 8: 1, 10 : 1, 12 : 1 oder 14: 1.

Materialzone B2 enthält Pd und gegebenenfalls Rh oder Pt und Pd mit einem Gewichtsverhältnis von Pt: Pd < 2 und gegebenenfalls Rh. Das

Gewichtsverhältnis von Pt: Pd in Materialzone B2 beträgt insbesondere 2 : 1 bis 1 : 6.

In Materialzone C2 ist das Gewichtsverhältnis von Pt: Pd > 2 der Fachmann spricht von einer Platin-reichen Materialzone. Das Gewichtsverhältnis von Pt: Pd in Materialzone C2 beträgt zum Beispiel 2 : 1 bis 20 : 1 oder 2.1 bis 14: 1, insbesondere aber 2 : 1 bis 12 : 1.

Während Materialzone C2 als weiteres Edelmetall Rhodium enthält, enthält Materialzonen B2 Rhodium optional. Rhodium liegt in diesen Fällen insbesondere in Mengen von 0,1 bis 12 g/ft ³ (entspricht 0,003 bis 0,42 g/l), bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB beziehungsweise des Trägersubstrats Tc, vor. Üblicherweise liegen in allen Materialzonen AI, A2, Bl, B2, Cl und C2 die Edelmetalle Platin und Palladium und gegebenenfalls Rhodium auf geeigneten Trägermaterialien vor. Als Trägermaterialien kommen alle dem Fachmann für diesen Zweck geläufigen Materialien in Betracht. Solche Materialien weisen eine BET-Oberfläche von 30 bis 250 m ² /g, bevorzugt von 100 bis 200 m ² /g auf (bestimmt nach DIN 66132) und sind insbesondere Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Ceroxid, sowie Mischungen oder Mischoxide von mindestens zwei dieser Materialien.

Bevorzugt sind Aluminiumoxid, Magnesium/Aluminium-Mischoxide und Aluminium/Silizium-Mischoxide. Sofern Aluminiumoxid verwendet wird, so ist es besonders bevorzugt stabilisiert, beispielsweise mit 1 bis 6 Gew.-%, insbesondere 4 Gew.-%, Lanthanoxid.

In den Materialzonen AI und A2 können als Trägermaterialien für die Platingruppenmetalle darüber hinaus die Cer/Zirkonium/SE-Mischoxide dienen.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Katalysator B die Materialzonen Bl und B2, wobei beide Materialzonen Ceroxid enthalten und Materialzone B2 in einer Menge von 50 bis 200 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, vorliegt und der Mindest-Massenanteil in % von Ceroxid in der Materialzone B2 sich aus der Formel

0,1 x Menge der Materialzone B2 in g/l + 30 errechnet.

Unter dem Ausdruck„Menge der Washcoatschicht B in g/l" in dieser Formel ist die dimensionslose Zahl zu verstehen, die der in g/l angegebenen Menge der Materialzone B2 entspricht. Für eine Washcoatbeladung von 50g/l ergibt sich somit ein Mindest- Massenanteil von Ceroxid von 35%, entsprechend 17,5 g/l bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB.

Für eine Washcoatbeladung von 200g/l ergibt sich somit ein Mindest- Massenanteil von Ceroxid von 50%, entsprechend 100 g/l bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB.

In einer Variante dieser Ausführungsform beträgt der Massenanteil von Ceroxid in der Materialzone B2 mindestens 50%, was je nach

Gesamtbeladung von Materialzone B2 Mengen von mindestens 25 bis 100 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, entspricht.

In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform liegt die Materialzone B2 in einer Menge von 75 bis 150g/l, bezogen auf das Volumen des

Trägersubstrats TB, vor. Dementsprechend betragen in diesem Fall die Ceroxid-Mengen mindestens 28,1 bis 67,5 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB.

In einer anderen Variante dieser Ausführungsform liegt die Materialzone B2 in einer Menge von 80 bis 130g/l, bezogen auf das Volumen des

Trägersubstrats TB, vor. Dementsprechend betragen in diesem Fall die Ceroxid-Mengen mindestens 30,4 bis 55,9 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB. Die Obergrenze der in Materialzone B2 enthaltenen Ceroxid-Menge ergibt sich aus der maximalen Washcoatbeladung von 200g/l abzüglich der Mengen an Edelmetall und den Trägermaterialien für die Edelmetalle, sowie gegebenenfalls enthaltenen weiteren Bestandteilen von Materialzone B2. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält aber Materialzone B2 außer Ceroxid, Edelmetall und Trägermaterialien für das Edelmetall keine weiteren Bestandteile.

Die maximale Menge an Ceroxid, die in Materialzone B2 enthalten sein kann, kann also in einfacher Weise errechnet werden. In dieser Ausführungsform wird Ceroxid in der Materialzone Bl

insbesondere in einer Menge von 30 bis 120 g/l, insbesondere 30 bis 80 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, eingesetzt.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Katalysator B die Materialzonen Bl und B2, wobei beide Materialzonen Ceroxid enthalten und das Verhältnis von Ceroxid in Materialzone B2 zu Ceroxid in Materialzone Bl, gerechnet jeweils in g/l und bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, 1 : 2 bis 3 : 1. Dabei beträgt die Summe von Ceroxid in Materialzone Bl und Materialzone B2, gerechnet in g/l und bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, insbesondere 100 bis 240 g/l. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das

Verhältnis von Ceroxid in Materialzone B2 zu Ceroxid in Materialzone Bl, gerechnet jeweils in g/l und bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB, beispielsweise 1 : 2 bis 2,5 : 1, insbesondere 1 : 1 bis 2 : 1.

Insbesondere wird Ceroxid in der Materialzone B2 in einer Menge von 46 bis 180 g/l, bevorzugt von 46 bis 90 g/l und besonders bevorzugt von 46 bis 70 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB eingesetzt. In der Materialzone Bl wird Ceroxid in Mengen von 14 bis 95 g/l, bevorzugt von 25 bis 95 g/l und besonders bevorzugt von 46 bis 95 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB eingesetzt.

In weiteren Ausführungsformen wird Ceroxid in Materialzone Bl in einer Menge von 25 bis 120 g/l und in Materialzone B2 in einer Menge von 50 bis 180 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB

eingesetzt.

Die Gesamt-Washcoatbeladung des Trägersubstrats TB beträgt in

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung 300 bis 600 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB. Insbesondere beträgt die Beladung mit Materialzone Bl 150 bis 500 g/l und die Beladung mit Materialzone B2 50 bis 300 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB. In weiteren Ausführungsformen beträgt die Beladung mit Materialzone Bl 250 bis 300g/l, und mit Materialzone B2 100 bis 200 g/l, jeweils bezogen auf das Volumen des Trägersubstrats TB.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Katalysator C die Materialzonen Cl und C2, wobei beide Materialzonen Ceroxid enthalten. Die Verteilung des Ceroxids auf die Materialzonen Cl und C2 erfolgt insbesondere wie oben für die Materialzonen Bl und B2 beschrieben, allerdings unabhängig davon.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die

erfindungsgemäße Katalysatoranordnung den Dreiwegekatalysator A und den Katalysator B. Insbesondere befindet sich zwischen den Katalysatoren A und B kein weiterer Katalysator.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung den Dreiwegekatalysator A und den Katalysator C. Insbesondere befindet sich zwischen den Katalysatoren A und C kein weiterer Katalysator.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung in dieser Reihenfolge den

Dreiwegekatalysator A, den Katalysator B und den Katalysator C.

Insbesondere befindet sich zwischen den Katalysatoren A und B und zwischen den Katalysatoren B und C kein weiterer Katalysator.

Die Materialzonen AI, A2, Bl, B2, Cl und C2 erstrecken sich in der Regel jeweils über die gesamte Länge des Trägersubstrats TA, TB beziehungsweise Tc.

Es ist aber auch möglich, dass sich beispielsweise die Materialzonen AI, Bl und Cl unabhängig voneinander ausgehend von einem Ende des Trägersubstrats TA, TB beziehungsweise Tc auf 10 bis 80% ihrer Länge und sich die Materialzonen A2, B2 und C2 über die gesamte Länge der

Trägersubstrate TA, TB beziehungsweise Te erstrecken.

Ebenso ist es auch umgekehrt möglich, dass sich die Materialzonen A2, B2 und C2 unabhängig voneinander ausgehend von einem Ende des

Trägersubstrats TA, TB beziehungsweise Tc auf 10 bis 80% ihrer Länge und sich die Materialzonen AI, Bl und Cl über die gesamte Länge der

Trägersubstrate TA, TB beziehungsweise Te erstrecken. Als Trägersubstrate TA, TB beziehungsweise Tc eignen sich grundsätzlich alle bekannten katalytisch inerten Tragkörper für Heterogenkatalysatoren.

Bevorzugt sind monolithische Durchflusswabenkörper aus Keramik oder Metall, wie sie üblicherweise zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Ganz besonders bevorzugt sind keramische Durchflusswabenkörper aus Cordierit.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt sich an Katalysator B bzw. wenn Katalysator C anwesend ist an Katalysator C ein Katalysator D auf einem Trägersubstrat TD an, wobei der Katalysator D eine SCR-katalytisch aktive Materialzone Dl umfasst.

SCR-Katalysatoren sind beispielsweise Mischoxide, die insbesondere auf Titandioxid und/oder Oxiden des Vanadiums, zum Beispiel

Vanadiumpentoxid, basieren und die weitere Oxide enthalten können, etwa solche des Siliziums, des Molybdäns, des Mangans, des Wolframs und anderen. Diese Katalysatoren sind in der Literatur ausführlich beschrieben, siehe beispielsweise WO89/03366 AI, EP 0 345 695 A2, EP 0 385 164 A2 und WO2011/013006 A2.

Andere SCR-Katalysatoren basieren auf Metall-ausgetauschten Zeolithen, beispielsweise Kupfer- und/oder Eisen-ausgetauschten Zeolithen der Typen ß-Zeolith, ZSM-5, ZSM-20, USY und MOR. Bevorzugt werden aber erfindungsgemäß SCR-Katalysatoren verwendet, die einen kleinporigen Zeolithen mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen und ein Übergangsmetall enthalten. Solche SCR- Katalysatoren sind beispielsweise in EP 2 117 707 AI und WO2008/132452 beschrieben.

Besonders bevorzugte Zeolithe gehören den Gerüsttypen AEI, AFX, CHA, KFI, ERI, LEV, MER oder DDR, ganz besonders bevorzugt den Gerüsttypen AEI, CHA oder LEV, an, die besonders bevorzugt mit Kobalt, Eisen, Kupfer oder Mischungen aus zwei oder drei dieser Metalle ausgetauscht sind .

Insbesondere sind sie mit Kupfer, Eisen oder Kupfer und Eisen

ausgetauscht.

Unter den Begriff Zeolithe fallen im Rahmen vorliegender Erfindung auch Molsiebe, die bisweilen auch als„zeolithähnliche" Verbindungen bezeichnet werden. Molsiebe sind bevorzugt, wenn sie einem der oben genannten Gerüsttypen angehören. Beispiele sind Silicaaluminiumphosphat-Zeolithe, die unter dem Begriff SAPO bekannt sind und Aluminiumphosphat-Zeolithe, die unter dem Begriff AIPO bekannt sind .

Auch diese sind insbesondere dann bevorzugt, wenn sie mit Kobalt, Eisen, Kupfer oder Mischungen aus zwei oder drei dieser Metalle ausgetauscht sind .

Bevorzugte Zeolithe bzw. Molsiebe sind weiterhin solche, die einen SAR (silica-to-alumina)-Wert von 2 bis 100, insbesondere von 5 bis 50, aufweisen.

Die Zeolithe bzw. Molsiebe enthalten Übergangsmetall insbesondere in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 5 Gew.-%, berechnet als Metalloxid, also beispielsweise als Fe ₂ C>3 oder CuO.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten als SCR-Katalysatoren mit Kupfer, Eisen oder Kupfer und Eisen ausgetauschte Zeolithe oder Molsiebe vom Chabazit- oder vom Levyne-Typ. Entsprechende Zeolithe oder Molsiebe sind beispielsweise unter den Bezeichnungen SSZ- 13, SSZ-62, SAPO-34, AIPO-34, Nu-3, ZK-20, LZ-132, SAPO-35 und AIPO- 35 bekannt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Katalysator D neben der SCR-katalytisch aktiven Materialzone Dl eine oxidations- katalytisch aktive Materialzone D2.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung speichert die

Oxidationskatalytisch aktive Materialzone D2 bis zu einer Katalysator- einlasstemperatur von 300°C Stickoxide.

Materialzone D2 umfasst insbesondere ein oder mehrere Platingruppenmetalle, insbesondere Platin oder Platin und Palladium. Materialzone D2 umfasst daneben insbesondere Ceroxid. Als Trägermaterialien für die Platingruppenmetalle kommen alle dem

Fachmann für diesen Zweck geläufigen Materialien in Betracht. Solche Materialien weisen eine BET-Oberfläche von 30 bis 250 m ² /g, bevorzugt von 100 bis 200 m ² /g auf (bestimmt nach DIN 66132) und sind insbesondere Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Ceroxid, sowie Mischungen oder Mischoxide von mindestens zwei dieser Materialien.

Bevorzugt sind Aluminiumoxid, Magnesium/Aluminium-Mischoxide und Aluminium/Silizium-Mischoxide. Sofern Aluminiumoxid verwendet wird, so ist es besonders bevorzugt stabilisiert, beispielsweise mit 1 bis 6 Gew.-%, insbesondere 4 Gew.-%, Lanthanoxid.

In einer Ausführungsform liegen die Materialzonen Dl und D2 in zonierter Form vor, d.h. Materialzonen Dl und Materialzone D2 sind hintereinander auf dem Trägersubstrat TD angeordnet und zwar dergestalt, dass

Materialzone Dl in Richtung des Katalysators B bzw. in Richtung des Katalysators C weist. Die Materialzone Dl erstreckt sich dabei

beispielsweise über 65 bis 98% und Materialzone D2 über 2 bis 35% der Gesamtlänge des Trägersubstrates TD. In einer anderen Ausführungsform ist Materialzone D2 ganz oder teilweise auf Materialzone Dl angeordnet. Die Materialzone Dl erstreckt sich dabei beispielsweise über 90 bis 100% und Materialzone D2 über 2 bis 35% der Gesamtlänge des Trägersubstrates TD. Materialzone D2 ist dabei an der Katalysator B bzw. Katalysator C abgewandten Seite des Katalysators D angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt sich an Katalysator D Katalysator E auf einem Trägersubstrat TE an, wobei Katalysator E einen Stickoxidspeicherkatalysator umfasst.

Katalysator E umfasst insbesondere Materialzonen El und E2, wobei El und E2 wie die Materialzonen Bl und B2 definiert sind, allerdings unabhängig von Bl und B2. Die Trägersubstrate TD und TE können wie die Trägersubstrate TA, TB und Tc Durchflusssubstrate, insbesondere aus Cordierit sein. Daneben können die Trägersubstrate TD und/oder TE auch Wandflussfilter sein. Im Unterschied zum Durchflusssubstrat, bei dem sich an beiden Enden offene Kanäle parallel zwischen seinen beiden Enden erstrecken, sind die Kanäle im

Wandflussfilter abwechselnd entweder am ersten oder am zweiten Ende gasdicht verschlossen. Gas, das an einem Ende in einen Kanal eintritt, kann somit den Wandflussfilter nur dann wieder verlassen, wenn es durch die Kanalwand in einen Kanal eintritt, der am anderen Ende offen ist. Die Kanalwände sind üblicherweise porös und weisen in unbeschichtetem

Zustand beispielsweise Porositäten von 30 bis 80, insbesondere 50 bis 75% auf. Ihre durchschnittliche Porengröße beträgt in unbeschichtetem Zustand beispielsweise 5 bis 30 Mikrometer.

In der Regel sind die Poren des Wandflussfilters sogenannte offene Poren, das heißt sie haben eine Verbindung zur den Kanälen. Des Weiteren sind die Poren in der Regel untereinander verbunden. Dies ermöglicht einerseits die leichte Beschichtung der inneren Porenoberflächen und andererseits eine leichte Passage des Abgases durch die porösen Wände des Wandflussfilters. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegen Materialzone D und/oder Materialzone E auf den porösen Kanalwänden des Wandflussfilters vor. Bevorzugt liegen sie aber in den porösen Wänden des Trägersubstrat Tü bzw. des Trägersubstrats TE VOT.

Wandflussfilter, die gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden können, sind bekannt und am Markt erhältlich. Sie bestehen beispielsweise aus Silicium-Carbid, Aluminium-Titanat oder Cordierit. Die Aufbringung der Materialzonen AI, A2, Bl, B2, Cl, C2, Dl, D2 und E bzw. El und E2 auf das entsprechende Trägersubstrat erfolgt üblicherweise mit Hilfe entsprechender Beschichtungssuspensionen (Washcoat) nach den üblichen Tauchbeschichtungsverfahren bzw. Pump- und Saug-Beschich- tungsverfahren mit sich anschließender thermischer Nachbehandlung (Kalzi- nation und gegebenenfalls Reduktion mit Formiergas oder Wasserstoff). Diese Verfahren sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.

Im Übrigen ist dem Fachmann bekannt, dass im Falle von Wandflussfiltern deren durchschnittliche Porengröße und die mittlere Teilchengröße der in den Beschichtungssuspensionen zur Herstellung der Materialzone D bzw. E enthaltenen Teilchen so aufeinander abgestimmt werden können, dass die Materialzone D bzw. E auf den porösen Wänden, die die Kanäle des

Wandflussfilters bilden, liegen (auf-Wand-Beschichtung). Alternativ werden sie so gewählt, dass sich die Materialzone D bzw. E in den porösen Wänden, die die Kanäle des Wandflussfilters bilden, befinden, dass also eine

Beschichtung der inneren Porenoberflächen erfolgt (in-Wand-Beschichtung). In diesem Fall muss die mittlere Teilchengröße klein genug sein, um in die Poren des Wandflussfilters eindringen zu können.

In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die die Katalysatoren B und C umfassen, können die Katalysatoren B und C auf einem

gemeinsamen Trägersubstrat aufgebracht sein (TB = Tc). Dabei können die Volumenverhältnisse der Katalysatoren B und C 10 : 1 bis 1 : 10 sein. Die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist in hervorragender Weise zur Reinigung von Abgas eines mager betriebenen Ottomotors geeignet. Dabei kommt dem Dreiwegekatalysator A in allen Betriebsarten des

Ottomotors die Aufgabe zu, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, während die Katalysatoren B und C im stöchiometrischen und vor allem im mageren Betrieb Stickoxide speichern und während der Fett-Phase einen Teil davon zu Ammoniak reduzieren. Die erfindungsgemäße

Katalysatoranordnung ist dabei insbesondere in der Lage, mittels über die Wassergas-Shift-Reaktion gebildeten Wasserstoff die Reduktion von

Stickoxiden zu Ammoniak zu optimieren. Die Bildung von Ammoniak erfolgt somit kraftstoffsparend und mit hoher Selektivität.

Dieser so gebildete Ammoniak kann dazu verwendet werden, einen nachgeschalteten SCR-Katalysator zu betreiben, der mit diesem Ammoniak noch verbliebene Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umsetzt. Der SCR- Katalysator kann also„passiv" betrieben werden, d .h. die Zugabe von

Ammoniak bzw. einer Ammoniak-Vorläuferverbindung aus einem gesondert mitgeführten Reservoir kann unterbleiben.

Zu diesem Zweck ist das Abgas so durch die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung zu leiten, dass es zuerst durch den Dreiwegekatalysator A, dann durch Katalysator B oder Katalysator C bzw. wenn die Katalysatoren B und C beide anwesend sind, durch Katalysator B und dann Katalysator C und schließlich gegebenenfalls durch Katalysator D und gegebenenfalls durch Katalysator E fließt.

Es ist dabei insbesondere zweckmäßig, die erfindungsgemäße Katalysator- anordnung aus dem Dreiwegekatalysator A und den Katalysatoren B und/oder C motornah, d.h. direkt hinter den Abgaskrümmer bzw.

Turbolader, zu plazieren. Sofern die erfindungsgemäße

Katalysatoranordnung einen Katalysator D und gegebenenfalls einen

Katalysator E umfasst, können diese im Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sein.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Reinigung von Abgas von mager betriebenen Ottomotoren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Abgas über eine erfindungsgemäße

Katalysatoranordnung geleitet wird.

Beispiel 1

a) Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Katalysatoranordnung wird im ersten Schritt ein handelsüblicher wabenförmiger Durchfluss-Keramikträger auf seiner ganzen Länge mit einer ersten Materialzone beschichtet, die 4,803 g/l Palladium geträgert auf einem Lanthan-stabilisierten

Aluminiumoxid, ein Cer, Zirkonium, Yttrium und Lanthan enthaltendes Mischoxid, Bariumsulfat und Lanthanoxid enthält.

Nach Trocknen wird der beschichtete Träger mit einer zweiten Materialzone beschichtet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Durchfluss- Keramikträgers erstreckt. Die Materialzone enthält 0,353 g/l Rhodium und 0,141 g/l Palladium, geträgert auf einem Lanthan-stabilisierten

Aluminiumoxid, sowie ein Cer, Zirkonium, Yttrium und Lanthan

enthaltenden Mischoxid und 1 g/l Lanthanoxid.

Nach Trocknen und Kalzinieren liegt der Dreiwegekatalysator A vor. b) Im zweiten Schritt wird ein handelsüblicher wabenförmiger Durchfluss- Keramikträger auf seiner ganzen Länge mit einer ersten Materialzone beschichtet, die 0,883 g/l Platin geträgert auf einem mit Cer dotierten Aluminium/Magnesium-Mischoxid, 0,0883g/l Palladium, Ceroxid, auf einem mit Cer dotierten Aluminium/Magnesium-Mischoxid geträgertes Bariumoxid, sowie Magnesiumoxid enthält.

Nach Trocknen, wird der beschichtete Träger mit einer zweiten Materialzone beschichtet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Durchfluss- Keramikträgers erstreckt. Die Materialzone enthält 0,424 g/l Rhodium und 2,119 g/l Palladium, geträgert auf einem Lanthan-stabilisierten

Aluminiumoxid, sowie Ceroxid enthält.

Nach Trocknen und Kalzinieren liegt der Katalysator B vor. c) Im dritten Schritt wird ein handelsüblicher wabenförmiger Durchfluss- Keramikträger auf seiner ganzen Länge mit einer ersten Materialzone beschichtet, die 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium geträgert auf einem Lanthan-stabilisierten Aluminiumoxid, Ceroxid, auf einem mit Cer dotierten Aluminium/Magnesium-Mischoxid geträgertes Bariumoxid, sowie Magnesiumoxid enthält.

Nach Trocknen wird der beschichtete Träger mit einer zweiten Materialzone beschichtet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Durchfluss- Keramikträgers erstreckt. Die Materialzone enthält 0,1766 g/l Rhodium, 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium, geträgert auf einem Lanthanstabilisierten Aluminiumoxid, sowie Ceroxid.

Nach Trocknen und Kalzinieren liegt der Katalysator C vor. d) Die Katalysatoren A, B und C werden in dieser Reihenfolge hintereinander platziert und bilden so die erfindungsgemäß Katalysatoranordnung KAI . Beispiel 2

Die Katalysatoranordnung KAI aus Beispiel 1 wurde um einen SCR- Katalysator D erweitert. Dieser umfasste einen mit 3 Gew.-% Kupfer ausgetauschten Chabaziten, der auf einem handelsüblichen wabenförmigen Durchfluss-Keramikträger geträgert war. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA2 bezeichnet.

Beispiel 3

Die Katalysatoranordnung KAI aus Beispiel 1 wurde um einen SCR- Katalysator D erweitert. Dieser umfasste einen mit 3 Gew.-% Kupfer ausgetauschten Levyne, der auf einem handelsüblichen wabenförmigen

Durchfluss-Keramikträger geträgert war. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA3 bezeichnet.

Beispiel 4

Die Katalysatoranordnung KA2 aus Beispiel 2 wurde um einen Katalysator E ergänzt. Dieser war identisch mit dem in Beispiel lc) beschriebenen

Katalysator C. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA4 bezeichnet. Beispiel 5

Die Katalysatoranordnung KA3 aus Beispiel 3 wurde um einen Katalysator E ergänzt. Dieser war identisch mit dem in Beispiel lc) beschriebenen

Katalysator C. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA5 bezeichnet.

Beispiel 6

Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Katalysator D auf der von Katalysator C abgewandten Seite auf 10% der Länge des

Trägersubstrates TD eine auf den SCR-Katalysator aufgebrachte

Materialzone enthielt, die auf mit 4% Lanthanoxid stabilisiertem

Aluminiumoxid geträgertes Platin und Palladium, sowie Ceroxid enthielt. Die Edelmetallmenge betrug 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA6 bezeichnet.

Beispiel 7

Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Katalysator D auf der von Katalysator C abgewandten Seite auf 10% der Länge des

Trägersubstrates TD eine auf den SCR-Katalysator aufgebrachte

Materialzone aufwies, die auf mit 4% Lanthanoxid stabilisiertem

Aluminiumoxid geträgertes Platin und Palladium, sowie Ceroxid enthielt. Die Edelmetallmenge betrug 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA7 bezeichnet. Beispiel 8

Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Katalysator D auf der von Katalysator C abgewandten Seite auf 10% der Länge des

Trägersubstrates TD eine unter den SCR-Katalysator aufgebrachte

Materialzone enthielt (undercoat), die auf mit 4% Lanthanoxid stabilisiertem Aluminiumoxid geträgertes Platin und Palladium, sowie Ceroxid enthielt. Die Edelmetallmenge betrug 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA8 bezeichnet. Beispiel 9

Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Katalysator D auf der von Katalysator C abgewandten Seite auf 10% der Länge des

Trägersubstrates TD eine unter den SCR-Katalysator aufgebrachte

Materialzone enthielt (undercoat), die auf mit 4% Lanthanoxid stabilisiertem Aluminiumoxid geträgertes Platin und Palladium, sowie Ceroxid enthielt. Die Edelmetallmenge betrug 0,883 g/l Platin und 0,0883 g/l Palladium. Die so gebildete erfindungsgemäße Katalysatoranordnung ist mit KA9 bezeichnet. Beispiel 10

Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Katalysator B weggelassen wurde. Die so gebildete Katalysatoranordnung umfasst nur die Katalysatoren A und C und ist mit KA10 bezeichnet. Vergleichsbeispiel 1

a) Zur Herstellung einer nicht erfindungsgemäßen Katalysatoranordnung wird im ersten Schritt der erfindungsgemäße Dreiwegekatalysator A aus Beispiel 1 hergestellt. b) Im zweiten Schritt wird ein handelsüblicher wabenförmiger Durchfluss- Keramikträger auf seiner ganzen Länge mit einer ersten Materialzone beschichtet, die 1,06 g/l Platin, ein mit Cer dotiertes

Aluminium/Magnesium-Mischoxid, 0,106 g/l Palladium, ein mit Yttrium und Lanthan dotiertes Cer/Zirkon-Mischoxid, auf einem mit Cer dotierten Aluminium/Magnesium-Mischoxid geträgertes Bariumoxid, 0,0353 g/l Rhodium sowie Magnesiumoxid enthält.

Nach Trocknen, wird der beschichtete Träger mit einer zweiten Materialzone beschichtet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Durchfluss- Keramikträgers erstreckt. Die Materialzone enthält 3,072 g/l Palladium, geträgert auf einem Lanthan-stabilisierten Aluminiumoxid, ein mit Neodym, Yttrium und Lanthan dotiertes Cer/Zirkon-Mischoxid, ein mit Yttrium und Lanthan dotiertes Cer/Zirkon-Mischoxid, Lanthanoxid sowie Strontiumoxid . Nach Trocknen und Kalzinieren liegt der Katalysator BV vor. c) Im dritten Schritt wird ein handelsüblicher wabenförmiger Durchfluss- Keramikträger auf seiner ganzen Länge mit einer ersten Materialzone beschichtet, die 0,883 g/l Platin geträgert auf einem mit Cer dotierten Aluminium/Magnesium-Mischoxid, ein Lanthan-dotiertes Aluminium-Cer- Mischoxid, 0,0883 g/l Palladium, Ceroxid, ein auf Ceroxid geträgertes Bariumoxid, sowie Magnesiumoxid enthält.

Nach Trocknen wird der beschichtete Träger mit einer zweiten Materialzone beschichtet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Durchfluss- Keramikträgers erstreckt. Die Materialzone enthält 0,106 g/l Rhodium, 0,699 g/l Platin und 0,349 g/l Palladium, geträgert auf einem Lanthanstabilisierten Aluminiumoxid, sowie Ceroxid.

Nach Trocknen und Kalzinieren liegt der erfindungsgemäße (TW)NSC- Katalysator CV vor. d) Die Katalysatoren A, BV und CV werden in dieser Reihenfolge hintereinander platziert und bilden so die nicht erfindungsgemäße

Katalysatoranordnung VK1.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 4 (Katalysatoranordnung KA4) wurde wiederholt mit den

Unterschieden, dass der SCR-Katalysator D weggelassen wurde und Katalysator E ein Volumen einnimmt, das dem Volumen D + E in KA4 entspricht. Es handelt sich also um eine Katalysatoranordnung aus den Katalysatoren A, B, C und E. Sie wird VK2 genannt.

Verqleichsversuche

a) Vergleich der Wassergas-Shift Aktivität der Komponente B gemäß Beispiel lb und der Komponente BV gemäß Vergleichsbeispiel lb

Zu diesem Vergleich wird ein synthetisches Abgas der folgenden

Zusammensetzung

C0 ₂ 14%

H ₂ 2,67%

CO 8% Wasser 10%

Balance ist N ₂

durch die Komponente B bzw. BV geleitet. Der Startpunkt des Tests liegt bei 80 °C. Die Temperatur wird mit 7,5 °C/min erhöht. Das synthetische Abgas wird mit einer Raumgeschwindigkeit von 25.000 1/h über die Katalysatoren geleitet. Wie aus Figur 1 ersichtlich, bildet Katalysator B mehr Wasserstoff. b) Vergleich der Katalysatoranordnungen KAI und VK1

Ein mageres Abgasgemisch aus einem mager betriebenen Verbrennungs- motor mit strahlgeführtem Brennverfahren (Lean GDI) wird über die

Katalysatoranordnungen KAI bzw. VK1 geleitet.

Im Test speichern die Katalysatoranordnungen im Mageren solange NOx ein, bis der NOx Sensor einen NOx Schlupf über das Abgassystem von 100 ppm detektiert.

Daraufhin wechselt der Motor von der mageren Verbrennung in die fette Verbrennung. Dabei wird das fette Abgasgemisch über das

Katalysatorsystem geleitet und reduziert das dort in Form von Nitraten eingespeicherte NOx.

Detektiert die am Ende des Abgassystems angebrachte Lambdasonde einen Fettdurchbruch, kann davon ausgegangen werden, dass das Abgassystem vom zuvor eingespeicherten NOX befreit ist.

Der Motor wechselt sodann wieder in den mageren Verbrennungsmodus. Dieser Vorgang wird jeweils bei einer festgelegten Temperatur 7 Mal wiederholt, wobei die umgesetzte NOx-Masse aus den letzten 5 mager/fett Wechseln berechnet wird.

Folgende festgelegten Temperaturen werden angefahren 235°C, 290°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C.

Das Ergebnis dieses Tests zeigt Figur 2. Demnach setzt die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung KAI mehr NOx um als Katalysatoranordnung VK1. c) NEDC Abgastest am hochdynamischen Motorprüfstand In diesem Test wurden die Systeme A-B gemäß Beispiel 1 und A-BV gemäß Vergleichsbeispiel 1 verglichen. Das Ergebnis dieses Tests zeigt Figur 3. demnach ist die kumulierte N0 _X Emission beim System A-B geringer.

d) NEDC Abgastest am hochdynamischen Motorprüfstand

In diesem Test wurden Beispiel 4 (Katalysatoranordnung KA4) und

Vergleichsbeispiel 2 (Katalysatoranordnung VK2) verglichen. Im Falle von KA4 wurden die Komponenten A, B und C motornah und die Komponenten D und E in einer dem Unterboden vergleichbaren Position angeordnet. Analog wurden im Falle von VK2 die Komponenten A, B und C motornah und die Komponente E in einer dem Unterboden vergleichbaren Position angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Katalysatorvolumina der beiden Unterbodensysteme (d.h. Katalysatoren D+E bzw. Katalysator E) vergleichbar sind . In der Katalysatoranordnung KA4 ist das Unterboden- Volumen zu gleichen Teilen auf den SCR-Katalysator D und den NSC- Katalysator E aufgeteilt, wodurch sich die hier im Unterboden eingesetzte Edelmetallmenge im Vergleich zur Katalysatoranordnung VK2 halbiert. Wie sich aus Figur 4 ergibt, zeigt die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung KA4 trotz deutlich geringerer Edelmetallmenge deutliche Vorteile im NOx- Umsatz, gerade in den dynamischeren Abschnitten des Testzyklus.