[發明專利]多層三效轉化催化劑組合物

有效

• 申請號: 201210330097.3
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN103055858A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: S-L·F·陳;K·瓦塞爾曼;S·西蒙德;T·羅;T·紐鮑爾;J·薩卡基巴拉;H·拉比諾維茨
• 申請（專利權）人: 巴斯福催化劑公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J37/025;B01D53/94
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

本申請是申請號為200880010869.7、申請日為2008年1月17日、發明名稱為“多層三效轉化催化劑組合物”的申請的分案申請。

對相關申請的交叉引用

本申請依據35U.S.C.§119(e)要求2007年2月2日提交的美國專利申請No.60/888,071和2008年1月9日提交的美國專利申請No.11/971,515的優先權，它們全文經此引用并入本文。

技術領域

本發明大體上涉及用于處理含烴、一氧化碳和氮氧化物的氣流的分層催化劑。更具體地，本發明涉及具有多層，例如四層、五層或更多層催化材料的三效轉化（TWC）催化劑。

發明背景

三效轉化（TWC）催化劑已用在許多領域中，包括來自內燃機，如汽車、卡車和其它以汽油為燃料的發動機的廢氣流的處理。各政府已經規定未燃烴、一氧化碳和氮氧化物污染物的排放標準，老車和新車都必須符合該標準。為了符合這類標準，在內燃機排氣管中設置含TWC催化劑的催化轉化器。這類催化劑促進廢氣流中的未燃烴和一氧化碳被氧氧化以及氮氧化物還原成氮。

表現出良好活化和長壽命的已知TWC催化劑包含位于高表面積難熔金屬氧化物載體，例如高表面積氧化鋁涂層上的一種或多種鉑族金屬（例如，鉑、鈀、銠、錸和銥）。使該載體負載在合適的支承體（carrier）或基底，如包含耐火陶瓷或金屬蜂窩結構的整料支承體或難熔粒子（如合適的難熔材料的球體或短擠出片段）上。TWC催化劑可以以許多方式制造。美國專利No.6,478,874例如闡述了基底的催化涂布系統。TWC催化劑的詳情可見于例如美國專利Nos.4,714,694和4,923,842。美國專利No.5,057,483；5,597,771；7,022,646和WO95/35152公開了具有兩個含貴金屬的層的TWC催化劑。美國專利No.6,764,665公開了具有三層的TWC催化劑，其中兩層具有貴金屬。

高表面積氧化鋁載體材料，也被稱作“γ氧化鋁”或“活化氧化鋁”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。這類活化氧化鋁通常是γ和δ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。可以使用活化氧化鋁以外的難熔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，疏松二氧化鈰、氧化鋯、α氧化鋁和其它材料已知用于這類用途。盡管許多這些材料具有BET表面積明顯低于活化氧化鋁的缺點，但該缺點往往由所得催化劑的更高耐受性彌補。

在運行的車輛中，廢氣溫度可達1000℃，這種高溫造成活化氧化鋁（或其它）載體材料發生由相變引起的熱降解并伴隨著體積收縮，在蒸汽存在下尤其如此，由此催化金屬被禁錮在收縮的載體介質中，并損失暴露的催化劑表面積和相應降低催化活性。本領域中已知的手段是使用如氧化鋯、二氧化鈦、堿土金屬氧化物（如氧化鋇、氧化鈣或氧化鍶）或稀土金屬氧化物（如二氧化鈰、氧化鑭和兩種或更多稀土金屬氧化物的混合物）之類的材料穩定氧化鋁載體以防止這類熱降解。例如，參見C.D.Keith等人,美國專利No.4,171,288，其整個內容經此引用并入本文。

疏松氧化鈰（鈰土）已知為銠以外的鉑族金屬提供優異的難熔氧化物載體，并且能夠獲得在二氧化鈰粒子上的鉑的高度分散的小微晶，且該疏松二氧化鈰可以通過用鋁化合物溶液浸漬然后煅燒來穩定化。以C.Z.Wan等人為發明人并經此引用并入本文的美國專利No.4,714,694公開了任選與活化氧化鋁結合的鋁穩定的疏松二氧化鈰，以充當浸漬到其上的鉑族金屬組分的難熔氧化物載體。在各自經此引用并入本文的美國專利Nos.4,727,052和4,708,946中也公開了疏松二氧化鈰作為銠以外的鉑族金屬催化劑的催化劑載體的用途。

多層催化劑廣泛用在TWC中。通常，車輛需要具有相同的一般總體轉化功能的催化劑，但不同車輛平臺決定著各功能的催化劑的構造。例如，特定車輛的發動機控制決定了例如，HC還是NOx轉化是達到法規指標的決定性因素。這些關鍵因素導致用偏向于HC或NOx轉化的不同最外層設計催化劑。因此，需要在不使制造方法復雜化的情況下提供符合市場要求的TWC催化劑。目標還在于盡可能有效地利用TWC催化劑的組分，尤其是貴金屬。