[發明專利]具有提高的老化穩定性的雙層三效催化劑

有效

• 申請號: 201680006289.5
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN107107037B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: J·德斯普勒斯;J-M·里希特;M·羅什;N·席希特爾;M·施米特;J·赫舍哈波爾;S·施皮斯;A·沃爾夫
• 申請（專利權）人: 優美科股份公司及兩合公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J35/00;B01J37/02;B01D53/94
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉學媛

本發明涉及一種催化劑，其包括在惰性催化劑載體上的兩層，其中直接位于催化劑載體上的層A包含至少一種鉑族金屬和一種鈰/鋯/SE混合氧化物，以及施加在層A上并且直接接觸排氣流的層B包含至少一種鉑族金屬和鈰/鋯/SE混合氧化物，其中SE代表除了鈰以外的稀土金屬，其特征在于，層A的鈰/鋯/SE混合氧化物中SE氧化物的分數小于層B的鈰/鋯/SE混合氧化物中SE氧化物的分數。

本發明涉及一種三效催化劑，其由相互疊放的催化活性層組成并且適合用于清潔燃燒型發動機的排氣。

三效催化劑用于清潔基本上化學計量運轉的燃燒型發動機的排氣。在化學計量運轉中，進入發動機的空氣量精確地對應于燃油完全燃燒所需的量。在這種情況下，空氣-燃油比λ-也稱為空燃比-精確地為1。大約λ＝1的三效催化劑能夠同時轉化烴、一氧化碳和氮氧化物為無害化合物。

通常，鉑族金屬被用作催化活性材料，特別是鉑、鈀和銠，其例如存在于作為載體材料的λ-氧化鋁上。此外，三效催化劑包含儲氧材料，例如鈰/鋯混合氧化物。在后一情況，稀土金屬氧化物氧化鈰構成對儲氧重要的組分。與氧化鋯和氧化鈰一起，這些材料可包含其他組分，例如稀土金屬氧化物或堿土金屬氧化物。儲氧材料通過施加催化活性材料例如鉑族金屬被活化，并因此也作為鉑族金屬的載體材料。

三效催化劑的組分可以存在于惰性催化劑載體上的單個涂覆層中；參見例如EP1541220A1。

然而，常用的是雙層催化劑，其有利于不同催化過程的分離，并因此能夠在兩層中實現催化效果的最佳配合。后一類型的催化劑公開在例如WO95/35152A1、WO2008/000449A2、EP0885650A2、EP1046423A2、EP1726359A1和EP1974809A1中。

EP1974809A1公開了雙層、三效催化劑，其在兩層中包含鈰/鋯混合氧化物，其中分別地頂層中的鈰/鋯混合氧化物比底層中的具有更高比例的鋯。

EP 1900416A2描述了雙層、三效催化劑，其在兩層中包含鈰、鋯、和鈮的混合氧化物以及在底層中另外的CeZrYLa氧化鋁顆粒。

EP1726359A1描述了雙層、三效催化劑，其在兩層中包含鈰/鋯/鑭/釹混合氧化物，鋯含量大于80mol％，其中分別地頂層中的鈰/鋯/鑭/釹混合氧化物比底層中的具有更高比例的鋯。

WO2008/000449A2也公開了雙層催化劑，其在兩層中包含鈰/鋯混合氧化物，并且再次其中頂層中的混合氧化物具有更高比例的鋯。一定程度上，該鈰/鋯混合氧化物也可以被鈰/鋯/鑭/釹混合氧化物或鈰/鋯/鑭/釔混合氧化物替代。

WO2009/012348A1甚至描述了其中只在中間層和頂層包含儲氧材料的三效催化劑。

對于減少燃燒型發動機的排放的持續增長的需求要求繼續進一步研發催化劑。在歐洲，耐久性要求隨著立法階段歐5提高到160,000km。USA甚至有高達150,000英里的耐久性要求。因此，催化劑的老化穩定性已經變得甚至更加重要。一方面，老化后活性的重要標準是催化劑的轉化污染物的啟動溫度，另一方面是其動態轉化能力。用于污染物的啟動溫度指示該污染物將轉化從此多于例如50％的溫度。這些溫度越低，在冷啟動后污染物可以轉化越快。在滿負荷下，高達1,050℃的排氣溫度可以直接在馬達輸出端出現。催化劑的溫度穩定性越好，將其布置越靠近發動機。這也改善在冷啟動后的排氣清潔。

當在2017年9月實施歐6c階段時，歐洲排放法規將規定在實際駕駛條件下的排氣測量。取決于駕駛條件，這可能意味著，催化劑將受到要求更嚴苛的要求-特別是對于一氧化碳和氮氧化物的動態轉化。這些嚴格的要求甚至在催化劑的強烈老化后也必須滿足。也因此原因，三效催化劑的老化穩定性必須進一步提高。

關于啟動溫度和老化后的動態轉化能力，根據前述現有技術的催化劑具有非常好的性能。然而，提高的法規要求使得有必要尋找甚至更好的催化劑。