[發明專利]用于TWC應用的多分區增效PGM催化劑

在審

• 申請號: 201711173753.2
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108080001A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 扎赫拉·納扎普爾;斯蒂芬·J·高登
• 申請（專利權）人: 克林迪塞爾技術公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01D53/94
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 楊國權;馬佑平

本發明公開了具有顯著催化能力的多分區增效鉑族金屬(SPGM)催化劑。所述多分區SPGM催化劑是根據僅包括超低PGM載量的OC層或包括超低PGM載量的OC層與基礎金屬氧化物的催化劑構型制得，所述OC層沉積在摻雜ZrO2和儲氧材料(OSM)的混合物上或僅OSM上。此外，所述多分區SPGM催化劑另外包括僅具有PGM或具有PGM與Ba載量的組合的分區浸漬層。另外，制得三分區SPGM催化劑，包括包含二元尖晶石氧化物組合物的前區和后區催化劑。采用TWC低擾動等溫振蕩、等溫穩態吹掃和起燃測試方法來測試老化SPGM催化劑和老化的基于PGM的OEM催化劑的轉化性能。測試結果確認了包括超低PGM載量和基于尖晶石的ZPGM WC層的SPGM催化劑能夠提供與基于高PGM載量的OEM催化劑相當的顯著轉化性能。

技術領域

本公開大體上涉及三元催化劑(TWC)系統，且更確切地說涉及具有包括用于減少來自引擎排氣系統的有毒排放物的多分區層的催化劑構型的增效PGM催化劑。

背景技術

催化轉化器內的催化劑已用于減少與來自各種來源的廢氣相關的污染，所述來源例如汽車、摩托車、船、發電機和其它裝備引擎的機器。汽油引擎的廢氣內含有的大量污染物包括一氧化碳(CO)、未燃盡的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOX)等。

傳統汽油排氣系統采用三元催化劑(TWC)技術且被稱作TWC系統。TWC系統將有毒的CO、HC和NOX轉化成不大有害的污染物。通常，TWC系統包括襯底結構，支撐及有時促進氧化物層沉積到所述襯底結構上。基于鉑族金屬(PGM)的催化劑隨后沉積在支撐氧化物上。傳統PGM材料包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)或其組合。

雖然PGM材料對于有毒排放物控制是有效的，但PGM材料是稀少且昂貴的。高成本仍然是PGM材料普遍應用的關鍵因素。由于催化劑的調配物的更改持續增大TWC系統的成本，對具有改良催化性能的新的低成本催化劑的需求已經致力于開發能夠提供獲得更大催化性能的所需協同作用的新催化材料。另外，對更嚴格的環境法規的遵從性和對較低制造成本的需求需要新型的TWC系統。因此，存在對提供采用減少量的PGM材料的TWC系統的持續需求，所述TWC系統展現基本上類似于或超過由采用標準量的PGM材料的傳統TWC系統展現的催化性質的催化性質。

發明內容

本公開描述根據不同催化劑構型制得的多分區增效鉑族金屬(SPGM)催化劑。在一些實施例中，多分區SPGM催化劑是根據包括襯底、載體涂層(WC)、分區浸漬(ZIMP)層和外涂層(OC)的催化劑構型制得。在這些實施例中，WC層包括與儲氧材料(OSM)組合的載體氧化物，所述WC層涂覆到所述襯底上。就這些實施例而言，ZIMP層包括配置在入口和出口區內的PGM組合物，各區浸漬到WC層的相關部分上。在這些實施例中，OC層包括沉積到與OSM組合的載體氧化物或僅OSM上，且進一步涂覆到ZIMP層上的超低PGM載量組合物。多分區SPGM催化劑系統的實例描述于2016年5月17日申請的國際專利申請第PCT/IB2016/052877號中，其內容以全文引用的方式并入本文中。