[發明專利]用于汽油廢氣清潔應用的低表面涂層負載單層催化劑

在審

• 申請號: 201880057030.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN111491726A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陳海英;肯尼士·卡姆;常蕭蘭;邁克爾·黑爾斯;古光謨
• 申請（專利權）人: 莊信萬豐股份有限公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J35/04;B01J37/02;B01D53/94;F01N3/10
• 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: 汪宇偉

本發明公開了一種三元催化劑制品及其在用于內燃機的排氣系統中的用途。用于處理廢氣的所述催化劑制品包括：基材；和直接沉積在所述基材上的單一催化劑層；其中所述單一催化劑層包括第一鉑族金屬(PGM)組分、儲氧組分(OSC)材料和無機氧化物；并且其中所述單一催化劑層具有小于0.15g/cm³(2.4g/in³)的總表面涂層負載。

技術領域

本發明涉及可用于處理來自汽油引擎的廢氣排放物的催化制品。

背景技術

內燃機產生含有多種污染物的廢氣，這些多種污染物包括烴類(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(“NO_x”)。包括廢氣催化劑的排放物控制系統被廣泛用于減少排放到大氣中的這些污染物的量。用于汽油引擎應用的常用催化劑為三元催化劑(TWC)。TWC執行三種主要功能：(1)一氧化碳(CO)的氧化；(2)未燃燒的烴類的氧化；和(3)NO_x到N₂的還原。

在大多數催化轉化器中，TWC被涂覆到可經受高溫的高表面積基材上，諸如流通式蜂窩結構單塊。這些基材的大表面積有利于期望的異質反應，但也會造成排氣背壓，即，限制從引擎到尾管的排氣流量。排氣系統中的高背壓會提高引擎的燃油花費并降低功率輸出。盡管TWC技術取得了一些進步，諸如美國專利6,022,825、美國專利9,352,279、美國專利9,040,003和美國專利公布2016/0228818中所述，但是對于某些引擎平臺仍然需要同時產生高轉化率和低背壓的改進的催化轉化器。本發明更好地解決了這些需求。

發明內容

本公開的一個方面涉及一種用于處理廢氣的催化劑制品，該催化劑制品包括：基材；和直接沉積在基材上的單一催化劑層；其中單一催化劑層包括第一鉑族金屬(PGM)組分、儲氧組分(OSC)材料和無機氧化物；并且其中單一催化劑層具有小于2.4g/in³的總表面涂層負載。

本發明還涵蓋用于內燃機的排氣系統，該排氣系統包括本發明的三元催化劑組分。

本發明還涵蓋處理來自內燃機的廢氣，具體地講處理來自汽油引擎的廢氣。該方法包括使廢氣與本發明的三元催化劑組分接觸。

具體實施方式

本發明涉及燃燒廢氣諸如由汽油和其他引擎產生的廢氣的催化處理，并且涉及相關的催化制品和系統。更具體地講，本發明涉及具有低表面涂層負載的單層催化劑。該催化劑可同時處理車輛排氣系統中的NO_x、CO和HC。令人驚奇的是，發明人已發現盡管表面涂層負載低，但本發明的單層催化劑表現出高熱耐久性同時保持高水平的TWC性能。此外，本發明的催化劑還顯示出降低的背壓，這改善了燃料花費和功率輸出。與傳統的較高表面涂層負載和/或多層催化劑配制物相比，本發明的方法也降低了復雜性。

本公開的一個方面涉及一種用于處理廢氣的催化劑制品，該催化劑制品包括：基材；和直接沉積在基材上的單一催化劑層；其中單一催化劑層包括第一鉑族金屬(PGM)組分、儲氧組分(OSC)材料和無機氧化物；并且其中單一催化劑層具有小于2.4g/in³的總表面涂層負載。

第一PGM優選地選自鈀、鉑、銠以及它們的混合物。尤其優選地，第一PGM為銠。

基于單一催化劑層的總重量，單一催化劑層優選地包括0.05至2重量％的第一PGM，更優選地包括0.06至0.6重量％的第一PGM，并且最優選地包括0.1至0.4重量％的第一PGM。

在第一PGM為銠的實施方案中，基于單一催化劑層的總重量，單一催化劑層優選地包括0.05至2重量％的銠，更優選地包括0.06至0.6重量％的銠，并且最優選地包括0.1至0.4重量％的銠。

第一PGM通常與OSC材料接觸。優選地，第一PGM被承載在OSC材料上。除了與OSC材料接觸，或作為其替代，第一PGM可與無機氧化物接觸。