[發明專利]具有改善熱穩定性的用于汽油廢氣應用的TWC催化劑

有效

• 申請號: 201880061624.0
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN111132759B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 常蕭蘭;肯尼士·卡姆;陳海英;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;B01D53/94;F01N3/10
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 汪宇偉

本發明公開了三元催化劑制品以及其在用于內燃式引擎的排氣系統中的用途。用于處理廢氣的催化劑制品包含：基底；和所述基底上的催化區域；其中所述催化區域包含第一鉑族金屬(PGM)組分、儲氧組分(OSC)材料、稀土金屬氧化物和無機氧化物；并且其中所述稀土金屬氧化物具有大于100nm的平均直徑(d50)。

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

內燃式引擎產生廢氣，該廢氣包含多種污染物，包括烴(HC)、一氧化碳(CO)、和氮氧化物(“NO_x”)。包含廢氣催化劑的排放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是三元催化劑(TWC)。TWC執行三個主要功能：(1)一氧化碳(CO)的氧化；(2)未燃燒烴的氧化；以及(3)NO_x至N₂的還原。

TWC催化劑需要仔細的引擎管理技術，以確保引擎在或接近于化學計量條件(或空氣/燃料比，λ＝1)操作。然而，出于技術原因，引擎必須在操作循環期間在各個階段時在λ＝1的任一側上操作。當引擎富油運行時，例如在加速期間，總廢氣組合物實際上減少，并且更難以在催化劑表面上進行氧化反應。因此，已開發了TWC以摻入組分，所述組分在操作循環的貧油階段期間儲存氧氣，并且在操作循環的富油階段釋放氧氣，因此延長了有效操作窗口。出于此類目的，基于氧化鈰(例如，氧化鈰-氧化鋯混合氧化物)的材料在絕大多數當前商業TWC中用作儲氧組分(OSC)。

眾所周知，隨著此類催化劑暴露于高溫(例如800℃或更高)，催化劑的總體性能可能由于OSC材料和活性貴金屬兩者的燒結而下降。因此，已作出相當大的努力來增強OSC材料的熱穩定性。一種策略是將其他稀土離子引入OSC材料中，通常通過使用可溶性稀土金屬前體溶液作為摻雜物來完成。

盡管在TWC技術方面取得了進展，但仍需要用于某些引擎平臺的改善的催化轉化器，所述催化轉化器產生高轉化率并具有改善的熱穩定性。本發明尤其解決了這些需求。

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，所述催化劑制品包含：基底；和所述基底上的催化區域；其中所述催化區域包含第一鉑族金屬(PGM)組分、儲氧組分(OSC)材料、稀土金屬氧化物和無機氧化物；并且其中所述稀土金屬氧化物具有大于100nm的平均直徑(d₅₀)。

本發明還包括用于內燃式引擎的排氣系統，所述排氣系統包含本發明的三元催化劑組分。

本發明還包括處理來自內燃式引擎的廢氣，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。

本公開的另一個方面涉及一種組合物，所述組合物包含氧化鈰-氧化鋯混合氧化物和稀土金屬氧化物，其中與所述氧化鈰-氧化鋯混合氧化物相比，所述組合物的比表面積在于空氣下1000℃下煅燒10小時后增加至少15％，并且其中所述稀土金屬氧化物為La₂O₃、Nd₂O₃、Y₂O₃、Ρr₆Ο₁₁、或它們的混合物。

本公開的另一個方面涉及一種組合物，所述組合物包含氧化鈰-氧化鋯混合氧化物、稀土金屬氧化物和鉑族金屬(PGM)組分，其中與所述氧化鈰-氧化鋯混合氧化物和所述PGM組分的混合物相比，所述組合物的比表面積在于空氣下1000℃下煅燒10小時后增加至少35％，并且其中所述稀土金屬氧化物為La₂O₃、Nd₂O₃、Y₂O₃、Ρr₆Ο₁₁、或它們的混合物。