[發明專利]耐磷三元催化劑

有效

• 申請號: 201880069041.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN111278554B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 劉福東;M·迪巴
• 申請（專利權）人: 巴斯夫公司
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J23/02;B01J35/00;F01N3/10;F01N3/20;B01J21/06;B01J23/10;B01D53/94
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張雙雙;劉金輝

本發明描述了有效減少來自含磷雜質的發動機廢氣中的碳氫化合物(HCs)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOsubgt;x/subgt;)的三元轉化(TWC)催化制品。所公開的催化制品具有分層催化材料，其中催化材料的第一層直接設置在基材上，且第二層設置在第一層的頂部上。第二層包含耐磷材料，其防止磷雜質使催化制品催化中毒。特別地，第二層包含具有堿土金屬組分的磷捕集劑材料和浸漬于耐磷載體材料上的銠組分。

發明領域

本發明涉及催化劑組合物、用于純化廢氣排放物的催化制品及其制備和使用方法。更特別地，本發明涉及具有增強耐磷性以實現碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物的有效轉化的三元轉化催化制品。

發明背景

已經使用廢氣處理系統內的催化轉化器中的催化劑來減少由來自內燃機的廢氣導致的污染。例如，三元轉化(TWC)催化劑能夠減少發動機排氣中存在的污染物如一氧化碳(CO)、未燃燒的碳氫化合物(HCs)和氮氧化物(NO_x)。TWC催化劑通常含有鉑系金屬(PGM)如鉑(Pt)、鈀(Pd)和銠(Rh)。Pt和Pd通常用于HC和CO轉化，而Rh對于還原NO_x更有效。

有時將添加劑和潤滑劑加入機油以在發動機部件上形成抗磨涂層并用作油中的抗氧化劑。這些添加劑和潤滑劑包括化合物如硫代磷酸二烷基酯(ZDDP)、二硫代磷酸鋅(ZDTP)和二硫代氨基甲酸鋅(ZDTC)。對于額外含磷添加劑和潤滑劑，參見例如Davis等的美國專利No.4,674,447和Kogyo等的美國專利No.5,696,065，將其通過引用并入本文。盡管發動機的設計使由發動機逸出至廢氣處理系統中的機油量最小，但不可避免的是將一小部分含有ZDDP和/或其燃燒副產物如磷氧化物(PO_x)的機油釋放至廢氣料流中。例如，通過活塞環泄漏至燃燒室中的油會經歷燃燒過程，產生含磷燃燒副產物。作為另一實例，通過排氣閥導管和桿泄漏的油可能不會經歷燃燒過程，導致在催化劑上形成光滑層的含磷物質。這些釋放的含磷物質沉積在催化轉化器內部的催化劑組分上，導致這些催化劑組分(例如TWC催化劑)失活。該失活過程通常稱為催化劑中毒。盡管可以由油移除添加劑和潤滑劑來解決該問題，但發動機的長期耐用性可能變差。

隨時間推移，暴露于該類含磷物質的TWC催化劑的催化活性下降。TWC催化劑可能會經歷擴散問題、PGM燒結、儲氧能力損失、起燃性能下降以及污染物轉化率(包括碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x)轉化率)降低。為了保護轉化器內部的催化劑以防暴露于含磷物質，可以在催化劑組分的前面安裝防護裝置(例如氧化鋁)或過濾器以防止催化劑中毒，例如由PO_x使催化劑中毒。然而，當防護裝置或過濾器變得被PO_x飽和時會遇到困難。對于捕集磷的防護裝置和過濾器，參見例如Blanchet的美國專利No.5,857,326；Hepburn的美國專利No.7,240,482；Chen的美國專利No.7,749,472；和Ikeda的美國專利No.9,433,927，將其通過引用全部并入本文。

幸運地，發動機和廢氣處理技術降低了由內燃機通至廢氣處理系統的包含含磷物質的油量，使得處理系統內的催化劑能夠根據各種政府法規在處理廢氣中保持足夠的活性。然而，隨著發動機性能的不斷提高和環境法規的日益嚴格，必須提高廢氣處理催化劑的活性并在更長的發動機壽命內保持。例如，發動機消耗的油通常隨著里程數的增加(例如100,000英里)而增加。因此，將存在更大量的由發動機通至排放處理系統催化劑的包含含磷物質的油。

因此，非常需要提供隨著發動機性能和使用壽命的增加而保持功能性并且耐受含有含磷物質的發動機廢氣的催化劑。高度需要提供一種方法，由該方法可以有效地移除或充分耐受發動機排氣中的ZDDP及其含磷燃燒副產物而無需提高鉑系金屬負載以補償催化劑活性降低。

發明概述