负载钯的催化剂复合物制造技术

提供可用于从内燃机包括柴油和汽油发动机中处理废气的方法中使用的催化剂复合物、包括这些催化剂复合物的系统、以及使用催化剂复合物来处理内燃机废气的方法。催化剂复合物可提供柴油氧化催化剂和三元催化剂。提供催化剂复合物，其是载体上的催化材料，催化材料包括分散在第一载体上的钯组分，所述第一载体包含至少60重量％的氧化锆组分、和选自氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物，第一载体任选地含有不超过15重量％的氧化铈并且不含氧化铝。还提供具有在载体上的一个或多个洗涂层的层状催化剂复合物。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201080017049.8的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2010年02月19日，专利技术名称为“负载钯的催化剂复合物”。
本专利技术涉及用于处理含有烃和一氧化碳的气流的催化剂复合物和催化制品，更具体地，本专利技术的方面涉及含有分散在氧化锆-基载体上的贵金属的催化剂复合物和系统、以及使用和制备这些复合物的方法。
技术介绍
已经提出多种催化剂用于通过减少废气例如烃(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)中所含的有害的组分来纯化从内燃机排放的废气。已知包含分散在一种或多种耐火金属氧化物载体上的贵金属的催化剂复合物用于处理内燃机的废气，以减少氮氧化物、烃和一氧化碳气态污染物。这种催化剂复合物通常包含在单元例如蜂窝状整体载体中，并且催化剂复合物被称为催化转化剂或催化剂，其放置在来自内燃机系统的废气流程中以在其排放到大气中之前处理废气。典型地，催化剂复合物形成在陶瓷或金属基底载体(例如流通式蜂窝状整体载体，如下文所述)上，其上沉积一种或多种催化剂涂层组合物。在高温老化后，铂(Pt)是氧化CO和HC的有效金属。尽管相比于Pt，Pd的成本更低，但是Pd-基催化剂复合物通常显示氧化CO和HC的更高的点火温度，这潜在地引起HC和/或CO点火的延迟。特定组分的“点火”温度是50％的该组分进行反应的温度。尽管相比于铂，钯的成本更低，但是含Pd的催化剂复合物可毒害Pt的活性，以转化烃和/或氧化Nox，并且当用在柴油机排放系统中时，还可以使催化剂复合物更易于受到硫的毒害。这些特性典型地妨碍在贫燃操作中使用Pd作为催化剂复合物，特别是对于轻型柴油机应用，其中内燃机温度保持在250℃以下以用于最合适的驱动条件。当在催化剂复合物中钯用作贵金属时，氧化铝通常用作Pd载体以处理来自汽油和柴油内燃机的排放物。另外，氧化锆已经被用作钯载体，然而，氧化锆表面积的明显损失妨碍了氧化锆载体用于该目的的广泛应用。这些载体缺乏湿热稳定性。正需要改善这些催化剂的性能，以及残留烃、一氧化碳和氮氧化物减少5％的改善被认为是有益的性能改善。排放管理更加严格，存在连续目标来研制催化剂复合物，其提供改善的性能，例如点火性能和残留烃、一氧化碳和NOx的还原。目标还在于尽可能高效地利用组分例如钯。专利技术概述提供：催化剂复合物，其可用于处理来自内燃机包括柴油和汽油发动机的废气的方法中；包括这种催化剂复合物的系统；以及使用催化剂复合物来处理内燃机废气的方法。催化剂复合物可提供柴油氧化催化剂和三元催化剂。在本专利技术的第一实施方案中，提供催化剂复合物，包含：载体上的催化材料，所述催化材料包括分散在第一载体上的钯组分，所述第一载体包含至少60重量％的氧化锆组分、和选自氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物，所述第一载体任选地含有不超过15重量％的氧化铈并且不含氧化铝。在第一实施方案的详细变体形式中，氧化锆组分可以以至少65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％或甚至99重量％的量存在于载体中。在详细的实施方案中，其他贵金属例如Pt不包括在催化材料中。在第一实施方案的另外详细变体形式中，氧化铈以不超过15重量％、14重量％、13重量％、12重量％、11重量％、10重量％、9重量％、8重量％、7重量％、6重量％、5重量％、4重量％、3重量％、2重量％、1重量％或甚至0.5重量％的量存在于载体中。\不含氧化铝\是指在用于制备催化材料的洗涂层中没有有意包括氧化铝。在其他实施方案中，氧化锆组分可以以60至90重量％、65至89重量％、70至87重量％、75至85重量％、或甚至78至82重量％的量存在于载体中；氧化钇可以以5至15重量％、6至14重量％、7.5至12.5重量％、或甚至9至11重量％的量存在于载体中；氧化镨可以以5至15重量％、6至14重量％、7.5至12.5重量％、或甚至9至11重量％的量存在于载体中；氧化镧可以以2至10重量％、2至5重量％、2.5至4.5重量％、或甚至3至4重量％的量存在于载体中；以及氧化钕可以任选地以0.01至10重量％、0.5至10重量％、2至10重量％、3至9重量％、4至8重量％、或甚至5至7重量％的量存在于载体中。根据本专利技术的一个或多个实施方案可以提供层状催化剂复合物。多种层状催化剂复合物设计在本专利技术的范围内。例如，第一层可含有Pd，而覆盖层可含有Rh或Pd/Rh。在一种变体形式中，Pd层可以是第一层，而Rh或Pd/Rh层可以是覆盖层。可以提供夹心结构，其中Pd层设置在含有Rh(或Pd/Rh)的层之间，或者Rh层设置在含有Pd的层之间。在上述设计的各种中，底漆可以设置在第一层的下面，使得底漆是底层。在其他设计中，第一层是是底层。底漆可只含有氧化铝，或含有氧化铝和OSC例如氧化铈、氧化锆、氧化镨及其组合。在特定实施方案中，各洗涂层仅包含涉及各层所述的贵金属，并且不包含各洗涂层中包含的其他贵金属(例如Pt、Ru、Ag等)。因此，在特定实施方案中，各洗涂层仅包含Pd或Pd/Rh，没有洗涂层中存在的其他贵金属。在第二实施方案中，第一载体包含至少70重量％的氧化锆组分和至多20重量％的量的选自氧化镧、氧化钕、氧化镨和氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物。在第三实施方案中，第一载体包含：60至90重量％的量的氧化锆；5至15重量％的量的氧化钇；5至15重量％的量的氧化镨；2至10重量％的量的氧化镧；以及任选地含有2至10重量％的量的氧化钕。在第四实施方案中，第一载体包含：75至85重量％的量的氧化锆；2至5重量％的量的氧化镧；7.5至12.5重量％的量的氧化钇；以及7.5至12.5重量％的量的氧化镨。在上述实施方案的任一种中，钯组分以0.25至0.75重量％的量存在于所述催化材料中。在任一实施方案中，钯组分可以以下列范围中的任一种存在：0.25至7重量％，在特定实施方案中0.25至1重量％、1至3重量％或3至7重量％。在上述实施方案的任一种中，Pd负载量为15至200g/ft3，在特定实施方案中Pd负载量可以是15至40g/ft3、15至100g/ft3、40至100g/ft3或100至200g/ft3。相比于包含在氧化铝载体上的钯组分的比较催化材料，上述催化剂复合物提供改善的HC、CO、NOx转化率。另外，相比于包含在氧化铝载体上的钯组分的比较催化材料，上述催化剂复合物提供改善的甲烷转化率。上述催化剂复合物中的任一种可以设置为洗涂层结构。在第五实施方案中，分散在第一载体上的催化材料和钯组分包含在所述载体上的第一洗涂层中，并且所述催化剂复合物还包含第二洗涂层，所述第二洗涂层包含分散在包括氧化铝的第二载体上的铑组分。在第六实施方案中，第二洗涂层还包含第三载体上的Pd，所述第三载体包含至少60重量％的氧化锆组分、和选自氧化镧、氧化钕、氧化镨中的一种或多种稀土元素氧化物，所述第二载体任选地含有不超过15重量％的氧化铈并且不含氧化铝。在第五和第六实施方案的变体形式中，第二洗涂层设置在第一洗涂层上。在第五和第六实施方案的另一变体形式中，第一洗涂层设置在第二洗涂层上。在第七实施方案中，第五实施方案中还包括第三洗涂层，所述第三洗涂层包含第四载体上的Pd，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机废气催化剂复合物，包含：载体上的催化材料，所述催化材料包括分散在第一载体上的钯组分，所述第一载体包含至少60重量％的氧化锆组分、和选自氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物，所述第一载体任选地含有不超过15重量％的氧化铈并且不含氧化铝。

【技术特征摘要】
2009.02.20 US 61/154,154;2009.02.26 US 61/155,757;1.一种发动机废气催化剂复合物，包含：载体上的催化材料，所述催化材料包括分散在第一载体上的钯组分，所述第一载体包含至少60重量％的氧化锆组分、和选自氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物，所述第一载体任选地含有不超过15重量％的氧化铈并且不含氧化铝。2.权利要求1所述的催化剂复合物，其中所述第一载体包含至少70重量％的所述氧化锆组分和至多20重量％的量的选自氧化镧、氧化钕、氧化镨和氧化钇中的一种或多种稀土元素氧化物。3.权利要求1所述的催化剂复合物，其中所述第一载体包含：60至90重量％的量的氧化锆；5至15重量％的量的氧化钇；5至15重量％的量的氧化镨；2至10重量％的量的氧化镧；以及任选地含有2至10重量％的量的氧化钕。4.权利要求3所述的催化剂复合物，其中所述第一载体包含：75至85重量％的量的氧化锆；2至5重量％的量的氧化镧；7.5至12.5重量％的量的氧化钇；以及7.5至12.5重量％的量的氧化镨。5.权利要求1所述的催化剂复合物，其中所述钯组分以15至100g/ft3的量存在于所述催化材料中。6.权利要求1所述的催化剂复合物，相比于包含在氧化铝载体上的钯组分的比较催化材料，所述催化剂复合物提供改善的HC、CO、NOx转化率。7.权利要求1所述的催化剂复合物，相比于包含在氧化铝载体上的钯组分的比较催化材料，所述催化剂复合物提供改善的甲烷转化率。8.权利要求1-7中任一项所述的发动机废气催化剂复合物，其中分散在所述第一载体上的所述催化材料和所述钯组分包含在所述载体上的第一洗涂层中，并且所述催化剂复合物还...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·迪巴，T·罗，J·E·拉莫斯，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US