含有储氧组分的催化剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含锆、铈、钕和镨组分的锆－稀土组合物，该组合物在适用于处理气体以减少其中所含污染物的催化剂组合物中的应用，及所述催化剂组合物的制备方法。所述催化剂能基本上同时催化烃和一氧化碳的氧化及氮氧化物的还原。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
含有储氧组分的催化剂组合物专利技术背景专利
本专利技术涉及包含锆、铈、钕和镨组分的锆-稀土组合物，该组合物在用于处理气体以减少其中所含污染物的催化剂组合物中的应用，及所述催化剂组合物的制备方法。本专利技术涉及一种改进的催化剂，此类催化剂通常称为“三元转化”或“TWC”催化剂。TWC催化剂能基本上同时催化烃和一氧化碳的氧化及氮氧化物的还原。相关技术三元转化催化剂(TWC)在许多领域有用，包括处理内燃发动机如汽车和其它以汽油为燃料的发动机的废气。各国政府已制定了未燃烧烃、一氧化碳和氮氧化物的排放标准，例如新车必须满足。为满足此标准，将装有TWC催化剂的催化转化器放在内燃发动机的排气管中。该催化剂促使未燃烧烃和一氧化碳被废气中的氧气氧化并使氮氧化物还原成氮气。表现出良好活性且寿命长的已知TWC催化剂包含一或多种铂族金属(例如铂或钯、铑、钌和铱)负载于高表面积的耐火氧化物载体如高表面积氧化铝涂层上。所述载体担载在适合的载体或基质如包含耐火陶瓷或金属蜂窝结构的整体载体、或耐火粒子如适合耐火材料的球或挤出的短段上。US 4 134 860涉及催化剂结构的制备。所述催化剂组合物可包含铂族金属、贱金属、稀土金属和耐火载体如氧化铝载体。所述组合物可沉积在相对惰性的载体如蜂窝上。高表面积的氧化铝载体材料(也称为“γ-氧化铝”或“活性氧化铝”)通常具有超过60m2/g的BET表面积，通常高达约200m2/g或更高。这种活性氧化铝通常为γ-和δ-相氧化铝的混合物，但也可包含大量η-、-->κ-和θ-相氧化铝。用除活性氧化铝之外的耐火金属氧化物作为给定催化剂中至少一些催化组分的载体是已知的。例如，已知疏松氧化铈、氧化锆、α-氧化铝和其它材料适用于此用途。虽然这些材料许多存在BET表面积比活性氧化铝低的缺点，但该缺点趋于被所得催化剂的更大耐久性所抵消。在行驶的汽车中，废气温度可达1000℃或更高，如此高的温度导致活性氧化铝(或其它)载体材料经历因相变所致的热降解，伴随着体积缩小(特别是在水蒸汽存在下)，从而所述催化金属被封闭在缩小的载体介质中，损失暴露的催化剂表面积，催化活性相应地降低。本领域中已知的手段是利用诸如氧化锆、氧化钛、碱土金属氧化物如氧化钡、氧化钙或氧化锶，或稀土金属氧化物如氧化铈、氧化镧和两或多种稀土金属氧化物的混合物稳定氧化铝载体以防止此热降解。例如，参见C.D.Keith等的US 4 171 288。已知疏松氧化铈对于除铑以外的铂族金属是极好的耐火氧化物载体，在氧化铈颗粒上能获得高度分散的小铂晶粒，可用铝化合物溶液浸渍、然后焙烧使所述疏松氧化铈稳定。C.Z.Wan等的US 4 714 694公开了铝稳定的疏松氧化铈，可选地与活性氧化铝组合，用作耐火氧化物载体，使铂族金属组分浸渍于其上。C.Z.Wan等的US 4 727 052和Ohata等的US 4 708 946中也公开了用疏松氧化铈作为除铑之外的铂族金属催化剂的载体。US 4 808 564公开了一种耐久性改善的废气净化催化剂，包含支承基质、在所述支承基质上形成的催化剂载体层、和担载在所述催化剂载体层上的催化剂成分。所述催化剂载体层包含镧和铈的氧化物，其中镧原子相对于总稀土原子的摩尔分数为0.05至0.20，总稀土原子数与铝原子数之比为0.05至0.25。US 4 438 219公开了一种在基质上使用的氧化铝负载的催化剂。该催化剂在高温下是稳定的。所公开的稳定材料是包括由钡、硅、稀土金属、碱和碱土金属、硼、钍、铪和锆衍生的化合物的几种化合物之一。指出所述稳定材料中优选氧化钡、二二氧化硅和稀土氧化物(包括镧、-->铈、镨、钕等)。还指出使之与焙烧的氧化铝膜接触可使焙烧的氧化铝膜在更高的温度下保持高表面积。欧洲专利申请95/01849(公开号95/35152)公开了一种包括储氧组合物的层状催化剂复合材料，包含稀释剂如氧化锆、氧化铈、和一或多种选自氧化镧、氧化钕和氧化钇的稀土氧化物。还公开了氧化镨、氧化铈和氧化钕作为储氧组分，可以可溶性盐的形式用于催化剂组合物。US 4 476 246、4 591 578和4 591 580公开了包含氧化铝、氧化铈、碱金属氧化物促进剂和贵金属的三元催化剂组合物。US 3 993 572和4 157 316提出试图通过掺入各种金属氧化物例如稀土金属氧化物如氧化铈和贱金属氧化物如氧化镍来改善Pt/Rh基TWC体系的催化效率。US 4 591 518公开了一种包含氧化铝载体的催化剂，其上沉积的组分主要由氧化镧组分、氧化铈、碱金属氧化物和铂族金属组成。US 4591 580公开了一种氧化铝负载的铂族金属催化剂。顺序地使所述载体改性，包括用氧化镧或富氧化镧的稀土氧化物使载体稳定，用氧化铈和碱金属氧化物和可选的氧化镍双重促进。已发现含钯的催化剂组合物(例如US 4 624 940)适用于高温应用。镧与钡组合使担载所述催化组分-钯的氧化铝具有优异的湿热稳定性。US 4 294 726公开了一种包含铂和铑的TWC催化剂组合物，通过以下方法得到：用铈、锆和铁盐的水溶液浸渍γ-氧化铝载体材料或使所述氧化铝与分别铈、锆和铁的氧化物混合，然后将所述材料在空气中于500至700℃下焙烧，再用铂盐和铑盐的水溶液浸渍所述材料，干燥，随后在250-650℃的温度下在含氢气体中处理。可用钙、锶、镁或钡化合物使所述氧化铝热稳定。所述氧化铈-氧化锆-氧化铁处理之后，用铂和铑盐水溶液浸渍处理后的载体材料，然后焙烧浸渍后的材料。US 4 780 447公开了一种能控制从装有催化转化器的汽车尾管排出的废气中HC、CO和NOx的催化剂。公开了用镍和/或铁的氧化物作为H2S吸收化合物。US 4 965 243公开了通过钡化合物和锆化合物与氧化铈和氧化铝混合在一起改善含贵金属的TWC催化剂的热稳定性的方法。形成催化部-->分以提高暴露于高温时氧化铝面层的稳定性。J01210032(和AU-615721)公开了一种包含钯、铑、活性氧化铝、铈化合物、锶化合物和锆化合物的催化组合物。这些专利提出用碱土金属与氧化铈和氧化锆组合形成热稳定的氧化铝负载的含钯面层。US 4 624 940和5 057 483涉及含氧化铈-氧化锆的粒子。发现氧化铈可均匀地分散在氧化锆基体中高达所述氧化铈-氧化锆复合材料总重的30重量％形成固溶液。共生的(例如共沉淀的)氧化铈-氧化锆粒状复合材料可提高氧化铈在含氧化铈-氧化锆混合物的粒子中的效用。所述氧化铈使氧化锆稳定，还起储氧组分的作用。所述’483专利公开了可根据需要，向所述氧化铈-氧化锆复合材料中加入钕和/或钇以改变所得氧化物的性能。US 4 504 598公开了耐高温TWC催化剂的生产方法。该方法包括：形成γ-或其它活性氧化铝颗粒的含水浆液，用所选金属的可溶性盐浸渍所述氧化铝，所选金属包括：铈；锆；铁和镍至少之一；及铂、钯和铑至少之一；和可选地钕、镧和镨至少之一。浸渍后的氧化铝在600℃下焙烧，然后分散于水中制成浆液，涂于蜂窝状载体上，干燥得到成品催化剂。US 3 787 560、3 676 370、3 552 913、3 545 917、3 524 721和3 899 444都公开了氧化钕用于还原内燃发动机废气中氧化氮的用途。US本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉淀的复合材料，包含其中掺有铈组分、钕组分和镨组分的稀释剂组分，其中有： ４５至５５重量％选自氧化锆和氧化锆活性氧化铝的所述稀释剂组分； ３０至４５重量％所述铈组分； ５至１０重量％所述钕组分；和 ５至１０重量％所述镨组分。

【技术特征摘要】
US 1999-1-28 09/238,1811.一种沉淀的复合材料，包含其中掺有铈组分、钕组分和镨组分的稀释剂组分，其中有：45至55重量％选自氧化锆和氧化锆活性氧化铝的所述稀释剂组分；30至45重量％所述铈组分；5至10重量％所述钕组分；和5至10重量％所述镨组分。2.权利要求1的复合材料，其中所述稀释剂组分为锆组分。3.权利要求2的复合材料，其中有：47至53重量％锆组分；32至38重量％铈组分；6至10重量％钕组分；和6至10重量％镨组分。4.权利要求1的复合材料，其中所述锆组分包含氧化锆，所述铈组分包含氧化铈，所述钕组分包含氧化钕，所述镨组分包含氧化镨。5.权利要求4的复合材料，其中所述复合材料为主要由氧化锆、氧化铈、氧化钕和氧化镨组成的粒状氧化物复合材料形式。6.一种催化剂组合物，包含：至少一种贵金属组分；至少一种负载所述贵金属组分的载体；和包含沉淀的复合材料的储氧组合物，所述复合材料包含：45至55重量％选自氧化锆和氧化锆活性氧化铝的稀释剂组分；30至45重量％铈组分；5至10重量％钕组分；和5至10重量％镨组分。7.权利要求6的催化剂组合物，其中所述载体选自二氧化硅、氧化铝和氧化钛化合物。8.权利要求6的催化剂组合物，其中所述载体是选自氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、硅铝酸盐、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化铬、和氧化铝-氧化铈的活性化合物。9.权利要求8的催化剂组合物，其中所述载体为活性氧化铝。10.权利要求6的催化剂组合物，其中所述储氧复合材料包含：47至53重量％锆组分；32至38重量％铈组分；6至10重量％钕组分；和6至10重量％镨组分。11.权利要求10的催化剂组合物，其中所述锆组分包含氧化锆，所述铈组分包含氧化铈，所述钕组分包含氧化钕，所述镨组分包含氧化镨。12.权利要求11的复合材料，其中所述储氧组合物为主要由氧化锆、氧化铈、氧化钕和氧化镨组成的粒状氧化物复合材料形式。13.权利要求6的催化剂组合物，还包含至少一种附加的储氧组合物。14.权利要求13的催化剂组合物，其中所述附加的储氧组分是氧化铈。15.权利要求6的催化剂组合物，还包含镍或铁组分。16.权利要求6的催化剂组合物，包含至少一种选...

【专利技术属性】
技术研发人员：JHZ伍，MK斯德，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]