包含铂系金属和非铂系金属的催化制品以及制备和使用它的方法技术

本发明专利技术涉及催化制品和制备催化制品的方法，所述催化制品包含：包含铂系金属的第一催化涂层，其中第一催化涂层基本不含Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn；包含非PGM金属的第二催化涂层，其中第二催化涂层基本不含任何铂系金属；和一个或多个基质，其中第一催化涂层与第二催化涂层分离，任选具有隔离层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方案一般性地涉及催化制品，特别是包含铂系金属以及非铂系金属的那些。背景发动机废气通常包含不完全燃烧化合物，例如烃(HC)、一氧化碳(CO)和NOx。对于空气污染控制以及为了满足各种政府规章，必须将这些化合物除去。存在用于处理这类废气的各种催化剂和体系。例如，三效催化剂(TWC)、密偶催化剂(close-coupledcatalyst)、过滤器(其可以为催化的)用于解决不同发动机和燃料构型的挑战性排放问题。这些催化剂或组合催化剂体系中的多数基于贵金属(也称为“铂系金属”或“PGM”)铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)和铱(Ir)。尽管这些贵金属催化剂有效用于移动排放控制并且在工业上商业化，这些贵金属极高的成本对这些催化剂广泛应用而言仍是关键因素。贱金属是丰富的并且比贵金属便宜得多。做出了几种尝试以开发基于贱金属的催化剂用于排放控制。然而，这些贱金属催化剂通常不具有饱和HC和NOx转化的足够活性和热稳定性以满足移动排放控制的规章要求。做出了其它尝试以将贱金属结合到贵金属催化剂材料中。然而，贱金属向铂系金属基三效催化剂洗涂层(washcoat)或者配制剂中的该结合导致贱金属的毒害效应，这导致PGM三效催化剂性能劣化。其它贱金属配制剂意欲用于HC或者硫捕集目的并且通常不是有效的TWC催化剂。尽管这些实例显示出在降低硫化合物方面的一些益处，PGM通常被贱金属毒害，特别是在高温老化以后。因此，将贱金属加入PGM配制剂中未能非常成功地明显降低PGM负载，因此降低TWC催化剂的成本。因此，需要还有效用于从移动排放来源中除去烃、CO和NOx化合物并且满足日益严格的规章的备选、较便宜的催化剂材料。概述本专利技术第一方面涉及催化制品。在第一实施方案中，催化制品包含：包含铂系金属的第一催化涂层，其中第一催化涂层基本不含Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn；包含非PGM金属的第二催化涂层，其中第二催化涂层基本不含铂系金属；和一个或多个基质，其中第一催化涂层与第二催化涂层分离。在第二实施方案中，改进了第一实施方案使得第一催化涂层层压在第二催化涂层上。在第三实施方案中，改进了第一实施方案使得催化制品进一步包含在第一与第二催化涂层之间的隔离层。在第四实施方案中，可改进第三实施方案，其中隔离层基本不含选自Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn的第一过渡金属。在第五实施方案中，可改进第三或第四实施方案，其中隔离层基本不含铂系金属。在第六实施方案中，可改进第三至第五实施方案，其中隔离层包含选自稳定化氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆复合物、二氧化钛及其组合的载体。在第七实施方案中，可改进第三至第六实施方案，其中隔离层进一步包含选自钡、锶、钙、镁、氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇或其组合的用于载体的稳定剂。在第八实施方案中，可改进第一至第七实施方案，其中第一催化涂层在第二催化涂层的上游区。在第九实施方案中，可改进第八实施方案，其中上游区具有基质的约5至约90％的长度。在第十实施方案中，可改进第八和第九实施方案，其中上游区具有基质的约30至约60％的长度。在第十一实施方案中，可改进第一至第十实施方案，其中铂系金属包含Pt、Pd、Rh或其组合。在第十二实施方案中，可改进第一至第十实施方案，其中铂系金属负载于包含氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆复合物、二氧化钛或其组合的载体上。在第十三实施方案中，可改进第十二实施方案，其中载体通过选自由La、Ba、Y、Pr、Sr及其组合组成的组的元素稳定化。在第十四实施方案，可改进第一至第十三实施方案，其中铂系金属以约1至约80g/ft3的负载存在。在第十五实施方案，可改进第一至第十四实施方案，其中非PGM金属包含Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、V、Co、Ga、Ca、Sr、Mo、Ba、Mg、Al、La、Zn和Ce中的一种或多种。在第十六实施方案，可改进第一至第十五实施方案，其中非PGM金属为氧化物、尖晶石或钙钛矿的形式。在第十七实施方案，可改进第一至第十六实施方案，其中非PGM金属负载于包含氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆复合物、二氧化钛、沸石材料或其组合的载体上。在第十八实施方案中，可改进第十七实施方案，其中载体为稳定化的。在第十九实施方案，可改进第一至第十八实施方案，其中非PGM金属以总第二催化负载的大于0至约50重量％的负载存在。在第二十实施方案，可改进第一至第十九实施方案，其中第一催化涂层在第一基质上且第二催化涂层在第二基质上，且基质相互接触。在第二十一实施方案，可改进第一至第十九实施方案，其中第一和第二催化涂层在相同的基质上。在第二十二实施方案，可改进第一至第二十一实施方案，其中总催化剂涂层包含约5至约90重量％PGM。在第二十三实施方案，可改进第一至第二十二实施方案，其中非PGM金属负载于包含氧化铝和稳定化氧化铝中的一种或多种的载体上，且铂系金属负载于包含以下一种或多种的载体上：二氧化钛、二氧化硅、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆复合物和用La、Nd、Pr和Y中的一种或多种促进的二氧化铈-氧化锆复合物。第二十四实施方案涉及制备第一至第二十三实施方案的催化制品的方法，该方法包括：提供包含铂系金属的第一淤浆，其中第一淤浆基本不含Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn；提供包含非PGM金属的第二淤浆，其中第二淤浆基本不含任何铂系金属；将一个或多个基质用第一和第二淤浆涂覆以提供第一至第二十三实施方案的催化制品；和将催化制品在约300至约1100℃的温度下煅烧。第二十五实施方案涉及处理来自内燃机的废气的方法，所述方法包括使来自发动机的废气与第一至第二十三实施方案的催化制品接触。附图简述图1A-1B显示根据本专利技术一个或多个实施方案的催化涂层；图2显示根据本专利技术一个或多个实施方案的催化涂层；图3显示制备根据本专利技术一个或多个实施方案的催化制品的图解；图4显示制备根据本专利技术一个或多个实施方案的催化制品的图解。图5显示几种催化制品的一氧化碳转化率；图6显示几种催化制品的总烃转化率；图7显示几种催化制品的NOx转化率；图8显示在用几种催化制品处理以后的一氧化碳排放；图9显示在用几种催化制品处理以后的总烃排放；图10显示在用几种催化制品处理以后的NOx排放；图11显示在用几种催化制品处理以后的一氧化碳排放、烃和NOx；图12显示在用几种催化制品处理以后的一氧化碳排放；图13显示在用几种催化制品处理以后的总烃排放；图14显示在用几种催化制品处理以后的NOx排放；图15显示在用几种催化制品处理以后的一氧化碳排放；图16显示在用几种催化制品处理以后的总烃排放；图17显示在用几种催化制品处理以后的NOx排放；和图18显示由根据本专利技术一个或多个实施方案的新鲜和老化7.5小时的几种催化制品的排放。详述在描述本专利技术的几个示例实施方案以前，应当理解本专利技术不限于以下描述中所述结构或工艺步骤的细节。本专利技术能够有其它实施方案并且以各种方式实践或进行。本专利技术的方面提供利用贵金属的高效率和非PGM金属的低成本，将它们以使得贵金属和贱金属催化剂组分有效且配合地用于有效的CO、NOx和HC转化的方式结合的催化材料。在某些实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
催化制品，其包含：包含铂系金属的第一催化涂层，其中第一催化涂层基本不含Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn；包含非PGM金属的第二催化涂层，其中第二催化涂层基本不含铂系金属；和一个或多个基质，其中第一催化涂层与第二催化涂层分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 62/008,212;2015.02.27 US 62/121,933;1.催化制品，其包含：包含铂系金属的第一催化涂层，其中第一催化涂层基本不含Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn；包含非PGM金属的第二催化涂层，其中第二催化涂层基本不含铂系金属；和一个或多个基质，其中第一催化涂层与第二催化涂层分离。2.根据权利要求1的催化制品，其中第一催化涂层层压在第二催化涂层上。3.根据权利要求2或3的催化制品，其进一步包含在第一与第二催化涂层之间的隔离层。4.根据权利要求1-3中任一项的催化制品，其中隔离层基本不含选自Cu、Ni、Fe、Mn、V、Co、Ga、Mo、Mg、Cr和Zn的第一过渡金属。5.根据权利要求1-4中任一项的催化制品，其中隔离层基本不含铂系金属。6.根据权利要求1-5中任一项的催化制品，其中隔离层包含选自稳定化氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆复合物、二氧化钛及其组合的载体。7.根据权利要求1-6中任一项的催化制品，其中第一催化涂层在第二催化涂层的上游区中。8.根据权利要求1-7中任一项的催化制品，其中铂系金属负载在包含氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆复合物、二氧化钛或其组合的载体上。9.根据权利要求1-8中任一项的催...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·张，Y·刘，P·H·特兰，X·刘，M·卡斯帕，M·P·加利甘，J·R·阿多迈蒂斯，SL·F·陈，W·冯，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US