用于处理废气流的四效转化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，所述催化剂包括多孔壁流式过滤器基材，所述多孔壁流式过滤器基材包括入口端、出口端、在所述入口端与所述出口端之间延伸的基材轴向长度以及由所述多孔壁流式过滤器基材的多孔内壁限定的多个通路，其中所述多个通路包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通路和具有封闭入口端和开放出口端的出口通路，其中所述通路与所述多孔内壁之间的界面由所述内壁的表面限定；其中所述多孔内壁包括孔，所述孔包括氧化组分，所述氧化组分包括第一难熔金属氧化物，所述第一难熔金属氧化物包括铝，按所述氧化组分的总重量计，所述氧化组分的铂族金属含量在0重量％到0.001重量％的范围内；其中所述催化剂进一步包括第一三效转化催化涂层，至少重量％的所述第一三效转化催化涂层包括在所述内壁的所述孔中，所述第一三效转化催化涂层包括储氧化合物和负载在第二难熔金属氧化物上的铂族金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理废气流的四效转化催化剂本专利技术涉及一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，并且涉及用于制备所述催化剂的方法。本专利技术进一步涉及通过所述方法获得或可获得的四效转化催化剂，涉及包括本专利技术的四效转化催化剂的废气处理系统，并且涉及使用所述四效转化催化剂处理来自汽油发动机的废气流的方法。废气颗粒过滤是汽油颗粒过滤器的关键功能。通过用催化活性浆料涂覆过滤器基材，可以将三效转化催化剂的特征添加到过滤器中，进一步被称为四效转化(FWC)催化剂。FWC的催化活性通常会随着车辆寿命的减少而劣化。主要的劣化机理之一是由于正常行驶条件下产生的高废气温度而引起的催化剂的热降解。当与现有技术的三效转化催化剂(TWC)进行比较时，FWC的活性降解严重程度高于TWC的活性降解严重程度。为了补偿更强的热降解作用，目前使用更高的催化剂容积和/或更多的铂族金属(PGM)。因此，需要通过显著提高热稳定性来使FWC催化剂与TWC催化剂相比具有竞争力。US8815189B2公开了适用于汽油发动机的排气系统和组件，其中提供了位于微粒过滤器上的三效转化(TWC)催化剂。所述TWC催化剂包括包含铂族金属和储氧组分的涂层；所述涂层优选地不含氧化铝。WO2018/024546A1公开了一种汽油发动机下游的排放处理系统，所述排放处理系统包括沉积在流通式基材上的第一三效转化催化材料，然后是催化微粒过滤器，所述催化微粒过滤器包括渗透到微粒过滤器的壁的第二三效转化催化材料。第二三效转化催化材料包括铑作为唯一的铂族金属。WO2018/024547A1公开了一种汽油发动机下游的排放处理系统，所述排放处理系统包括渗透到微粒过滤器的壁的三效转化催化材料。对劣化机理的研究表明，硅从堇青石基材迁移到催化活性层是如三效转化催化剂中所见的较强劣化的一个潜在根本原因。硅迁移也从同样由堇青石组成的三效转化催化剂基材发生。然而，TWC催化剂的催化涂层比在过滤器基材上的厚得多，在所述过滤器基材中，涂层与基材之间的接触更紧密。因此，硅迁移可能更有效地损害催化功能。因此，本专利技术的目的是提供一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，其展现出改进的催化活性，如改进的HC氧化、CO氧化和NOx转化、改进的过滤效率和改进的热稳定性。令人惊讶地，发现本专利技术的四效转化催化剂允许实现改进的催化活性，如改进的HC氧化、CO氧化和NOx转化、改进的过滤效率和改进的热稳定性。因此本专利技术涉及一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，所述催化剂包括：多孔壁流式过滤器基材，所述多孔壁流式过滤器基材包括入口端、出口端、在所述入口端与所述出口端之间延伸的基材轴向长度以及由所述多孔壁流式过滤器基材的多孔内壁限定的多个通路，其中所述多个通路包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通路和具有封闭入口端和开放出口端的出口通路，其中所述通路与所述多孔内壁之间的界面由所述内壁的表面限定；其中所述多孔内壁包括孔，所述孔包括氧化组分，所述氧化组分包括第一难熔金属氧化物，所述第一难熔金属氧化物包括铝，按所述氧化组分的总重量计，所述氧化组分的铂族金属含量在0重量％到0.001重量％的范围内；其中所述催化剂进一步包括第一三效转化催化涂层，至少10重量％的所述第一三效转化催化涂层包括在所述内壁的所述孔中，所述第一三效转化催化涂层包括储氧化合物和负载在第二难熔金属氧化物上的铂族金属。优选地98重量％到100重量％，更优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的第一难熔金属由铝和氧，更优选地氧化铝组成。优选的是，第一难熔金属氧化物的BET比表面积在50m2/g到500m2/g的范围内，更优选地在70m2/g到300m2/g的范围内，其中所述BET比表面积是根据参考实例2确定的。优选地50重量％到99重量％，更优选地60重量％到99重量％，更优选地70重量％到99重量％，更优选地80重量％到99重量％，更优选地85重量％到95重量％的所述氧化组分由所述第一难熔金属氧化物组成。对于氧化组分，优选的是，所述氧化组分进一步包括包含Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种的氧化物，更优选地包括Mg、Ca和Ba中的一种或多种的氧化物，更优选地包括Mg和Ba中的一种或多种的氧化物，更优选地包括钡的氧化物，更优选地氧化钡。更优选的是，所述氧化组分进一步包括氧化钡。对于氧化组分，优选的是，所述氧化组分进一步包括包含La、Y、Nd、Ti和Zr中的一种或多种的氧化物，更优选地包括Ti和Zr中的一种或多种的氧化物，更优选地包括锆的氧化物，更优选地氧化锆。更优选的是，所述氧化组分进一步包括氧化锆。更优选地，所述氧化组分进一步包括氧化钡和氧化锆。优选的是，氧化材料进一步包括金属氧化物粘合剂，其中所述金属氧化物粘合剂更优选地包括包含锆、铝和钛中的一种或多种的氧化物，更优选地包括包含铝和锆中的一种或多种的氧化物，更优选地包括包含铝的氧化物。优选地98重量％到100重量％，更优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的所述氧化组分由所述第一难熔金属氧化物组成，所述氧化物包括Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种，所述氧化物包括La、Y、Nd、Ti和Zr中的一种或多种以及更优选地如上文所定义的金属氧化物粘合剂。可替代地，优选的是，98重量％到100重量％，更优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的所述氧化组分由所述第一难熔金属氧化物组成。根据本专利技术，优选的是，所述催化剂以在7g/l到75g/l的范围内，更优选地在8g/l到60g/l的范围内，更优选地在10g/l到60g/l的范围内，更优选地在12g/l到32g/l的范围内的负载量包括所述氧化组分。更优选的是，所述催化剂以在12g/l到18g/l的范围内的负载量包括所述氧化组分。可替代地，更优选的是，所述催化剂以在20g/l到32g/l的范围内的负载量包括所述氧化组分。优选的是，包括在所述催化剂中的至少90重量％，更优选地90重量％到100重量％，更优选地95重量％到100重量％，更优选地98重量％到100重量％，更优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的所述氧化组分在所述多孔内壁的所述孔中。因此本专利技术优选地涉及一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，所述催化剂包括：多孔壁流式过滤器基材，所述多孔壁流式过滤器基材包括入口端、出口端、在所述入口端与所述出口端之间延伸的基材轴向长度以及由所述多孔壁流式过滤器基材的多孔内壁限定的多个通路，其中所述多个通路包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通路和具有封闭入口端和开放出口端的出口通路，其中所述通路与所述多孔内壁之间的界面由所述内壁的表面限定；其中所述多孔内壁包括孔，所述孔包括氧化组分，所述氧化组分包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，所述催化剂包括：/n多孔壁流式过滤器基材，所述多孔壁流式过滤器基材包括入口端、出口端、在所述入口端与所述出口端之间延伸的基材轴向长度以及由所述多孔壁流式过滤器基材的多孔内壁限定的多个通路，其中所述多个通路包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通路和具有封闭入口端和开放出口端的出口通路，其中所述通路与所述多孔内壁之间的界面由所述内壁的表面限定；/n其中所述多孔内壁包括孔，所述孔包括氧化组分，所述氧化组分包括第一难熔金属氧化物，所述第一难熔金属氧化物包括铝，按所述氧化组分的总重量计，所述氧化组分的铂族金属含量在0重量％到0.001重量％的范围内；/n其中所述催化剂进一步包括第一三效转化催化涂层，至少10重量％的所述第一三效转化催化涂层包括在所述内壁的所述孔中，所述第一三效转化催化涂层包括储氧化合物和负载在第二难熔金属氧化物上的铂族金属。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 EP 18191953.11.一种用于处理汽油发动机的废气流的四效转化催化剂，所述催化剂包括：
多孔壁流式过滤器基材，所述多孔壁流式过滤器基材包括入口端、出口端、在所述入口端与所述出口端之间延伸的基材轴向长度以及由所述多孔壁流式过滤器基材的多孔内壁限定的多个通路，其中所述多个通路包括具有开放入口端和封闭出口端的入口通路和具有封闭入口端和开放出口端的出口通路，其中所述通路与所述多孔内壁之间的界面由所述内壁的表面限定；
其中所述多孔内壁包括孔，所述孔包括氧化组分，所述氧化组分包括第一难熔金属氧化物，所述第一难熔金属氧化物包括铝，按所述氧化组分的总重量计，所述氧化组分的铂族金属含量在0重量％到0.001重量％的范围内；
其中所述催化剂进一步包括第一三效转化催化涂层，至少10重量％的所述第一三效转化催化涂层包括在所述内壁的所述孔中，所述第一三效转化催化涂层包括储氧化合物和负载在第二难熔金属氧化物上的铂族金属。


2.根据权利要求1所述的四效转化催化剂，其中98重量％到100重量％，优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的第一难熔金属由铝和氧，优选地氧化铝组成。


3.根据权利要求1或2所述的四效转化催化剂，其中所述氧化组分进一步包括包含Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种的氧化物，优选地包括钡的氧化物，更优选地氧化钡；和/或
其中所述氧化组分进一步包括包含La、Y、Nd、Ti和Zr中的一种或多种的氧化物，优选地包括氧化锆的氧化物。


4.根据权利要求1或2所述的四效转化催化剂，其中98重量％到100重量％，优选地99重量％到100重量％，更优选地99.5重量％到100重量％，更优选地99.9重量％到100重量％的所述氧化组分由所述第一难熔金属氧化物组成。


5.根据权利要求1到4中任一项所述的四效转化催化剂，其中所述催化剂以在7g/l到75g/l的范围内，优选地在8g/l到60g/l的范围内，更优选地在10g/l到60g/l的范围内，更优选地在12g/l到32g/l的范围内，更优选地在12g/l到18g/l的范围内或在20g/l到32g/l的范围内的负载量包括所述氧化组分。


6.根据权利要求1到5中任一项所述的四效转化催化剂，其中所述第一三效转化催化涂层包括一种或多种铂族金属，优选地钌、钯、铑、铂和铱中的一种或多种，更优选地钯、铑和铂中的一种或多种，更优选地钯和铑中的一种或多种。


7.根据权利要求1到6中任一项所述的四效转化催化剂，其中包括在所述第一三效转化催化涂层中的所述储氧化合物包括包含铈、锆、钇、钕和镧的混合氧化物或包含铈、锆、钇和镧的混合氧化物。


8.根据权利要求1到7中任一项所述的四效转化催化剂，其中所述第一三效转化催化涂层包括负载在储氧组分上的铂族金属，优选地钯。


9.根据权利要求1到8中任一项所述的四效转化催化剂，其中包括在所述第一三效转化催化涂层中的所述第二难熔金属氧化物包括铝，优选地包括氧化铝、包括铝的氧化物的混合物、包括铝的混合氧化物中的一种或多种，其中包括铝的所述混合氧化物优选地另外包括锆、铈、镧、钡和钕中的一种或多种，
其中所述第二难熔金属氧化物更优选地包括，更优选地为氧化铝，更优选γ氧化铝。


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【专利技术属性】
技术研发人员：D·施莱思，李浩，S·西蒙德，T·施密茨，A·斯阿尼，F·华尔兹，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US