用于汽油发动机废气处理的新TWC催化剂制造技术

公开了一种三元催化剂制品及其在内燃机排气系统中的用途。用于处理废气的该催化剂制品包含：基材，其包含入口端和出口端，并且具有轴长L；第一催化区域，其包含第一铂族金属(PGM)组分和第一储氧性能(OSC)材料，其中第一OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m

【技术实现步骤摘要】
用于汽油发动机废气处理的新TWC催化剂
本专利技术涉及一种催化的制品，其可用于处理汽油发动机的废气排放物。
技术介绍
内燃机产生含有多种污染物的废气，包括烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(“NOx”)。排放控制系统，包括废气催化转化催化剂，被广泛用于减少排放到大气的这些污染物的量。用于汽油发动机排气处理的一种常用催化剂是TWC(三元催化剂)。TWC起到三个主要作用：(1)CO的氧化；(2)未燃烧的HC的氧化；和(3)NOx的还原。虽然TWC技术获得了进步，但是某些发动机平台仍然需要改进的催化转化器，其同时改进冷启动阶段的性能，产生更好的起燃(lightoff)性能，和/或改进催化性能。本专利技术尤其解决这些问题等。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种催化剂组合物，其包含铂族金属(PGM)组分和储氧性能(OSC)材料，其中该OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m2/g；和其中该OSC材料在新鲜的OSC材料与老化的OSC材料之间的SSA差值不大于30m2/g。本专利技术的另一方面涉及一种用于处理废气的催化制品，其包含：基材，其包含入口端和出口端，并且具有轴长L；第一催化区域，其包含第一铂族金属(PGM)组分和第一储氧性能(OSC)材料，其中第一OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m2/g；和其中第一OSC材料在新鲜的第一OSC材料与老化的第一OSC材料之间的SSA差值不大于30m2/g。本专利技术还包括一种内燃机排气系统，其包含本专利技术的三元催化剂组分。本专利技术还包括处理内燃机废气，特别是处理汽油发动机废气。该方法包括将废气与本专利技术的三元催化剂组分接触。附图说明图1显示了根据本专利技术的一个实施方案，其包含长度为基材的轴长L的100％的第一催化区域(单层)。图2a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域延伸轴长L的100％，作为底层；第二催化区域延伸轴长L的100％，作为顶层。图2b显示了图2a的一种变体。图3a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度等于或小于轴长L。图3b显示了图3a的一种变体。图3c显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度大于轴长L。图3d显示了图3c的一种变体。图4a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度小于或等于轴长L。第三催化区域延伸轴长L的100％，并且作为顶层叠覆第一和第二催化区域。图4b显示了图4a的一种变体。图4c显示了根据本专利技术的一个实施方案，第三催化区域延伸轴长L的100％作为底层。第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度小于或等于轴长L。图4d显示了图4c的一种变体。图5a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度可以小于、等于或大于轴长L。第三催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第四催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％。第三和第四催化区域的总长度可以小于、等于或大于轴长L。第一和第二催化区域构成底层；和第三和第四催化区域构成顶层。图5b、5c和5d显示了图5a的变体。图6a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域延伸轴长L的100％，作为底层；第二催化区域延伸轴长L的100％，作为中间层；和第三催化区域延伸轴长L的100％，作为顶层。图6b和6c显示了图6a的变体。图7a显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度大于轴长L。第三催化区域延伸轴长L的100％，并且作为顶层叠覆第一和第二催化区域。图7b-7f显示了图7a的变体。图7g显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度可以小于、等于或大于轴长L。第三催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％，并且至少部分地叠覆第一和/或第二催化区域。图7h和7i显示了图7g的变体。图7j显示了根据本专利技术的一个实施方案，第一催化区域从入口端延伸轴长L的小于100％；第二催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％。第二和第一催化区域的总长度可以小于、等于或大于轴长L。第三催化区域从出口端延伸轴长L的小于100％，并且至少部分地叠覆第二和/或第一催化区域。图7k和7l显示了图7j的变体。具体实施方式本专利技术涉及燃烧废气例如汽油和其他发动机所产生的废气的催化处理，并且涉及相关的催化剂组合物、催化制品和系统。更具体地，本专利技术涉及在车辆排气系统中同时处理NOx、CO和HC。虽然改进TWC的热耐久性的大部分技术研发聚焦于在热老化之后增加OSC材料的比表面积(SSA)，但是本专利技术人已经令人惊讶地发现，新鲜的与老化的OSC之间的SSA差值的减少显著影响TWC的热耐久性的改进和所得的排放控制性能。本专利技术人已经发现，通过本专利技术，在起燃和OSC测试下的TWC潜在性能以及在几个排放控制测试下的主要性能得到改进。本专利技术的方法还降低催化剂成本。本专利技术的一方面涉及一种催化剂组合物，其包含铂族金属(PGM)组分和储氧性能(OSC)材料，其中该OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m2/g；和其中该OSC材料在新鲜的OSC材料与老化的OSC材料之间的SSA差值不大于30m2/g。通过深入研究，本专利技术人已经发现，通过选择和施用特定类型的OSC材料到TWC催化剂组合物，这些新组合物表现出优异的催化性能(例如特别是在车辆测试过程中的NOx排放控制中)。PGM组分可以选自铂、钯、铑及其混合物。在一些实施方案中，PGM组分可以是Pd、Rh或其混合物。OSC材料可以选自二氧化铈、氧化锆、二氧化铈-氧化锆混合氧化物和氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物。更优选地，OSC材料包括二氧化铈-氧化锆混合氧化物。二氧化铈-氧化锆混合氧化物可以进一步包含掺杂剂，例如镧、钕、镨、钇的氧化物等。另外，OSC材料可以充当PGM组分的载体材料。OSC材料的新鲜SSA可以是至少15m2/g；至少20m2/g；或至少25m2/g。OSC材料的新鲜SSA可以不大于55m2/g；优选不大于50或45m2/g；不大于40或35m2/g；或不大于30m2/g。OSC材料的新鲜SSA可以是10-55m2/g；20-50m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.催化剂组合物，其包含铂族金属(PGM)组分和储氧性能(OSC)材料，其中该OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m

【技术特征摘要】
20200227 US 62/982,309;20200221 CN 20201010614171.催化剂组合物，其包含铂族金属(PGM)组分和储氧性能(OSC)材料，其中该OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m2/g；和其中该OSC材料在新鲜的OSC材料与老化的OSC材料之间的SSA差值不大于30m2/g。


2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中该OSC材料的新鲜SSA是至少20m2/g。


3.根据权利要求1或2所述的催化剂组合物，其中该OSC材料的新鲜SSA不大于55m2/g。


4.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，其中当老化时该OSC材料的SSA是至少10m2/g。


5.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，其中该PGM组分选自铂、钯、铑及其混合物。


6.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，其中该老化的OSC材料在1100℃老化4小时。


7.根据权利要求1-5中任一项所述的催化剂组合物，其中该老化的OSC材料在水热氧化还原条件下在1000℃老化4小时。


8.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，其进一步包含无机氧化物。


9.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，其是三元催化剂(TWC)。


10.用于处理废气的催化制品，其包含：
基材，其包含入口端和出口端，并且具有轴长L；
第一催化区域，其包含第一铂族金属(PGM)组分和第一储氧性能(OSC)材料，其中第一OSC材料的新鲜比表面积(SSA)是至少10m2/g；和其中第一OSC材料在新鲜的第一OSC材料与老化的第一OSC材料之间的SSA差值不大于30m2/g。


11.根据权利要求10所述的催化制品，其中第一OSC材料的新鲜SSA是至少20m2/g。


12.根据权利要求10或11所述的催化制品，其中第一OSC材料的新鲜SSA不大于55m2/g。


13.根据权利要求10-12中任一项所述的催化制品，其中当老化时第一OSC材料的SSA是至少10m2/g。


14.根据权利要求10-13中任一项所述的催化制品，其中第一PGM组分选自铂、钯、铑及其混合物。


15.根据权利要求10-14中任一项所述的催化制品，其中该老化的第一OSC材料在1100℃老化4小时。


16.根据权利要求10-14中任一项所述的催化制品，其中该老化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海鹰，吉红宇，乔东升，E·泰奥，山田岳，郑翔，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，庄信万丰上海化工有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB