把贵金属薄层作为最上层予以包含的具多层结构的排气净化用催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术揭示一种包括含Rh及/或Pd贵金属成分的20微米以内极薄层的具多层结构的排气净化用催化剂及制备它的方法，揭示一种对排气净化用多层结构催化剂适用具有可和Rh及/或Pd贵金属成分进行螯合的官能基团的高分子涂布液而形成作为催化剂最上层的20微米以内极薄层的方法。而且，相比于不具备薄层的催化剂，本发明专利技术的催化剂能在THC、CO及NOx的排放方面得到改善，因此，在使用同量贵金属的情形下把贵金属的一部分涂布成薄层的话能大幅提高三元催化剂的性能。剂的性能。剂的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】把贵金属薄层作为最上层予以包含的具多层结构的排气净化用催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术揭示一种包括含Rh及/或Pd贵金属成分的20微米以内极薄层的具多层结构的排气净化用催化剂及制备它的方法，更具体地，揭示一种对排气净化用多层结构催化剂适用具有可和Rh及/或Pd贵金属成分进行螯合的官能基团的高分子涂布液而形成作为催化剂最上层的20微米以内极薄层的技术。

技术介绍

[0002]排气净化用催化剂(例如三元催化剂)以氧化反应减少汽车排气中CO与HC并且以还原反应减少NOx地减少这些有害成分。催化剂本体包括以陶瓷制作的载体或基体(substrate)、以单层或多层涂布到基体的Al2O3涂层，涂层包括含浸在氧化铝(alumina)的贵金属成分。三元催化剂中，贵金属成分使用的是包含Pt、Rh及钯(Pd)的Pt/Pd/Rh三元贵金属系。具体地，Pt主要促进可减少CO与HC的氧化反应，Rh则促进NOx反应。Pd有利于CO与HC反应开始温度(light
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off)但不利于NOx反应和硫毒性(燃料所含硫成分导致性能降低)。在实务上，贵金属成分中Pd与Rh成分能各自以个别成分存在以便优化所述三元催化剂的性能。即，能让Pd及Rh成分无法形成合金地以个别成分配置到三元催化剂，例如，Pd及Rh以双层形式存在而避免互相合金化，或者即使以单层形式存在时也各自存在于各自的支撑体。构成催化剂的单层或多层以通常使用的浆料涂布方式形成。

技术实现思路

[0003]技术问题
[0004]另一方面，为了迎合持续趋严的排气规制而依然需要改善HC反应开始温度(light off)，尤其是需要在低温提高催化剂活性，因此有必要在排气净化用催化剂中把作为适合所述目的的活性物质的Pd成分的一部分以薄层形式集中于催化剂表面。但是现有涂布方式以薄层形式把贵金属成分中的一部分形成于催化剂的最上层时较难调节涂布量及涂布形状。
[0005]本专利技术人惊奇地发现，只要利用能和贵金属成分形成复合体的高分子溶液就能制备出具有厚20微米以下的极薄最上层的具多层结构的排气净化用催化剂，可以利用该方式轻易调节涂布量及涂布形状而得以改善催化剂性能。
[0006]技术方案
[0007]本专利技术揭示的具多层结构的排气净化用催化剂制备方法包括下列步骤：利用催化剂浆料在基体上形成多层结构体；及，在所述多层结构体最上层涂布含贵金属的涂布液。本专利技术中，所述含有贵金属的涂布液是和贵金属成分形成复合体的高分子溶液，和所述贵金属成分形成复合体的高分子溶液具有能和所述贵金属成分进行螯合的官能基团(例如羟基或醚基)，作为一例，该高分子溶液可以是羟乙基纤维素(HEC)或聚丙烯乙二醇。
[0008]更进一步，本专利技术揭示一种由所述制备方法生成并且含贵金属的最上层厚度是20
微米以内的具剂多层结构的排气净化用催化剂。
[0009]虽然不予限制，但本专利技术揭示一种包括以贵金属成分作为主成分的极薄层的三元催化剂，包括以Pd及Rh成分各自构成的下层、中层以及作为Pd成分薄层的上层。非限制性地，本专利技术的三元催化剂中下层及上层的Pd成分的重量比是50:50至90:10，优选地，所述上层的厚度是20um以下的极薄层。
[0010]本专利技术揭示一种具有含贵金属成分的薄层的催化剂本体的制备方法，其包括下列步骤：步骤i，生成Pd浸渍支撑体及Rh浸渍支撑体；步骤ii，把所述浸渍支撑体与添加剂予以混合制备浆料涂层(wash coat)；步骤iii，把所述浆料涂层涂布到基体(substrate)各自形成下层及中层；及，步骤iv，在所述中层上涂布含Pd成分的高分子涂布液形成20um厚的薄层。本专利技术的薄层(上层或最上层)涂布的Pd成分是适用于催化剂本体的总Pd成分的10～50％重量。10重量％是让本专利技术的三元催化剂以薄层改善HC反应开始温度(light off)的最小量，50重量％则考虑了需要起码存在于下层的钯含量及20微米厚度。薄层不仅可以存在有钯，钯
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铑合金也能以薄层主成分存在，此时适用的铑含量及/或钯含量也可以和前文所述内容相同地适用，这是本
人士能够预想到的范畴。本专利技术的薄层的贵金属成分将以钯为例进行说明，但根据其用途而使得催化剂结构让钯与铑以相反顺序配置时薄层的主成分也能以铑构成。
[0011]有益效果
[0012]本专利技术的催化剂制备方法能均匀地实现现有涂布方式较难调节涂布量及/或涂布形状的上层或最上层的薄层，具有以该涂布方式形成的20微米以下极薄层的排气净化用催化剂相比于不具备薄层的催化剂能在THC、CO及NOx的排放方面得到改善，因此，在使用同量贵金属的情形下把贵金属的一部分涂布成薄层的话就能大幅提高三元催化剂的性能。
附图说明
[0013]图1示出了薄层含有作为贵金属成分的钯的本专利技术催化剂的概念图。
[0014]图2(a)是以现有方法涂布上层时的涂布形状，可以看出因为毛细管现象而没有均匀地形成上层，图2(b)是以电子探针X射线显微分析仪(EPMA)测量的照片，其示出了以本专利技术的涂布方法形成的均匀贵金属薄膜上层。
[0015]图3是Pd/Rh双层三元催化剂性能试验结果及形成Pd薄层(10％)的本专利技术Pd(90％)/Rh(100％)多层三元催化剂性能试验结果的比较图标。
[0016]图4是实施例所完成的催化剂的EMPA照片及厚度的摘要。
具体实施方式
[0017]定义
[0018]本申请所用术语“催化剂”指的是在诸如氧化铝粉末之类的支撑体上含浸了诸如Pd、Rh之类活性成分的粉末形态，“催化剂本体”指的是所述“催化剂”被涂布到诸如堇青石之类基体或载体上的结构体。“涂层”指的是所述催化剂与其它成分混合的浆料。涂层涂布到基体形成催化剂本体。但正如本
人士所了解的，术语“催化剂“或术语“催化剂本体”可以互相交换地使用。本申请中上层和最上层以相同意义使用，下层表示最接近基体的层，中层则是配置在下层上部的层，也会把不是上层的任意结构层统称为下层。
[0019]“热处理步骤”指的是用来让处于前体状态的原料成分诱导成稳定结构的加热步骤，尤其指排气氛围下的加热步骤。“排气氛围”指的是包含汽油内燃机所放出的诸如O2、CO2、CO、H2、HC(AHC(芳香烃)、丙烷/丙烯等)、NOx、H2O等排气成分，在本
则指的是含有5至10重量％的H2O并且O2、CO2、CO、H2、HC(AHC(芳香烃)、丙烷/丙烯等)、NOx、N2成分则在0至15重量％范围变化的氛围。本申请中“预催化剂”指的是适用热处理步骤之前处于其在结构上没有进行合金化的状态的催化剂，具体地，指的是前体单纯地浸渍支撑体的状态的催化剂。
[0020]在本申请中，诸如钯之类贵金属的薄层指的是，并不是在构成上层的薄层单独以钯形成，而是包括诸如氧化铝之类无机氧化物、储氧材料等本
可理解的要素，但是为了方便起见称为钯的薄层。
[0021]关于三元催化剂贵金属成分中钯及铑的配置，在本
实务上认可的配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具多层结构的排气净化用催化剂制备方法，其特征在于，包括下列步骤：利用催化剂浆料在基体上形成具多层结构的预催化剂本体；及，在所述预催化剂本体的表面涂布含贵金属的涂布液。2.根据权利要求1所述的具多层结构的排气净化用催化剂制备方法，其特征在于，所述含有贵金属的涂布液是和贵金属成分形成了复合体的高分子溶液。3.根据权利要求2所述的具多层结构的排气净化用催化剂制备方法，其特征在于，和贵金属成分形成复合体的所述高分子溶液具...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道均，韩尚润，罗承彻，
申请(专利权)人：喜星触媒株式会社，
类型：发明
国别省市：