具有富集PGM区的排放控制催化剂制品制造技术

本公开总体上涉及包含铂族金属(PGM)富集区的排放控制催化剂制品、制备此类排放控制催化剂制品的方法和使用此类排放控制催化剂制品的方法。品的方法。品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有富集PGM区的排放控制催化剂制品
[0001]本申请要求于2019年11月22日提交的美国临时申请第62/939,117号的权益和优先权，所述美国临时申请的内容通过引用以其全文并入本文中。
[0002]本公开涉及可用于处理废气以减少其中所含的污染物的排放控制催化剂制品。特别地，本公开涉及具有富集铂族金属(PGM)区的排放控制催化剂制品以及制备此类排放控制催化剂制品的方法。
[0003]三元转化(TWC)催化剂(以下可互换地称为三元转化催化剂、三元催化剂、TWC催化剂和TWC)多年来一直用于处理来自内燃机的排出物气体流。通常，为了处理或净化含有污染物如烃、氮氧化物和一氧化碳的排出物气体流，在内燃机的排出物气体管线中使用含有三元转化催化剂的催化转化器。三元转化催化剂氧化未燃烧的烃和一氧化碳并且还原氮氧化物。通常，大多数可商购获得的TWC催化剂含有钯作为主要的铂族金属(PGM)组分，其与较少量的铑一起使用。
[0004]TWC催化剂可以通过将含PGM金属的浆料涂覆到基材上来形成。涂层可以是包括底层和顶层的分层结构的形式。铂族金属可以以约3g/ft3至约300g/ft3范围内的PGM负载量均匀地涂覆在基材上。在另一种技术中，铂族金属可以以分区方式涂覆在基材上。
[0005]然而，现有的TWC催化剂不能充分减少污染物诸如NO
x
、HC和CO以满足日益严格的全球排放标准。因此，仍然需要改进的TWC催化剂来更有效地减少污染物诸如NO
x
、HC和CO。
[0006]一方面，本公开提供了在载体涂料结构、PGM类型和PGM负载量方面具有改进的排放控制催化剂制品，以及制备这种催化剂制品以实现更高的污染物(例如NO
x
、HC和CO)减少的改进的涂层策略和方法。
[0007]因此，发现提供含有高负载量的PGM(例如，高达1000g/ft3)的PGM富集区，其可以沉积在基材的入口或出口部分处的底层和/或顶层上，与传统的TWC催化剂制品相比，实现了显着更高的污染物减少。
[0008]因此，在一个方面，本公开提供了一种排放控制催化剂制品，其包含具有入口轴向端和出口轴向端的基材、涂覆在基材轴向长度的约60％至约100％上的底部载体涂料和涂覆在基材轴向长度的约60％至约100％上的顶部载体涂料层，使得顶部载体涂料层覆盖底部载体涂料层的轴向长度的至少约60％，
[0009]其中所述顶部载体涂料层和/或所述底部载体涂料层包含有包含一种或多种铂族金属的第一部分和包含一种或多种铂族金属的第二部分，
[0010]其中所述第一部分开始于所述基材的所述入口轴向端，
[0011]其中所述第一部分中的铂族金属浓度比所述第二部分中的铂族金属浓度高约2至约100倍，
[0012]其中所述第一部分具有约0.25英寸至约2英寸的长度，并且
[0013]其中所述第一部分中的铂族金属负载量为约10g/ft3至约1000g/ft3，如从所述第一部分的第一端到所述第一部分的第二端轴向确定的。
[0014]为了提供对本公开的某些实施例的理解，参考附图，其未必按比例绘制，并且其中附图标记是指本公开的示例性实施例的组件。附图仅作为实例提供并且不应被解释为限制
本公开的范围。
[0015]图1示出了根据参考实例1至3(催化剂A、B和C)和本专利技术实例4至9(催化剂D至I)制备的排放控制催化剂制品的载体涂料结构的示意图。
[0016]图2示出了根据本专利技术实例4制备的催化剂D的底部载体涂料层中的PGM富集区中的Pd梯度。插图：催化剂D的载体涂料结构示意图。
[0017]图3示出了在根据本专利技术实例7制备的催化剂G的顶层载体涂料中的PGM富集区中的Pt梯度。插图：催化剂G的载体涂料结构示意图。
[0018]图4示出了使用根据参考实例1和2(催化剂A和B)和本专利技术实例4、5和6(催化剂D、E和F)制备的排放控制催化剂制品在FTP
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75测试循环下积累性非甲烷烃(NMHC)、NO
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和CO排气尾管排放的比较性测试结果。
[0019]图5示出了使用根据参考实例1和3(催化剂A和C)和本专利技术实例7、8和9(催化剂G、H和I)制备的排放控制催化剂制品在FTP
‑
75测试循环下积累性NMHC、NO
x
和CO排气尾管排放的比较性测试结果。
[0020]图6A示出了示例性蜂窝型基材载体的透视图，所述载体可以用作根据本公开的一些实施例的基材并且可以具有顶部载体涂料层和底部载体涂料层以及在其上涂覆的PGM富集区。
[0021]图6B是相对于图6A放大的局部横截面视图，并且沿着平行于图6A的基材载体的端面的平面截取，其示出了图6A所示的多个气流通道的放大视图。
[0022]图7示出相对于图6A放大的部分的剖视图，其中图6A中的示例性蜂窝型基材表示壁流式过滤器基材整料；
[0023]本公开可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例以便使本公开内容全面且完整，并将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。本说明书中的语言不应解释为指示任何未要求保护的元件是本公开的材料和方法的实践所必需的。
[0024]本公开不限于在以下描述中阐述的构造或过程步骤的细节。本公开能够具有其它实施例并且能够以各种方式实施或执行。应当理解，本文所描述的示例性实施例仅是对本公开的原理和应用的说明。对于本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本公开的方法和设备进行各种修改和变化。因此，预期本专利技术包含在所附权利要求及其等效物的范围内的修改和变化。
[0025]除非本文中另外指示或明显与上下文相矛盾，否则在描述本文中所讨论的材料和方法的上下文中(尤其在以下权利要求书的上下文中)使用的术语“一种(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”以及类似指代词应被解释为涵盖单数和复数两者。
[0026]术语“约”在本说明书中用于描述和说明小的波动。例如，术语“约”是指小于或等于
±
5％，如小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.2％、小于或等于
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0.1％或小于或等于
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0.05％。无论是否明确指出，本文中的所有数值都用术语“约”来修饰。由术语“约”修饰的值包括具体值。例如，“约5.0”包括5.0。
[0027]除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地说明材料和方法并且不对范围构成限制。
[0028]铂族金属(PGM)是指包含PGM(例如像，Rh、Pd和Pt)的任何化合物。例如，PGM可以是零价的金属形式，或者PGM可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排放控制催化剂制品，其包括：具有入口轴向端和出口轴向端的基材，底部载体涂料层，其涂覆在从所述入口轴向端到所述出口轴向端的所述基材轴向长度的约60％至约100％上，和顶部载体涂料层，其涂覆在从所述基材的所述入口端或所述出口端的所述基材轴向长度的约60％至约100％上，使得所述顶部载体涂料层覆盖所述底部载体涂料层长度的至少约60％，其中所述顶部载体涂料层和/或所述底部载体涂料层包含有包含一种或多种铂族金属的第一部分和包含一种或多种铂族金属的第二部分，其中所述第一部分开始于所述基材的所述入口轴向端，其中所述第一部分中的铂族金属浓度比所述第二部分中的铂族金属浓度高约2至约100倍，其中所述第一部分具有约0.25英寸至约2英寸的长度，并且其中所述第一部分中的铂族金属负载量为约10g/ft3至约1000g/ft3，如从所述第一部分的第一端到所述第一部分的第二端轴向确定的。2.根据权利要求1所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分是PGM富集区，其通过用另外的铂族金属溶液涂覆所述顶部载体涂料层和/或所述底部载体涂料层的一部分来形成，所述层已预装载有铂族金属。3.根据权利要求1或2所述的排放控制催化剂制品，其中所述一种或多种铂族金属选自铂、钯、铑及其组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述铂族金属负载在选自储氧组分、氧化铝组分、二氧化铈组分、氧化锆组分及其组合的载体上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分具有约0.5英寸至约1英寸范围的长度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分中约50％或更多的所述铂族金属存在于所述第一部分的最上三分之一(1/3)中，如通过电子探针微量分析(EPMA)线扫描从所述第一部分的最上表面到所述基材所确定的。7.根据权利要求1至7中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分中约50％至95％的所述铂族金属存在于所述第一部分的最上三分之一(1/3)中，如通过电子探针微量分析(EPMA)线扫描从所述第一部分的最上表面到所述基材所确定的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含钯。9.根据权利要求1至7中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含铂。10.根据权利要求1至7中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含铷。11.根据权利要求1至10中任一项所述的排放控制催化剂制品，其中所述制品包括：底部载体涂料层，其包含沉积在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的钯或铂，涂覆在从所述入口轴向端到所述出口轴向端的所述基材轴向长度的约60％至约100％
上，其中所述底部载体涂料层包含第一部分和第二部分，其中所述第一部分开始于所述基材的所述入口轴向端并且包含任选地负载在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的钯或铂，其中所述第一部分中钯或铂的浓度比所述第二部分中钯或铂的浓度高约2至约100倍，其中所述第一部分具有约0.25英寸至约2英寸的长度，并且其中所述第一部分中的所述铂族金属负载量为约10g/ft3至约1000g/ft3，如从所述第一部分的第一端到所述第一部分的第二端轴向确定的；并且顶部载体涂料层，其包含浸渍在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的选自铑、铂或其组合的一种或多种铂族金属，涂覆在从所述基材的所述入口轴向端或所述出口端的所述基材轴向长度的约60％至约100％，使得所述顶涂层覆盖所述底部载体涂料层的长度的至少约60％。12.根据权利要求1所述的排放控制催化剂制品，其中所述制品包括：底部载体涂料层，其包含浸渍在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的钯，涂覆在从所述入口轴向端到所述出口轴向端的所述基材轴向长度的约60％至约100％上；顶部载体涂料层，其包含浸渍在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的选自铑、铂、钯或其组合的一种或多种铂族金属，涂覆在从所述基材的所述入口轴向端或所述出口轴向端的所述基材轴向长度的约60％至约100％，使得所述顶部载体涂料层覆盖所述底部载体涂料层的长度的至少约60％，其中所述顶部载体涂料层包含第一部分和第二部分，其中所述第一部分开始于所述基材的入口轴向端并且包含任选地负载在选自储氧组分、氧化铝组分及其组合的载体上的钯或铂，其中所述第一部分中钯或铂的浓度比所述第二部分中钯或铂的浓度高约2至约100倍，其中所述第一部分具有约0.25英寸至约2英寸的长度，并且其中所述第一部分中的铂族金属负载量为约10g/ft3至约1000g/ft3，如从所述第一部分的第一端到所述第一部分的第二端轴向确定的。13.根据权利要求11或12所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含钯，其中所述第一部分中钯的量为所述催化剂制品中存在的总钯的约30重量％至约100重量％。14.根据权利要求11或12所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含铂，其中所述第一部分中铂的量为所述催化剂制品中存在的总铂的约30重量％至约100重量％。15.根据权利要求11或12所述的排放控制催化剂制品，其中所述第一部分包含钯或铂浓度梯度，其中所述钯或铂浓度从包含所述第一部分的所述载体涂料层的顶部表面到包含所述第一部分的所述载体涂料层的底部表面呈指数下降。16.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙轶鹏，A，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：