具有进一步改善的老化稳定性的双层三元催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种催化剂，该催化剂在惰性催化剂载体上包括两个层：层A，该层A除铈/锆/镧/钇混合氧化物之外，至少含有钯作为铂族金属；和施加于层A的层B，该层B除铈/锆/镧/钇混合氧化物之外，至少含有铑作为铂族金属。至少含有铑作为铂族金属。

Double layered ternary catalyst with further improved aging stability

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有进一步改善的老化稳定性的双层三元催化剂
[0001]描述
[0002]本专利技术涉及一种三元催化剂，该三元催化剂由布置在彼此顶部上的两个催化活性层构成，并且该三元催化剂适于清洁来自内燃机的废气。
[0003]三元催化剂用于清洁来自大体上化学计量操作的内燃机的废气。在化学计量操作中，进料到发动机的空气的量恰好对应于燃料完全燃烧所需的量。在这种情况下，空气燃料比λ(也称为空气比)恰好是1。大约λ＝1的三元催化剂能够同时将烃类、一氧化碳和氮氧化物转化为无害的组分。
[0004]通常，铂族金属用作催化活性材料，特别是铂、钯和铑，它们例如存在于作为载体材料的γ氧化铝上。此外，三元催化剂含有储氧材料，例如铈/锆混合氧化物。在后一种情况下，氧化铈(一种稀土金属氧化物)构成氧储存的基本组分。除了氧化锆和氧化铈之外，这些材料还可含有附加组分，诸如另外的稀土金属氧化物或碱土金属氧化物。储氧材料通过施加催化活性材料(诸如铂族金属)而被活化，并因此也用作铂族金属的载体材料。
[0005]三元催化剂的组分可以以单一涂层存在于惰性催化剂载体上；参见，例如EP1541220B1。
[0006]然而，常常使用的是双层催化剂，它有利于不同催化过程的分离，并因此实现两个层中的催化效应的最佳协调。后一种类型的催化剂在例如WO95/35152A1、WO2008/000449A2、EP0885650A2、EP1046423A2、EP1726359A1和EP1974809B1中公开。
[0007]EP1974809B1公开了在两层中均含有铈/锆混合氧化物的双层三元催化剂，其中顶层中的铈/锆混合氧化物的锆比例相应地高于底层中的锆比例。
[0008]EP1900416B1描述了双层三元催化剂，该双层三元催化剂在两层中均含有铈、锆和钕的混合氧化物，并且另外地，在底层中含有铈/锆/钇/镧氧化物
‑
氧化铝颗粒。
[0009]EP1726359A1描述了双层三元催化剂，该双层三元催化剂在两层中均含有锆含量大于80mol％的铈/锆/镧/钕混合氧化物，其中顶层中的铈/锆/镧/钕混合氧化物的锆比例可以相应地高于底层中的锆比例。
[0010]WO2008/000449A2还公开了在两层中均含有铈/锆混合氧化物的双层催化剂，并且其中顶层中的混合氧化物再次具有较高比例的锆。在某种程度上，铈/锆混合氧化物也可以被铈/锆/镧/钕混合氧化物或铈/锆/镧/钇混合氧化物替代。
[0011]WO2009/012348A1甚至描述了三层催化剂，其中仅中间层和顶层含有储氧材料。
[0012]EP3045226A1公开了具有改善的老化稳定性的双层三元催化剂，其中直接位于催化剂载体上的层A含有至少一种铂族金属，以及一种铈/锆/RE金属混合氧化物，并且施加在层A上并与废气流直接接触的层B含有至少一种铂族金属，以及铈/锆/RE金属混合氧化物，其中RE代表除铈之外的稀土金属，其特征在于层A的铈/锆/RE金属混合氧化物中的RE金属氧化物的比例小于层B的铈/锆/RE金属混合氧化物中的RE金属氧化物的比例。
[0013]对内燃机排放减少的不断增加的需求需要催化剂的持续进一步开发。在欧洲，耐久性要求已经随着法规阶段Euro 5增加到160,000km。美国甚至具有高达150,000英里的耐久性要求。
[0014]因此，催化剂的老化稳定性变得甚至更重要。老化后活性的关键标准，一方面是催化剂用于转化污染物的启动温度，并且另一方面是催化剂的动态转化能力。对于污染物的启动温度指示如下的温度，自此温度起该污染物将被转化超过例如50％。这些温度越低，污染物在冷启动后转化越快。在全负载下，可以在电机输出处直接出现高达1050℃的废气温度。催化剂的温度稳定性越好，它就能被布置得越接近发动机。这也改善了冷启动后的废气清洁。
[0015]由于欧洲6c阶段在2017年9月生效，因此欧洲排放法规已经规定了在真实驾驶条件下的废气测量(Real Driving Emissions RDE)。取决于驾驶条件，这可能意味着催化剂将必须满足更高的需求，特别是关于一氧化碳和氮氧化物的动态转化。
[0016]目标是在所有驾驶条件下维持化学计量的废气，特别地甚至在高速下。要避免的是用于降低废气温度的燃料混合物的先前常规富集，因为这导致高CO排放并增加燃料损耗。然而，通过避免富集，废气温度(催化剂以高速暴露于该温度)继续上升。这些进一步增加的需求必须通过催化剂来应对。同样出于此原因，必须进一步提高三元催化剂的老化稳定性。
[0017]根据前述现有技术的催化剂已经在老化后的启动温度和动态转化能力方面具有非常好的特性。然而，法律要求的提高使得寻求甚至更好的催化剂成为必要。
[0018]出于此原因，本专利技术的目的是提供一种催化剂，该催化剂由于其进一步增加的温度稳定性，与现有技术的催化剂相比，在老化后具有甚至更低的启动温度和改善的动态转化能力。
[0019]令人惊讶的是，据发现，随着老化要求的提高，如果将稀土元素以及另外任选地铂族金属(作为储氧材料的组分存在)以特定方式分布在双层三元催化剂的两个层上，则可以解决这个问题。
[0020]因此，本专利技术的主题是在惰性催化剂载体上包含两个层的催化剂，其中层A至少含有钯作为铂族金属，以及铈/锆/镧/钇混合氧化物，并且施加于层A的层B至少含有铑作为铂族金属，以及铈/锆/镧/钇混合氧化物。在层A和层B两者中，基于铈/锆/镧/钇混合氧化物，氧化镧含量介于1重量％与5重量％之间，并且基于铈/锆/镧/钇混合氧化物，氧化钇含量介于8重量％与20重量％之间。
[0021]优选的实施方案的特征在于，基于铈/锆/镧/钇混合氧化物，层A和层B两者中的氧化钇含量介于10重量％与15重量％之间。特别优选的是介于12重量％与13重量％之间的氧化钇含量。如实施例中所示，尽管老化程度加大，但是可以由此实现较低的启动温度，这最终导致在动态驾驶期间更少的排放。
[0022]根据本专利技术，层A至少含有钯作为铂族金属，并且层B至少含有铑作为铂族金属。在本专利技术的实施方案中，层A和/或层B彼此独立，另外含有铂作为另外的铂族金属。层A优选地含有钯和铂，并且层B优选地含有铑和铂或铑和钯和铂。在本专利技术的另一个实施方案中，根据本专利技术的催化剂不含铂。特别优选地，层A仅含有钯，并且层B仅含有铑或层B仅含有钯和铑。
[0023]铈/锆/镧/钇混合氧化物可用作层A中和/或层B中的铂族金属的载体材料。此外，然而，在层A中和/或层B中的铂族金属也可以全部或部分地被支撑在活性氧化铝上。
[0024]因此，在本专利技术的一个优选实施方案中，层A和层B含有活性氧化铝。特别优选的
是，通过掺杂、尤其是掺杂有氧化镧来使活性氧化铝稳定。优选的活性氧化铝含有0.5重量％至6重量％、特别地3重量％至5重量％的氧化镧(La2O3)。
[0025]术语“活性氧化铝”是本领域技术人员已知的。具体地讲，它描述了比表面积为100m2/g至200m2/g的γ氧化铝。活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种催化剂，所述催化剂包括在惰性催化剂载体上布置在彼此顶部上的两个层，其中
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层A至少含有钯作为铂族金属，以及铈/锆/镧/钇混合氧化物，并且
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施加于层A的层B至少含有铑作为铂族金属，以及铈/锆/镧/钇混合氧化物，其特征在于，在层A和层B两者中，基于所述铈/锆/镧/钇混合氧化物，氧化镧含量介于1重量％和5重量％之间，并且基于所述铈/锆/镧/钇混合氧化物，氧化钇含量介于8重量％和20重量％之间。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，层A和/或层B彼此独立，另外含有铂作为另外的铂族金属。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：