含有钯-金的发动机排气催化剂制造技术

一种具有改善的减少ＣＯ和ＨＣ排放性能的排放物控制催化剂，包括担载型铂基催化剂和担载型钯－金催化剂。这两种催化剂被涂覆在所述排放物控制催化剂的基材的不同层、区或单块材料上，以使铂基催化剂在钯－金催化剂之前与排气流接触。可以在排放物控制催化剂中加入沸石作为烃吸收组分，以提高钯－金催化剂的氧化活性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式一般性地涉及含有贵金属的担载型催化剂，更具体 地涉及含有钯和金的发动机排气催化剂及其制造方法。
技术介绍
如果不使用催化剂，就无法制造出诸如燃料、润滑剂、聚合物、纤 维、药品和其它化学品的许多工业产品。对于减少污染物，特别是减少在 能源生产过程中和由汽车产生的污染物，催化剂也是必需的。许多工业催 化剂由其上分散有活性金属纳米颗粒(即纳米尺寸的金属颗粒)的高表面 积载体材料组成。该载体材料通常是惰性的陶瓷类材料，其表面积量级在 数百平方米/克。如此高的比表面积通常需要复杂的内部孔系统。金属纳米 颗粒被沉积在载体上并分散在整个内部孔系统上，且其大小通常为1-100 纳米。制备担载型催化剂的方法由来已久。例如， 一种制备铂催化剂的方法 包括使诸如氧化铝的载体材料与诸如六氯铂酸水溶液的金属盐溶液接触。 在此过程中，金属盐溶液"浸渍"或填充载体的孔。浸渍之后，将含有金 属盐溶液的载体干燥，使得金属盐在孔中沉淀。然后将含有沉淀的金属盐 的载体煅烧(通常在空气中)，并暴露于还原气体环境(例如，氢气或一 氧化碳)以进一步还原形成金属颗粒。另一种制备担载型催化剂的方法包 括使载体材料与金属盐溶液的步骤以及使用合适的还原剂将金属离子原位 还原成金属颗粒的步骤。担载型催化剂对于从车辆排气中去除污染物来说十分有用。车辆排气包含有害污染物，例如一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)和氮氧化物 (NOx)，这些污染物造成困扰全球各大都市的"烟雾效应"。已经使用 含有担载型催化剂的催化转化器和颗粒状过滤器来从车辆排气中去除这些5有害污染物。尽管自使用催化转化器和颗粒过滤器以来，车辆排气所导致 的污染逐年下降，但是由于对控制车辆排放物的要求越来越严格，并且车 辆制造者为了降低排放物控制的总成本而试图在担载型催化剂中使用较少 量的贵金属，因此一直在研究改善的担载型催化剂。现有技术教导使用含有钯和金的担载型催化剂作为良好的部分氧化催 化剂。而且，该催化剂还被大量用于通过乙烯、乙酸和氧气的反应在气相中生产乙酸乙烯酯(例如见美国专利US 6022823)。对于车辆排放物控制 应用，US 6763309推测，钯-金可能是一种良好的用于提高NO分解速率 的候选双金属催化剂。然而，该公开内容是基于数学模型，而不能获得实 验数据支持。该专利中也没有教导钯-金体系能够处理包含CO和HC的车 辆排放物。
技术实现思路
本专利技术提供了用于处理包含CO和HC的排放物的排放物控制催化剂 及其制造方法。发动机可以是车辆发动机、工业发动机，或一般而言，燃 烧烃的任何类型的发动机。根据本专利技术的实施方式的排放物控制催化剂包括担载型铂基催化剂和 担载型钯-金催化剂。这两种催化剂被涂覆在排放物控制催化剂的基材的不 同的层、区域或单块材料上，以使铂基催化剂在钯-金催化剂之前与排气流 接触。沸石可以作为烃吸收组分加入排放物控制催化剂，以提高钯-金催化 剂的氧化活性。本专利技术人通过实验发现，排气中存在的HC物质能够抑制排放物控制 催化剂的氧化活性，通过解决该问题，本专利技术人实现了使用包含钯和金的 担载型催化剂作为排放物控制催化剂。根据本专利技术，通过将排气在暴露于 钯-金催化剂之前暴露于铂基催化剂，和/或通过加入烃吸收材料，可以改 善钯-金催化剂的氧化活性并且可将排放物控制催化剂的总体催化活性提高 到有效水平，由此来充分地减少HC抑制效应。本专利技术人已经通过车辆性 能测试证实，根据本专利技术实施方式的排放物控制催化剂在减少车辆的CO 和HC排放物方面的表现与铂-钯催化剂同样好。附图说明为了详细地理解本专利技术的上述特点，参考实施方式(某些实施方式示 于附图)更具体地描述本专利技术。但应当注意，附图仅示出了本专利技术的典型 实施方式，因此不应认为附图限制本专利技术的范围，本专利技术可以包括其它同 样有效的实施方式。图1A-1D是可以使用本专利技术的实施方式的不同发动机排气系统的示意图2是催化转化器的图示，其中的剖切部分示出了其上涂覆有根据本专利技术的实施方式的排放物控制催化剂的基材；图3A-3D示出了用于排放物控制催化剂的基材的不同结构；图4是示出了根据本专利技术的一种实施方式制备排放物控制催化剂的步骤的流程图5是示出了根据本专利技术的另一种实施方式制备排放物控制催化剂的 步骤的流程图。具体实施例方式下面参考本专利技术的实施方式。但应当理解，本专利技术不限于这些具体实 施方式。相反地，应当认识到，下列特征和要素的任意组合(无论是否涉 及不同的实施方式)均可实施本专利技术。此外，在各种实施方式中，本专利技术 提供了优于现有技术的多个优点。然而，虽然本专利技术的实施方式可具有优 于其它可能的解决方案和/或现有技术的优点，但具体优点是否通过给定的 实施方式获得并不限制本专利技术。因此，除非明确记载在权利要求中，下述 方面、特征、实施方式和优点仅为示例性，而不应被看作所附权利要求的 技术特征。类似地，除非明确记载在权利要求中，所称的"本专利技术"不应 被解释为本文公开的专利技术主题的概括，并且不应被认为构成所附权利要求 的技术特征。图1A-1D是可以使用本专利技术的实施方式的不同发动机排气系统的示意 图。发动机102中发生的燃烧过程产生有害污染物，例如通过排气系统的 尾管108排出的排气流中的CO、各种烃、颗粒物和氮氧化物(NOx)。在图1A的排气系统中，从发动机102出来的排气流穿过催化转化器 104，然后通过尾管108排放到大气(环境)中。催化转化器104包含涂 覆在单块基材上的处理发动机102排气流的担载型催化剂。通过发生在催 化转化器104内部的各种催化反应来处理排气流。这些反应包括将CO氧 化成C02、烃的燃烧以及NO到N02的转化。在图1B的排气系统中，发动机102的排气流穿过催化转化器104和 颗粒过滤器106，然后通过尾管108排放到大气中。催化转化器104的操 作方式与图1A的排气系统中相同。颗粒过滤器106捕集排气流中的颗粒 物质，例如烟尘、液态烃(通常为液体形式的颗粒)。在一种可选的结构 中，颗粒过滤器106包括涂覆于其上的用于氧化NO和/或促进颗粒物质燃 烧的担载型催化剂。在图1C的排气系统中，发动机102的排气流穿过催化转化器104、预 过滤器催化剂105和颗粒过滤器106，然后通过尾管108排放到大气中。 催化转化器104的操作方式与图1A的排气系统中相同。预过滤器催化剂 包括单块基材和涂覆在单块基材上的用于氧化NO的担载型催化剂。颗粒 过滤器106捕集排气流中的颗粒物质，例如烟尘、液态烃(通常为液体形 式的颗粒)。在图1D的排气系统中，发动机102的排气流穿过催化转化器104、颗 粒过滤器106、选择性催化还原(SCR)单元107和氨泄漏催化剂110，然 后通过尾管108排放到大气中。催化转化器104的操作方式与图1A的排 气系统中相同。颗粒过滤器106捕集排气流中的颗粒物质，例如烟尘、液 态烃(通常为液体形式的颗粒)。在一种可选的结构中，颗粒过滤器106 包括涂覆于其上的用于氧化NO和/或促进颗粒物质燃烧的担载型催化剂。 SCR单元107设置用于将NOx物质还原成N2。 SCR单元107可以基于氨/ 尿素或基于烃。氨泄漏催化剂110设置用于减少通过尾管108的氨排放物 的量。另一种结构是将SCR单元107设置在颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理发动机排气的排放物控制催化剂，包括第一催化活性区和第二催化活性区，其中所述第一催化活性区被定位成使其在所述第二催化活性区之前接触所述发动机排气，并且其中所述第一催化活性区包括包含担载在氧化物载体上的含铂金属颗粒的第一担载型催化剂，所述第二催化活性区包括基本上由担载在氧化物载体上的钯－金金属颗粒组成的第二担载型催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯尔L福基达拉，蒂莫西J楚克斯，
申请(专利权)人：纳米星公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]