用于汽油引擎废气处理的改进TWC催化剂的制作方法

本发明涉及可用于处理来自汽油引擎的废气排放物的催化制品。

背景技术：

1、内燃式引擎产生废气，该废气包含多种污染物，包括烃(hc)、一氧化碳(co)、和氮氧化物(“nox”)。包含废气催化转化催化剂的排放控制系统被广泛用于减少排放到大气中的这些污染物的量。用于汽油引擎排放处理的常用催化剂是twc(三效催化剂)。twc执行三个主要功能：(1)co的氧化；(2)未燃烧hc的氧化；以及(3)nox的还原。

2、钯(pd)和铑(rh)已广泛用于twc制剂中以减少汽油车辆中的有害排放。rh当处于金属状态时对于twc反应是最有活性的，并且在催化剂操作期间限制rh失活对于维持良好的活性是必要的。在汽油引擎的贫燃条件期间、在燃料切断事件期间以及当引擎被关闭(并且催化剂在空气中冷却)时，rh特别容易(大部分可逆)失活。在催化剂从这些事件中恢复期间，可能发生显著的反应物逃逸(slip)。

3、另外，最近，由于市场需求日益增加，贵金属(例如，pd和rh)价格已经攀升到甚至更贵。需要减少rh载量和改进rh性能以确保twc在被配备以满足未来排放法规的同时是可负担的。另一方面，世界范围内越来越严格的环境法规已经迫使汽车行业将甚至更多的贵金属放入它们的催化转化器中。

4、与此同时，铂(pt)已经由于其相对便宜的价格而成为用于汽油应用的更有吸引力的候选物。在最近12个月(从2020年9月开始，根据http://www.platinum.matthey.com)中，pt和rh的平均价格分别为约888美元/盎司和8468美元/盎司。因此，对于如何将pt引入到催化剂制剂中以在希望维持可比的催化剂性能的同时至少部分地代替rh存在巨大的经济激励。

5、在本发明中，通过深入研究，本发明人已经不仅成功地开发和测试了成本有效的新颖催化剂设计，而且还令人惊讶地证明了有益的rh-pt相互作用限制了贫燃事件期间rh的失活并且改善了起燃和瞬态性能。

技术实现思路

1、本公开的一个方面涉及一种催化剂组合物，该催化剂组合物包含承载在pgm载体材料上的铂族金属(pgm)组分，其中该pgm组分包含铑(rh)和铂(pt)；并且其中pt和rh的重量比为至少1:10。

2、本公开的另一个方面涉及一种用于处理废气的催化制品，该催化制品包括：基底，该基底包括入口端和出口端，具有轴向长度l；第一催化区域，该第一催化区域包含承载在第一pgm载体材料上的第一铂族金属(pgm)组分，其中该第一pgm组分包含铑(rh)和铂(pt)；并且其中pt和rh的重量比为至少1:10。

3、本发明还包括一种用于内燃式引擎的排气系统，该排气系统包含本发明的三效催化剂组分。

4、本发明还包括处理来自内燃式引擎的废气，具体地讲处理来自汽油引擎的废气。该方法包括使废气与本发明的三效催化剂组分接触。

技术特征：

1.一种催化剂组合物，所述催化剂组合物包含承载在pgm载体材料上的铂族金属(pgm)组分，其中所述pgm组分包含铑(rh)和铂(pt)；并且其中pt和rh的重量比为至少1:10。

2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述pgm载体材料为储氧能力(osc)材料、zro2或稀土金属掺杂的zro2。

3.根据权利要求2所述的催化剂组合物，其中所述osc材料为氧化铈、二氧化铈-氧化锆混合氧化物、氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物或它们的组合。

4.根据权利要求3所述的催化剂组合物，其中所述二氧化铈-氧化锆混合氧化物包含至少35重量％的ceo2。

5.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，所述催化剂组合物进一步包含无机氧化物。

6.根据权利要求5所述的催化剂组合物，其中所述无机氧化物选自由以下组成的组：氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇、以及它们的混合氧化物或复合氧化物。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的催化剂组合物，其中rh和pt不承载在所述无机氧化物上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂组合物，所述催化剂组合物进一步包含钯(pd)。

9.根据权利要求8所述的催化剂组合物，其中pd承载在所述无机氧化物上。

10.根据权利要求9所述的催化剂组合物，其中pd不承载在所述pgm载体材料上。

11.一种用于处理废气的催化制品，所述催化制品包括：

12.根据权利要求11所述的催化制品，其中所述第一pgm载体材料为第一储氧能力(osc)材料、zro2或稀土金属掺杂的zro2。

13.根据权利要求12所述的催化制品，其中所述第一osc材料为氧化铈、二氧化铈-氧化锆混合氧化物、氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物或它们的组合。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的催化制品，其中所述第一催化区域进一步包含第一无机氧化物。

15.根据权利要求14所述的催化制品，其中所述第一无机氧化物选自由以下组成的组：氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钇、以及它们的混合氧化物或复合氧化物。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的催化制品，其中rh和pt不承载在所述第一无机氧化物上。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的催化制品，其中所述第一催化区域进一步包含钯(pd)。

18.根据权利要求16所述的催化制品，其中pd承载在所述第一无机氧化物上。

19.根据权利要求18所述的催化制品，其中pd不承载在所述第一pgm载体材料上。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的催化制品，所述催化制品进一步包含第二催化区域。

21.根据权利要求20所述的催化制品，其中所述第二催化区域包含第二pgm组分。

22.根据权利要求21所述的催化制品，其中所述第二pgm组分包含pd。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的催化制品，其中所述第一催化区域大体上不含pd。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的催化制品，其中所述第二催化区域进一步包含第二osc材料、第二无机氧化物或它们的组合。

25.根据权利要求11至24中任一项所述的催化制品，其中所述第一催化区域直接承载/沉积在所述基底上。

26.根据权利要求20至24中任一项所述的催化制品，其中所述第二催化区域直接承载/沉积在所述基底上。

技术总结
本发明公开了三效催化剂制品及其在用于内燃式引擎的排气系统中的用途。本发明公开了一种用于处理废气的催化剂制品，该催化剂制品包括：基底，该基底包括入口端和出口端，具有轴向长度L；第一催化区域，该第一催化区域包含承载在第一PGM载体材料上的第一铂族金属(PGM)组分，其中该第一PGM组分包含铑(Rh)和铂(Pt)；并且其中Pt和Rh的重量比为至少1:10。

技术研发人员：P·米林顿,M·瓦拉丘
受保护的技术使用者：庄信万丰股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11