本发明涉及可用于处理来自汽油发动机的废气排放物的催化制品。
背景技术:
1、内燃机产生废气,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。用于汽油发动机废气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、通常,三效催化剂包含诸如钯、铑、或铂、或其组合之类的贵金属(pgm),诸如铈-锆混合氧化物和氧化铝之类的储氧材料(osc;储氧组分)。在一些twc催化剂中,osc和氧化铝两者均用作贵金属的载体材料以提高分散度、防止pgm烧结和/或如果将多于一种贵金属用于同一洗涂层,则防止合金化。然而,在其它twc催化剂中,pgm被靶向在其中一种载体材料(氧化铝或osc)上,以便在诸如废气空气燃料比突然发生变化(λ扰动)之类的特定情况下发挥一些独特的催化作用,在冷启动周期发挥起燃功能等等。因此,需要持续开发在不同载体材料上pgm隔离不同的催化剂以满足更加严苛的排放规定,包括正常发动机运行条件和特殊情况。
3、众所周知,twc催化剂的性能受pgm的氧化态影响。例如,金属状态rh的活性比铑氧化物(rh2o3)更好。对于最佳pd氧化状态,公开的文献中也展开诸多辩论。按理,取决于反应条件,金属pd或氧化钯也有利。
4、一种将pgm“固定”在目标载体材料上的典型方法是始润浸渍。即,将经过稀释的pgm水性盐浸渍在载体材料的孔上,随后进行干燥和煅烧以制备含pgm的粉末。然后将粉末制成浆料,将其与另一种载体浆料混合,洗涂在蜂窝状基底上,并将其用作催化剂通过另一煅烧步骤。如果在相同基底上的多层洗涂层在每层涂层之后进行煅烧,则执行两轮或甚至更多轮煅烧,从而实现对pgm纳米粒子进行初始烧结。
5、另选地,水解方法用于通过改变洗涂层的ph值将可溶pgm盐转变成不可溶物质,将pgm沉淀到目标载体材料上。例如,可通过添加氨来将硝酸铑转化成氢氧化铑并使其沉淀在氧化铝或cezr氧化物载体上。然而,这种水解方法不足以控制pd附着,这可能是由于典型twc制剂中的pd载量高。
6、本发明在不使用无法有效控制成本的传统始润浸渍方法的情况下解决了使pd附着在具有氧化铝和cezr氧化物两者的twc洗涂层中的问题。
技术实现思路
1、本公开的一个方面涉及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、出口端,具有轴向长度l;第一催化区域,该第一催化区域开始于该入口端处并且延伸小于该轴向长度l,其中该第一催化区域包含第一铂族金属(pgm)组分、第一无机氧化物和任选的第一储氧容量(osc)材料;第二催化区域,该第二催化区域开始于出口端处并且延伸小于轴向长度l,其中该第二催化区域包含第二pgm组分、第二无机氧化物和任选的第二osc材料;和第三催化区域;其中该第一无机氧化物与该任选的第一osc材料的重量比大于1:1。
2、本发明还包括一种用于内燃式发动机的排气系统,该排气系统包括本发明的三效催化剂组分。
3、本发明还包括处理来自内燃式发动机的废气,具体地讲处理来自汽油发动机的废气。该方法包括使废气与本发明的三效催化剂组分接触。
1.一种用于处理废气的催化剂制品,所述催化剂制品包括:
2.根据权利要求1所述的催化剂制品,其中所述第一催化区域延伸所述轴向长度l的20%至90%。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品,其中所述第二催化区域延伸所述轴向长度l的20%至90%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二催化区域与所述第一催化区域重叠所述轴向长度l的1%至15%。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二催化区域和所述第一催化区域的总长度等于所述轴向长度l。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二催化区域和所述第一催化区域的所述总长度小于所述轴向长度l。
7.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第一无机氧化物与所述任选的第一osc材料的所述重量比是至少2:1。
8.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述任选的第二无机氧化物与所述第二osc材料的重量比小于1:1。
9.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述任选的第二无机氧化物与所述第二osc材料的所述重量比不超过1:2。
10.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第三催化区域延伸所述轴向长度l的100%。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的催化剂制品,其中所述第三催化区域延伸小于所述轴向长度l的100%。
12.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第一pgm组分是pd、pt、rh或它们的组合。
13.根据权利要求12所述的催化剂制品,其中所述第一pgm组分是pd、pt或它们的组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述任选的第一osc材料选自由以下项组成的组:铈氧化物、二氧化铈-氧化锆混合氧化物、以及氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物。
15.根据权利要求14所述的催化剂制品,其中所述任选的第一osc材料包含所述二氧化铈-氧化锆混合氧化物。
16.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第一无机氧化物选自由以下项组成的组:氧化铝、二氧化铈、氧化镁、二氧化硅、镧、钕、镨、钇氧化物,以及它们的混合氧化物或复合氧化物。
17.根据权利要求16所述的催化剂制品,其中所述第一无机氧化物是氧化铝、氧化镧/氧化铝复合氧化物、或氧化镁/氧化铝复合氧化物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二pgm组分是pd、pt、rh或它们的组合。
19.根据权利要求18所述的催化剂制品,其中所述第二pgm组分是pd、pt或它们的组合。
20.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二osc材料选自由以下项组成的组:铈氧化物、二氧化铈-氧化锆混合氧化物、以及氧化铝-二氧化铈-氧化锆混合氧化物。
21.根据权利要求20所述的催化剂制品,其中所述第二osc材料包含所述二氧化铈-氧化锆混合氧化物。
22.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述任选的第二无机氧化物选自由以下项组成的组:氧化铝、二氧化铈、氧化镁、二氧化硅、镧、钕、镨、钇氧化物,以及它们的混合氧化物或复合氧化物。
23.根据权利要求22所述的催化剂制品,其中所述任选的第二无机氧化物是氧化铝、氧化镧/氧化铝复合氧化物、或氧化镁/氧化铝复合氧化物。
24.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第三催化区域包含第三pgm组分、第三osc材料、第三碱金属或碱土金属组分和/或第三无机氧化物。
25.根据权利要求24中任一项所述的催化剂制品,其中所述第三pgm组分包含rh。
26.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述基底为流通式整料。
27.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第一催化区域直接承载/沉积在所述基底上。
28.根据前述权利要求中任一项所述的催化剂制品,其中所述第二催化区域直接承载/沉积在所述基底上。
29.根据权利要求1至26中任一项所述的催化剂制品,其中所述第三催化区域直接承载/沉积在所述基底上。
30.一种用于处理燃烧废气流的排放处理系统,所述排放处理系统包括根据权利要求1至29中任一项所述的催化剂制品。
31.一种处理来自内燃式发动机的废气的方法,所述方法包括:使所述废气与根据权利要求1至29中任一项所述的催化剂制品接触。