[发明专利]三效催化剂及其在排气系统中的应用

说明书

公开了一种三效催化剂。该三效催化剂包含：包含钯和二氧化铈‑氧化锆‑氧化铝混合氧化物或者复合氧化物的钯组分，以及还包含：包含铑和包含氧化锆的材料的铑组分。该钯组分和铑组分涂覆到含银的挤出的分子筛基底。本发明还包括包含该三效催化剂的排气系统。该三效催化剂导致了改进的烃存储和转化，特别是在冷启动周期过程中。

发明领域

本发明涉及一种三效催化剂，它在内燃机排气系统中的用途和处理内燃机废气的方法。

发明背景

内燃机产生了含有多种污染物的废气，包括烃，一氧化碳和氮氧化物(“NO_x”)。排放控制系统，包括废气催化剂，广泛用于降低排放到大气中的这些污染物的量。一种用于汽油机应用的常用催化剂是“三效催化剂”(TWC)。TWC发挥了三个主要功能：(1)CO的氧化；(2)未燃烧的烃的氧化；和(3)NO_x还原成N₂。

TWC如同其他废气催化剂那样，一旦它们达到它们的运行温度(典型地200℃和更高)，典型地实现了非常高的效率。但是，这些系统在低于它们的运行温度(“冷启动”期间)时是相对低效的。由于甚至更严格的国家和地区立法降低了可以从柴油机或汽油机排放的污染物的量，因此降低冷启动期间的排放变成一个主要挑战。因此，要持续开发用于降低冷启动条件期间排放的NO_x和烃的水平的方法。

对于冷启动烃控制来说，已经研究了烃(HC)阱，其包括沸石作为烃捕集组分。在这些系统中，沸石组分在启动期过程中吸收和存储烃，并且当废气温度高到足以解吸烃时释放所存储的烃。所解吸的烃随后通过并入HC阱中的TWC组件或者通过位于HC阱下游的分开的TWC来转化。

例如美国专利No.5772972公开了一种烃捕集材料和钯基三效催化剂材料的杂合系统。美国专利No.6617276教导了一种催化剂结构，其包含基本组成为烃吸附性沸石和浸渍到该沸石上的K、Rb或者Cs活性金属的第一层，基本组成为至少一种铂族金属的至少一种另外的层，和该第一层和一种或多种另外的层位于其上的催化剂基底。在EP1129774中，教导了烃吸附性元件，其包含这样的沸石，其SiO₂：Al₂O₃摩尔比是100或者更高和平均初级粒径是1μm或者更低，并且它没有单价金属元素。美国专利No.6074973教导了一种催化的烃阱材料，其包含分散在高表面积金属氧化物载体上的钯和银和沸石材料例如ZSM-5，Beta，Y和其他合适的沸石中的一种或多种。

美国申请公开No.2012/0117953A1教导了一种三效催化剂，其包含挤出的实心体，该实心体包含10-100重量％的至少一种粘合剂/基质组分，5-90重量％的沸石分子筛，非沸石分子筛或者其任意两种或更多种的混合物，和0-80重量％的任选稳定化的二氧化铈。该催化剂包含至少一种贵金属和任选地至少一种非贵金属，其中：(i)该至少一种贵金属负载于挤出的实心体表面上的一个或多个涂层中；(ii)至少一种金属存在于整个挤出的实心体中，和至少一种贵金属也负载于挤出的实心体表面上的一个或多个涂层中；或者(iii)至少一种金属存在于整个挤出的实心体中，其在挤出的实心体的表面处的存在浓度较高，和至少一种贵金属也负载在该挤出的实心体表面上的一个或多个涂层中。共同待决的美国专利申请系列No.14/528139公开了一种三效催化剂，其包含含银的挤出的沸石基底。另外，美国申请公开No.2012/0308439A1教导了一种冷启动催化剂，其包含(1)沸石催化剂，其包含贱金属、贵金属和沸石，和(2)负载型铂族金属催化剂，其包含一种或多种铂族金属和一种或多种无机氧化物载体。

对于任何汽车系统和方法，令人期望的是在废气处理系统中，特别是在冷启动条件下获得仍然进一步的改进。我们已经发现一种新的三效催化剂，其提供了对于内燃机废气增强的清洁性。

发明内容