[发明专利]用于TWC应用的多分区增效PGM催化剂

说明书

本发明公开了具有显著催化能力的多分区增效铂族金属(SPGM)催化剂。所述多分区SPGM催化剂是根据仅包括超低PGM载量的OC层或包括超低PGM载量的OC层与基础金属氧化物的催化剂构型制得，所述OC层沉积在掺杂ZrO2和储氧材料(OSM)的混合物上或仅OSM上。此外，所述多分区SPGM催化剂另外包括仅具有PGM或具有PGM与Ba载量的组合的分区浸渍层。另外，制得三分区SPGM催化剂，包括包含二元尖晶石氧化物组合物的前区和后区催化剂。采用TWC低扰动等温振荡、等温稳态吹扫和起燃测试方法来测试老化SPGM催化剂和老化的基于PGM的OEM催化剂的转化性能。测试结果确认了包括超低PGM载量和基于尖晶石的ZPGM WC层的SPGM催化剂能够提供与基于高PGM载量的OEM催化剂相当的显著转化性能。

技术领域

本公开大体上涉及三元催化剂(TWC)系统，且更确切地说涉及具有包括用于减少来自引擎排气系统的有毒排放物的多分区层的催化剂构型的增效PGM催化剂。

背景技术

催化转化器内的催化剂已用于减少与来自各种来源的废气相关的污染，所述来源例如汽车、摩托车、船、发电机和其它装备引擎的机器。汽油引擎的废气内含有的大量污染物包括一氧化碳(CO)、未燃尽的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOX)等。

传统汽油排气系统采用三元催化剂(TWC)技术且被称作TWC系统。TWC系统将有毒的CO、HC和NOX转化成不大有害的污染物。通常，TWC系统包括衬底结构，支撑及有时促进氧化物层沉积到所述衬底结构上。基于铂族金属(PGM)的催化剂随后沉积在支撑氧化物上。传统PGM材料包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)或其组合。

虽然PGM材料对于有毒排放物控制是有效的，但PGM材料是稀少且昂贵的。高成本仍然是PGM材料普遍应用的关键因素。由于催化剂的调配物的更改持续增大TWC系统的成本，对具有改良催化性能的新的低成本催化剂的需求已经致力于开发能够提供获得更大催化性能的所需协同作用的新催化材料。另外，对更严格的环境法规的遵从性和对较低制造成本的需求需要新型的TWC系统。因此，存在对提供采用减少量的PGM材料的TWC系统的持续需求，所述TWC系统展现基本上类似于或超过由采用标准量的PGM材料的传统TWC系统展现的催化性质的催化性质。

发明内容

本公开描述根据不同催化剂构型制得的多分区增效铂族金属(SPGM)催化剂。在一些实施例中，多分区SPGM催化剂是根据包括衬底、载体涂层(WC)、分区浸渍(ZIMP)层和外涂层(OC)的催化剂构型制得。在这些实施例中，WC层包括与储氧材料(OSM)组合的载体氧化物，所述WC层涂覆到所述衬底上。就这些实施例而言，ZIMP层包括配置在入口和出口区内的PGM组合物，各区浸渍到WC层的相关部分上。在这些实施例中，OC层包括沉积到与OSM组合的载体氧化物或仅OSM上，且进一步涂覆到ZIMP层上的超低PGM载量组合物。多分区SPGM催化剂系统的实例描述于2016年5月17日申请的国际专利申请第PCT/IB2016/052877号中，其内容以全文引用的方式并入本文中。