[发明专利]用于汽油废气清洁应用的低表面涂层负载单层催化剂

说明书

本发明公开了一种三元催化剂制品及其在用于内燃机的排气系统中的用途。用于处理废气的所述催化剂制品包括：基材；和直接沉积在所述基材上的单一催化剂层；其中所述单一催化剂层包括第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料和无机氧化物；并且其中所述单一催化剂层具有小于0.15g/cm³(2.4g/in³)的总表面涂层负载。

技术领域

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

内燃机产生含有多种污染物的废气，这些多种污染物包括烃类(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(“NO_x”)。包括废气催化剂的排放物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。用于汽油引擎应用的常用催化剂为三元催化剂(TWC)。TWC执行三种主要功能：(1)一氧化碳(CO)的氧化；(2)未燃烧的烃类的氧化；和(3)NO_x到N₂的还原。

在大多数催化转化器中，TWC被涂覆到可经受高温的高表面积基材上，诸如流通式蜂窝结构单块。这些基材的大表面积有利于期望的异质反应，但也会造成排气背压，即，限制从引擎到尾管的排气流量。排气系统中的高背压会提高引擎的燃油花费并降低功率输出。尽管TWC技术取得了一些进步，诸如美国专利6,022,825、美国专利9,352,279、美国专利9,040,003和美国专利公布2016/0228818中所述，但是对于某些引擎平台仍然需要同时产生高转化率和低背压的改进的催化转化器。本发明更好地解决了这些需求。

发明内容

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：基材；和直接沉积在基材上的单一催化剂层；其中单一催化剂层包括第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料和无机氧化物；并且其中单一催化剂层具有小于2.4g/in³的总表面涂层负载。

本发明还涵盖用于内燃机的排气系统，该排气系统包括本发明的三元催化剂组分。

本发明还涵盖处理来自内燃机的废气，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元催化剂组分接触。

具体实施方式

本发明涉及燃烧废气诸如由汽油和其他引擎产生的废气的催化处理，并且涉及相关的催化制品和系统。更具体地讲，本发明涉及具有低表面涂层负载的单层催化剂。该催化剂可同时处理车辆排气系统中的NO_x、CO和HC。令人惊奇的是，发明人已发现尽管表面涂层负载低，但本发明的单层催化剂表现出高热耐久性同时保持高水平的TWC性能。此外，本发明的催化剂还显示出降低的背压，这改善了燃料花费和功率输出。与传统的较高表面涂层负载和/或多层催化剂配制物相比，本发明的方法也降低了复杂性。

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：基材；和直接沉积在基材上的单一催化剂层；其中单一催化剂层包括第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料和无机氧化物；并且其中单一催化剂层具有小于2.4g/in³的总表面涂层负载。

第一PGM优选地选自钯、铂、铑以及它们的混合物。尤其优选地，第一PGM为铑。

基于单一催化剂层的总重量，单一催化剂层优选地包括0.05至2重量％的第一PGM，更优选地包括0.06至0.6重量％的第一PGM，并且最优选地包括0.1至0.4重量％的第一PGM。

在第一PGM为铑的实施方案中，基于单一催化剂层的总重量，单一催化剂层优选地包括0.05至2重量％的铑，更优选地包括0.06至0.6重量％的铑，并且最优选地包括0.1至0.4重量％的铑。

第一PGM通常与OSC材料接触。优选地，第一PGM被承载在OSC材料上。除了与OSC材料接触，或作为其替代，第一PGM可与无机氧化物接触。