[发明专利]包含二氧化铈-氧化锆-储氧材料的催化剂与该催化剂的生产方法

说明书

本发明的储氧材料(OSM)具有增强的氧化还原特性、发达的介孔性和抗烧结性。该储氧材料具有高储氧能力(即OSC1.5mmol Hsubgt;2/subgt;/g)和增强的还原性(即在150℃至550℃的温度范围有两个Tsubgt;max/subgt;的双峰TPR‑Hsubgt;2/subgt;曲线)。该OSM适合用作催化剂和催化剂载体。制备该储氧材料的方法包括制备包含锆、铈、稀土金属和过渡金属的盐的溶液，然后将所有组成性金属氢氧化物用碱共沉淀。

技术领域

本公开一般涉及可用于催化应用的储氧材料。

背景技术

本节中的陈述仅提供与涉及本公开的背景信息，并且不可以构成现有技术。

铈锆混合氧化物被广泛作用于处理车辆废气的三效催化剂中的储氧材料(OSM)。OSM成功应用应该满足几个要求。这些要求包括高的热稳定性、抗烧结性以及与贵金属的相容性，从而使这些金属在OSM表面上的高度分散。

使用不同的方法来制作传统的二氧化铈-氧化锆基的OSM。这些方法包括如JP-A-5-193948中所述的溶胶-凝胶技术、如JP-A-5-155622中所示的试剂之间的固态反应、以及如美国专利6,139,814中所定义的浸渍法。制造热稳定的OSM的最普遍和广泛使用的方法是基于美国专利No.6,171,572、6,214,306、6,255,242、6,387,338、7,431,910和7,919,429、以及美国公布No.2016/0207027的沉淀/共沉淀法。采用沉淀法/共沉淀法制备的OSM具有很高的抗烧结性，在某些情况下，其在1100℃老化后的表面积可超过15-25m²/g。

OSM的高氧化还原活性是一种取决于OSM组成、晶体相、表面面积、孔隙类型和铂族金属(PGM)分散性等特征的协作现象。在美国专利No.6,468,941中，严重老化(＞1100℃)的二氧化铈-氧化锆基的材料的储氧能力取决于CeO₂的含量。更具体地，随着CeO₂含量增加至30-35重量％，储氧能力(OSC)增加至1.0-1.1mmol H₂/g。进一步增加CeO₂含量不会导致OSC的增加，这意味着富含氧化铈的混合氧化物中只有一部分CeO₂可用于氧气储存。美国专利No.8,187,995和美国公布No.2013/0029840描述了具有特定立方烧绿石结构的二氧化铈-氧化锆混合氧化物，其具有最高达1.3-1.5mmol H₂/g的储氧能力。高储氧能力可减少OSM的使用量，最大程度减少涂层的厚度，降低背压，并降低催化转化器的重量和成本。

除了高的总储氧能力(OSC)外，混合氧化物的另一个重要特征是发生氧化还原反应的温度。使得能够在低温下进行氧化还原反应的材料(例如，高氧化还原活性材料)对于通过降低催化剂的“点火”温度从而减少未处理废气的量来解决冷启动排放问题非常重要。美国专利No.7,943,104描述了使用铟(In)和锡(Sn)掺杂剂来促进氧移动性。用于操作老化的OSM的最高温度(T_max)从550-600℃转变为350-450℃。在美国公布No.2015/0375203中公开了通过使用锡作为掺杂剂来促进氧化还原作用的类似效果。在美国专利No.6,585,944中，提出了各种过渡金属，例如镍、铜、铁和锰，以及银和铋，以增强氧化还原性。使用这些促进剂可以使OSC升高至1.5mmol H₂/g，T_max转移至300-350℃。

因此，期望满足三效催化剂(TWC)和四效催化剂要求并具有高储氧能力和增强的还原性的储氧材料。

发明内容