[发明专利]钯-铑单层催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及三效催化剂，其对于净化内燃机废气具有出色的催化 活性和老化稳定性。

背景技术

三效催化剂广泛应用于净化在基本化学计量条件下工作的内燃机 的废气。它们能将三种来自发动机的重要有害物质，即烃类、一氧化 碳和氧化氮同时转化为无害的组分。经常使用双层催化剂，其能实现 不同催化过程的分离并由此达到两层中催化效果的最佳协调。这种催 化剂例如描述于EP0885650和EP1046423中。

双层催化剂具有的缺点是它们的生产比单层催化剂更贵。此外， 双层催化剂与单层催化剂相比，倾向于带来升高的废气背压，这以内 燃机的功率和它的燃料消耗为代价。因此人们一直以来已试图通过单 层催化剂来尽可能不打折扣地产生双层催化剂的良好催化特性。单层 三效催化剂例如公开于WO98/09726、EP1138382和EP1541220。

发明描述

对于减少内燃机排放的不断增加的要求，需要催化剂在催化活性、 老化稳定性和生产成本方面不断发展。因此本发明的目标是提供一种 催化剂，其相对于现有技术的催化剂具有在更低生产成本下的进一步 降低的起燃温度和改进的温度稳定性。

该目标由根据权利要求所述的催化剂实现。该催化剂在陶瓷或金 属构成的惰性催化剂载体上具有单个催化活性层。该催化剂的特征是 其包括活性氧化铝和第一和第二铈/锆混合氧化物，其中所述第一铈/ 锆混合氧化物用铑活化并具有比用钯催化活化的第二铈/锆混合氧化 物更高的氧化锆含量。

在本发明的上下文中，“载体材料用催化活性元素活化”的表述 表示将催化活性元素以高分散的形式被沉积在可通过浸渍进入 的载体材料的表面上。

由于所述特性的组合，该催化剂具有很好的起燃性能并拥有很高 的温度稳定性。此外，该催化剂具有低的废气背压并且其生产成本比 相应的双层催化剂的生产成本更低。

活性氧化铝和铈/锆混合氧化物作为粉状固体引入到涂层。两种混 合氧化物可以用至少一种选自下组的元素的氧化物来稳定化而改进其 温度稳定性，所述元素选自铁、锰、锡、钛、硅、钇、镧、镨、钕、 钐及其混合物。掺杂元素的量以氧化物计，优选1至15并且尤其是5 至10重量％，基于经稳定化的混合氧化物的总重量。

所述第一铈/锆混合氧化物的氧化铈对氧化锆的重量比优选为 0.5至0.1，所述第二铈/锆混合氧化物的氧化铈对氧化锆的重量比为 0.8至1.2。优选这些材料的比表面积是50至100m²/g。

活性氧化铝可以用1至10重量％的氧化镧稳定化，基于氧化铝加 氧化镧的总重量计。当活性氧化铝和铈/锆混合氧化物另外用氧化锶和 /或氧化钡浸渍时可以使所述催化剂的温度稳定性得到进一步改进。

通常地，所述催化剂载体是具有体积V的蜂窝体，其具有平行的 内燃机废气的流道，该流道壁面用催化剂涂覆并且基于蜂窝体的体积， 钯浓度是0.1至10g以及铑的浓度是0.01至1g。在特定的催化剂 实施方式中，所述第一铈/锆混合氧化物除了铑也可以用钯催化活化。 在另一实施方案中，两种铈/锆混合氧化物也都可以用铂活化。

实际要使用的贵金属浓度取决于所需的有害物质转化率。本文报 道的最高浓度值是为遵守SULEV-车辆的严格排放标准所必需的 (SULEV＝特超低排放车辆)。

为了用催化活性层涂覆催化剂载体，必须制备涂覆悬浮液，其直 接包括所期望的催化层的所有组分，或包括这些组分的前体且它们通 过层的最后煅烧转化为它们的最终形式。

两种铈/锆混合氧化物可以用铑或钯的前体化合物通过已知的浸 渍方法分别涂覆。优选使用水溶性化合物硝酸铑和硝酸钯。经如此预 涂覆的材料随后可以和氧化铝一起悬浮在水中。在湿态下碾磨该悬浮 液直到悬浮液的固体具有大约3至5μm的平均粒度。然后，用该悬浮 液按照已知的方法涂覆蜂窝体，将其干燥并煅烧。该制备方法保证了 钯和铑彼此分开地沉积于不同的载体材料上。