[发明专利]用于处理燃烧发动机排气流的催化剂中的作为铂族金属载体的二氧化钛掺杂的氧化锆

说明书

用于废气净化催化剂的混合金属氧化物复合材料包含以复合材料的重量计的以下共沉淀材料：量在55‑99％范围内的氧化锆；量在1‑25％范围内的二氧化钛；量在0‑20％范围内的促进剂和/或稳定剂。这些复合材料作为铂族金属(PGM)特别是铑的载体是有效的。

技术领域

本发明涉及一种用于排气净化催化剂的混合金属氧化物载体及其使用方法。更具体地，提供了用于铂族金属(PGM)的二氧化钛掺杂的氧化锆载体。具体地说，二氧化钛-氧化锆载体与任选添加的助催化剂如氧化镧或稳定剂一起支持铑，以在低温(例如低于350℃或低于400℃)下提供优异的三通转化(TWC)催化活性。

背景技术

未燃烧的烃、一氧化碳和氮氧化物污染物的排放标准继续变得更加严格。为了达到这种标准，含有三通转化(TWC)催化剂的催化转化器位于内燃机的排气管线中。这样的催化剂促进未燃烧的烃和一氧化碳的排气流中使用氧的氧化以及将氮氧化物还原成氮。政府法规(如美国的LEVIII和欧洲的Euro 6和7)将冷启动期间和催化剂已经完全升温之前的排放作为目标。解决这个问题的一个策略是确保铂族金属(PGM)通过不干扰并在较低温度下提高PGM性能的载体来提供。

具有镧系元素掺杂的氧化锆作为TWC应用的载体的催化剂在美国专利申请公开号2013/0115144中提出。WO9205861讨论了要用于支持铑的共同形成的二氧化铈-氧化锆复合材料，其中贱金属氧化物可以以铑作为促进剂共分散到载体上。

在本领域中仍然需要提供催化制品，其提供优异的催化活性和/或点火性能和/或组分的有效使用以实现规定的排放。

发明简述

本申请提供了用于排气净化催化剂的混合金属氧化物复合材料，以及制造和使用它们的方法。这些复合材料作为铂族金属(PGM)特别是铑的载体是有效的。

第一方面提供了用于排气净化催化剂的混合金属氧化物复合材料，以重量计，所述复合材料包含：量在55-99％范围内的氧化锆；量在1-25％范围内的二氧化钛；量在0-20％范围内的促进剂和/或稳定剂。促进剂可包含稀土金属氧化物且以0.1-20％范围内的量存在。促进剂可包含氧化镧、氧化钨、二氧化铈、氧化钕、氧化钆、氧化钇、氧化镨、氧化钐、二氧化铪或其组合。稳定剂可以以0.1-5％范围内的量存在并且包含氧化硅。稳定剂可以以0.1-10％范围内的量存在并且包含碱土金属氧化物。复合材料的二氧化铈含量可以为20重量％或更少，或10重量％或更少，或5重量％或更少，或1重量％或更少，或0.1重量％或更少，或甚至0重量％。

复合材料可以包含全部在共沉淀状态下的氧化锆、二氧化钛以及促进剂和/或稳定剂。或者，复合材料可以包含在共沉淀状态下的氧化锆和促进剂和/或稳定剂，并且从二氧化钛前体浸渍二氧化钛。二氧化钛前体可包括钛盐、含钛有机络合物、二氧化钛溶胶或胶体二氧化钛。

复合材料在1000℃下烘箱老化12小时后的表面积可在10-40m²/g的范围内。

另一方面提供了一种用于处理燃烧发动机的排气流的催化剂复合材料，所述催化剂复合材料包含在支撑体上的催化材料，所述催化材料包括：负载在本文公开的任何混合金属氧化物复合材料上的铂族金属(PGM)。催化剂复合材料可以以0.1-5重量％范围内的量包含铑。催化剂复合材料可包含在5至250的范围内的二氧化钛/铑的重量比。催化剂复合材料可以包含0.25重量％的铑，其在950℃下老化后有效提供50％或更高的一氧化碳和氮氧化物的转化率；以及在300℃下进行的贫-富λ扫描试验过程中在0.98至1.02范围内的λ处10％或更高的烃的转化率。

在另一方面，一种用于处理包含烃、一氧化碳和氮氧化物的内燃机的排气流的系统包括：排气导管，所述排气导管经由排气歧管与内燃机流体连通；和本文公开的任何催化剂复合材料。