[发明专利]具有提高的老化稳定性的双层三效催化剂

说明书

本发明涉及一种催化剂，其包括在惰性催化剂载体上的两层，其中直接位于催化剂载体上的层A包含至少一种铂族金属和一种铈/锆/SE混合氧化物，以及施加在层A上并且直接接触排气流的层B包含至少一种铂族金属和铈/锆/SE混合氧化物，其中SE代表除了铈以外的稀土金属，其特征在于，层A的铈/锆/SE混合氧化物中SE氧化物的分数小于层B的铈/锆/SE混合氧化物中SE氧化物的分数。

本发明涉及一种三效催化剂，其由相互叠放的催化活性层组成并且适合用于清洁燃烧型发动机的排气。

三效催化剂用于清洁基本上化学计量运转的燃烧型发动机的排气。在化学计量运转中，进入发动机的空气量精确地对应于燃油完全燃烧所需的量。在这种情况下，空气-燃油比λ-也称为空燃比-精确地为1。大约λ＝1的三效催化剂能够同时转化烃、一氧化碳和氮氧化物为无害化合物。

通常，铂族金属被用作催化活性材料，特别是铂、钯和铑，其例如存在于作为载体材料的λ-氧化铝上。此外，三效催化剂包含储氧材料，例如铈/锆混合氧化物。在后一情况，稀土金属氧化物氧化铈构成对储氧重要的组分。与氧化锆和氧化铈一起，这些材料可包含其他组分，例如稀土金属氧化物或碱土金属氧化物。储氧材料通过施加催化活性材料例如铂族金属被活化，并因此也作为铂族金属的载体材料。

三效催化剂的组分可以存在于惰性催化剂载体上的单个涂覆层中；参见例如EP1541220A1。

然而，常用的是双层催化剂，其有利于不同催化过程的分离，并因此能够在两层中实现催化效果的最佳配合。后一类型的催化剂公开在例如WO95/35152A1、WO2008/000449A2、EP0885650A2、EP1046423A2、EP1726359A1和EP1974809A1中。

EP1974809A1公开了双层、三效催化剂，其在两层中包含铈/锆混合氧化物，其中分别地顶层中的铈/锆混合氧化物比底层中的具有更高比例的锆。

EP 1900416A2描述了双层、三效催化剂，其在两层中包含铈、锆、和铌的混合氧化物以及在底层中另外的CeZrYLa氧化铝颗粒。

EP1726359A1描述了双层、三效催化剂，其在两层中包含铈/锆/镧/钕混合氧化物，锆含量大于80mol％，其中分别地顶层中的铈/锆/镧/钕混合氧化物比底层中的具有更高比例的锆。

WO2008/000449A2也公开了双层催化剂，其在两层中包含铈/锆混合氧化物，并且再次其中顶层中的混合氧化物具有更高比例的锆。一定程度上，该铈/锆混合氧化物也可以被铈/锆/镧/钕混合氧化物或铈/锆/镧/钇混合氧化物替代。

WO2009/012348A1甚至描述了其中只在中间层和顶层包含储氧材料的三效催化剂。

对于减少燃烧型发动机的排放的持续增长的需求要求继续进一步研发催化剂。在欧洲，耐久性要求随着立法阶段欧5提高到160,000km。USA甚至有高达150,000英里的耐久性要求。因此，催化剂的老化稳定性已经变得甚至更加重要。一方面，老化后活性的重要标准是催化剂的转化污染物的启动温度，另一方面是其动态转化能力。用于污染物的启动温度指示该污染物将转化从此多于例如50％的温度。这些温度越低，在冷启动后污染物可以转化越快。在满负荷下，高达1,050℃的排气温度可以直接在马达输出端出现。催化剂的温度稳定性越好，将其布置越靠近发动机。这也改善在冷启动后的排气清洁。

当在2017年9月实施欧6c阶段时，欧洲排放法规将规定在实际驾驶条件下的排气测量。取决于驾驶条件，这可能意味着，催化剂将受到要求更严苛的要求-特别是对于一氧化碳和氮氧化物的动态转化。这些严格的要求甚至在催化剂的强烈老化后也必须满足。也因此原因，三效催化剂的老化稳定性必须进一步提高。

关于启动温度和老化后的动态转化能力，根据前述现有技术的催化剂具有非常好的性能。然而，提高的法规要求使得有必要寻找甚至更好的催化剂。