[发明专利]负载于大孔氧化铝载体上的铂族金属催化剂

说明书

本发明提供了一种适合至少部分转化气态烃类(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的三元转化(TWC)催化剂组合物。该催化剂组合物通常包含浸渍到多孔耐火氧化物载体中的铂族金属组分，其中该多孔耐火氧化物载体具有约250‑约的平均孔半径，至少约1.8ml/g的总侵入体积和至少约80％的孔隙率。

发明领域

本发明一般性地涉及三元转化催化剂领域及其在排放气体处理系统中降低烃类、一氧化碳和氮氧化物的用途。

发明背景

对于通过降低废气中所含有害组分如烃类(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)而提纯由内燃机排放的废气开发了各种催化剂。

这些催化剂通常为废气处理系统的一部分，后者可以进一步包括催化转化器、蒸发排放装置、涤气装置(例如烃、硫等)、微粒过滤器、捕集器、吸附器、吸收器、非热等离子体反应器等以及包含前述装置中至少一种的组合。这些装置各自就其在各种条件下降低废气料流中任一种有害组分的浓度的能力单独或组合进行评价。

催化转化器例如是废气处理系统所使用的一种废气排放控制装置并且包括一种或多种设置在基材上的催化材料。催化材料的组成、基材的组成和催化材料设置在基材上的方法用作一种其中将催化转化器相互区分的方式。

例如，催化转化器的催化剂复合材料通常包含分散于一种或多种耐火金属氧化物载体上的铂族金属(PGM)。这些催化剂复合材料通常由于其在处理内燃机的废气料流以降低氮氧化物(NOx)、烃类(HC)和一氧化碳(CO)气态污染物中的用途而被已知。这些催化剂复合材料称为三元转化催化剂(TWC)。这些催化剂复合材料通常形成于其上沉积有一种或多种催化剂涂料组合物的陶瓷或金属基材载体(如本文下面所述的流通型蜂窝状整块载体)上。

例如，通常将钯(Pd)浸渍到耐火金属氧化物载体如氧化铝中。通常将使用负载Pd的氧化铝的TWC催化剂复合材料用于处理来自汽油和柴油内燃机的废气排放。然而，这些载体具有缺乏水热稳定性的缺点。

随着排放法规变得更为严格，持续需要开发具有改进的催化性能和稳定性的催化剂复合材料。

发明概述

本发明提供了一种适合至少部分转化气态烃类(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的三元转化(TWC)催化剂组合物。该TWC催化剂组合物包括浸渍到多孔耐火氧化物载体中的PGM组分并且可以任选包括浸渍到储氧组分(OSC)中的相同PGM组分。不像当前用于TWC催化剂组合物中的多孔耐火氧化物载体，本发明的多孔耐火氧化物载体呈现至少80％的孔隙率，至少1.8ml/g的总侵入体积(intrusion volume)和约250-约的平均孔半径。当使用本发明的TWC催化剂组合物时，正是这些性能(即高孔隙率、高侵入体积和平均孔半径)的组合有助于HC、CO和NOx的有效催化转化。此外，还观察到该类TWC催化剂组合物的改进物理性能，这包括水热稳定性、PGM分散和传质性能。

本发明的一个方面涉及一种包含浸渍到多孔耐火氧化物载体中的铂族金属组分的催化剂组合物，其中该多孔耐火氧化物载体具有约250-约的平均孔半径，至少约1.8ml/g的总侵入体积和基于总体积为至少约80％的孔隙率。

在一些实施方案中，多孔耐火氧化物载体具有至少约50m²/g的总孔面积(例如通过水银孔率法测量)。

在一些实施方案中，将铂族金属浸渍到储氧组分中。在另一实施方案中，铂族金属组分为钯。在一个实施方案中，该多孔耐火氧化物载体为氧化铝。在某些实施方案中，该氧化铝载体可以用额外的金属氧化物，如La、Mg、Ba、Sr、Zr、Ti、Si、Ce、Mn、Nd、Pr、Sm、Nb、W、Mo、Fe或其组合的氧化物改性或稳定化。

在一些实施方案中，铂族金属组分为钯和铂的组合，其中铂以总铂族金属组分的约10-约80重量％存在。例如，在一些实施方案中，铂以总铂族金属组分的约20-约60重量％存在。