[发明专利]用于汽油废气应用的新型三区两层TWC催化剂

说明书

公开了三元催化剂制品，及其在用于内燃机的排气系统中的用途。用于处理废气的催化剂制品，其包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的入口催化剂层，其中该入口催化剂层包含入口钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的出口催化剂层，其中该出口催化剂层包含出口铑组分；和其中该出口催化剂层与该入口催化剂层重叠。

技术领域

本发明涉及用于处理汽油机的废气排放的催化制品。

背景技术

内燃机产生含有多种污染物的废气，污染物包括烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(“NO_x”)。广泛地使用包含废气催化剂的排放控制系统来减少这些污染物排放到大气的量。用于汽油机应用的常用催化剂是TWC。TWC执行三个主要功能：(1)CO的氧化；(2)未燃烧的HC的氧化；和(3)NO_x还原为N₂。

在多数催化转化器中，TWC被涂覆在可以承受高温的高表面积载体如流通式蜂窝体整料上。这些载体的大表面积促进所需的非均相反应，但是也会造成排气背压的增高，即限制废气从发动机流到排气管。排气系统中的高背压会降低发动机的燃料经济性和功率输出。尽管TWC技术取得了进步，如美国专利6,022,825、美国专利9,352,279、美国专利9,040,003和美国专利公布2016/0228818中描述的那些，但是仍需要用于某些发动机平台的改进的催化转化器，其同时产生高转化速率和低背压。本发明尤其解决了这些需要。

发明内容

本发明的一个方面涉及用于处理废气的催化剂制品，其包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的入口催化剂层，其中该入口催化剂层包含入口钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的出口催化剂层，其中该出口催化剂层包含出口铑组分；和其中该出口催化剂层与该入口催化剂层重叠。

本发明还包括用于内燃机的排气系统，其包含本发明的三元催化剂部件。

本发明还包括处理内燃机的废气，特别是处理汽油机的废气。该方法包括使废气与本发明的三元催化剂部件接触。

附图说明

图1显示了具有入口催化剂层和出口催化剂层的催化剂制品。入口催化剂层完全地直接负载/沉积在载体上。出口催化剂层部分地直接负载/沉积在载体上，并部分地负载/沉积在入口催化剂层的上面。

图2显示了具有入口催化剂层和出口催化剂层的催化剂制品。出口催化剂层完全地直接负载/沉积在载体上。入口催化剂层部分地直接负载/沉积在载体上，并部分地负载/沉积在出口催化剂层的上面。

图3显示了对比的商业催化剂制品，其在同一个区域的载体上具有两个催化剂层。

具体实施方式

本发明涉及燃烧废气如由汽油机或其他发动机产生的废气的催化转化，并涉及相关的催化制品和系统。更具体地，本发明涉及在车辆排气系统中NO_x、CO和HC的同时净化。本发明人发现了某些催化活性金属和它们的取向之间的协同关系，其出人意料地产生NO_x、CO和HC的高转化率，同时降低排气背压。本发明的方法还减少了处理时间，和降低了催化剂成本。

本发明的一个方面涉及用于处理废气的催化剂制品，其包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的入口催化剂层，其中该入口催化剂层包含入口钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的出口催化剂层，其中该出口催化剂层包含出口铑组分；和其中该出口催化剂层与该入口催化剂层重叠。

本发明的催化剂制品可以沿着载体的轴划分为三个催化剂区：仅涂有入口催化剂层的上游区，涂有入口和出口催化剂层的中间区，和仅涂有出口催化剂层的下游区。