[发明专利]废气净化催化剂

说明书

本发明公开了三路催化剂制品以及其在用于内燃式引擎的排气系统中的用途。所述用于处理废气的催化剂制品包含：基底；和所述基底上的催化区域；其中所述催化区域包含铂族金属(PGM)组分、氧化物和稀土金属组分；其中所述氧化物为无机氧化物、储氧组分(OSC)材料、或它们的混合物；其中按所述氧化物表面上的元素计，每单位氧化物比表面积的稀土金属组分浓度为1μmol/m²至20μmol/m²。

技术领域

本发明涉及可用于处理来自汽油引擎的废气排放物的催化剂。

背景技术

内燃式引擎产生废气，该废气包含多种污染物，包括烃类(HC)、一氧化碳(CO)、和氮氧化物(“NO_x”)。包含废气催化剂的排放控制系统被广泛用于减少排放到大气中的这些污染物的量。用于汽油引擎应用的常用催化剂是三路催化剂(TWC)。TWC执行三个主要功能：(1)一氧化碳(CO)的氧化；(2)未燃烧的烃类的氧化；和(3)NO_x至N₂的还原。

TWC催化剂需要仔细的引擎管理技术，以确保引擎在或接近于化学计量条件(或空气/燃料比，λ＝1)操作。然而，出于技术原因，引擎必须在操作循环期间在各个阶段时在λ＝1的任一侧上操作。当引擎富油运行时，例如在加速期间，总废气组合物实际上减少，并且更难以在催化剂表面上进行氧化反应。因此，已开发了TWC以掺入组分，所述组分在操作循环的贫油阶段期间储存氧气，并且在操作循环的富油阶段释放氧气，因此延长了有效操作窗口。出于此类目的，基于氧化铈(例如，氧化铈-氧化锆混合氧化物)的材料在绝大多数当前商业TWC中用作储氧组分(OSC)。

已知贵金属颗粒的聚集是导致用于净化汽油引擎废气的TWC催化剂的劣化的一个因素。具体地讲，已知铑通过在高温/氧化气氛中转化成氧化铑而增加聚集率，并且聚集导致催化剂活化点的表面积变得更小，从而导致催化剂性能的劣化。

尽管在TWC技术方面取得了进展，但仍需要用于某些引擎平台的改善的催化转化器，所述催化转化器产生高转化率并具有改善的热稳定性。本发明尤其解决了这些需求。

发明内容

本公开的一个方面涉及用于处理废气的催化剂制品，所述催化剂制品包含：基底；和所述基底上的催化区域；其中所述催化区域包含铂族金属(PGM)组分、氧化物和稀土金属组分；其中所述氧化物为无机氧化物、储氧组分(OSC)材料、或它们的混合物；其中按所述氧化物表面上的元素计，每单位氧化物比表面积的稀土金属组分浓度为1μmol/m²至20μmol/m²。

本发明还包括用于内燃式引擎的排气系统，所述排气系统包含本发明的三路催化剂组分。

本发明还包括处理来自内燃式引擎的废气，具体地讲处理来自汽油引擎的废气。该方法包括使废气与本发明的三路催化剂组分接触。

附图说明

图1为示出在实施例1-4和比较例1的废气净化催化剂的耐久测试之后的Rh分散度水平的图。

图2示出了在实施例5的废气净化催化剂的耐久测试之后，Rh分散度水平与氧化铈-氧化锆复合氧化物上的表面层浓集的Nd的浓度水平之间的关系。

图3示出了在实施例6的废气净化催化剂的耐久测试之后，Rh分散度与镧稳定的氧化铝氧化物上的表面层浓集的Nd的浓度水平之间的关系。

图4示出了在实施例1-4和比较例1的废气净化催化剂的催化剂评估测试中，废气组分与净化率之间的关系。

图5示出了在实施例5的废气净化催化剂的催化剂评估测试中，氧化铈-氧化锆复合氧化物表面层上的Nd浓度水平与废气组分的净化率之间的关系。

图6示出了在实施例6的废气净化催化剂的催化剂评估测试中，镧稳定的氧化铝表面层上的Nd浓度水平与废气组分的净化率之间的关系。