[发明专利]含铂催化剂体系

说明书

本公开提供了一种在高温下操作三效催化剂体系的方法。该方法包括：使离开发动机的高温废气流通过热稳定三效催化剂体系，所述热稳定三效催化剂体系包含：金属氧化物载体；设置在该载体上的两种或更多种催化活性金属，以及设置在该载体的一个或多个暴露表面上的多孔金属氧化物涂层。所述催化活性金属中的至少一种可以是铂（Pt）。该方法进一步包括减少离开热稳定三效催化剂体系的流出流中氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）和非甲烷烃（HCs）的量，以使流出流具有的氮氧化物（NO_x）和非甲烷烃（HCs）的总量小于或等于约30毫克/英里以及一氧化碳（CO）小于或等于约0.5克/英里。

技术领域

本公开涉及抗高温失活的催化剂体系以及制备这种催化剂体系的改进方法。

背景技术

本节提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

金属纳米颗粒可以构成用于多种应用的催化剂的活性位点，例如用于生产燃料、化学品和药物的催化剂，以及用于汽车的排放控制的催化剂（例如三效催化剂（“TWC”）体系，用于带有内燃机（“ICE”）的车辆）。催化剂体系通常包含多孔催化剂载体材料，在其上设置有一种或多种催化活性组分（例如，铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh））以及一种或多种任选的促进剂。

在持续使用之后，特别是在高温下，包含负载的金属颗粒的这些催化剂体系可能由于烧结而失去催化活性（例如，在高温下发生的热诱导的催化剂失活）。通过各种机制，烧结可导致催化剂体系发生若干变化。例如，在高温下暴露时，载体上催化剂金属粒径会增加，导致可用于促进催化反应的活性金属表面积减少。这样的粒径增加可以通过“奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening）”机制发生，其中从金属纳米颗粒发射的原子物种在载体表面上移动或扩散，或者与另一纳米颗粒发生气相聚结，导致纳米颗粒生长。失活也可能由于催化剂载体的结构变化而发生，其中催化剂载体的孔会塌陷并且可能包封或包裹分布在表面上的催化剂颗粒。

在发生烧结或失活过程之后，催化剂活性会降低。已经采用了各种技术来减少金属纳米颗粒催化剂的烧结。例如，金属已经与其他金属形成合金，金属纳米颗粒已经通过例如原子层沉积用无定形涂层包封，并且已经尝试将金属纳米颗粒牢固锚定在载体上。但是，这些技术仅导致有限的成功。因此，仍然需要抵抗热失活的改进的催化剂（和相关方法），特别是在三效催化剂的情况下，其在车辆运行期间往往暴露于高温（例如1000℃或更高）。

发明内容

本节提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

在各个方面，本公开提供了一种在高温下操作三效催化剂体系的方法。该方法可以包括使离开内燃机的高温废气流通过热稳定三效催化剂体系。高温废气流可以包含氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）和非甲烷烃（HCs），并且可以具有大于或等于约600℃的温度。所述热稳定三效催化剂体系可包含包含一种或多种金属氧化物的载体；设置在该载体上的两种或更多种催化活性金属；以及多孔金属氧化物涂层，其设置在所述载体的一个或多个暴露表面上并与所述两种或更多种催化活性金属相邻。所述两种或更多种催化活性金属中的至少一种可以是铂（Pt），并且铂（Pt）在载体上的负载密度可以大于或等于约0.05%（w/w）至小于或等于约50%（w/w）。该方法可以进一步包括减少离开热稳定三效催化剂体系的流出流中氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）和非甲烷烃（HCs）的量，以使流出流具有的氮氧化物（NO_x）和非甲烷烃（HCs）的总量小于或等于约30毫克/英里以及一氧化碳（CO）小于或等于约0.5克/英里。

在一个方面，所述高温废气流的温度可以大于或等于约1,000℃。

在一个方面，所述高温废气流的温度可以小于或等于约1,200℃。

在一个方面，所述热稳定三效催化剂体系可以是老化的热稳定三效催化剂体系。热稳定三效催化剂体系可在大于或等于约800℃至小于或等于约1200℃下老化大于或等于约48小时。