專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的制作方法
汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，更特別是具有包含Rh作為貴金屬的催化劑層和包含Rh和Pt或Pd作為貴金屬的其它催化劑層的特殊結(jié)構(gòu)以能夠在空氣-燃料比波動(dòng)的條件下提供高NOx還原性能的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器。2.相關(guān)技術(shù)描述從汽車(chē)中排放的廢氣包括HC、C0和N0X，并將這些物質(zhì)在通過(guò)廢氣催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)以后排放到空氣中。作為本文所用的典型廢氣催化轉(zhuǎn)化器，廣泛使用三元催化轉(zhuǎn)化器，其中貴金屬如鉬(Pt)、銠(Rh)和鈀(Pd)負(fù)載于多孔氧化物載體如氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋯(ZrO2)和二氧化鈦(TiO2)上。三元催化轉(zhuǎn)化器將HC和CO氧化并將廢氣中的NOx還原，所述廢氣被排放到發(fā)動(dòng)機(jī)的下游側(cè)以將它們轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)。三元催化轉(zhuǎn)化器在催化轉(zhuǎn)化器接收在接近理論空氣-燃料比下燃燒的化學(xué)計(jì)量大氣中的廢氣時(shí)最有效。然而，近年來(lái)非常需要燃料效率的改進(jìn)，且廢氣催化轉(zhuǎn)化器經(jīng)受快速大氣波動(dòng)使得在一些情況下燃料中斷的數(shù)目在l，000°c的高溫下提高，或氧化或還原在高溫下基于空氣-燃料比的波動(dòng)而進(jìn)行。這種快速大氣波動(dòng)顯著促進(jìn)催化減活，其中在三元催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生貴金屬組分的晶粒生長(zhǎng)，因此催化轉(zhuǎn)化器的性能劣化。在三元催化轉(zhuǎn)化器的組分中，Rh為主要組分，且ZrO2和Al2O3用作載體以防止Rh的晶粒生長(zhǎng)。另外，改進(jìn)載體的耐熱性的技術(shù)是已知的。然而，通過(guò)改進(jìn)載體的耐熱性而防止Rh的晶粒生長(zhǎng)的嘗試顯示出對(duì)熱劣化的作用，但對(duì)防止由于大氣波動(dòng)導(dǎo)致的Rh劣化具有不足的作用。另一方面，嘗試改變?cè)诨鶎硬牧仙闲纬傻拇呋瘎拥慕Y(jié)構(gòu)以改進(jìn)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的催化性能。例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2006-326428 (JP-A-2006-326428)描述了廢氣催化轉(zhuǎn)化器在高溫下具有高NOx還原性能，其具有在上游側(cè)且僅含有Rh或含有比例為1:1重量計(jì)的Rh和不同于Rh的貴金屬的A區(qū)催化劑涂層和在下游側(cè)上且具有更高含量的不同于Rh的貴金屬的B區(qū)催化劑涂層。另外，JP-A-2006-326428描述了 HC50%氧化速率實(shí)現(xiàn)溫度作為具體實(shí)例。然而，在說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有提到在催化轉(zhuǎn)化器在空氣-燃料比波動(dòng)條件下經(jīng)受耐久性試驗(yàn)以后的NOx還原性能。PCT申請(qǐng)N0.2007-38072 (JP-A-2007-38072)的
公開(kāi)日本翻譯描述了一種廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其具有催化劑基層材料和在催化劑基層材料上形成的催化劑涂層，其中催化劑涂層具有在廢氣流向的上游側(cè)提供的上游段和在下游側(cè)提供的下游段，且上游段具有包含上游段內(nèi)層和上游段外層的層結(jié)構(gòu)。JP-A-2007-38072還描述了在下游段中使用Rh和不同于Rh的貴金屬的組合和在上游段和下游段中都僅包含Rh作為貴金屬的廢氣催化轉(zhuǎn)化器。然而，說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有提到在催化轉(zhuǎn)化器在空氣-燃料比波動(dòng)條件下經(jīng)受耐久性試驗(yàn)以后的NOx還原性能。此外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2010-5592 (JP-A-2010-5592)描述了一種廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其具有薄且含有Pd的上游催化劑層和包含在下游側(cè)上且含有Pt的催化劑內(nèi)層和含有Rh的催化劑外層的下游催化劑層，其中催化劑外層的厚度相對(duì)于催化劑內(nèi)層的厚度之比為1.5-2.5。JP-A-2010-5592還描述了具體實(shí)施例使得Pd和Pt獨(dú)立地用作不同于Rh的貴金屬。然而，說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有提到在催化轉(zhuǎn)化器在空氣-燃料比波動(dòng)條件下經(jīng)受耐久性試驗(yàn)以后的NOx還原性能。gp，上述 JP-A-2006-326428、JP-A-2007-38072 和 JP-A-2010-5592 中公開(kāi)的廢氣催化轉(zhuǎn)化器在催化轉(zhuǎn)化器在空氣-燃料比波動(dòng)條件下經(jīng)受耐久性試驗(yàn)以后提供不足的NOx還原性能。因此，需要具有比相關(guān)技術(shù)更高的NOx還原性能的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供甚至在空氣-燃料比波動(dòng)條件下可提供高NOx還原性能的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器。本發(fā)明的第一方面涉及汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其包含:含有Rh和Pd或Pt作為貴金屬的第一催化劑層；位于與第一催化劑層相比廢氣流向的下游側(cè)上且僅含有Rh作為貴金屬的第二催化劑層；和第一催化劑層和第二催化劑層分別位于其上的基層材料。在汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器中，自基層材料的下游端起第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約50-90%，第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量％，且其余Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層中。在上述方面中，自基層材料的下游端起第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例可以為約80%。在上述方面中，第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例可以為約80質(zhì)量％。在上述方面中，自基層材料的上游端起第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例可以為約20-90%。在上述方面中，自基層材料的上游端起第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例可以為約80%。在上述方面中，第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度與第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度之和相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例可以為大于I。另外，第二催化劑層可部分位于第一催化劑層上，其中第一催化劑層和第二催化劑層相互重疊。在上述方面中，第一催化劑層的催化劑組成可以為:Rh=0.06g/L, Pt=lg/L,Al203=20g/L, Zr02-Ce02=100g/L。另外，第二催化劑層的催化劑組成可以為Rh=0.24g/L，Al203=30g/L, Zr02_Ce02=30g/L。本發(fā)明的第二方面涉及汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法。汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法包括:制備基層材料；制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)將載有Rh和Pt或Pd作為貴金屬的氧釋放材料和水混合而得到并應(yīng)用于第一催化劑層；制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)使用載有Rh作為貴金屬的氧釋放材料并使用與制備第一催化劑層相同的方式得到并應(yīng)用于在與第一催化劑層相比廢氣流向的下游側(cè)提供的第二催化劑層；將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿自基層材料的廢氣流向的上游側(cè)起供向基層材料直至第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約20-90%的位置，并將淤漿干燥和焙燒；和將應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿自廢氣流向的下游側(cè)起供向基層材料直至第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約50-90%的位置，并將淤漿干燥和焙燒。在上述方面中，可將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿與載體基層材料和粘合劑進(jìn)一步混合。在上述方面中，可將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量％。另外，可將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得其余Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層中。在上述方面中，可將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度與第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度之和相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例大于I。另外，可將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第二催化劑層的一部分位于第一催化劑層上，其中第一催化劑層和第二催化劑層相互重疊。根據(jù)上述方面，可得到甚至在空氣-燃料比波動(dòng)條件下的耐久性試驗(yàn)以后可提供高NOx還原性能的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器。附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明典型實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性參考附圖描述于下文中，其中類(lèi)似的數(shù)字表示類(lèi)似的元件，且其中:

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的部分放大截面示意圖；圖2為相關(guān)技術(shù)的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的部分放大截面示意圖；圖3為顯示通過(guò)使用實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-4中所得汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，在空氣-燃料波動(dòng)比條件下在耐久性試驗(yàn)以后NOx還原速率與Lb/Ls之間的關(guān)系的圖；圖4為顯示通過(guò)使用實(shí)施例4-6和對(duì)比例5-8中所得汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，在空氣-燃料比波動(dòng)條件下在耐久性試驗(yàn)以后NOx還原速率與第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例之間的關(guān)系的圖；和圖5為顯示通過(guò)使用實(shí)施例7-11和對(duì)比例9-10中所得汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，在空氣-燃料比波動(dòng)條件下在耐久性試驗(yàn)以后NOx還原速率與La/Ls之間的關(guān)系的圖。實(shí)施方案詳述如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I包括位于廢氣流向9的上游側(cè)并含有Rh和Pd或Pt作為貴金屬的第一催化劑層2，位于廢氣流向9的下游側(cè)并僅含有Rh作為貴金屬的第二催化劑層3，和第一催化劑層和第二催化劑層分別位于其上的基層材料4。在汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I中，自基層材料4的下游端6起第二催化劑層3的涂覆長(zhǎng)度Lb相對(duì)于廢氣流向上基層材料4的總長(zhǎng)度Ls的比例(下文中稱(chēng)為L(zhǎng)b/Ls)為約50-90%,第二催化劑層3中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層2和第二催化劑層3中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量％，且其余Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層2中。通過(guò)使用根據(jù)上述實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，如圖3和4中所示，在空氣-燃料比波動(dòng)條件下的耐久性試驗(yàn)以后，由稍后在實(shí)施例部分中描述的測(cè)量方法得到的N0X50%還原溫度可以低于350°C。
在該實(shí)施方案中，自基層材料4的上游端5起第一催化劑層2的涂覆長(zhǎng)度La相對(duì)于廢氣流向上基層材料4的總長(zhǎng)度Ls的比例(下文中稱(chēng)為L(zhǎng)a/Ls)為約20-90%。在該實(shí)施方案中，第一催化劑層2的涂覆長(zhǎng)度La與第二催化劑層3的涂覆長(zhǎng)度Lb之和(La+Lb)相對(duì)于廢氣流向上基層材料4的總長(zhǎng)度Ls的比例[(La+Lb)/Ls]大于1，且第二催化劑層3部分7位于第一催化劑層2上,其中第一催化劑層2和第二催化劑層3相互重疊。通過(guò)使用根據(jù)上述實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，如圖5所示，N0X50%還原溫度可以為低于340°C。相反，如圖2所示，常用汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器10具有位于基層材料4上且含有Pd或Pt作為貴金屬的第二催化劑層8和進(jìn)一步位于第二催化劑層8的整個(gè)區(qū)域上且僅含有Rh的第二催化劑層3。如果Lb/Ls在約50-90%的范圍外，則N0X50%還原溫度達(dá)到350°C或更高，如圖3所示。此外，如果第二催化劑層3中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層2和第二催化劑層3中所含Rh的總量的比例在約50-90質(zhì)量％的范圍外，則N0X50%還原溫度達(dá)到350°C或更高，如圖4所示。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I能夠促進(jìn)第一催化劑層2的氧吸附反應(yīng)以及特別是緩和第二催化劑層3中最活性的Rh經(jīng)受的大氣波動(dòng)，以防止Rh劣化。此夕卜，認(rèn)為汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I能夠防止當(dāng)Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層2中時(shí)通過(guò)Pd-Rh或Pt-Rh的合金形成而使催化劑燒結(jié)。認(rèn)為上述Pd-Rh或Pt-Rh的合金形成在將催化劑層加熱至約1，00(TC的溫度時(shí)發(fā)生。上述基層材料4包括陶瓷材料如堇青石和金屬基層材料如不銹鋼。上述基層材料4的形狀不受限制且包括直流類(lèi)型、過(guò)濾器類(lèi)型和其它形狀。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I通常在形成廢氣流動(dòng)的氣流通道的流動(dòng)通道壁上形成。在本發(fā)明實(shí)施方案中，第一催化劑層2包含Rh和Pd或Pt作為貴金屬且通常包含負(fù)載貴金屬的氧釋放材料，此外還有載體基層材料。在本發(fā)明實(shí)施方案中，第二催化劑層3僅包含Rh作為貴金屬，且通常包含負(fù)載貴金屬的氧釋放材料，此外還有載體基層材料。氧釋放材料包括含有鈰(Ce)的氧化物。含有Ce的氧化物包括二氧化鈰(CeO2)。二氧化鈰(CeO2)可作為復(fù)合氧化物如二氧化鈰-氧化鋯(CeO2-ZrO2)復(fù)合氧化物(CZ)使用。另外，上述二氧化鈰復(fù)合氧化物包括由Ce、Zr和O三種元素組成的固溶體的二級(jí)顆粒和由上述三種元素加上稀土元素如Y和Nd的四種或更多種元素組成的固溶體的二級(jí)顆粒。載體基層材料包含A1203、SiO2, TiO2和ZrO2中的至少一種。上述貴金屬通?？韶?fù)載催化劑層中0.01g/L或更大，特別是催化劑層中0.01-2g/L的量。此外，第一催化劑層2和第二催化劑層3可包含氧化鋁粘合劑作為粘合劑。本發(fā)明汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I的生產(chǎn)方法可包括如下步驟:制備基層材料4如蜂窩基層材料；制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)將載有Rh和Pt或Pd作為貴金屬的氧釋放材料、在一些情況下載體基層材料如Al2O3,以及然后粘合劑如氧化鋁粘合劑以給定比例混合并加入水而得到并應(yīng)用于在廢氣流向9的上游側(cè)提供的第一催化劑層2，和制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)使用載有Rh作為貴金屬的氧釋放材料并使用與制備第一催化劑層2相同的方式得到并應(yīng)用于在廢氣流向9的下游側(cè)提供的第二催化劑層3 ;將自預(yù)期在基層材料4如蜂窩基層材料的廢氣流向9的上游側(cè)上的開(kāi)口起應(yīng)用于第一催化劑層2的涂覆淤漿供向基層材料4縱向上的指定長(zhǎng)度并將淤漿干燥和焙燒；和將自預(yù)期在廢氣流向9的下游側(cè)上的開(kāi)口起應(yīng)用于第二催化劑層3的涂覆淤漿供向基層材料4縱向上的指定長(zhǎng)度并將游衆(zhòng)干燥和焙燒。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I具有高NOx還原性能。根據(jù)該實(shí)施方案的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器I可與具有其它功能的元件如顆粒物過(guò)濾器組合使用。下文中會(huì)與對(duì)比例一起描述本發(fā)明的實(shí)施例。以下實(shí)施例意欲僅為說(shuō)明性且不意欲限制本發(fā)明。在以下各個(gè)實(shí)施例中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的N0X50%還原溫度根據(jù)下文所述耐久性試驗(yàn)和催化劑評(píng)估方法測(cè)定。然而，顯然汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的耐久性試驗(yàn)和催化劑評(píng)估方法不限于以下方法，而是以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為它們等同的方法的類(lèi)似方式進(jìn)行。耐久性試驗(yàn)條件如下:耐久性溫度和時(shí)間=950°C X 50小時(shí)；耐久性環(huán)境=14.6的空氣-燃料比(50秒)+燃料切斷(5秒)+13.5的空氣-燃料比(5秒)=總計(jì)60秒循環(huán)。在上述耐久性試驗(yàn)以后進(jìn)行催化劑的NOx還原性能評(píng)估方法以通過(guò)將輸入空氣-燃料比固定在14.6，以10°C /min的速率從100°C升高溫度，并測(cè)定NOx還原速率而得到N0X50%還原溫度(在圖中表示為N0X-T50)。在實(shí)施例1-3中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)將第一催化劑層和第二催化劑層中所含組分以以下所述組成固定，將La/Ls設(shè)置為80%，將Lb/Ls改為60%(實(shí)施例1)、80%(實(shí)施例2)和90%(實(shí)施例3)以在陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)(矩形孔，3.5mil/600cpsi, 103mm直徑X 105mm長(zhǎng)度)上形成催化劑涂層而得到。第一催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.06g/L, Pt=lg/L, Al203=20g/L,Zr02-Ce02=100g/Lo 第二催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.24g/L，Al203=30g/L,Zr02-Ce02=30g/L。另一方面，在對(duì)比例1-4中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)類(lèi)似于實(shí)施例1的方式得到，不同之處在于將Lb/Ls改為10%(對(duì)比例I)、20%(對(duì)比例2)、40%(對(duì)比例3)和100%(對(duì)比例4)以形成催化劑涂層。在耐久性試驗(yàn)以后通過(guò)使用實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-4中所得催化劑的NOx還原性能評(píng)估結(jié)果顯示于圖3中。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)N0X50%還原溫度在50-90%的LA/LS范圍內(nèi)為350°C以下，且通過(guò)將La/Ls設(shè)置為80%并將Lb/Ls設(shè)置為80%以形成催化劑涂層而得到的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器顯示出最有利的NOx還原性能。在實(shí)施例4-6中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)如下以Xg/L表示第二催化劑層中所含Rh的量，用(0.3-X) g/L表示第一催化劑層中所含Rh的量，將第二催化劑層中所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例改為60% (實(shí)施例4)、80%(實(shí)施例5)或90% (實(shí)施例6)，設(shè)置以下所述組成的其它組分，將La/Ls設(shè)置為80%，并將Lb/Ls設(shè)置為80%的恒定值以在陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)(矩形孔,3.5mil/600cpsi, 103mm直徑X 105mm長(zhǎng)度)上形成催化劑涂層而得到。第一催化劑層的催化劑組成為:Rh=(0.3-X) g/L, Pt=lg/L, Al203=20g/L,Zr02-Ce02=100g/Lo 第二催化劑層的催化劑組成為:Rh=Xg/L，Al203=30g/L，Zr02-Ce02=30g/L0
另一方面，在對(duì)比例5-8中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)類(lèi)似于實(shí)施例4的方式得至IJ，不同之處在于第二催化劑層中所含Rh的量以Xg/L表示，第一催化劑層中所含Rh的量以(0.3-X)g/L表示，第二催化劑層中所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例改為10%(對(duì)比例5)、20%(對(duì)比例6)、40%(對(duì)比例7)和100%(對(duì)比例8)以形成催化劑涂層。在耐久性試驗(yàn)以后通過(guò)使用實(shí)施例4-6和對(duì)比例5-8中所得催化劑的NOx還原性能評(píng)估結(jié)果顯示于圖4中。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)N0X50%還原溫度在其中第二催化劑層所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例為50-90%的范圍內(nèi)為350°C以下，且通過(guò)將La/Ls設(shè)置為80%，將LB/LS設(shè)置為80%，并將第二催化劑層中所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例設(shè)置為80%以形成催化劑涂層而得到的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器顯示出最有利的NOx還原性能。在實(shí)施例7-11中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)將第二催化劑層中所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例設(shè)置為80%的恒定值，將其它組分設(shè)置為以下所述組成，將La/Ls改為20% (實(shí)施例7)、40%(實(shí)施例8)、60%(實(shí)施例9)、80%(實(shí)施例10)和90% (實(shí)施例11)并將LB/LS設(shè)置為80%的恒定值以在陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)(矩形孔,3.5mil/600cpsi, 103mm直徑X 105mm長(zhǎng)度)上形成催化劑涂層而得到。第一催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.06g/L, Pt=lg/L, Al203=20g/L,Zr02-Ce02=100g/Lo 第二催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.24g/L，Al203=30g/L,Zr02-Ce02=30g/L。另一方面，在對(duì)比例9-10中，汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器通過(guò)類(lèi)似于實(shí)施例7的方式得至|J，不同之處在于將La/Ls改為10%(對(duì)比例9)或100%(對(duì)比例10)以形成催化劑涂層。在耐久性試驗(yàn)以后通過(guò)使用實(shí)施例7-11和對(duì)比例9-10中所得催化劑的NOx還原性能評(píng)估結(jié)果顯示于圖5中。從圖5中看出，當(dāng)將Lb/Ls設(shè)置為80%并將第二催化劑層中所含Rh相對(duì)于Rh總量的比例設(shè)置為80%的恒定值時(shí)，通過(guò)在其中La/Ls為20-90%的范圍內(nèi)形成催化劑涂層而得到的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器顯示出340°C以下的N0X50%還原溫度。通過(guò)將La/Ls設(shè)置為80%以形成催化劑涂層而得到的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器顯示出最有利的NOx還原性能。根據(jù)本發(fā)明，可得到可緩和空氣-燃料比波動(dòng)并防止Rh劣化以提供高NOx還原性能的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其包括: 含有Rh和Pd或Pt作為貴金屬的第一催化劑層； 位于與第一催化劑層相比廢氣流向的下游側(cè)上且僅含有Rh作為貴金屬的第二催化劑層；和 第一催化劑層和第二催化劑層分別位于其上的基層材料， 所述汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的特征在于: 自基層材料的下游端起第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約50-90% ； 第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量％;且 其余Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中自基層材料的下游端起第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1或2的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例為約80質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中自基層材料的上游端起第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約20-90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中自基層材料的上游端起第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中: 第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度與第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度之和相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例大于I ;且 第二催化劑層的一部分位于第一催化劑層上，其中第一催化劑層和第二催化劑層相互重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其中: 第一催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.06g/L, Pt=lg/L, Al203=20g/L, ZrO2-CeO2=IOOg/L;且 第二催化劑層的催化劑組成為:Rh=0.24g/L，Al203=30g/L, Zr02_Ce02=30g/L。
8.汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法，其特征在于包括: 制備基層材料； 制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)將載有Rh和Pt或Pd作為貴金屬的氧釋放材料和水混合而得到并應(yīng)用于第一催化劑層； 制備涂覆淤漿，所述涂覆淤漿通過(guò)使用載有Rh作為貴金屬的氧釋放材料并使用與制備第一催化劑層相同的方式得到并應(yīng)用于在與第一催化劑層相比廢氣流向的下游側(cè)提供的第二催化劑層； 將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿自基層材料的廢氣流向的上游側(cè)起供向基層材料直至第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約20-90%的位置，并將淤漿干燥和焙燒；和 將應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿自廢氣流向的下游側(cè)起供向基層材料直至第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例為約50-90%的位置，并將游衆(zhòng)干燥和焙燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法，其中將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿與載體基層材料和粘合劑進(jìn)一步混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法，其中: 將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第二催化劑層中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層和第二催化劑層中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量％;且 將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得其余Rh與Pd或Pt —起包含在第一催化劑層中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)的汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)方法，其中: 將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第一催化劑層的涂覆長(zhǎng)度與第二催化劑層的涂覆長(zhǎng)度之和相對(duì)于廢氣流向上基層材料的總長(zhǎng)度的比例大于I ;且 將應(yīng)用于第一催化劑層的涂覆淤漿和應(yīng)用于第二催化劑層的涂覆淤漿供向基層材料使得第二催化劑 層的一部分位于第一催化劑層上，其中第一催化劑層和第二催化劑層相互重疊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器(1)，其包括第一催化劑層(2)；位于與第一催化劑層(2)相比上游側(cè)的第二催化劑層(3)；和第一催化劑層(2)和第二催化劑層(3)分別位于其上的基層材料(4)。在汽車(chē)廢氣催化轉(zhuǎn)化器(1)中，自基層材料(4)的下游端(6)起第二催化劑層(3)的涂覆長(zhǎng)度(LB)相對(duì)于廢氣流向上基層材料(4)的總長(zhǎng)度(LS)的比例(LB/LS)為約50-90%，第二催化劑層(3)中所含Rh的量相對(duì)于第一催化劑層(2)和第二催化劑層(3)中所含Rh的總量的比例為約50-90質(zhì)量%，且其余Rh與Pd或Pt一起包含在第一催化劑層(2)中。
文檔編號(hào)F01N3/28GK103180563SQ201180051483
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者瀨川佳秀 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社