BR112017027715B1 - AUTOMOTIVE CATALYST COMPOSITE, AND, SYSTEM AND METHOD FOR EXHAUST GAS TREATMENT - Google Patents
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Abstract
COMPÓSITO CATALISADOR AUTOMOTIVO, E, SISTEMA E MÉTODO PARA TRATAMENTO DE GÁS DE ESCAPE. São providos compósitos de catalisador automotivo tendo um material catalítico em um carreador, em que o material catalítico compreende pelo menos duas camadas. A primeira camada é depositada diretamente no carreador e compreende um primeiro componente de paládio suportado em um primeiro componente de óxido de metal refratário, um primeiro componente de armazenamento de oxigênio ou uma combinação dos mesmos. A segunda camada é depositada no topo da primeira camada e compreende um componente de ródio suportado em um segundo componente de óxido de metal refratário e um segundo componente de paládio suportado em um segundo componente de armazenamento de oxigênio, um terceiro componente de óxido de metal refratário ou uma combinação dos mesmos. Geralmente, estes compósitos catalisadores são usados como catalisadores de conversão de três vias (TWC). Métodos para fabricar e usar os mesmos são também providos.AUTOMOTIVE CATALYST COMPOSITE, AND, SYSTEM AND METHOD FOR EXHAUST GAS TREATMENT. Automotive catalyst composites having a catalytic material in a carrier are provided, wherein the catalytic material comprises at least two layers. The first layer is deposited directly on the carrier and comprises a first palladium component supported on a first refractory metal oxide component, a first oxygen storage component, or a combination thereof. The second layer is deposited on top of the first layer and comprises a rhodium component supported on a second refractory metal oxide component and a second palladium component supported on a second oxygen storage component, a third refractory metal oxide component or a combination thereof. Generally, these catalyst composites are used as three-way conversion catalysts (TWC). Methods for making and using the same are also provided.
Description
[001] Esta invenção se refere geralmente a compósitos e catalisadores automotivos em camadas e sistemas de tratamento de emissão que usam tais catalisadores para tratar correntes de escape de motores a gasolina contendo hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio. Mais especificamente, esta invenção é dirigida a catalisadores de conversão de três vias (TWC) tendo ródio e paládio em suportes diferentes presentes na mesma camada de topo, que é revestida no topo de uma camada de fundo contendo paládio que é depositada sobre um substrato tal como um carreador monolítico.[001] This invention generally relates to layered automotive composites and catalysts and emission treatment systems that use such catalysts to treat gasoline engine exhaust streams containing hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides. More specifically, this invention is directed to three-way conversion (TWC) catalysts having rhodium and palladium on different supports present on the same top layer, which is coated on top of a palladium-containing bottom layer that is deposited on a substrate such as as a monolithic carrier.
[002] Os padrões de emissão para contaminantes de hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono e óxido de nitrogênio continuam a se tornar mais rigorosos. A fim de satisfazer tais padrões, conversores catalíticos contendo um catalisador de conversão de três vias (TWC) estão localizados na linha do gás de escape de motores de combustão interna. Tais catalisadores promovem a oxidação por oxigênio na corrente de gás de escape de hidrocarbonetos não queimados (HC) e monóxido de carbono (CO), assim como a redução de óxidos de nitrogênio (NOx) em nitrogênio. Geralmente, catalisadores TWC substancialmente, oxidam simultaneamente monóxido de carbono e hidrocarbonetos e reduzem óxido de nitrogênio.[002] Emission standards for unburned hydrocarbon contaminants, carbon monoxide and nitrogen oxide continue to become more stringent. In order to meet such standards, catalytic converters containing a three-way conversion catalyst (TWC) are located in the exhaust gas line of internal combustion engines. Such catalysts promote the oxidation by oxygen in the exhaust gas stream of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), as well as the reduction of nitrogen oxides (NOx) to nitrogen. Generally, TWC catalysts substantially simultaneously oxidize carbon monoxide and hydrocarbons and reduce nitrogen oxide.
[003] Muitos catalisadores TWC são fabricados com pelo menos duas composições de revestimento de catalisador separadas (revestimentos reativos) que são aplicadas na forma de dispersões aquosas como camadas sucessivas em um substrato (por exemplo, um corpo alveolar composto de cerâmica ou metal) a fim de separar metais do grupo da platina (PGM) tais como paládio e ródio, que representam as espécies cataliticamente ativas principais. A separação tem sido considerada necessária porque paládio e ródio podem formar uma liga, que é conhecida por ser menos cataliticamente ativa.[003] Many TWC catalysts are manufactured with at least two separate catalyst coating compositions (reactive coatings) that are applied in the form of aqueous dispersions as successive layers on a substrate (e.g., a honeycomb body composed of ceramic or metal) to in order to separate platinum group metals (PGM) such as palladium and rhodium, which represent the main catalytically active species. The separation has been considered necessary because palladium and rhodium can form an alloy, which is known to be less catalytically active.
[004] A Publicação do Pedido de Patente U.S. No. 2014/0205523, incorporada aqui por referência, é dirigida a compósitos catalisadores automotivos tendo uma camada contendo dois metais, em que a camada contendo dois metais é formada a partir de uma única camada de revestimento reativo. Esta camada de revestimento reativo contém dois PGMs, cada um dos quais está em próprio suporte, resultando em uma mistura homogênea dos dois PGMs suportados na mesma camada. Esta camada é revestida em um carreador.[004] U.S. Patent Application Publication No. 2014/0205523, incorporated herein by reference, is directed to automotive catalyst composites having a layer containing two metals, wherein the layer containing two metals is formed from a single layer of reactive coating. This reactive coating layer contains two PGMs, each of which is on its own support, resulting in a homogeneous mixture of the two PGMs supported on the same layer. This layer is coated on a carrier.
[005] Existe uma necessidade contínua para prover compósitos catalisadores TWC que utilizam metais (por exemplo, PGMs) eficientemente e permanecem efetivos para satisfazer as conversões regulamentadas de HC, NOx e CO.[005] There is a continued need to provide TWC catalyst composites that utilize metals (e.g., PGMs) efficiently and remain effective in satisfying regulated conversions of HC, NOx and CO.
[006] São providos compósitos catalisadores automotivos tendo uma camada de dois metais em um carreador e métodos de produzir e usar estes compósitos catalisadores.[006] Automotive catalyst composites having a layer of two metals on a carrier and methods of producing and using these catalyst composites are provided.
[007] Em um primeiro aspecto, a descrição provê compósitos catalisadores automotivos que compreendem: um material catalítico em um carreador, o material catalítico compreendendo pelo menos duas camadas: uma primeira camada depositada diretamente no carreador compreendendo um primeiro componente de paládio suportado em um primeiro componente de óxido de metal refratário, um primeiro componente de armazenamento de oxigênio, ou uma combinação dos mesmos; uma segunda camada depositada no topo da primeira camada compreendendo um componente de ródio suportado em um segundo componente de óxido de metal refratário e um segundo componente de paládio suportado em um segundo componente de armazenamento de oxigênio, um terceiro componente de óxido de metal refratário ou uma combinação dos mesmos, em que o material catalítico é efetivo para realizar a conversão de três vias (TWC).[007] In a first aspect, the description provides automotive catalyst composites comprising: a catalytic material on a carrier, the catalytic material comprising at least two layers: a first layer deposited directly on the carrier comprising a first palladium component supported on a first refractory metal oxide component, a first oxygen storage component, or a combination thereof; a second layer deposited on top of the first layer comprising a rhodium component supported on a second refractory metal oxide component and a second palladium component supported on a second oxygen storage component, a third refractory metal oxide component or a combination thereof, in which the catalytic material is effective to perform three-way conversion (TWC).
[008] Em uma ou mais modalidades, a primeira camada é substancialmente livre de quaisquer outros metais do grupo da platina. A primeira camada pode compreender adicionalmente óxido de bário, óxido de estrôncio, ou combinações dos mesmos. A primeira camada pode compreender cerca de 40-95% (ou mesmo cerca de 65-90%) em peso do teor total de paládio do compósito e a segunda camada compreende cerca de 5-60% (ou mesmo cerca de 10-35%) em peso do teor total de paládio do compósito. A segunda camada pode compreender uma razão em peso do componente de paládio para o componente de ródio na faixa de cerca de 0,1:1 a cerca de 20:1 (ou cerca de 0,5:1 a cerca de 10:1, ou mesmo cerca de 1:1 a cerca de 5:1). Na primeira camada, o componente de paládio pode ser suportado tanto no primeiro componente de óxido de metal refratário como no primeiro componente de armazenamento de oxigênio, o primeiro componente de óxido de metal refratário compreendendo uma alumina estabilizada e o primeiro componente de armazenamento de oxigênio compreendendo cerca de 25-50% em peso de céria com base no peso total do primeiro componente de armazenamento de oxigênio. A alumina estabilizada do primeiro componente de óxido de metal refratário pode compreender alumina ativada, lantana-alumina, bária-alumina, céria-alumina, céria-lantana-alumina, zircônia-alumina, céria-zircônia-alumina, ou combinações das mesmas. Na segunda camada, o segundo componente de óxido de metal refratário para suportar o componente de ródio pode compreender um suporte à base de alumina ou um suporte à base de zircônia. O segundo componente de óxido de metal refratário para suportar o componente de ródio pode compreender um composto de alumina ativada selecionado dentre o grupo que consiste de alumina, zircônia-alumina estabilizada, lantana-alumina, bária-alumina, céria- alumina, zircônia-alumina, céria-zircônia-alumina, lantana-zircônia-alumina, bária-lantana-alumina, bária-lantana-neodímia alumina e combinações das mesmas. O segundo componente de óxido de metal refratário para suportar o componente de ródio pode compreender cerca de 20% em peso de zircônia- alumina estabilizada com base no peso total do segundo componente de óxido de metal refratário. O segundo componente de óxido de metal refratário para suportar o componente de ródio pode compreender um suporte à base de zircônia selecionado dentre o grupo que consiste de zircônia, lantana-zircônia, titânia-zircônia, titânia-lantana-zircônia e combinações das mesmas. O segundo componente de paládio da segunda camada pode ser suportado no segundo componente de armazenamento de oxigênio compreendendo um compósito de céria-zircônia compreendendo cerca de 10-50% em peso de céria com base no peso total do segundo componente de armazenamento de oxigênio. O segundo componente de paládio da segunda camada pode ser suportado no terceiro componente de óxido de metal refratário compreendendo alumina, alumina estabilizada, praseodímia-zircônia, ou combinações das mesmas.[008] In one or more embodiments, the first layer is substantially free of any other platinum group metals. The first layer may further comprise barium oxide, strontium oxide, or combinations thereof. The first layer may comprise about 40-95% (or even about 65-90%) by weight of the total palladium content of the composite and the second layer comprises about 5-60% (or even about 10-35% ) by weight of the total palladium content of the composite. The second layer may comprise a weight ratio of the palladium component to the rhodium component in the range of about 0.1:1 to about 20:1 (or about 0.5:1 to about 10:1, or even about 1:1 to about 5:1). In the first layer, the palladium component may be supported on both the first refractory metal oxide component and the first oxygen storage component, the first refractory metal oxide component comprising a stabilized alumina and the first oxygen storage component comprising about 25-50% by weight of ceria based on the total weight of the first oxygen storage component. The stabilized alumina of the first refractory metal oxide component may comprise activated alumina, lantana-alumina, baria-alumina, ceria-alumina, ceria-lantana-alumina, zirconia-alumina, ceria-zirconia-alumina, or combinations thereof. In the second layer, the second refractory metal oxide component for supporting the rhodium component may comprise an alumina-based support or a zirconia-based support. The second refractory metal oxide component for supporting the rhodium component may comprise an activated alumina compound selected from the group consisting of alumina, stabilized zirconia-alumina, lantana-alumina, baria-alumina, ceria-alumina, zirconia-alumina , ceria-zirconia-alumina, lantana-zirconia-alumina, baria-lantana-alumina, baria-lantana-neodymia alumina and combinations thereof. The second refractory metal oxide component for supporting the rhodium component may comprise about 20% by weight of stabilized zirconia-alumina based on the total weight of the second refractory metal oxide component. The second refractory metal oxide component for supporting the rhodium component may comprise a zirconia-based support selected from the group consisting of zirconia, lantana-zirconia, titania-zirconia, titania-lantana-zirconia and combinations thereof. The second palladium component of the second layer may be supported on the second oxygen storage component comprising a ceria-zirconia composite comprising about 10-50% by weight ceria based on the total weight of the second oxygen storage component. The second palladium component of the second layer may be supported on the third refractory metal oxide component comprising alumina, stabilized alumina, praseodymium-zirconia, or combinations thereof.
[009] A primeira camada pode compreender, em porcentagem em peso da primeira camada: o primeiro componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 50-95% (ou mesmo cerca de 20-80%); o primeiro componente de armazenamento de oxigênio compreendendo um primeiro compósito de céria-zircônia em uma quantidade de cerca de 20-80%; e pelo menos um promotor ou estabilizador selecionado dentre lantana, bária, zircônia e estrôncio em uma quantidade de até cerca de 10% (ou cerca de 0,110%, ou cerca de 0,1-5%); em que o primeiro compósito de céria-zircônia compreende céria em uma quantidade de cerca de 25-50% em peso do primeiro compósito de céria-zircônia.[009] The first layer may comprise, in percentage by weight of the first layer: the first refractory metal oxide component in an amount of about 50-95% (or even about 20-80%); the first oxygen storage component comprising a first ceria-zirconia composite in an amount of about 20-80%; and at least one promoter or stabilizer selected from lantana, baria, zirconia and strontium in an amount of up to about 10% (or about 0.110%, or about 0.1-5%); wherein the first ceria-zirconia composite comprises ceria in an amount of about 25-50% by weight of the first ceria-zirconia composite.
[0010] A segunda camada pode compreender, em porcentagem em peso da segunda camada: o segundo componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 50-80%; e o segundo componente de armazenamento de oxigênio compreendendo um compósito de céria-zircônia ou o terceiro componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 20-50%; pelo menos um promotor ou estabilizador selecionado dentre lantana, bária, zircônia e estrôncio em uma quantidade de até cerca de 10% (ou cerca de 0,1-10%, ou cerca de 0,1-5%); em que o segundo compósito de céria-zircônia compreende céria em uma quantidade de cerca de 10-50% em peso do segundo compósito de céria-zircônia.[0010] The second layer may comprise, in percentage by weight of the second layer: the second refractory metal oxide component in an amount of about 50-80%; and the second oxygen storage component comprising a ceria-zirconia composite or the third refractory metal oxide component in an amount of about 20-50%; at least one promoter or stabilizer selected from lantana, baria, zirconia and strontium in an amount of up to about 10% (or about 0.1-10%, or about 0.1-5%); wherein the second ceria-zirconia composite comprises ceria in an amount of about 10-50% by weight of the second ceria-zirconia composite.
[0011] O teor total de paládio da primeira camada pode ser suportado no primeiro componente de óxido de metal refratário e cerca de 40-80% do teor total de paládio da primeira camada é suportado no primeiro componente de armazenamento de oxigênio. O teor de paládio no primeiro componente de armazenamento de oxigênio pode ser cerca de 0,5-3% em peso do primeiro componente de armazenamento de oxigênio e em que a primeira camada compreende opcionalmente, adicionalmente paládio no primeiro componente de óxido de metal refratário.[0011] The total palladium content of the first layer can be supported in the first refractory metal oxide component and about 40-80% of the total palladium content of the first layer is supported in the first oxygen storage component. The palladium content in the first oxygen storage component may be about 0.5-3% by weight of the first oxygen storage component and wherein the first layer optionally additionally comprises palladium in the first refractory metal oxide component.
[0012] A segunda camada pode compreender adicionalmente um componente de platina em uma quantidade de cerca de 3,53 a 353,15 g/m3 (0,1 a 10 g/ft3). O catalisador automotivo pode compreender adicionalmente uma camada de base entre o carreador e a primeira camada, em que a camada de base é substancialmente livre de quaisquer metais do grupo da platina e compreende alumina. O carreador pode ser um substrato de fluxo atravessante ou um filtro de fluxo de parede. A primeira camada pode ser depositada nos canais de entrada de um filtro de fluxo de parede e a camada é depositada nos canais de saída do filtro de fluxo de parede.[0012] The second layer may additionally comprise a platinum component in an amount of about 3.53 to 353.15 g/m3 (0.1 to 10 g/ft3). The automotive catalyst may further comprise a base layer between the carrier and the first layer, wherein the base layer is substantially free of any platinum group metals and comprises alumina. The carrier can be a through-flow substrate or a wall-flow filter. The first layer may be deposited in the inlet channels of a wall flow filter and the layer is deposited in the outlet channels of the wall flow filter.
[0013] A primeira camada contendo paládio pode ser zoneada. A segunda camada pode ser zoneada. Uma carga da primeira camada pode estar na faixa de cerca de 0,09-0,24 g/cm3 (1,5-4,0 g/in3) e uma carga da segunda camada está na faixa de cerca de 0,04-0,12 g/cm3 (0,75-2,0 g/in3).[0013] The first palladium-containing layer can be zoned. The second layer can be zoned. A first layer filler may be in the range of about 0.09-0.24 g/cm3 (1.5-4.0 g/in3) and a second layer filler is in the range of about 0.04- 0.12 g/cm3 (0.75-2.0 g/in3).
[0014] O compósito catalisador automotivo pode compreender adicionalmente uma camada intermediária contendo paládio entre a primeira camada e a segunda camada, em que a primeira camada compreende o componente de paládio suportado no primeiro componente de armazenamento de oxigênio e a camada intermediária compreende um componente de paládio suportado em um quarto componente de óxido de metal refratário e é substancialmente livre de um componente de armazenamento de oxigênio.[0014] The automotive catalyst composite may further comprise a palladium-containing intermediate layer between the first layer and the second layer, wherein the first layer comprises the palladium component supported on the first oxygen storage component and the intermediate layer comprises a palladium component. palladium supported on a fourth refractory metal oxide component and is substantially free of an oxygen storage component.
[0015] Um aspecto adicional é um sistema de tratamento de gás de escape compreendendo qualquer compósito catalisador descrito aqui localizado a jusante de um motor a gasolina. O compósito catalisador automotivo pode estar localizado a jusante de um motor a gasolina em uma posição estreitamente acoplada, em uma posição a jusante da posição estreitamente acoplada, ou ambas.[0015] A further aspect is an exhaust gas treatment system comprising any catalyst composite described herein located downstream of a gasoline engine. The automotive catalyst composite may be located downstream of a gasoline engine in a closely coupled position, in a position downstream of the closely coupled position, or both.
[0016] Outro aspecto é um método para tratamento de gás de escape compreendendo hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio que compreende: colocar em contato o gás de escape com qualquer compósito catalisador automotivo descrito aqui.[0016] Another aspect is a method for treating exhaust gas comprising hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides which comprises: contacting the exhaust gas with any automotive catalyst composite described here.
[0017] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico representativo de acordo com o exemplo 1; a FIG. 2 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico comparativo de acordo com o exemplo comparativo 3; a FIG. 3 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico representativo de acordo com o exemplo 4; a FIG. 4 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico comparativo de acordo com o exemplo comparativo 5; a FIG. 5 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico representativo de acordo com o exemplo 7; a FIG. 6 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico comparativo de acordo com o exemplo comparativo 8; a FIG. 7 é um diagrama esquemático de um compósito catalítico comparativo de acordo com o exemplo comparativo 9; a FIG. 8 é um diagrama esquemático de um sistema de escape de gasolina; a FIG. 9 é um compósito catalisador exemplar mostrando uma primeira camada zoneada em um substrato de fluxo atravessante; a FIG. 10 é outro compósito catalisador exemplar mostrando uma primeira camada zoneada em um substrato de fluxo atravessante; a FIG. 11 é outro compósito catalisador exemplar mostrando uma primeira camada zoneada em um substrato de fluxo atravessante; a FIG. 12 é um compósito catalisador exemplar mostrando uma segunda camada zoneada em uma primeira camada, que está em um substrato de fluxo atravessante; a FIG. 13 é um compósito catalisador exemplar tendo uma camada intermediária contendo paládio entre a primeira camada e a segunda camada; a FIG. 14 é um compósito catalisador exemplar tendo uma camada intermediária zoneada contendo paládio entre a primeira camada e a segunda camada; a FIG. 15 é uma vista em perspectiva de um substrato de filtro de fluxo de parede; e a FIG. 16 é uma vista cortada de um substrato de filtro de fluxo de parede.[0017] FIG. 1 is a schematic diagram of a representative catalytic composite according to example 1; FIG. 2 is a schematic diagram of a comparative catalytic composite according to comparative example 3; FIG. 3 is a schematic diagram of a representative catalytic composite according to example 4; FIG. 4 is a schematic diagram of a comparative catalytic composite according to comparative example 5; FIG. 5 is a schematic diagram of a representative catalytic composite according to example 7; FIG. 6 is a schematic diagram of a comparative catalytic composite according to comparative example 8; FIG. 7 is a schematic diagram of a comparative catalytic composite according to comparative example 9; FIG. 8 is a schematic diagram of a gasoline exhaust system; FIG. 9 is an exemplary catalyst composite showing a zoned first layer on a through-flow substrate; FIG. 10 is another exemplary catalyst composite showing a zoned first layer on a through-flow substrate; FIG. 11 is another exemplary catalyst composite showing a zoned first layer on a through-flow substrate; FIG. 12 is an exemplary catalyst composite showing a second layer zoned within a first layer, which is on a flow-through substrate; FIG. 13 is an exemplary catalyst composite having a palladium-containing intermediate layer between the first layer and the second layer; FIG. 14 is an exemplary catalyst composite having a palladium-containing zoned intermediate layer between the first layer and the second layer; FIG. 15 is a perspective view of a wall flow filter substrate; and FIG. 16 is a sectional view of a wall flow filter substrate.
[0018] A presente descrição provê compósitos catalisadores automotivos tendo uma camada com dois metais (isto é, paládio-ródio (Pd- Rh)) (a “camada de topo” ou a “segunda camada”) revestida no topo de uma camada contendo paládio (Pd) (a “camada de fundo” ou a “primeira camada”) que é disposta diretamente em um carreador. Métodos de produzir e usar estes compósitos catalisadores também são providos aqui. O Pd e Rh na camada de topo estão em materiais de suporte individuais. Em uma ou mais modalidades, a camada contendo Pd é uma camada apenas de Pd, isto é, não existem outros metais do grupo da platina (PGMs) presentes na camada. No entanto, em outras modalidades, um componente de platina também está presente na camada.[0018] The present disclosure provides automotive catalyst composites having a two-metal (i.e., palladium-rhodium (Pd-Rh)) layer (the “top layer” or “second layer”) coated on top of a layer containing palladium (Pd) (the “bottom layer” or “first layer”) that is arranged directly on a carrier. Methods of producing and using these catalyst composites are also provided herein. The Pd and Rh in the top layer are in individual support materials. In one or more embodiments, the Pd-containing layer is a Pd-only layer, that is, there are no other platinum group metals (PGMs) present in the layer. However, in other embodiments, a platinum component is also present in the layer.
[0019] Tal projeto melhora a atividade catalítica para hidrocarboneto (HC) e óxidos de nitrogênio (NOx) aumentando a acessibilidade do gás de escape para os metais Pd e Rh na camada de topo. A escolha de materiais de suporte para Pd e Rh também melhora sua acessibilidade. Por exemplo, a conversão de NOx pode ser intensificada suportando Pd em um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) particular na camada de topo. A temperatura de ignição de HC pode ser intensificada pelo uso de Pd/alumina ou combinações diferentes de alumina e OSC em uma das camadas. Por exemplo, materiais de suporte de Pd e Rh diferentes podem ser usados dependo do gás de escape (NOx, HC, ou CO) que precisa ser reduzido. O Pd na camada de topo pode estar na faixa de cerca de 5-60% em peso de todo do paládio presente no compósito catalisador. O Rh na camada de topo pode ser suportado em suportes de óxido de metal refratário tal como um suporte à base de alumina e/ou um suporte à base de zircônia.[0019] Such a design improves catalytic activity for hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) by increasing the accessibility of the exhaust gas to the metals Pd and Rh in the top layer. Choosing support materials for Pd and Rh also improves their accessibility. For example, NOx conversion can be enhanced by supporting Pd in a particular oxygen storage component (OSC) in the top layer. The ignition temperature of HC can be enhanced by using Pd/alumina or different combinations of alumina and OSC in one of the layers. For example, different Pd and Rh support materials can be used depending on the exhaust gas (NOx, HC, or CO) that needs to be reduced. The Pd in the top layer can be in the range of about 5-60% by weight of the total palladium present in the catalyst composite. The Rh in the top layer can be supported on refractory metal oxide supports such as an alumina-based support and/or a zirconia-based support.
[0020] A camada de topo é formada a partir de uma camada de revestimento reativo que contém dois metais do grupo da platina, cada um dos quais está em seu próprio suporte, resultando em uma mistura homogênea dos dois metais suportados presentes na mesma camada revestida em um carreador. A camada de revestimento reativo de topo é projetada para conter um componente de alumina ativada para suportar ródio, assim como, um componente de alumina ativada e/ou um compósito de céria-zircônia para suportar paládio.[0020] The top layer is formed from a reactive coating layer that contains two platinum group metals, each of which is on its own support, resulting in a homogeneous mixture of the two supported metals present on the same coated layer on a carrier. The top reactive coating layer is designed to contain an activated alumina component to support rhodium, as well as an activated alumina component and/or a ceria-zirconia composite to support palladium.
[0021] Em algumas modalidades, tal compósito catalisador automotivo compreende adicionalmente uma camada de base localizada entre o carreador e a camada de topo, em que a camada de base é substancialmente livre de quaisquer PGMs e compreende alumina.[0021] In some embodiments, such automotive catalyst composite further comprises a base layer located between the carrier and the top layer, wherein the base layer is substantially free of any PGMs and comprises alumina.
[0022] Em algumas modalidades, o compósito catalisador automotivo compreende adicionalmente uma camada intermediária contendo paládio entre a camada de topo e a camada de fundo. Em alguns exemplos, a camada intermediária compreende um componente de paládio suportado em um componente de óxido de metal refratário. Em algumas modalidades, a camada intermediária contendo paládio é substancialmente livre de um componente de armazenamento de oxigênio.[0022] In some embodiments, the automotive catalyst composite additionally comprises a palladium-containing intermediate layer between the top layer and the bottom layer. In some examples, the intermediate layer comprises a palladium component supported on a refractory metal oxide component. In some embodiments, the palladium-containing intermediate layer is substantially free of an oxygen storage component.
[0023] Um ou mais dos metais do grupo da platina (PGMs) presentes em qualquer camada de revestimento reativo são fixados ao seu suporte individual, o que significa que o PGM não é solúvel na dispersão de dispersão de revestimento reativo. A fixação de PGMs pode ocorrer por fixação química ou térmica. Para fixação térmica, para produzir um PGM “termicamente fixado”, é entendido que os suportes impregnados são tratados com calor de modo que os PGMs são convertidos em suas formas de óxido e que quando do uso dos PGMs fixados termicamente nos suportes em uma pasta fluida aquosa, os PGMs não são solúveis e não se misturam/aglomeram. Para fixação química, o pH ou algum outro parâmetro da dispersão do sal de PGM com suporte é mudado para tornar o PGM insolúvel na dispersão de revestimento reativo. Sem pretender ser limitado pela teoria, pensa-se que o PGM termicamente fixado contido na camada de dois metais misturados homogeneamente minimiza a migração dos PGMs, especialmente o ródio.[0023] One or more of the platinum group metals (PGMs) present in any reactive coating layer are fixed to their individual support, which means that the PGM is not soluble in the reactive coating dispersion dispersion. Fixation of PGMs can occur by chemical or thermal fixation. For thermal fixation, to produce a “thermally fixed” PGM, it is understood that the impregnated supports are heat treated so that the PGMs are converted to their oxide forms and that when using the heat-fixed PGMs on the supports in a slurry aqueous, PGMs are not soluble and do not mix/agglomerate. For chemical fixation, the pH or some other parameter of the supported PGM salt dispersion is changed to make the PGM insoluble in the reactive coating dispersion. Without wishing to be bound by theory, it is thought that the thermally fixed PGM contained in the layer of two homogeneously mixed metals minimizes the migration of PGMs, especially rhodium.
[0024] Referência a “componente de armazenamento de oxigênio” (OSC) se refere a uma entidade que tem um estado de múltipla valência e pode reagir ativamente com oxidantes tais como oxigênio ou óxido nitroso sob condições oxidativas, ou reage com redutores tais como monóxido de carbono (CO) ou hidrogênio sob condições de redução. Tipicamente, o OSC compreenderá um ou mais óxidos reduzíveis de um ou mais metais de terras raras. Exemplos de componentes de armazenamento de oxigênio apropriados incluem céria, praseodímia, ou combinações das mesmas. A distribuição de céria dentro da camada pode ser alcançada pelo uso de, por exemplo, céria, um óxido misto de cério e zircônio, e/ou um óxido misto de cério, zircônio, ítrio, lantânio, ou opcionalmente neodímio.[0024] Reference to “oxygen storage component” (OSC) refers to an entity that has a multiple valence state and can actively react with oxidants such as oxygen or nitrous oxide under oxidative conditions, or react with reductants such as monoxide of carbon (CO) or hydrogen under reducing conditions. Typically, the OSC will comprise one or more reducible oxides of one or more rare earth metals. Examples of suitable oxygen storage components include ceria, praseodymia, or combinations thereof. The distribution of ceria within the layer can be achieved by using, for example, ceria, a mixed oxide of cerium and zirconium, and/or a mixed oxide of cerium, zirconium, yttrium, lanthanum, or optionally neodymium.
[0025] Referência a um “suporte” em uma camada de revestimento reativo de catalisador se refere a um material que recebe PGMs, estabilizadores, promotores, aglutinantes e similares através de associação, dispersão, impregnação, ou outros métodos apropriados. Exemplos de suportes incluem, mas não estão limitados a, óxidos de metal refratário de área de superfície elevada e compósitos contendo componentes de armazenamento de oxigênio. Materiais de suporte exemplares são óxido de alumínio de área de superfície elevada (>80, 90, 100, 125, ou mesmo 150 m2/g) (nas várias modificações), componentes de óxido de zircônio que podem ser combinados com estabilizadores tais como lantana (isto é, compósitos de Zr-La) e componentes de armazenamento de oxigênio (isto é, óxidos mistos de cério-zircônio em várias modalidades). Óxidos de metal refratário de área de superfície elevada exemplares podem compreender uma alumina estabilizada e/ou um composto de alumina ativada selecionado dentre o grupo que consiste de alumina, lantana-alumina, bária-alumina, céria- alumina, zircônia-alumina estabilizada, zircônia-alumina, céria-zircônia- alumina, lantana-zircônia-alumina, bária-lantana-alumina, bária-lantana- neodímia alumina e combinações das mesmas. Suportes à base de zircônia podem ser selecionados dentre o grupo que consiste de zircônia, lantana- zircônia, titânia-zircônia, titânia-lantana-zircônia e combinações das mesmas.[0025] Reference to a “support” in a catalyst reactive coating layer refers to a material that receives PGMs, stabilizers, promoters, binders and the like through association, dispersion, impregnation, or other appropriate methods. Examples of supports include, but are not limited to, high surface area refractory metal oxides and composites containing oxygen storage components. Exemplary support materials are high surface area aluminum oxide (>80, 90, 100, 125, or even 150 m2/g) (in various modifications), zirconium oxide components that can be combined with stabilizers such as lantana (i.e., Zr-La composites) and oxygen storage components (i.e., cerium-zirconium mixed oxides in various embodiments). Exemplary high surface area refractory metal oxides may comprise a stabilized alumina and/or an activated alumina compound selected from the group consisting of alumina, lantana-alumina, baria-alumina, ceria-alumina, zirconia-stabilized alumina, zirconia -alumina, ceria-zirconia-alumina, lantana-zirconia-alumina, baria-lantana-alumina, baria-lantana-neodymia alumina and combinations thereof. Zirconia-based brackets can be selected from the group consisting of zirconia, lantana-zirconia, titania-zirconia, titania-lantana-zirconia and combinations thereof.
[0026] Como usado aqui, “componente de metal do grupo da platina”, “componente de platina (Pt)”, “componente de ródio (Rh)”, “componente de paládio (Pd)”, “componente de irídio (Ir)”, “componente de rutênio (Ru)” e similares se refere ao respectivo composto, complexo de metal do grupo da platina, ou similares que quando da calcinação ou uso do catalisador se decompõem ou de outro modo se convertem em uma forma cataliticamente ativa, usualmente, o metal ou o óxido de metal.[0026] As used herein, “platinum group metal component”, “platinum component (Pt)”, “rhodium component (Rh)”, “palladium component (Pd)”, “iridium component (Ir )”, “ruthenium (Ru) component” and the like refers to the respective compound, platinum group metal complex, or similar that upon calcination or use of the catalyst decomposes or otherwise converts into a catalytically active form , usually metal or metal oxide.
[0027] “Revestimento catalítico” é um revestimento fino, aderente de um material catalítico ou outro aplicado em um substrato refratário, tal como um substrato de monólito de fluxo atravessante alveolar ou um substrato de filtro, que é suficientemente poroso para permitir a passagem através do mesmo da corrente de gás sendo tratada. Uma “camada de revestimento reativo”, portanto, é definida como um revestimento que é compreendido de partículas de suporte. “Área de superfície BET” tem seu significado usual de referência ao método de Brunauer-Emmett-Teller para determinar a área de superfície por medições de adsorção de N2. A menos que especificado em contrário, “área de superfície” se refere à área de superfície BET.[0027] “Catalytic coating” is a thin, adherent coating of a catalytic or other material applied to a refractory substrate, such as a honeycomb through-flow monolith substrate or a filter substrate, that is sufficiently porous to permit passage through of the same as the gas stream being treated. A “reactive coating layer” therefore is defined as a coating that is comprised of support particles. “BET surface area” has its usual meaning in reference to the Brunauer-Emmett-Teller method for determining surface area by N2 adsorption measurements. Unless otherwise specified, “surface area” refers to the BET surface area.
[0028] Na presente descrição, “%” se refere a “% em peso” ou “% em massa”, a menos que especificado em contrário.[0028] In the present description, “%” refers to “% by weight” or “% by mass”, unless otherwise specified.
[0029] Como usado aqui, o termo “substancialmente livre” significa que existe geralmente menos do que cerca de 1% em peso, incluindo menos do que cerca de 0,75% em peso, menos do que cerca de 0,5% em peso, menos do que cerca de 0,25% em peso, ou menos do que cerca de 0,1% em peso, de metal (isto é, um metal PGM) ou material de suporte (isto é, OSC) presente na camada de revestimento reativo. Em algumas modalidades, nenhum metal ou material de suporte foi adicionado intencionalmente na camada de revestimento reativo. Em algumas modalidades, “substancialmente livre de Pd” inclui “livre de Pd”. Igualmente, “substancialmente livre de OSC” inclui “livre de OSC”. Será reconhecido pelos versados na técnica, no entanto que durante a carga/revestimento, quantidades traço de metal ou material de suporte podem migrar de um componente de revestimento reativo para o outro, de modo que quantidades traço de metal ou material de suporte podem estar presentes no revestimento reativo da composição de catalisador.[0029] As used herein, the term “substantially free” means that there is generally less than about 1% by weight, including less than about 0.75% by weight, less than about 0.5% by weight, weight, less than about 0.25% by weight, or less than about 0.1% by weight, of metal (i.e., a PGM metal) or support material (i.e., OSC) present in the layer reactive coating. In some embodiments, no metal or support material has been intentionally added to the reactive coating layer. In some embodiments, "substantially Pd-free" includes "Pd-free." Likewise, “substantially free from OSC” includes “free from OSC”. It will be recognized by those skilled in the art, however, that during loading/coating, trace amounts of metal or support material may migrate from one reactive coating component to the other, so that trace amounts of metal or support material may be present. in the reactive coating of the catalyst composition.
[0030] Como usado aqui, o termo “apenas Pd” se refere à composição de revestimento reativo tendo Pd como o único metal intencionalmente presente e que existe geralmente menos do que cerca de 1% em peso, incluindo menos do que cerca de 0,75% em peso, menos do que cerca de 0,5% em peso, menos do que cerca de 0,25% em peso, ou menos do que cerca de 0,1% em peso, de um segundo metal (isto é, um metal PGM) presente na camada de revestimento reativo. Em algumas modalidades, nenhum metal foi adicionado intencionalmente na camada de revestimento reativo.[0030] As used herein, the term “Pd only” refers to the reactive coating composition having Pd as the only metal intentionally present and which there is generally less than about 1% by weight, including less than about 0. 75% by weight, less than about 0.5% by weight, less than about 0.25% by weight, or less than about 0.1% by weight, of a second metal (i.e. a PGM metal) present in the reactive coating layer. In some embodiments, no metal has been intentionally added to the reactive coating layer.
[0031] Como usado aqui, o termo “substancialmente uniforme” significa que o(s) revestimento(s) catalítico(s) contendo quaisquer metais (por exemplo, PGM) e/ou materiais de suporte (por exemplo, óxidos de metal refratário, OSC) foram depositados no carreador de uma maneira consistente para alcançar um revestimento distribuído uniformemente do revestimento reativo, tendo assim essencialmente a mesma quantidade de metais e/ou materiais de suporte depositados na superfície do carreador.[0031] As used herein, the term “substantially uniform” means that the catalytic coating(s) containing any metals (e.g., PGM) and/or support materials (e.g., refractory metal oxides) , OSC) were deposited on the carrier in a consistent manner to achieve a uniformly distributed coating of the reactive coating, thus having essentially the same amount of metals and/or support materials deposited on the surface of the carrier.
[0032] Um “carreador” de material catalítico é uma estrutura que é apropriada para suportar as condições encontradas nas correntes de escape de motores a combustão. Um carreador é uma estrutura alveolar de cerâmica ou metal tendo passagens de fluxo de gás paralelas, finas, que se estendem de uma extremidade do carreador para a outra. As passagens podem ser de fluxo atravessante ou elas podem ser bloqueadas alternadamente como substratos de filtro de fluxo de parede.[0032] A catalytic material “carrier” is a structure that is suitable for withstanding the conditions found in the exhaust streams of combustion engines. A carrier is a ceramic or metal honeycomb structure having thin, parallel gas flow passages extending from one end of the carrier to the other. The passages may be through-flow or they may be alternately blocked as wall-flow filter substrates.
[0033] Em geral, os métodos de preparação da camada com dois metais dos compósitos catalisadores descritos aqui incluem a preparação de composições individuais de metal que são fixadas (por exemplo, termicamente fixadas) e opcionalmente bem dispersas. Como tal, metais do grupo da platina (PGMs) individuais, tais como platina (Pt), paládio (Pd), ródio (Rh), irídio (Ir), e/ou rutênio (Ru), são aplicados como soluções de nitrato por impregnação em materiais de suporte separados para alcançar uma boa dispersão. Isto é, as soluções de nitrato são diluídas para a quantidade mais alta possível enquanto distribuindo a carga desejada de metal. As soluções individuais de nitrato diluídas são então adicionadas aos materiais de suporte individuais por umidade incipiente para formar suportes impregnados. Os suportes impregnados são então subsequentemente queimados (fixados termicamente) antes da dispersão aquosa de revestimento reativo ser produzida. A queima dos materiais de suporte impregnados leva a conversão de, por exemplo, nitrato de paládio e nitrato de ródio nos óxidos correspondentes. Sem planejar ser limitado pela teoria, pensa-se que os óxidos são insolúveis em água, o que ajuda a evitar a redissolução do paládio e ródio. A probabilidade de formação de liga de paládio-ródio é assim diminuída, enquanto os dois PGMs estão presente na mesma camada de revestimento reativo.[0033] In general, methods of preparing the bi-metal layer of the catalyst composites described here include the preparation of individual metal compositions that are fixed (e.g., thermally fixed) and optionally well dispersed. As such, individual platinum group metals (PGMs), such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), and/or ruthenium (Ru), are applied as nitrate solutions by impregnation on separate support materials to achieve good dispersion. That is, the nitrate solutions are diluted to the highest amount possible while delivering the desired metal load. The individual diluted nitrate solutions are then added to the individual support materials by incipient moisture to form impregnated supports. The impregnated supports are then subsequently fired (thermally fixed) before the aqueous reactive coating dispersion is produced. Burning of the impregnated support materials leads to the conversion of, for example, palladium nitrate and rhodium nitrate into the corresponding oxides. Without planning to be bound by theory, the oxides are thought to be insoluble in water, which helps prevent redissolution of palladium and rhodium. The probability of palladium-rhodium alloy formation is thus decreased while both PGMs are present in the same reactive coating layer.
[0034] Voltando às figuras, vários conceitos de projetos são descritos. A FIG. 8 provê um diagrama esquemático de um sistema de escape de gasolina 100 compreendendo um motor a gasolina 10 e múltiplos locais possíveis para os catalisadores: a primeira posição 20 está localizada mais próxima ao motor a gasolina e a segunda posição 30 está localizada a jusante da primeira posição 20. A primeira posição 20 pode ser uma posição estreitamente acoplada dependendo do projeto do automóvel. A segunda posição 30 pode estar em uma posição inferior ao piso. Compósitos catalisadores inventivos podem estar localizados na primeira posição 20, na segunda posição 30, ou ambas.[0034] Returning to the figures, various design concepts are described. FIG. 8 provides a schematic diagram of a gasoline exhaust system 100 comprising a gasoline engine 10 and multiple possible locations for the catalysts: the first position 20 is located closest to the gasoline engine and the second position 30 is located downstream of the first. position 20. The first position 20 may be a closely coupled position depending on the automobile design. The second position 30 may be in a position lower than the floor. Inventive catalyst composites may be located in the first position 20, the second position 30, or both.
[0035] Em algumas modalidades, o mesmo carreador é revestido com pelo menos duas composições de catalisador contidas em pastas fluidas separadas de revestimento reativo em uma configuração zoneada axialmente. Por exemplo, o mesmo carreador é revestido com uma pasta fluida de revestimento reativo de uma composição de catalisador e uma pasta fluida de revestimento reativo de outra composição de catalisador, em que cada composição de catalisador é diferente. Esta modalidade pode ser mais facilmente entendida por referência a FIG. 9.[0035] In some embodiments, the same carrier is coated with at least two catalyst compositions contained in separate reactive coating slurries in an axially zoned configuration. For example, the same carrier is coated with a reactive coating slurry of one catalyst composition and a reactive coating slurry of another catalyst composition, wherein each catalyst composition is different. This embodiment can be more easily understood by reference to FIG. 9.
[0036] A FIG. 9 é um compósito catalisador exemplar mostrando uma camada de topo de Pd-Rh substancialmente uniforme disposta no topo de uma camada de fundo apenas de Pd zoneada, que é revestida em um substrato de fluxo atravessante. Nesta modalidade, a camada de fundo apenas de Pd é zoneada para ter uma “zona de entrada de Pd” e uma “zona de saída de Pd”, em que a maior parte da quantidade de paládio está presente na zona da frente/entrada de Pd. Na camada de fundo, o PGM é exclusivamente Pd. Em algumas modalidades, o Pd presente a zona de entrada desta camada é cerca de 60-90% da camada de fundo de Pd total. O Pd presente na zona de saída desta camada é cerca de 10-40% da camada de fundo de Pd total.[0036] FIG. 9 is an exemplary catalyst composite showing a substantially uniform Pd-Rh top layer disposed on top of a zoned Pd-only bottom layer, which is coated on a flow-through substrate. In this embodiment, the Pd-only bottom layer is zoned to have a “Pd-in zone” and a “Pd-out zone”, wherein the majority of the amount of palladium is present in the front/input zone. PD. In the background layer, the PGM is exclusively Pd. In some embodiments, the Pd present in the entry zone of this layer is about 60-90% of the total Pd background layer. The Pd present in the exit zone of this layer is about 10-40% of the total Pd background layer.
[0037] Em algumas modalidades, Pd está disponível para a zona de entrada. Em modalidades adicionais, tal Pd na zona de entrada compreende Pd em um OSC na quantidade de cerca de 30-70% do Pd total disponível para a zona de entrada (o Pd restante está no suporte refratário à base de alumina) e Pd em um óxido de metal refratário. Em certas modalidades, a composição dos materiais de suporte de Pd (alumina e um OSC) em ambas as zonas é a mesma. A carga de revestimento reativo da camada de fundo é cerca de 0,09-0,24 g/cm3 (1,5-4,0 g/in3), preferivelmente cerca de 0,12-0,18 g/cm3 (2-3 g/in3). A quantidade total do OSC na zona de entrada é cerca de 50-80% do peso seco total. O comprimento da zona de entrada é cerca de 25-75% do comprimento total do carreador. A camada de topo de Pd/Rh substancialmente uniforme/homogênea é projetada como necessário para satisfazer as necessidades de uma aplicação particular.[0037] In some embodiments, Pd is available for the input zone. In further embodiments, such Pd in the entry zone comprises Pd in an OSC in the amount of about 30-70% of the total Pd available to the entry zone (the remaining Pd is in the alumina-based refractory support) and Pd in a refractory metal oxide. In certain embodiments, the composition of the Pd support materials (alumina and an OSC) in both zones is the same. The reactive coating load of the bottom layer is about 0.09-0.24 g/cm3 (1.5-4.0 g/in3), preferably about 0.12-0.18 g/cm3 (2 -3 g/in3). The total amount of OSC in the entry zone is about 50-80% of the total dry weight. The length of the entry zone is about 25-75% of the total length of the carrier. The substantially uniform/homogeneous Pd/Rh top layer is designed as required to meet the needs of a particular application.
[0038] A FIG. 10 é outro compósito catalisador exemplar mostrando uma camada de topo de Pd-Rh substancialmente uniforme disposta no topo de uma camada de fundo zoneada, que é revestida sobre um substrato de fluxo atravessante. Nesta modalidade, a camada de fundo apenas de Pd é zoneada para ter a maior parte de paládio na camada de fundo apenas de Pd na zona da frente/entrada, em que um OSC está presente em ambas as zonas. Pd presente na zona de entrada é cerca de 60-90% do Pd total disponível na camada de fundo e o OSC na zona de entrada é cerca de 20-80% do OSC total disponível presente na camada de fundo. Em tais modalidades, o Pd no OSC na zona de entrada é maior do que (por exemplo, cerca de duas vezes) a quantidade de Pd no OSC na zona de saída. A quantidade de Pd no OSC na zona de saída é cerca de 10-40% do Pd disponível para a camada de fundo. A quantidade de um OSC na zona de saída é cerca de 20-80% da quantidade total do OSC disponível, disponível na camada de fundo. Tanto as zonas de entrada como de saída na modalidade mostrada na FIG. 10 compreendem adicionalmente Pd suportado em um suporte de óxido de metal refratário. A carga de revestimento reativo da camada de fundo é cerca de 0,09-0,24 g/cm3 (1,5-4,0 g/in3), preferivelmente cerca de 0,12-0,18 g/cm3 (2-3 g/in3). O comprimento da zona de entrada da camada de fundo é geralmente cerca de 25-75% do comprimento total do substrato. A camada de topo de Pd/Rh substancialmente uniforme/homogênea é projetada como necessário para satisfazer as necessidades de uma aplicação particular.[0038] FIG. 10 is another exemplary catalyst composite showing a substantially uniform Pd-Rh top layer disposed on top of a zoned bottom layer, which is coated onto a flow-through substrate. In this embodiment, the Pd-only background layer is zoned to have the majority of palladium in the Pd-only background layer in the front/entrance zone, wherein an OSC is present in both zones. Pd present in the entrance zone is about 60-90% of the total Pd available in the background layer and the OSC in the entrance zone is about 20-80% of the total available OSC present in the background layer. In such embodiments, the Pd in the OSC in the entry zone is greater than (e.g., about twice) the amount of Pd in the OSC in the exit zone. The amount of Pd in the OSC in the exit zone is about 10-40% of the Pd available to the background layer. The amount of an OSC in the exit zone is about 20-80% of the total amount of available OSC available in the background layer. Both the entry and exit zones in the embodiment shown in FIG. 10 further comprise Pd supported on a refractory metal oxide support. The reactive coating load of the bottom layer is about 0.09-0.24 g/cm3 (1.5-4.0 g/in3), preferably about 0.12-0.18 g/cm3 (2 -3 g/in3). The length of the input zone of the bottom layer is generally about 25-75% of the total length of the substrate. The substantially uniform/homogeneous Pd/Rh top layer is designed as required to meet the needs of a particular application.
[0039] A FIG. 11 é outro compósito catalisador exemplar mostrando uma primeira camada zoneada em um substrato de fluxo atravessante. Nesta modalidade, a zona de entrada da camada apenas de Pd é substancialmente livre de OSC. O Pd na zona de entrada é cerca de 40-80% do Pd total disponível na camada de fundo e a quantidade de OSC na zona de entrada é cerca de zero (isto é, esta zona é substancialmente livre de OSC). A zona de saída compreende Pd em um OSC, em que o Pd na zona de saída é cerca de 20-60% do Pd total disponível na camada de fundo. Na zona de saída, a carga de revestimento reativo no OSC é cerca de 80-100% do revestimento reativo total. A zona de saída pode compreender cerca de 100% do OSC na camada; aglutinantes e opcionalmente outros ingredientes podem ser adicionados. A carga de revestimento reativo da zona de entrada é cerca de 0,03-0,15 g/cm3 (0,5-2,5 g/in3), preferivelmente cerca de 0,06-0,12 g/cm3 (1-2 g/in3). A carga de revestimento reativo da zona de saída é cerca de 0,06-0,21 g/cm3 (1,0-3,5 g/in3), preferivelmente cerca de 0,12-0,18 g/cm3 (2-3 g/in3). O comprimento da zona de entrada da camada de fundo é cerca de 25-75% do comprimento total do substrato. A camada de topo de Pd/Rh substancialmente uniforme/homogênea é projetada como necessário para satisfazer as necessidades de uma aplicação particular.[0039] FIG. 11 is another exemplary catalyst composite showing a zoned first layer on a through-flow substrate. In this embodiment, the entrance zone of the Pd-only layer is substantially free of OSC. The Pd in the entry zone is about 40-80% of the total Pd available in the bottom layer and the amount of OSC in the entry zone is about zero (i.e., this zone is substantially free of OSC). The exit zone comprises Pd in an OSC, where the Pd in the exit zone is about 20-60% of the total Pd available in the background layer. In the exit zone, the reactive coating load on the OSC is about 80-100% of the total reactive coating. The exit zone may comprise about 100% of the OSC in the layer; binders and optionally other ingredients can be added. The reactive coating load of the entrance zone is about 0.03-0.15 g/cm3 (0.5-2.5 g/in3), preferably about 0.06-0.12 g/cm3 (1 -2 g/in3). The exit zone reactive coating load is about 0.06-0.21 g/cm3 (1.0-3.5 g/in3), preferably about 0.12-0.18 g/cm3 (2 -3 g/in3). The length of the input zone of the bottom layer is about 25-75% of the total length of the substrate. The substantially uniform/homogeneous Pd/Rh top layer is designed as required to meet the needs of a particular application.
[0040] A FIG. 12 é um compósito catalisador exemplar mostrando uma camada de topo zoneada disposta em uma camada de fundo, que é revestida em um substrato de fluxo atravessante. Nesta modalidade, a camada de topo de Pd/Rh é zoneada. O Pd presente na camada de fundo substancialmente uniforme é cerca de 30-90% do Pd disponível para a camada de fundo; preferivelmente o Pd presente na camada de fundo é cerca de 60-90%. As quantidades de Pd e Rh na zona de entrada são como se segue: Pd é cerca de 60-100% do Pd total disponível para a camada de topo e Rh é cerca de 0-80% do Rh total disponível. A carga de revestimento reativo da zona de entrada é cerca de 0,04-0,09 g/cm3 (0,75-1,5 g/in3). O suporte de Pd da zona de entrada da camada de topo pode ser alumina estabilizada, OSC, La-ZrO2, Pr-CeO2 e similares. O suporte de Rh pode ser alumina, ZrO2-Al2O3, La-ZrO2 e similares. As quantidades de Pd e Rh na zona de saída da camada de topo são como se seguem: Pd é cerca de 0-40% do Pd disponível para a camada de topo e Rh é cerca de 20-80% de Rh disponível. A carga de revestimento reativo da zona de saída pode ser cerca de 0,04-0,09 g/cm3 (0,75-1,5 g/in3). O suporte de Pd da zona de saída da camada de topo pode ser alumina estabilizada, OSC, La-ZrO2, Pr-CeO2 e similares. Suportes de Rh são: alumina, ZrO2-Al2O3, La-ZrO2 e similares. O comprimento da camada de topo zona de entrada é cerca de 25-75% do comprimento total do substrato.[0040] FIG. 12 is an exemplary catalyst composite showing a zoned top layer disposed on a bottom layer, which is coated on a flow-through substrate. In this embodiment, the top Pd/Rh layer is zoned. The Pd present in the substantially uniform bottom layer is about 30-90% of the Pd available to the bottom layer; preferably the Pd present in the bottom layer is about 60-90%. The amounts of Pd and Rh in the input zone are as follows: Pd is about 60-100% of the total Pd available to the top layer and Rh is about 0-80% of the total Rh available. The reactive coating load of the entrance zone is about 0.04-0.09 g/cm3 (0.75-1.5 g/in3). The Pd support of the top layer entrance zone can be stabilized alumina, OSC, La-ZrO2, Pr-CeO2 and the like. The Rh support can be alumina, ZrO2-Al2O3, La-ZrO2 and the like. The amounts of Pd and Rh in the top layer exit zone are as follows: Pd is about 0-40% of the Pd available to the top layer and Rh is about 20-80% of the available Rh. The exit zone reactive coating load may be about 0.04-0.09 g/cm3 (0.75-1.5 g/in3). The Pd support of the top layer exit zone can be stabilized alumina, OSC, La-ZrO2, Pr-CeO2 and the like. Rh supports are: alumina, ZrO2-Al2O3, La-ZrO2 and similar. The length of the entry zone top layer is about 25-75% of the total length of the substrate.
[0041] A FIG. 13 é um compósito catalisador exemplar tendo uma camada intermediária contendo paládio entre a camada de fundo e a camada de topo. Nesta modalidade, Pd é provido em duas camadas para maximizar a eficiência de conversão de HC e NOx na partida a frio. A camada de fundo contendo Pd tem as seguintes características: Pd é cerca de 10-40% do Pd total da camada de fundo, cerca de 80-100% do Pd está em um OSC; cerca de 0-20% de Pd está em um suporte de óxido de metal refratário; a carga total de revestimento reativo é cerca de 0,06-0,12 g/cm3 (1-2 g/in3); a carga de OSC é cerca de 80-100% do revestimento reativo total; a carga de óxido de metal refratário é cerca de 0-20%; e o revestimento é substancialmente uniforme. A camada intermediária de Pd tem as seguintes características: Pd é cerca de 40-80% do Pd disponível; cerca de 100% da quantidade de Pd está nos óxidos de metal refratários; a carga total de revestimento reativo é cerca de 0,03-0,12 g/cm3 (0,5-2 g/in3), preferivelmente cerca de 0,06-0,09 g/cm3 (1-1,5 g/in3); uma camada substancialmente livre de OSC; e o revestimento é substancialmente uniforme. A camada de topo de Pd/Rh uniforme/homogênea ou zoneada é projetada como necessário para satisfazer as necessidades de uma aplicação particular.[0041] FIG. 13 is an exemplary catalyst composite having a palladium-containing intermediate layer between the bottom layer and the top layer. In this embodiment, Pd is provided in two layers to maximize the HC and NOx conversion efficiency at cold start. The Pd-containing bottom layer has the following characteristics: Pd is about 10-40% of the total Pd of the bottom layer, about 80-100% of the Pd is in an OSC; about 0-20% of Pd is on a refractory metal oxide support; the total reactive coating load is about 0.06-0.12 g/cm3 (1-2 g/in3); the OSC loading is about 80-100% of the total reactive coating; refractory metal oxide loading is about 0-20%; and the coating is substantially uniform. The Pd interlayer has the following characteristics: Pd is about 40-80% of the available Pd; about 100% of the amount of Pd is in refractory metal oxides; the total reactive coating load is about 0.03-0.12 g/cm3 (0.5-2 g/in3), preferably about 0.06-0.09 g/cm3 (1-1.5 g /in3); a layer substantially free of OSC; and the coating is substantially uniform. The uniform/homogeneous or zoned Pd/Rh top layer is designed as required to meet the needs of a particular application.
[0042] A FIG. 14 é um compósito catalisador exemplar tendo uma camada intermediária zoneada contendo paládio entre a camada de fundo e a camada de topo. A camada de fundo contendo Pd tem as seguintes características: Pd é cerca de 10-40% de Pd disponível; cerca de 80-100% do Pd está em um OSC; cerca de 0-20% de Pd está em óxidos de metal refratários; a carga total de revestimento reativo é cerca de 0,06-0,12 g/cm3 (1-2 g/in3); a carga de OSC é cerca de 80-100% do revestimento reativo total; a carga de óxido de metal refratário é cerca de 0-20%; e o revestimento é substancialmente uniforme. A camada intermediária contendo Pd zoneada tem as seguintes características: Pd é cerca de 40-80% do Pd disponível; cerca de 100% do Pd está no óxido de metal refratário; a carga total de revestimento reativo é cerca de 0,03-0,12 g/cm3 (0,5-2 g/in3), preferivelmente cerca de 0,06-0,09 g/cm3 (1-1,5 g/in3); camada substancialmente livre de OSC; a zona de entrada tem Pd em uma quantidade de cerca de 60-80% da quantidade de Pd disponível para a camada intermediária e a zona de saída tem uma quantidade de Pd de cerca de 20-40% da quantidade total de Pd disponível para a camada intermediária.[0042] FIG. 14 is an exemplary catalyst composite having a palladium-containing zoned intermediate layer between the bottom layer and the top layer. The Pd-containing bottom layer has the following characteristics: Pd is about 10-40% of available Pd; about 80-100% of Pd is in an OSC; about 0-20% of Pd is in refractory metal oxides; the total reactive coating load is about 0.06-0.12 g/cm3 (1-2 g/in3); the OSC loading is about 80-100% of the total reactive coating; refractory metal oxide loading is about 0-20%; and the coating is substantially uniform. The zoned Pd-containing middle layer has the following characteristics: Pd is about 40-80% of the available Pd; about 100% of Pd is in refractory metal oxide; the total reactive coating load is about 0.03-0.12 g/cm3 (0.5-2 g/in3), preferably about 0.06-0.09 g/cm3 (1-1.5 g /in3); substantially OSC-free layer; the entrance zone has Pd in an amount of about 60-80% of the amount of Pd available to the intermediate layer and the exit zone has an amount of Pd of about 20-40% of the total amount of Pd available to the intermediate layer. middle layer.
[0043] As FIGS. 15 e 16 são vistas diferentes de um substrato de filtro de fluxo de parede 50 que tem uma pluralidade de passagens 52. As passagens são encerradas tubularmente pelas paredes internas 53 do substrato de filtro. O substrato tem uma extremidade de entrada 54 e uma extremidade de saída 56. Passagens alternadas são tamponadas na extremidade de entrada com tampões de entrada 58 e na extremidade de saída com tampões de saída 60 para formar padrões de tabuleiro opostos na entrada 54 e saída 56. Uma corrente de gás 62 entra através dos canais de entrada 64 não tamponados, é parada pelo tampão de saída 60 e difunde através das paredes do canal 53 (que são porosas) para os canais de saída 66. O gás não pode passar novamente para o lado de entrada das paredes devido aos tampões de entrada 58.[0043] FIGS. 15 and 16 are different views of a wall flow filter substrate 50 having a plurality of passages 52. The passages are tubularly enclosed by the inner walls 53 of the filter substrate. The substrate has an inlet end 54 and an outlet end 56. Alternating passages are plugged at the inlet end with inlet plugs 58 and at the outlet end with outlet plugs 60 to form opposing tray patterns at inlet 54 and outlet 56 A gas stream 62 enters through the unbuffered inlet channels 64, is stopped by the outlet plug 60 and diffuses through the channel walls 53 (which are porous) into the outlet channels 66. The gas cannot pass back into the inlet side of the walls due to inlet plugs 58.
[0044] Em uma modalidade exemplar, os canais de entrada 64 têm uma camada contendo Pd como o único PGM revestido na mesma. O Pd é suportado em um OSC e/ou um suporte de óxido de metal refratário. Esta camada pode ser homogênea ou zoneada. A carga de revestimento reativo pode ser na faixa de cerca de 0,06-0,15 g/cm3 (1-2,5 g/in3). A carga de OSC pode ser cerca de 50-80% da carga total de revestimento reativo. Os canais de saída 66 têm uma camada de Pd/Rh (homogênea ou zoneada) com uma carga de revestimento reativo na faixa de cerca de 0,03-0,09 g/cm3 (0,5-1,5 g/in3). Composições de camada e configurações de zoneamento podem ser de acordo com quaisquer dos projetos descritos aqui.[0044] In an exemplary embodiment, the input channels 64 have a layer containing Pd as the only PGM coated thereon. The Pd is supported on an OSC and/or a refractory metal oxide support. This layer can be homogeneous or zoned. The reactive coating load can be in the range of about 0.06-0.15 g/cm3 (1-2.5 g/in3). The OSC load can be about 50-80% of the total reactive coating load. The output channels 66 have a Pd/Rh layer (homogeneous or zoned) with a reactive coating loading in the range of about 0.03-0.09 g/cm3 (0.5-1.5 g/in3) . Layer compositions and zoning configurations can be in accordance with any of the designs described here.
[0045] Catalisadores TWC que exibem boa atividade e longevidade compreendem um ou mais metais do grupo da platina (por exemplo, platina, paládio, ródio, rênio e irídio) dispostos em um componente ou suporte de óxido de metal refratário de área de superfície elevada, por exemplo, uma alumina de área de superfície elevada. O suporte é revestido em um carreador ou substrato apropriado tal como um carreador monolítico compreendendo uma estrutura alveolar de cerâmica ou metal refratária; ou partículas refratárias tal como esferas ou segmentos extrudados curtos de um material refratário apropriado. Os componentes ou suportes de óxido de metal refratários podem ser estabilizados contra degradação térmica por materiais tais como zircônia, titânia, óxidos de metal alcalino terroso tais como bária, cálcia ou estrôncia ou, mais usualmente, óxidos de metal de terras raras, por exemplo, céria, lantana e misturas de dois ou mais óxidos de metal de terras raras. Por exemplo, ver Pat. U.S. No. 4.171.288 (Keith), que é incorporada aqui por referência em sua totalidade. Catalisadores TWC podem ser formulados para incluir um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (por exemplo, céria e/ou praseodímia).[0045] TWC catalysts that exhibit good activity and longevity comprise one or more platinum group metals (e.g., platinum, palladium, rhodium, rhenium, and iridium) arranged on a high surface area refractory metal oxide component or support. , for example, a high surface area alumina. The support is coated on a suitable carrier or substrate such as a monolithic carrier comprising a refractory ceramic or metal honeycomb structure; or refractory particles such as spheres or short extruded segments of a suitable refractory material. Refractory metal oxide components or supports may be stabilized against thermal degradation by materials such as zirconia, titania, alkaline earth metal oxides such as baria, calcium or strontia or, more usually, rare earth metal oxides, e.g. ceria, lantana and mixtures of two or more rare earth metal oxides. For example, see Pat. U.S. No. 4,171,288 (Keith), which is incorporated herein by reference in its entirety. TWC catalysts can be formulated to include an oxygen storage component (OSC) (e.g., ceria and/or praseodymia).
[0046] Componentes ou suportes de óxido de metal refratário de elevada superfície se refere a partículas de suporte maiores do que 20 Â e uma ampla distribuição de poros. Suportes de óxido de metal refratário de elevada superfície, por exemplo, materiais de suporte de alumina, também referidos como “gama alumina” ou “alumina ativada”, exibem tipicamente uma área de superfície BET em excesso de 60 metros quadrados por grama (“m2/g”), frequentemente até cerca de 200 m2/g ou superior. Tal alumina ativada é usualmente uma mistura das fases gama e delta de alumina, mas também pode conter quantidades substanciais de fases eta, kappa e teta alumina. Óxidos de metal refratário diferentes de alumina ativada também podem ser usados como suportes para pelo menos alguns componentes catalíticos em um dado catalisador. Por exemplo, céria em bruto, zircônia, alfa alumina e outros materiais são conhecidos para tal uso. Embora muitos destes materiais sofram com a desvantagem de ter uma área de superfície BET consideravelmente inferior à da alumina ativada, esta desvantagem tende a ser compensada por uma durabilidade maior do catalisador resultante.[0046] High surface refractory metal oxide components or supports refers to support particles larger than 20 Å and a wide distribution of pores. High surface refractory metal oxide supports, e.g., alumina support materials, also referred to as “gamma alumina” or “activated alumina,” typically exhibit a BET surface area in excess of 60 square meters per gram (“m2 /g”), often up to about 200 m2/g or higher. Such activated alumina is usually a mixture of gamma and delta alumina phases, but may also contain substantial amounts of eta, kappa and theta alumina phases. Refractory metal oxides other than activated alumina can also be used as supports for at least some catalytic components in a given catalyst. For example, raw ceria, zirconia, alpha alumina and other materials are known for such use. Although many of these materials suffer from the disadvantage of having a considerably lower BET surface area than activated alumina, this disadvantage tends to be compensated by a greater durability of the resulting catalyst.
[0047] A camada catalítica dos compósitos descritos aqui também pode conter estabilizadores e promotores, como desejado. Estabilizadores apropriados incluem um ou mais óxidos de metal não reduzíveis nos quais o metal é selecionado dentre o grupo que consiste de bário, cálcio, magnésio, estrôncio e misturas dos mesmos. Preferivelmente, o estabilizador, onde presente compreende um ou mais óxidos de bário e/ou estrôncio. Promotores apropriados incluem um ou mais óxidos não reduzíveis de um ou mais metais de terras raras selecionados dentre o grupo que consiste de lantânio, praseodímio, ítrio, zircônio e misturas dos mesmos.[0047] The catalytic layer of the composites described here may also contain stabilizers and promoters, as desired. Suitable stabilizers include one or more non-reducible metal oxides in which the metal is selected from the group consisting of barium, calcium, magnesium, strontium and mixtures thereof. Preferably, the stabilizer, where present, comprises one or more barium and/or strontium oxides. Suitable promoters include one or more non-reducible oxides of one or more rare earth metals selected from the group consisting of lanthanum, praseodymium, yttrium, zirconium and mixtures thereof.
[0048] Em uma ou mais modalidades, uma ou mais composições de catalisador são dispostas em um carreador. O carreador pode ser qualquer um daqueles materiais usados tipicamente para preparar catalisadores e compreenderá preferivelmente uma estrutura alveolar de cerâmica ou metal. Qualquer carreador apropriado pode ser empregado, tal como um substrato monolítico do tipo que tem passagens de fluxo de gás paralelas, finas que se estendem através de uma face de entrada ou saída do substrato, de modo que as passagens são abertas para fluxo de fluido ali (referidas como substratos de fluxo atravessante alveolares). As passagens, que são vias essencialmente retas da sua entrada de fluido para sua saída de fluido, são definidas pelas paredes nas quais o material catalítico é revestido como um revestimento reativo de modo que os gases fluindo através das passagens entram em contato com o material catalítico. As passagens de fluxo do substrato monolítico são canais de paredes finas, que podem ser de qualquer formato e tamanho de seção transversal tal como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc. Tais estruturas podem conter de cerca de 60 a cerca de 900 ou mais aberturas de entrada de gás (isto é, células) por polegada quadrada de seção transversal.[0048] In one or more embodiments, one or more catalyst compositions are disposed on a carrier. The carrier may be any of those materials typically used to prepare catalysts and will preferably comprise a ceramic or metal honeycomb structure. Any suitable carrier may be employed, such as a monolithic substrate of the type that has thin, parallel gas flow passages that extend across an inlet or outlet face of the substrate, so that the passages are open for fluid flow therein. (referred to as alveolar throughflow substrates). The passages, which are essentially straight pathways from their fluid inlet to their fluid outlet, are defined by walls on which the catalytic material is coated as a reactive coating so that gases flowing through the passages come into contact with the catalytic material. . The flow passages of the monolithic substrate are thin-walled channels, which can be of any shape and cross-sectional size such as trapezoidal, rectangular, square, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc. Such structures may contain from about 60 to about 900 or more gas inlet openings (i.e., cells) per square inch of cross section.
[0049] O carreador também pode ser um substrato de filtro de fluxo de parede, onde os canais são bloqueados alternadamente, permitindo que uma corrente gasosa entre nos canais de uma direção (direção de entrada), para fluir através das paredes do canal e sair dos canais da outra direção (direção de saída). Uma composição de catalisador de oxidação dupla pode ser revestida no filtro de fluxo de parede. Se tal carreador é utilizado, o sistema resultante será capaz de remover matérias particuladas junto com poluentes gasosos. O carreador do filtro de fluxo de parede pode ser feito de materiais comumente conhecidos na técnica, tais como cordierita ou carbeto de silício.[0049] The carrier may also be a wall flow filter substrate, where the channels are alternately blocked, allowing a gaseous stream to enter the channels from one direction (input direction), to flow through the channel walls and exit channels in the other direction (output direction). A dual oxidation catalyst composition may be coated on the wall flow filter. If such a carrier is used, the resulting system will be capable of removing particulate matter along with gaseous pollutants. The wall flow filter carrier may be made from materials commonly known in the art, such as cordierite or silicon carbide.
[0050] Carreadores de cerâmica podem ser feitos de qualquer material refratário apropriado, por exemplo, cordierita, cordierita-alumina, nitreto de silício, zircão mulita, espodumênio, alumina-sílica magnésia, silicato de zircão, silimanita, um silicato de magnésio, zircão, petalita, alumina, um aluminossilicato e similares.[0050] Ceramic carriers can be made from any suitable refractory material, for example, cordierite, cordierite-alumina, silicon nitride, zircon mullite, spodumene, alumina-silica magnesia, zircon silicate, sillimanite, a magnesium silicate, zircon , petalite, alumina, an aluminosilicate and the like.
[0051] Carreadores utilizáveis para os catalisadores da presente invenção também podem ser de natureza metálica e ser compostos de um ou mais metais ou ligas de metal. Os carreadores metálicos podem ser empregados em vários formatos tais como folhas corrugadas ou forma monolítica. Suportes metálicos preferidos incluem os metais e ligas de metal resistentes ao calor tal como titânio e aço inoxidável, assim como outras ligas nas quais ferro é um componente substancial ou principal. Tais ligas podem conter um ou mais de níquel, cromo e/ou alumínio e a quantidade total destes metais pode compreender vantajosamente pelo menos cerca de 15% em peso da liga, por exemplo, cerca de 10-25% em peso de cromo, cerca de 3-8% em peso de alumínio e até cerca de 20% em peso de níquel. As ligas podem conter também pequenas quantidades ou traços de um ou mais outros metais tais como manganês, cobre, vanádio, titânio e similares. A superfície dos carreadores de metal pode ser oxidada a temperaturas elevadas, por exemplo, cerca de 1000 °C e superior, para melhorar a resistência a corrosão das ligas formando uma camada de óxido nas superfícies dos carreadores. Tal oxidação induzida por temperatura elevada pode intensificar a aderência do suporte de óxido de metal refratário e promover cataliticamente componente de metal para o carreador.[0051] Carriers usable for the catalysts of the present invention may also be metallic in nature and be composed of one or more metals or metal alloys. Metal carriers can be used in various formats such as corrugated sheets or monolithic form. Preferred metal supports include heat-resistant metals and metal alloys such as titanium and stainless steel, as well as other alloys in which iron is a substantial or major component. Such alloys may contain one or more nickel, chromium and/or aluminum and the total amount of these metals may advantageously comprise at least about 15% by weight of the alloy, for example about 10-25% by weight chromium, about from 3-8% by weight of aluminum and up to about 20% by weight of nickel. Alloys may also contain small amounts or traces of one or more other metals such as manganese, copper, vanadium, titanium and the like. The surface of metal carriers can be oxidized at elevated temperatures, for example about 1000 °C and higher, to improve the corrosion resistance of the alloys by forming an oxide layer on the surfaces of the carriers. Such elevated temperature-induced oxidation can intensify the adhesion of the refractory metal oxide support and catalytically promote metal component to the carrier.
[0052] Ao descrever a quantidade de revestimento reativo ou componentes de metal catalíticos ou outros componentes da composição, é conveniente usar unidades de peso de componente por unidade em volume de substrato de catalisador. Portanto, as unidades, gramas por centímetro cúbico (“g/cm3”) (gramas por polegada cúbica (“g/in3”)) e gramas por metros cúbicos (“g/m3”) (gramas por pés cúbicos (“g/ft3”)) são usadas aqui para significar o peso de um componente por volume do substrato, incluindo o volume de espaços vazios do substrato. Outras unidades de peso por volume tal como g/L também são algumas vezes usadas. A carga total da composição de catalisador no carreador, tal como um carreador de fluxo atravessante monolítico, é tipicamente de cerca de 0,03 a cerca de 0,36 g/cm3 (0,5 a cerca de 6 g/in3) e mais tipicamente de cerca de 0,06 a cerca de 0,30 g/cm3 (1 a cerca de 5 g/in3). A carga total do componente PGM sem material de suporte (por exemplo, o Pd sozinho ou em combinação Rh) é tipicamente na faixa de cerca de 1059,44 a cerca de 7062,93 g/m3 (30 a cerca de 200 g/ft3) para cada carreador individual.[0052] When describing the amount of reactive coating or catalytic metal components or other components of the composition, it is convenient to use units of component weight per unit volume of catalyst substrate. Therefore, the units, grams per cubic centimeter (“g/cm3”) (grams per cubic inch (“g/in3”)) and grams per cubic meter (“g/m3”) (grams per cubic foot (“g/ ft3”)) are used here to mean the weight of a component per volume of the substrate, including the volume of substrate voids. Other units of weight per volume such as g/L are also sometimes used. The total loading of the catalyst composition in the carrier, such as a monolithic through flow carrier, is typically about 0.03 to about 0.36 g/cm3 (0.5 to about 6 g/in3) and more. typically from about 0.06 to about 0.30 g/cm3 (1 to about 5 g/in3). The total charge of the PGM component without support material (e.g., Pd alone or in combination with Rh) is typically in the range of about 1059.44 to about 7062.93 g/m3 (30 to about 200 g/ft3 ) for each individual carrier.
[0053] Em modalidades alternativas, uma ou mais composições de catalisador podem ser depositadas em um substrato de espuma de célula aberta. Tais substratos são bem conhecidos na técnica e são formados tipicamente de materiais refratários de cerâmica ou metálicos.[0053] In alternative embodiments, one or more catalyst compositions can be deposited on an open-cell foam substrate. Such substrates are well known in the art and are typically formed from ceramic or metallic refractory materials.
[0054] Várias modalidades são listadas abaixo. Será entendido que as modalidades listadas abaixo podem ser combinadas com todos os aspectos e outras modalidades de acordo com o escopo da invenção.[0054] Various embodiments are listed below. It will be understood that the embodiments listed below may be combined with all aspects and other embodiments in accordance with the scope of the invention.
[0055] Modalidade 1. Um compósito catalisador automotivo compreendendo: um material catalítico em um carreador, o material catalítico compreendendo pelo menos duas camadas: uma primeira camada depositada diretamente no carreador compreendendo um primeiro componente de paládio suportado em um primeiro componente de óxido de metal refratário, um primeiro componente de armazenamento de oxigênio, ou uma combinação dos mesmos; e uma segunda camada depositada no topo da primeira camada compreendendo um componente de ródio suportado em um segundo componente de óxido de metal refratário e um segundo componente de paládio suportado em um segundo componente de armazenamento de oxigênio, um terceiro componente de óxido de metal refratário, ou uma combinação dos mesmos, em que o material catalítico é efetivo para conversão de três vias (TWC).[0055] Embodiment 1. An automotive catalyst composite comprising: a catalytic material on a carrier, the catalytic material comprising at least two layers: a first layer deposited directly on the carrier comprising a first palladium component supported on a first metal oxide component refractory, a first oxygen storage component, or a combination thereof; and a second layer deposited on top of the first layer comprising a rhodium component supported on a second refractory metal oxide component and a second palladium component supported on a second oxygen storage component, a third refractory metal oxide component, or a combination thereof, wherein the catalytic material is effective for three-way conversion (TWC).
[0056] Modalidade 2. O compósito catalisador automotivo da modalidade 1, no qual a primeira camada é substancialmente livre de quaisquer outros metais do grupo da platina.[0056] Modality 2. The automotive catalyst composite of modality 1, in which the first layer is substantially free of any other platinum group metals.
[0057] Modalidade 3. O compósito catalisador automotivo da modalidade 1 ou 2, no qual a primeira camada compreende adicionalmente óxido de bário, óxido de estrôncio, ou combinações dos mesmos.[0057] Modality 3. The automotive catalyst composite of modality 1 or 2, in which the first layer additionally comprises barium oxide, strontium oxide, or combinations thereof.
[0058] Modalidade 4. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 3, no qual a primeira camada compreende cerca de 40-95% (ou mesmo cerca de 65-90%) em peso do teor total de paládio do compósito e a segunda camada compreende cerca de 5-60% (ou mesmo cerca de 10-35%) em peso do teor total de paládio do compósito.[0058] Embodiment 4. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 3, in which the first layer comprises about 40-95% (or even about 65-90%) by weight of the total palladium content of the composite and the second layer comprises about 5-60% (or even about 10-35%) by weight of the total palladium content of the composite.
[0059] Modalidade 5. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 4, no qual a razão em peso do componente de paládio para o componente de ródio na segunda camada é cerca de 0,1:1 a cerca de 20:1 (ou cerca de 0,5:1 a cerca de 10:1, ou mesmo cerca de 1:1 a cerca de 5:1).[0059] Embodiment 5. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 4, in which the weight ratio of the palladium component to the rhodium component in the second layer is about 0.1:1 to about 20: 1 (or about 0.5:1 to about 10:1, or even about 1:1 to about 5:1).
[0060] Modalidade 6. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 5, no qual o primeiro componente de paládio é suportado por uma combinação do primeiro componente de óxido de metal refratário e o primeiro componente de armazenamento de oxigênio, em que o primeiro componente de óxido de metal refratário compreende uma alumina estabilizada e o primeiro componente de armazenamento de oxigênio compreende cerca de 25-50% em peso de céria com base no peso total do primeiro componente de armazenamento de oxigênio.[0060] Embodiment 6. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 5, in which the first palladium component is supported by a combination of the first refractory metal oxide component and the first oxygen storage component, in which the first refractory metal oxide component comprises a stabilized alumina and the first oxygen storage component comprises about 25-50% by weight of ceria based on the total weight of the first oxygen storage component.
[0061] Modalidade 7. O compósito catalisador automotivo da modalidade 6, no qual a alumina estabilizada do primeiro componente de óxido de metal refratário é selecionada dentre o grupo que consiste de alumina ativada, lantana-alumina, bária-alumina, céria-alumina, céria-lantana- alumina, zircônia-alumina, céria-zircônia-alumina, ou combinações das mesmas.[0061] Embodiment 7. The automotive catalyst composite of embodiment 6, in which the stabilized alumina of the first refractory metal oxide component is selected from the group consisting of activated alumina, lantana-alumina, baria-alumina, ceria-alumina, ceria-lantana-alumina, zirconia-alumina, ceria-zirconia-alumina, or combinations thereof.
[0062] Modalidade 8. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 7, no qual o segundo componente de óxido de metal refratário compreende um suporte à base de alumina, um suporte à base de zircônia, ou combinações dos mesmos.[0062] Embodiment 8. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 7, in which the second refractory metal oxide component comprises an alumina-based support, a zirconia-based support, or combinations thereof.
[0063] Modalidade 9. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 8, no qual o suporte à base de alumina compreende um composto de alumina ativada selecionado dentre o grupo que consiste de alumina, zircônia-alumina estabilizada, lantana-alumina, bária- alumina, céria-alumina, zircônia-alumina, céria-zircônia-alumina, lantana- zircônia-alumina, bária-lantana-alumina, bária-lantana-neodímia alumina e combinações das mesmas.[0063] Embodiment 9. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 8, in which the alumina-based support comprises an activated alumina compound selected from the group consisting of alumina, stabilized zirconia-alumina, lantana-alumina , baria-alumina, ceria-alumina, zirconia-alumina, ceria-zirconia-alumina, lantana-zirconia-alumina, baria-lantana-alumina, baria-lantana-neodymia alumina and combinations thereof.
[0064] Modalidade 10. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 9, no qual o segundo componente de óxido de metal refratário compreende cerca de 20% em peso de zircônia-alumina estabilizada com base no peso total do segundo componente de óxido de metal refratário.[0064] Embodiment 10. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 9, in which the second refractory metal oxide component comprises about 20% by weight of stabilized zirconia-alumina based on the total weight of the second refractory metal oxide component. refractory metal oxide.
[0065] Modalidade 11. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 10, no qual o segundo componente de óxido de metal refratário compreende um suporte à base de zircônia selecionado dentre o grupo que consiste de zircônia, lantana-zircônia, titânia- zircônia, titânia-lantana-zircônia e combinações das mesmas.[0065] Embodiment 11. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 10, in which the second refractory metal oxide component comprises a zirconia-based support selected from the group consisting of zirconia, lantana-zirconia, titania - zirconia, titania-lantana-zirconia and combinations thereof.
[0066] Modalidade 12. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 11, no qual o segundo componente de armazenamento de oxigênio compreende um compósito de céria-zircônia compreendendo cerca de 10-50% em peso de céria com base no peso total do segundo componente de armazenamento de oxigênio.[0066] Embodiment 12. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 11, in which the second oxygen storage component comprises a ceria-zirconia composite comprising about 10-50% by weight of ceria based on weight total of the second oxygen storage component.
[0067] Modalidade 13. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 12, no qual o segundo componente de paládio é suportado no terceiro componente de óxido de metal refratário compreendendo alumina, alumina estabilizada, praseodímia-zircônia, ou combinações das mesmas.[0067] Embodiment 13. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 12, in which the second palladium component is supported on the third refractory metal oxide component comprising alumina, stabilized alumina, praseodymium-zirconia, or combinations thereof .
[0068] Modalidade 14. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 13, no qual a primeira camada compreende, em porcentagem em peso da primeira camada: o primeiro componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 5095% (ou mesmo cerca de 20-80%); o primeiro componente de armazenamento de oxigênio compreendendo um primeiro compósito de céria- zircônia em uma quantidade de cerca de 20-80%; e pelo menos um promotor ou estabilizador selecionado dentre lantana, bária, zircônia e estrôncio em uma quantidade de até cerca de 10% (ou mesmo cerca de 0,1-10%, ou cerca de 0,1-5%); em que o primeiro compósito de céria-zircônia compreende céria em uma quantidade de cerca de 25-50% em peso do primeiro compósito de céria-zircônia.[0068] Embodiment 14. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 13, in which the first layer comprises, in percentage by weight of the first layer: the first refractory metal oxide component in an amount of about 5095% (or even about 20-80%); the first oxygen storage component comprising a first ceria-zirconia composite in an amount of about 20-80%; and at least one promoter or stabilizer selected from lantana, baria, zirconia and strontium in an amount of up to about 10% (or even about 0.1-10%, or about 0.1-5%); wherein the first ceria-zirconia composite comprises ceria in an amount of about 25-50% by weight of the first ceria-zirconia composite.
[0069] Modalidade 15. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 14, no qual a segunda camada compreende, em porcentagem em peso da segunda camada: o segundo componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 5080%; e o segundo componente de armazenamento de oxigênio compreendendo um segundo compósito de céria-zircônia ou o terceiro componente de óxido de metal refratário em uma quantidade de cerca de 2050%; pelo menos um promotor ou estabilizador selecionado dentre lantana, bária, zircônia e estrôncio em uma quantidade de até cerca de 10% (ou mesmo cerca de 0,1-10%, ou cerca de 0,1-5%); em que o segundo compósito de céria-zircônia compreende céria em uma quantidade de 10-50% em peso do segundo compósito de céria-zircônia.[0069] Embodiment 15. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 14, in which the second layer comprises, in percentage by weight of the second layer: the second refractory metal oxide component in an amount of about 5080% ; and the second oxygen storage component comprising a second ceria-zirconia composite or the third refractory metal oxide component in an amount of about 2050%; at least one promoter or stabilizer selected from lantana, baria, zirconia and strontium in an amount of up to about 10% (or even about 0.1-10%, or about 0.1-5%); wherein the second ceria-zirconia composite comprises ceria in an amount of 10-50% by weight of the second ceria-zirconia composite.
[0070] Modalidade 16. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 15, no qual 20-60% do teor total de paládio da primeira camada está suportado no primeiro componente de óxido de metal refratário e cerca de 40-80% do teor total de paládio da primeira camada está suportado no primeiro componente de armazenamento de oxigênio.[0070] Embodiment 16. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 15, in which 20-60% of the total palladium content of the first layer is supported on the first refractory metal oxide component and about 40-80% of the total palladium content of the first layer is supported on the first oxygen storage component.
[0071] Modalidade 17. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 16, no qual o teor de paládio no primeiro componente de armazenamento de oxigênio é cerca de 0,5-3% em peso do primeiro componente de armazenamento de oxigênio e em que a primeira camada compreende opcionalmente, adicionalmente paládio no primeiro componente de óxido de metal refratário.[0071] Embodiment 17. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 16, in which the palladium content in the first oxygen storage component is about 0.5-3% by weight of the first oxygen storage component and wherein the first layer optionally further comprises palladium in the first refractory metal oxide component.
[0072] Modalidade 18. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 17, no qual a segunda camada compreende adicionalmente um componente de platina em uma quantidade de cerca de 3,53 a 353,15 g/m3 (0,1 a 10 g/ft3).[0072] Embodiment 18. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 17, in which the second layer additionally comprises a platinum component in an amount of about 3.53 to 353.15 g/m3 (0.1 at 10 g/ft3).
[0073] Modalidade 19. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 18 compreendendo adicionalmente uma camada de base entre o carreador e a primeira camada, em que a camada de base é substancialmente livre de quaisquer metais do grupo da platina e compreende alumina.[0073] Embodiment 19. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 18 further comprising a base layer between the carrier and the first layer, wherein the base layer is substantially free of any platinum group metals and comprises alumina.
[0074] Modalidade 20. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 19, no qual o carreador é um substrato de fluxo atravessante ou um filtro de fluxo de parede.[0074] Embodiment 20. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 19, in which the carrier is a through-flow substrate or a wall-flow filter.
[0075] Modalidade 21. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 20, no qual a primeira camada é zoneada.[0075] Modality 21. The automotive catalytic composite of any one of modalities 1 to 20, in which the first layer is zoned.
[0076] Modalidade 22. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 21, no qual a segunda camada é zoneada.[0076] Embodiment 22. The automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 21, in which the second layer is zoned.
[0077] Modalidade 23. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 22, no qual uma carga da primeira camada está na faixa de cerca de 0,09-0,24 g/cm3 (1,5-4,0 g/in3) e uma carga da segunda camada está na faixa de cerca de 0,04-0,12 g/cm3 (0,75-2,0 g/in3).[0077] Embodiment 23. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 22, in which a first layer charge is in the range of about 0.09-0.24 g/cm3 (1.5-4.0 g/in3) and a loading of the second layer is in the range of about 0.04-0.12 g/cm3 (0.75-2.0 g/in3).
[0078] Modalidade 24. O compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 23 compreendendo adicionalmente uma camada intermediária contendo paládio entre a primeira camada e a segunda camada, em que a primeira camada compreende o componente de paládio suportado no primeiro componente de armazenamento de oxigênio e a camada intermediária compreende um componente de paládio suportado em um quarto componente de óxido de metal refratário e é substancialmente livre de um componente de armazenamento de oxigênio.[0078] Embodiment 24. The automotive catalyst composite of any one of embodiments 1 to 23 further comprising a palladium-containing intermediate layer between the first layer and the second layer, wherein the first layer comprises the palladium component supported on the first storage component of oxygen and the intermediate layer comprises a palladium component supported on a fourth refractory metal oxide component and is substantially free of an oxygen storage component.
[0079] Modalidade 25. O compósito catalisador automotivo da modalidade 20, no qual a primeira camada é depositada nos canais de entrada de um filtro de fluxo de parede e a segunda camada é depositada nos canais de saída do filtro de fluxo de parede.[0079] Embodiment 25. The automotive catalyst composite of embodiment 20, in which the first layer is deposited in the inlet channels of a wall flow filter and the second layer is deposited in the outlet channels of the wall flow filter.
[0080] Modalidade 26. Um sistema de tratamento de gás de escape compreendendo o compósito catalisador de qualquer uma das modalidades 1 a 25 localizado a jusante de um motor a gasolina.[0080] Embodiment 26. An exhaust gas treatment system comprising the catalyst composite of any one of embodiments 1 to 25 located downstream of a gasoline engine.
[0081] Modalidade 27. O sistema de tratamento de gás de escape da modalidade 26, no qual o compósito catalisador automotivo está localizado a jusante de um motor a gasolina em uma posição estreitamente acoplada, em uma posição a jusante da posição estreitamente acoplada, ou ambas.[0081] Embodiment 27. The exhaust gas treatment system of embodiment 26, in which the automotive catalyst composite is located downstream of a gasoline engine in a closely coupled position, in a position downstream of the closely coupled position, or both.
[0082] Modalidade 28. Um método para tratamento de um gás de escape compreendendo hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio que compreende: colocar em contato o gás de escape com o compósito catalisador automotivo de qualquer uma das modalidades 1 a 25.[0082] Embodiment 28. A method for treating an exhaust gas comprising hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides comprising: contacting the exhaust gas with the automotive catalyst composite of any of embodiments 1 to 25.
[0083] Modalidade 29. Os compósitos catalisadores automotivos, sistemas de tratamento de gás de escape, ou método de qualquer uma das modalidades 1 a 28, nos quais o material catalítico é efetivo substancialmente para oxidar simultaneamente monóxido de carbono e hidrocarbonetos e reduzir óxido de nitrogênio.[0083] Embodiment 29. Composite automotive catalysts, exhaust gas treatment systems, or method of any of embodiments 1 to 28, in which the catalytic material is substantially effective to simultaneously oxidize carbon monoxide and hydrocarbons and reduce carbon oxide. nitrogen.
[0084] Os exemplos não limitativos seguintes servirão para ilustrar as várias modalidades da presente invenção.[0084] The following non-limiting examples will serve to illustrate the various embodiments of the present invention.
[0085] Um compósito catalisador foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e uma combinação de paládio (Pd) e ródio (Rh) em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 1. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre uma alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,03 g/cm3 (0,6 g/in3) de uma La-gama-alumina de área de superfície elevada resultando em 2429 g/m3 (68,8 g/ft3) de Pd. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,09 g/cm3 (1,50 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 1457,78 g/m3 (41,28 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado dispersando os suportes impregnados fixados termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metais Ba e Zr foram dispersos no mesmo. Os restantes 971,15 g/m3 (27,5 g/ft3) de Pd (de nitrato de Pd) foram adicionados diretamente dentro da pasta fluida acabada. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0085] A catalyst composite was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coating) and a combination of palladium (Pd) and rhodium (Rh) in a second layer (i.e. top coat). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 1. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto a stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a palladium nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.03 g/cm3 (0.6 g/in3) of a La-gamma-alumina of area raised surface resulting in 2429 g/m3 (68.8 g/ft3) of Pd. The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.09 g/cm3 (1.50 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40 % by weight) resulting in 1457.78 g/m3 (41.28 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by dispersing the heat-fixed impregnated supports in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, Ba and Zr metal promoters were dispersed in it. The remaining 971.15 g/m3 (27.5 g/ft3) of Pd (from Pd nitrate) was added directly into the finished slurry. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[0086] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Rh e nitrato de Nd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,06 g/cm3 (1,0 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada resultando em 349,61 g/m3 (9,9 g/ft3) de Rh e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O Rd e Nd foram fixados quimicamente sobre a superfície da alumina. Uma primeira pasta fluida foi feita de Rh/Nd/La-ZrO2-Al2O3 (isto é, primeiro suporte) e moída para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. O segundo suporte foi preparado impregnando uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,01 g/cm3 (0,25 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 254,27 g/m3 (7,2 g/ft3) de Pd. O pó do suporte impregnado foi seco a 110 °C e calcinado a 550 °C durante 2 horas. O pó de suporte calcinado foi transformado em uma segunda pasta fluida e moído para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas. Nitrato de zircônio e um aglutinante de alumina foram adicionados a pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,08 g/cm3 (1,4 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,22 g/cm3 (3,7 g/in3).[0086] The second layer (i.e., top coat) was prepared by incipient impregnation of a solution of Rh nitrate and Nd nitrate, diluted to minimize the metal concentration, about 0.06 g/cm3 (1.0 g/in3) of high surface area La-ZrO2-gamma-alumina resulting in 349.61 g/m3 (9.9 g/ft3) of Rh and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3. Rd and Nd were chemically fixed on the alumina surface. A first slurry was made from Rh/Nd/La-ZrO2-Al2O3 (i.e., first support) and milled to particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The second support was prepared by impregnating a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.01 g/cm3 (0.25 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40% by weight ) resulting in 254.27 g/m3 (7.2 g/ft3) of Pd. The impregnated support powder was dried at 110°C and calcined at 550°C for 2 hours. The calcined support powder was made into a second slurry and milled to particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The two slurries were mixed together. Zirconium nitrate and an alumina binder were added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.08 g/cm3 (1.4 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined. at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.22 g/cm3 (3.7 g/in3).
[0087] Um compósito catalisador comparativo compreendido de um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e ródio (Rh) como o único PGM em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 2. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Pd e Nd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,04 g/cm3 (0,75 g/in3) de La-gama- alumina de área de superfície elevada resultando em 3072,38 g/m3 (87 g/ft3) de Pd e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,08 g/cm3 (1,30 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 1532,66 g/m3 (43,4 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado pelos suportes impregnados fixados termicamente dispersos em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metais Ba, Nd e Zr foram dispersos no mesmo. Os restantes 14,5 g/ft3 de Pd (de nitrato de Pd) foram adicionados dentro da pasta fluida acabada. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0087] A comparative catalyst composite comprised of a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coating) and rhodium (Rh) as the only PGM in a second layer (i.e. is, top coating). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 2. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a solution of Pd and Nd nitrate, diluted to minimize the metal concentration, onto 0.04 g/cm3 (0.75 g/in3) of La-gamma-alumina of area of high surface resulting in 3072.38 g/m3 (87 g/ft3) of Pd and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3. The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.08 g/cm3 (1.30 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40 % by weight) resulting in 1532.66 g/m3 (43.4 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by the thermally fixed impregnated supports dispersed in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, metal promoters Ba, Nd and Zr were dispersed in it. The remaining 14.5 g/ft3 of Pd (from Pd nitrate) was added into the finished slurry. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[0088] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada pela adição de uma solução de nitrato de Rh e nitrato de Rd em uma pasta fluida a pH 11 em 0,048 g/cm3 (0,8 g/in3) de La-zircônia-alumina de área de superfície elevada resultando em 243,67 g/m3 (6,9 g/ft3) de Rh e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de Rh, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,02 g/cm3 (0,30 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 70,63 g/m3 (2 g/ft3) de Rh. As duas pastas fluidas resultantes foram moídas separadamente para distribuição de tamanho de partícula 90% entre 16 -18 μm. Nitrato de zircônio e 35,31 g/m3 (1 g/ft3) de Rh foram adicionados a pasta fluida para reduzir o pH para cerca de 4,5-5 da pasta fluida final. Os pós de suporte impregnado foram individualmente fixados quimicamente a 550 °C e moídos. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,07 g/cm3 (1,18 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,21 g/cm3 (3,56 g/in3).[0088] The second layer (i.e., top coat) was prepared by adding a solution of Rh nitrate and Rd nitrate to a slurry at pH 11 in 0.048 g/cm3 (0.8 g/in3) of High surface area la-zirconia-alumina resulting in 243.67 g/m3 (6.9 g/ft3) of Rh and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3. The second impregnated support was prepared by adding a solution of Rh nitrate, diluted to minimize the metal concentration, to 0.02 g/cm3 (0.30 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40 % by weight) resulting in 70.63 g/m3 (2 g/ft3) of Rh. The two resulting slurries were milled separately to 90% particle size distribution between 16 -18 μm. Zirconium nitrate and 35.31 g/m3 (1 g/ft3) of Rh were added to the slurry to reduce the pH to about 4.5-5 of the final slurry. The impregnated support powders were individually chemically fixed at 550 °C and milled. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.07 g/cm3 (1.18 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.21 g/cm3 (3.56 g/in3).
[0089] Os compósitos do exemplo 1 e exemplo comparativo 2 foram envelhecidos durante 50 horas a no máximo 950 °C sob condições de corte de combustível no motor. Após o envelhecimento os catalisadores foram testados no veículo usando o protocolo EPA FTP-75. O desempenho de tais amostras foi avaliado medindo as emissões totais cumulativas de hidrocarbonetos (HC) e NOx no leito do meio onde não existiu nenhuma diferença entre as duas amostras no desempenho de HC e existiu uma vantagem para o exemplo 1 no desempenho de NOx. Os dados foram como se segue: [0089] The composites of example 1 and comparative example 2 were aged for 50 hours at a maximum of 950 °C under fuel cut conditions in the engine. After aging, the catalysts were tested in the vehicle using the EPA FTP-75 protocol. The performance of such samples was evaluated by measuring the total cumulative emissions of hydrocarbons (HC) and NOx in the medium bed where there was no difference between the two samples in HC performance and there was an advantage for example 1 in NOx performance. data were as follows:
[0090] Um compósito catalisador foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e uma combinação de paládio (Pd) e ródio (Rh) em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 3. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,04 g/cm3 (0,60 g/in3) de uma La-gama-alumina de área de superfície elevada resultando em 2083,57 g/m3 (59 g/ft3) de Pd. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,09 g/cm3 (1,50 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 45 % em peso) resultando em 1836,36 g/m3 (52 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado dispersando os suportes impregnados fixados termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metal Ba foram dispersos no mesmo. Os restantes 688,63 g/m3 (19,5 g/ft3) de Pd (de nitrato de Pd) foram adicionados diretamente dentro da pasta fluida acabada. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0090] A catalyst composite was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coating) and a combination of palladium (Pd) and rhodium (Rh) in a second layer (i.e. top coat). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 3. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a palladium nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.04 g/cm3 (0.60 g/in3) of a La-gamma-alumina of area raised surface resulting in 2083.57 g/m3 (59 g/ft3) of Pd. The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.09 g/cm3 (1.50 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 45 % by weight) resulting in 1836.36 g/m3 (52 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by dispersing the heat-fixed impregnated supports in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, Ba metal promoters were dispersed in it. The remaining 688.63 g/m3 (19.5 g/ft3) of Pd (from Pd nitrate) was added directly into the finished slurry. An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[0091] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Rh e nitrato de Nd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 3,5 x 103 g/cm3 (0,5 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada e 3,5 x 103 g/cm3 (0,5 g/in3) de La-ZrO2 resultando em 349,61 g/m3 (9,9 g/ft3) de Rh e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O Rd e Nd foram fixados quimicamente sobre a superfície da alumina. Uma pasta fluida foi feita de Rh/Nd/ (La-ZrO2-Al2O3 + La-ZrO2) (isto é, primeiro suporte) e moída para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. O segundo suporte foi preparado impregnando uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,01 g/cm3 (0,25 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 45 % em peso) resultando em 512,06 g/m3 (14,5 g/ft3) de Pd. O pó do suporte impregnado foi seco a 110 °C e calcinado a 550 °C durante 2 horas. O pó do suporte calcinado foi então transformado em uma pasta fluida e moído para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas. Um aglutinante de alumina foi adicionado a pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,08 g/cm3 (1,3 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,22 g/cm3 (3,7 g/in3).[0091] The second layer (i.e., top coat) was prepared by incipient impregnation of a solution of Rh nitrate and Nd nitrate, diluted to minimize metal concentration, about 3.5 x 103 g/cm3 (0 .5 g/in3) of high surface area La-ZrO2-gamma-alumina and 3.5 x 103 g/cm3 (0.5 g/in3) of La-ZrO2 resulting in 349.61 g/m3 (9 .9 g/ft3) of Rh and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3. Rd and Nd were chemically fixed on the alumina surface. A slurry was made from Rh/Nd/(La-ZrO2-Al2O3 + La-ZrO2) (i.e., first support) and milled to particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The second support was prepared by impregnating a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.01 g/cm3 (0.25 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 45% by weight ) resulting in 512.06 g/m3 (14.5 g/ft3) of Pd. The impregnated support powder was dried at 110°C and calcined at 550°C for 2 hours. The calcined support powder was then slurried and milled to particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The two slurries were mixed together. An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.08 g/cm3 (1.3 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.22 g/cm3 (3.7 g/in3).
[0092] Um compósito catalisador comparativo compreendido de um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e ródio (Rh) como o único PGM em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 4. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,04 g/cm3 (0,60 g/in3) de La-gama- alumina de área de superfície elevada resultando em 2295,45 g/m3 (65 g/ft3) de Pd. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,09 g/cm3 (1,50 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 45 % em peso) resultando em 2048,25 g/m3 (58 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado dispersando os suportes impregnados fixados termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metal Ba foram dispersos no mesmo. Os restantes 766,32 g/m3 (21,7 g/ft3) de Pd (de nitrato de Pd) foram adicionados dentro da pasta fluida acabada. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0092] A comparative catalyst composite comprised of a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coating) and rhodium (Rh) as the only PGM in a second layer (i.e. is, top coating). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 4. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a palladium nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.04 g/cm3 (0.60 g/in3) surface area La-gamma alumina. high resulting in 2295.45 g/m3 (65 g/ft3) of Pd. The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.09 g/cm3 (1.50 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 45 % by weight) resulting in 2048.25 g/m3 (58 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by dispersing the heat-fixed impregnated supports in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, Ba metal promoters were dispersed therein. The remaining 766.32 g/m3 (21.7 g/ft3) of Pd (from Pd nitrate) was added into the finished slurry. An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[0093] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Rh e nitrato de Nd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,03 g/cm3 (0,5 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada e 0,03 g/cm3 (0,5 g/in3) de La-ZrO2 resultando em 261,32 g/m3 (7,4 g/ft3) de Rh e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O Rd e Nd foram fixados quimicamente sobre a superfície da alumina. Uma primeira pasta fluida foi feita de Rh/Nd/(La- ZrO2-Al2O3 + La-ZrO2) e moída para uma distribuição de tamanho de partícula a 90% menor do que 16-18 μm. O segundo suporte foi preparado impregnando uma solução de nitrato de Rh, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,01 g/cm3 (0,25 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 45 % em peso) resultando em 88,29 g/m3 (2,5 g/ft3) de Rh. O Rh foi fixado quimicamente sobre a superfície da alumina. Uma segunda pasta fluida foi feita de Rh/céria-zircônia e moída para uma distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,08 g/cm3 (1,3 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,22 g/cm3 (3,7 g/in3).[0093] The second layer (i.e. top coat) was prepared by incipient impregnation of a solution of Rh nitrate and Nd nitrate, diluted to minimize metal concentration, about 0.03 g/cm3 (0.5 g/in3) of high surface area La-ZrO2-gamma-alumina and 0.03 g/cm3 (0.5 g/in3) of La-ZrO2 resulting in 261.32 g/m3 (7.4 g/ ft3) of Rh and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3. Rd and Nd were chemically fixed on the alumina surface. A first slurry was made from Rh/Nd/(La-ZrO2-Al2O3 + La-ZrO2) and milled to a 90% particle size distribution of less than 16-18 μm. The second support was prepared by impregnating a solution of Rh nitrate, diluted to minimize the metal concentration, onto 0.01 g/cm3 (0.25 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 45% by weight ) resulting in 88.29 g/m3 (2.5 g/ft3) of Rh. Rh was chemically fixed on the alumina surface. A second slurry was made from Rh/ceria-zirconia and milled to a particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The two slurries were mixed together. An alumina binder was added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.08 g/cm3 (1.3 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.22 g/cm3 (3.7 g/in3).
[0094] Os compósitos do exemplo 3 e exemplo comparativo 4 foram envelhecidos durante 50 horas a no máximo 950 °C sob condições de corte de combustível no motor. Após o envelhecimento os catalisadores foram testados no veículo usando o protocolo EPA FTP-75. O desempenho de tais amostras foi avaliado medindo as emissões totais cumulativas de hidrocarbonetos (HC) e NOx no leito do meio onde não existiu diferença entre as duas amostras no desempenho de NOx e existiu uma vantagem para o exemplo 4 no desempenho de HC. Os dados foram como se segue: [0094] The composites of example 3 and comparative example 4 were aged for 50 hours at a maximum of 950 °C under fuel cut conditions in the engine. After aging, the catalysts were tested in the vehicle using the EPA FTP-75 protocol. The performance of such samples was evaluated by measuring the total cumulative emissions of hydrocarbons (HC) and NOx in the middle bed where there was no difference between the two samples in NOx performance and there was an advantage for example 4 in HC performance. The data were as follows:
[0095] Um compósito catalisador foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e uma combinação de paládio (Pd) e ródio (Rh) em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 5. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando Pd sobre uma alumina estabilizada de área de superfície elevada (isto é, primeiro suporte) e combinando Pd e OSC (isto é, segundo suporte) em uma pasta fluida separada. O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,04 g/cm3 (0,60 g/in3) de Ba- gama-alumina de área de superfície elevada, resultando em 1695,1 g/m3 (48 g/ft3) de Pd. O pó impregnado resultante foi fixado termicamente a 550 °C, transformado em uma primeira pasta fluida e moído. A segunda pasta fluida foi preparada pela adição de solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, para uma pasta fluida compreendida de 0,07 g/cm3 (1,25 g/in3) de compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) a pH > 10, resultando em 423,78 g/m3 (12 g/ft3) de Pd. A pasta fluida resultante foi moída. Um único revestimento reativo aquoso foi formado pela combinação da primeira pasta fluida de suporte impregnado fixado termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético) com a segunda pasta fluida. Além disso, promotores de metal Ba foram dispersos no mesmo. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,129 g/cm3 (2,115 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0095] A catalyst composite was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coating) and a combination of palladium (Pd) and rhodium (Rh) in a second layer (i.e. top coat). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 5. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by impregnating Pd onto a high surface area stabilized alumina (i.e., first support) and combining Pd and OSC (i.e., second support) into a separate slurry . The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a palladium nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.04 g/cm3 (0.60 g/in3) Ba-gamma-alumina surface area. high, resulting in 1695.1 g/m3 (48 g/ft3) of Pd. The resulting impregnated powder was thermally fixed at 550 °C, transformed into a first slurry and milled. The second slurry was prepared by adding Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, to a slurry comprising 0.07 g/cm3 (1.25 g/in3) of ceria-zirconia composite ( CeO2: 40% by weight) at pH > 10, resulting in 423.78 g/m3 (12 g/ft3) of Pd. The resulting slurry was milled. A single aqueous reactive coating was formed by combining the first slurry of heat-fixed impregnated carrier in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid) with the second slurry. Furthermore, Ba metal promoters were dispersed in it. An alumina binder was added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a loading of 0.129 g/cm3 (2.115 g/in3), dried at 110 °C in air, and calcined at 550 °C in air.
[0096] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,01 g/cm3 (0,25 g/in3) de La-gama- alumina de área de superfície elevada resultando em 353,15 g/m3 (10,0 g/ft3) de Pd. O pó de suporte impregnado resultante foi fixado termicamente a 550 °C, transformado em uma primeira pasta fluida e moído. Rh foi fixado quimicamente sobre uma La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada e um OSC. Uma segunda pasta fluida foi feita compreendendo 0,03 g/cm3 (0,6 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada e 0,02 g/cm3 (0,35 g/in3) de compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso), na qual uma solução de nitrato de Rh, diluída para minimizar a concentração de metal, foi adicionada a pH 9. A segunda pasta fluida resultante foi moída. Além disso, um promotor contendo metal Ba foi disperso na mesma. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,084 g/cm3 (1,383 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,213 g/cm3 (3,497 g/in3).[0096] The second layer (i.e. top coat) was prepared by incipient impregnation of a Pd nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, about 0.01 g/cm3 (0.25 g/in3) of La-gamma- high surface area alumina resulting in 353.15 g/m3 (10.0 g/ft3) of Pd. The resulting impregnated support powder was thermally fixed at 550 ° C, made into a first slurry and milled. Rh was chemically fixed onto a high surface area La-ZrO2-gamma-alumina and an OSC. A second slurry was made comprising 0.03 g/cm3 (0.6 g/in3) of high surface area La-ZrO2-gamma-alumina and 0.02 g/cm3 (0.35 g/in3) of ceria-zirconia composite (CeO2: 40% by weight), to which a Rh nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, was added to pH 9. The resulting second slurry was ground. Furthermore, a Ba metal-containing promoter was dispersed in it. The two slurries were mixed together. An alumina binder was added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a loading of 0.084 g/cm3 (1.383 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.213 g/cm3 (3.497 g/in3).
[0097] Um compósito catalisador comparativo compreendido de um catalisador de duas camadas tendo Rh como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e Pd como o único PGM em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 6. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando uma solução de nitrato de Rh, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,04 g/cm3 (0,75 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada e 0,06 g/cm3 (1,0 g/in3) de OSC (CeO2: 40% em peso), resultando em 105,94 g/m3 (3 g/ft3) de Rh. O pó de suporte impregnado resultante foi transformado em uma pasta fluida pela dispersão em água contendo monoetanolamina a pH 8. A pasta fluida foi moída. Um único revestimento reativo aquoso foi formado combinando a pasta fluida com água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,111 g/cm3 (1,827 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0097] A comparative catalyst composite comprised of a two-layer catalyst having Rh as the only PGM in a first layer (i.e., bottom coating) and Pd as the only PGM in a second layer (i.e., top coating) . A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 6. The first layer (i.e. bottom coat) was prepared by impregnating a solution of Rh nitrate, diluted to minimize metal concentration, over 0.04 g/cm3 (0.75 g/in3) of La-ZrO2 -high surface area gamma alumina and 0.06 g/cm3 (1.0 g/in3) OSC (CeO2: 40% by weight), resulting in 105.94 g/m3 (3 g/ft3) of Rh. The resulting impregnated support powder was made into a slurry by dispersing in water containing monoethanolamine at pH 8. The slurry was milled. A single aqueous reactive coating was formed by combining the slurry with water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a loading of 0.111 g/cm3 (1.827 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air.
[0098] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada impregnando Pd sobre Ba-gama-alumina de área de superfície elevada (isto é, primeiro suporte) e combinando Pd e um OSC (isto é, segundo suporte) em uma pasta fluida separada. O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,07 g/cm3 (1,25 g/in3) de Ba- gama-alumina de área de superfície elevada, resultando em 1854,02 g/m3 (52,5 g/ft3) de Pd. O pó de suporte impregnado resultante foi fixado termicamente a 550 °C, transformado em uma primeira pasta fluida e moído. A segunda pasta fluida foi preparada pela adição de uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, em uma pasta fluida compreendida de 0,03 g/cm3 (0,5 g/in3) de OSC (CeO2: 40% em peso) a pH 9, resultando em 618 g/m3 (17,5 g/ft3) de Pd. Além disso, um promotor contendo metal Ba foi disperso na mesma. A segunda pasta fluida resultante foi moída. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas com água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético) formando um único revestimento reativo aquoso. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,114 g/cm3 (1,876 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,225 g/cm3 (3,703 g/in3).[0098] The second layer (i.e., top coat) was prepared by impregnating Pd onto high surface area Ba-gamma-alumina (i.e., first support) and combining Pd and an OSC (i.e., second support) in a separate slurry. The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.07 g/cm3 (1.25 g/in3) surface area Ba-gamma-alumina. high, resulting in 1854.02 g/m3 (52.5 g/ft3) of Pd. The resulting impregnated support powder was thermally fixed at 550 ° C, made into a first slurry and milled. The second slurry was prepared by adding a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, to a slurry comprising 0.03 g/cm3 (0.5 g/in3) OSC (CeO2: 40 % by weight) at pH 9, resulting in 618 g/m3 (17.5 g/ft3) of Pd. Furthermore, a Ba metal-containing promoter was dispersed in it. The resulting second slurry was milled. The two slurries were mixed together with water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid) forming a single aqueous reactive coating. An alumina binder was added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a loading of 0.114 g/cm3 (1.876 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.225 g/cm3 (3.703 g/in3).
[0099] Um compósito catalisador comparativo compreendido de um catalisador de duas camadas tendo Pd como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e Rh como o único PGM em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 7. A primeira camada foi preparada pela adição de uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, em 0,04 g/cm3 (0,60 g/in3) de La- gama-alumina de área de superfície elevada e 0,07 g/cm3 (1,25 g/in3) de OSC (CeO2: 40% em peso) a pH 9, resultando em 2472,03 g/m3 (70,0 g/ft3) de Pd. Além disso, um promotor contendo metal Ba foi disperso na mesma. A pasta fluida resultante foi moída. Um único revestimento reativo aquoso foi formado combinando a pasta fluida com água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, um promotor de La foi disperso no mesmo. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,126 g/cm3 (2,076 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[0099] A comparative catalyst composite comprised of a two-layer catalyst having Pd as the only PGM in a first layer (i.e., bottom coating) and Rh as the only PGM in a second layer (i.e., top coating) . A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 7. The first layer was prepared by adding a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, to 0.04 g/cm3 (0.60 g/in3) surface area La-gamma-alumina high and 0.07 g/cm3 (1.25 g/in3) of OSC (CeO2: 40% by weight) at pH 9, resulting in 2472.03 g/m3 (70.0 g/ft3) of Pd. Furthermore, a Ba metal-containing promoter was dispersed in it. The resulting slurry was milled. A single aqueous reactive coating was formed by combining the slurry with water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, a prosecutor from La was dispersed there. An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.126 g/cm3 (2.076 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air.
[00100] A segunda camada foi preparada pela adição de uma solução de nitrato de Rh, diluída para minimizar a concentração de metal, em uma pasta fluida compreendida de 0,04 g/cm3 (0,60 g/in3) de La-ZrO2-gama- alumina de área de superfície elevada e 0,02 g/cm3 (0,35 g/in3) de OSC (CeO2: 40% em peso) a pH 9, resultando em 105,94 g/m3 (3,0 g/ft3) de Rh. A pasta fluida resultante foi moída. Um único revestimento reativo aquoso foi formado combinando a pasta fluida com água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, um promotor contendo metal Ba foi disperso no mesmo. Um aglutinante de alumina foi adicionado à pasta fluida, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,062 g/cm3 (1,027 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,189 g/cm3 (3,102 g/in3).[00100] The second layer was prepared by adding a solution of Rh nitrate, diluted to minimize metal concentration, to a slurry comprising 0.04 g/cm3 (0.60 g/in3) of La-ZrO2 -gamma- high surface area alumina and 0.02 g/cm3 (0.35 g/in3) OSC (CeO2: 40% by weight) at pH 9, resulting in 105.94 g/m3 (3.0 g/ft3) of Rh. The resulting slurry was milled. A single aqueous reactive coating was formed by combining the slurry with water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, a Ba metal-containing promoter was dispersed therein. An alumina binder was added to the slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.062 g/cm3 (1.027 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.189 g/cm3 (3.102 g/in3).
[00101] Os compósitos do exemplo 7 e exemplo comparativos 8 e 9 foram envelhecidos durante 130 horas a no máximo 985 °C sob condições exotérmicas no motor. Após o envelhecimento os catalisadores foram testados no veículo usando o protocolo EPA FTP-75. O desempenho de tais amostras foi avaliado medindo as emissões totais cumulativas de hidrocarbonetos (HC) e NOx no leito do meio onde existiu uma vantagem para o exemplo 7 em todos os desempenhos de emissão. Os dados foram como se segue: [00101] The composites of example 7 and comparative examples 8 and 9 were aged for 130 hours at a maximum of 985 °C under exothermic conditions in the engine. After aging, the catalysts were tested in the vehicle using the EPA FTP-75 protocol. The performance of such samples was evaluated by measuring the total cumulative emissions of hydrocarbons (HC) and NOx in the middle bed where there was an advantage for example 7 in all emission performances. The data were as follows:
[00102] Um compósito catalisador para uso em uma posição estreitamente acoplada (primeira posição a jusante do motor a gasolina) foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e uma combinação de paládio (Pd) e ródio (Rh) em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 1. A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre uma alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,03 g/cm3 (0,6 g/in3) de uma La-gama-alumina de área de superfície elevada resultando em 2048,25 g/m3 (58 g/ft3) de Pd. O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,09 g/cm3 (1,50 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 988,81 g/m3 (28 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado dispersando os suportes impregnados fixados termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metais Ba e Zr foram dispersos no mesmo. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[00102] A composite catalyst for use in a closely coupled position (first position downstream of the gasoline engine) was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e., coating of bottom) and a combination of palladium (Pd) and rhodium (Rh) in a second layer (i.e. top coat). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 1. The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto a stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a palladium nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.03 g/cm3 (0.6 g/in3) of a La-gamma-alumina of area raised surface resulting in 2048.25 g/m3 (58 g/ft3) of Pd. The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.09 g/cm3 (1.50 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40 % by weight) resulting in 988.81 g/m3 (28 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by dispersing the heat-fixed impregnated supports in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, Ba and Zr metal promoters were dispersed in it. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[00103] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Rh e nitrato de Nd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,06 g/cm3 (1,0 g/in3) de La-ZrO2-gama-alumina de área de superfície elevada resultando em 176,57 g/m3 (5 g/ft3) de Rh e 1,52 x 103 g/cm3 (0,025 g/in3) de Nd2O3. O Rd e Nd foram fixados quimicamente sobre a superfície da alumina. Uma primeira pasta fluida foi feita de Rh/Nd/La-ZrO2-Al2O3 (isto é, primeiro suporte) e moída para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 12-14 μm. O segundo suporte foi preparado impregnando uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,01 g/cm3 (0,25 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em 317,83 g/m3 (9 g/ft3) de Pd. O pó do suporte impregnado foi seco a 110 °C e calcinado a 550 °C durante 2 horas. O pó de suporte calcinado foi transformado em uma segunda pasta fluida e moído para distribuição de tamanho de partícula 90% menor do que 16-18 μm. As duas pastas fluidas foram misturadas juntas. Nitrato de zircônio e um aglutinante de alumina foram adicionados a pasta fluida misturada, que foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,08 g/cm3 (1,4 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,22 g/cm3 (3,7 g/in3).[00103] The second layer (i.e. top coat) was prepared by incipient impregnation of a solution of Rh nitrate and Nd nitrate, diluted to minimize the metal concentration, about 0.06 g/cm3 (1.0 g/in3) of high surface area La-ZrO2-gamma-alumina resulting in 176.57 g/m3 (5 g/ft3) of Rh and 1.52 x 103 g/cm3 (0.025 g/in3) of Nd2O3 . Rd and Nd were chemically fixed on the alumina surface. A first slurry was made from Rh/Nd/La-ZrO2-Al2O3 (i.e., first support) and milled to particle size distribution 90% smaller than 12-14 μm. The second support was prepared by impregnating a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.01 g/cm3 (0.25 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40% by weight ) resulting in 317.83 g/m3 (9 g/ft3) of Pd. The impregnated support powder was dried at 110°C and calcined at 550°C for 2 hours. The calcined support powder was made into a second slurry and milled to particle size distribution 90% smaller than 16-18 μm. The two slurries were mixed together. Zirconium nitrate and an alumina binder were added to the mixed slurry, which was then coated onto a monolith at a load of 0.08 g/cm3 (1.4 g/in3), dried at 110 °C in air and calcined. at 550 °C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.22 g/cm3 (3.7 g/in3).
[00104] Um compósito catalisador comparativo para uso em uma posição abaixo do piso (segunda posição a jusante do motor a gasolina) foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e ródio (Rh) como o único PGM em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). A primeira camada (isto é, revestimento de fundo) foi preparada impregnando separadamente Pd sobre alumina estabilizada (isto é, primeiro suporte) e impregnando Pd sobre um componente de armazenamento de oxigênio (OSC) (isto é, segundo suporte). O primeiro suporte impregnado foi preparado por impregnação incipiente de uma solução de nitrato de Pd, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,14 g/cm3 (2,35 g/in3) de La-gama-alumina de área de superfície elevada (52,97 g/m3 (1,5 g/ft3) de Pd). O segundo suporte impregnado foi preparado pela adição de uma solução de nitrato de paládio, diluída para minimizar a concentração de metal, sobre 0,03 g/cm3 (0,5 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 40% em peso) resultando em a total de 635 g/m3 (18 g/ft3) de Pd. Os dois pós de suporte impregnado foram individualmente fixados termicamente a 550 °C e moídos. Um único revestimento reativo aquoso foi formado dispersando os suportes impregnados fixados termicamente em água e ácido (por exemplo, ácido nítrico ou ácido acético). Além disso, promotores de metais Ba, Nd e Zr foram dispersos no mesmo. Os restantes 512,06 g/m3 (14,5 g/ft3) de Pd (de nitrato de Pd) foram adicionados diretamente dentro da pasta fluida misturada. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,14 g/cm3 (2,38 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar.[00104] A comparative catalyst composite for use in a position below the floor (second position downstream of the gasoline engine) was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. bottom coat) and rhodium (Rh) as the only PGM in a second layer (i.e. top coat). The first layer (i.e., bottom coat) was prepared by separately impregnating Pd onto stabilized alumina (i.e., first support) and impregnating Pd onto an oxygen storage component (OSC) (i.e., second support). The first impregnated support was prepared by incipient impregnation of a Pd nitrate solution, diluted to minimize metal concentration, onto 0.14 g/cm3 (2.35 g/in3) surface area La-gamma-alumina. high (52.97 g/m3 (1.5 g/ft3) of Pd). The second impregnated support was prepared by adding a palladium nitrate solution, diluted to minimize the metal concentration, to 0.03 g/cm3 (0.5 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 40 % by weight) resulting in a total of 635 g/m3 (18 g/ft3) of Pd. The two impregnated support powders were individually heat-fixed at 550 °C and milled. A single aqueous reactive coating was formed by dispersing the heat-fixed impregnated supports in water and acid (e.g., nitric acid or acetic acid). Furthermore, metal promoters Ba, Nd and Zr were dispersed in it. The remaining 512.06 g/m3 (14.5 g/ft3) of Pd (from Pd nitrate) was added directly into the mixed slurry. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.14 g/cm3 (2.38 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air.
[00105] A segunda camada (isto é, revestimento de topo) foi preparada pela adição de uma solução de nitrato de Rh em dois suportes:0,09 g/cm3 (1,5 g/in3) de La-zircônia-alumina de área de superfície elevada e 0,03 g/cm3 (0,50 g/in3) de um compósito de céria-zircônia (CeO2: 10% em peso) resultando em 56,50 g/m3 (1,6 g/ft3) de Rh. Os dois suportes impregnados foram transformados em uma pasta fluida e moídos para distribuição de tamanho de partícula 90% entre 16 & 18 μm. A pasta fluida foi então revestida sobre um monólito a uma carga de 0,07 g/cm3 (1,18 g/in3), seca a 110 °C em ar e calcinada a 550 °C em ar. A carga total de revestimento reativo após calcinação era 0,21 g/cm3 (3,56 g/in3).[00105] The second layer (i.e., top coat) was prepared by adding a solution of Rh nitrate to two supports: 0.09 g/cm3 (1.5 g/in3) of La-zirconia-alumina of high surface area and 0.03 g/cm3 (0.50 g/in3) of a ceria-zirconia composite (CeO2: 10% by weight) resulting in 56.50 g/m3 (1.6 g/ft3) of Rh. The two impregnated supports were slurried and ground to 90% particle size distribution between 16 & 18 μm. The slurry was then coated onto a monolith at a load of 0.07 g/cm3 (1.18 g/in3), dried at 110°C in air and calcined at 550°C in air. The total reactive coating load after calcination was 0.21 g/cm3 (3.56 g/in3).
[00106] Um compósito catalisador para uso em uma posição abaixo do piso (segunda posição a jusante do motor a gasolina) foi preparado compreendendo um catalisador de duas camadas tendo paládio (Pd) como o único PGM em uma primeira camada (isto é, revestimento de fundo) e uma combinação de paládio (Pd) e ródio (Rh) em uma segunda camada (isto é, revestimento de topo). Uma representação esquemática deste compósito catalisador é provida na FIG. 1. A preparação foi de acordo com o exemplo 11, para alcançar cerca de 565,03 g/m3 (16 g/ft3) de Pd no revestimento de fundo e 70,62 g/m3 (2 g/ft3) no revestimento de topo e cerca de 5,6 g/m3 (1,6 g/ft3) de Rh no revestimento de topo.[00106] A composite catalyst for use in a position below the floor (second position downstream of the gasoline engine) was prepared comprising a two-layer catalyst having palladium (Pd) as the only PGM in a first layer (i.e. coating bottom layer) and a combination of palladium (Pd) and rhodium (Rh) in a second layer (i.e. top coat). A schematic representation of this catalyst composite is provided in FIG. 1. The preparation was according to example 11, to achieve about 565.03 g/m3 (16 g/ft3) of Pd in the base coat and 70.62 g/m3 (2 g/ft3) in the base coat. top and about 5.6 g/m3 (1.6 g/ft3) of Rh in the top coat.
[00107] Um sistema de teste de acordo com a FIG. 8 foi usado com o motor envelhecido do exemplo 11 (1050 °C durante 150 horas) na primeira posição e tanto o exemplo comparativo 12 como o exemplo 13 na segunda posição. Antes do teste, os compósitos do exemplo comparativo 12 e Exemplo 13 foram envelhecidos no motor (1080 °C durante 150 horas). Após o envelhecimento, os catalisadores foram testados no veículo usando o protocolo EPA FTP-75. O desempenho de tais amostras foi avaliado medindo as emissões totais cumulativas de hidrocarbonetos (HC) e NOx no leito do meio onde não existiu diferença entre as duas amostras no desempenho de HC e existiu uma vantagem para o exemplo 1 no desempenho de NOx.[00107] A test system according to FIG. 8 was used with the aged engine of example 11 (1050 °C for 150 hours) in the first position and both comparative example 12 and example 13 in the second position. Before testing, the composites of comparative example 12 and Example 13 were aged in the engine (1080 ° C for 150 hours). After aging, the catalysts were tested in the vehicle using the EPA FTP-75 protocol. The performance of such samples was evaluated by measuring the total cumulative emissions of hydrocarbons (HC) and NOx in the medium bed where there was no difference between the two samples in HC performance and there was an advantage for example 1 in NOx performance.
[00108] Os dados foram como se segue:[00108] The data was as follows:
[00109] A partir do teste EPA FTP-75 uma vantagem significante para o exemplo 13 no desempenho de HC não metano (NMHC) e NOx. Os dados foram como se segue: [00109] From the EPA FTP-75 test a significant advantage for example 13 in non-methane HC (NMHC) and NOx performance. The data was as follows:
[00110] Referências através deste pedido a “uma modalidade”, “certas modalidades”, “uma ou mais modalidades” ou “uma modalidade” significam que um aspecto, estrutura, material, ou característica particular descrito em conexão com a modalidade está incluído em pelo menos uma modalidade da invenção. Portando, as aparências das frases tal como “em uma ou mais modalidades”, “em certas modalidades”, “em uma modalidade” ou “em uma modalidade” em vários locais através deste pedido não estão se referindo necessariamente a mesma modalidade da invenção. Além disso, os aspectos, estruturas, materiais, ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira apropriada em uma ou mais modalidades.[00110] References throughout this application to "an embodiment", "certain embodiments", "one or more embodiments" or "an embodiment" mean that a particular aspect, structure, material, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the invention. Therefore, the appearance of phrases such as “in one or more embodiments”, “in certain embodiments”, “in an embodiment” or “in an embodiment” in various places throughout this application are not necessarily referring to the same embodiment of the invention. Furthermore, particular aspects, structures, materials, or characteristics may be combined in any appropriate manner in one or more embodiments.
[00111] A invenção foi descrita com referência específica as modalidades e modificações nas mesmas descritas acima. Modificações e alterações adicionais podem ocorrer a outras pessoas quando lendo e compreendendo o pedido. Ele é planejado para incluir todas tais modificações e alterações à medida que elas estão dentro do escopo da invenção.[00111] The invention has been described with specific reference to the embodiments and modifications thereof described above. Additional modifications and changes may occur to others when reading and understanding the order. It is intended to include all such modifications and changes as they are within the scope of the invention.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562184215P | 2015-06-24 | 2015-06-24 | |
US62/184,215 | 2015-06-24 | ||
PCT/US2016/039162 WO2016210221A1 (en) | 2015-06-24 | 2016-06-24 | Layered automotive catalyst composites |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR112017027715A2 BR112017027715A2 (en) | 2018-09-11 |
BR112017027715B1 true BR112017027715B1 (en) | 2023-09-19 |
Family
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