BR112020005454A2 - artigo de catalisador para tratamento de gás de escape, e, sistema de tratamento de emissão. - Google Patents
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Abstract
Trata-se de um artigo catalisador de três vias, e de seu uso em um sistema de escape para motores de combustão interna. O artigo de catalisador para tratamento de gás de escape compreende: um substrato e uma região catalítica sobre o substrato, sendo que a região catalítica compreende um componente de metal do grupo da platina (PGM), um óxido, e um componente de metal de terras raras, sendo que o óxido é um óxido inorgânico, um material de componente de armazenamento de oxigênio (OSC), ou uma mistura dos mesmos, sendo que a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é de 1 µmol/m2 a 20 µmol/m2.
Description
[001] A presente invenção se refere a um catalisador útil no tratamento de emissões de gases de escape de motores a gasolina. Antecedentes da invenção
[002] Os motores de combustão interna produzem gases de escape contendo uma variedade de poluentes, incluindo hidrocarbonetos (HCs), monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (“NOx”). Sistemas de controle de emissões, incluindo catalisadores de gás de escape, são amplamente usados para reduzir a quantidade emitida destes poluentes para a atmosfera. Um catalisador comumente utilizado para aplicações em motor a gasolina é um catalisador de três vias (TWC). Os TWCs realizam três funções principais: (1) oxidação de monóxido de carbono (CO); (2) oxidação de hidrocarbonetos não queimados; e (3) redução de NO, para N,.
[003] Os catalisadores TWC exigem técnicas cuidadosas de gerenciamento de motor para assegurar que o motor opere em ou próximo das condições estequiométricas (razão ar/combustível, A=1). Por razões de ordem técnica, no entanto, é necessário que os motores operem em qualquer lado de A=1] em vários estágios durante um ciclo de operação. Quando o motor está rico, por exemplo, durante a aceleração, a composição geral do gás de escape é de natureza redutora, e é mais difícil realizar reações de oxidação na superfície do catalisador. Por essa razão, os TWCs foram desenvolvidos para incorporar um componente que armazena oxigênio durante períodos mais vazios do ciclo operacional, e libera oxigênio durante períodos mais ricos do ciclo operacional, estendendo assim a janela de operação eficaz. Para esses propósitos, materiais a base de céria (por exemplo, óxidos mistos de céria- zircônio) são usados na maioria dos TWCs comerciais atuais como componentes de armazenamento de oxigênio (OSC).
[004] A agregação de partículas de metais preciosos é conhecida como um fator que causa a deterioração dos catalisadores TWC usados na purificação de gases de escape de motor a gasolina. Em particular, o ródio é conhecido por aumentar a taxa de agregação pela transformação em óxido de ródio em atmosferas oxidantes a altas temperaturas, e a agregação faz com que a área superficial dos pontos de ativação do catalisador se torne menor, resultando em uma deterioração no desempenho do catalisador.
[005] Apesar dos avanços na tecnologia TWC, há uma necessidade por conversores catalíticos aprimorados para certas plataformas de motores que produzem altas taxas de conversão com estabilidade térmica melhorada. A presente invenção resolve essas necessidades entre outras. Sumário da invenção
[006] Um aspecto da presente revelação se refere a um artigo de catalisador para tratamento de gases de escape, que compreende: um substrato e uma região catalítica sobre o substrato, sendo que a região catalítica compreende um componente de metal do grupo da platina (PGM), um óxido, e um componente de metal de terras raras, sendo que o óxido é um óxido inorgânico, um material de componente de armazenamento de oxigênio (OSC), ou uma mistura dos mesmos, sendo que a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é 1 umol/m? a 20 umol/m?.
[007] A invenção também abrange um sistema de escape para motores de combustão interna que compreende o componente de catalisador de três vias da invenção.
[008] A invenção também abrange o tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna, em particular para o tratamento de gás de escape de um motor a gasolina. O método compreende colocar o gás de escape em contato com o componente de catalisador de três vias da invenção.
Breve descrição dos desenhos
[009] A Figura 1 é um gráfico mostrando o nível de dispersão de Rh após testes de resistência dos catalisadores de purificação de gás de escape dos Exemplos 1 a 4 e do Exemplo Comparativo 1.
[0010] A Figura 2 mostra a relação entre o nível de dispersão de Rh e o nível de concentração de Nd concentrado na camada superficial sobre óxido composto de céria-zircônia após testes de resistência do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 5.
[0011] A Figura 3 mostra a relação entre a dispersão de Rh e o nível de concentração de Nd concentrado na camada superficial sobre óxido de alumina estabilizado por lantânio após testes de resistência do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6.
[0012] A Figura 4 mostra a relação entre componentes dos gases de escape e as taxas de purificação em testes de avaliação de catalisadores dos catalisadores de purificação de gás de escape dos Exemplos 1 a 4 e do Exemplo Comparativo 1.
[0013] A Figura 5 mostra a relação entre o nível de concentração de Nd na na camada superficial de óxido composto de céria-zircônia e a taxa de purificação dos componentes de gás de escape em testes de avaliação de catalisadores do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 5.
[0014] A Figura 6 mostra a relação entre o nível de concentração de Nd na na camada superficial de óxido de alumina estabilizado com lantânio e a taxa de purificação dos componentes de gás de escape em testes de avaliação de catalisadores do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6.
[0015] A Figura 7 é uma micrografia eletrônica mostrando a forma do Rh depois do teste de resistência de oxirredução hidrotérmica do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6 em que o nível de concentração de Nd sobre a camada superficial de óxido é 10 umol/m?.
[0016] A Figura 8 é uma micrografia eletrônica mostrando a forma do Nd depois do teste de resistência de oxirredução hidrotérmica do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6 em que o nível de concentração de Nd sobre a camada superficial de óxido é 10 umol/m?.
[0017] A Figura 9 é uma micrografia eletrônica mostrando a forma do Rh depois do teste de resistência de oxirredução hidrotérmica do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6 em que o nível de concentração de Nd sobre a camada superficial de óxido é 20 umol/mº.
[0018] A Figura 10 é uma micrografia eletrônica mostrando a forma do Nd depois do teste de resistência de oxirredução hidrotérmica do catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 6 em que o nível de concentração de Nd sobre a camada superficial de óxido é 20 umol/m?. Descrição detalhada da invenção
[0019] A presente invenção se refere ao tratamento catalítico de gases de escape de combustão, como aquele produzido por motores a gasolina e outros motores, e a artigos e sistemas catalíticos relacionados. Mais especificamente, a invenção se refere ao tratamento simultâneo de NO,, CO e HC em um sistema de exaustão veicular. Surpreendentemente, os inventores descobriram que através do posicionamento de um componente de metal de terras raras sobre a superfície do suporte de óxido no catalisador, o catalisador da presente invenção demonstrou durabilidade térmica elevada enquanto manteve um alto nível de desempenho do TWC.
[0020] Um aspecto da presente revelação se refere a um artigo de catalisador para tratamento de gás de escape, que compreende: um substrato e uma região catalítica sobre o substrato, sendo que a região catalítica compreende um componente de metal do grupo da platina (PGM), um óxido, e um componente de metal de terras raras, sendo que o óxido é um óxido inorgânico, um material de componente de armazenamento de oxigênio (OSC), ou uma mistura dos mesmos, sendo que a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é 1 umol/m? a 20 umol/m?.
[0021] De preferência, a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é 1,5 umol/m? a 19 umol/m?; com mais preferência, a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é 1,8 umol/m? a 18 umol/m?; com a máxima preferência, a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área de superfície específica do óxido é 2 umol/m? a 15 umol/m?.
[0022] Tendo o elemento de metal de terras raras presente sobre a camada superficial do óxido na concentração acima, a agregação das partículas do PGM (por exemplo, Rh) pode ser suprimida e o nível de dispersão das partículas de PGM (por exemplo, de Rh) pode ser aprimorado mesmo depois de passar por testes de resistência.
[0023] Se o nível de concentração do elemento de metal de terras raras na camada superficial do óxido exceder 20 umol/mº, há uma possibilidade de que as partículas do componente de metal de terras raras (por exemplo, Nd) se movam durante o teste de resistência, aumentando a frequência de colisões e associações entre as partículas do componente de metal de terras raras (por exemplo, Nd) e diminuindo o efeito contra a agregação de PGM (por exemplo, Rh).
[0024] Concentrando-se o elemento de metal de terras raras sobre a camada superficial do óxido, o óxido de PGM produzido em uma atmosfera oxidante de alta temperatura é desestabilizado/decomposto e, ao ser devolvido às partículas de PGM, mesmo após o teste de resistência, o nível de dispersão de PGM é aprimorado, e a atividade do catalisador de purificação de gás de escape é aprimorada.
[0025] O componente de metal de terras raras não é limitado em particular, e pode ser selecionado do grupo que consiste em La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Y e uma mistura dos mesmos. De preferência, o componente de metal de terras raras é selecionado do grupo que consiste em La, Pr, Nd, e uma mistura dos mesmos; e é, com mais preferência, Nd.
[0026] Os mesmos efeitos podem ser obtidos com o uso de uma combinação de dois elementos de terras raras, como as combinações de La- Nd, Pr-Nd e La-Pr, ou com o uso de uma combinação de três elementos de terras raras, como a combinação La-Pr-Nd. Em particular, na combinação La- Nd, La e Nd formam partículas compostas, pelas quais La e Nd se tornam mais estáveis do que quando usados sozinhos, a agregação de partículas compostas é suprimida, e La e Nd podem ser concentrados na camada superficial do óxido de maneira mais uniforme, e adicionalmente, a decomposição de partículas de óxido de ródio pode ser promovida devido à interação com as partículas de ródio, que é diferente de quando La e Nd são usados sozinhos.
[0027] O PGM é de preferência selecionado do grupo que consiste em paládio, platina, ródio, e misturas dos mesmos. De particular preferência, o PGM é ródio.
[0028] A região catalítica de preferência compreende de 0,1 a 10 por cento em peso do PGM, com mais preferência de 0,2 a 7 por cento em peso do PGM, e com a máxima preferência de 0,3 a 4 por cento em peso do PGM, com base no peso total da região catalítica.
[0029] Nas modalidades em que o PGM é ródio, a região catalítica de preferência compreende de 0,1 a 10 por cento em peso de ródio, com mais preferência de 0,2 a 7 por cento em peso de ródio, e com a máxima preferência de 0,3 a 4 por cento em peso de ródio, com base no peso total da região catalítica.
[0030] O componente PGM pode ser apoiado sobre a camada superficial do óxido. Em modalidades em que o componente PGM é apoiado sobre a camada superficial do material OSC, a região catalítica pode compreender adicionalmente um óxido inorgânico, sendo que o óxido inorgânico pode não ser parte do suporte para o componente PGM. Em modalidades em que o componente de PGM é apoiado sobre a camada de superfície do óxido inorgânico, a região catalítica pode compreender adicionalmente um material OSC, sendo que o material OSC pode não ser parte do suporte para o componente PGM.
[0031] Nas modalidades em que o óxido é o material OSC, o material OSC é de preferência selecionado do grupo que consiste em óxido de cério, um óxido misto de céria-zircônia, um óxido composto de céria-zircônia, um óxido composto que compreende Ce, Zr, e um elemento terras raras, e um óxido misto de alumina-céria-zircônia. O óxido misto ou óxido composto de céria-zircônia pode ter uma razão molar entre zircônia e céria de 9:1 a 1:9; de preferência, de 8:2 a 2:8; com mais preferência, de 7:3 a 3:7. Em algumas modalidades, o elemento de terras raras no óxido compósito que compreende Ce e Zr pode ser La e/ou Y. O material OSC pode estar na faixa de 20 a 80%, com base no peso total da região catalítica.
[0032] Quando o óxido é o material OSC e quando o carregamento de PGM (por exemplo, de Rh) é de ao menos 1%, 2%, ou 3%, com base no peso total da região catalítica, a dispersão de PGM pode ser de ao menos 2%, de preferência ao menos 2,5%, após o envelhecimento a 1000ºC por 20 horas sob condições de oxirredução. Em certas modalidades, o tamanho médio de partícula PGM (por exemplo, Rh) pode ser menor que 70 nm; de preferência, menor que 50 nm; com mais preferência menor que 40 nm.
[0033] Quando o óxido é o material OSC e quando o carregamento de PGM é menor que 1%, 0,9%, 0,8%, 0,7%, ou 0,6%, com base no peso total da região catalítica, a dispersão de PGM pode ser de ao menos 6%, de preferência ao menos 7% ou 8%, após o envelhecimento a 1000ºC durante 20 horas sob condições de oxirredução. Em certas modalidades, o tamanho médio de partícula PGM (por exemplo, Rh) pode ser menor que 20 nm; de preferência, menor que 18 nm; com mais preferência, menor que 16 nm.
[0034] Nas modalidades em que o óxido é o óxido inorgânico, o óxido inorgânico pode ser um óxido de elementos dos Grupos 2, 3,4,5, 13 e
14. De preferência, o óxido inorgânico é selecionado do grupo que consiste em alumina, alumina estabilizada com lantanídeo, alumina estabilizada com alcalino terrosos, sílica, aluminossilicatos, óxido composto de magnésia/alumina, óxido de titânio, nióbio, óxidos de tântalo, óxido de neodímio, óxido de ítrio, lantanídeos, e óxidos mistos ou óxidos compostos dos mesmos. Com mais preferência, o óxido inorgânico é alumina, uma alumina estabilizada com lantanídeo, ou um óxido composto de magnésia/alumina.
[0035] Quando o óxido é o óxido inorgânico e quando a carga de PGM é pelo menos 1%, 2% ou 3%, com base no peso total da região catalítica, a dispersão de PGM pode ser de pelo menos 3%, de preferência pelo menos 4%, 5% ou 6%, após o envelhecimento a 1000ºC durante 20 horas sob condições de oxirredução. Em certas modalidades, o tamanho médio de partícula PGM (por exemplo, Rh) pode ser menor que 40 nm, de preferência menor que 30 nm, com mais preferência menor que 25 nm.
[0036] A região catalítica pode compreender adicionalmente um metal alcalino ou alcalino terroso. Em algumas modalidades, o metal alcalino ou alcalino terroso pode ser depositado sobre o material OSC. Alternativamente, ou em adição, o metal alcalino ou alcalino terroso pode ser depositado sobre o óxido inorgânico. Ou seja, em algumas modalidades, o metal alcalino ou alcalino terroso pode ser depositado, isto é, pode estar presente sobre, tanto no material OSC quanto no óxido inorgânico.
[0037] O metal alcalino ou alcalino terroso é de preferência bário ou estrôncio. Com mais preferência, o bário, quando presente, é inferior a 30%, com a máxima preferência, inferior a 20%, com base no peso total da região catalítica.
[0038] O carregamento total de washcoat da região catalítica pode ser 0,1 a 5 g/pol?, de preferência, 0,5 a 4 g/pol?, com mais preferência, 1 a 3 g/polº, com a máxima preferência, 1,5 a 2,5 g/pol*.
[0039] A região catalítica pode compreender adicionalmente um segundo componente PGM.
[0040] O segundo PGM é de preferência selecionado do grupo que consiste em paládio, platina, ródio, e uma mistura dos mesmos. Particularmente de preferência, o segundo componente PGM é Pd ou Pt se o componente PGM for Rh.
[0041] Em certas modalidades, a região catalítica é essencialmente isenta de metais PGM além do componente Rh.
[0042] A região catalítica da invenção pode compreender componentes adicionais que são conhecidos pelo versado na técnica. Por exemplo, as composições da invenção podem compreender adicionalmente ao menos um aglutinante e/ou pelo menos um tensoativo. Quando um aglutinante está presente, são preferenciais os aglutinantes de alumina dispersíveis.
[0043] O substrato pode ser um substrato de metal ou cerâmica. De preferência o substrato é um monolito de passagem de fluxo através ou monolito de filtro.
[0044] O substrato monolito age como um suporte para reter material catalítico. Os materiais adequados para a formação do substrato monolito incluem materiais similares a cerâmica como cordierita, carbureto de silício, nitreto de silício, zircônia, mulita, espodumena, magnésia de sílica alumina ou silicato de zircônio, ou de metal refratário poroso. Tais materiais e seu uso na fabricação de substratos monolitos porosos são bem conhecidos na técnica.
[0045] Quando o monolito é um monolito de filtragem, é preferencial que o monolito de filtragem seja um filtro de fluxo de parede. Em um filtro de fluxo de parede, cada canal de entrada é alternadamente separado de um canal de saída por uma parede da estrutura porosa e vice versa. É preferencial que Os canais de entrada e os canais de saída estejam dispostos em um arranjo de colmeia. Quando há uma disposição de colmeia, é preferencial que os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de entrada sejam tampados em uma extremidade a montante e vice versa (isto é, os canais vertical e lateralmente adjacentes a um canal de saída são tampados em uma extremidade a jusante). Quando vistas a partir de qualquer extremidade, as extremidades alternativamente abertas e tampadas dos canais assumem a aparência de um tabuleiro de xadrez.
[0046] O substrato pode ser um substrato eletricamente aquecível (isto é, um substrato que pode ser aquecido pela aplicação de eletricidade, em uso). Quando o substrato é um substrato eletricamente aquecível, o artigo de catalisador da invenção compreende uma conexão de energia elétrica, de preferência ao menos duas conexões de energia elétrica, com mais preferência apenas duas conexões de energia elétrica. Cada conexão de energia elétrica pode ser eletricamente conectada ao substrato eletricamente aquecível e a uma fonte de energia elétrica. O artigo de catalisador pode ser aquecido por aquecimento Joule, através do qual uma corrente elétrica converte energia elétrica em energia térmica através de um resistor.
[0047] Em geral, o substrato eletricamente aquecível compreende um metal. O metal pode ser eletricamente conectado à conexão de energia elétrica ou às conexões de energia elétrica.
[0048] Tipicamente, o substrato eletricamente aquecível é um substrato em colmeia eletricamente aquecível. O substrato eletricamente aquecível pode ser um substrato em colmeia eletricamente aquecível, em uso.
[0049] O substrato eletricamente aquecível pode compreender um substrato monolito eletricamente aquecível (por exemplo, um monolito metálico). O monolito pode compreender uma folha ou chapa metálica corrugada. A folha ou chapa metálica corrugada pode ser enrolada, bobinada ou empilhada. Quando a folha metálica corrugada é enrolada ou bobinada, ela pode então ser enrolada ou bobinada em uma bobina, em um formato espiral ou em um padrão concêntrico.
[0050] O metal do substrato eletricamente aquecível, o monolito metálico e/ou a folha ou chapa metálica corrugada pode compreender um aço ferrítico de alumínio, como Fecralloy"M.
[0051] Os catalisadores da invenção podem ser preparados por qualquer meio adequado. Por exemplo, o catalisador pode ser preparado misturando primeiro PGM, um primeiro metal alcalino ou alcalino terroso opcional ou um segundo PGM, um óxido inorgânico, um material OSC e um óxido de metal de terras raras em qualquer ordem. A forma e a ordem de adição não são consideradas de importância crítica. Por exemplo, cada um dos componentes do catalisador pode ser adicionado a qualquer outro componente ou componentes simultaneamente, ou pode ser adicionado sequencialmente em qualquer ordem. Cada um dos componentes do catalisador pode ser adicionado a qualquer outro componente do catalisador por impregnação, adsorção, troca iônica, umidade incipiente, precipitação, ou similares, ou por quaisquer outros meios comumente conhecidos na técnica.
[0052] De preferência, o catalisador como descrito acima é preparado pela deposição do catalisador sobre o substrato com o uso de procedimentos de revestimento “washcoat”. Um processo representativo para o preparo do catalisador com o uso de um procedimento de washcoat é apresentado abaixo. Será entendido que o processo abaixo pode ser variado de acordo com as diferentes modalidades da invenção.
[0053] O washcoating é preferencialmente realizado através da preparação, primeiro, de uma pasta de partículas finamente divididas dos componentes do catalisador, conforme definido acima, em um solvente adequado, de preferência água, para formar uma pasta fluida. A pasta fluida contém preferencialmente entre 5 a 70 por cento em peso de sólidos, com mais preferência entre 10 a 50 por cento em peso. De preferência, as partículas são moídas ou sujeitas a um outro processo de fragmentação para assegurar que substancialmente todas as partículas sólidas tenham um tamanho de partícula menor que 20 mícrons em um diâmetro médio, antes da formação da pasta fluida. Componentes adicionais, como estabilizantes, aglutinantes, tensoativos ou promotores, podem também ser incorporados à pasta fluida como uma mistura de compostos ou complexos solúveis em água ou dispersíveis em água.
[0054] O substrato pode então ser revestido uma ou mais vezes com a pasta fluida de modo que a carga desejada do catalisador será depositada sobre o substrato.
[0055] O método para produzir o catalisador de purificação de gás de escape de acordo com a presente modalidade inclui a concentração, na presença do óxido, de um elemento terras raras sobre a camada superficial do óxido com o uso de uma solução ácida que inclui íons dos elementos de terras raras. A concentração de um elemento de terras raras sobre a camada superficial de um óxido pode ser realizada, na presença do óxido, com o uso de uma solução ácida que inclui íons de elementos de terras raras. À concentração de um elemento de terras raras sobre a camada superficial de um óxido pode ser realizada com o uso de uma técnica publicamente conhecida como, por exemplo, um método de precipitação, um método de impregnação, um método de coprecipitação etc. Por exemplo, a concentração de um elemento de terras raras sobre a camada superficial de um óxido pode ser realizada mediante a adição de uma solução ácida que inclui fons de elementos de terras raras a uma pasta fluida do óxido que foi misturada com água para formar uma pasta fluida, seguida da adição de uma solução alcalina de modo a precipitar um sal de terras raras sobre o óxido ou através da impregnação do óxido em uma solução ácida que inclui fons de elemento de terras raras. É preferível um pH de 7 a 8 quando for precipitar o sal de terras raras pela adição da solução alcalina. A concentração de íons de elemento de terras raras na solução ácida pode ser ajustada conforme adequado de acordo com a concentração desejada do elemento de terras raras sobre a camada superficial do óxido. A solução ácida incluindo íons de elemento de terras raras não é particularmente limitada e pode ser usada uma solução aquosa de ácido nítrico, uma solução aquosa de ácido clorídrico etc. incluindo íons de elemento de terras raras.
[0056] O óxido sobre o qual sua camada superficial foi concentrado um elemento de terras raras é processado em uma forma em pó através da realização de etapas de lavagem, secagem e queima, conforme for adequado, e adicionalmente, o ródio é suportado no óxido em uma forma em pó usando- se uma técnica conhecida publicamente como um método de precipitação, um método de impregnação, um método de coprecipitação etc., e um pó de um óxido, com elemento de terras raras concentrado na camada superficial, apoiado em ródio, é obtido pela realização de etapas de secagem e queima, conforme for adequado. O óxido, com elemento de terras raras concentrado na camada superficial, apoiado em ródio, é então aplicado em um carreador em colmeia comercialmente disponível, etc., que é o substrato de um catalisador de purificação de gás de escape. O pó de óxido, com elemento de terras raras concentrado na camada superficial, apoiado em ródio é formado em uma pasta fluida e aplicado como revestimento sobre um carreador em colmeia com o uso de, por exemplo, um método washcoat conhecido convencionalmente, e um componente de purificação de gás de escape é obtido pela execução das etapas de secagem e queima conforme for adequado.
[0057] Um outro aspecto da presente revelação refere-se a um método para o tratamento de um gás de escape veicular contendo NO,, CO e HC com o uso do artigo de catalisador aqui descrito. Os conversores catalíticos equipados com TWC produzidos de acordo com este método mostram desempenho catalítico aprimorado em comparação com os TWC convencionais.
[0058] Um outro aspecto da presente revelação é direcionado a um sistema para o tratamento de gás de escape veicular que compreende o artigo de catalisador aqui descrito em conjunto com um conduto para transferir o gás de escape através do sistema.
[0059] O sistema pode compreender um segundo artigo de catalisador. De preferência, o segundo artigo de catalisador pode compreender um filtro de particulados de gasolina (GPF) ou um TWC. Com mais preferência, o segundo artigo de catalisador é colocado a jusante do primeiro artigo de catalisador.
[0060] O catalisador TWC pode ser qualquer catalisador TWC convencional. Definições
[0061] O termo “região”, como usado aqui, se refere a uma área em um substrato, tipicamente obtido por secagem e/ou calcinação de um washcoat. Uma “região” pode, por exemplo, ser disposta ou suportada sobre um substrato como uma “camada” ou uma “zona”. A área ou disposição sobre um substrato é de modo geral controlada durante o processo de aplicação do washcoat ao substrato. A “região” tipicamente possui limites ou bordas distintas (isto é, é possível distinguir uma região de outra região com o uso de técnicas analíticas convencionais).
[0062] Tipicamente, a “região” tem um comprimento substancialmente — uniforme. — A referência a um “comprimento substancialmente uniforme” neste contexto se refere a um comprimento que não desvia (por exemplo a diferença entre o comprimento máximo e mínimo)
por mais de 10%, de preferência não desvia por mais de 5%, com mais preferência não desvia em mais de 1%, a partir de seu valor médio.
[0063] É preferencial que cada “região” tenha uma composição substancialmente uniforme (isto é, sem diferença substancial na composição do washcoat quando se compara uma parte da região com uma outra parte daquela região). À “composição substancialmente uniforme” neste contexto se refere a um material (por exemplo, região) no qual a diferença na composição, quando se compara uma parte da região com uma outra parte da região, é 5% ou menos, geralmente 2,5% ou menos, e mais comumente 1% ou menos.
[0064] A “dispersão de PGM (%)” significa a razão entre o número de átomos localizados na superfície dos materiais de PGM (por exemplo, partícula) e o número total de átomos de materiais de PGM carregados nos materiais de suporte de óxido. O número de átomos localizados na superfície pode ser medido por meio de um método convencional e publicamente conhecido de adsorção de gás (por exemplo, adsorção pulsada de CO). No presente relatório descritivo, a dispersão de PGM foi calculada pela divisão do número dos átomos da superfície, medido pela adsorção pulsada de CO pelo número total de átomos de PGM carregados sobre o materiais de óxido, partindo da premissa de que um átomo de PGM na superfície pode adsorver uma molécula de CO.
[0065] O “tamanho médio de partícula” significa o diâmetro médio da partícula com a premissa de que as partículas de PGM em formato de esfera são apoiadas sobre os materiais de óxido. O tamanho médio de partícula pode ser calculado com os dados de dispersão de PGM, que representa a razão entre os átomos da superfície e o total de átomos, e a densidade de massa volumétrica da carga dos materiais de PGM correspondentes.
[0066] A “área superficial específica (m?/g)” dos materiais de óxido pode ser medida com o uso de método convencional e publicamente conhecido de adsorção de gás com base na teoria de Brunauer-Emmett-Teller (BET), etc. No presente relatório descritivo, os valores de área superficial específica foram obtidos por adsorção de gás nitrogênio com a teoria de BET. A área superficial específica dos materiais pode potencialmente se alterar antes e depois do ensaio de resistência mencionado abaixo, e no presente relatório descritivo, a “área superficial específica” significa a área superficial específica dos materiais de óxido após o teste de resistência mencionado abaixo.
[0067] O nível de concentração (numol/m?) do elemento de terras raras concentrado sobre a camada superficial do óxido significa a cobertura da quantidade de substância (mol) de elemento de terras raras na unidade de área de superfície específica (1/m?) dos materiais de óxido. (a quantidade do elemento de terras raras introduzido como uma matéria prima). O nível de concentração do elemento de terras raras concentrado sobre a camada superficial de óxido, independentemente de antes ou após o uso do catalisador, pode ser confirmado por uma análise quantitativa da razão da concentração do elemento na camada superficial de óxido usando, por exemplo, um método de análise publicamente conhecido como XPS, entre outros.
[0068] O teste de resistência indica um teste, antes do catalisador ser enviado como um produto, para reproduzir o estado de deterioração de um catalisador de purificação de gás de escape em uso real, e é geralmente um teste realizado pela exposição do catalisador por 20 horas em ambientes que se alternam entre atmosferas de oxidação e redução em temperaturas de ao menos 1000ºC.
[0069] O acrônimo “PGM” como usado aqui se refere a “metal do grupo da platina”. O termo “metal do grupo de platina” se refere genericamente a um metal selecionado do grupo que consiste em Ru, Rh, Pd, Os, Ir e Pt, de preferência um metal selecionado do grupo que consiste em Ru,
Rh, Pd, Ir e Pt. Em geral, o termo “PGM” se refere, de preferência, a um metal selecionado do grupo que consiste em Rh, Pt e Pd.
[0070] O termo “óxido misto” conforme usado na presente invenção se refere genericamente a uma mistura de óxidos em uma fase única, como é convencionalmente conhecido na técnica. O termo “óxido composto” como usado na presente invenção se refere genericamente a uma composição de óxidos que tem mais de uma fase, como é convencionalmente conhecido na técnica.
[0071] O “componente PGM é suportado na camada superficial do óxido” significa não só a situação em que quase a totalidade das partículas de PGM (por exemplo, ródio) são expostas e apoiadas na camada superficial do óxido, mas também a situação em que apenas algumas das partículas de PGM (por exemplo, ródio) são expostas e apoiadas na camada superficial do óxido.
[0072] A expressão “consistir essencialmente em” como usado aqui limita o escopo de um recurso para incluir os materiais especificados, e quaisquer outros materiais ou etapas que não afetam materialmente as características básicas desse recurso, como por exemplo impurezas menores. A expressão “consiste essencialmente em” abrange a expressão “que consiste em”.
[0073] A expressão “substancialmente isento de” como usado aqui com referência a um material, tipicamente no contexto do conteúdo de uma região, uma camada ou uma zona, significa o material em uma quantidade pequena, como É 5% em peso, de preferência € 2% em peso, com mais preferência £ 1% em peso. A expressão “substancialmente isento de” abrange a expressão “não compreende.”
[0074] A expressão “essencialmente isento de” como usada na presente invenção com referência a um material, tipicamente no contexto do conteúdo de uma região, uma camada ou uma zona, significa o material em uma quantidade traço, como É 1% em peso, de preferência É 0,5% em peso,
com mais preferência É 0,1% em peso. A expressão “essencialmente isenta de” abrange a expressão “não compreende.”
[0075] Qualquer referência a uma quantidade de dopante, particularmente uma quantidade total, expressa como um % em peso, como aqui usado, se refere ao peso do material de suporte ou do óxido de metal refratário do mesmo.
[0076] O termo “carga” como usado aqui se refere a uma medição em unidades de g/pés* sobre uma base de peso de metal.
[0077] O termo “oxirredução” como usado aqui se refere a misturas de gases que se alternam entre atmosfera redutora e atmosfera oxidante.
[0078] Os seguintes exemplos ilustram meramente a invenção. Os versados na técnica reconhecerão muitas variações que estão dentro do espírito da invenção e escopo das reivindicações. Exemplos Exemplo 1: Catalisador de óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado, apoiado em ródio
[0079] Um óxido composto compreendendo Ce, Zr, La, e Y (em que a composição, em uma razão em peso, é CeO>;:ZrO>:LasO3: Y203=20:65:5:10) foi misturado com água e transformado em uma pasta fluida tendo um teor de sólidos de aproximadamente 25% em peso. Uma solução aquosa de nitrato de lantânio, preparada para suportar 5 umol/m? de lantânio em relação à área superficial específica do óxido composto após o teste de resistência, foi adicionada à pasta fluida e, então, amônia aquosa foi gotejada, um sal de lantânio foi precipitado, e o lantânio foi concentrado sobre a camada superficial do óxido composto. A pasta fluida foi seca em ar a 150ºC por 5 horas, e então sinterizada a 600ºC por 2 horas e ao final desse procedimento foi obtido um pó de óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado.
[0080] Uma solução aquosa de ácido nítrico e ródio, preparada de modo que a quantidade de Rh adicionada foi 3% em peso, foi impregnada no pó de óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado, e depois de ser submetido à secagem em ar a 150ºC por 2 horas, foi então sinterizado a 600ºC por 2 horas e ao final desse procedimento foi obtido um óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado suportado em ródio. O óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado suportado em ródio foi misturado com um aglutinante e água para formar uma pasta fluida, e aplicado como revestimento sobre um suporte em colmeia. Depois disso, foi sinterizado a uma temperatura de 600ºC por 2 horas, e no final do procedimento foi obtido o catalisador de óxido composto com camada superficial de lantânio concentrado suportado em ródio de acordo com o Exemplo 1. Para o suporte em colmeia, foi usado um veículo de cordierita tendo uma espessura de parede celular de 4,0 mil com 400 células por polegada quadrada. A quantidade de ródio suportado no catalisador foi de 90 g por 1 L do veículo. O resultado da medição da área superficial específica do óxido composto pelo método de BET com o uso de TriStar II (produzido por Micromeritics Instrument Corp.) após o teste de resistência à oxirredução hidrotérmica, que é mencionado abaixo, foi de aproximadamente 40 m?/g. Exemplo 2: Catalisador de óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio
[0081] O catalisador de óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio de acordo com o Exemplo 2 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que uma solução aquosa de ácido nítrico e neodímio foi usada em vez da solução aquosa de ácido nítrico e lantânio. Exemplo 3: Catalisador de óxido composto com camada superficial de praseodímio concentrado apoiado em ródio
[0082] O catalisador de óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio de acordo com o Exemplo 3 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que uma solução aquosa de ácido nítrico e praseodímio foi usada em vez da solução aquosa de ácido nítrico e lantânio. Exemplo 4: Catalisador de óxido composto com camada superficial de lantânio-neodímio concentrado apoiado em ródio
[0083] O catalisador de óxido composto com camada superficial de lantânio-neodímio concentrado apoiado em ródio de acordo com o Exemplo 4 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que para a pasta fluida, em vez de uma solução aquosa de ácido nítrico e lantânio, uma solução aquosa foi usada em que foram misturadas uma solução aquosa de ácido nítrico e lantânio e uma solução aquosa de ácido nítrico e neodímio que haviam sido preparadas, de modo que 2,5 umol /m? de lantânio e neodímio foram apoiados, respectivamente, para a área superficial específica do óxido composto após os testes de resistência. Exemplo 5: Catalisador de óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio
[0084] O catalisador de óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio de acordo com o Exemplo 5 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que uma solução aquosa de ácido nítrico e neodímio foi usada em vez da solução aquosa de ácido nítrico e lantânio, mas seis catalisadores foram produzidos nos quais a concentração de neodímio na camada superficial de óxido composto, em relação à área superficial específica do óxido composto após os testes de resistência, foi de O umol/m?, 2 umol/m?, 5 umol/m?, 10 umol/m?, umol/m?, e 20 umol/m?. Exemplo 6: Catalisador de óxido de alumínio estabilizado com lantânio com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio
[0085] O catalisador de óxido de alumínio estabilizado com lantânio com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em ródio de acordo com o Exemplo 6 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que em vez de um óxido composto que compreende Ce, Zr, La, e Y, foi usado um óxido de alumínio estabilizado com lantânio, mas seis catalisadores foram produzidos nos quais a concentração de neodímio na camada superficial de óxido de alumínio estabilizado com lantânio, foi de O umol/m?, 2 umol/m?, 5 umol/m?, 10 umol/m?, 15 umol/n?, e 20 umol/m?. Exemplo 7: Catalisador de Pd-Rh de três vias totalmente formulado com óxido composto com camada superficial de neodímio concentrado apoiado em Rh
[0086] O Exemplo 7 foi preparado de acordo com a presente invenção. A camada inferior consiste em Pd suportado em um revestimento washcoat de um primeiro óxido misto de CeZr, alumina estabilizada por La, promotor de Ba. A carga de washcoat da camada inferior foi de cerca de 1,6 g/polº com uma carga de Pd de 90 g/pé?. A camada superior consiste em Rh suportada em um washcoat de um segundo óxido misto de CeZr com enriquecimento de superfície com Nd de 2 umol/m?, alumina estabilizada com La. A carga de washcoat da camada superior foi de cerca de 2,0 g/pol? com uma carga de Rh de 10 g/pé?*. A carga total de washcoat do Exemplo 7 foi de cerca de 3,6 g/pol?. Exemplo comparativo 1: Catalisador de óxido composto suportado em ródio
[0087] O catalisador de óxido composto suportado em ródio de acordo com o Exemplo Comparativo 1 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo 1 exceto pelo fato de que um elemento de terras raras não foi concentrado sobre a camada superficial do óxido composto. Exemplo comparativo 2: Catalisador de óxido de alumínio estabilizado com lantânio e suportado em ródio
[0088] O catalisador de acordo com o Exemplo Comparativo 2 foi produzido pelo mesmo método do Exemplo Comparativo | exceto pelo fato de que em vez do óxido composto compreender Ce, Zr, La, e Y, foi usado um óxido de alumínio estabilizado com lantânio. Exemplo comparativo 3: Catalisador de Pd-Rh de três vias totalmente formulado com óxido composto, apoiado em Rh
[0089] O Exemplo Comparativo 3 é um catalisador de três vias (Pd- Rh) com uma estrutura em camadas duplas. A camada inferior consiste em Pd suportado em um revestimento washcoat de um primeiro óxido misto de CeZr, alumina estabilizada por La, promotor de Ba. A carga de washcoat da camada inferior foi de cerca de 1,6 g/pol* com uma carga de Pd de 90 g/pé. À camada superior consiste em Rh suportado em um washcoat de um segundo óxido misto de CeZr, alumina estabilizada por La. A carga de washcoat da camada superior foi de cerca de 2,0 g/pol* com uma carga de Rh de 10 g/pé. A carga total de washcoat do Exemplo Comparativo 3 foi de cerca de 3,6 g/pol?. Teste de resistência a oxirredução hidrotérmica:
[0090] Os testes de resistência a oxirredução hidrotérmica a 1000ºC por 20 horas foram conduzidos nos catalisadores dos Exemplos 1 a 6 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2. O teste de resistência a oxirredução hidrotérmica envolve a exposição dos catalisadores em intervalos de três minutos que se alternam entre atmosferas oxidantes e redutores, usando os gases de atmosfera oxidante e de atmosfera redutora que têm as composições mostradas na Tabela 1, e avaliação do nível de dispersão das partículas de ródio após os testes de resistência. Os testes de resistência a oxirredução hidrotérmica dos presentes exemplos reproduzem o estado de deterioração do catalisador de purificação de gás de escape em uso real. Tabela 1 Tabela 1 Cadamotmendame Do po fo Eae
[0091] O nível de dispersão das partículas de ródio (deste ponto em diante chamadas de “dispersão de Rh”) significa, entre os átomos que constituem a partículas de ródio, a razão entre os átomos de ródio que estão presentes sobre a superfície das partículas e o total de material de ródio carregado no suporte de óxido. A quantidade de átomos de ródio sobre a superfície é determinada mediante a medição da quantidade de gás que as partículas de ródio adsorvem, e é avaliada com o uso de um método de adsorção de pulso que utiliza o gás CO. O método de adsorção de pulso é um método para calcular o nível de dispersão com base no teor de espécies metálicas e metais, pela introdução de uma quantidade fixa de gás à amostra de teste em pulsos repetidos e fixando como a quantidade de adsorção o total do diferencial entre a quantidade de gás introduzida e a quantidade descarregada, sendo que quanto maior o valor do nível de dispersão, maior a razão de metal presente na camada superficial das partículas.
[0092] Conforme mostrado na Figura 1, em comparação com o catalisador no Exemplo Comparativo 1, todos os catalisadores nos Exemplos la 4 apresentaram um nível de dispersão aprimorado das partículas de ródio após o teste de resistência a oxirredução hidrotérmica. Ou seja, entende-se que, independentemente do tipo de elemento terras raras, ao se concentrar um elemento de terras raras sobre a camada superficial de um óxido composto, a agregação de ródio é suprimida, e o nível de dispersão das partículas de ródio após os testes de resistência é aprimorado. Em particular, quando o neodímio foi concentrado sobre a camada superficial do óxido composto (Exemplo 2), e quando lantânio e neodímio foram concentrados sobre a camada superficial do óxido composto (Exemplo 4), o efeito da melhora da dispersão de Rh foi grande.
[0093] Pode ser dito que a atividade e a resistência do catalisador a altas temperaturas melhoraram devido ao nível de dispersão aprimorado das partículas de ródio após os testes de resistência.
[0094] Conforme mostrado na Figura 2 e na Figura 3, os catalisadores dos Exemplos 5 e 6, quando o nível de concentração de neodímio concentrado na camada superficial do óxido composto ou do alumínio estabilizado com lantânio foi de entre 1 umol/m? e 20 umol/m?, e em particular, entre 2 umol/m? e 15 umol/m, o nível de dispersão das partículas de ródio melhorou após os testes de resistência. Ou seja, entende-se que, independentemente do tipo de óxido, quando o nível de concentração de neodímio concentrado na camada superficial do óxido é de 1 umol/m? a 20 umol/m?, e em particular de 2 umol/m? a 15 umol/m?, o nível de dispersão das partículas de ródio melhora após os testes de resistência.
[0095] Pode ser dito que a atividade e a resistência do catalisador a altas temperaturas melhoram devido ao nível de dispersão aprimorado das partículas de ródio após os testes de resistência. Teste de desempenho de catalisador:
[0096] O teste de desempenho do catalisador foi realizado nos catalisadores dos Exemplos 1 a 6 e dos Exemplos Comparativos | e 2 após o teste de resistência a oxirredução hidrotérmica mencionado acima sob as condições a seguir com o uso de um gás de escape simulado que tem a composição mostrada na Tabela 2.
[0097] No teste de desempenho do catalisador, foi avaliada a temperatura na qual 50% de cada um dos componentes HC, CO e NOx foi purificado. Pode ser dito que quanto mais baixa a temperatura na qual 50% foi purificado, melhor o desempenho como um catalisador de purificação de gás de escape.
[0098] No teste de desempenho do catalisador, a taxa de fluxo de gás foi ajustada a uma velocidade espacial de 100.000/h, a temperatura foi elevada de 100ºC para 400ºC a uma taxa de 25º C/min, a composição do gás após passar através do catalisador foi analisada com o uso de um analisador de gases AO-2020 (fabricado pela ABB), e foi medida a taxa de purificação. Tabela 2
Tabela 2 (ppm) [%) |%) (ppm) |%) [%) [%)
[0099] Conforme mostrado na Figura 4, em comparação com o catalisador do Exemplo Comparativo 1, a temperatura na qual 50% de cada componente dentre os componentes HC, CO, e NO, foi purificado foi baixa em todos os catalisadores dos Exemplos 1 a 4.
[00100] Isto é, independentemente do tipo de elemento de terras raras, entende-se que ao se concentrar um elemento de terras raras sobre a camada superficial do óxido composto, o desempenho do catalisador após os testes de resistência foi aprimorado. Acredita-se que isso é porque ao se concentrar um elemento de terras raras sobre a camada superficial de um óxido composto, a agregação de ródio foi suprimida e o nível de dispersão de ródio após os testes de resistência melhorou. Em particular, quando neodímio foi concentrado sobre a camada superficial do óxido composto (Exemplo 2), e quando lantânio e neodímio foram concentrados sobre a camada superficial do óxido composto (Exemplo 4), o efeito do desempenho do catalisador melhorado foi grande.
[00101] Conforme mostrado na Figura 5 e na Figura 6, nos catalisadores dos Exemplos 5 e 6, quando o nível de concentração de neodímio concentrado sobre a camada superficial do óxido composto ou do óxido de alumínio estabilizado por lantânio foi de 2 umol/m?, 5 umol/m?, 10 umol/m?, 15 umol/m?, 20 umol/m?, e em particular, notavelmente de 2 umol/m? a 15 umol/m?, a temperatura na qual 50% de cada componente dentre os componentes HC, CO, e NOx foi purificado foi baixa em comparação ao neodímio que foi concentrado a O umol/m?.
[00102] Ou seja, independentemente do tipo de óxido, entende-se que, quando o nível de concentração de neodímio concentrado na camada superficial do óxido foi de 2 umol/m? a 20 umol/m?, e em particular de 2 umol/m? a 15 umol/m?, o desempenho do catalisador melhorou.
[00103] Para observar a forma do elemento de terras raras e do ródio suportado na camada superficial do óxido após o teste de resistência à oxirredução hidrotérmica, os catalisadores de purificação de gás de escape do Exemplo 5 foram observados usando-se um microscópio eletrônico de varredura por transmissão (Titan G2-cubed; fabricado por FEI Company), em que os níveis de concentração de Nd na camada superficial do óxido foram de umol/m? e 20 umol/m?.
[00104] Conforme mostrado na Figura 7, entende-se que no catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 5, em que o nível de concentração de Nd sobre a camada superficial de óxido é de 10 umol/m?, mesmo depois dos testes de resistência a oxirredução hidrotérmica, estão presentes partículas de ródio que têm um diâmetro de partícula de 50 nm ou menos com um alto nível de dispersão. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 8, entende-se que neodímio também está presente com um alto nível de dispersão sobre o óxido de alumínio estabilizado por lantânio.
[00105] Simultaneamente, conforme mostrado na Figura 9, no catalisador de purificação de gás de escape do Exemplo 5, em que o nível de concentração de Nd na camada superficial do óxido é de 20 umol/m, estão presentes em grandes números partículas de ródio que têm um diâmetro de partícula de 50 nm e mais. Acredita-se que o aumento do diâmetro de partícula das partículas de ródio para um diâmetro de partícula de 50 nm e mais é devido à agregação de partículas de ródio durante os testes de resistência. Conforme mostrado na Figura 10, entende-se que o neodímio também se agregou da mesma forma que as partículas de ródio. Acredita-se que o diâmetro de partícula aumentou devido ao movimento e à colisão das partículas de neodímio, as quais se associaram uma com a outra durante os testes de resistência, e que a frequência de colisões/associações é notável em concentrações de 20 umol/m? e maiores. Teste de veículo:
[00106] O Exemplo Comparativo 3 e o Exemplo 7 foram avaliados em um veículo comercial com um motor de 1,5 litro e as emissões gasosas totais de HC, NMHC, CO e NOx foram medidas na posição de pós-catalisador. Os catalisadores foram submetidos a envelhecimento de motor de bancada com ciclos de envelhecimento de corte de combustível e uma temperatura de pico de 950ºC durante 75 horas. A severidade do envelhecimento de motor de bancada é similar àquela do envelhecimento por oxirredução hidrotérmica a 1000ºC por 20 horas conforme mencionado acima.
[00107] Conforme mostrado na Tabela 3, o Exemplo 7 mostrou um desempenho aprimorado na redução de emissão especialmente para NO, enquanto manteve um desempenho comparável sobre a redução das emissões de HC, NMHC e CO, em comparação com o Exemplo Comparativo 3. Tabela 3 Tabela 3 Desempenho dos catalisadores por análise das emissões em saco Emissões ponderadas do tubo de escape (g/km)
AE EA Exemplo Comparativo 3 0,024 0,018 0,010 0,023
Claims (20)
1. Artigo de catalisador para tratamento de gás de escape, caracterizado pelo fato de que compreende: um substrato; e uma região catalítica sobre o substrato; sendo que a região catalítica compreende um componente de metal do grupo da platina (PGM), um óxido, e um componente de metal de terras raras; sendo que o óxido é um óxido inorgânico, um material de componente de armazenamento de oxigênio (OSC) ou uma mistura dos mesmos; sendo que a concentração do componente de metal de terras raras por elemento na superfície do óxido por unidade de área superficial específica do óxido é de 1 umol/m? a 20 umol/m?.
2. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração do componente de metal de terras raras por elemento sobre a superfície do óxido por unidade de área superficial específica do óxido ser de 2 umol/m? a 15 umol/m”?.
3. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação | ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente de metal de terras raras ser La, Pr, Nd, ou uma mistura dos mesmos.
4. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o componente PGM ser selecionado do grupo que consiste em platina, paládio, ródio, e uma mistura dos mesmos.
5. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o componente PGM ser ródio.
6. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a carga de PGM estar presente na faixa de O,1 a 10%, em peso, com base no peso total da região catalítica.
7. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o óxido ser o material OSC.
8. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material OSC ser selecionado do grupo que consiste em óxido de cério, um óxido misto de céria-zircônia, um óxido composto de céria-zircônia, um óxido composto que compreende Ce, Zr e um elemento de terras raras, e um óxido misto de alumina-céria-zircônia.
9. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento de terras traseiras no óxido composto ser La e/ou Y.
10. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a dispersão de PGM ser de pelo menos 2% após o envelhecimento a 1000ºC durante 20 horas sob condições de oxirredução quando a carga de PGM é de ao menos 1%, com base no peso total da região catalítica.
11. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a dispersão de PGM ser de pelo menos 6% após o envelhecimento a 1000ºC durante 20 horas sob condições de oxirredução quando a carga de PGM é menor que 1%, com base no peso total da região catalítica.
12. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o óxido ser o óxido inorgânico.
13. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação 12,
caracterizado pelo fato de que o óxido inorgânico ser selecionado do grupo que consiste em alumina, alumina estabilizada com lantanídeo, alumina estabilizada com alcalino terrosos, sílica, aluminossilicatos, óxido composto de magnésia/alumina, óxido de titânio, nióbio, óxidos de tântalo, óxido de neodímio, óxido de ítrio, lantanídeos, e óxidos mistos ou óxidos compostos dos mesmos.
14. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o óxido inorgânico ser alumina, uma alumina estabilizada com lantanídeo ou um óxido composto de magnésia/alumina.
15. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a dispersão de PGM ser de pelo menos 3% após o envelhecimento a 1000ºC durante 20 horas sob condições de oxirredução quando a carga de PGM é de ao menos 1%, com base no peso total da região catalítica.
16. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a região catalítica compreende adicionalmente um material de metal alcalino ou alcalino terroso.
17. Artigo de catalisador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o metal alcalino ou alcalino terroso ser bário ou estrôncio.
18. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o componente de PGM ser apoiado na camada superficial do óxido.
19. Artigo de catalisador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o artigo de catalisador compreende adicionalmente uma segunda região catalítica.
20. Sistema de tratamento de emissão, caracterizado pelo fato de que ser para o tratamento de um fluxo de um gás de escape de combustão que compreende o artigo de catalisador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19.
E 2 e SS NS SN
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