CN108355649A - 通过捕集活动铂族金属（pgm）催化剂物质的抗烧结稳定催化剂体系 - Google Patents

通过捕集活动铂族金属（pgm）催化剂物质的抗烧结稳定催化剂体系 Download PDF

Info

Publication number
CN108355649A
CN108355649A CN201810060908.XA CN201810060908A CN108355649A CN 108355649 A CN108355649 A CN 108355649A CN 201810060908 A CN201810060908 A CN 201810060908A CN 108355649 A CN108355649 A CN 108355649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
catalyst carrier
coating
liquid precursor
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810060908.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108355649B (zh
Inventor
G·齐
杨铭
R·J·戴
肖兴成
李伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN108355649A publication Critical patent/CN108355649A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108355649B publication Critical patent/CN108355649B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • B01J35/23—
    • B01J35/30—
    • B01J35/56—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/009—Preparation by separation, e.g. by filtration, decantation, screening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0242—Coating followed by impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031—Precipitation
    • B01J37/035—Precipitation on carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment

Abstract

一种制备耐烧结催化剂的方法包括形成双涂层体系。颗粒形式的催化剂载体的表面与包含金属盐的第一液体前体通过元素接触，该元素选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)及其组合组成的群组。第一液体前体在表面的一部分上沉淀或作为离子被吸附，从而在表面上形成包括多孔金属氧化物的第一涂层。使表面与包括金属氧化物溶胶的第二液体前体接触，该金属氧化物溶胶包括选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)及其组合组成的群组的金属。在表面的一部分上由第二液体前体形成第二涂层以形成耐烧结催化剂体系。

Description

通过捕集活动铂族金属(PGM)催化剂物质的抗烧结稳定催化 剂体系
背景技术
本公开涉及耐高温烧结的催化剂和用于制备耐高温烧结的催化剂的改进的方法。
金属纳米颗粒可以构成各种应用中使用的催化剂的活性位点，例如用于生产燃料、化学品和药物，以及用于汽车、工厂和发电厂的排放控制。催化剂体系通常包括一种或多种可以是纳米颗粒形式的活性催化剂化合物；多孔催化剂载体材料；金属或金属氧化物纳米颗粒，以及一种或多种任选的促进剂。催化剂金属纳米颗粒倾向于聚集，这降低了它们的表面积和活性位点可接近性，因此它们通常与载体材料偶联。载体将金属纳米颗粒物理分离以防止聚集，并增加它们的表面积和活性位点可接近性。
在继续使用之后，特别是在升高的温度下，包括负载金属颗粒的催化剂体系由于烧结(例如在高温下发生的热失活)而失去催化活性。通过各种机制，烧结导致载体上的金属粒径分布的变化和平均粒度的增加；因此，活性催化剂化合物的表面积减小。例如，颗粒迁移和聚结是一种烧结形式，其中金属纳米颗粒的颗粒移动或扩散穿过载体表面或通过气相与另一纳米颗粒聚结，导致纳米颗粒生长。奥斯特瓦尔德熟化是另一种烧结形式，其中活动物质的迁移是由自由能和在载体表面上的局部原子浓度中的差异所驱动的。催化剂活性在烧结过程发生之后可能降低。
因此，催化剂体系通常装载有足够量的负载型催化剂金属颗粒以解释随时间推移的催化活性的损失，并且继续具有例如在高温下在长时间操作中符合排放标准的能力。形成具有金属纳米颗粒催化剂的催化剂体系将具有最小的或减少的烧结是理想的。
发明内容
本部分提供了对本公开的总体概述，而不是其全部范围或其全部特征的全面公开。
本公开涉及制备耐烧结型催化剂体系的方法。该方法包括使颗粒形式的催化剂载体的表面与包含金属盐的第一液体前体接触，所述金属盐包括选自铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)、硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)及其组合组成的群组的元素。第一液体前体可沉淀或吸附在催化剂载体的表面的一部分上，并煅烧以在表面上形成作为多孔金属氧化物的第一涂层。该表面可以与包含溶胶的第二液体前体接触。溶胶可以包括选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)及其组合组成的群组的金属氧化物。该方法还包括在催化剂载体的表面的一部分上形成包含来自第二液体前体的金属氧化物的第二涂层，使得催化剂载体的表面包括第一涂层和第二涂层以产生耐烧结催化剂体系。第一涂层和第二涂层以这种方式捕集催化剂载体的表面上的活动催化活性物质。
在一个方面，该方法进一步包括在整体式催化剂载体上涂覆耐烧结催化剂体系作为洗涂层。
在另一个方面，在表面与第一液体前体接触之前，催化剂载体的表面包括至少一种结合的活性催化剂颗粒。
在一个方面，活性催化剂颗粒包括选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)及其组合组成的群组的金属。
在一个方面，催化剂载体的表面与第一液体前体的接触以及表面与第二液体前体的接触同时发生。
在另一个方面，在催化剂载体的表面与第二液体前体接触之后，所述方法还包括从液体中过滤颗粒形式的催化剂载体、干燥催化剂载体和煅烧催化剂载体。
在另一个方面，该方法可以进一步包括使所述催化剂载体的表面与至少一种活性催化剂颗粒的接触与所述第一液体前体和所述第二液体前体的接触同时进行。
在一个方面，催化剂载体分散在包括第一液体前体和第二液体前体的液体介质中以形成浆料。
在另一个方面，所述方法可以进一步包括将浆料作为洗涂层涂覆在整体基材上。
在一个方面，催化剂载体的表面与第一液体前体的接触发生在表面与第二液体前体接触之前。
在另一个方面，在催化剂载体的表面与第一液体前体接触之后，该方法还包括从液体中过滤颗粒形式的催化剂载体、干燥催化剂载体，然后进行煅烧，然后使表面与第二液体前体接触。
在又一个方面，煅烧包括将分散在表面上的催化剂和金属氧化物在大于或等于约2小时的时间加热至大于或等于约300℃至小于或等于约600℃。
在一个方面，催化剂载体包括选自由氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钡(BaO)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)及其组合组成的群组的金属氧化物。
在一个方面，金属盐选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2(SO4))3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组。
在一个方面，在使催化剂载体的表面与第一液体前体接触之前，该方法还包括在水和空气存在下，通过将催化剂载体水热处理至大于或等于约800°的温度至小于或等于约1200℃来预处理催化剂载体；并使催化剂颗粒与催化剂载体的表面结合。
在某些其他变型中，本公开考虑到一种用于制备耐烧结催化剂体系的方法。该方法可以包括使颗粒形式的催化剂的表面与包含铝(Al)盐的第一液体前体接触。催化剂包括催化剂载体和活性催化剂材料。该方法可包括在催化剂表面的一部分上沉淀或离子吸附第一液体前体，并煅烧以在表面上形成包含多孔氧化铝的第一涂层。然后使该表面与包含含铝溶胶的第二液体前体接触。然后，在由第二液体前体形成的催化剂载体的表面的一部分上形成包括多孔氧化铝的第二涂层。催化剂的表面包括第一涂层和第二涂层以形成耐烧结催化剂体系。第一涂层和第二涂层以这种方式捕集催化剂表面上的活动催化活性物质。
在一个方面，铝(Al)盐选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组。
一方面，含铝溶胶包括氢氧化铝氧化物(AlO(OH))或者勃姆石相氧化铝(Al2O3)。
在一个方面，铝(Al)盐包括硝酸铝(Al(NO3)3)，并且第二液体前体包括氢氧化铝氧化物(AlO(OH))、一氧化氮和水。
在一个方面，活性催化剂材料可以包括选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)及其组合组成的群组的铂族金属。
从本说明书中所提供的描述中可以得知其它区域的应用。本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于选定实施例的说明目的，而不是所有可能的实施例，并不意图限制本公开的范围。
图1是说明根据本技术的某些方面形成用于催化剂体系的双涂层的方法的示意图。
图2是说明根据本技术的某些方面形成用于催化剂体系的双涂层的另一种方法的示意图。
图3是说明根据本技术的其他方面形成用于催化剂体系的双涂层的方法的示意图。
图4是说明根据本技术的某些方面的用于催化剂体系的双涂层的方法的示意图。
图5是说明根据本技术的某些方面形成用于催化剂体系的双涂层的又一方法的示意图。
图6是根据本技术的某些方面制备的具有双涂层的耐烧结催化剂体系的图示。
图7是显示与具有第一涂层或具有第一涂层和第二涂层二者的涂覆的Pd催化剂体系相比，用于未涂覆的Pd催化剂体系的一氧化碳和丙烯的50％转化的点火温度下的对比点火性能的图。
在所有的附图中，对应的附图标记都指代对应的部件。
具体实施例
提供示例性实施例以使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，诸如具体组成、组件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，可以以许多不同的形式来体现示例性实施例，并且都不应该被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，没有详细描述公知的处理、公知的设备结构和公知的技术。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定示例性实施例的目的，而不意图是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也可以意图包括复数形式。术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括”和“具有”是包含性的，因此指定所述特征、元件、组成、步骤、整体、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或增加。尽管开放式术语“包含(comprising)”应被理解为用于描述和要求保护本文所阐述的各种实施例的非限制性术语，但是在某些方面，该术语可替代地理解为是更限制和限制性的术语，例如“由......组成”或“基本上由...组成”。因此，对于任何给出的实施例引用组成、材料、组件、要素、特征、整体、操作和/或工艺步骤，本公开还具体包括由或基本上由这样的列举的组成、材料、组件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤组成的实施例。在“由...组成”的情况下，可选实施例排除任何另外的组成、材料、组件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤，而在“基本上由...组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特征的任何另外的组成、材料、组件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤被排除在这种实施例之外，但是任何组成、材料、组件、元件、特征、整体、操作和/或实质上不影响基本和新颖特征的处理步骤可以包括在本实施例中。
本文所描述的任何方法步骤、过程和操作不被解释为必须要求它们以所讨论或图示的特定顺序执行，除非明确地标识为执行顺序。还应该理解的是，除非另有说明，否则可以采用附加的或替代的步骤。
当组件、元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“偶联到”另一元件或层时，其可直接在、接合到、连接到或偶联到另一组件、元件或层上或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在......上”，“直接接合到”，“直接连接到”或“直接偶联到”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应该以类似的方式解释(例如，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。在本文中所中所有使用的术语“和/或”包括一种或多种有关的所列项目的任何和所有的组合。
尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些步骤、元件、组件、区域、层和/或部分应该除非另有说明，否则不受这些条款的限制。这些术语可能仅用于区分一个步骤、元件、组件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、组件、区域、层或部分。除非在上下文中明确指出，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语在本文中使用时并不暗含顺序或次序。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一步骤、元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二步骤、元件、组件、区域、层或部分。
在本文中使用诸如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间或时间相对术语进行描述是为了描述一个元件或特征与如图中所示的另一个元件或特征的关系。空间上或时间上相对的术语可以意图包括除了附图中描绘的方向之外的使用或操作中的装置或体系的不同方位。
贯穿本公开，数值表示对范围的近似测量或限制，以包括与给定值的微小偏差，以及具有提及的值的实施例以及具有恰好提及的值的实施例。除了在详细描述的末尾提供的工作示例以外，本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如，数量或条件)的所有数值应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰，不论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表示所述的数值允许稍许不精确(用一些方法来确定值的精确性；近似或合理地接近值；将近)。如果“约”所提供的不精确性在本领域中没有以这种普通含义理解，则本文所用的“约”至少指示可能由测量和使用这些参数的普通方法引起的变化。例如，“约”可包含小于或等于5％、任选地小于或等于4％、任选地小于或等于3％、任选地小于或等于2％、任选地小于或等于等于1％、任选地小于或等于0.5％，并且在某些方面任选地小于或等于0.1％的变化。
另外，范围的公开包括全部范围内的所有值和进一步划分的范围的公开，包括对范围给出的端点和子范围。
现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。
在各个方面，本公开提供了包括双涂层体系的高活性和稳定的催化剂体系。催化剂体系可以包括催化剂载体、可以是布置在催化剂载体的表面上的活性位点上的颗粒形式的至少一种催化活性材料以及一种或多种任选的促进剂。本发明方法提供的稳定的催化剂体系产生包括纳米级氧化铝材料涂层的双涂层体系，以在催化剂载体的表面上物理分离活性催化剂颗粒(例如，铂族金属(PGM)颗粒)以及金属氧化物层或由包围催化剂载体颗粒和活性颗粒的溶胶形成的涂层(例如，像大孔一样占据较大的孔)，从而抑制由烧结引起的老化。这种双涂层或混合涂层体系通过在每个单独的PGM催化剂颗粒周围形成作为涂层的纳米级金属氧化物(例如，氧化铝)壁来最小化或抑制两种主要的PGM催化剂颗粒生长途径；以及围绕主PGM催化剂/氧化铝颗粒的金属氧化物层。这种双涂层体系不仅可以有效地阻止PGM颗粒通过或穿过催化剂载体的表面的迁移，而且可以抑制PGM颗粒在气相中的迁移。因此第一涂层和第二涂层将活动催化活性物质捕集在催化剂载体的表面上。以这种方式，提供具有较高热耐久性的催化剂，其提供高活性催化剂和/或降低催化剂PGM负载需求。
因此，本技术提供了一种基于解决方案的方法，用于最小化或消除可能以催化剂载体的表面上的催化剂纳米颗粒发生的烧结过程。该方法产生选择性地分布在催化剂载体(具有结合到其上的催化剂活性金属纳米颗粒)的表面上的多孔涂层，其通过抑制由烧结引起的老化来降低催化剂活性损失。与其他基于化学的方法相比，目前的基于溶液的方法是湿化学方法，其获得更高的热耐久性并降低催化剂金属负载需求，这可能获得显著的成本节约。
因此，本技术提供了用于制备耐烧结催化剂体系的方法。该方法可以包括使颗粒形式的催化剂载体的表面与第一液体前体接触。如下所述，在某些变型中，催化剂载体的表面上还没有设置活性催化剂材料，而在其他变型中，催化剂载体是在与第一液体前体接触之前包含活性催化剂材料的催化剂。
催化剂载体可以包含金属氧化物。催化剂载体可以是多种颗粒(例如，粉末)的形式。在通过本文所述的方法处理催化剂载体颗粒之后，可以用包含通过本文所述的方法形成的耐烧结催化剂颗粒的洗涂层涂布整体基材结构(例如，蜂窝结构)。在某些变型中，催化剂载体可以由选自由氧化铈(CeO2)、氧化铝/氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钡(BaO)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)及其组合组成的群组的金属氧化物。催化剂载体可以进一步包含掺杂剂。催化剂载体可以包含选自钡(Ba)、铈(Ce)、镧(La)、磷(P)及其组合的掺杂剂。
多个催化剂载体颗粒(例如，粉末)的平均粒径可以大于或等于约0.8μm至小于或等于约5μm、大于或等于1μm至小于或等于约1μm等于约4μm、大于或等于1.5μm至小于或等于约3.5μm，或者大于或等于2μm并且小于或等于约3μm，例如直径为约0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm。
此外，催化剂载体可具有大于或等于约50m2/g至小于或等于约150m2/g、大于或等于约75至小于或等于约75m2/g至小于或等于约125m2/g的表面积，例如约75m2/g、约80m2/g、约90m2/g、约100m2/g、约110m2/g、约120m2/g、约130m2/g、约140m2/g、约145m2/g或约150m2/g的表面积。
第一液体前体可以包含金属盐。金属盐可以包括选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)、硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、钙(Ca)及其组合组成的群组的元素。在某些变型中，金属盐包括选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)、硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)及其组合组成的群组的元素。在一个变型中，金属盐包含铝(Al)盐。
作为非限制性实例，Al的合适的盐包括AlCl3、Al(NO3)3、Al(OH)3、Al2(SO4)3、Al(ClO3)3、AlPO4和Al(PO3)3；Ce的盐包括Ce(NO3)3、Ce(OH4)、Ce2(SO4)3和Ce(SO4)2；Zr的盐包括Zr(HPO4)2、Zr(OH)4和Zr(SO4)2；Ti的盐包括TiOSO4和TiOPO4；Si的盐包括SiPO4(OH)；Mg的盐包括MgSO4、Mg(NO3)2、MgHPO4和Mg3(PO4)2；Zn的盐包括Zn(NO3)2、Zn3(PO4)2和ZnSO4；Ba的盐包括BaCO3、BaCl2和BaCrO4；K的盐包括KHSO4、KCl、K2CO3、K2CrO4、K2Cr2O7、KOH、KIO3、KI、K2MnO4、KVO3、K2MoO4、KNO3、KClO4、K2S2O8、K2HPO4、K4P2O7和K2SO4；Na的盐包括NaBr、NaCl、Na2CO3、Na2CrO4、HCOONa、NaHSO4、NaOH、NaBO2、Na2O3Si、NaVO3、Na2MoO4、NaNO3、NaOOCCOONa、NaMnO4、Na3PO4、Na2HPO4、Na2H2P2O7、Na4P2O7、Na2SO4和Na3P3O9；Ca的盐包括CaCl2、CaCO3、CaFPO3、Ca(OH)2、Ca(IO3)2、Ca(NO3)2、Ca(NO2)2、CaC2O4、Ca(H2PO4)2、Ca2P2O7和CaSO4；并且可以在溶液中使用这些盐的任何组合。在一个变型中，金属盐可以包含Al并且可以选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2SO4)3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组。
第一液体前体还可以包含一种或多种溶剂。溶剂是非限制性的，可以是水、醇或其他有机溶质。在某些方面，该溶液是含水的。通过加入稀酸可以保持溶液的pH值。例如，在某些情况下，通过加入稀释的HNO3可以维持溶剂的pH值。
在某些变型中，金属盐在第一液体前体溶液中可具有大于或等于约0.01M至小于或等于约10M的摩尔浓度。金属盐的浓度可以取决于催化剂金属负载需求和载体的尺寸。另外，金属盐可以具有相对于催化剂载体沉积后的重量的大于或等于约1wt.％至小于或等于约50wt.％的浓度。
因此，该方法包括使具有表面的催化剂载体(其可以任选地包括催化活性材料并且因此被认为是催化剂)与含有可以具有酸性pH的金属盐的第一液体前体溶液接触。以这种方式，金属盐可以例如通过沉淀或离子吸附沉积到催化剂载体的表面上。可以选择性地涂覆金属盐以在催化剂载体的表面上形成金属氧化物的多孔涂层。因此该方法包括在催化剂载体的表面的一部分上沉淀或离子吸附第一液体前体。然后，沉淀或吸附的物质可以被加热或煅烧以在表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层。如下所述，认为多孔涂层在催化剂载体的表面上的较小孔径，例如具有小于或等于约50nm的孔径上形成。在某些方面，载体(包含催化剂颗粒)的表面与溶液的接触包括将表面浸没在第一液体前体溶液中。该方法可以进一步包括对溶液涂覆超声以促进第一液体前体溶液与行星式离心混合器的沉淀和/或混合以促进沉淀/混合。
将金属盐沉淀或沉积在载体的表面上可以包括搅拌颗粒形式的催化剂载体和包含金属盐的第一液体前体溶液，例如通过涂覆大于或等于约5分钟的超声以便于沉淀。仅举例而言，在一些情况下，可以通过涂覆大于或等于约15分钟并且在某些其他变型中约30分钟的超声波来搅拌催化剂载体颗粒和包含金属盐的第一液体前体溶液。在某些情况下，可以使用高速行星式离心混合来混合载体颗粒和第一液体前体溶液。例如，可以使用高速行星式离心混合物将载体颗粒和第一液体前体溶液混合大于或等于约5分钟。在某些情况下，金属盐会水解并变成带负电荷。带负电荷的金属盐可以以自限性方式结合到催化剂载体的暴露表面。在预定的持续时间之后，可以从第一液体前体溶液中去除催化剂载体颗粒。
将金属盐涂覆到催化剂载体的表面可以进一步包括例如通过蒸发或干燥从其上设置有第一液体前体液体的催化剂载体除去溶剂。在某些情况下，通过升高温度或降低与金属盐溶液接触的载体颗粒附近的压力来蒸发或干燥溶剂，以促进金属盐沉淀在载体表面上。在某些情况下，在大于或等于约50℃的温度下进行干燥。仅举例来说，可以在约80℃的温度下进行干燥。可以在小于或等于约1托的压力下进行干燥。可以进行大于或等于约4小时的干燥。仅举例而言，可以进行约6小时的干燥。仅举例而言，可以在真空炉中进行干燥，真空炉可以在1小时内在1托的压力下逐渐加热至大于或等于约80℃。加温后，可将真空烘箱保持在80℃下大于或等于约6小时。然而，可以理解，可以使用其他的温度和持续时间从载体颗粒中除去溶剂。
该方法进一步包括在沉淀或吸附之后煅烧金属盐以在载体上产生多孔氧化物涂层，其中金属氧化物源自金属盐。在某些方面，本公开内容的方法选择性地在分布在活性催化剂颗粒周围的载体表面上产生金属氧化物的多孔涂层。由此形成的多孔涂层具有即相对于涂层体积的大于或等于约20％至小于或等于约70％的孔隙体积的孔隙率，例如约20％、约30％、约40％、约50％、约60％或约70％的孔隙率。
多孔涂层可以由多个金属氧化物纳米颗粒形成，所述金属氧化物纳米颗粒的平均最大直径大于或等于约0.5nm至小于或等于约50nm、大于或等于约1nm至小于大于或等于约25nm，或者大于或等于约2nm到小于或等于约10nm，例如约0.5nm、约1nm、约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约10nm、约15nm、约20nm、约25nm、约30nm、约35nm、约40nm、约45nm或约50nm的直径。包含金属氧化物纳米颗粒的多孔涂层可以是结晶的。
煅烧包括在大于或等于约300℃至小于或等于约600℃的温度下，例如在约550℃的温度下，将催化剂载体和金属盐加热大于或等于约2小时的一段时间以在载体上产生金属氧化物纳米颗粒的多孔涂层。在各个方面，在煅烧期间涂覆的温度低于源自金属盐的金属氧化物的熔点。由金属盐形成的金属氧化物的非限制性实例包括Al2O3、CeO2、ZrO2、TiO2、SiO2、MgO、ZnO、BaO、K2O、Na2O、CaO及其组合。因此，在催化剂载体的至少表面的一部分上形成包含这种金属氧化物的第一涂层。
该方法还包括使颗粒形式的催化剂载体的表面与第二液体前体接触。第二液体前体可以包含金属氧化物的溶胶。可以使用胶体溶胶来形成多孔金属氧化物层或涂层。胶体溶液(溶胶)用作离散颗粒或网状聚合物的集成网络(或凝胶)的前体。典型的前体可以包括金属醇盐或金属氧化物。溶胶可以包括选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)及其组合组成的群组的金属氧化物。合适的含铝溶胶可以是氢氧化铝氧化物(AlO(OH))或勃姆石氧化铝Al2O3。其它氧化物溶胶可以包括形成氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铁(Fe2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)及其组合的那些。
第二液体前体可包含上文在第一液体前体的上下文中讨论的溶剂，包括水、醇或其他有机溶质。在某些方面，第二液体前体是含水的。通过加入稀酸可以保持溶液的pH值。例如，在某些情况下，通过加入稀释的HNO3可以维持溶剂的pH值。在一个变型中，第二液体前体包含氧化铝或铝土(Al2O3)溶胶。在一个变型中，第二液体前体包含氢氧化铝氧化物(AlO(OH))、一氧化氮和水。
在某些变型中，金属溶胶在第二液体前体溶液中可具有大于或等于约0.1M至小于或等于约10M的摩尔浓度。金属氧化物溶胶的浓度可以取决于催化剂金属负载需求和载体的尺寸。在一个变型中，金属氧化物溶胶可以具有大于或等于约15wt.％至小于或等于约50wt.％，任选地大于或等于约15wt.％至小于或等于约30wt.％。另外，金属盐可以具有相对于催化剂载体沉积后的重量的大于或等于约1wt.％至小于或等于约50wt.％的浓度。
在某些方面，可将颗粒形式的催化剂或催化剂载体引入第二液体前体中。
由此在催化剂载体的表面的一部分上由第二液体前体形成包含氧化物层(例如，金属氧化物)的第二涂层。如上所述，溶胶含有金属氧化物，例如氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铁(Fe2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)及其组合。
通过该方法，催化剂包括包含第一涂层和第二涂层的双涂层或混合涂层体系，以形成耐烧结催化剂体系，如将在下文在图6的上下文中进一步讨论的。虽然不将本公开限制于任何具体理论，但认为在催化剂表面上形成的金属氧化物的第一涂层形成在催化剂载体的微孔和中孔(平均孔径小于或等于约50nm)内并因此包围催化剂金属。催化剂金属通常占据对应于具有约2-50nm的平均孔径的中孔的催化剂载体上的活性位点。催化剂载体通常是团簇的附聚物，因此限定了大团簇之间的大体积的大孔(具有大于约50纳米(nm)直径的孔径)。认为溶胶形成填充催化剂载体的大孔的一部分的氧化物层或涂层，由此提供双涂层体系。如本领域技术人员将理解的，第一涂层和第二涂层可以选择性地沉积在催化剂表面的离散区域上，并且因此每个可以是不连续的涂层或层。
在某些方面，在表面与第一液体前体接触之前，催化剂载体的表面可包含至少一个结合的催化剂颗粒。在其他方面，催化剂颗粒可以与第一液体前体和/或第二液体前体的反应同时结合到催化剂载体的表面。
该方法可以包括将至少一种活性催化剂材料结合到催化剂载体上。该催化剂可以是纳米颗粒。活性催化剂任选地包含一种或多种铂族金属(PGM)、贵金属族金属等。例如，催化剂可以包含一种或多种铂族金属，例如钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)或其组合；铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、钙(Ca)、钡(Ba)或其组合。例如，催化剂颗粒任选地包含选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)纳米颗粒、铱(Ir)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)及其组合组成的群组的金属。在一个变型中，催化剂颗粒可以包含铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其混合物。在另一个变型中，催化剂颗粒可以包含铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其混合物。
催化剂颗粒可以具有大于或等于约0.5nm至小于或等于约10nm的最大直径，诸如约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm或约10nm的直径。
在将催化剂颗粒结合到催化剂载体(在本文中也被称为“负载的颗粒”)之后，载体催化剂颗粒可以用酸性溶液洗涤，尤其是如果要通过本公开的方法进一步处理所述载体颗粒。在催化剂载体的表面上设置多个催化剂颗粒的情况下，洗涤可以改善催化剂颗粒尺寸的均匀性。在某些方面，该溶液是含水的。作为非限制性实例，酸性溶液可包含乙酸(CH3COOH)、硝酸(HNO3)和/或柠檬酸(C6H8O7)。
在某些方面，本公开还设想了以下方法。耐烧结催化剂体系可作为整体基材/催化剂载体上的洗涂层应用。在某些变型中，可以干燥耐烧结催化剂体系，然后将其重新分布在包含水和任选的粘合剂(例如，可以形成金属氧化物粘合剂的金属氧化物溶胶)的洗涂浆料中。洗涂层可以包括相同或不同的金属氧化物以形成包括催化剂材料的多孔陶瓷层。包括耐烧结催化剂材料的涂层前体可以涂覆到催化剂载体的表面，然后进行热处理，例如，煅烧以形成包括分散在其中的催化剂材料的多孔陶瓷洗涂层。
在一个方面，催化剂载体的表面与第一液体前体的接触以及表面与第二液体前体的接触同时发生。例如，在图1所示的过程20中，第一液体前体30、第二液体前体32和多个催化剂载体颗粒34(具有设置在其载体表面上的催化剂颗粒(未示出))在40处合并到单个容器42中。第一液体前体30包括前面所述的任何金属盐。第二液体前体32包括如上所述的任何金属氧化物溶胶。因此，液体介质44包括第一液体前体30和第二液体前体32与催化剂载体颗粒34的组合。以这种方式，第一液体前体30可沉淀或吸附在催化剂载体颗粒34的至少表面的一部分上，以在表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层(未示出)，同时在催化剂颗粒34的至少表面的一部分上由第二液体前体32形成包含溶胶的第二涂层(未示出)。值得注意的是，涂层可以形成在彼此之上或在催化剂载体的表面的相邻且不同的区域上。包含金属氧化物的第二涂层可以在催化剂载体的表面上形成在包含多孔氧化物的第一涂层上，或者可以在包含溶胶金属氧化物的第二涂层上形成包含多孔氧化物的第一涂层。此外，每个涂层可以是不连续的，并被涂覆以选择催化剂表面的表面区域。在某些方面，认为第一涂层可占据对应于催化剂载体周围的催化剂载体上较小孔的选定区域，而第二涂层占据催化剂载体的较大孔隙。
在某些方面，该方法还包括从液体中过滤颗粒形式的催化剂、干燥催化剂和煅烧催化剂。如50所示，涂布的催化剂颗粒可以从液体介质44中过滤、干燥，然后煅烧以形成耐烧结催化剂颗粒52。在某些变型中，煅烧可以包括将布置在表面上的催化剂和金属氧化物在大于或等于约2小时的时间加热至大于或等于约300℃至小于或等于约600℃。上面还描述了其他合适的干燥和煅烧条件。在60处，可以任选地将耐烧结催化剂颗粒52引入洗涂浆料62中。耐烧结催化剂颗粒52可以与水和/或其它溶剂以及与浆料62中的其它常规洗涂配料如粘合剂结合。可以在70处将浆料62涂覆到整体基材72的各个表面以在其上形成洗涂层，并且可以在典型的洗涂层形成过程中煅烧或进一步处理。可以在前面所述的温度下进行煅烧以煅烧金属盐。
在图2中示出了根据本公开的某些方面的另一种方法。过程120包括在140处将第一液体前体130、第二液体前体132和多个催化剂载体颗粒134(具有设置在其表面上的活性催化剂颗粒)一起组合到单个容器142中。第一液体前体130包括前面所述的任何金属盐。第二液体前体132包括如上所述的任何溶胶。因此，液体介质144包括第一液体前体130和第二液体前体132与催化剂载体颗粒134的组合。
以这种方式，第一液体前体130可沉淀或吸附在催化剂载体颗粒134的表面的一部分上以形成包含多孔金属氧化物的第一涂层(未示出)，同时在催化剂颗粒34的至少表面的一部分上由第二液体前体132形成第二涂层(未示出)。如150处所示，包含催化剂颗粒34的液体介质144直接用作洗涂浆料以涂覆整体基材172的一个或多个表面。其他常规洗涂配料(如粘合剂)可以在洗涂整体基材172的表面之前引入到液体介质144中。在其上形成洗涂层并可以如上所述进行干燥和煅烧。因此，洗涂层包含具有第一涂层和第二涂层的耐烧结催化剂颗粒，其直接涂覆到整体基材上，省略了图1中的独立的过滤、干燥和煅烧步骤。
在另一个变型中，在图3中示出过程220，其中催化剂载体的表面与第一液体前体的接触发生在表面与第二液体前体接触之前。因此，在过程220中，第一液体前体230和多个催化剂载体颗粒234(具有设置在其表面上的活性催化剂颗粒)在240处合并到单个容器242中。第一液体前体230包括前面所述的任何金属盐。因此，液体介质244包括第一液体前体230和催化剂载体颗粒234的组合。以这种方式，第一液体前体230可沉淀或吸附在催化剂载体颗粒234的表面的一部分上，以在表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层(未示出)。
如250所示，涂布的催化剂颗粒可以从液体介质244中过滤、干燥，然后煅烧以形成部分涂覆催化剂颗粒52。然后在步骤260将部分涂覆催化剂颗粒252与第二液体前体254结合以形成洗涂浆料262。第二液体前体254包括如上所述的任何溶胶。催化剂颗粒252和第二液体前体254也可以与水和/或其他溶剂以及浆料262中的其它常规洗涂配料(如粘合剂)结合。浆料262可以在270处涂覆到整体基材272的各个表面以在其上形成洗涂层，并且可以在典型的洗涂层形成过程中干燥、煅烧和/或进一步处理。当涂覆浆料262时，在第二液体前体254的催化剂颗粒252上形成第二涂层(未示出)以形成耐烧结催化剂颗粒。可以在上述温度下进行干燥和煅烧。在这种变型中，氧化物层可以用作催化剂载体颗粒表面上的涂层以及用于洗涂层的粘合剂。
根据本公开的某些方面的方法还可以包括使催化剂的表面与至少一种催化剂颗粒接触，同时使第一液体前体和第二液体前体与催化剂载体的表面接触。图4示出了这样的过程320。过程320包括在340处将第一液体前体330、第二液体前体332、多个催化剂载体颗粒334和多个催化剂颗粒336的前体一起组合到单个容器342中。第一液体前体330包括前面所述的任何金属盐。第二液体前体332包括如上所述的任何溶胶。如本领域已知的，催化剂颗粒336的前体可以包括上述任何催化剂的前体。因此，液体介质344包括第一液体前体330、第二液体前体332、催化剂载体颗粒334和催化剂颗粒336的前体的组合。以这种方式，多个催化剂颗粒336设置在催化剂载体颗粒334的表面上，而第一液体前体330可沉淀或吸附在催化剂载体颗粒334的表面的一部分上以形成第一涂层(未示出)，该第一涂层在表面上包含多孔金属氧化物并且同时在催化剂载体颗粒334的表面的一部分上由第二液体前体332形成第二涂层(未示出)。
如350处所示，液体介质344直接用作洗涂浆料以涂覆整体基材372的一个或多个表面。其他常规洗涂配料(如粘合剂)可以在洗涂整体基材372的表面之前引入到液体介质344中。在其上形成洗涂层并可以如上所述进行干燥和煅烧。以这种方式，耐烧结催化剂颗粒具有包括直接涂覆到整体基材上的催化剂颗粒、第一涂层和第二涂层的表面，省略了图1中的过滤、干燥和煅烧的中间步骤。
在另一个变型中，在图5中示出过程420，其中催化剂载体的表面与第一液体前体的接触发生在表面与第二液体前体接触之前。此外，催化剂颗粒在初始步骤中与第一液体前体和催化剂载体颗粒结合。因此，在过程420中，第一液体前体430、多个催化剂载体颗粒434和多个催化剂颗粒436的前体在440处组合在一起成为单个容器442。第一液体前体430包括前面所述的任何金属盐。如本领域已知的，催化剂颗粒436的前体可以包括上述任何催化剂的前体。因此，液体介质444包括第一液体前体430、催化剂载体颗粒434和催化剂颗粒436的前体的组合。以这种方式，催化剂颗粒436结合到催化剂载体颗粒434的表面，而第一液体前体430可以沉积在催化剂载体颗粒434的表面的一部分上以在表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层(未示出)。
如450所示，可以从液体介质444过滤涂覆的催化剂颗粒，干燥，然后煅烧以形成部分涂覆的颗粒452(包括设置在催化剂载体颗粒表面上的催化剂颗粒)。然后在步骤460将部分涂覆催化剂颗粒452与第二液体前体454结合以形成洗涂浆料462。第二液体前体454包括如上所述的任何溶胶。颗粒452和第二液体前体454也可以与水和/或其他溶剂以及浆料462中的其他常规洗涂组分(例如，粘合剂)组合。浆料462可以在470处涂覆到整体基材472的各个表面以在其上形成洗涂层，该洗涂层可以在典型的洗涂层形成过程中被干燥、煅烧和/或进一步处理。当涂覆浆料462时，由第二液体前体454在部分涂布的颗粒452上形成包含金属氧化物(例如，多孔金属氧化物)的第二涂层(未示出)以形成耐烧结催化剂颗粒。可以在上述温度下进行干燥和煅烧。
在某些方面，在催化剂载体的表面与第一液体前体接触之前，可以对催化剂载体进行预处理。这样的预处理可以包括在空气中存在水的情况下，通过将载体加热到大于或等于约700℃至小于或等于约1200℃的温度，通过水热处理包含γ-Al2O3相的氧化铝载体来稳定催化剂体系。在进行任何预处理之前，所接收的催化剂载体材料可以包含γ-Al2O3相。例如，氧化铝催化剂载体可以包含大于或等于约75体积％的γ-Al2O3相、任选地大于或等于约80体积％的γ-Al2O3相、任选地大于或等于约85体积％的γ-Al2O3相、任选地大于或等于约90体积％的γ-Al2O3相、任选地大于或等于约95体积％的γ-Al2O3相、任选地大于或等于约97体积％的γ-Al2O3相，并且在某些变型中，任选地大于或等于约98体积％的γ-Al2O3相。当随时间暴露于催化剂操作温度时，γ-Al2O3相可能不稳定，从而遭受老化、崩解和失活。
在某些方面，将包含γ-Al2O3相的氧化铝催化剂载体加热至大于或等于约700℃至小于或等于约1200℃，任选地大于或等于约850℃且小于或等于约1100℃的温度。加热可以是在水存在下发生的水热处理过程的一部分。加热步骤可以进行大于或等于约10小时，并且在某些变型中，任选地大于或约15小时、任选地大于或约20小时，并且在一些变型中，任选地大于或约24小时。
加热步骤将大部分γ-Al2O3转化成更稳定的氧化铝相。大多数是指大于或等于约50体积％、任选地大于或等于约60体积％、任选地大于或等于约70体积％、任选地大于或等于约75体积％任选地大于或等于约80体积％、任选地大于或等于约85体积％、任选地大于或等于约90体积％、任选地大于或等于约95体积％、任选地大于或等于约95体积％大于或等于约97体积％、任选地大于或等于约98体积％，并且在某些变体中，任选地大于或等于约99体积％的γ-Al2O3被转化为稳定的氧化铝相。稳定的氧化铝相可以选自θ-Al2O3、δ-Al2O3及其组合。
该方法可任选地进一步包括将大部分γ-Al2O3转化成选自由θ-Al2O3、δ-Al2O3及其组合组成的群组的稳定的氧化铝相，以形成平均表面积大于或等于约50m2/g至小于或等于约150m2/g的稳定的多孔氧化铝载体。在水热处理之后，催化活性颗粒可以与催化剂载体的表面结合。因此，铂族金属活性化合物/催化剂与稳定的多孔氧化铝载体的表面结合以形成催化剂。
在其他方面，催化剂载体可以在还原气氛中预处理以促进催化剂颗粒中的金属在与第一液体前体接触之前转化为金属态。在一个变型中，当被放置在可被密封和加热的炉子或其它容器中时，负载的颗粒可被置于还原气氛中。可以用还原气氛吹扫炉子。例如，可以用包含惰性气体和氢气(H2)的气体混合物来吹扫炉子。气体混合物可以包含小于或等于约3体积％的氢气(H2)，余量为惰性气体。例如，惰性气体可以是氩气(Ar)、氮气(N2)或其他惰性气体。在一个变型中，气体混合物可以包含具有小于或等于约3体积％氢气(H2)的氩(Ar)。这种吹扫可能发生大于或等于约30分钟。仅举例而言，在某些情况下，吹扫可能发生约1小时。用于吹扫的气体的流量可以大于或等于约1标准立方英尺/小时(SCFH)。
在某些其他变型中，本公开考虑到一种用于制备耐烧结催化剂体系的方法。该方法可以包括使颗粒形式的催化剂载体的表面与第一液体前体接触。第一液体前体可以包括含有选自铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)、硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)及其组合组成的群组的元素。第一液体前体可沉淀或吸附在催化剂载体颗粒的表面的一部分上，并煅烧以在表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层。该方法还包括使表面与包含溶胶的第二液体前体接触，所述溶胶包含选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)及其组合组成的群组的金属氧化物。在催化剂载体的表面的一部分上由第二液体前体形成包含溶胶的第二涂层，使得催化剂载体的表面包含第一涂层和第二涂层以形成耐烧结催化剂体系。溶胶-凝胶可以是前面所述的金属氧化物溶胶-凝胶。
在其他方面，该方法包括在整体基材上涂覆耐烧结催化剂体系作为洗涂层。
在某些方面，在表面与第一液体前体接触之前，催化剂载体的表面包含至少一个安置在其上的结合的催化剂颗粒。
在其它方面，催化剂颗粒包含选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铱金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)及其组合组成的群组的金属。
催化剂载体的表面与第一液体前体的接触以及表面与第二液体前体的接触同时发生。
在某些方面，在催化剂载体的表面与第二液体前体接触之后，所述方法还包括从液体中过滤颗粒形式的催化剂载体，干燥，然后进行煅烧。
在其他方面，催化剂载体的表面与至少一种催化剂颗粒的接触与第一液体前体和第二液体前体的接触同时发生。
催化剂载体可以任选地分散在包含第一液体前体和第二液体前体的液体介质中以形成浆料。然后可将浆料作为洗涂层涂覆在整体基材上。
在某些变型中，催化剂载体的表面与第一液体前体的接触发生在表面与第二液体前体接触之前。在催化剂载体的表面与第一液体前体接触之后，该方法还包括从液体中过滤颗粒形式的催化剂载体、干燥、进行煅烧，然后使表面与第二液体前体接触。
煅烧任选地包括将催化剂载体和设置在表面上的金属氧化物在大于或等于约2小时的时间加热至大于或等于约300℃至小于或等于约600℃。
在某些变型中，催化剂载体包含选自氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钡(BaO)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)及其组合组成的群组的金属氧化物。
在某些变型中，金属盐选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2SO4)3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组。
在某些方面，在使催化剂载体的表面与第一液体前体接触之前，该方法还包括在水和空气存在下，通过将催化剂载体水热处理至大于或等于约800°的温度至小于或等于约1200℃来预处理催化剂载体；并使催化剂颗粒与催化剂载体的表面结合。
在某些其他变型中，本公开考虑到一种用于制备耐烧结催化剂体系的方法。该方法可以包括使颗粒形式的催化剂的表面与包含铝(Al)盐的第一液体前体接触。催化剂包括催化剂载体和活性催化剂材料。该方法可包括在催化剂表面的一部分上沉淀或离子吸附第一液体前体，并煅烧以在表面上形成包含多孔氧化铝的第一涂层。然后使该表面与包含含铝溶胶(如氧化铝(Al2O3)溶胶)的第二液体前体接触。然后，在由第二液体前体形成的催化剂载体的表面的一部分上形成包括多孔氧化铝的第二涂层。催化剂的表面包括第一涂层和第二涂层以形成耐烧结催化剂体系。第一涂层和第二涂层以这种方式捕集催化剂表面上的活动催化活性物质。
在某些方面，铝(Al)盐选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组。
在某些方面，含铝溶胶包含氢氧化铝氧化物(AlO(OH))或者勃姆石相氧化铝(Al2O3)。
在一个变型中，铝(Al)盐任选地包含硝酸铝(Al(NO3)3)，并且第二液体前体包含氢氧化铝氧化物(AlO(OH))、一氧化氮和水。
在一个方面，活性催化剂材料可以包括选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)及其组合组成的群组的铂族金属。
在某些方面，本公开的方法可以如下进行。包含结合的PGM纳米颗粒(例如，Pt、Pd或其组合)的Al2O3(氧化铝)催化剂载体纳米颗粒粉末与水溶液接触。将控制量的涂层前体(例如，Al3+、Al/PGM的摩尔比为约5/1)和氧化铝溶胶(10重量％的PGM/氧化铝催化剂)加入到包含结合到氧化铝载体上的PGM纳米颗粒的载体纳米颗粒。该溶液的pH值小于7。涂层前体形成带负电荷的涂层自由基。催化剂载体的表面带正电荷。将混合物在大于0℃且小于或等于80℃的温度下充分搅拌或研磨大于或等于几分钟且小于或等于几天。然后将混合物过滤并在大于或等于室温至小于或等于100℃的温度下的环境空气或真空中干燥大于或等于几分钟至小于或等于三天。然后在大于或等于约300℃至小于或等于约600℃的温度下将干粉煅烧大于或等于约2小时至小于或等于约10小时以产生金属氧化物涂层。
如图6所示，现有技术提供了一种催化剂体系500，其在长时间暴露于升高的温度之后能够抵抗烧结并保持催化活性。催化剂体系500可以是通过上述方法产生的催化剂体系。催化剂体系500包括以聚集颗粒的形式结合到催化剂金属氧化物催化剂载体514的金属纳米颗粒512(催化剂)。图6是具有彼此结合的多个晶粒或团簇516的这种聚集的载体颗粒的代表性横截面。应该注意的是，催化剂金属氧化物催化剂载体514可以具有与所示出的形状或形式不同的形状或形式，仅仅是为了说明目的而提供的。
在某些情况下，催化剂金属纳米颗粒512直接或间接偶联或结合到金属氧化物催化剂载体514。第一涂层520是多孔金属氧化物涂层，其可以由设置在金属氧化物催化剂载体514上的不同的金属氧化物纳米颗粒形成。第一涂层520可间歇地且选择性地设置在分布在催化剂金属纳米颗粒512周围的金属氧化物催化剂载体514的表面522上。以此方式，第一涂层520留下暴露的催化剂金属纳米颗粒512的表面的至少一部分，使得活性金属位点可用于反应，但用作“壁”以分离相邻的催化剂金属纳米颗粒512。以这种方式，在某些方面，第一涂层520避免覆盖催化剂金属纳米颗粒512或至少部分避免覆盖催化剂金属纳米颗粒512。
催化剂颗粒(例如，金属纳米颗粒12)可以具有大于或等于约0.25％(w/w)至小于或等于约30％(w/w)、大于或等于约0.5％(w/w)至小于或等于约20％(w/w)、大于或等于约1％(w/w)至小于或等于约15％(w/w)的催化剂载体514上的装载密度，例如，约0.25％(w/w)、约0.5％(w/w)、约1％(w/w)、约1.5％(w/w)、约2％(w/w)、约2.5％(w/w)、约3％(w/w)、约3.5％(w/w)、约4％(w/w)、约4.5％(w/w)、约5％(w/w)、约5.5％(w/w)、约6％(w/w)、约6.5％(w/w)、约7％(w/w)、约7.5％(w/w)、约8％(w/w)、约8.5％(w/w)、约9％(w/w)、约9.5％(w/w)、约10％(w/w)、约15％(w/w)、约20％(w/w)、约25％(w/w)或约30％(w/w)的装载密度。在某些情况下，金属氧化物催化剂载体514上的金属纳米颗粒512的装载密度为约1.5％(w/w)。
如上文关于制备催化剂的方法所述，通过非限定性实例的方式，纳米颗粒512可以包含PGM纳米颗粒或其他如上文所述的那些金属，例如，Ru、Rh、Pd、Os、Ir和/或Pt的纳米颗粒。
如上所述，金属氧化物催化剂载体514可选地包含选自由Al2O3、CeO2、La2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、MgO、ZnO、BaO、K2O、Na2O、CaO及其组合组成的群组的金属氧化物。尽管如此，可以理解的是，这组金属氧化物不受限制，并且其他金属氧化物可以用于载体14。
还在金属氧化物催化剂载体514的表面522的至少一部分上形成第二涂层530。第二涂层包含金属氧化物层。
因此，在各个方面，本公开提供高活性和稳定的催化剂体系，其包括双涂层体系，该双涂层体系包括形成第一涂层520和第二涂层530，其中该第一涂层520是催化剂载体514的表面522上的物理分离催化剂颗粒512的纳米级材料(例如，铂族金属PGM)颗粒)，该第二涂层530包含围绕催化剂载体514中的主催化剂颗粒512和晶粒或团簇516的金属氧化物层，由此抑制由烧结引起的老化和汽化。这种双涂层或混合涂层体系通过在每个单独的PGM催化剂颗粒周围形成作为涂层的纳米级金属氧化物(例如，氧化铝)壁来最小化或抑制两种主要的PGM催化剂颗粒生长途径；以及围绕主PGM催化剂/氧化铝颗粒的金属氧化物溶胶-凝胶层。
如上所述，尽管不受任何特定理论的束缚，但认为在催化剂载体514的表面522上形成的沉淀金属氧化物的第一涂层520形成在催化剂载体514的微孔和中孔内(具有小于或等于约50nm的平均孔径)，并且因此围绕催化剂金属颗粒512。催化剂金属颗粒512通常占据催化剂载体514上对应于平均孔径为约2-50nm的中孔的活性位点。如上所述，催化剂载体514通常是晶粒或团簇516的附聚物，并且因此限定在团簇516之间包括大体积的大孔隙(具有大于约50纳米(nm)直径的孔径)。包含一层多孔金属氧化物的第二涂层530被认为填充到催化剂载体514的大孔的一部分中，由此提供双涂层体系。以这种方式，通过捕集活动的铂族金属(PGM)催化剂物质并防止/最小化催化剂迁移率和烧结过程，耐烧结催化剂体系提供增强的稳定性。
第一涂层520和第二涂层530可以形成在彼此之上(如图6中大体所示)或在催化剂载体514的表面522的相邻且不同的区域上，例如，通过占据催化剂载体514内的不同尺寸的孔彼此相邻形成。第二涂层530可以形成在催化剂载体514的表面522上的第一涂层520上，或者可选地，第一涂层520可以形成在第二涂层530上，这取决于用于形成混合耐烧结涂层体系的方法。
第一涂层520可以包含大于约0.1重量％至小于或等于约30重量％的总催化剂体系重量(包括催化剂金属氧化物催化剂载体514、金属纳米颗粒512和第一涂层520和第二涂层530)，而第二涂层530同样可以包括大于约0.1重量％至小于或等于约20重量％的总催化剂体系重量。例如，如果重复沉积步骤，则第一涂层520和第二涂层530中的每一个可以包含单层或多层。
第一涂层520和第二涂层530可以覆盖催化剂载体的表面的大面积的暴露的表面区域。在各种实施例中，第一涂层520和第二涂层530可共同覆盖大于或等于约1.5％至小于或等于约90％的催化剂载体的暴露表面积，或者大于或等于约30％至小于或等于约80％的催化剂载体514的表面的暴露区域。催化剂载体514的暴露表面指催化剂载体的表面522的未结合有催化剂金属颗粒512的部分。在各种实施例中，第一涂层520和第二涂层530覆盖约40％、约50％、约60％、约70％或约80％或更多的催化剂载体的暴露表面积。包括催化剂金属颗粒和金属氧化物纳米颗粒(形成涂层)的载体的总表面积覆盖率大于或等于约10％至小于或等于约80％。
第一涂层520和/或第二涂层530可以包含多个孔，使得反应气体分子可以进入具有催化活性的催化剂金属纳米颗粒512，但是可以最小化或防止金属纳米颗粒512与其他金属纳米颗粒的聚结。因此，包括第一涂层520和第二涂层530的双涂层体系可以通过增加催化剂体系500的表面积来使催化剂体系500抵抗烧结或热降解。具体而言，增加催化剂体系500的可用表面位点的数量可以表示为催化金属分散。
“催化剂金属分散”是指表面金属催化剂位点与整个催化剂体系的金属总数之比。因此，相对于低分散的催化剂体系，具有高分散的催化剂体系将具有更小且更高度分散的金属。
在某些方面，本技术的混合涂层体系可以被沉积并且部分地通过邻近的催化剂金属纳米颗粒的物理分离来抑制烧结。例如，相对于具有相同催化剂和载体材料但缺少多孔涂层的常规催化剂体系，本发明技术可将催化剂金属负载要求降低大于或等于约30％、大于或等于约40、大于或等于约50％、大于或等于约60％、大于或等于约70％、大于或等于约80％或大于或等于约90％，如约30％至约90％、约40％至约80％、约50％至约80％、约60％至约80％或约70％至约80％。在其它方面，相对于具有相同催化剂和载体材料但缺乏混合涂层体系的常规催化剂体系，本发明技术可将点火温度降低大于或等于约10℃，任选地大于或等于约20℃，并且在某些变型中，任选地将点火温度从大于或等于约30℃降低。
本技术的实施例通过以下非限制性示例进一步说明。
实施例1
在实施例1中，比较了钯催化剂体系的点火温度。对照物620由氧化铝(氧化铝-Al2O3)粉末形成，所述氧化铝(Al2O3-Al2O3)粉末具有以1.5重量％Pd的浓度结合在其表面上的多个铂(Pd)纳米颗粒。
制备第一样品622以在氧化铝(氧化铝-Al2O3)催化剂载体粉末上包含第一涂层。多个钯(Pd)纳米颗粒以1.5重量％Pd的浓度结合到Al2O3的表面。将载体颗粒(具有催化剂纳米颗粒)加入到水溶液，该水溶液包含受控量的第一涂层，该第一涂层包含硝酸铝(Al(NO3)3)(例如，Al3+、Al/PGM催化剂的摩尔比为5:1)。该溶液的pH值小于7。涂层前体形成带负电荷的涂层自由基。催化剂载体的表面带正电荷。将混合物在大于0℃且小于或等于80℃的温度下充分搅拌或研磨大于或等于几分钟且小于或等于几天。然后将混合物过滤并在大于或等于室温至小于或等于100℃的温度下的环境空气或真空中干燥大于或等于几分钟至小于或等于三天。然后在大于或等于约300℃至小于或等于约600℃的温度下将干粉煅烧大于或等于约2小时至小于或等于约10小时以产生金属氧化物涂层。
根据本公开的某些方面制备第二样品624以包括包含第一涂层和第二涂层的双涂层体系，该双涂层体系由氧化铝(氧化铝-Al2O3)催化剂载体粉末形成。多个钯(Pd)纳米颗粒以1.5重量％Pd的浓度结合到Al2O3的表面。
将载体颗粒(具有催化剂纳米颗粒)加入水溶液，该水溶液包含受控量的第一涂层前体和氧化铝溶胶、1-5质量％的硝酸和70-80质量％的水，其中该第一涂层前体包含硝酸铝(Al(NO3)3)(例如，Al3+、Al/PGM催化剂的摩尔比为(AlO(OH))并且该氧化铝溶胶(浓度为10重量％的PGM/氧化铝催化剂)包含15-25质量％的氢氧化铝氧化物。可从Aremco商购获得氧化铝溶胶，如CERAMABIND644-ATM。该溶液的pH值小于7。
涂层前体形成带负电荷的涂层自由基和溶胶胶体。催化剂载体的表面带正电荷。将混合物在大于0℃且小于或等于80℃的温度下充分搅拌或研磨大于或等于几分钟且小于或等于几天。然后将混合物过滤并在大于或等于室温至小于或等于100℃的温度下的环境空气或真空中干燥大于或等于几分钟至小于或等于三天。然后在大于或等于约300℃至小于或等于约600℃的温度下将干粉煅烧大于或等于约2小时至小于或等于约10小时以产生金属氧化物涂层。
对照物620、第一样品622和第二样品624中的每一个在90vol的气氛中在950℃下老化48小时。％空气和10vol。％水。然后，比较点火性能，如图7中所示。x轴600示出了对照物620、第一样本622和第二样本624中的每一个。y轴602示出点火温度(℃)。如图7所示，用于评估活性的度量是T50(点火温度)，其分别是50％的CO和C3H6流在催化剂上被氧化的温度。610系列显示了一氧化碳(CO)的催化剂点火温度，而612系列显示了丙烯(C3H6)的催化剂点火温度。点火温度越低，催化剂性能越好。
可以看出，没有任何1.5％Pd涂层的对照物620表现出230℃的CO点火温度和255℃的C3H6点火温度。相比之下，第一样品622在1.5％Pd下具有相同的催化剂负载量，但是具有氧化铝的第一涂层显示出降低CO(点火温度为223℃)约7℃的点火温度，降低C3H6约17℃的点火温度(238℃的点火温度)。第二样品624在1.5％Pd下具有相同的催化剂负载量，但是还具有根据本发明的某些方面制备的包括第一涂层和第二涂层的双涂层耐烧结催化剂体系。与用于CO点火温度(217℃)的对照物相比，点火温度降低约13℃，并且C3H6点火温度(225℃)降低约30℃。
因此，根据本公开的某些方面制备的双涂层耐烧结催化剂体系通过将CO点火温度降低约13℃并且将C3H6点火温度降低约30℃，显示出显著改进的点火温度性能。
为了说明和描述的目的已经提供了对实施例的前述描述。其目的不在于穷举或者限制本公开。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的并且可以在选定实施例中使用，即使没有具体示出或描述。同样的情况在很多方面也可能有所不同。这样的变化不被认为是背离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种制备耐烧结催化剂体系的方法，所述方法包含：
使颗粒形式的催化剂载体的表面与包含金属盐的第一液体前体接触，所述金属盐包含选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、钛(Ti)硅(Si)、镁(Mg)、锌(Zn)及其组合组成的群组的元素；
在所述催化剂载体的所述表面的一部分上沉淀或离子吸附所述第一液体前体，并煅烧以在所述表面上形成包含多孔金属氧化物的第一涂层；
使所述表面与包含溶胶的第二液体前体接触，所述溶胶包含选自由铝(Al)、铈(Ce)、锆(Zr)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)及其组合组成的群组的金属氧化物；并且
在所述催化剂载体的所述表面的一部分上由所述第二液体前体形成包含多孔金属氧化物的第二涂层，使得所述催化剂载体的所述表面包含所述第一涂层和所述第二涂层以形成所述耐烧结催化剂体系。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述耐烧结催化剂体系作为洗涂层涂覆在整体基材上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂载体的所述表面包含在所述表面与所述第一液体前体接触之前设置于其上的至少一种结合的活性催化剂颗粒。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述活性催化剂颗粒包含选自由铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱Ir)、金(Au)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)及其组合组成的群组的金属。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂载体的所述表面与第一液体前体的所述接触以及所述表面与所述第二液体前体的所述接触在所述催化剂载体的所述表面与所述第二液体前体的所述接触之后同时发生，所述方法还包括从液体中过滤所述颗粒形式的所述催化剂载体、干燥所述催化剂载体，然后进行所述煅烧；
所述催化剂载体的所述表面与至少一种活性催化剂颗粒的所述接触与所述第一液体前体和所述第二液体前体的所述接触同时发生；或所述催化剂载体分散在包含所述第一液体前体和所述第二液体前体的液体介质中以形成浆料，并且所述浆料作为洗涂层涂覆在整体基材上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂载体的所述表面与第一液体前体的所述接触以及所述表面与所述第二液体前体的所述接触在所述催化剂载体的所述表面与所述第一液体前体的所述接触之后同时发生，所述方法还包括从液体中过滤所述颗粒形式的所述催化剂载体、干燥所述催化剂载体、进行所述煅烧，然后使所述表面与所述第二液体前体接触。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述煅烧包括加热至大于或等于约300℃至小于或等于约600℃持续大于或等于约2小时的时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂载体包含选自由氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钡(BaO)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)及其组合组成的群组的金属氧化物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属盐选自由氯化铝(AlCl3)、硝酸铝(Al(NO3)3)、氢氧化铝(Al(OH)3)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、氯酸铝(Al(ClO3)3)、磷酸铝(AlPO4)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)及其组合组成的群组的金属盐。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在使所述催化剂载体的所述表面与第一液体前体接触之前，所述方法还包括在水和空气存在下，通过将所述催化剂载体水热处理至大于或等于约800℃的温度至小于或等于约1200℃来预处理所述催化剂载体；并使活性催化剂颗粒与所述催化剂载体的所述表面结合。
CN201810060908.XA 2017-01-27 2018-01-22 通过捕集活动铂族金属（pgm）催化剂物质的抗烧结稳定催化剂体系 Active CN108355649B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/418,214 US10596563B2 (en) 2017-01-27 2017-01-27 Sinter-resistant stable catalyst systems by trapping of mobile platinum group metal (PGM) catalyst species
US15/418214 2017-01-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108355649A true CN108355649A (zh) 2018-08-03
CN108355649B CN108355649B (zh) 2021-06-15

Family

ID=62843614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810060908.XA Active CN108355649B (zh) 2017-01-27 2018-01-22 通过捕集活动铂族金属（pgm）催化剂物质的抗烧结稳定催化剂体系

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10596563B2 (zh)
CN (1) CN108355649B (zh)
DE (1) DE102018101702A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10376872B2 (en) 2017-01-05 2019-08-13 GM Global Technology Operations LLC Solution-based approach to make porous coatings for sinter-resistant catalysts
US10562017B2 (en) 2017-01-05 2020-02-18 GM Global Technology Operations LLC Ion adsorption of oxide layers to hinder catalyst sintering
CN110821616A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于制备催化剂体系的方法
US10596563B2 (en) 2017-01-27 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Sinter-resistant stable catalyst systems by trapping of mobile platinum group metal (PGM) catalyst species

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10926245B1 (en) 2019-08-21 2021-02-23 GM Global Technology Operations LLC Platinum-containing catalyst systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060120936A1 (en) * 2004-10-14 2006-06-08 Catalytic Solutions, Inc. Platinum group metal-free catalysts for reducing the ignition temperature of particulates on a diesel particulate filter
CN102671716A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 江苏高淳陶瓷股份有限公司 一种耐高温活性涂层及其制备方法
CN102909020A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 中国石油化工股份有限公司 一种耐硫催化燃烧催化剂及其制备方法
CN105032446A (zh) * 2015-07-27 2015-11-11 无锡威孚环保催化剂有限公司 用于柴油机尾气氮氧化物净化的低温型scr催化剂及其制备方法
CN105478114A (zh) * 2015-12-01 2016-04-13 南京工业大学 一种陶瓷膜负载的钯催化剂的制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3656915A (en) 1970-04-30 1972-04-18 Chemical Construction Corp Catalytic exhaust gas treatment apparatus
GB8722008D0 (en) 1987-09-18 1987-10-28 British Petroleum Co Plc Catalysts
EP1277826A1 (en) 2001-07-18 2003-01-22 ATOFINA Research Hydrogenation and dehydrogenation processes and catalysts therefor
US7083860B2 (en) 2002-08-16 2006-08-01 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Metallic honeycomb body having at least partially perforated sheet-metal layers
US7163963B2 (en) 2003-09-08 2007-01-16 Conocophillips Company Chemically and thermally stabilized alumina for Fischer-Tropsch catalysts
WO2009001962A1 (ja) 2007-06-27 2008-12-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 排ガス浄化触媒担体の製造方法および排ガス浄化触媒担体
DE102009006404B3 (de) 2009-01-28 2010-08-26 Süd-Chemie AG Diesel-Oxidationskatalysator mit guter Tieftemperaturaktivität
US9079164B2 (en) 2012-03-26 2015-07-14 Brigham Young University Single reaction synthesis of texturized catalysts
CN102909005B (zh) 2012-10-24 2014-02-05 中国科学院理化技术研究所 表面包覆介孔二氧化硅的负载有贵金属纳米颗粒的石墨烯基复合材料及其制备方法和应用
CN103191750B (zh) 2013-03-27 2015-04-15 大唐国际化工技术研究院有限公司 一种用于甲烷化的催化剂及其制备方法和应用
US9314771B2 (en) 2013-07-11 2016-04-19 Sabic Global Technologies B.V. Use of lanthanide oxides to reduce sintering of catalysts
US10046310B2 (en) 2015-10-05 2018-08-14 GM Global Technology Operations LLC Catalytic converters with age-suppressing catalysts
US9855547B2 (en) 2015-10-05 2018-01-02 GM Global Technology Operations LLC Low-temperature oxidation catalysts
US9827562B2 (en) 2015-10-05 2017-11-28 GM Global Technology Operations LLC Catalytic converters with age-suppressing catalysts
US20170095807A1 (en) 2015-10-05 2017-04-06 GM Global Technology Operations LLC Forming age-suppressing catalysts
US10422036B2 (en) 2015-10-23 2019-09-24 GM Global Technology Operations LLC Suppressing aging of platinum group metal particles in a catalytic converter
US9649627B1 (en) 2016-01-29 2017-05-16 GM Global Technology Operations LLC Sinter-resistant low-cost catalysts manufactured by solution-based nanoparticle coating processes
US9901907B1 (en) 2016-08-31 2018-02-27 GM Global Technology Operations LLC Catalytic converters with age-suppressing catalysts
US10035133B2 (en) 2016-10-25 2018-07-31 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes and a barrier disposed between the complexes
US10159960B2 (en) 2016-10-25 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Catalysts with atomically dispersed platinum group metal complexes
US10376872B2 (en) 2017-01-05 2019-08-13 GM Global Technology Operations LLC Solution-based approach to make porous coatings for sinter-resistant catalysts
US10562017B2 (en) 2017-01-05 2020-02-18 GM Global Technology Operations LLC Ion adsorption of oxide layers to hinder catalyst sintering
US10596563B2 (en) 2017-01-27 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Sinter-resistant stable catalyst systems by trapping of mobile platinum group metal (PGM) catalyst species
US20180214860A1 (en) 2017-01-30 2018-08-02 GM Global Technology Operations LLC Highly stable platinum group metal (pgm) catalyst systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060120936A1 (en) * 2004-10-14 2006-06-08 Catalytic Solutions, Inc. Platinum group metal-free catalysts for reducing the ignition temperature of particulates on a diesel particulate filter
CN101056692A (zh) * 2004-10-14 2007-10-17 催化溶液公司 降低柴油机微粒过滤器上颗粒物起燃温度的不含铂族金属的催化剂
CN102909020A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 中国石油化工股份有限公司 一种耐硫催化燃烧催化剂及其制备方法
CN102671716A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 江苏高淳陶瓷股份有限公司 一种耐高温活性涂层及其制备方法
CN105032446A (zh) * 2015-07-27 2015-11-11 无锡威孚环保催化剂有限公司 用于柴油机尾气氮氧化物净化的低温型scr催化剂及其制备方法
CN105478114A (zh) * 2015-12-01 2016-04-13 南京工业大学 一种陶瓷膜负载的钯催化剂的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10376872B2 (en) 2017-01-05 2019-08-13 GM Global Technology Operations LLC Solution-based approach to make porous coatings for sinter-resistant catalysts
US10562017B2 (en) 2017-01-05 2020-02-18 GM Global Technology Operations LLC Ion adsorption of oxide layers to hinder catalyst sintering
US11951465B2 (en) 2017-01-05 2024-04-09 GM Global Technology Operations LLC Solution-based approach to make porous coatings for sinter-resistant catalysts
US10596563B2 (en) 2017-01-27 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Sinter-resistant stable catalyst systems by trapping of mobile platinum group metal (PGM) catalyst species
CN110821616A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于制备催化剂体系的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108355649B (zh) 2021-06-15
DE102018101702A1 (de) 2018-08-02
US10596563B2 (en) 2020-03-24
US20180214859A1 (en) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108355649A (zh) 通过捕集活动铂族金属（pgm）催化剂物质的抗烧结稳定催化剂体系
US11951465B2 (en) Solution-based approach to make porous coatings for sinter-resistant catalysts
RU2731104C2 (ru) Катализаторы на основе металлов платиновой группы (pgm) для обработки автомобильных выхлопов
US9221035B2 (en) Catalysts on substrates and methods for providing the same
CN107020153A (zh) 利用基于溶液的纳米颗粒涂覆工艺制造的抗烧结低成本催化剂
RU2730496C2 (ru) Содержащие родий катализаторы для обработки автомобильных выхлопов
JP5564109B2 (ja) 特有の多孔度を有する酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムを含む組成物、この調製方法および触媒作用におけるこの使用
JP2011519311A5 (zh)
US10562017B2 (en) Ion adsorption of oxide layers to hinder catalyst sintering
US9522391B2 (en) Co-selective methanation catalyst
CN107781007A (zh) 具有老化抑制催化剂的催化转化器
CN108371950A (zh) 高度稳定铂族金属（pgm）催化剂体系
JP3265534B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
CN110813287A (zh) 耐烧结催化剂体系
WO2008010585A1 (fr) Procédé de fabrication d'un oxyde métallique composite
Dobrosz-Gómez et al. Factors influencing structure and catalytic activity of Au/Ce1− xZrxO2 catalysts in CO oxidation
CN111405941B (zh) 制氢用催化剂及使用其的废气净化用催化剂
WO2015087781A1 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP6050703B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2016209862A (ja) 排ガス浄化触媒
JP2010505600A (ja) 有機酸含有排ガス処理用触媒および有機酸含有排ガス処理方法
CN101959800B (zh) 基于二氧化硅载体上的氧化锆、氧化钛或锆和钛的混合氧化物的组合物、制备方法以及作为催化剂的用途
JP2005087826A (ja) ナノハニカム触媒およびその製造方法
JP2017070912A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2006223949A (ja) 排ガス浄化用触媒及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant