CN111132759B - 具有改善热稳定性的用于汽油废气应用的twc催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了三元催化剂制品以及其在用于内燃式引擎的排气系统中的用途。用于处理废气的催化剂制品包含：基底；和所述基底上的催化区域；其中所述催化区域包含第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料、稀土金属氧化物和无机氧化物；并且其中所述稀土金属氧化物具有大于100nm的平均直径(d50)。

Description

具有改善热稳定性的用于汽油废气应用的TWC催化剂
技术领域
本发明涉及可用于处理来自汽油引擎的废气排放物的催化制品。
背景技术
内燃式引擎产生废气，该废气包含多种污染物，包括烃(HC)、一氧化碳(CO)、和氮氧化物(“NOx”)。包含废气催化剂的排放控制系统被广泛用于减少排放到大气中的这些污染物的量。用于汽油引擎应用的常用催化剂是三元催化剂(TWC)。TWC执行三个主要功能：(1)一氧化碳(CO)的氧化；(2)未燃烧烃的氧化；以及(3)NOx至N2的还原。
TWC催化剂需要仔细的引擎管理技术，以确保引擎在或接近于化学计量条件(或空气/燃料比，λ＝1)操作。然而，出于技术原因，引擎必须在操作循环期间在各个阶段时在λ＝1的任一侧上操作。当引擎富油运行时，例如在加速期间，总废气组合物实际上减少，并且更难以在催化剂表面上进行氧化反应。因此，已开发了TWC以掺入组分，所述组分在操作循环的贫油阶段期间储存氧气，并且在操作循环的富油阶段释放氧气，因此延长了有效操作窗口。出于此类目的，基于氧化铈(例如，氧化铈-氧化锆混合氧化物)的材料在绝大多数当前商业TWC中用作储氧组分(OSC)。
众所周知，随着此类催化剂暴露于高温(例如800℃或更高)，催化剂的总体性能可能由于OSC材料和活性贵金属两者的烧结而下降。因此，已作出相当大的努力来增强OSC材料的热稳定性。一种策略是将其他稀土离子引入OSC材料中，通常通过使用可溶性稀土金属前体溶液作为掺杂物来完成。
尽管在TWC技术方面取得了进展，但仍需要用于某些引擎平台的改善的催化转化器，所述催化转化器产生高转化率并具有改善的热稳定性。本发明尤其解决了这些需求。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种用于处理废气的催化剂制品，所述催化剂制品包含：基底；和所述基底上的催化区域；其中所述催化区域包含第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料、稀土金属氧化物和无机氧化物；并且其中所述稀土金属氧化物具有大于100nm的平均直径(d50)。
本发明还包括用于内燃式引擎的排气系统，所述排气系统包含本发明的三元催化剂组分。
本发明还包括处理来自内燃式引擎的废气，具体地讲处理来自汽油引擎的废气。该方法包括使废气与本发明的三元催化剂组分接触。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后增加至少15％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后增加至少35％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后增加至少5％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后增加至少20％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
具体实施方式
本发明涉及燃烧废气(诸如由汽油引擎和其他引擎产生的废气)的催化处理，并且涉及相关的催化制品和系统。更具体地讲，本发明涉及同时处理车辆排气系统中的NOx、CO和HC。令人惊奇的是，本发明人已发现，通过将平均直径(d50)大于100nm的稀土金属氧化物掺入到催化剂中，本发明的催化剂展示出高热耐久性，同时保持高水平的TWC性能。
本公开的一个方面涉及一种用于处理废气的催化剂制品，所述催化剂制品包含：基底；和所述基底上的催化区域；其中所述催化区域包含第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料、稀土金属氧化物和无机氧化物；并且其中所述稀土金属氧化物具有大于100nm的平均直径(d50)。
第一PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，第一PGM为钯。
基于催化区域的总重量计，所述催化区域优选地包含0.03重量％至10重量％的第一PGM，更优选地0.03重量％至7重量％的第一PGM，并且最优选地0.03重量％至4重量％的第一PGM。
在其中第一PGM为钯的实施方案中，基于所述催化区域的总重量计，所述催化区域优选地包含0.03重量％至10重量％的钯，更优选地0.03重量％至7重量％的钯，并且最优选地0.03重量％至4重量％的钯。
OSC材料优选地选自铈氧化物、氧化铈-氧化锆混合氧化物、以及氧化铝-氧化铈-氧化锆混合氧化物。优选地，OSC材料为氧化铈-氧化锆混合氧化物。氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
基于催化区域的总重量计，OSC材料(例如，氧化铈-氧化锆混合氧化物)可在20-80％的范围内。
稀土金属氧化物可在OSC材料重量的2-20％，优选地5-15％，更优选地8-12％的范围内。
稀土金属氧化物可选自La2O3、Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
催化区域中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，催化区域中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，催化区域中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，催化区域中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
无机氧化物优选地为第2、3、4、5、13和14族元素的无机氧化物。无机氧化物优选地选自氧化铝、镧系元素-稳定的氧化铝、碱土金属稳定的氧化铝、二氧化硅、硅铝酸盐、氧化镁/氧化铝复合氧化物、二氧化钛、氧化铌、钽氧化物、钕氧化物、钇氧化物、镧系元素、以及它们的混合氧化物或复合氧化物。特别优选地，无机氧化物为氧化铝、镧系元素稳定的氧化铝、或氧化镁/氧化铝复合氧化物。一种尤其优选的无机氧化物为氧化铝或镧系元素稳定的氧化铝。
无机氧化物优选地具有在10m2/g至1500m2/g范围内的表面积，在0.1mL/g至4mL/g范围内的孔体积，以及约10埃至1000埃的孔径。表面积大于80m2/g的高表面积无机氧化物是特别优选的，例如高表面积氧化铝。其他优选的无机氧化物包括氧化镁/氧化铝复合氧化物，任选地还包含含铈组分，例如氧化铈。在此类情况下，氧化铈可存在于氧化镁/氧化铝复合氧化物的表面上，例如作为涂层。
另选地，OSC材料和无机氧化物可具有以下重量比：10:1至1:10；优选地，8:1至1:8或5:1至1:5；更优选地，4:1至1:4或3:1至1:3；并且最优选地，2:1至1:2。
所述催化区域还可包含碱金属或碱土金属。在一些实施方案中，碱金属或碱土金属可沉积在OSC材料上。另选地或除此之外，碱金属或碱土金属可沉积在无机氧化物上。即，在一些实施方案中，碱金属或碱土金属可沉积在(即，存在于)OSC材料和无机氧化物两者上。
碱金属或碱土金属通常与无机氧化物接触。优选地，碱金属或碱土金属是承载在无机氧化物上的。除了与无机氧化物接触或另选地，碱金属或碱土金属可与OSC材料接触。
碱金属或碱土金属优选地为钡或锶。更优选地，基于催化区域的总重量计，当存在时，钡小于30％；最优选地，小于20％。
催化区域的总载体涂层负载可为0.1g/in3-5g/in3，优选地，0.5g/in3-4g/in3；更优选地，1g/in3-3g/in3；最优选地，1.5g/in3-2.5g/in3。
催化区域还可包含第二PGM组分。
第二PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，如果第二PGM组分为铑，则第一PGM组分为钯。
在一些实施方案中，钯组分和铑组分具有200:1至1:200的重量比。优选地，钯组分和铑组分具有100:1至1:100的重量比。更优选地，钯组分和铑组分具有50:1至1:50的重量比。
在某些实施方案中，催化区域基本不含除钯组分之外的PGM金属。
本发明的催化区域可包含技术人员已知的其他组分。例如，本发明的组合物还可包含至少一种粘结剂和/或至少一种表面活性剂。在存在粘结剂的情况下，可分散的氧化铝粘结剂是优选的。
基底可以为金属或陶瓷基底。优选地，基底为流通式整料或过滤器整料。
整料基底充当用于保持催化材料的载体。用于形成整料基底的合适的材料包括陶瓷样材料，诸如堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅氧化镁或硅酸锆、或多孔耐火金属。此类材料以及它们在制造多孔整料基底中的用途是本领域所熟知的。
当整料为过滤整料时，优选过滤整料为壁流式过滤器。在壁流式过滤器中，每个入口通道通过多孔结构的壁与出口通道交替地分开，反之亦然。优选入口通道和出口通道以蜂窝状布置进行布置。当存在蜂窝状布置时，优选垂直且横向地邻近入口通道的通道在上游端处被堵塞，反之亦然(即，垂直且横向地邻近出口通道的通道在下游端处被堵塞)。当从任一端观察时，通道的交替堵塞端和开口端呈现棋盘的外观。
基底可为可电加热的基底(即，可电加热的基底为在使用中可电加热的基底)。当基底为可电加热的基底时，本发明的催化剂制品包含电源连接，优选地至少两个电源连接，更优选地仅两个电源连接。每个电源连接均可电连接到可电加热的基底和电源。可通过焦耳加热来加热催化剂制品，其中通过电阻器的电流将电能转换成热能。
一般来讲，可电加热的基底包括金属。金属可电连接到一个或多个电源连接。
通常，可电加热的基底为可电加热的蜂窝状基底。在使用中，可电加热的基底可以为可电加热蜂窝状基底。
可电加热的基底可包括可电加热的基底整料(例如，金属整料)。该整料可包括波纹形金属片或箔。波纹形金属片或箔可被轧制、卷绕或堆叠。当波纹形金属片被轧制或卷绕时，则其可被轧制或卷绕成线圈、螺旋形或同心图案。
可电加热基底的金属、金属整料和/或波纹形金属片或箔可包含铝铁素体钢，诸如FecralloyTM。
本发明的催化剂可通过任何合适的方法制备。例如，催化剂可通过以任何顺序将第一PGM、任选的第一碱金属或碱土金属或第二PGM、无机氧化物、OSC材料和稀土金属氧化物混合来制备。添加的方式和顺序不被认为是特别关键的。例如，催化剂组分中的每一种可同时加入任何一种或多种其他组分中，或者可以以任何顺序依次添加。可通过浸渍、吸附、离子交换、初始含浸法、沉淀等，或通过本领域通常已知的任何其他方法，将催化剂组分中的每一种加入催化剂的任何其他组分中。
优选地，将稀土金属氧化物通过物理共混而不是作为掺杂物来掺入到催化区域中。
可将稀土金属氧化物作为最后主要成分而添加到混合物中。
优选地，如上文所述的催化剂通过使用载体涂布程序将催化剂沉积在基底上来制备。使用载体涂布程序制备催化剂的代表性方法在下文中示出。应当理解，下面的方法可根据本发明的不同实施方案变化。
优选地通过首先将如上文所定义的催化剂组分的细分颗粒在适当的溶剂(优选地水)中浆化以形成浆液来进行载体涂布。浆液优选地包含介于5重量％至70重量％之间，更优选地介于10重量％至50重量％之间的固体。优选地，颗粒被研磨或经受另一粉碎过程，以便确保在形成浆液之前，基本上所有固体颗粒具有小于20微米平均直径的粒度。附加组分(诸如稳定剂、粘结剂、表面活性剂或促进剂)也可作为水溶性或水分散性化合物或复合物的混合物掺入浆液中。
然后可用浆液将基底涂覆一次或多次，使得将在基底上沉积期望的催化剂负载。
另选地，本发明的催化剂制品还可包含第二催化区域，诸如下述第二催化区域。上述催化区域在下文中被称为第一催化区域。因此，催化剂制品包含第一催化区域和第二催化区域。为避免疑义，第一催化区域与第二催化区域是不同的(即，不同组成)。
在第一布置中，第一催化区域为第一催化层，并且第二催化区域为第二催化层。第一催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第二催化层上。另选地，第二催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化层上。优选的是，第二催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化层上。
第一催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。
第二催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。
在第二布置中，第一催化区域为第一催化区，并且第二催化区域为第二催化区。第一催化区可设置在第二催化区的上游。另选地，第二催化区可设置在第一催化区的上游。优选的是，第一催化区设置在第二催化区的上游。
第一催化区可邻接第二催化区，或者第一催化区和第二催化区之间可存在间隙(例如，空间)。优选地，第一催化区与第二催化区接触。当第一催化区邻接和/或与第二催化区接触时，则第一催化区和第二催化区的组合可作为一层而设置或承载在基底上。因此，当第一催化区和第二催化区彼此邻接或接触时，可在基底上形成一层。此类布置可避免背压的问题。
第一催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第二催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第一催化区和第二催化区可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
在第三布置中，第二催化区域设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化区域上。
第一催化区域可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第二催化区域的整个长度(例如，全部)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化区域上。另选地，第二催化区域的长度的一部分或部分可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化区域上。第二催化区域的长度的一部分或部分(例如，剩余的部分或剩余部分)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第二催化区域可为第二催化层，并且第一催化区域可为第一催化区。第二催化区的整个长度优选地设置或承载在第一催化层上。第一催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第一催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。
第二催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第二催化区可设置在基底的入口端处或附近。第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。优选的是，第二催化区设置在基底的出口端处或附近。
在另选的第三布置中，第二催化区域为第二催化区，并且第一催化区域为第一催化区或第一催化层。第二催化区或第二催化层设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化区域上。
第一催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。第二催化区可设置在基底的入口端处或附近。优选的是，第二催化区设置在基底的出口端处或附近。
除了设置或承载在第一催化区上之外，第二催化区或第二催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。因此，第二催化区或第二催化层的长度的一部分或部分可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第一催化区上，并且第二催化区或第二催化层的长度的一部分或部分(例如，剩余的部分或剩余部分)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
在另选的第三布置中，当第一催化区域为第一催化区时，则第一催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第一催化区可设置在基底的入口端处或附近。第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。优选的是，第一催化区设置在基底的入口端处或附近。
在另选的第三布置中，当第一催化区域为第一催化区时，则第一催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。当第一催化区域为第一催化层时，则优选地，第二催化区设置在基底的出口端处或附近。
在第四布置中，第一催化区域设置或承载在第二催化区域上。
第二催化区域可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第一催化区域的整个长度(例如，全部)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第二催化区域上。另选地，第一催化区域的长度的一部分或部分可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第二催化区域上。第一催化区域的长度的一部分或部分(例如，剩余的部分或剩余部分)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第一催化区域可为第一催化层，并且第二催化区域可为第二催化区。第一催化区的整个长度优选地设置或承载在第二催化层上。
第二催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。
第一催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第一催化区可设置在基底的入口端处或附近。第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。优选的是，第一催化区设置在基底的入口端处或附近。
在另选的第四布置中，第一催化区域为第一催化区，并且第二催化区域为第二催化区或第二催化层。第一催化区或第一催化层设置或承载(例如，直接设置或承载)在第二催化区上。
第二催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第二催化区的整个长度(例如，全部)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。第二催化区可设置在基底的入口端处或附近。优选的是，第二催化区设置在基底的出口端处或附近。
除了设置或承载在第二催化区上之外，第一催化区或第一催化层可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。因此，第一催化区或第一催化层的长度的一部分或部分可设置或承载(例如，直接设置或承载)在第二催化区上，并且第一催化区或第一催化层的长度的一部分或部分(例如，剩余的部分或剩余部分)可设置或承载(例如，直接设置或承载)在基底上。
在另选的第四布置中，当第一催化区域为第一催化区时，则第一催化区的长度通常为基底长度的10％至90％，优选地为基底长度的15％至75％，更优选地为基底长度的20％至70％，还更优选地为25％至65％。
第一催化区可设置在基底的入口端处或附近。第二催化区可设置在基底的出口端处或附近。优选的是，第二催化区设置在基底的入口端处或附近。
在另选的第四布置中，当第一催化区域为第一催化区时，则第一催化层通常延伸基底的整个长度(即，基本上整个长度)，尤其是基底整料的通道的整个长度。当第一催化区域为第一催化层时，则优选地，第二催化区设置在基底的出口端处或附近。
第二催化区域可包含贵金属组分、第二OSC材料和第二无机氧化物。
贵金属组分优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，贵金属组分为铑。
基于第二催化区域的总重量计，第二催化区域优选地包含0.03重量％至1.5重量％的贵金属组分；更优选地，0.03重量至1重量％的贵金属组分；并且最优选地，0.03重量％至0.5重量％的贵金属组分。
在其中贵金属为铑的实施方案中，基于第二催化区域的总重量计，第二催化区域优选地包含0.03重量％至1.5重量％的铑；更优选地，0.03重量％至1重量％的铑；并且最优选地，0.03重量％至0.5重量％的铑。
第二OSC材料优选地选自铈氧化物、氧化铈-氧化锆混合氧化物、以及氧化铝-氧化铈-氧化锆混合氧化物。优选地，第二OSC材料为氧化铈-氧化锆混合氧化物。氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：至少5:5；优选地，至少6:4，更优选地，至少7:3。
基于第二催化区域的总重量计，第二OSC材料(例如，氧化铈-氧化锆混合氧化物)可为20-80％。
第二无机氧化物优选地具有在10m2/g至1500m2/g范围内的表面积，在0.1mL/g至4mL/g范围内的孔体积，以及约10埃至1000埃的孔径。表面积大于80m2/g的高表面积无机氧化物是特别优选的，例如高表面积氧化铝。其他优选的无机氧化物包括氧化镁/氧化铝复合氧化物，任选地还包含含铈组分，例如氧化铈。在此类情况下，氧化铈可存在于氧化镁/氧化铝复合氧化物的表面上，例如作为涂层。
第二OSC材料和第二无机氧化物可具有以下重量比：9:1至1:9；优选地，8:2至2:8；并且更优选地，7:3至3:7。
第二催化区域的总载体涂层负载可为0.2g/in3-4g/in3；优选地，0.5g/in3-3g/in3；并且更优选地，1g/in3-2g/in3。
第二催化区域还可包含第二贵金属组分。
第二贵金属优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，如果贵金属组分为铑，则第二贵金属组分为钯。
在一些实施方案中，钯组分和铑组分具有10:1至1:10的重量比。更优选地，钯组分和铑组分具有8:1至1:8的重量比。最优选地，钯组分和铑组分具有5:1至1:5的重量比。
在某些实施方案中，第二催化区域基本不含除铑组分之外的贵金属。
本发明的第二催化区域可包含技术人员已知的其他组分。例如，本发明的组合物还可包含至少一种粘结剂和/或至少一种表面活性剂。在存在粘结剂的情况下，可分散的氧化铝粘结剂是优选的。
上文所述的区域、区和层可使用常规方法并将载体涂层施加到基底上来制备，这也是本领域已知的(参见例如，我们的WO 99/47260、WO 2007/077462和WO 2011/080525)。
本公开的另一方面涉及使用本文所述的催化剂制品处理包含NOx、CO和HC的车辆废气的方法。与常规TWC相比，配备有根据这种方法制备的TWC的催化转化器示出改善的催化性能(例如，参见实施例15和16以及表3和表4)。
本公开的另一方面涉及用于处理车辆废气的系统，所述系统包含本文所述的催化剂制品，连同用于将所述废气转移通过所述系统的导管。
所述系统可包含第二催化剂制品。优选地，第二催化剂制品可包含汽油颗粒过滤器(GPF)或TWC。更优选地，将第二催化剂制品放置在第一催化剂制品的下游。
TWC催化剂可以为任何常规的TWC催化剂。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后增加至少15％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
通过深入研究，本发明人发现，与裸露的OSC材料或甚至与掺杂有稀土金属前体的OSC材料相比，掺入作为物理共混物的稀土金属氧化物的添加显著改善了组合物的高温热稳定性。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少20％或至少25％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少30％或至少40％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少45％或至少50％。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后增加至少5％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后优选地可增加至少10％或至少15％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后可增加至少20％或至少25％。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少15％或至少20％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少25％或至少30％。
本公开的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物和稀土金属氧化物，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后可增加至少15％或至少20％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少25％或至少30％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少35％或至少40％。
本发明的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后增加至少35％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，PGM为钯。
基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的PGM，更优选地0.03重量％至7重量％的PGM，并且最优选地0.03重量％至4重量％的PGM。
在其中PGM为钯的实施方案中，基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的钯，更优选地0.03重量％至7重量％的钯，并且最优选地0.03重量％至4重量％的钯。
组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少40％或至少50％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少60％或至少70％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1000℃下煅烧10小时后可增加至少80％、至少90％、至少100％或至少105％。
本发明的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后增加至少20％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，PGM为钯。
基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的PGM；更优选地，0.03重量％至7重量％的PGM；并且最优选地，0.03重量％至4重量％的PGM。
在其中PGM为钯的实施方案中，基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的钯；更优选地，0.03重量％至7重量％的钯；并且最优选地，0.03重量％至4重量％的钯。
组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后可增加至少40％或至少50％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后可增加至少60％或至少70％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于空气下1100℃下煅烧10小时后可增加至少80％、至少90％、至少100％或至少110％。
本发明的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，PGM为钯。
基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的PGM，更优选地0.03重量％至7重量％的PGM，并且最优选地0.03重量％至4重量％的PGM。
在其中PGM为钯的实施方案中，基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的钯，更优选地0.03重量％至7重量％的钯，并且最优选地0.03重量％至4重量％的钯。
组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少20％或至少30％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少40％或至少50％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1000℃下煅烧10小时后可增加至少60％或至少70％。
本发明的另一个方面涉及一种组合物，所述组合物包含氧化铈-氧化锆混合氧化物、稀土金属氧化物和铂族金属(PGM)组分，其中与所述氧化铈-氧化锆混合氧化物和所述PGM组分的混合物相比，所述组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后增加至少10％，并且其中所述稀土金属氧化物为La2O3、Nd2O3、Y2O3、Ρr6Ο11、或它们的混合物。
组合物优选地包含基于组合物的总重量计2重量％-20重量％的稀土金属氧化物。更优选地，组合物包含基于组合物的总重量计5重量％-15重量％的稀土金属氧化物。最优选地，组合物可包含基于组合物的总重量计8重量％-12重量％的稀土金属氧化物。
优选地，稀土金属氧化物选自Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、以及它们的混合物。更优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物。最优选地，稀土金属氧化物为Nd2O3。
稀土金属氧化物可具有大于100nm的平均直径(d50)。组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于500nm。在一些实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于7μm。在其他实施方案中，组合物中的稀土金属氧化物的平均直径可为至少或大于8μm。
氧化铈-氧化锆混合氧化物可具有以下氧化锆与氧化铈的摩尔比：9:1至1:99；优选地，8:2至2:8；更优选地，7:3至3:7。
PGM优选地选自钯、铂、铑、以及它们的混合物。特别优选地，PGM为钯。
基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的PGM，更优选地0.03重量％至7重量％的PGM，并且最优选地0.03重量％至4重量％的PGM。
在其中PGM为钯的实施方案中，基于组合物的重量计，组合物优选地包含0.03重量％至10重量％的钯，更优选地0.03重量％至7重量％的钯，并且最优选地0.03重量％至4重量％的钯。
组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后可增加至少20％或至少30％。在一些实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后可增加至少40％或至少50％。在其他实施方案中，组合物的比表面积在于氧化还原条件下1100℃下煅烧10小时后可增加至少60％或至少70％。
定义
如本文所用，术语“区域”是指基底上的区域，其通常通过干燥和/或煅烧载体涂层来获得。例如，“区域”可以“层”或“区”的形式设置或承载在基底上。一般在将载体涂层施加到基底的过程中来控制基底上的区域或布置。“区域”通常具有不同的边界或边缘(即，可使用常规的分析技术将一个区域与另一个区域进行区分)。
通常，“区域”具有基本上均匀的长度。在该上下文中，提及“基本上均匀的长度”是指不偏离其平均值(例如，最大长度和最小长度之间的差值)超过10％，优选地不偏离超过5％，更优选地不偏离超过1％的长度。
优选的是每个“区域”具有基本上均匀的组成(即，当将区域的一部分与该区域的另一部分进行比较时，载体涂层的组成没有显著差异)。在该上下文中，基本上均匀的组成是指其中当将区域的一部分与该区域的另一部分进行比较时，组成的差异为5％或更小，通常为2.5％或更小，并且最通常为1％或更小的材料(例如，区域)。
如本文所用，术语“区”是指长度小于基底的总长度的区域，诸如≤基底总长度的75％。“区”通常具有至少5％(例如，≥5％)的基底总长度的长度(即，基本上均匀的长度)。
基底的总长度为其入口端与其出口端(例如，基底的相对端)之间的距离。
本文所用，“设置在基底的入口端处的区”的任何提及是指设置或承载在基底上的区，其中与靠近基底的出口端的区比，该区更靠近基底的入口端。因此，与靠近基底的出口端的中点(即，在其一半长度处)比，该区的中点更靠近基底的入口端。类似地，本文所用，“设置在基底的出口端处的区”的任何提及是指设置或承载在基底上的区，其中与靠近基底的入口端的区比，该区更靠近基底的出口端。因此，与靠近基底的入口端的中点(即，在其一半长度处)比，该区的中点更靠近基底的出口端。
当基底为壁流式过滤器时，一般来讲，“设置在基底的入口端处的区”的任何提及是指设置或承载在基底上的区，该区：
(a)比靠近入口通道的封闭端(例如，封堵端或堵塞端)的区更靠近基底的入口通道的入口端(例如开口端)，和/或
(b)比靠近出口通道的出口端(例如开口端)的区更靠近基底的出口通道的封闭端(例如，封堵端或堵塞端)。因此，该区的中点(即，在其一半长度处)(a)比靠近入口通道的封闭端的中点更靠近基底的入口通道的入口端，和/或(b)比靠近出口通道的出口端的中点更靠近基底的出口通道的封闭端。
类似地，当基底为壁流式过滤器时，“设置在基底的出口端处的区”的任何提及是指设置或承载在基底上的区，该区：
(a)比靠近出口通道的封闭端(例如，封闭端或堵塞端)的区更靠近基底的出口通道的出口端(例如，开口端)，和/或
(b)比靠近入口通道的入口端(例如，开口端)的区更靠近基底的入口通道的封闭端(例如，封堵端或堵塞端)。因此，该区的中点(即，在其一半长度处)(a)比靠近出口通道的封闭端的中点更靠近基底的出口通道的出口端，和/或(b)比靠近入口通道的入口端的中点更靠近基底的入口通道的封闭端。
当载体涂层存在于壁流式过滤器的壁中(即，区在壁中)时，该区可同时满足(a)和(b)两者。
术语“载体涂层”是本领域熟知的，并且是指通常在催化剂生产期间施加到基底的粘附涂层。
如本文所用，首字母缩略词“PGM”是指“铂族金属”。术语“铂族金属”一般是指选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt的金属，优选地选自Ru、Rh、Pd、Ir和Pt的金属。一般来讲，术语“PGM”优选地是指选自Rh、Pt和Pd的金属。
如本文所用，术语“混合氧化物”一般是指呈单相形式的氧化物混合物，如本领域通常已知的那样。如本文所用，术语“复合氧化物”一般是指具有多于一个相的氧化物的组合物，如本领域通常已知的那样。
如本文所用，表达“基本由……组成”将特征的范围限制为包括指定的材料，以及不实质性影响该特征的基本特性的任何其他材料或步骤，例如微量杂质。表达“基本由……组成”涵盖表达“由……组成”。
如本文所用，通常在区域、层或区的含量的上下文中，相对于材料的表达“基本上不含”，意指少量，诸如≤5重量％，优选地≤2重量％，更优选地≤1重量％的材料。表达“基本上不含”涵盖表达“不包含”。
如本文所用，通常在区域、层或区的含量的上下文中，相对于材料的表达“基本不含”，意指痕量，诸如≤1重量％，优选地≤0.5重量％，更优选地≤0.1重量％的材料。表达“基本不含”涵盖表达“不包含”。
如本文所用，以重量％表示的对掺杂物量(具体地讲总量)的任何提及均是指载体材料或其耐火金属氧化物的重量。
如本文所用，术语“负载”是指基于金属重量计以g/ft3为单位的测量值。
如本文所用，术语“氧化还原”是指在还原气氛和氧化气氛之间交替的气体混合物。
以下实施例仅示出本发明。本领域的技术人员将认识到本发明的实质和权利要求的范围内的许多变型形式。
实施例
实施例1(比较)：催化剂1为CeZr混合氧化物，其中Ce与Zr的摩尔比为1:1。
实施例2(比较)：通过将Nd(NO3)3溶液浸渍在催化剂1的CeZr混合氧化物上来制备催化剂2。基于催化剂2的总重量计，Nd负载为10重量％(以Nd2O3计算)。
实施例3：催化剂3为催化剂1的CeZr混合氧化物与Nd2O3的物理混合物。这两种材料的粒度的D50为约5μm。这两种材料的重量比为90:10。
实施例4：催化剂4为催化剂1的CeZr混合氧化物与Y2O3的物理混合物。这两种材料的粒度的D50为约5μm。这两种材料的重量比为90:10。
实施例5：将实施例1-4的粉末样品置于马弗炉中并在空气中于1100℃下处理10小时。测量处理后样品的BET表面积并记录于表1中。
实施例6：将实施例1-4的粉末样品置于管式炉中。在贫和富条件之间每5分钟改变进料气体。贫气体混合物包含1％O2、10％H2O、20ppm SO2，并且以空气平衡。富气体混合物包含0.5％CO、10％H2O、20ppm SO2，并且以空气平衡。将样品在1000℃或1100℃下处理10小时。测量处理后样品的BET表面积并也记录于表1中。
表1各种条件后的比表面积(BET)
Figure BDA0002421309840000231
实施例7(比较)：将硝酸Pd浸渍到实施例1的CeZr混合氧化物上。将样品干燥，并且将最终粉末在500℃下煅烧2小时。Pd负载为1重量％。
实施例8(比较)：将硝酸Pd浸渍到实施例2的粉末样品上。将样品干燥，并且将最终粉末在500℃下煅烧2小时。Pd负载为1重量％。
实施例9：将硝酸Pd添加到实施例3的物理混合物中以形成浆液。将浆液干燥，并且将最终粉末在500℃下煅烧2小时。Pd负载为1重量％。
实施例10：将硝酸Pd添加到实施例4的物理混合物中以形成浆液。将浆液干燥，并且将最终粉末在500℃下煅烧2小时。Pd负载为1重量％。
实施例11：使实施例7-10的粉末样品经受与实施例5和实施例6中所述相同的处理。测量经处理的样品的BET表面积并记录于表2中。
表2各种条件后的比表面积(BET)
Figure BDA0002421309840000241
实验结果
实施例12(比较)：催化剂12为具有双层结构的商业三元(Pd-Rh)催化剂。底层由承载在第一CeZr混合氧化物的载体涂层上的Pd、La稳定的氧化铝、Ba促进剂和勃姆石粘结剂组成。载体涂层负载为约1.6g/in3，其中Pd负载为1g/ft3。顶层由承载在第二CeZr混合氧化物的载体涂层上的Rh、La稳定的氧化铝组成。载体涂层负载为约1.4g/in3，其中Rh负载为2g/ft3。实施例7的总催化剂负载为约3.0g/in3。
实施例13：类似于催化剂12而制备催化剂13，不同的是还向硝酸Pd、第一CeZr混合氧化物、La稳定的氧化铝、Ba促进剂和勃姆石粘结剂的浆液中添加粒度D50～7μm的Nd2O3氧化物粉末。Nd2O3的添加量为CeZr混合氧化物的约10重量％。
实施例14：在标准的贫、富、化学计量循环TWC老化条件下，使用汽油引擎来使涂覆在相同基底类型、cpsi和尺寸上的催化剂12和催化剂13老化。然后，针对汽油引擎的熄火温度，对催化剂12和催化剂13的性能进行测试，并且在汽油车辆上重复FTP-75循环中对其进行评估。
实施例15：
T50熄火温度下催化剂12和催化剂13的HC、CO和NOx示于表3中。该数据表明，相对于催化剂12的标准TWC实施例，催化剂13的增加热耐久性提供显著改善的熄火性能。
表3：引擎台架熄火测试结果
污染物 <![CDATA[T<sub>50</sub>℃，催化剂12]]> <![CDATA[T<sub>50</sub>℃，催化剂13]]>
HC 412 397
CO 405 392
<![CDATA[NO<sub>x</sub>]]> 406 392
实施例16：
在重复FTP循环中平均的HC、CO和NOx转化性能示于表4中。数据表明，相对于催化剂12的标准TWC实施例，催化剂13的增加热耐久性提供显著改善的排放。
表4：车辆性能
污染物 FTP排放(克/英里)催化剂12 FTP排放(克/英里)催化剂13
NMHC 0.053 0.047
CO 1.65 1.15
<![CDATA[NO<sub>x</sub>]]> 0.083 0.052

Claims (12)

1.一种用于处理废气的催化剂制品，包含：
基底；和
所述基底上的催化区域；
其中所述催化区域包含第一铂族金属(PGM)组分、储氧组分(OSC)材料、稀土金属氧化物和无机氧化物；
其中所述OSC材料选自铈氧化物、氧化铈-氧化锆混合氧化物、以及氧化铝-氧化铈-氧化锆混合氧化物；
其中所述稀土金属氧化物为Ρr6Ο11、Nd2O3、Y2O3、或它们的混合物；
其中基于所述OSC材料计，所述催化区域包含2重量％-20重量％的所述稀土金属氧化物；并且
其中所述稀土金属氧化物具有大于100nm的平均直径d50。
2.根据权利要求1所述的催化剂制品，其中所述第一PGM组分选自铂、钯、铑、以及它们的混合物。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品，其中所述第一PGM组分为钯。
4.根据权利要求3所述的催化剂制品，其中基于所述催化区域的总重量计，所述钯负载在0.03重量％-10重量％的范围内。
5.根据权利要求1所述的催化剂制品，其中所述OSC材料为氧化铈-氧化锆混合氧化物。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品，其中所述稀土金属氧化物为Nd2O3。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品，其中通过物理共混将所述稀土金属氧化物掺入到所述催化区域中作为所述稀土金属氧化物。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品，其中所述催化区域还包含第二PGM组分。
9.根据权利要求8所述的催化剂制品，其中所述第二PGM组分选自铂、钯、铑、以及它们的混合物。
10.根据权利要求9所述的催化剂制品，其中所述第一PGM组分为钯，并且所述第二PGM组分为铑。
11.根据权利要求10所述的催化剂制品，其中所述钯组分和所述铑组分具有200:1至1:200的重量比。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂制品，其中所述催化区域基本不含除所述钯组分之外的PGM金属。
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