CN113262782A - 一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，属于汽车废气净化催化剂技术领域。包括蜂窝状陶瓷载体，蜂窝状陶瓷载体上涂覆催化剂涂层，所述催化剂涂层包括含Pd涂层和含Rh涂层，所述含Pd涂层为高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的一项或多项，所述含Rh涂层为高Rh浓度涂层、中Rh浓度涂层、低Rh浓度涂层中的一项或多项；所述蜂窝状陶瓷载体包括前区、中区和后区，其前区、中区和后区分别涂覆有含Pd涂层和含Rh涂层中的一项或多项；本发明通过采取三区多层涂覆的方式，各区各层分别涂覆不同种类的高活性涂层，来显著提高催化剂在冷启动阶段的活性和整体净化能力。
Description
技术领域
本发明属于汽车废气净化催化剂技术领域，具体涉及一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂。
背景技术
三元催化剂的作用是将车辆产生废气中所含的有害气体排放物净化，废气中主要为碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx），三元催化剂将之转化成对人体对社会环境无害的二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）和氮气（N2）排放物，这种气体的转化过程中的化学反应过程主要分为氧化反应和还原反应两种过程。
随着国家日趋加严的车辆排放，到国家第六阶段排放标准的颁布和正式实施，国六阶段排放值相对国五阶段大幅度降低，对催化剂的性能提出了更高的要求，并新增排放限制的N2O、PN，对于PN、PM的要求，通常选用GPF过滤，但对于CO、THC、NMHC、NOx等气态污染物的净化，对三元催化剂和四效催化剂均有严格要求，特别是催化剂在冷启动阶段的性能要求更高，整车厂和市场对催化剂成本的严格要求，催化剂分区涂覆以提高冷启动活性已是必然趋势。常见的分区为两区，前区高贵金属浓度涂层，后区低贵金属浓度涂层，往往导致前区所占体积很小，才能保证催化剂前区贵金属浓度高来达到冷启动的高活性，但废气在该区域停留时间极短，即使催化剂很快起燃了，但汽车废气排放依然很高，影响汽车废气中各污染物的整体排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，通过采取三区多层涂覆的方式，各区各层分别涂覆不同种类的高活性涂层，来显著提高催化剂在冷启动阶段的活性和整体净化能力。
本发明所采取的技术方案是：
一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，包括蜂窝状陶瓷载体，蜂窝状陶瓷载体上涂覆催化剂涂层，催化剂涂层为至少二层涂覆；
所述催化剂涂层包括含Pd涂层和含Rh涂层，所述含Pd涂层为高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的一项或多项，所述含Rh涂层为高Rh浓度涂层、中Rh浓度涂层、低Rh浓度涂层中的一项或多项；
所述蜂窝状陶瓷载体包括前区、中区和后区，其前区、中区和后区分别涂覆有含Pd涂层和含Rh涂层中的一项或多项。
进一步的，所述高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的Pd浓度分别为40～300g/cft、10～40g/cft、0～10g/cft。
进一步的，所述高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的Pd浓度分别为10～20g/cft、4～10g/cft、0～4g/cft。
进一步的，所述蜂窝状陶瓷载体的前区、中区、后区的长度分别为载体总长度的1～50%、1～30%、1～50%，且前区、中区、后区的涂覆总长度为载体总长度的100%。
进一步的，所述含Pd涂层材料包括但不限于改性氧化铝、改性高铈含量铈锆粉、氧化物助剂。
进一步的，所述含Rh涂层材料包括但不限于改性氧化铝、改性低铈含量铈锆粉、氧化物助剂。
进一步的，所述改性氧化铝为La、Ba、Ce、Mg中的一种或多种改性氧化铝，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%。
进一步的，所述氧化物助剂为Ba、Cr、Co、Mn、Ni、Sr、Ce、Ca中的一种或多种氧化物，氧化物助剂含量为涂层含量的0-10%。
进一步的，所述改性高铈含量铈锆粉为La、Nd、Y、Pr中的一种或多种改性高铈含量铈锆粉，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%，改性高铈含量铈锆粉中CeO2含量为30-80%。
进一步的，所述改性低铈含量铈锆粉为La、Nd、Y、Pr中的一种或多种改性低铈含量铈锆粉，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%，改性低铈含量铈锆粉中CeO2含量为0-50%。
本发明的有益效果是：本发明通过采取三区多层涂覆的方式，各区各层分别涂覆不同种类的高活性涂层，在保证贵金属总量不变的状态下，提高高贵金属涂覆区贵金属浓度、增加中贵金属浓度区范围、降低低贵金属浓度区范围，来满足客户和市场成本的同时保证催化剂冷启动高活性，显著提高催化剂在冷启动阶段对汽车废气的整体净化能力，有效降低汽车废气中CO、NOx、HC的排放。
附图说明
图1为对比案例1涂覆工艺涂层分布；
图2为实施例1涂覆工艺涂层分布；
图3为实施例2涂覆工艺涂层分布；
图4为三个对比案例WLTC排放结果与限值的百分比。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，包括蜂窝状陶瓷载体，蜂窝状陶瓷载体上涂覆催化剂涂层，催化剂涂层为至少二层涂覆。
含Pd涂层为改性氧化铝、改性氧化锆、改性高铈含量铈锆粉、氧化物助剂；改性氧化铝为5%La改性氧化铝；改性高铈含量铈锆粉为5%La、5%Nd改性高铈含量铈锆粉，其中Ce含量为40%；氧化物助剂为氧化钡，含量为5%。
含Rh涂层为改性氧化铝、改性氧化锆、改性低铈含量铈锆粉、氧化物助剂；改性氧化铝为5%La改性氧化铝；改性低铈含量铈锆粉为5%La、5%Y改性低铈含量铈锆粉，其中Ce含量为24%；氧化物助剂为氧化钡，含量为5%。
以某1.5T车型后处理前级催化剂为例设计，（后级催化剂不变动）：
前级催化剂载体规格为105.7×152.4；贵金属总浓度为34g/cft，Pd：Rh=30：4，总贵金属含量为1.6057g，其中Pd含量为1.4168g，Rh含量为0.1889g，下述对比案例1和实施例1、实施例2保持Pd、Rh总含量相同，贵金属总量也相同。
对比案例1：
两区两层涂覆，分区情况如下：
载体前区长度为76.2mm，前区贵金属分布总浓度为60g/cft；含Pd涂层Pd浓度为55g/cft；含Rh涂层浓度为5g/cft
后区长度为76.2mm；后区贵金属分布总浓度为8g/cft；含Pd涂层Pd浓度为5g/cft；含Rh涂层浓度为3g/cft；
制备工艺如下：
如图1所示，将贵金属浓度为55g/cft的Pd涂层涂覆在前区第一层1，将贵金属浓度为5g/cft的Rh涂层涂覆在前区第二层2；
将贵金属浓度为5g/cft的Pd涂层涂覆在后区第一层3，将贵金属浓度为3g/cft的Rh涂层涂覆在后区第二层；
将制备的前级催化剂和不变动的后级催化剂组合成整体标记为A1；
实施例1：
三区多层涂覆，分区情况如下：
载体前区长度为38.1mm，前区贵金属分布总浓度为90g/cft；高Pd浓度涂层Pd浓度70g/cft；中Pd浓度涂层Pd浓度15.5g/cft；中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft。
中区长度为76.2mm；中区贵金属分布总浓度为20g/cft；中Pd浓度涂层Pd浓度为15.5g/cft；中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft。
后区长度为38.1mm；后区贵金属分布总浓度为6g/cft；低Pd浓度涂层Pd浓度为3.5g/cft；低Rh浓度涂层Rh浓度为2.5g/cft。
制备工艺如下：
如图2所示，将中Pd浓度涂层Pd浓度为15.5g/cft的Pd涂层涂覆在前区第一层11和中区第一层21；
将高Pd浓度涂层Pd浓度为70g/cft的Pd涂层涂覆在前区第二层12；
将中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft的Rh涂层涂覆在前区第三层13和中区第二层22；
将低Pd浓度涂层Pd浓度为3.5g/cft的Pd涂层涂覆在后区第一层31；
将低Rh浓度涂层Rh浓度为2.5g/cft的Rh涂层涂覆在后区第二层32；
将制备的前级催化剂和不变动的后级催化剂组合成整体标记为A2。
实施例2：
三区多层涂覆，分区情况如下：
载体前区长度为38.1mm，前区贵金属分布总浓度为90g/cft；高Pd浓度涂层Pd浓度70g/cft；中Pd浓度涂层Pd浓度15.5g/cft；中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft。
中区长度为76.2mm；中区贵金属分布总浓度为20g/cft；中Pd浓度涂层Pd浓度为15.5g/cft；中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft。
后区长度为38.1mm；后区贵金属分布总浓度为6g/cft；低Pd浓度涂层Pd浓度为3.5g/cft；低Rh浓度涂层Rh浓度为2.5g/cft。
制备工艺如下：
如图3所示，将高Pd浓度涂层Pd浓度为70g/cft的Pd涂层涂覆在前区第一层111；
将中Pd浓度涂层Pd浓度为15.5g/cft的Pd涂层涂覆在前区第二层112和中区第一层211；
将中Rh浓度涂层Rh浓度为4.5g/cft的Rh涂层涂覆在前区第三层113和中区第二层212；
将低Pd浓度涂层Pd浓度为3.5g/cft的Pd涂层涂覆在后区第一层311；
将低Rh浓度涂层Rh浓度为2.5g/cft的Rh涂层涂覆在后区第二层312；
将制备的前级催化剂和不变动的后级催化剂组合成整体标记为A3。
三个对比案例的WLTC排放结果如下表所示：
本发明通过采取三区多层涂覆的方式，各区各层分别涂覆不同种类的高活性涂层，用于汽车废气净化，并有着显著的尾气处理能力。有助于汽车废气冷启净化。
本发明中低贵金属指贵金属整体的含量低，在总含量不变的情况下，将其折算成浓度并划分为高、中、低浓度。在保证贵金属总量不变的状态下，提高高贵金属涂覆区贵金属浓度、增加中贵金属浓度区范围、降低低贵金属浓度区范围，来满足客户和市场成本的同时保证催化剂冷启动高活性，显著提高催化剂在冷启动阶段对汽车废气的整体净化能力，有效降低了汽车废气中CO、NOx、HC的排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：包括蜂窝状陶瓷载体，蜂窝状陶瓷载体上涂覆催化剂涂层，催化剂涂层为至少二层涂覆；
所述催化剂涂层包括含Pd涂层和含Rh涂层，所述含Pd涂层为高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的一项或多项，所述含Rh涂层为高Rh浓度涂层、中Rh浓度涂层、低Rh浓度涂层中的一项或多项；
所述蜂窝状陶瓷载体包括前区、中区和后区，其前区、中区和后区分别涂覆有含Pd涂层和含Rh涂层中的一项或多项。
2.如权利要求1所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的Pd浓度分别为40～300g/cft、10～40g/cft、0～10g/cft。
3.如权利要求1所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述高Pd浓度涂层、中Pd浓度涂层、低Pd浓度涂层中的Pd浓度分别为10～20g/cft、4～10g/cft、0～4g/cft。
4.如权利要求1所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述蜂窝状陶瓷载体的前区、中区、后区的长度分别为载体总长度的1～50%、1～30%、1～50%，且前区、中区、后区的涂覆总长度为载体总长度的100%。
5.如权利要求1所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述含Pd涂层材料包括但不限于改性氧化铝、改性高铈含量铈锆粉、氧化物助剂。
6.如权利要求1所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述含Rh涂层材料包括但不限于改性氧化铝、改性低铈含量铈锆粉、氧化物助剂。
7.如权利要求5或6所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述改性氧化铝为La、Ba、Ce、Mg中的一种或多种改性氧化铝，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%。
8.如权利要求5或6所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述氧化物助剂为Ba、Cr、Co、Mn、Ni、Sr、Ce、Ca中的一种或多种氧化物，氧化物助剂含量为涂层含量的0-10%。
9.如权利要求5所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述改性高铈含量铈锆粉为La、Nd、Y、Pr中的一种或多种改性高铈含量铈锆粉，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%，改性高铈含量铈锆粉中CeO2含量为30-80%。
10.如权利要求6所述的一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂，其特征在于：所述改性低铈含量铈锆粉为La、Nd、Y、Pr中的一种或多种改性低铈含量铈锆粉，改性组分含量为复合氧化物含量的0-20%，改性低铈含量铈锆粉中CeO2含量为0-50%。
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| CN202110582704.4A CN113262782A (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113262782A true CN113262782A (zh) | 2021-08-17 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110582704.4A Pending CN113262782A (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | 一种Pd／Rh低贵金属三区催化剂 |
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|---|---|
| CN (1) | CN113262782A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115888810A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-04-04 | 宜宾凯翼汽车有限公司 | 一种降低汽油机尾气hc排放的底盘催化剂 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080038172A1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-02-14 | Shau-Lin Franklin Chen | Phosgard, a new way to improve poison resistance in three-way catalyst applications |
| CN102513165A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-06-27 | 刘碧兰 | 一种高效尾气净化三元催化剂涂敷方法 |
| CN105597748A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-05-25 | 无锡威孚环保催化剂有限公司 | 分段式三元催化剂及其制备方法 |
| CN110801833A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-02-18 | 浙江达峰汽车技术有限公司 | 一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法 |
-
2021
- 2021-05-27 CN CN202110582704.4A patent/CN113262782A/zh active Pending
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