CN116507401A - 方法和组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备催化剂制品的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过组合至少以下组分来制备载体涂料组合物：包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；液体介质；(b)将该载体涂料组合物施加到基底以形成载体涂层；以及(c)干燥和/或煅烧该载体涂层；其中该方法还包括用铂族金属组分浸渍该载体材料的步骤。所制备的催化剂制品可适合用于处理来自内燃机或燃气涡轮机的排放物，例如，处理来自以天然气为燃料的内燃机或燃气涡轮机的一氧化碳和/或甲醛排放物。本发明还涉及一种用于此类方法的载体涂料组合物。

Description

方法和组合物
技术领域
本发明涉及一种制备催化剂制品的方法，该催化剂制品用于处理由发电装置诸如发动机或涡轮机，特别是以天然气为燃料的发动机和涡轮机产生的废气。本发明还涉及一种适合用于此类方法的载体涂料组合物。
背景技术
在正常操作中，作为燃烧过程的一部分，以天然气为燃料的涡轮机和发动机产生大量的二氧化碳(CO2)、水、一氧化碳(CO)、挥发性有机化合物(VOC)诸如甲醛和氮氧化物(NOx)。
最近的环境法规更加强调降低来自此类涡轮机和发动机的废气的部分燃烧的燃料成分的水平的重要性。这些受监管的废气排放物包括一氧化碳(CO)和甲醛(CH2O)。
催化转化器可用于处理来自此类发动机的排放物。在废气中的此类排放物被排放到大气中之前，催化转化器将其转化为危害较低的物质。催化转化器通常包括涂覆有催化活性材料的合适基底。
在涂覆的催化剂的生产中，将称为“载体涂料”的组合物施加到基底(例如陶瓷整料)。载体涂料可呈催化材料在液体介质中的溶液、浆液或悬浮液的形式。一旦涂覆到基底上，载体涂料通常经历煅烧步骤，以去除液体介质并将催化活性材料固定到基底。
适于催化CO和甲醛的氧化的已知催化剂通常采用负载在合适的催化剂载体上的一种或多种铂族金属(PGM)。催化剂载体可以是高表面积的难熔金属氧化物，诸如氧化铝或二氧化硅。然而，已知的氧化催化剂可能随时间推移而失活。此外，燃料或润滑油中存在的某些组分可能导致催化剂中毒。例如，在二冲程发动机的操作中，源自发动机油的废气流中的硫是导致催化剂中毒的主要原因。
仍然需要改进的氧化催化剂，特别是用于处理来自以天然气为燃料的发动机和涡轮机的CO和甲醛排放物的氧化催化剂。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种制备催化剂制品的方法，该方法包括：
(a)通过组合至少以下组分来制备载体涂料组合物：
·包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；
·包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
·液体介质；
(b)将该载体涂料组合物施加到基底以形成载体涂层；以及
(c)干燥和/或煅烧该载体涂层；
其中该方法还包括用铂族金属组分浸渍该载体材料的步骤。
根据本公开的另一方面，提供了一种载体涂料组合物，该载体涂料组合物包含：
·包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料，该载体材料任选地用铂族金属组分浸渍；
·包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
·液体介质。
有利的是，已经发现根据上述方法制备的催化剂可以提供改进的CO和/或甲醛氧化稳定性(即随时间推移保持活性)。此外，当使用较低量的PGM时，可以实现与已知催化剂相比改进的和/或相当的氧化活性。此外，可以实现改进的对催化剂毒物的耐受性，特别是改进的硫耐受性。
此外，根据本文所述的方法制备的催化剂可应用于其它固定式排放控制应用中，例如，应用于处理来自工业过程的废气或应用于室内空气处理系统。特别地，根据本发明的方法制备的催化剂制品可用于分解气体流中存在的臭氧(O3)。
附图说明
图1是示出由根据本公开的方法制备的催化剂制品实现的CO氧化活性与由现有技术催化剂实现的CO氧化活性相比较的图。
图2是示出由对比催化剂制品实现的CO氧化活性的图。
图3是示出由根据本公开的方法制备的催化剂制品实现的CO氧化活性的图。
具体实施方式
现在将进一步描述本公开。在以下段落中，更详细地定义了本公开的不同方面/实施方案。除非有明确相反的说明，否则如此定义的每个方面/实施方案可与任何其它方面/实施方案或多个方面/实施方案组合。具体地，任何被指示为优选或有利的特征可与任何其它被指示为优选或有利的一个或多个特征组合。
另外，如本文所用，术语“包含”可换成“基本上由...组成”或“由...组成”的定义。术语“包含”旨在表示所述元素是必要的，但可添加其它元素并且仍形成权利要求范围内的构造。术语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤以及那些不会实质上影响受权利要求书保护的本发明的基本特征和新型特征的材料或步骤。术语“由...组成”将权利要求限定为不包括除所列举的那些材料以外的材料，通常与之相关的杂质除外。
载体涂料组合物可通过将所需组分和任何任选的添加剂组合来制备。组分的组合可以通过混合，例如通过搅拌进行。优选地，将组分混合，使得载体涂料组合物基本上是均匀(例如，均质的)，即组分在整个载体涂料中的分布基本上是均一的。
载体材料包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛。优选地，载体材料是混合氧化物。如本文所用，术语“混合氧化物”是指呈单相形式的氧化物的混合物。例如，混合氧化物材料可以是二氧化硅-氧化铝混合氧化物或氧化锆-氧化铝混合氧化物。另选地，载体材料可以是硅铝酸盐分子筛(沸石)。
优选地，载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物。二氧化硅-氧化铝混合氧化物可以具有1重量％至40重量％、2重量％至35重量％、5重量％至35重量％或5重量％至30重量％范围内的二氧化硅含量。例如，二氧化硅-氧化铝混合氧化物可以具有2重量％至10重量％，诸如约5重量％的二氧化硅含量。另选地，二氧化硅-氧化铝混合氧化物可以具有25重量％至40重量％，诸如约30重量％的二氧化硅含量。
一般来讲，用于本发明的载体材料呈颗粒形式。载体材料可以具有≤50μm、≤30μm、≤20μm或≤10μm的D90粒度。颗粒可通过研磨获得。
如本文所用的术语“D90粒度”是指粒度分布。D90粒度的值对应于特定样品中总颗粒的90％(按体积计)位于其下的粒度值。D90粒度可使用激光衍射方法(例如使用MalvernMastersizer 2000)来确定。
可选择存在于载体涂料组合物中的载体材料的量以在最终催化剂制品中提供0.5g/in3至4g/in3，优选地1g/in3至2g/in3的载体材料负载。这完全在技术人员的能力范围内。
如本文所用并按照惯例，术语“负载”定义存在于基底上的催化剂层中的组分的浓度数量。负载的单位通常以g/ft3或g/in3表示，并与所用基底的体积相关。
用铂族金属组分浸渍载体材料的步骤可以在载体材料与载体涂料的其它组分组合之前(即在本文所述方法的步骤(a)之前)进行。例如，可以通过使载体材料与包含铂族金属组分的浸渍溶液接触来进行浸渍。浸渍后的载体材料可以在其与载体涂料组合物的其它组分组合之前干燥和/或煅烧。
另选地，可以在步骤(a)之后和在步骤(b)之前用铂族金属组分浸渍载体材料。例如，在步骤(a)中制备的修载体涂料组合物可以在其在步骤(b)中施加到基底上之前与浸渍溶液共混。
另选地，可以在该方法的步骤(c)之后用PGM组分浸渍载体材料，由此可以通过使基底与包含铂族金属组分的浸渍溶液接触来进行浸渍。载体涂料涂覆的基底与浸渍溶液的接触可以通过将浸渍溶液施加到基底(例如在干燥和/或煅烧后的载体涂层的顶部上)以形成第二涂层来实现。因此，该方法还可以包括以下步骤：(d)将浸渍溶液施加到基底以形成第二涂层，其中该浸渍溶液包含铂族金属组分；以及(e)干燥和/或煅烧该第二涂层。
浸渍溶液可以是铂族金属组分的水性溶液。
铂族金属组分可以是铂族金属(PGM)的盐。特别地，铂族金属组分可以是PGM的硝酸盐、PGM的乙酸盐或PGM的羧酸盐。PGM可以是钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)或它们的混合物。优选地，PGM是铂、钯、或铂或钯的混合物。更优选地，PGM是铂。合适的铂族金属组分包括硝酸铂或乙酸铂，诸如乙酸四氨合铂。
可以选择所用铂族金属组分的量，使得在基底上形成的最终催化剂层包含1g/ft3至100g/ft3铂族金属，例如，4g/ft3至90g/ft3、8g/ft3至50g/ft3或20g/ft3至35g/ft3范围内的铂族金属负载。
上述干燥步骤可以在低于120℃的温度下进行，例如，在约100℃的温度下进行。煅烧步骤可以在高达550℃、优选地450℃至550℃的温度下进行长达3小时、优选地30分钟至2小时的时间。
金属氧化物溶胶包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者。如本文所用，术语“金属氧化物溶胶”是指包含分散在连续液体介质中的BET表面积为至少100m2/g的颗粒状金属氧化物的胶体。优选地，金属氧化物溶胶是二氧化钛溶胶(即包含分散在连续液体介质中的比表面积为至少100m2/g的颗粒状二氧化钛的胶体)。
金属氧化物溶胶的液体介质可以是水性的。
金属氧化物溶胶的金属氧化物可以具有≥100m2/g、≥150m2/g、≥200m2/g、≥250m2/g或≥300m2/g的BET表面积。
金属氧化物溶胶可以是二氧化钛溶胶，其中二氧化钛具有≥250m2/g或≥300m2/g的BET表面积。
金属氧化物溶胶可以是酸性的或碱性的。优选地，金属氧化物溶胶是酸性的。例如，金属氧化物溶胶可以具有0.5至5，诸如0.5至3或0.5至2的pH。
溶胶的金属氧化物颗粒可以具有≤1微米，例如≤0.5微米或≤0.2微米的D50粒度。溶胶的金属氧化物颗粒可以具有≤5微米，例如≤2微米、≤1微米或≤0.5微米的D90粒度。
如本文所用，术语“D50粒度”是指粒度分布。D50粒度的值对应于特定样品中总颗粒的50％(按体积计)位于其下的粒度值。D50粒度可使用激光衍射方法(例如使用MalvernMastersizer 2000)来确定。
可以选择所用金属氧化物溶胶的量，使得在基底上形成的最终催化剂层包含高达2.5g/in3，例如≤2g/in3、≤1g/in3、≤0.5g/in3或≤0.2g/in3的金属氧化物负载。
载体涂料组合物还包含液体介质，其它组分悬浮或溶剂化于该液体介质中。液体介质可以是水性的，例如，液体介质可以是水。优选地，液体介质基本上由水组成。即，液体介质含有水，但也可以含有微量的非水性(例如，有机或无机)杂质。水可以是去离子水或脱矿质水。
载体涂料组合物可以具有高达50重量％的固体含量。“固体含量”意指基于组合物的总重量，载体涂料组合物中存在的固体材料的比例。载体涂料组合物的固体含量优选地在20重量％至40重量％的范围内，更优选地在30重量％至35重量％的范围内。
载体涂料组合物可以具有酸性pH。例如，载体涂料的pH可以<7或≤5。例如，载体涂料组合物可以具有约3的pH。
载体涂料组合物可以具有100厘泊-1000厘泊范围内的粘度。
载体涂料组合物还可以包含有机添加剂，诸如流变改性剂、分散剂和/或其它添加剂。
可以选择载体涂料组合物中使用的每种组分的相对量，使得载体涂料具有所需的固体含量。
优选的基底包括具有所谓的蜂窝结构几何形状的流通式整料，其包括多个相邻的平行通道，这些通道在两端是开放的并且通常从基底的入口面延伸至出口面，并且导致高的表面积-体积比。将催化剂组合物涂覆在通道壁上，使得在使用中，废气在流经通道时与催化剂接触。
整料基底可以是惰性基底。基底可以由陶瓷材料或金属材料组成。例如，基底可由堇青石(SiO2-Al2O3-MgO)、碳化硅(SiC)、Fe-Cr-Al合金、Ni-Cr-Al合金、钛酸铝或不锈钢合金制成或组成。
蜂窝状基底的形状、尺寸和孔密度通常被选择成在使用中优化催化剂制品中的催化活性材料对废气的暴露。例如，在催化剂制品的预期用途是处理来自以天然气为燃料的内燃机(诸如二冲程往复式发动机)的排放物的情况下，基底可以是直径在20英寸至40英寸范围内的圆柱形或基本圆柱形形状。孔密度可以在100cpsi(每平方英寸的孔)至400cpsi或200cpsi至400cpsi的范围内，例如每平方英寸约300个孔。
另选地，在催化剂制品的预期用途是处理来自燃气涡轮机的排放物的情况下，基底的横截面可以是正方形或矩形。通常，在这种应用中，多个载体涂料涂覆的基底以网格形式并排堆叠，以填充烟道。此类基底可以具有约24英寸×24英寸的横截面积和约3.5英寸的深度。孔密度可以在100cpsi至400cpsi的范围内，例如200cpsi至300cpsi。
将载体涂层施加到蜂窝状基底的一种方法涉及将基底定位成使得通道具有基本上竖直的取向，将载体涂料组合物施加到基底的第一面(例如，上面)，并且使基底的相反的第二面(例如，下面)经受至少部分真空以实现载体涂料组合物通过通道的移动。整料基底可以单剂量涂覆，其中载体涂料可在单个步骤中施加到基底，其中基底保持在单个取向上。另选地，基底可以两个剂量进行涂覆。例如，在第一剂量中，整料基底处于第一取向，其中第一面在最上面，并且第二面在最下面。将涂层施加到第一面并涂覆基底的长度的一部分。然后倒置基底，使得第二面在最上面。然后将涂层施加到第二面，以便涂覆基底的未被第一剂量涂覆的部分。WO 99/47260描述了用于涂覆整料基底的一般方法。
涂覆基底的其它方法包括将基底浸入载体涂料组合物中或使基底穿过载体涂料组合物的帘幕或瀑布。可采用压缩空气将液体吹入并穿过基底，从而确保孔的涂覆，并且还确保没有或几乎没有阻塞的孔。
在该方法还包括以上定义的步骤(d)和(e)的情况下，将浸渍溶液施加到基底以形成第二涂层可以以与在步骤(b)中施加载体涂层类似的方式进行。
本公开还提供了一种通过上述方法或使用上述载体涂料组合物获得或可获得的催化剂制品。特别地，这种催化剂制品包含其上涂覆有催化材料层的基底。该催化材料可以包含用PGM组分浸渍的载体材料，其中该载体材料包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛；以及BET表面积为至少100m2/g、至少150m2/g、至少200m2/g、至少250m2/g或至少300m2/g的金属氧化物，其中该金属氧化物包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者。优选地，载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物，并且金属氧化物是二氧化钛。
可通过上述方法获得的催化剂制品可用于处理来自内燃机(诸如柴油发动机或以天然气或甲醇为燃料的内燃机)或燃气涡轮机的废气。特别地，催化剂制品可用于减少来自以天然气为燃料的内燃机或以天然气为燃料的涡轮机的甲醛和/或一氧化碳排放物。另外，该催化剂制品可用于分解废气或空气流中存在的臭氧(O3)。
实施例
现在将参考以下实施例进一步描述本发明，这些实施例是例示性的，但不是对本发明的限制。
·比较例1
将氧化铝粉末在水中浆化并研磨至d50<10微米。该浆料具有≤50％的固体含量和≤7的pH。将浆料作为载体涂料施加到每平方英寸200个孔(cpsi)的金属蜂窝状整料基底。将涂覆后的基底干燥，然后在525℃的温度下煅烧。用乙酸四氨合铂制备浸渍溶液。将浸渍溶液涂覆到载体涂料涂覆的金属基底上并干燥。然后在525℃下煅烧经浸渍的涂覆后的基底。所得催化剂具有8.25g ft-3Pt的总PGM负载。氧化铝负载为1.6g/in-3。
·实施例2
将氧化铝-二氧化硅(70％氧化铝，30％二氧化硅)混合氧化物粉末在水中浆化并研磨至d50<10微米。该浆料具有小于50％的固体含量和小于7的pH。将表面积≥300m2/g、pH为约1、D50粒度和D90粒度分别为<0.2微米和<0.5微米并且TiO2含量为约20重量％的二氧化钛溶胶加入到载体涂料中，并用高剪切混合器混合1小时。然后将所得浆料作为载体涂料施加到200cpsi金属蜂窝状整料基底并干燥。制备在酸性溶液中包含硝酸铂的浸渍溶液。将浸渍溶液施加到载体涂料涂覆的金属基底并干燥。然后在525℃下煅烧经浸渍的涂覆后的基底。所得催化剂具有8.25g ft-3Pt的总PGM负载。氧化铝-二氧化硅负载为1.6g/in-3并且二氧化钛负载为0.178g/in-3。
·比较例3
将氧化铝-二氧化硅(70％氧化铝，30％二氧化硅)混合氧化物粉末在水中浆化并研磨至d50<10微米。该浆料具有小于50％的固体含量和小于7的pH。然后将所得浆料作为载体涂料施加到200cpsi金属蜂窝状整料基底并干燥。制备在酸性溶液中包含硝酸铂的浸渍溶液。将浸渍溶液施加到载体涂料涂覆的金属基底并干燥。然后在525℃下煅烧经浸渍的涂覆后的基底。所得催化剂具有8.25g ft-3Pt的总PGM负载。氧化铝-二氧化硅负载为0.8g/in-3。
·实施例4
将氧化铝-二氧化硅(70％氧化铝，30％二氧化硅)混合氧化物粉末在水中浆化并研磨至d50<10微米。该浆料具有小于50％的固体含量和小于7的pH。将表面积≥300m2/g、pH为约1、D50粒度和D90粒度分别为<0.2微米和<0.5微米并且TiO2含量为约20重量％的二氧化钛溶胶加入到载体涂料中，并用高剪切混合器混合1小时。然后将所得浆料作为载体涂料施加到200cpsi金属蜂窝状整料基底并干燥。制备在酸性溶液中包含硝酸铂的浸渍溶液。将浸渍溶液施加到载体涂料涂覆的金属基底并干燥。然后在525℃下煅烧经浸渍的涂覆后的基底。所得催化剂具有4g ft-3Pt的总PGM负载。氧化铝-二氧化硅负载为1.6g/in-3并且二氧化钛负载为0.178g/in-3。
·一氧化碳氧化活性
从每个上述实施例中制备的催化剂制品中取出相同体积(1.0英寸×3.5英寸)的芯样品，并在合成催化活性测试(SCAT)装置中使用以下进气混合物在选定的入口温度下以200,000hr-1GHSV进行测试：50ppm CO、20ppm NO、15ppm C1丙烯、15％O2、8％H2O、3％ CO2和余量的N2。在新鲜条件下和水热硫老化(25ppm SO2、15％O2、8％H2O、3％CO2和余量的N2，在250℃下，持续24小时)后测试催化剂样品。
与比较例1和实施例2有关的结果示于图1中。图1比较了在选定的入口温度下由实施例1和实施例2的催化剂制品实现的CO转化率。
与比较例3和实施例4有关的结果示于图2和图3中。图2比较了在选定的入口温度下由比较例3的催化剂制品实现的CO转化率。图3比较了在选定的入口温度下由实施例4的催化剂制品实现的CO转化率。
如图1中所示的数据所证实的，虽然两种催化剂制品在新鲜条件下实现了相当的CO氧化速率，但在硫老化之后，与实施例1的催化剂制品相比，实施例2中制备的催化剂制品的CO氧化活性显著提高。
如图2和图3中所示的数据所证实的，在新鲜和老化条件下，与比较例3的催化剂制品相比，尽管PGM负载显著降低，但实施例4的催化剂制品提供相当的或改进的CO氧化速率。
本公开的其它方面和实施方案在以下编号的条款中阐述：
条款：
1.一种制备催化剂制品的方法，包括以下步骤：
(a)通过组合至少以下组分来制备载体涂料组合物：
·包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；
·包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
·液体介质；
(b)将所述载体涂料组合物施加到基底以形成载体涂层；以及
(c)干燥和/或煅烧所述载体涂层；
其中所述方法还包括用铂族金属组分浸渍所述载体材料的步骤。
2.根据条款1所定义的方法，其中步骤(a)包括通过搅拌将所述组分混合在一起。
3.根据条款1或2所定义的方法，其中所述载体材料包含混合氧化物。
4.根据条款1或2所定义的方法，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物、氧化锆-氧化铝混合氧化物或铝硅酸盐分子筛。
5.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物。
6.根据条款5所定义的方法，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有1重量％至40重量％、2重量％至35重量％、5重量％至35重量％或5重量％至30重量％范围内的二氧化硅含量。
7.根据条款1至5中任一项所定义的方法，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有2重量％至10重量％范围内的二氧化硅含量。
8.根据条款7所定义的方法，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有约5重量％的二氧化硅含量。
9.根据条款1至5中任一项所定义的方法，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有25重量％至40重量％范围内的二氧化硅含量。
10.根据条款9所定义的方法，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有约30重量％的二氧化硅含量。
11.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述载体材料具有≤50μm或≤30μm的D90粒度。
12.根据任一前述条款所定义的方法，其中选择步骤(a)中所用的载体材料的量，使得所制备的催化剂制品包含0.5g/in3至4g/in3，优选地1g/in3至2g/in3范围内的载体材料负载。
13.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(a)之前，通过使所述载体材料与浸渍溶液接触而用PGM组分浸渍所述载体材料，其中所述浸渍溶液包含所述PGM组分。
14.根据条款1至13中任一项所定义的方法，其中在步骤(a)之后和在步骤(b)之前，通过将步骤(a)中形成的所述载体涂料组合物与包含所述PGM组分的浸渍溶液共混而用PGM组分浸渍所述载体材料。
15.根据条款1至13中任一项所定义的方法，其中在步骤(c)之后，通过使所述基底与浸渍溶液接触而用铂族金属组分浸渍所述载体材料，其中所述浸渍溶液包含所述铂族金属组分。
16.根据条款1至13中任一项所定义的方法，其中在步骤(c)之后用铂族金属组分浸渍所述载体材料，并且所述方法还包括：
(d)将浸渍溶液施加到所述基底以形成第二涂层，其中所述浸渍溶液包含所述PGM组分；以及
(e)干燥和/或煅烧所述第二涂层。
17.根据前述条款中任一项所定义的方法，其中所述铂族金属组分包括铂、钯、或铂和钯的混合物。
18.根据条款17所定义的方法，其中所述铂族金属组分包括铂。
19.根据条款18所定义的方法，其中所述铂族金属组分是硝酸铂或乙酸铂。
20.根据条款13至16中任一项所定义的方法，或在从属于条款13至16中任何一项时根据条款17至19中任一项所定义的方法，其中所述浸渍溶液是所述铂族金属组分的水性溶液。
21.根据任一前述条款所定义的方法，其中选择所述浸渍步骤中所用的铂族金属的量，使得所制备的催化剂制品包含1g/ft3至100g/ft3、4g/ft3至90g/ft3、8g/ft3至50g/ft3或20g/ft3至35g/ft3范围内的铂族金属负载。
22.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(c)中，在低于120℃的温度下干燥所述载体涂层。
23.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(c)中，在450℃至550℃范围内的温度下煅烧所述载体涂层。
24.根据条款16所定义的方法或在从属于条款16时根据条款17至23中任一项所定义的方法，其中在步骤(e)中，在低于120℃的温度下干燥所述第二涂层。
25.根据条款16所定义的方法或在从属于条款16时根据条款17至24中任一项所定义的方法，其中在步骤(e)中，在450℃至550℃范围内的温度下煅烧所述第二涂层。
26.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶是二氧化钛溶胶。
27.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶的所述金属氧化物具有≥100m2/g、≥150m2/g、≥200m2/g、≥250m2/g或≥300m2/g的BET表面积。
28.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶具有≤1μm、≤0.5μm或≤0.2μm的D50粒度。
29.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶具有≤5μm、≤2μm、≤1μm或≤0.5μm的D90粒度。
30.根据任一前述条款所定义的方法，其中选择步骤(a)中所用的金属氧化物溶胶的量，使得所制备的催化剂制品具有≤2.5g/in3、≤2g/in3、≤1g/in3、≤0.5g/in3或≤0.2g/in3的金属氧化物负载。
31.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述液体介质是水。
32.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(a)中制备的所述载体涂料组合物具有高达50重量％的固体含量。
33.根据条款32所定义的方法，其中在步骤(a)中制备的所述载体涂料组合物具有20重量％至40重量％或30重量％至35重量％范围内的固体含量。
34.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(a)中制备的所述载体涂料组合物具有<7、≤5或约3的pH。
35.根据任一前述条款所定义的方法，其中在步骤(a)中制备的所述载体涂料组合物具有100厘泊-1000厘泊范围内的粘度。
36.根据任一前述条款所定义的方法，其中所述基底是流通式整料基底。
37.根据条款36所定义的方法，其中所述基底基本上呈圆柱形形状，并且具有20英寸至40英寸范围内的直径和200cpsi至400cpsi范围内的孔密度。
38.根据条款36所定义的方法，其中所述基底具有基本上正方形或矩形的横截面。
39.一种载体涂料组合物，包含：
·包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；
·包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
·液体介质。
40.根据条款38所定义的载体涂料组合物，其中所述载体材料包含混合氧化物。
41.根据条款38至39中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物、氧化锆-氧化铝混合氧化物或铝硅酸盐分子筛。
42.根据条款40或41所定义的载体涂料组合物，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物。
43.根据条款42所定义的载体涂料组合物，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有1重量％至40重量％、2重量％至35重量％、5重量％至35重量％或5重量％至30重量％范围内的二氧化硅含量。
44.根据条款38至42中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有2重量％至10重量％范围内的二氧化硅含量。
45.根据条款44所定义的载体涂料组合物，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有约5重量％的二氧化硅含量。
46.根据条款38至42中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有25重量％至40重量％范围内的二氧化硅含量。
47.根据条款46所定义的载体涂料组合物，其中所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有约30重量％的二氧化硅含量。
48.根据条款38至47中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体材料具有≤50μm或≤30μm的D90粒度。
49.根据条款38至48中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体材料用铂族金属组分浸渍。
50.根据条款49所定义的载体涂料组合物，其中所述铂族金属组分包括铂、钯、或铂和钯的混合物。
51.根据条款50所定义的载体涂料组合物，其中所述铂族金属组分包括铂。
52.根据条款51所定义的载体涂料组合物，其中所述铂族金属组分是硝酸铂或乙酸铂。
53.根据条款38至52中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述金属氧化物溶胶是二氧化钛溶胶。
54.根据条款38至53中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述金属氧化物溶胶具有≥100m2/g、≥150m2/g、≥200m2/g、≥250m2/g或≥300m2/g的BET表面积。
55.根据条款38至54中任一项所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶具有≤1μm、≤0.5μm或≤0.2μm的D50粒度。
56.根据条款38至55中任一项所定义的方法，其中所述金属氧化物溶胶具有≤5μm、≤2μm、≤1μm或≤0.5μm的D90粒度。
57.根据条款38至56中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述液体介质是水。
58.根据条款38至57中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体涂料组合物具有高达50重量％的固体含量。
59.根据条款58所定义的载体涂料组合物，其中所述载体涂料组合物具有20重量％至40重量％或30重量％至35重量％范围内的固体含量。
60.根据条款38至59中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体涂料组合物具有<7、≤5或约3的pH。
61.根据条款38至60中任一项所定义的载体涂料组合物，其中所述载体涂料组合物具有100厘泊-1000厘泊范围内的粘度。
62.根据条款38至61中任一项所定义的载体涂料组合物，还包含有机添加剂。

Claims (15)

1.一种制备催化剂制品的方法，包括以下步骤：
(a)通过组合至少以下组分来制备载体涂料组合物：
●包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；
●包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
●液体介质；
(b)将所述载体涂料组合物施加到基底以形成载体涂层；以及
(c)干燥和/或煅烧所述载体涂层；
其中所述方法还包括用铂族金属组分浸渍所述载体材料的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物、氧化锆-氧化铝混合氧化物或铝硅酸盐分子筛。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物，所述二氧化硅-氧化铝混合氧化物具有1重量％至40重量％、2重量％至35重量％、5重量％至35重量％或5重量％至30重量％范围内的二氧化硅含量。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料具有≤50μm或≤30μm的D90粒度。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在步骤(a)之前，通过使所述载体材料与浸渍溶液接触而用PGM组分浸渍所述载体材料，其中所述浸渍溶液包含所述PGM组分。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在步骤(a)之后和在步骤(b)之前，通过将步骤(a)中形成的所述载体涂料组合物与包含所述PGM组分的浸渍溶液共混而用PGM组分浸渍所述载体材料。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之后用铂族金属组分浸渍所述载体材料，所述方法还包括：
(d)将浸渍溶液施加到所述基底以形成第二涂层，其中所述浸渍溶液包含所述PGM组分；以及
(e)干燥和/或煅烧所述第二涂层。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述铂族金属组分包括铂、钯、或铂和钯的混合物。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述铂族金属组分是硝酸铂或乙酸铂。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述金属氧化物溶胶是二氧化钛溶胶。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述金属氧化物溶胶的所述金属氧化物具有≥100m2/g、≥150m2/g、≥200m2/g、≥250m2/g或≥300m2/g的BET表面积。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述金属氧化物溶胶具有≤1μm、≤0.5μm或≤0.2μm的D50粒度。
14.一种载体涂料组合物，包含：
●包含混合氧化物、氧化物的混合物或含有(i)氧化铝和(ii)二氧化硅和/或氧化锆的分子筛的载体材料；
●包含二氧化钛、二氧化硅或氧化锆中的至少一者的金属氧化物溶胶；
●液体介质。
15.根据权利要求14所述的载体涂料组合物，其中所述载体材料是二氧化硅-氧化铝混合氧化物并且所述金属氧化物溶胶是二氧化钛溶胶。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004209356A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Nippon Shokubai Co Ltd 排ガス処理触媒および排ガス処理方法
US20040166036A1 (en) * 1997-12-24 2004-08-26 Engelhard Corporation Catalytic converter system for internal combustion engine powered vehicles
CN103861664A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 上海郎特汽车净化器有限公司 一种柴油机尾气氧化催化剂
US20180243729A1 (en) * 2015-09-22 2018-08-30 Basf Corporation Sulfur-tolerant catalytic system
CN110022974A (zh) * 2016-10-12 2019-07-16 巴斯夫公司 催化制品

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040166036A1 (en) * 1997-12-24 2004-08-26 Engelhard Corporation Catalytic converter system for internal combustion engine powered vehicles
JP2004209356A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Nippon Shokubai Co Ltd 排ガス処理触媒および排ガス処理方法
CN103861664A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 上海郎特汽车净化器有限公司 一种柴油机尾气氧化催化剂
US20180243729A1 (en) * 2015-09-22 2018-08-30 Basf Corporation Sulfur-tolerant catalytic system
CN110022974A (zh) * 2016-10-12 2019-07-16 巴斯夫公司 催化制品

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