CN116723888A - 使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用 - Google Patents

使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116723888A
CN116723888A CN202280010650.7A CN202280010650A CN116723888A CN 116723888 A CN116723888 A CN 116723888A CN 202280010650 A CN202280010650 A CN 202280010650A CN 116723888 A CN116723888 A CN 116723888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pgm
substrate
slurry
support material
catalyst article
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.)
Pending
Application number
CN202280010650.7A
Other languages
English (en)
Inventor
M·霍华德
卢静
郑青荷
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.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
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 Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of CN116723888A publication Critical patent/CN116723888A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • 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
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • 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
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • 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
    • B01J23/42—Platinum
    • 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
    • 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • 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
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • 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
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • 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
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0203—Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
    • 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
    • B01J37/0215—Coating
    • 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
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
    • 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
    • B01J37/04—Mixing
    • 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
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • 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
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/086—Decomposition of an organometallic compound, a metal complex or a metal salt of a carboxylic acid
    • 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
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088—Decomposition of a metal salt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2842—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/014—Stoichiometric gasoline engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F01N2370/04—Zeolitic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

一种制造催化剂制品的方法，该方法包括：提供多胺与PGM的络合物；提供载体材料；将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；将所述负载的载体材料设置在基底上；以及加热该负载的载体材料以在该载体材料上形成该PGM的纳米粒子。

Description

使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用
技术领域
本发明涉及一种制造催化剂制品的方法、能够通过该方法获得的催化剂制品、排放处理系统以及处理废气的方法。
背景技术
三效催化器(TWC)使来自汽油引擎排气的CO、HC和NOx以化学计量的空燃比同时转化(约98％)成无毒化合物。具体地，CO和HC到CO2和蒸汽(H2O)的氧化主要由Pd催化，而NOx到N2的还原主要由Rh催化。现代TWC使用沉积于单层、双层或多层载体上的负载型铂族金属(在下文中称为“PGM”)催化剂(Pd、Rh、Pt等)，其中载体材料由具有高比表面积的金属氧化物组成，主要是稳定的γ-氧化铝和含二氧化铈的储氧材料。将负载型催化剂载体涂层涂覆在陶瓷单一基底上。
TWC载体涂层浆料的常规制备通常包括使用无机PGM前体(例如硝酸盐、乙酸盐或氯化物盐)的溶液，以使PGM元素经由初始含浸法或湿浸渍法沉积于氧化物载体上。通常还将促进剂盐添加至载体涂层制剂中以获得增强的TWC性能。一旦用如此制备的浆料载体涂层涂覆单一基底，接着使用干燥和煅烧步骤以分解无机盐，并且使PGM和促进剂元素固定到载体材料上。已知负载型金属催化剂的性能取决于金属纳米粒子的结构和组成以及载体的性质。使用上述方法制备的常规TWC通常仅对催化活性物质的结构(即平均PGM粒度和组成、活性组分的位置和金属-载体相互作用)提供有限的控制。这主要是由于高温煅烧过程期间的金属迁移和晶粒生长。
随着环境法规日益严格，需要具有更高的减排效率的TWC。另一方面，随着PGM成本的增加，迫切需要降低PGM负载量而不损害TWC性能。更好地控制PGM粒度和金属-载体相互作用对于优化TWC性能至关重要。此外，均匀的PGM粒度分布可有助于降低如燃料切断过程(用于增强燃料经济性的引擎策略)期间经常发生的由于奥斯特瓦尔德熟化所导致的金属烧结的程度。
催化剂起燃是启动催化反应所必需的最低温度。特别是，起燃温度是转化率达到50％时的温度。需要具有降低的起燃温度的催化剂制品。
US 2012/0077669 A1描述了一种用于汽车应用的负载型金属催化剂的聚合物辅助合成。在实施例中使用的聚合物包括聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)和聚(乙烯亚胺)。在所述合成工序中，首先用含聚合物的水性溶液浸渍载体(氧化铝粉末)。然后通过过滤和干燥步骤，将已浸渍的载体与上述溶液分离。通过始润浸渍，用PGM前体溶液进一步浸渍干燥的已浸渍的载体。所述方法包括用于形成所要求保护的负载型金属催化剂的多个步骤，其增加了商业规模生产的成本和难度。US 2012/0077669 A1指出，对于该技术的应用，优选使用贫燃引擎，诸如柴油引擎或贫燃汽油引擎。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种制造催化剂制品的方法，该方法包括：提供多胺与PGM的络合物；提供载体材料；将络合物施加至载体材料，以形成负载的载体材料；将负载的载体材料设置在基底上；以及加热该负载的载体材料以在该载体材料上形成该PGM的纳米粒子。
本发明的另一方面涉及一种通过第一方面中的方法获得的催化剂制品。
本发明还涵盖一种用于内燃机的排气系统，该排气系统包括第二方面中的催化剂制品。
附图说明
图1a示出参照实施例1的新鲜催化剂制品的STEM元素绘图的结果；图1b示出根据本发明的方法制造的实施例5的新鲜催化剂制品的STEM元素绘图的结果；图1c示出参照实施例1与实施例5之间的Rh粒度和分布。
图2示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的乙烷氢解测试的结果。
图3a示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的NO转化率结果；图3b示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的CO转化率结果；图3c示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的THC转化率结果。
图4a示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的NO转化率结果；图4b示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的CO转化率结果；图4c示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的THC转化率结果。
图5a示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的NO转化率结果；图5b示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的CO转化率结果；图5c示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的THC转化率结果。
图6a示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的NO转化率结果；图6b示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的CO转化率结果；图6c示出根据本发明的方法制造的实施例催化剂制品和参照实施例催化剂制品的扰动起燃性能测试的THC转化率结果。
具体实施方式
本发明试图解决与现有技术相关联的至少一些问题或至少提供其商业上可接受的替代解决方案。
在第一方面，本发明提供一种制造催化剂制品的方法，该方法包括：
提供多胺与PGM的络合物；
提供载体材料；
将络合物施加至载体材料，以形成负载的载体材料；
将负载的载体材料设置在基底上；以及
加热负载的载体材料以在载体材料上形成PGM的纳米粒子。
除非明确指示为相反，否则如本文所定义的每个方面或实施方案可与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。具体地，任何被指示为优选或有利的特征可与任何其他被指示为优选或有利的特征组合。
令人惊讶地，当用于排放处理系统中时，通过本发明的方法制造的催化剂制品可以表现出有利的催化活性，特别是有利的三效催化活性。例如，该催化剂制品在化学计量的汽油引擎的三效催化减排期间可以表现出有利的起燃性能，特别是NO、CO和总烃的转化率。此类有利的催化活性和起燃性能可以优于具有相同/相似PGM种类、负载量、载体和构型的常规催化剂制品所表现出的那些。与常规催化剂制品相比，该催化剂制品可以更耐用。换句话讲，甚至在老化后也可以表现出此类有利的催化活性。
有利地，与常规催化剂制品相比，此类优异的性能可以有利于使用较低负载量的PGM，而不损害催化性能。根据此类金属(特别是铑)的高成本，这可能是有利的。此外，此类优异的性能可以有利于用更低成本的PGM或其它过渡金属部分/完全取代高成本PGM，而不损害催化性能。
不受理论的约束，假设此类优异的性能可能是由载体材料上的PGM纳米粒子的有利的粒度分布提供的。在PGM-多胺络合期间，PGM的离子可以与胺官能团反应，各聚合物单元结构“吸收”相同的可预测量的PGM离子，其中“吸收”的PGM的总量由聚合物分子结构/尺寸和PGM-多胺配位比率决定。然后各络合物可以与表面官能团(例如，羟基基团)或表面电荷反应/相互作用，以使PGM-多胺络合物“锚定”到载体材料表面上。由于聚合物空间效应和载体材料表面官能团/电荷的可用的量，“锚定的”PGM-多胺络合物可以被分开。与通过常规方法制备的催化剂相比，络合物与载体材料官能团之间的相互作用可以增加载体对PGM的吸收。不受理论的约束，还假设此类均匀的分离可以引起在加热(煅烧)时PGM纳米粒子获得更窄的粒度分布(更均匀的粒度)，其进一步引起老化和/或燃料切断事件期间PGM颗粒过量附聚和/或烧结的减少。换句话讲，与常规催化剂相比，通过使用本发明的方法可以获得更耐烧结的催化剂制品。
与US 2012/0077669 A1的方法相比，本发明的方法是更简单并且更有效的“一锅”法。本发明的方法无需单独的浸渍、过滤和干燥步骤用于将聚合物分子沉积到载体材料上。通过使用本发明的方法，可以提高聚合物-载体和PGM-聚合物相互作用的效率，因为所添加的每个聚合物分子均被用于相互作用。相比之下，在US 2012/0077669 A1中，在过滤和洗涤步骤后仅有限量的聚合物可以保留在载体上。此外，通过本发明的方法制备的催化剂制品可以具体地用作化学计量的汽油减排的三效催化剂。相比之下，通过US 2012/0077669 A1的方法制得的催化剂制品在贫燃柴油或汽油引擎中具有特定的应用。
本文所用的术语“催化剂制品”可涵盖催化剂负载于其上或其中的制品。该制品可以采取例如蜂窝体整料或过滤器，例如壁流式过滤器或流通式过滤器的形式。该催化剂制品可用于排放处理系统，特别是用于汽油引擎，优选地化学计量汽油引擎的排放处理系统。该催化剂制品可用于三效催化。
提供多胺与PGM的络合物通常包括提供溶液形式的络合物，例如水性溶液或醇溶液。提供多胺与PGM的络合物通常包括将无机PGM前体和多胺以纯的或溶液的形式在水性介质中混合，例如将硝酸PGM和多胺在水中混合。
如本文所用的术语“多胺”可以涵盖一类带有可离子化胺部分(诸如伯胺、仲胺和叔胺)的聚合物。多胺可以包括支链多胺和/或直链多胺，但优选地包括支链多胺。多胺可以为树枝状形式。
如本文所用的术语“铂族金属”或“PGM”可以涵盖钌、铑、钯、锇、铱和铂。该PGM可以包含这些金属中的一种。另选地，该PGM可以包含这些金属中的两种或更多种。该PGM可以为合金的形式。
络合物可以具有1:1至1:10、优选地1:2至1:8、更优选地1:5至1:7的PGM与氨基基团的比率。
载体材料可以为任何能够将络合物和纳米粒子负载于其上的材料。载体材料可以采取任何形式，但通常为粉末的形式，更通常为高表面积粉末。当使用本发明的方法制备催化过滤器诸如壁流式过滤器或流通式过滤器时，载体材料将通常为粉末的形式，其具有例如0.1μm至25μm、更通常为0.5μm至5μm的D50，如使用TEM所测量的。此类粒度可以有利于用于涂覆过滤器的浆料的期望的流变性。载体材料可以用作载体涂层。载体材料可以为载体涂层或者可以为载体涂层的一部分。
载体材料也可以用作储氧材料，其分别在贫燃料和富燃料条件下储存和释放氧，以促进三效催化转化。
将络合物施加到载体材料通常包括在溶剂(通常为水)的存在下使该络合物与载体材料接触，以便产生浆料。如本文所用的术语“浆料”可涵盖包含不溶性材料(例如不溶性粒子)的液体。该浆料可包含(1)溶剂；(2)可溶成分，例如未反应的多胺聚合物、无机PGM和促进剂前体以及PGM-聚合物络合物(在该载体之外)；以及(3)不溶性的成分，例如与聚合物和金属前体具有或不具有相互作用的载体粒子。将浆料典型地搅拌，更典型地搅拌至少10分钟，更典型地搅拌至少30分钟，甚至更典型地搅拌至少一个小时。增加接触和/或搅拌时间可以增加负载到载体材料上的络合物的量。
如本文所用的术语“负载的载体材料”可以涵盖具有负载于其上(例如负载于高表面积金属氧化物载体材料的表面上)和/或负载于其中(例如负载于沸石载体材料的孔内)的PGM-多胺络合物的载体材料。该络合物通常被固定到载体上，例如通过静电力、氢键、配位键、共价键和/或离子键。例如，在氧化物的情况下，多胺中的胺官能团与载体上的表面羟基可以通过静电力或氢键形成来相互作用。
如本文所用的术语“基底”可以涵盖例如陶瓷或金属蜂窝体或过滤块(例如壁流式过滤器或流通式过滤器)。该基底可以包括陶瓷单一基底。该基底在其材料组成、尺寸和构造、孔形状和密度以及壁厚方面可以是变化的。合适的基底是本领域已知的。
可以使用本领域已知的技术将负载的载体材料设置在基底上。通常，通过使用特定的模塑工具以预定量将负载的载体材料的浆料倒入基底的入口中，将该负载的载体材料设置在该基底上。如下面更详细讨论的，可以在该设置步骤期间采用随后的真空和干燥步骤。当载体为过滤块时，负载的载体材料可设置在过滤器壁上、过滤器壁内(如果多孔的话)或两者。
加热负载的载体材料通常在烘箱或炉中进行，更通常地在带式或静态烘箱或炉中进行，通常在来自一个方向的特定流动的热空气中进行。该加热可包括煅烧。该加热还可包括干燥。干燥步骤和煅烧步骤可以是连续的或顺序的。例如，单独的载体涂层可以在基底已经用先前的载体涂层涂覆载体涂层并且干燥之后施加。如果涂覆完成，则也可以使用一种连续加热程序来干燥和煅烧已涂覆载体涂层的基底。在加热期间，络合物可以至少部分地、大体上或完全地分解。换句话讲，络合物(即多胺)的配体被至少部分地、大体上或完全地从PGM中去除或分离，并且从最终催化剂制品中去除。然后此类分离的PGM的粒子可以开始形成金属-金属键和金属-氧化物键。作为加热(煅烧)的结果，基底通常大体上不含多胺，更通常完全不含多胺。
如本文中所用的术语“纳米粒子”可涵盖通过TEM测量的直径为0.01nm至100nm的粒子。纳米粒子可为任何形状，例如球形、板形、立方体形、圆柱形、六角形或棒形，但通常是球形的。纳米粒子的最大尺寸(即，如果纳米粒子为球形时的直径)将通常为0.5nm至10nm，更通常为1nm至5nm，如通过TEM所测量的。
在加热步骤之后，通常将基底冷却，更通常地冷却至室温。冷却通常在具有或不具有冷却剂/介质，通常不具有冷却剂的情况下在空气中进行。
多胺优选地包括聚乙烯亚胺。如本文所用的术语“聚乙烯亚胺”可以涵盖具有由胺基和两个碳脂族CH2CH2间隔子构成的重复单元的聚合物。换句话讲，聚乙烯亚胺可以具有以下通式：
聚乙烯亚胺有时被称为聚氮丙啶或聚[亚氨基(1,2-乙烷二基)]，并且具有IUPAC式聚(亚氨基乙烯)。本发明的方法中使用的聚乙烯亚胺可以为直链或支链的，优选为支链的。聚乙烯亚胺可以为树枝状形式。聚乙烯亚胺的使用可以导致特别有利的扰动起燃性能。
多胺优选地具有通过光散射测量的100g/mol至1,000,000g/mol、更优选地600g/mol至800,000g/mol的重均分子量Mw。重均分子量Mw通过下式确定：
其中Ni为分子质量Mi的分子数。此类重均分子量的使用可以导致特别有利的扰动起燃性能。
多胺优选地具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的400g/mol至70,000g/mol的数均分子量Mn。数均分子量Mw通过下式确定：
其中Ni同样为分子质量Mi的分子数。此类数均分子量的使用可以导致特别有利的扰动起燃性能。
PGM优选地选自铑、钯和铂中的一种或多种。此类金属可以特别适用于进行三效催化。此外，此类金属是昂贵的，意味着对于相同量的金属，能够提供类似水平的催化活性将是有利的。此外，在本发明的方法中使用此类金属可以导致特别有利的扰动起燃性能。
PGM更优选包含铑。铑是一种特别昂贵的PGM。
在一个优选的实施方案中，PGM包含铑和钯。在另一个优选的实施方案中，PGM包含铑和铂。在本发明的方法中使用此类金属可以导致特别有利的扰动起燃性能。
载体材料优选地包含氧化物，优选地Al2O3(氧化铝或矾土)、SiO2、TiO2、CeO2、ZrO2、V2O5、La2O3和沸石中的一种或多种。该氧化物优选地为金属氧化物。载体材料更优选地包含氧化铝，甚至更优选地γ-氧化铝。载体材料优选地包含二氧化铈-氧化锆。载体材料优选地包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。氧化铝和/或二氧化铈-氧化锆优选地为掺杂的，更优选地用镧、钕、钇、铌、镨、铪、钼、钛、钒、锌、镉、锰、铁、铜、钙、钡、锶、铯、镁、钾或钠中的一种或多种的氧化物掺杂；甚至更优选地用镧、钕或钇的氧化物掺杂。此类掺杂型氧化物作为载体材料是特别有效的。优选地，掺杂物以0.001重量％至20重量％、还更优选地0.5重量％至10重量％的量存在于氧化铝和/或二氧化铈-氧化锆中。
载体材料优选地为具有0.1μm至25μm、更优选地0.5μm至5μm的D90的粉末的形式。
负载的载体材料优选地以浆料的形式设置在基底上。浆料在将材料设置到基底上时特别有效，特别是对于在催化转化期间最大化气体扩散和最小化压降而言。
提供多胺与PGM的络合物优选地包括在浆料中原位合成该络合物。
该浆料优选地通过包括以下步骤的方法来制备：
使PGM盐与多胺在水中接触，以形成水性溶液中的多胺与PGM的络合物；以及
通过使载体材料与水性溶液接触，将络合物施加至载体材料，以形成负载的载体材料；
任选地向水性溶液中添加以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈-氧化锆；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂。
与常规方法相比，此类“一锅”制备方法可以被简化并且成本较低。它还可以使聚合物的利用率最大化。
换句话讲，提供多胺与PGM的络合物；提供载体材料；将络合物施加至载体材料，以形成负载的载体材料；以及将负载的载体材料设置在基底上的步骤可以包括：
使PGM盐与多胺在水中接触，以形成水性溶液中的多胺与PGM的所述络合物；
将载体材料添加至该水性溶液中，以形成负载的载体材料的浆料；
任选地向浆料中添加以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈-氧化锆；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂；以及
干燥该基底上的该浆料。
负载可以包括载体涂层涂覆。
浆料的固含量优选地为10％至40％，优选地15％至35％。这种固含量可使得浆料流变适于将负载的载体材料设置到基底上。例如，如果基底是蜂窝体整料，则这种固体内容物可以使载体涂层薄层沉积到基底的内壁上。如果基底是壁流式过滤器，则此类固含量可以使浆料能够进入壁流式过滤器的通道，并且可以使浆料能够进入壁流式过滤器的壁。
优选地，浆料还包含以下物质中的一种或多种：
储氧材料，优选地二氧化铈-氧化锆；
促进剂盐；
粘结剂；
酸或碱；
增稠剂；以及
还原剂。
促进剂可以包含例如非PGM过渡金属元素、稀土元素、碱族元素和/或周期表中相同或不同族内的上述元素中的两种或更多种元素的组合。促进剂盐可以为此类元素的盐。
粘合剂可包含例如具有小粒度的氧化物材料，以将载体涂层浆料中的单独不溶性粒子粘合在一起。载体涂层中粘合剂的使用是本领域中众所周知的。
增稠剂可包括例如具有与载体涂层浆料中的不溶性粒子相互作用的官能羟基基团的天然聚合物。其用于使载体涂层浆料增稠的目的，以改进在将载体涂层涂覆到基底上期间的涂层轮廓。其通常在载体涂层煅烧期间被烧掉。用于载体涂层的特定增稠剂/流变改性剂的示例包括豆胶、瓜尔胶、黄原胶、凝胶多糖、裂皱菌多糖、硬葡聚糖、迪特胶、韦兰胶、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素和乙基羟基纤维素。
如本文所述的术语“还原剂”可以涵盖在载体涂层制备期间可将PGM阳离子原位还原成其金属状态的粒子的化合物。
可添加有机酸，其用作PGM的还原剂和/或在随后的加热/煅烧步骤期间创建还原环境。合适的有机酸的示例可包括柠檬酸、琥珀酸、草酸、抗坏血酸、乙酸、甲酸、鞣酸以及它们的组合。
在一个优选的实施方案中，PGM包含铑，载体材料包含氧化铝，并且浆料还包含二氧化铈-氧化锆。在另一个优选的实施方案中，PGM包含铑，载体材料包含二氧化铈-氧化锆，并且浆料还包含氧化铝。在另一个优选的实施方案中，PGM包含铑，并且载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
方法优选地还包括将另外的浆料设置在基底上，该另外的浆料包含以下物质中的一种或多种：另外的载体材料；储氧材料；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂，其中将另外的浆料设置在基底上在将载体材料设置在基底上之前和/或在加热负载的载体材料以在载体材料上形成PGM的纳米粒子之后进行。这可以导致催化剂制品具有多层不同的载体涂层，例如含有尤其是承载在氧化铝上的铑纳米粒子的底部载体涂层以及含有尤其是承载在氧化铝上的铑纳米粒子的顶部载体涂层。下文更详细地讨论了此类多层的另外的实施例。
将负载的载体材料设置在基底上优选包括使浆料与该基底接触(例如将该浆料倒到该基底的入口中)以及任选地：
向基底施加真空，和/或
干燥基底上的所述浆料。
这可以导致该负载的载体材料在该基底上的有利分布。
干燥优选地在以下条件下进行：
在60℃至200℃，更优选地70℃至130℃的温度下；并且/或者
达10分钟至360分钟，优选地15分钟至60分钟。
基底可为“空白”，即未涂载体涂层的基底。另选地，基底可具有已负载于其上的一个或多个载体涂层。在这种情况下，最终催化剂制品可包含多层不同的载体涂层。
基底优选地包含堇青石。堇青石基底特别适用于催化剂制品。
该基底优选地为蜂窝体整料、壁流式过滤器或流通式过滤器的形式。
加热优选地在以下条件下进行：
在400℃至700℃，优选地400℃至600℃，更优选地450℃至600℃的温度下；并且/或者
达10分钟至360分钟，优选地35分钟至120分钟。
更低的温度和/或更短的加热时间可能导致络合物的不充分分解并且/或者可能导致高水平的多胺残留在基底中。更高的温度和/或更长的加热时间可能导致PGM粒子具有不利的大粒度，推测是由于烧结。更高的温度和更长的加热时间还可能导致催化剂制品的损坏。
加热优选地包括煅烧。如本文所用的术语“煅烧”可以涵盖在不存在或有限供应空气或氧气以形成热分解时的热处理过程。
纳米粒子优选地具有0.1nm至10nm、更优选地0.2nm至5nm、甚至更优选地0.2nm至4nm的D50。D50可以通过TEM测量。此类粒度可以导致有利的催化活性水平。
在另一方面，本发明提供了一种能够通过本文所述的方法获得的催化剂制品，该催化剂制品用于在排放处理系统中使用。
与常规催化剂制品相比，能够通过本文所述的方法获得的催化剂制品可以含有具有有利的小粒度和有利的粒度分布(例如，D50为0.2nm至4nm)的PGM粒子。此外，与常规催化剂制品相比，能够通过本文所述的方法获得的催化剂制品可以表现出PGM粒子在整个基底中的更均匀的分散。
当用于排放处理系统中时，该催化剂制品可以表现出有利的起燃性能，特别是在用于化学计量的汽油减排的三效催化转化期间对NO、CO和总烃的起燃性能。
该催化剂优选地用于三效催化。
该催化剂制品可以具有1g/in3至3g/in3的载体涂层涂覆负载量。与常规催化剂制品相比，此类催化剂制品可以表现出类似或更高的催化活性，但鉴于采用较低水平的PGM，因此成本较低。
基底优选地包括壁流式过滤器基底或流通式基底。
在一个优选的实施方案中，催化剂制品包括其上具有铑的载体材料底层以及其上具有钯的载体材料顶层。在另一个优选的实施方案中，催化剂制品包括其上具有钯的载体材料底层以及其上具有铑的载体材料顶层。如本文所用，术语“底层”可以涵盖最靠近或接触基底(即，基底壁)的层(例如，载体涂层)。如本文所用，术语“顶层”可以涵盖比底层更远离基底(即，基底壁)且可以位于底层顶部上的层(例如，载体涂层)。
在此类优选实施方案中，载体材料优选地包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
该催化剂制品，特别是在此类优选的实施方案中，优选地包含2g/ft3至15g/ft3铑，更优选地5g/ft3至10g/ft3铑。有利地，此类铑水平可以低于常规催化剂制品的铑水平，而不损害催化活性。
该催化剂制品，特别是在此类优选的实施方案中，优选地包含50g/ft3至200g/ft3钯，更优选地80g/ft3至150g/ft3钯。有利地，此类钯水平可以低于常规催化剂制品的钯水平，而不损害催化活性。
在一个优选的实施方案中，将负载的载体材料以浆料的形式设置在基底上，PGM包含铑，该载体材料包含氧化铝，并且该浆料还包含二氧化铈-氧化锆。在另一个优选的实施方案中，将负载的载体材料以浆料的形式设置在基底上，PGM包含铑，该载体材料包含二氧化铈-氧化锆，并且该浆料还包含氧化铝。在另一个优选的实施方案中，将负载的载体材料以浆料的形式设置在基底上，PGM包含铑，并且该载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
在又一方面，本发明提供了一种包含本文所述的催化剂制品的排放处理系统。
该排放处理系统优选地用于汽油引擎。
该汽油引擎优选地在化学计量条件下操作。
在又一方面，本发明提供一种处理废气的方法，该方法包括：
提供如本文所述的催化剂制品；以及
使催化剂制品与废气接触。
该废气优选地为来自汽油引擎的废气。该催化剂制品特别适用于处理这种废气。该汽油引擎优选地在化学计量条件下操作。
现在将结合以下非限制性实施例描述本发明。
聚乙烯亚胺
标记为PEI-a至PEI-e的以下聚乙烯亚胺购自不同的供应商：
PEI-a：聚乙烯亚胺支链，通过LS测定的平均Mw为约800，通过GPC测定的平均Mn为约600(CAS号25987-06-8)。
PEI-b：聚(乙烯亚胺)溶液，平均Mn为约1,200，通过LS测定的平均Mw为约1300，50重量％，在H2O中(CAS号9002-98-6)。
PEI-c：聚(乙烯亚胺)溶液，通过GPC测定的平均Mn为约1,800，通过LS测定的平均Mw为约2,000，50重量％，在H2O中(CAS号25987-06-8)。
PEI-d：聚乙烯亚胺支链，通过LS测定的平均Mw为约25,000，通过GPC测定的平均Mn为约10,000，支链(CAS号9002-98-6)。
PEI-e：聚(乙烯亚胺)溶液，通过GPC测定的平均Mn为约60,000，通过LS测定的平均Mw为约750,000，50重量％，在H2O中(CAS号9002-98-6)。
催化剂制品的制造
根据以下实施例制备多个催化剂制品。
参照实施例1：0.3％ Rh/γ-氧化铝载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加已研磨的γ-氧化铝(1g/in3)浆料，混合1h。
3.添加DI水，以将固体调节至约20％。
4.添加在水中的活化的4重量％增稠剂，以将批次固体调节至30％。
用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
5.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
6.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
实施例2：0.3％ Rh/γ-氧化铝(用PEI-a改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-a，目标PEI-a:Rh质量比为2.6。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例3：0.3％ Rh/γ-氧化铝(用PEI-b改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-b，目标PEI-b:Rh质量比为2.9。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
实施例4：0.3％ Rh/γ-氧化铝(用PEI-c改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-c，目标PEI-c:Rh质量比为2.8。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
实施例5：0.3％ Rh/γ-氧化铝(用PEI-d改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-d，目标PEI-d:Rh质量比为2.5。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
实施例6：0.3％ Rh/γ-氧化铝(用PEI-e改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铑(Rh负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-e，目标PEI-e:Rh质量比为2.5。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调
节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
参照实施例7：Rh-TWC载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备已研磨的γ-氧化铝载体的浆料(0.6g/in3)。
2.添加适量硝酸铑溶液(Rh负载量为4.8g/ft3)，并且混合直至达到均匀。
3.逐滴添加铵，直至达到pH7.0-7.5。在添加铵时，载体涂层将增稠。
4.混合15分钟至20分钟，使得铑在整个载体涂层中沉淀。
5.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，并且混合30分钟直至达到均匀。
6.添加粘结剂材料(0.03g/in3)并且混合30分钟。
7.添加DI水，以将固体调节至约23％。
8.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少
6小时。
9.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
10.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例8：Rh-TWC(用PEI-a改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备RhN的浆料(Rh负载量为4.8g/ft3)。
2.添加所需量的PEI-a，目标PEI-a:Rh质量比为2.6。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝载体(0.6g/in3)浆料，混合1h。
4.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，混合30min。
5.添加粘结剂材料(0.03g/in3)，混合30min。
6.添加DI水，以将固体调节至约23％。
7.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少6
小时。
8.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
9.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例9：Rh-TWC(用PEI-b改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备RhN的浆料(Rh负载量为4.8g/ft3)。
2.添加所需量的PEI-b，目标PEI-b:Rh质量比为2.9。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝载体(0.6g/in3)浆料，混合1h。
4.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，混合30min。
5.添加粘结剂材料(0.03g/in3)，混合30min。
6.添加DI水，以将固体调节至约23％。
7.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少6
小时。
8.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
9.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例10：Rh-TWC(用PEI-c改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备RhN的浆料(Rh负载量为4.8g/ft3)。
2.添加所需量的PEI-c，目标PEI-c:Rh质量比为2.8。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝载体(0.6g/in3)浆料，混合1h。
4.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，混合30min。
5.添加粘结剂材料(0.03g/in3)，混合30min。
6.添加DI水，以将固体调节至约23％。
7.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少6
小时。
8.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
9.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例11：Rh-TWC(用PEI-d改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备RhN的浆料(Rh负载量为4.8g/ft3)。
2.添加所需量的PEI-d，目标PEI-d:Rh质量比为2.5。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝载体(0.6g/in3)浆料，混合1h。
4.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，混合30min。
5.添加粘结剂材料(0.03g/in3)，混合30min。
6.添加DI水，以将固体调节至约23％。
7.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少6
小时。
8.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
9.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例12：Rh-TWC(用PEI-e改性Rh)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备RhN的浆料(Rh负载量为4.8g/ft3)。
2.添加所需量的PEI-e，目标PEI-e:Rh质量比为2.5。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝载体(0.6g/in3)浆料，混合1h。
4.添加二氧化铈-氧化锆载体(0.65g/in3)，混合30min。
5.添加粘结剂材料(0.03g/in3)，混合30min。
6.添加DI水，以将固体调节至约23％。
7.添加以约1.0重量％至1.2重量％水基为目标的增稠剂。混合至少6
小时。
8.在真空抽吸下用来自入口的1.2英寸单剂量载体涂层涂覆堇青石基底，用空气固化干燥。
9.将载体涂层涂覆的砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
参照实施例13：0.3％ Pt/γ-氧化铝载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铂(Pt负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加已研磨的γ-氧化铝(1g/in3)浆料，混合1h。
3.添加DI水，以将固体调节至约20％。
4.添加在水中的活化的4重量％增稠剂，以将批次固体调节至30％。
用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
5.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
6.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min
实施例14：0.3％ Pt/γ-氧化铝(用PEI-a改性Pt)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.添加所需量的硝酸铂(Pt负载量为5.2g/ft3)和水以溶解，混合1h。
2.添加所需量的PEI-a，目标PEI-a:Pt质量比为0.9。混合1h。
3.添加已研磨的γ-氧化铝浆料，混合1h。
4.添加DI水，以将固体调节至约20％。
5.添加在水中的活化的4重量％增稠剂(1g/in3)，以将批次固体调节至30％。用VWR涡旋混合器剧烈混合，直至形成均匀的凝胶。
6.在真空抽吸下从入口涂覆目标为1.2英寸的1×3英寸芯，用空气固化干燥。
7.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例15至实施例18：0.3％ Pt/γ氧化铝(分别用PEI-b、PEI-c、PEI-d和PEI-e改性)载体涂层涂覆的催化剂
按照与实施例14类似的方式制备催化剂制品，但分别使用PEI-b、PEI-c、PEI-d和PEI-e代替PEI-a。
参照实施例19：Rh-Pt双金属TWC载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备二氧化铈-氧化锆载体(1.1g/in3)浆料，添加至少50％的计划的水。
2.将硝酸铑(Rh负载量为3.6g/ft3)添加至上述二氧化铈-氧化锆浆料中，混合至少15min。
3.将pH值用氨调节至>6；混合至少1小时。
4.添加γ-氧化铝(0.4g/in3)浆料和硝酸铂(Pt负载量为1.8g/ft3)，混合至少15min。
5.将pH值用氨调节至>5.8；混合至少30min。
6.添加粘结剂(0.03g/in3)，混合至少30min。
7.将载体涂层调节至目标固体％(建议约25％)，添加增稠剂(建议约0.8％至1.0％)。混合过夜
8.在真空下从入口涂覆50％至55％，用空气固化干燥，然后从出口涂覆50％至55％ DL。
9.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例20：Rh-Pt双金属TWC(用PEI-a改性)载体涂层涂覆的催化剂。
催化剂制品通过进行以下步骤来制备：
1.制备所需量的PEI-a在水中的溶液，目标PEI-a:(Rh+Pt)质量比为3.5。
2.添加硝酸铑(Rh负载量为3.6g/ft3)，混合1h。
3.添加二氧化铈-氧化锆载体(1.1g/in3)浆料，混合至少1h。
4.添加γ-氧化铝(0.4g/in3)浆料和硝酸铂(Pt负载量为1.8g/ft3)，混合至少15min。
5.添加粘结剂(0.03g/in3)，混合至少30min。
6.将载体涂层调节至目标固体％(建议约25％)，添加增稠剂(建议约0.8％至1.0％)。混合过夜
7.在真空下从入口涂覆50％至55％，用空气固化干燥，然后从出口涂覆50％至55％ DL。
8.将砖在静态烘箱中于500℃焙烧30min。
实施例21至实施例24：Rh-Pt双金属TWC(分别用PEI-b、PEI-c、PEI-d和PEI-e改性)载体涂层涂覆的催化剂
按照与实施例20类似的方式制备催化剂制品，但分别使用PEI-b、PEI-c、PEI-d和PEI-e代替PEI-a。
STEM元素绘图
在实施例5的新鲜催化剂制品和参照实施例1的新鲜催化剂制品上进行Rh粒子的STEM元素绘图。结果示于图1a至图1c中。与参照实施例1的催化剂制品(如图1a所示)相比，实施例5的催化剂制品(图1b)表现出降低的新鲜Rh粒度(增加的Rh分散)和更均匀的粒度分布(图1c)。
乙烷氢解测试
将实施例2、实施例5和实施例6以及参照实施例1的催化剂制品老化并经受乙烷氢解测试。(老化条件：1000℃/氧化还原/40小时。反应条件：经脱气预处理，0.5％ C2H6和2.8％H2，用N2平衡。)结果示于图2中，并且能够定性比较Rh活性金属表面积。与参照实施例1的催化剂制品相比，实施例2、实施例5和实施例6的催化剂制品在老化后表现出更高的Rh活性金属表面积，表明在相关条件下老化时具有更高的Rh稳定性。
扰动起燃性能
老化后，测试实施例2至实施例6和参照实施例1的单负载型催化剂制品对TWC转化的扰动起燃性能。(老化条件：1000℃/氧化还原/40小时。反应条件：经富燃预处理，150℃-700℃，＝0.96-1.04，GHSV＝200,000hr-1。)NO、CO和THC转化率的结果示于图3a至图3c中。TWC活性遵循Rh-PEI-c>Rh-PEI-b>Rh-PEI-e>Rh-PEI-a>Rh-PEI-d>参照Rh/单载体的顺序。通过PEI改性的单负载型Rh体系的NOx、CO和THC的最大T50减少分别为36℃、48℃和98℃。
在更多络合配制的Rh催化剂中观察到类似的改善(实施例8至实施例12和参照实施例7)，NO、CO和THC转化率的结果示于图4a至图4c中。(老化条件：1000℃/氧化还原/40小时。反应条件：经富燃预处理，150℃-700℃，＝0.96-1.04，GHSV＝200,000hr-1。)TWC活性遵循Rh-PEI-e>Rh-PEI-b>Rh-PEI-a>Rh-PEI-d>Rh-PEI-r>参照Rh配制的催化剂的顺序。NOx、CO和THC的最大T50减少分别为27℃、36℃和36℃。
在低Pt负载量的单载体上的老化Pt催化剂中观察到类似的改善(实施例14至实施例18与参照实施例13相比)。NO、CO和THC转化率的结果示于图5a至图5c中。(老化条件：1050℃/水热/4h。反应条件：经富燃预处理，150℃-700℃，＝0.96-1.04，GHSV＝200,000hr-1。)TWC活性遵循Pt-PEI-d>Pt-PEI-b>Pt-PEI-c～e>参照Pt/单载体的顺序。
在低PGM负载量的老化RhPt双金属催化剂中观察到类似的改善(实施例20至实施例24与参照实施例19相比)。NO、CO和THC转化率的结果示于图6a至图6c中。(老化条件：1050℃/水热/4h。反应条件：经富燃预处理，150℃-700℃，＝0.96-1.04，GHSV＝200,000hr-1。)TWC活性遵循RhPt-PEI-c>RhPt-PEI-b>RhPt-PEI-e>RhPt-PEI-a>RhPt-PEI-d>参照RhPt配制的催化剂的顺序。
以上详细描述已通过解释和说明的方式提供，并且不旨在限制所附权利要求的范围。本文所示的目前优选的实施方案的许多变型形式对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的，并且保持在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (52)

1.一种制造催化剂制品的方法，所述方法包括：
提供多胺与PGM的络合物；
提供载体材料；
将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；
将所述负载的载体材料设置在基底上；以及
加热所述负载的载体材料以在所述载体材料上形成所述PGM的纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺包括聚乙烯亚胺。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述多胺具有100g/mol至1,000,000g/mol的重均分子量Mw。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述多胺具有600g/mol至800,000g/mol的重均分子量Mw。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述PGM选自铑、钯和铂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述PGM包含铑。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述PGM包含铑和钯。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述PGM包含铑和铂。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化物，优选地Al2O3、SiO2、TiO2、CeO2、ZrO2、CeO2-ZrO2、V2O5、La2O3和沸石中的一种或多种。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝，优选地γ-氧化铝。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含二氧化铈-氧化锆。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述氧化铝和/或二氧化铈-氧化锆是掺杂的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述氧化铝和/或二氧化铈-氧化锆掺杂有以下物质的氧化物：镧、钕、钇、铌、镨、铪、钼、钛、钒、锌、镉、锰、铁、铜、钙、钡、锶、铯、镁、钾和钠中的一种或多种，优选地镧、钕和钇中的一种或多种。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中掺杂物以0.001重量％至20重量％、优选地0.5重量％至10重量％的量存在于所述氧化铝和/或二氧化铈-氧化锆中。
16.根据任一前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述载体材料为具有0.1μm至25μm、优选地0.5μm至5μm的D90的粉末的形式。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中将所述负载的载体材料以浆料的形式设置在所述基底上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中提供多胺与PGM的所述络合物包括在所述浆料中原位合成所述络合物。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述浆料是通过包括以下步骤的方法制备的：
使PGM盐与多胺在水中接触，以形成水性溶液中的多胺与PGM的所述络合物；
通过使所述载体材料与所述水性溶液接触，将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；
任选地向所述水性溶液中添加以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈-氧化锆；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述负载包括载体涂层涂覆。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述浆料具有10％至40％、优选地15％至35％的固含量。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中所述浆料还包含以下物质中的一种或多种：
储氧材料，优选地二氧化铈-氧化锆；
促进剂盐；
粘结剂；
酸或碱；
增稠剂；以及
还原剂。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述PGM包含铑，所述载体材料包含氧化铝，并且所述浆料还包含二氧化铈-氧化锆。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中所述PGM包含铑，所述载体材料包含二氧化铈-氧化锆，并且所述浆料还包含氧化铝。
25.根据权利要求17至24所述的方法，其中所述PGM包含铑，并且所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
26.根据权利要求17至25中任一项所述的方法，所述方法还包括将另外的浆料设置在所述基底上，所述另外的浆料包含以下物质中的一种或多种：另外的载体材料；储氧材料；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂，其中将所述另外的浆料设置在所述基底上在将所述载体材料设置在所述基底上之前和/或在加热所述负载的载体材料以在所述载体材料上形成所述PGM的纳米粒子之后进行。
27.根据权利要求17至26中任一项所述的方法，其中将所述负载的载体材料设置在基底上包括使所述浆料与所述基底接触，以及任选地：
向所述基底施加真空，和/或
干燥所述基底上的所述浆料。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述干燥在以下条件下发生：
在60℃至200℃，优选地70℃至130℃的温度下；并且/或者
达10分钟至360分钟，优选地15分钟至60分钟。
29.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述基底包括堇青石。
30.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述基底为蜂窝体整料、壁流式过滤器或流通式过滤器的形式。
31.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述加热在以下条件下进行：
在400℃至700℃，优选地400℃至600℃，更优选地450℃至600℃的温度下；并且/或者
达10分钟至360分钟，优选地35分钟至120分钟。
32.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述加热包括煅烧。
33.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述纳米粒子具有0.1nm至10nm、优选地0.2nm至5nm、更优选地0.2nm至4nm的D50。
34.一种能够通过根据任一前述权利要求所述的方法获得的催化剂制品，所述催化剂制品在排放处理系统中使用。
35.根据权利要求34所述的催化剂制品，所述催化剂制品用于三效催化。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的催化剂制品，所述催化剂制品具有1g/in3至3g/in3的载体涂层涂覆负载量。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的催化剂制品，其中所述基底包括壁流式过滤器基底。
38.根据权利要求34至36中任一项所述的催化剂制品，其中所述基底包括流通式基底。
39.根据权利要求34至38中任一项所述的催化剂制品，所述催化剂制品包括其上具有铑的载体材料底层以及其上具有钯的载体材料顶层。
40.根据权利要求34至38中任一项所述的催化剂制品，所述催化剂制品包括其上具有钯的载体材料底层以及其上具有铑的载体材料顶层。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的催化剂制品，其中所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的催化剂制品，所述催化剂制品包含2g/ft3至15g/ft3铑，优选地5g/ft3至10g/ft3铑。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的催化剂制品，所述催化剂制品包含50g/ft3至200g/ft3钯，优选地80g/ft3至150g/ft3钯。
44.根据权利要求34至43中任一项所述的催化剂制品，其中将所述负载的载体材料以浆料的形式设置在所述基底上，所述PGM包含铑，所述载体材料包含氧化铝，并且所述浆料还包含二氧化铈-氧化锆。
45.根据权利要求34至43中任一项所述的催化剂制品，其中将所述负载的载体材料以浆料的形式设置在所述基底上，所述PGM包含铑，所述载体材料包含二氧化铈-氧化锆，并且所述浆料还包含氧化铝。
46.根据权利要求34至43中任一项所述的催化剂制品，其中将所述负载的载体材料以浆料的形式设置在所述基底上，所述PGM包含铑，并且所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈-氧化锆。
47.一种排放处理系统，所述排放处理系统包括根据权利要求34至46中任一项所述的催化剂制品。
48.根据权利要求47所述的排放处理系统，所述排放处理系统用于汽油引擎。
49.根据权利要求48所述的排放处理系统，其中所述汽油引擎在化学计量条件下操作。
50.一种处理废气的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求34至46中任一项所述的催化剂制品；以及
使所述催化剂制品与废气接触。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述废气来自汽油引擎。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述汽油引擎在化学计量条件下操作。
CN202280010650.7A 2021-03-19 2022-03-14 使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用 Pending CN116723888A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163200642P 2021-03-19 2021-03-19
US63/200,642 2021-03-19
PCT/GB2022/050647 WO2022195262A1 (en) 2021-03-19 2022-03-14 Preparation of supported metal nanoparticles using polyamine for three-way catalysis application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116723888A true CN116723888A (zh) 2023-09-08

Family

ID=80775390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280010650.7A Pending CN116723888A (zh) 2021-03-19 2022-03-14 使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220297095A1 (zh)
EP (1) EP4059590A1 (zh)
JP (1) JP2024511688A (zh)
CN (1) CN116723888A (zh)
WO (1) WO2022195262A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117098601A (zh) * 2021-06-10 2023-11-21 庄信万丰股份有限公司 使用鞣酸作为络合和还原剂的钯固定和低新鲜储氧能力
US11845063B2 (en) * 2021-06-10 2023-12-19 Johnson Matthey Public Limited Company TWC activity using rhodium/platinum and tannic acid as a complexing and reducing agent
CN115787285A (zh) * 2022-11-11 2023-03-14 航天特种材料及工艺技术研究所 一种含有磷酸镧涂层的氧化铝纤维三维织物及其制备方法和应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4292199A (en) * 1980-08-18 1981-09-29 Uop Inc. Method of preparing a support matrix
JP3795895B2 (ja) * 2004-03-25 2006-07-12 田中貴金属工業株式会社 触媒の製造方法
JP3969444B2 (ja) * 2005-09-29 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 貴金属触媒の製造方法
WO2012042479A1 (en) 2010-09-29 2012-04-05 Basf Se Polymer assisted synthesis of supported metal catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022195262A1 (en) 2022-09-22
US20220297095A1 (en) 2022-09-22
JP2024511688A (ja) 2024-03-15
EP4059590A1 (en) 2022-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5361855B2 (ja) パラジウム−ロジウム単一層触媒
CN116723888A (zh) 使用多胺制备负载型金属纳米粒子用于三效催化应用
CN103889554A (zh) 用于制备二氧化铈-氧化锆-氧化铝复合氧化物的方法及其应用
JP2001232200A (ja) 希土類金属酸化物を用いた三元触媒
CN111065456B (zh) 废气净化催化剂
EP3271070A1 (en) Automotive catalysts with palladium supported in an alumina-free layer
CN117769459A (zh) 用于三效催化应用的聚马来酸辅助的金属纳米粒子合成
WO2012077510A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒の製造方法および自動車両
US11845065B2 (en) Palladium fixing and low fresh oxygen storage capacity using tannic acid as a complexing and reducing agent
US20230070493A1 (en) Twc catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
JP2006298759A (ja) 排ガス浄化用触媒
WO2012005235A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
CN104941677B (zh) 一种高稳定性的涂层材料和机动车尾气净化催化剂的制备方法
US20230234040A1 (en) Humic acid assisted metal nanoparticle synthesis for three-way catalysis application
CN117177813A (zh) 使用铑/铂和鞣酸作为络合和还原剂的改进的twc活性
US20230018328A1 (en) Anionic pgm carboxylate assisted pgm nanoparticle synthesis for exhaust gas treatment applications
CN117836055A (zh) 制造催化剂中间体的方法
JP2001259425A (ja) 排ガス浄化用触媒

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