CZ20004881A3 - Katalyzátor výfukových plynů, obsahující rhodium, zirkonium a oxid vzácné zeminy - Google Patents

Katalyzátor výfukových plynů, obsahující rhodium, zirkonium a oxid vzácné zeminy Download PDF

Info

Publication number
CZ20004881A3
CZ20004881A3 CZ20004881A CZ20004881A CZ20004881A3 CZ 20004881 A3 CZ20004881 A3 CZ 20004881A3 CZ 20004881 A CZ20004881 A CZ 20004881A CZ 20004881 A CZ20004881 A CZ 20004881A CZ 20004881 A3 CZ20004881 A3 CZ 20004881A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
catalyst
rhodium
support
catalyst according
rare earth
Prior art date
Application number
CZ20004881A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ297085B6 (cs
Inventor
Paul Joseph Andersen
Original Assignee
Johnson Matthey Public Limited Company
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 Public Limited Company filed Critical Johnson Matthey Public Limited Company
Publication of CZ20004881A3 publication Critical patent/CZ20004881A3/cs
Publication of CZ297085B6 publication Critical patent/CZ297085B6/cs

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01J23/38—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
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

Katalyzátor výfukových plynů obsahující rhodium, oxid zirkoničitý a oxid vzácné zeminy
Oblast techniky
Tento vynález se týká katalyzátoru a použitého způsobu jeho katalýzy chemické reakce.
Dosavadní stav techniky
Rhodium se často užívá jako katalyticky aktivní materiál, zejména pro redukci oxidů dusíku (NOX) na dusík. Používá se jako katalyticky aktivní složka v trojcestném katalyzátoru (Three way catalyst TWC), který bojuje se znečištěním vzduchu motorovými výfukovými plyny konverzí NOX na dusík, CO na CO2 a uhlovodíků (HC) na CO2 a H2O. TWC dosahují vysoké konverze CO a NOX obsahem velkého množství palladia jako katalyticky aktivního • 'l 1 materiálu, například 100 g na ft (na 0,028 m ), nebo kombinací malého množství rhodia, □ 1 Q například 6 g na ft (na 0,028 m ), s malým množstvím palladia, například 54 g na ft (na 0,028 m ), nebo s malým množstvím platiny například 33 g na ft (na 0,028 m ), nebo s malým množstvím palladia a platiny. Drahé kovy, složky platina, palladium a rhodium, jsou však vzácné a drahé, a podílejí se značným dílem na celkových nákladech katalyzátoru Proto by bylo žádoucí nalézt nový katalyzátor, který dosahuje vysoké aktivity při nižším obsahu těchto složek, drahých kovů. Katalyzátor by měl vyhovovat přísným podmínkám, kterým je vystaven při používání, například by měl být vysoce tepelně stabilní. Navíc byla zjištěna u TWC, obsahujících velká množství palladia, zvláštní citlivost na otravu sloučeninami síry vznikajícími z motorového paliva, a bylo by žádoucí tuto otravu omezit nebo jí zabránit. Předkládaný vynález poskytuje takový zlepšený katalyzátor.
Podstata vynálezu
Tedy, vynález poskytuje katalyzátor obsahující rhodium na podkladu, přičemž podklad zahrnuje:
• ·· «· ···· ·* · ·· · · ··· ···· • ·· · · ··· · · · ······ · 4 · « · _ ········· ··· ·< ·· ··€ «· ··· (a) 52 až 95 % oxidu zirkoničitého, a (b) 5 až 48 % oxidu vzácné zeminy, vztaženo na celkovou hmotnost (a) a (b), koncentrace rhodia na podkladu je 0,035 až 0,35 % vztaženo na celkovou hmotnost rhodia a podkladu, a katalyzátor obsahuje 1,2 až 4,0 g na in3 (g na 16,4 cm3) vztaženo na celkový obsah (a) a (b).
Vynález také poskytuje způsob katalýzy chemické reakce zahrnující redukci oxidů dusíku na dusík, přičemž tento způsob zahrnuje kontakt oxidů dusíku s katalyzátorem.
Existuje mnoho známých katalyzátorů, ale žádný neodpovídá předkládanému katalyzátoru.
US dokument 5057483 popisuje kompozici katalyzátoru, který se skládá z nosiče, na kterém je nanesen katalytický materiál, přičemž tento katalytický materiál zahrnuje:
- první povlak nanesený na nosiči, zahrnující nejprve aktivovaný podklad z oxidu hlinitého, katalyticky účinné množství první platinové katalytické složky rozptýlené na výše zmíněném podkladu z oxidu hlinitého, a katalyticky účinné množství ceru; a
- druhý povlak nanesený na nosiči, který zahrnuje spoluvytvořený podklad z oxidů vzácných zemin - oxidu zirkoničitého, a katalyticky účinné množství první rhodiové katalytické složky rozptýlené na spoluvytvářený podklad z oxidu vzácné zeminy - oxidu zirkoničitého, druhotně aktivovaný podklad z oxidu hlinitého, a katalyticky účinné množství druhé platinové katalytické složky rozptýlené na sekundárním podkladu z oxidu hlinitého.
Dokument WO 98/03251 popisuje způsob výroby trojcestných katalyzátorů z kovů platinové skupiny, které obsahují vysokoteplotní katalytickou složku a nízkoteplotní katalytickou složku. Každá katalytická složka je představována ve skladbě katalyzátoru jako separátní odlišné částice ve stejné vodné povlakové vrstvě, přičemž tento způsob zahrnuje:
(a) vytvoření spojeného vodného povlaku vysokoteplotního katalyzátorového podkladového materiálu na neporézním substrátu a nízkoteplotního katalyzátorového podkladového materiálu ze suspenze, ve které všechny materiály podkladu katalyzátoru mají dostatečně velké částice, aby bylo zabráněno každému podkladovému materiálu katalyzátoru vytváření roztoku nebo sólu s kapalným médiem suspenze; a ·· ·· · · · · ·· • · · · · · ·· · ···· · 9 (b) impregnaci kovů nebo platinové skupiny kovů do každého katalyzátorového podkladového materiálu buď vytvářením vodných povlaků na neporézním substrátu nebo dříve vytvořeném suspenzním vodném povlaku.
Předkládaný katalyzátor je překvapivě vysoce aktivní, zvláště pro redukci oxidů dusíku na dusík, zejména ve spojení s oxidací CO na CO2. Rovněž je vysoce aktivní pro oxidaci HC (uhlovodíků) na CO2 a H2O. Má vysokou životnost při tepelným zatížení. Je tedy mimořádně účinný jako trojcestný katalyzátor (TWC). Nevyžaduje přítomnost Pt a Pd. Předkládaný katalyzátor obsahuje na podkladu pouze nízkou koncentraci Rh, ale neobsahuje Pt a Pd, které jsou obsaženy ve známých katalyzátorech ze stavu techniky a zahrnuje pouze uvedenou nízkou koncentraci Rh rezultující v relativně nízké konverzi NOX a nízké konverzi CO a HC. Předkládaný katalyzátor může poskytnout stejnou konverzi CO na CO2 a NOX na dusík jako známé katalyzátory, které obsahují stejné množství Rh, avšak navíc Pd. Předkládaný katalyzátor je při vysokém zatížení méně citlivý na otravu sloučeninami síry (S) než je katalyzátor založený zejména na Pd.
Předkládaný katalyzátor zahrnuje nízkou koncentraci rhodia na speciálním podkladu, jehož hlavní složky jsou přítomné ve vysoké koncentraci v katalyzátoru.
Katalyzátor může být v obvyklé formě, například ve formě peletovaného lože nebo pěny ale nejlépe ve formě voštinového monolitu přes jehož otvory proudí výfukové plyny motoru a v jehož otvorech je na podkladu naneseno rhodium. Katalyzátor, který je ve formě monolitu nebo peletovaného lože nebo pěny či v jiné formě bude mít určitý celkový objem, a to takový objem, který odpovídá 1,2 až 4,0 g na in (na 16,4 cm ) koncentrace oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy vztaženo na podklad oxidu zirkoničitého plus oxidu vzácné zeminy. Objem zahrnuje prázdná místa na katalyzátoru, například neobsazené části monolitu kterými proudí plyn; to je obvyklá cesta snížení koncentrace.
Katalyzátor obsahuje 1,2 až 4,0 g, výhodně 1,2 až 3,2 g na in (na 16,4 cm ) oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy z podkladu oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy. Koncentrace rhodia na podkladu je 0,035 až 0,35 %, výhodně 0,1 až 0,35 %, vztaženo na celkovou hmotnost rhodia a podkladu.
Předkládaný podklad se skládá z (a) 52 až 95 % oxidu zirkoničitého a (b) 5 až 48 % oxidu vzácné zeminy, výhodně z (a) 52 až 88 % oxidu zirkoničitého a (b) 12 až 48 % oxidu vzácné zeminy, zejména (a) 72 až 82 % oxidu zirkoničitého a (b) 18 až 28 % oxidu vzácné •· · ···· · · • · · · · · · · · zeminy, vztaženo na celkovou hmotnost (a) a (b). Oxidem vzácné zeminy je výhodně jeden nebo několik z následujících oxidů: oxid čeřitý, oxid lanthanitý, oxid neodymitý, oxid praseodymitý a oxid yttritý. Výhodně oxid vzácné zeminy obsahuje cer. Výhodné je, když oxid vzácné zeminy je oxid ceru spolu s jiným oxidem vzácné zeminy.Výhodné je, když se podklad skládá z:
(a) 52 až 88 % oxidu zirkoničitého, (b') 10 až 40 % ceru, a (b) 2 až 8 % oxidu vzácné zeminyjiné než cer, vztaženo na celkovou hmotnost (a), (b') a (b).
Podklad zahrnuje zejména:
(a) 72 až 82 % oxidu zirkoničitého, (b') 15 až 25 % ceru, a (b) 3 až 5 % oxidu vzácné zeminyjiné než cer, vztaženo na celkovou hmotnost (a), (b') a (b).
Výhodné je, když (a) a (b) tvoří 100 % podkladu, přesto mohou být přítomny také jiné materiály; avšak nejlépe je se vyhnout oxidu hlinitému, aby se zabránilo interakcím rhodium - oxid hlinitý. Obvykle (a) a (b) tvoří 90 až 100 % hmotnostních podkladu. Zejména je preferovaný podklad, skládající se v podstatě z (a) 72 až 82 % oxidu zirkoničitého, (b') 15 až 25 % čeřitého, a (b) 3 až 5 % oxidu vzácné zeminyjiné než cer, vztaženo na celkovou hmotnost (a), (b') a (b).
Oxid vzácné zeminy jiný než oxid ceru jsou obvykle jeden nebo několik oxidů, vybrané ze skupiny: oxid lanthanitý, oxid neodymitý, oxid praseodymitý a oxid yttritý. Výhodné je, kdyžje oxidem vzácné zeminy, jiným než oxid ceru, oxid lanthanitý.
• · · ······ ·· · ···· ··· ···· • ·· · ···· · · · ······ » · · · · ··· · · · · · · ··· ·· ·· ··· ·· ···
Katalyzátor zahrnuje na podkladu rhodium. To může obsahovat i další přídavné materiály, které mohou být obvykle ve směsích. Například rhodium na podkladu může být ve směsi s materiálem potlačujícím H2S, např. jeden nebo několik oxidů vybraných ze skupiny: NiO, Fe2O3, CO3O4 a MnCh; upřednostňován je NiO. Eventuelně materiál potlačující H2S může být ve vrstvě překrývající na podkladu rhodium. Materiál potlačující H2S se obvykle vnáší v množství 0,05 až 0,5 g na in3 (na 16,4 cm3).
Rhodium na podkladu lze smíchat s katalyticky aktivním materiálem ke zlepšení adheze vodné povlakové vrstvy obsahující rhodium na podkladu, například adhezi k monolitu nebo materiálu stabilizujícího vodnou povlakovou vrstvu proti slinování při vysokých teplotách. Výhodným materiálem splňujícím obě funkce je částicovitý oxid, který je směsí oxidu hlinitého a oxidu lanthanitého, výhodně s obsahem 2 až 7 % oxidu lanthanitého, vztaženo na celkovou hmotnost oxidu hlinitého a oxidu lanthanitého.
Rhodium na podkladu může být smícháno s jiným katalyticky aktivním materiálem, zejména zahrnujícím jeden nebo několik materiálů vybraných z Rh, Pt a Pd, na samostatném podkladu, výhodně, když není přítomné žádné Rh. Přítomná Pt a/nebo Pd na tomto samostatném podkladu jsou odlišné od Rh na existujícím podkladu. Samostatný podklad bývá obvykle oxidový podklad. Eventuelně, může být druhý katalyticky aktivní materiál na podkladu v oddělené vrstvě od rhodia na podkladu.
Rhodium, které je na podkladu obsahující (a) a (b) může být ve směsi s jiným katalyticky aktivním materiálem, zejména Pt a/nebo Pd, na tomto podkladu. Je však preferováno, když rhodium na nosiči je zbaveno Pt a Pd; je výhodné držet odděleně jakoukoliv Pt a / nebo Pd.
o O
Katalyzátor obvykle obsahuje 1 až 25 g, například 1 až 9 g, na fit (na 0,028 m) rhodia, které je obsaženo na podkladu obsahující (a) a (b).
Katalyzátor může obsahovat promotory. Když obsahuje Pd, může být přítomen jako promotor obecně kov, jako jsou kovy alkalických zemin, například promotory Ba nebo La nebo Nd.
Katalyzátor může být připraven jakoukoliv vhodnou cestou, například cestou, která je obvyklá jako taková. Prekurzor Rh se výhodně deponuje na podkladu skládajícího se z (a) a (b), a podklad nesoucí prekurzor Rh se kalcinuje. Před nebo po vytvoření podkladu nesoucího
Rh, je tento podklad výhodně nanesen na nosič jako je například voštinový monolit. Povlak může být nanesen ponořením monolitu do vodné suspenze podkladu nebo průchodem monolitu přes clonu suspenze. Suspenze může obsahovat přídavky materiálů, nebo jejich prekurzorů, které by měl obsahovat katalyzátor, jako jsou například materiály uvedené výše. Alternativně nebo dodatečně může být přidávaný materiál nebo jeho prekurzor zaveden do vrstvy nad nebo pod vrstvou zahrnující rhodium na podkladu, ale není to preferováno. Vrstva nad nebo pod se může zavést způsobem podobným tomu, jakým se zavádí rhodium na nosič, obvykle pomocí vodné suspenze.
Prekurzor Rh může být deponován na nosič impregnací vodným roztokem prekurzoru Rh, jako je například RhCh nebo výhodně Rh(NO3)3 na nosič. Eventuelně může být prekurzor Rh deponován na podklad precipitací, například hydrolýzou soli Rh jako je Rh(NO3)3. Výhodně je vodný roztok prekurzoru Rh nasytí do podkladu, ve vodné suspenzi se vytváří nasycený nosič, a vodnou suspenzí se pokryje nosič a pokrytý nosič se kalcinuje.
Prekurzor Rh, který je deponován na podkladu, může obsahovat příměsi jiných materiálů (nebo jejich prekurzorů, to je prekurzory Pt a/nebo Pd), které mohou existovat ve stejné vrstvě jako Rh. Eventuelně mohou být takové jiné materiály nebo jejich prekurzory deponované na podklad odděleně, například po nanesení podkladu na nosič.
Katalyzátor je užitečný pro katalýzu chemické reakce zahrnující redukci oxidů dusíku na dusík, kontaktem oxidů dusíku s katalyzátorem. Katalyzátor je zvláště užitečný pro čistění vzduchu znečištěného výfukovými plyny z motoru obsahující oxidy dusíku, oxid uhelnatý a uhlovodíky, kontaktem výfukových plynů s katalyzátorem. Katalyzátor může být použit způsobem, který je pro něj obvyklý. Motorem je výhodně nějaký motor dopravního prostředku, zejména automobilový motor. Motorem je výhodně motor benzínový. Katalyzátor může být umístěn v těsném spojení u motoru nebo výhodně pod podlahou vozidla. Katalyzátor lze použít s jinými katalyzátory, například ho lze použít jako katalyzátor umístěný pod podlahou spolu s katalyzátorem spojeným těsně u motoru.
Vynález je objasněn pomocí následujících příkladů.
• ·· ····· ·· · ·· · · · · ··· · · • · · ·· · ··· ··· ·· ♦ · ··· ·· ···
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Materiál obsahující oxid zirkoničitý/Rh stabilizovaný CeLa byl připraven impregnací vodného roztoku Rh(NO3)3 do materiálu z oxidu zirkoničitého stabilizovaného CeLa, pomocí zárodečné vlhkostní techniky na koncentraci 0,22 % hmotnostních Rh. Zárodečná vlhkostní technika je známý způsob, při kterém se vzorek materiálu, jenž má být impregnován impregnuje kontaktem s rostoucími objemy vody dokud se již více neabsorbuje, tak, aby se určilo maximum objemu, který materiál bude schopen pojmout a následně se materiál, impregnuje kontaktem se stejným objemem vodného roztoku impregnantu. Materiál z CeLa stabilizovaného oxidu zirkoničitého měl složení 4 % La2O3, 20 % CeO2 a 76 % ZrO2. Množství NiO byla suspendována ve vodě při obsahu kolem 4 % hmotnostních pevné fáze a mleta za mokra na střední velikost částic kolem 6 mikrometrů. Následně byla NiO suspenze mleta za mokra, k výsledné suspenzi byl přidán oxid zirkoničitý stabilizovaný CeLa/Rh a byl dále mlet za mokra na střední velikost částic okolo 5 mikrometrů za vytvoření suspenze (A) s obsahem pevné fáze kolem 65 % hmotnostních. Oxid hlinitý stabilizovaný La - se složením 4 % hmotn. La2O3 a 96 % hmotn. AI2O3 ve vodě s obsahem pevné fáze kolem 40 % hmotnostních byl suspendován odděleně a potom mlet za mokra na střední velikost částic kolem 5 mikrometrů za vzniku suspenze (B). Suspenze (A) a suspenze (B) byly smíchány v hmotnostním poměru (A) : (B) rovném 2,42 : 1, vztaženo na pevnou fázi a upraveno na obsah pevné fáze přibližně 50 % hmotnostních, suspenzí byl pokryt ponořením obvyklý kordieritový voštinový monolit se 400 otvory na čtverečný palec (na 6,45 cm2). Po odfoukání přebytku vodného povlaku stlačeným vzduchem se poté potažený substrát suší při 60 °C a kalcinuje při 500 °C v proudu vzduchu.
Celkově bylo naneseno 2,39 g na in3 (na 16,4 cm3) kompozice s hmotnostním složením 29,21 % oxidu hlinitého stabilizovaného La, 66,87 % oxidu zirkoničitého stabilizovaného CeLa, 3,77 % NiO a 0,15 % Rh. Katalyzátor tedy obsahoval rhodium na podkladu skládající se z 76 % oxidu zirkoničitého, 20 % čeřitého a 4 % oxidu lanthanitého a celkem obsahoval na nosiči z oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy 1,60 g na in3 (na 16,4 cm ) oxidu zirkoničitého a oxid vzácné zeminy.
• · · · ···· · · • · · · · · · • · · · · · · · · • · · · · · · · ·
Srovnávací příklad 1
Množství NiO bylo suspendováno ve vodě při obsahu kolem 4 % hmotnostních pevné fáze a mleto za mokra na střední velikost částic kolem 6 mikrometrů. Cer stabilizovaný Zr byl přidán do výsledné suspenze NiO, která byla potom dále mleta za mokra na střední velikost částic kolem 5 mikrometrů za tvorby suspenze (A) s obsahem pevné fáze kolem 65 % hmotnostních. Cer stabilizovaný Zr měl složení 58 % CeO2 a 42 % ZrO2. Odděleně byl oxid hlinitý stejného složení jako v příkladě 1 suspendován ve vodě s obsahem pevné fáze kolem 40 % hmotnostních byl a potom mlet za mokra na střední velikost částic kolem 5 mikrometrů za vzniku suspenze (B). Suspenze (A) a suspenze (B) byly smíchány v hmotnostním poměru A : B = 2,42 : 1, vztaženo na pevnou fázi, a byly upraveny na obsah pevné fáze přibližně 50 % hmotnostních a naneseny na monolit identický s příkladem 1 máčením. Po odfoukání přebytku mokrého povlaku stlačeným vzduchem byl potom pokrytý substrát vysušen při 60 °C a kalcinován při 500 °C v proudu vzduchu. Vzniklý pokrytý substrát byl impregnován roztokem Pd : Rh : Nd z Pd(NO3)2 : Rh(NO3)3 : Nd(NO3)3, který také obsahoval 150 g / litr kyseliny citrónové, a potom znovu sušen při 60 °C a kalcinován při 500 °C v proudu vzduchu. Substrát byl potom impregnován baryem z roztoku octanu bamatého, a opět znovu vysušen při 60 °C a kalcinován při 500 °C v proudu vzduchu.
Celkový obsah byl 3,05 g na in3 (na 16,4 cm3) s hmotnostním složením 23,0 % oxidu hlinitého stabilizovaného La, 52,5 % ceru stabilizovaného Zr, 3,0 % NiO, 7,0 % Nd2O3, 13,4 % BaO a 0,99 % Pd a 0,11 % Rh. Ve shodě s tím, zahrnoval katalyzátor rhodium na podkladu
O -Ί % ceru 42 % oxidu zirkoničitého, a obsahoval celkem 1,60 g na in (na 16,4 cm ) oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy na podkladu tvořené oxidem zirkoničitým a oxidem vzácné zeminy. Tento katalyzátor je komerčně vhodný jako trojcestný katalyzátor (TWC).
Srovnávací příklad 2
Byl opakován srovnávací příklad 1 s tím rozdílem, že nebyl použit Pd(NO3)2, takže produkt neobsahoval Pd.
Celkový obsah byl 3,01 g na in3 (na 16,4 cm3) s hmotnostním složením 23,19 % oxidu hlinitého stabilizovaného La, 53,10 % ceru stabilizovaného Zr, 2,99 % NiO, 6,98 % ISfcLOa, 13,62 % BaO a 0,12 % Rh. Adekvátně obsahoval katalyzátor rhodium na podkladu o skládajícího se z 58 % ceru a 42 % oxidu zirkoničitého, a obsahujícím 1,60 g na in (na 16,4 cm3) oxidu zirkoničitého a oxidu vzácné zeminy na podkladu tvořeným oxidem zirkoničitým a oxidem vzácné zeminy.
Příklad 2 a srovnávací příklady 3 a 4
Katalyzátor popsaný v příkladu 1 a srovnávacích příkladech 1 a 2 byl každý podroben „zestárnutí“ na motorovém dynamometrickém kole, které simulovalo 100 000 mílí silničního provozu.. Kolo mělo teplotu katalyzátoru zvolenou od 850 °C do 1000 °C a dobu 120 hodin. Po tomto zestárnutí byl katalyzátor upevněn na testovací motorový dynamometr a bylo změřeno procento konverze uhlovodíků (HC), oxidu uhelnatého (CO) a oxidů dusíku (NOX) ve výfukových plynech při různém poměru vzduch / palivo s teplotou výfukových plynů na katalyzátorovém vstupu 450 °C. Při speciálním poměru vzduch / palivo (který je blízký steichiometrickému poměru), je procento konverze CO a NOX vyrovnané a tato hodnota konverze je uvažována jako přechodový bod CO/NOX (cross-over point COP). Pro každý katalyzátor po zestárnutí je uveden COP v tabulce 1 spolu s HC účinností při stejném poměru vzduch / palivo, při kterém se vyskytuje COP. Účinnost COP a HC dohromady reprezentují účinek TWC.
Tabulka 1
Účinek TWC po 100 000 mílích simulovaného silničního stárnutí.
• ·· ······ ·· · • · · · ··· · · · 0 • 0 0 0 0 · · · · · · 0» · · · · · · · · 0 000 ·· 0 000 000 00 0· 000 0· 000
Katalyzátor HC překročení přechodu (% konverze) CO/NOX
příklad 2 příklad 1 81 89
porovnávací porovnávací
příklad 3 příklad 1 89 87
porovnávací porovnávací
příklad 4 příklad 2 44 44
Každý z katalyzátorů obsahoval v podstatě stejné množství Rh, ale z tabulky lze vidět, že katalyzátor podle příkladu 1 měl účinnost konverze CO a NOX ekvivalentní ke standardu TWC, který navíc obsahoval významné množství nákladného drahocenného kovu, Pd. Také lze vidět, že pouhé vynechání Pd ze standardního TWC mělo za následek drastickou ztrátu účinnosti.
Příklad 3
Byl opakován postup podle příkladu 1, stím rozdílem, že koncentrace Rh v impregnovaném oxidu zirkoničitém stabilizovaném CeLa byla 0,11 % hmotnostních a celkové množství bylo 4,70 g na in3 (na 16,4 cm3), přičemž kompozice obsahovala hmotnostně 68,09 % oxidu zirkoničitého stabilizovaného CeLa, 29,78 % oxidu hlinitého stabilizovaného La, 1,92 % NiO a 0,076 % Rh.
Příklad 4
Katalyzátor podle příkladu 3 byl testován způsobem popsaným v příkladě 2, přičemž byly získány následující výsledky:
• · · ♦ ♦ · · · · · · • · · · · * · ··· • ·· · · ··· · · • · ··· * · · · · ··· ·· ·· ··· ·· ···
Tabulka 2
TWC aktivita po 100 000 mílích simulovaného silničního stárnutí.
Překročení přechodu (% konverze)
HC CO/NOX
81
V mezích standardních odchylek zjištěných při těchto testech, jsou výsledky uvedené v tabulce 2 ekvivalentní k výsledkům uvedeným v příkladě 2 v tabulce 1.

Claims (16)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Katalyzátor, vyznačující se tím, že obsahuje rhodium na podkladu, přičemž podklad se skládá z:
    (a) 52 až 95 % oxidu zirkoničitého, a (b) 5 až 48 % oxidu vzácné zeminy, vztaženo na celkovou hmotnost (a) a (b), koncentrace rhodia na podkladu je 0,035 až 0,35 % vztaženo na celkovou hmotnost rhodia a podkladu, a katalyzátor obsahuje celkem 1,2 až 4,0 g na in3 (g na 16,4 cm3) (a) a (b).
  2. 2 . Katalyzátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že (a) a (b) představují 90 až 100 % hmotnosti podkladu.
  3. 3. Katalyzátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podklad zahrnuje:
    (a) 52 až 88 % oxidu zirkoničitého, a (b) 12 až 48 % oxidu vzácné zeminy, vztaženo na celkovou hmotnost (a) a (b).
  4. 4. Katalyzátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podklad zahrnuje:
    (a) 52 až 88 % oxidu zirkoničitého, (b') 10 až 40 % ceru, a (b) 2 až 8 % oxidu vzácné zeminy jiné než cer, vztaženo na celkovou hmotnost (a), (b') a (b”).
  5. 5. Katalyzátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že se podklad skládá v podstatě z:
    (a) 72 až 82 % oxidu zirkoničitého, (b') 15 až 25 % ceru, a (b) 3 až 5 % oxidu vzácné zeminy jiné než cer, vztaženo na celkovou hmotnost (a), (b') a (b).
  6. 6. Katalyzátor podle nároků 4 nebo 5, vyznačující se tím, že oxidem vzácné zeminy jiné než cer je oxid lanthanitý.
  7. 7. Katalyzátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje 1 až 25 g na ft3 (na 0,028 m3) rhodia.
  8. 8. Katalyzátor podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rhodium na podkladu neobsahuje platinu a palladium.
  9. 9. Katalyzátor podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že neobsahuje platinu a palladium.
  10. 10. Katalyzátor podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rhodium na podkladu je ve směsi s materiálem potlačujícím H2S.
  11. 11. Katalyzátor podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rhodium na podkladu je ve směsi s částicovým oxidem, který je směsí oxidu hlinitého a oxidu lanthanitého.
  12. 12. Katalyzátor podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje voštinový monolit, jehož otvory proudí výfukový plyn motoru a v jehož otvorech je naneseno rhodium na podkladu.
    V ......
  13. 13. Způsob katalýzy chemické reakce zahrnující redukci oxidů dusíku na dusík, vyznačující se tím, že zahrnuje kontakt oxidů dusíku s katalyzátorem podle některého z předcházejících nároků 1 až 12.
  14. 14. Způsob čistění znečištěného vzduchu z motorových plynů obsahujících oxidy dusíku, oxid uhelnatý a uhlovodíky, vyznačující se tím, že zahrnuje kontakt výfukového plynu s katalyzátorem podle některého z nároků 1 až 12.
  15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že motorem je motor vozidla.
  16. 16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že motorem je benzínový motor.
CZ20004881A 1998-06-22 1999-06-16 Kompozice trojcestného katalyzátoru výfukových plynu obsahující rhodium, oxid zirkonicitý a oxid lanthanitý CZ297085B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9813367.1A GB9813367D0 (en) 1998-06-22 1998-06-22 Catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20004881A3 true CZ20004881A3 (cs) 2001-08-15
CZ297085B6 CZ297085B6 (cs) 2006-09-13

Family

ID=10834114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20004881A CZ297085B6 (cs) 1998-06-22 1999-06-16 Kompozice trojcestného katalyzátoru výfukových plynu obsahující rhodium, oxid zirkonicitý a oxid lanthanitý

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6692712B1 (cs)
EP (1) EP1098702B1 (cs)
JP (1) JP4454855B2 (cs)
KR (1) KR100604139B1 (cs)
CN (1) CN1152743C (cs)
AU (1) AU737460B2 (cs)
BR (1) BR9911494B1 (cs)
CA (1) CA2335812C (cs)
CZ (1) CZ297085B6 (cs)
DE (1) DE69910791T2 (cs)
ES (1) ES2207236T3 (cs)
GB (1) GB9813367D0 (cs)
IN (1) IN2001MU00029A (cs)
MX (1) MX220384B (cs)
NO (1) NO321689B1 (cs)
NZ (1) NZ509109A (cs)
PL (1) PL198392B1 (cs)
WO (1) WO1999067020A1 (cs)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081431B2 (en) * 2000-09-08 2006-07-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha NOx absorbent and absorption reduction-type NOx purifying catalyst
US6930073B2 (en) * 2001-11-05 2005-08-16 Delphi Technologies, Inc. NiO catalyst configurations, methods for making NOx adsorbers, and methods for reducing emissions
US6946013B2 (en) * 2002-10-28 2005-09-20 Geo2 Technologies, Inc. Ceramic exhaust filter
US7582270B2 (en) 2002-10-28 2009-09-01 Geo2 Technologies, Inc. Multi-functional substantially fibrous mullite filtration substrates and devices
WO2005065819A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-21 Celanese International Corporation Halide free precursors for catalysts
JP4959129B2 (ja) 2004-02-16 2012-06-20 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
DE102004024026A1 (de) * 2004-03-11 2005-09-29 W.C. Heraeus Gmbh Katalysator zur N2O-Zersetzung beim Ostwaldprozess
CN100479920C (zh) 2004-03-11 2009-04-22 卡塔勒公司 排气净化催化剂
US20050202966A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-15 W.C. Heraeus Gmbh Catalyst for the decomposition of N2O in the Ostwald process
JP4199691B2 (ja) * 2004-03-25 2008-12-17 田中貴金属工業株式会社 触媒
US7601671B2 (en) * 2004-10-28 2009-10-13 Umicore Ag & Co. Kg Drying method for exhaust gas catalyst
JP4245051B2 (ja) * 2004-12-14 2009-03-25 日産自動車株式会社 排ガス浄化触媒
JP4737984B2 (ja) * 2004-12-15 2011-08-03 株式会社キャタラー 耐熱性酸化物
JP4654746B2 (ja) * 2005-04-14 2011-03-23 マツダ株式会社 排気ガス浄化触媒装置
US8115373B2 (en) 2005-07-06 2012-02-14 Rochester Institute Of Technology Self-regenerating particulate trap systems for emissions and methods thereof
US20070078053A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Catalyst for decomposition of nitrogen oxides
JP4830624B2 (ja) * 2006-05-15 2011-12-07 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP2007301526A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP4826337B2 (ja) * 2006-05-23 2011-11-30 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法
JP4265626B2 (ja) 2006-07-12 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 触媒担体粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
US7550124B2 (en) * 2006-08-21 2009-06-23 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
US7758834B2 (en) * 2006-08-21 2010-07-20 Basf Corporation Layered catalyst composite
US7648675B2 (en) * 2006-10-06 2010-01-19 Zhang Shi C Reaction sintered zirconium carbide/tungsten composite bodies and a method for producing the same
JP5140987B2 (ja) * 2006-10-24 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 触媒担体及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
AU2008206334A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-24 Dow Global Technologies Inc. Stretch fabrics and garments of olefin block polymers
US8007750B2 (en) 2007-07-19 2011-08-30 Basf Corporation Multilayered catalyst compositions
US7802420B2 (en) * 2007-07-26 2010-09-28 Eaton Corporation Catalyst composition and structure for a diesel-fueled autothermal reformer placed in and exhaust stream
US7879755B2 (en) * 2007-08-09 2011-02-01 Basf Corporation Catalyst compositions
US8038951B2 (en) 2007-08-09 2011-10-18 Basf Corporation Catalyst compositions
US7922988B2 (en) * 2007-08-09 2011-04-12 Michel Deeba Multilayered catalyst compositions
US7622096B2 (en) * 2007-08-09 2009-11-24 Basf Catalysts Llc Multilayered catalyst compositions
US20090175773A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-09 Chen Shau-Lin F Multilayered Catalyst Compositions
CN102256701B (zh) * 2008-12-19 2014-04-09 株式会社科特拉 废气净化用催化剂
JP2010149015A (ja) 2008-12-24 2010-07-08 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化触媒及び排気浄化装置
US8940242B2 (en) * 2009-04-17 2015-01-27 Basf Corporation Multi-zoned catalyst compositions
US8530372B2 (en) * 2009-07-22 2013-09-10 Basf Corporation Oxygen storage catalyst with decreased ceria reduction temperature
US8943811B2 (en) * 2010-12-22 2015-02-03 GM Global Technology Operations LLC Perovskite-based catalysts, catalyst combinations and methods of making and using the same
US8617496B2 (en) 2011-01-19 2013-12-31 Basf Corporation Three way conversion catalyst with alumina-free rhodium layer
CN102728395B (zh) * 2011-04-02 2014-05-07 中国科学院大连化学物理研究所 用于富氧气氛中还原氮氧化合物的催化剂及其制备和应用
US9011784B2 (en) * 2011-08-10 2015-04-21 Clean Diesel Technologies, Inc. Catalyst with lanthanide-doped zirconia and methods of making
JP6516862B2 (ja) 2015-10-27 2019-05-22 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒及びその製造方法並びにそれを用いた排ガス浄化装置
US11179701B2 (en) 2016-03-25 2021-11-23 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst and production method therefor, and exhaust gas purification device using same
WO2019055040A1 (en) 2017-09-18 2019-03-21 Ford Global Technologies, Llc CATALYST FOR CONTROLLING THE EMISSIONS OF MOTOR VEHICLES
JP2021531956A (ja) * 2018-07-27 2021-11-25 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company 改良されたｔｗｃ触媒を含有する高ドーパント担体
JP7184743B2 (ja) * 2019-12-26 2022-12-06 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
US11788450B2 (en) * 2020-10-30 2023-10-17 Johnson Matthey Public Limited Company TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
JP2023547301A (ja) 2020-10-30 2023-11-10 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー ガソリンエンジン排気ガス処理のための新規トリメタル白金族金属（ｐｇｍ、ｐｌａｔｉｎｕｍ ｇｒｏｕｐ ｍｅｔａｌ）触媒

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116742A (ja) * 1986-11-04 1988-05-21 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
DE68916285D1 (de) 1988-03-12 1994-07-28 Akira Igarashi Verfahren zur Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen.
US5015617A (en) 1988-04-14 1991-05-14 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Catalyst for purifying exhaust gas and method for production thereof
CA2027422A1 (en) 1989-11-08 1991-05-09 Samuel J. Tauster Three way conversion catalyst including a ceria-containing zirconia support
US5254519A (en) * 1990-02-22 1993-10-19 Engelhard Corporation Catalyst composition containing platinum and rhodium components
US5057483A (en) 1990-02-22 1991-10-15 Engelhard Corporation Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components
JP2628798B2 (ja) * 1991-03-14 1997-07-09 エヌ・イーケムキャット株式会社 耐熱性に優れた排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
FR2701472B1 (fr) * 1993-02-10 1995-05-24 Rhone Poulenc Chimie Procédé de préparation de compositions à base d'oxydes mixtes de zirconium et de cérium.
US6497851B1 (en) * 1994-12-06 2002-12-24 Englehard Corporation Engine exhaust treatment apparatus and method of use
GB9615123D0 (en) * 1996-07-18 1996-09-04 Johnson Matthey Plc Three-way conversion catalysts and methods for the preparation therof

Also Published As

Publication number Publication date
IN2001MU00029A (cs) 2005-08-19
US6692712B1 (en) 2004-02-17
AU737460B2 (en) 2001-08-23
KR100604139B1 (ko) 2006-07-25
CA2335812A1 (en) 1999-12-29
EP1098702B1 (en) 2003-08-27
CN1313787A (zh) 2001-09-19
DE69910791T2 (de) 2004-07-01
JP4454855B2 (ja) 2010-04-21
EP1098702A1 (en) 2001-05-16
WO1999067020A1 (en) 1999-12-29
MX220384B (es) 2004-05-13
ES2207236T3 (es) 2004-05-16
BR9911494A (pt) 2001-09-18
KR20010053142A (ko) 2001-06-25
CN1152743C (zh) 2004-06-09
JP2002518171A (ja) 2002-06-25
MXPA00012923A (es) 2001-09-01
GB9813367D0 (en) 1998-08-19
DE69910791D1 (de) 2003-10-02
CZ297085B6 (cs) 2006-09-13
BR9911494B1 (pt) 2011-04-19
NO20006550D0 (no) 2000-12-21
PL345033A1 (en) 2001-11-19
PL198392B1 (pl) 2008-06-30
CA2335812C (en) 2008-03-25
NZ509109A (en) 2002-09-27
NO321689B1 (no) 2006-06-19
AU4518199A (en) 2000-01-10
NO20006550L (no) 2001-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20004881A3 (cs) Katalyzátor výfukových plynů, obsahující rhodium, zirkonium a oxid vzácné zeminy
US6022825A (en) Thermally durable low H2 S three-way catalysts
KR100484688B1 (ko) 엔진배기가스처리장치및사용방법
US6066587A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
US4675308A (en) Three-way catalyst for lean operating engines
US4678770A (en) Three-way catalyst for lean exhaust systems
JP4148997B2 (ja) ３元変換触媒の製造方法
US6420306B2 (en) Burned gas purifying catalyst
US8207078B2 (en) Close coupled catalyst for purification of exhaust gas and the preparation thereof
EP0171151B1 (en) Three-way catalyst for lean exhaust systems
US10307736B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
EP2322267B1 (en) Catalyst for purifying exhaust gases
EP0562516B1 (en) Method for purifying exhaust gas
CA2165054A1 (en) Layered catalyst composite
EP0951352A1 (en) Catalyst composition and method for its manufacturing
JP3272019B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
EP0314295B1 (en) Method of making precious metal oxidation catalysts
KR20170018914A (ko) 배기 가스 처리 시스템
JP3299286B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP3431507B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP3805079B2 (ja) ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒及び浄化方法
KR20030095675A (ko) 저 백금-팔라듐-로듐 함량의 삼원촉매 제조방법
JP2001058131A (ja) 排ガス浄化用触媒
MXPA00006736A (en) Thermally durable, low h2s three way catalysts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20090616