DE102016102027A1 - Drei-Wege-Katalysator - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird eine Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung und deren Verwendung in einem Abgassystem für Verbrennungsmotoren. Die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung umfasst Rhodium, ein Cer enthaltendes Oxid und eine geträgerte Palladiumkomponente. Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst Palladium, Barium und Cobalt sowie Aluminiumoxid. Die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung zeigt eine verbesserte Anspringperformance.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung, deren Verwendung in Abgassystemen für Verbrennungsmotoren und ein Verfahren zum Behandeln eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Verbrennungsmotoren produzieren Abgase, die eine Vielzahl von Schadstoffen, einschließlich Kohlenwasserstoffe (HCs), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickstoffoxide ("NOx") enthalten. Emissionssteuerungssysteme, einschließlich Abgaskatalysatoren, werden weithin zur Verringerung der Menge dieser in die Atmosphäre emittierten Schadstoffe verwendet. Ein allgemein verwendeter Katalysator für Anwendungen bei Benzinmotoren ist der "Drei-Wege-Katalysator" (TWC). TWCs üben drei Hauptfunktionen aus: (1) Oxidation von Kohlenstoffmonoxid (CO), (2) Oxidation von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen und (3) Reduktion von NOx zu N2.
  • TWCs erreichen, wie andere Abgaskatalysatoren, typischerweise sehr hohe Wirksamkeiten, sobald sie ihre Anspring-(bzw. Light-off)-Temperatur erreichen. TWCs, die eine niedrige Anspringtemperatur besitzen, ermöglichen ein früheres Arbeiten des Katalysators, indem sie die Zeit, die das Abgassystem zum Erreichen der für den Betrieb erforderlichen Temperatur benötigt, verringern. Da das Abgas vor dem Erreichen des Anspringens (Light-off) nicht behandelt wird, kann dieser Zeitraum zu erhöhten Emissionen führen. Da die noch striktere nationale und regionale Gesetzgebung die Menge an Schadstoffen, die aus Dieseloder Benzinmotoren emittiert werden kann, herabsetzt, wird eine Verringerung von Emissionen während des Zeitraums vor dem Anspringen zunehmend zu einer Hauptanforderung. Daher sind Verfahren und neue Katalysatoren zur Verringerung des während des Kaltstartzustands emittierten Pegels von NOx und Kohlenwasserstoffen auch weiterhin ein Forschungsziel.
  • Wie bei allen Automobilsystemen und -verfahren ist es erwünscht, noch weitere Verbesserungen bei Abgasbehandlungssystemen, insbesondere unter Niedrigtemperaturbedingungen, zu erreichen. Wir ermittelten einen neuen Drei-Wege-Katalysator, der eine verbesserte Reinigung der Abgase aus Verbrennungsmotoren liefert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist eine Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung, die Rhodium, ein Cer enthaltendes Oxid und eine geträgerte Palladiumkomponente umfasst. Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst Palladium, Barium, Cobalt und Aluminiumoxid. Die Erfindung umfasst ferner eine Drei-Wege-Katalysator-Komponente, die die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung, geträgert auf einem Substrat, umfasst, sowie deren Verwendung in einem Abgassystem. Die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung zeigt eine verbesserte Anspringleistungsfähigkeit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt die NOx-Anspringergebnisse von redox-gealterten Proben bei kontinuierlichem Lambda 0,95 für erfindungsgemäße Katalysatoren und Vergleichskatalysatoren.
  • 2 zeigt Kohlenwasserstoff(HC)-Anspringergebnisse von Redox-gealterten Proben bei kontinuierlichem Lambda 0,95 für erfindungsgemäße Katalysatoren und Vergleichskatalysatoren.
  • 3 zeigt CO-Anspringergebnisse von redox-gealterten Proben bei kontinuierlichem Lambda 0,95 für erfindungsgemäße Katalysatoren und Vergleichskatalysatoren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung der Erfindung umfasst Rhodium, ein Cer enthaltendes Oxid und eine geträgerte Palladiumkomponente. Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst Palladium, Barium, Cobalt und Aluminiumoxid.
  • Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst ein Aluminiumoxid. Geeignete Aluminiumoxide weisen vorzugsweise Oberflächen in dem Bereich von 10 bis 1500 m2/g, Porenvolumina in dem Bereich von 0,1 bis 4 mL/g und Porendurchmesser von etwa 10 bis 1000 Ångström auf. Eine hohe Oberfläche aufweisende Aluminiumoxide mit einer Oberfläche von mehr als 80 m2/g sind besonders bevorzugt. Vorzugsweise ist das Aluminiumoxid ein Seltenerd- oder Erdalkali-stabilisiertes Aluminiumoxid. Vorzugsweise enthält das Seltenerd- oder Erdalkali-stabilisierte Aluminiumoxid ein Seltenerd(element) oder ein Erdalkali(element), die Lanthan, Neodym, Praseodym, Yttrium, Barium, Magnesium und Strontium umfassen. Vorzugsweise umfasst das Seltenerd-, Erdalkali- oder Übergangsmetall-stabilisierte Aluminiumoxid 0,1 bis 20 Gewichtsprozent (stärker bevorzugt 0,5 bis 5 Gewichtsprozent) Seltenerd- oder Erdalkali- oder Übergangsmetall.
  • Die geträgerte Palladiumkomponente der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Palladium, Barium und Cobalt. Die geträgerte Palladiumkomponente kann mittels beliebiger geeigneter Mittel hergestellt werden. Vorzugsweise werden das Palladium, Cobalt und Barium auf das Aluminiumoxid mittels beliebiger bekannter Mittel geladen, um die geträgerte Palladiumkomponente zu bilden. Beispielsweise kann eine Palladiumverbindung (wie Palladiumnitrat), eine Cobaltverbindung (wie Cobaltnitrat) und eine Bariumverbindung (wie Bariumnitrat) auf den Aluminiumoxidträger durch Imprägnierung, Adsorption, Ionenaustausch, Trockenimprägnierung, Präzipitation, Sprühtrocknung oder dergleichen geträgert werden.
  • Die Reihenfolge der Zugabe der Palladium-, Cobalt- und Bariumverbindungen zu dem Aluminiumoxid kann in einer Anzahl von verschiedenen Reihenfolgen erfolgen. Beispielsweise können die Palladium-, Cobalt-, und Bariumverbindungen zu dem Aluminiumoxid gleichzeitig zugegeben werden, oder sie können nacheinander in einer beliebigen Reihenfolge zugegeben werden (z.B. Co, anschließend Ba, anschließend Pd u.dgl.). Vorzugsweise wird die Cobaltverbindung vor Zugabe der Palladium- und Bariumverbindung zu dem Aluminiumoxidträger zugegeben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegen das Cobalt und das Aluminiumoxid der geträgerte Palladiumkomponente vor der Zugabe von Palladium und Barium in Form eines Cobaltaluminat-spinells vor. Der Cobaltaluminat-spinell weist vorzugsweise ein Atomverhältnis von Co zu Al in einem Bereich von etwa 0,17 bis etwa 1, stärker bevorzugt von etwa 0,25 bis etwa 0,75 und am stärksten bevorzugt von etwa 0,35 bis etwa 0,65 auf. Ein am stärksten bevorzugter Cobaltaluminat-spinell umfasst CoAl2O4.
  • Cobaltaluminat kann durch Imprägnieren einer Cobaltverbindung auf Aluminiumoxid zur Bildung einer Cobalt-aluminiumoxid-Spezies und anschließendes Calcinieren bei hohen Temperaturen gebildet werden. Vorzugsweise wird die imprägnierte Cobalt-aluminiumoxid-Spezies bei einer Temperatur von höher als 800 °C, stärker bevorzugt höher als 900 °C calciniert, um den Cobaltaluminat-spinell zu bilden. Die Calcinierung wird typischerweise in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases (wie Luft) während eines Zeitraums von mehr als 1 Stunde durchgeführt. Die Hochtemperaturcalcinierung führt zur Bildung eines Spinells.
  • Wenn der Cobaltaluminat-spinell nicht gebildet wird und einfach imprägniertes Cobalt-aluminiumoxid verwendet wird, ist die Anspringleistungsfähigkeit immer noch verbessert, obwohl sie verglichen mit dem Cobaltaluminat-spinell nicht in gleicher Weise verbessert ist.
  • Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Palladium, stärker bevorzugt 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Palladium und am stärksten bevorzugt 1 bis 3 Gewichtsprozent Palladium. Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Cobalt, stärker bevorzugt 2 bis 15 Gewichtsprozent Cobalt und am stärksten bevorzugt 3 bis 12 Gewichtsprozent Cobalt. Die geträgerte Palladiumkomponente umfasst vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent Barium, stärker bevorzugt 2 bis 8 Gewichtsprozent Barium und am stärksten bevorzugt 3 bis 7 Gewichtsprozent Barium. Vorzugsweise ist das Gewichtsverhältnis von Cobalt:Barium größer als 1, stärker bevorzugt 2 oder höher.
  • Zusätzlich zu der geträgerten Palladiumkomponente umfasst die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung der Erfindung Rhodium und ein Cer enthaltendes Material. Das Ceroxid enthaltende Material ist vorzugsweise Ceroxid, Ceroxid-Zirconiumoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid-Aluminiumoxid oder Gemische hiervon. Stärker bevorzugt ist das Ceroxid enthaltende Material Ceroxid-Zirconiumoxid.
  • Vorzugsweise ist das Rhodium auf einem anorganischen Oxidträger geträgert. Der anorganische Oxidträger umfasst vorzugsweise Oxide der Elementengruppen 2, 3, 4, 5, 13 und 14. Am stärksten bevorzugt ist der Träger ein Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, ein Mischoxid oder Verbundoxid von beliebigen zwei oder mehr hiervon (z.B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Magnesiumoxid-Aluminiumoxid usw.) sowie Gemische hiervon. Geeignete anorganische Oxide weisen vorzugsweise Oberflächen in dem Bereich von 10 bis 1500 m2/g, Porenvolumina in dem Bereich von 0,1 bis 4 mL/g und Porendurchmesser von etwa 10 bis 1000 Ångström auf. Eine hohe Oberfläche aufweisende Träger mit einer Oberfläche von mehr als 80 m2/g sind besonders bevorzugt. In einer Ausführungsform ist das Rhodium auf dem Cer enthaltenden Material geträgert.
  • Das Rhodium kann auf den anorganischen Oxidträger mittels beliebiger bekannter Mittel geladen werden, wobei die Art und Weise der Zugabe als nicht besonders kritisch erachtet wird. Beispielsweise kann eine Rhodiumverbindung (wie Rhodiumnitrat) zu einem Aluminiumoxid durch Imprägnierung, Adsorption, Ionenaustausch, Trockenimprägnierung, Präzipitation, Sprühtrocknung oder dergleichen zugegeben werden. Wenn das Rhodium auf dem Träger abgelagert wird, enthält vorzugsweise das geträgerte Rhodium mindestens 0,04 Gewichtsprozent Rhodium.
  • Die Erfindung umfasst ferner eine Drei-Wege-Katalysator-Komponente, die die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung, geträgert auf einem keramischen Substrat oder einem metallischen Substrat, umfasst. Das keramische Substrat kann aus einem beliebigen geeigneten hitzebeständigen Material, z.B. aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Ceroxid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid, Zeolithen, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Zirconiumsilicaten, Magnesiumsilicaten, Alumosilicaten und Metall-alumosilicaten (wie Cordierit und Spodumen) oder einem Gemisch oder Mischoxid von beliebigen zwei oder mehr hiervon hergestellt sein. Cordierit, ein Magnesium-alumosilicat und Siliciumcarbid sind besonders bevorzugt.
  • Das metallische Substrat kann aus einem beliebigen geeigneten Metall, und insbesondere aus hitzebeständigen Metallen und Metalllegierungen, wie Titan und Edelstahl, sowie ferritischen Legierungen, die Eisen, Nickel, Chrom und/oder Aluminium zusätzlich zu weiteren Spurenmetallen enthalten, hergestellt sein.
  • Das Substrat ist vorzugsweise ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat. Am stärksten bevorzugt ist das Substrat ein Durchflusssubstrat. Insbesondere ist das Durchflusssubstrat ein Durchflussmonolith, der vorzugsweise eine Wabenstruktur mit zahlreichen kleinen, parallelen, dünnwandigen Kanälen, die axial durch das Substrat verlaufen und sich durch das gesamte Substrat erstrecken, aufweist. Der Querschnitt der Kanäle des Substrats kann eine beliebige Form aufweisen, ist jedoch vorzugsweise viereckig, sinusförmig, dreieckig, rechteckig, hexagonal, trapezförmig, rund oder oval.
  • Vorzugsweise wird die Drei-Wege-Katalysator-Komponente durch Ablagern der Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung auf dem Substrat unter Verwendung von Washcoatverfahren hergestellt. Ein repräsentatives Verfahren zur Herstellung der Drei-Wege-Katalysator-Komponente unter Verwendung eines Washcoatverfahrens wird nachfolgend dargelegt. Es versteht sich, dass das nachfolgende Verfahren gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung variiert werden kann.
  • Das Washcoaten wird vorzugsweise durchgeführt, indem zuerst feinteilige Partikel der Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung in einem geeigneten Lösemittel, vorzugsweise Wasser, zur Bildung einer Aufschlämmung aufgeschlämmt werden. Die Aufschlämmung enthält vorzugsweise 5 bis 70 Gewichtsprozent Feststoffe, stärker bevorzugt 10 bis 50 Gewichtsprozent (Feststoffe). Vorzugsweise werden die Partikel vermahlen oder einem anderen Zerkleinerungsverfahren unterworfen, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen alle festen Partikel vor der Bildung der Aufschlämmung eine Partikelgröße von weniger als 20 µm im mittleren Durchmesser aufweisen. Zusätzliche Komponenten, wie Stabilisatoren oder Promotoren, können ebenfalls in die Aufschlämmung in Form eines Gemisches von wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Verbindungen oder Komplexen eingearbeitet werden.
  • Das Substrat kann anschließend einmal oder mehrere Male mit der Aufschlämmung so beschichtet werden, dass die gewünschte Beladung der Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung auf dem Substrat abgelagert wird.
  • Vorzugsweise umfasst die Drei-Wege-Katalysator-Komponente ein Substrat und mindestens eine Schicht auf dem Substrat. In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Schicht die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung in der Weise, dass die geträgerte Palladiumkomponente, das Rhodium und das Ceroxid enthaltende Oxid sich alle innerhalb einer Schicht befinden. Dies kann durch das oben beschriebene Washcoatverfahren hergestellt werden. Eine oder mehrere zusätzliche Schichten können zu der einen Schicht der Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung hinzugefügt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden zwei Schichten auf dem Substrat angeordnet. Die erste Schicht umfasst die geträgerte Palladiumkomponente und die zweite Schicht umfasst Rhodium und das Ceroxid enthaltende Oxid. Die erste Schicht ist auf dem Substrat angeordnet und die zweite Schicht ist auf der ersten Schicht abgelagert.
  • Die Schicht(en) werden vorzugsweise unter Verwendung von Washcoatverfahren, wie sie oben beschrieben sind, abgelagert. Beispielsweise wird die erste Schicht vorzugsweise unter Verwendung eines Washcoatverfahrens gebildet. Die geträgerte Palladiumkomponente wird zuerst auf das Substrat aufgetragen, indem zunächst feinteilige Partikel der geträgerten Palladiumkomponente in einem geeigneten Lösemittel, vorzugsweise Wasser, zur Bildung der Aufschlämmung aufgeschlämmt werden. Die Aufschlämmung enthält vorzugsweise 5 bis 70 Gewichtsprozent Feststoffe, stärker bevorzugt 10 bis 50 Gewichtsprozent (Feststoffe). Vorzugsweise werden die Partikel vermahlen oder einem anderen Zerkleinerungsverfahren unterworfen, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen alle festen Partikel vor der Bildung der Aufschlämmung eine Partikelgröße von weniger als 20 µm im mittleren Durchmesser aufweisen. Zusätzliche Komponenten, wie Stabilisatoren oder Promotoren, können ebenfalls in die Aufschlämmung in Form eines Gemisches von wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Verbindungen oder Komplexen eingearbeitet werden.
  • Das Substrat kann anschließend einmal oder mehrere Male mit der Aufschlämmung des geträgerten Palladiums derart beschichtet werden, dass die gewünschte Beladung des katalytischen Materials in der ersten Schicht auf dem Substrat abgelagert wird.
  • Vorzugsweise wird die gesamte Länge des Substrats mit der Aufschlämmung der ersten Schicht derart beschichtet, dass ein Washcoat der ersten Schicht die gesamte Oberfläche des Substrats bedeckt.
  • Nachdem die erste Schicht auf dem Substrat abgelagert ist, wird die erste Schicht typischerweise durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur von vorzugsweise 80 bis 150 °C getrocknet. Das Substrat kann auch bei höheren Temperaturen (wie beispielsweise 400 bis 600 °C) calciniert werden, jedoch ist eine Calcinierung vor der Zugabe der zweiten Schicht typischerweise nicht erforderlich.
  • Die zweite Schicht, die Rhodium und ein Ceroxid enthaltendes Material enthält, wird daraufhin zu der ersten Schicht in einer ähnlichen Weise, wie oben erörtert, zugegeben und anschließend durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur von vorzugsweise 80 bis 150 °C getrocknet. Das Substrat kann auch bei höheren Temperaturen (wie beispielsweise 400 bis 600 °C) calciniert werden, eine Calcinierung ist jedoch vor der Zugabe der dritten Schicht typischerweise nicht erforderlich. Vorzugsweise wird die gesamte Länge des Substrats mit der Aufschlämmung der zweiten Schicht so beschichtet, dass ein Washcoat der zweiten Schicht die gesamte Oberfläche des Substrats bedeckt.
  • Es ist auch möglich, die geträgerte Palladiumkomponente auf dem Substrat zu bilden, um die erste Schicht der Drei-Wege-Katalysator-Komponente herzustellen. Bei einem solchen Verfahren wird eine Aufschlämmung des Aluminiumoxids (oder des Cobaltaluminats) gemäß obiger Beschreibung als Washcoat auf das Substrat aufgetragen. Nachdem das Aluminiumoxid (oder das Cobaltaluminat) auf dem Substrat abgelagert und optional calciniert wurde, können die Palladium-, Barium-(und Cobalt-, falls erforderlich)-Verbindungen anschließend zu dem Aluminiumoxid-(oder Cobaltaluminat-)-Washcoat hinzugefügt werden. Die Zugabe von Palladium und Barium (und Cobalt, falls erforderlich) kann mit Hilfe beliebiger Mittel, einschließlich Imprägnierung, Adsorption, Ionenaustausch oder Sprühtrocknung einer Palladiumverbindung, einer Bariumverbindung und einer Cobaltverbindung erfolgen. Die Palladiumverbindung und die Bariumverbindung (und die Cobaltverbindung, falls erforderlich) können gleichzeitig oder nacheinander in einer beliebigen Reihenfolge zugegeben werden.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Abgassystem für Verbrennungsmotoren, das die Drei-Wege-Katalysator-Komponente der Erfindung umfasst. In dem Abgassystem kann die Drei-Wege-Katalysator-Komponente in einer motornahen (close-coupled) Position oder in der Unterbodenposition platziert sein.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren die Behandlung eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor, insbesondere die Behandlung von Abgas aus einem Benzinmotor. Das Verfahren umfasst das In-Berührung-bringen des Abgases mit der Drei-Wege-Katalysator-Komponente der vorliegenden Erfindung.
  • Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung lediglich. Fachleute auf dem einschlägigen Fachgebiet erkennen zahlreiche Abwandlungen, die unter den Geist der Erfindung und den Umfang der Patentansprüche fallen.
  • Katalysator 1A (Pd-Ba-Co/Aluminiumoxidträger):
  • Der Katalysator 1A wird durch Feuchtimprägnierung hergestellt. Cobalt(II)-nitrat-Hexahydrat (4,94 g) wird in entmineralisiertem Wasser (~15 mL) gelöst. Diese Co-Lösung wird anschließend schrittweise zu Aluminiumoxidträger (10 g) zugegeben, worauf ein 2–3-stündiges Trocknen bei 105 °C und anschließend eine 2-stündige Calcinierung bei 650 °C erfolgt, um ein Co/Al2O3 zu bilden. Bariumacetat (1,86 g) wird anschließend in entmineralisiertem Wasser gelöst, wobei ein Endvolumen von 13 mL erhalten wird. Die Ba-Lösung wird schrittweise zu dem Co/Al2O3 zugegeben. Das Pulver wird der Reihe nach 2–3 Stunden bei 105 °C getrocknet und 2 Stunden bei 650 °C calciniert, um ein Ba-Co/Al2O3 zu bilden. Zuletzt wird eine Palladiumnitratlösung (1,33 g von Pd(NO3)2, Assay 15,03 %) in 13 mL entmineralisiertem Wasser verdünnt. Die Pd-Lösung wird schrittweise zu dem Ba-Co/Al2O3 zugegeben, worauf ein Trocknungsprozess während 2–3 Stunden bei 105 °C und eine Calcinierung während 2 Stunden bei 650 °C folgen, um den Katalysator 1A herzustellen. Der Katalysator 1A enthält 1 Gewichtsprozent (Gew.-%) Pd, 5 Gew.-% Ba und 5 Gew.-% Co.
  • Katalysator 1B (Pd-Ba/CoAl2O4):
  • Der Katalysator 1B wird gemäß dem Verfahren von Katalysator 1A hergestellt, mit der Ausnahme, dass die nach der Zugabe von Cobaltnitrat verwendete Calcinierung während 4 Stunden bei 1000 °C durchgeführt wird, um CoAl2O4 zu erhalten. Katalysator 1B enthält 1 Gew.-% Pd, 5 Gew.-% Ba und 5 Gew.-% Co.
  • Vergleichskatalysator 1C (Pd-Ba/Aluminiumoxidträger):
  • Vergleichskatalysator 1C wird gemäß dem Verfahren von Katalysator 1A hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein stabilisierter Aluminiumoxidträger verwendet wird und kein Cobalt zu dem Katalysator zugegeben wird. Vergleichskatalysator 1C enthält 1 Gew.-% Pd und 5 Gew.-% Ba.
  • Vergleichskatalysator 1D (Pd/CoAl2O4):
  • Vergleichskatalysator 1D wird gemäß dem Verfahren von Katalysator 1B hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein höherer Co-Gehalt verwendet wird und kein Barium zu dem Katalysator zugegeben wird. Vergleichskatalysator 1D enthält 1 Gew.-% Pd und 20 Gew.-% Co. Nach ihrer Herstellung werden sämtliche Katalysatoren einer Redoxalterung unterzogen. Diese Alterung besteht aus einem Abwechseln zwischen fetten und mageren Bedingungen alle 5 Minuten bei 950 °C während eines Zeitraums von 16 Stunden. Die Gaszusammensetzung während der Redoxalterung ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 2: TESTVERFAHREN BEZÜGLICH ANSPRINGEN (LIGHT-OFF)
  • Die Katalysatoren 1A bis 1D werden unter einem kontinuierlichen Gasgemisch mit einer typischen TWC-Gaszusammensetzung getestet. Die Proben werden von 110 bis 500 °C unter Verwendung einer Anstiegsrate von 10 °C/min getestet. Der verwendete Gesamtstrom beträgt 5 L/min für 0,2 g des mit 0,2 g Cordierit gemischten Katalysators, der in einen Festbettreaktor eingesetzt war. Die verwendeten Gase und deren Konzentrationen können nachfolgend (Tabelle 2) gefunden werden.
  • Die Ergebnisse zeigen, dass die Katalysatoren der Erfindung (Katalysator 1A und Katalysator 1B) im Vergleich zu den Vergleichskatalysatoren 1C und 1D eine verbesserte Anspringleistungsfähigkeit besitzen. Der Katalysator 1B zeigt im Vergleich zu Katalysator 1A ein verbessertes Anspringen, was zeigt, dass die vorhergehende Bildung des CoAl2O4-Spinnells vor einer Pd- und Ba-Zugabe gegenüber einer alleinigen Imprägnierung bevorzugt ist. Tabelle 1: Gaszusammensetzung für die Redoxalterung
    Gas fett mager
    N2 zum Ausgleich zum Rest
    C3H6 1000 ppm 1000 ppm
    CO 0,5 % 0,5 %
    NO 1000 ppm 1000 ppm
    O2 0,27 % 1,07 %
    H2O 10% 10 %
    Tabelle 2: Zusammensetzung des Gasgemisches für die Anspring-(bzw. Light-off-)-Experimente
    Gas λ Fett = 0,95
    N2 zum Rest
    C3H8 333 ppm
    C3H6 666 ppm
    CO 2,3 %
    CO2 14%
    NO 2200 ppm
    O2 0,9 %
    H2O 5%
    H2 0,6 %

Claims (15)

  1. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung, die Rhodium, ein Ceroxid enthaltendes Oxid und eine geträgerte Palladiumkomponente umfasst, wobei die geträgerte Palladiumkomponente Palladium, Barium und Cobalt und Aluminiumoxid umfasst.
  2. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die geträgerte Palladiumkomponente Palladium, Barium und einen Cobaltaluminatspinell umfasst.
  3. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Rhodium auf einen anorganischen Oxidträger geträgert ist.
  4. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei der anorganische Oxidträger aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Nioboxid, Tantaloxiden, Molybdänoxiden, Wolframoxiden und Mischoxiden oder Verbundoxiden hiervon besteht.
  5. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ceroxid enthaltende Oxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ceroxid, einem Ceroxid-Zirconiumoxid-Mischoxid und einem Aluminiumoxid-Ceroxid-Zirconiumoxid-Mischoxid besteht.
  6. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die geträgerte Palladiumkomponente 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Palladium umfasst.
  7. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die geträgerte Palladiumkomponente 1 bis 10 Gewichtsprozent Barium umfasst.
  8. Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die geträgerte Palladiumkomponente 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Cobalt umfasst.
  9. Drei-Wege-Katalysator-Artikel, der die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung nach Anspruch 1, geträgert auf ein metallisches oder keramisches Substrat, umfasst.
  10. Drei-Wege-Katalysator-Artikel nach Anspruch 9, wobei das Substrat ein Durchflussmonolith ist.
  11. Drei-Wege-Katalysator-Artikel nach Anspruch 9, der ein Substrat und mindestens eine Schicht auf dem Substrat umfasst, wobei die mindestens eine Schicht die Drei-Wege-Katalysator-Zusammensetzung umfasst.
  12. Drei-Wege-Katalysator-Artikel nach Anspruch 9, der zwei auf dem Substrat angeordnete Schichten aufweist, wobei eine erste Schicht die geträgerte Palladiumkomponente umfasst und eine zweite Schicht Rhodium und das Ceroxid enthaltende Oxid umfasst.
  13. Drei-Wege-Katalysator-Artikel nach Anspruch 12, wobei die erste Schicht auf dem Substrat angeordnet ist und die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist.
  14. Abgassystem für Verbrennungsmotoren, das die Drei-Wege-Katalysator-Komponente nach Anspruch 9 umfasst.
  15. Verfahren zur Behandlung eines Abgases aus einem Verbrennungsmotor, das ein In-Berührung-bringen des Abgases mit der Drei-Wege-Katalysator-Komponente nach Anspruch 9 umfasst.
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