DE102017108745A1 - Phosphorverträgliche katalysator-washcoat-struktur - Google Patents

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Jeffrey Scott Hepburn
Eva Thanasiu
Giovanni Cavataio
Hungwen Jen
Mark John Jagner
Rachael Jean HARRINGTON
Michael Daniel Shane
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Abstract

Phosphorverträgliche oder -beständige Dreiwegekatalysatoren (TWC) werden offenbart. Der TWC kann ein Substrat aufweisen, das mehrere Kanäle definiert. Er kann einen vorderen und einen hinteren Washcoat-Abschnitt aufweisen, die das Substrat überlagern und eine jeweilige erste und zweite Washcoat-Beladung aufweisen, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 2,0 g/in3 und weniger als die zweite Washcoat-Beladung beträgt. Der vordere Washcoat-Abschnitt kann ein Katalysatormaterial aufweisen, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das ein Ceroxid wie Ceroxyd oder CZO oder ein vorphosphatiertes Material wie AlPO4 oder CePO4 umfasst. In einer Ausführungsform kann das Trägermaterial mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids oder mindestens 85 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfassen. Der vordere Abschnitt und das darunterliegende Substrat können von 3 bis 25 Vol.-% des Dreiwegekatalysators umfassen oder der vordere Abschnitt kann bis zu anfänglich 15 % einer axialen Länge des Substrats überlagern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft phosphorverträgliche Katalysator-Washcoat-Strukturen, zum Beispiel zur Verwendung in Fahrzeugabgassystemen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Unter Kaltstartbedingungen emittieren die meisten Benzin- und Dieselfahrzeuge Kohlenwasserstoff-, Kohlenstoffmonoxid- und Stickstoffoxid-(NOx)-Emissionen, bevor der Abgaskatalysator eine Anspringtemperatur erreicht hat (z. B. vor seiner vollen Funktionsweise). Erhöhungen der Kraftmaschineneffizienz und eine erhöhte Anwendung von Turboladung können dieses Problem verschärfen, da möglicherweise weniger Abgaswärme für den Dreiwegekatalysator (TWC) verfügbar ist, wodurch die Zeitdauer, die der Katalysator zum Erreichen einer Anspringtemperatur benötigt, erhöht wird. Ein TWC besteht typischerweise aus einem Washcoat, der auf ein Trägermaterial wie in Cordieritsubstrat geladen wird. Sowohl das Substrat als auch der Washcoat tragen zur thermischen Masse insgesamt des Katalysators bei. Die Reduzierung der thermischen Masse des Substrats wurde als ein Verfahren zur Reduzierung der Wärmekapazität des Katalysators angewendet, was potenziell zu einem schnelleren Anspringen des Katalysators führt.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In mindestens einer Ausführungsform ist ein Dreiwegekatalysator (TWC) bereitgestellt. Der TWC kann ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; einen vorderen und einen hinteren Washcoat-Abschnitt aufweisen, die das Substrat überlagern und eine jeweilige erste und zweite Washcoat-Beladung aufweisen, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 2,0 g/in3 beträgt und geringer als die zweite Washcoat-Beladung ist; und der vordere Washcoat-Abschnitt ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids umfasst.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Trägermaterial mindestens 95 Gew.-% eines Ceroxids. Das Ceroxid kann mindestens eines von CeO2 und einem Cer-Zircon-Oxid (CZO) aufweisen. Das Trägermaterial kann Aluminiumoxid ausschließen. In einer Ausführungsform umfassen der vordere Washcoat-Abschnitt und ein Abschnitt des Substrats, den er überlagert, von 3 bis 25 Vol.-% des Dreiwegekatalysators. In einer anderen Ausführungsform überlagert der vordere Washcoat-Abschnitt bis zu 15 % einer axialen Länge des Substrats. Das Katalysatormaterial kann ein Platingruppenmetall (PGM) aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt die erste Washcoat-Beladung höchstens 1,5 g/in3 und die zweite Washcoat-Beladung beträgt mindestens 3,0 g/in3. Der vordere Washcoat-Abschnitt und der hintere Washcoat-Abschnitt können zusammen im Wesentlichen eine axiale Gesamtlänge des Substrats überlagern.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist ein TWC bereitgestellt. Der TWC kann ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; einen vorderen und einen hinteren Washcoat-Abschnitt aufweisen, die das Substrat überlagern und eine jeweilige erste und zweite Washcoat-Beladung aufweisen, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 2,0 g/in3 beträgt und geringer als die zweite Washcoat-Beladung ist; und der vordere Washcoat-Abschnitt ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einer Oberfläche eines Trägermaterials gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfasst.
  • Das phosphathaltige Material kann eines oder mehrere von AlPO4, ZrP2O7, CePO4 oder LaPO4 aufweisen. In einer Ausführungsform sind mindestens 75 Gew.-% des Katalysatormaterials in dem vorderen Washcoat-Abschnitt auf der Oberfläche des phosphathaltigen Materials gestützt. Die erste Washcoat-Beladung kann höchstens 1,5 g/in3 betragen und die zweite Washcoat-Beladung kann mindestens 3,0 g/in3 betragen. Der vordere Washcoat-Abschnitt kann bis zu 15 % einer axialen Länge des Substrats überlagern. In einer Ausführungsform weist der vordere Washcoat-Abschnitt eine untere Washcoat-Schicht, die das Substrat kontaktiert und das Katalysatormaterial aufweist, das auf der Oberfläche des Trägermaterials gestützt ist; und eine obere Washcoat-Schicht auf, welche die untere Washcoat-Schicht überlagert und ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids umfasst. Die untere Washcoat-Schicht und die obere Washcoat-Schicht können jeweils eine Washcoat-Beladung von 0,2 bis 1,0 g/in3 aufweisen.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist ein TWC bereitgestellt. Der TWC kann ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; eine Washcoat-Schicht aufweisen, die bis zu 15 % einer axialen Anfangslänge des Substrats überlagert und eine Washcoat-Beladung von höchstens 2,0 g/in3 aufweist; wobei die Washcoat-Schicht ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids oder mindestens 85 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfasst.
  • In einer Ausführungsform schließt die Washcoat-Schicht Aluminiumoxid aus. Die Washcoat-Schicht kann eine obere Washcoat-Schicht sein, die eine oder mehrere untere Washcoat-Schichten überlagert, und die eine oder die mehreren unteren Washcoat-Schichten können eine Washcoat-Gesamtbeladung von mindestens 3,0 g/in3 aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst das Trägermaterial mindestens 95 Gew.-% eines Ceroxids oder mindestens 95 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematischer Querschnitt eines herkömmlichen Dreiwegekatalysators (TWC);
  • 2 ist eine simulierte Grafik, welche die theoretischen Auswirkungen einer Washcoat-Beladung auf Kohlenwasserstoff-(HC)-Emissionen zeigt;
  • 3 ist eine Grafik einer Kohlenstoffmonoxidumwandlung für einen herkömmlichen TWC (Herkömmliche-wcl-TWC) und einen TWC mit geringer Washcoat-Beladung (Geringe-wcl-TWC) nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 4 ist eine Grafik einer Kohlenwasserstoffumwandlung für einen herkömmlichen TWC und einen TWC mit geringer Washcoat-Beladung nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 5 ist eine Grafik einer Kohlenstoffmonoxidumwandlung für einen TWC aus Pd gestützt auf Aluminiumoxid und Pd gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 6 ist eine Grafik einer Kohlenwasserstoffumwandlung für einen TWC aus Pd gestützt auf Aluminiumoxid und Pd gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 7 ist eine Grafik einer Kohlenstoffmonoxidumwandlung für eine herkömmliche obere Washcoat-Schicht und Pd gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 8 ist eine Grafik einer Kohlenwasserstoffumwandlung für eine herkömmliche obere Washcoat-Schicht und Pd gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach rein thermischer Alterung und thermisch-chemischer Alterung;
  • 9 ist eine Grafik einer Kohlenstoffmonoxidumwandlung für einen voll formulierten, mit hohem Platingruppenmetall (PGM) beladenen TWC mit geringer Washcoat-Beladung und Pd mit geringer Washcoat-Beladung gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach einer thermisch-chemischen Alterung;
  • 10 ist eine Grafik einer Kohlenwasserstoffumwandlung für einen voll formulierten, mit hohem Platingruppenmetall (PGM) beladenen TWC mit geringer Washcoat-Beladung und Pd mit geringer Washcoat-Beladung gestützt auf Cer-Zircon-Oxid (CZO) nach einer thermisch-chemischen Alterung;
  • 11 ist eine Grafik der freien Energieänderung, die mit mehreren Washcoat-Materialien in Zusammenhang steht, die mit Phosphor reagieren;
  • 12 ist eine Grafik, welche die Phosphoraufnahme mehrerer Washcoat-Materialien darstellt;
  • 13 ist eine Grafik, welche den Oberflächenbereich mehrerer Washcoat-Materialien darstellt;
  • 14 ist eine Grafik, welche die T50-Temperatur der Washcoat-Materialien in 12 und 13 darstellt;
  • 15 ist eine Grafik, welche die T50-Temperaturen für Pd gestützt auf Aluminiumoxid und Pd gestützt auf AlPO4 nach einer rein thermischen Alterung und thermisch-chemischen Alterung darstellt;
  • 16 ist eine simulierte Grafik, welche die Auswirkungen einer Änderung der Kinetik oder einer Änderung der Massenübertragung auf die Kohlenstoffmonoxidumwandlungseffizienz eines TWC darstellt;
  • 17 ist eine simulierte Grafik, welche die vorhergesagten Kohlenstoffmonoxidemissionen basierend auf den Änderungen darstellt, die in 16 dargestellt sind;
  • 18 ist ein Beispiel eines TWC, der einen vorderen Abschnitt mit einem phosphorverträglichen ceroxidbasierten Trägermaterial aufweist;
  • 19 ist ein Beispiel eines TWC, der einen vorderen Abschnitt mit einem phosphorbeständigen vorphosphatierten Trägermaterial aufweist;
  • 20 ist ein Beispiel eines TWC, der einen vorderen Abschnitt mit einem phosphorbeständigen vorphosphatierten Trägermaterial und einen mittleren Abschnitt mit einem phosphorverträglichen ceroxidbasierten Trägermaterial aufweist;
  • 21 ist ein Beispiel eines TWC, der einen vorderen Abschnitt mit einem phosphorbeständigen vorphosphatierten Trägermaterial und einem phosphorverträglichen ceroxidbasierten Trägermaterial aufweist;
  • 22 ist ein Beispiel eines TWC mit einem phosphorverträglichen ceroxidbasierten Trägermaterial, das einen herkömmlichen TWC-Washcoat überlagert; und
  • 23 ist ein Beispiel eines TWC mit einem phosphorbeständigen vorphosphatierten Trägermaterial, das einen herkömmlichen TWC-Washcoat überlagert.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Wie erforderlich, werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte spezielle strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art und Weise einzusetzen ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Wand eines typischen Dreiwegekatalysators (TWC) 10 dargestellt. Der TWC 10 weist im Allgemeinen ein Substrat 12 und eine oder mehrere Washcoat-Schichten auf, die darauf aufgebracht sind. Das Substrat 12 kann mehrere Kanäle oder Öffnungen definieren, durch welche das Abgas geht. Zum Beispiel kann das Substrat 12 eine honigwabenartige Struktur aufweisen und kann als ein Zylinder oder ein anderes längliches Prisma (zuweilen als ein „Brick“ bezeichnet) gebildet sein. Das Substrat 12 kann ein monolithisches oder extrudiertes Material wie Cordierit sein. In dem Beispiel, das in 1 dargestellt ist, sind ein erster Washcoat 14, der über das Substrat 12 aufgebracht ist und dieses kontaktiert, und ein zweiter Washcoat 16 vorhanden, der über dem ersten Washcoat 14 aufgebracht ist und diesen kontaktiert. Allerdings kann die Anzahl von Washcoats in einem TWC variieren, beispielsweise kann nur ein einziger Washcoat vorhanden sein oder es können drei oder mehr Washcoats vorhanden sein.
  • Die Washcoats können ein Trägermaterial wie Aluminiumoxid (z. B. Al2O3) aufweisen, das überaus porös ist und einen großen Oberflächenbereich aufweist. Das Trägermaterial kann Edelmetalle, zum Beispiel Platingruppenmetalle (PGM) wie Platin, Palladium, Rhodium oder andere, stützen. Diese Edelmetalle können einen Großteil der katalytischen Aktivität oder die gesamte katalytische Aktivität in dem Washcoat bereitstellen. Die Washcoats können auch Stabilisatoren aufweisen, welche die thermische Stabilität der Edelmetalle verbessern und/oder Material in dem Washcoat stützen können. Zum Beispiel kann der Washcoat Lanthan, Barium, Yttrium oder andere Stabilisatoren aufweisen. Wie in 1 dargestellt, erstrecken sich die Washcoat-Schichten in einem typischen TWC 10 über eine gesamte Länge des Substrats und weisen eine im Wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung und Struktur in dem gesamten TWC 10 auf.
  • Wie oben beschrieben, war die Reduzierung der thermischen Substratmasse ein Ansatz zur Verbesserung des Katalysatoranspringens. Eine andere Option zur weiteren Reduzierung der thermischen Masse eines Katalysators ist eine Reduzierung der Masse des Washcoats, der auf das Substrat geladen wird, oder eine Verringerung der Washcoat-Beladung. Das Anspringen des Katalysators wird im Allgemeinen in dem vordersten Abschnitt des Katalysators ausgelöst. Dementsprechend kann die thermische Masse nur im vordersten Abschnitt des TWC-Katalysators reduziert werden, um eine höhere Temperaturemissionssteuerfunktion des Katalysators während einer Übergangsbetriebsumgebung des Fahrzeugs beizubehalten. Es wurde herausgefunden, dass Washcoat-Komponenten während des Fahrzeugbetriebs mit Phosphor-(P)-Verbindungen interagieren können, die im Abgas vorhanden und üblicherweise aus Kraftmaschinenölzusatzstoffen abgeleitet sind. Verschiedene Phosphatspezies können am Katalysator gebildet werden, einschließlich Aluminiumphosphat und Cerphosphat. Es wurde herausgefunden, dass sich die höchste Konzentration dieser phosphorhaltigen Verbindungen im Allgemeinen an dem vordersten Bereich des Katalysators ansammelt, wo das Anspringen initiiert wird. Die Bildung dieser phosphorhaltigen Verbindungen kann zu einer Verschlechterung der katalytischen Aktivität führen.
  • Es wurde entdeckt, dass das Ausmaß, in dem sich Phosphor negativ auf die Aktivität eines Katalysators auswirkt, von der Washcoat-Beladung eines herkömmlichen TWC abhängen kann. Eine Verringerung der thermischen Masse eines Katalysators durch Reduzieren seiner Washcoat-Beladung kann daher auch die Phosphorgiftverträglichkeit des Katalysators verringern und somit seine intrinsische Aktivität reduzieren. Dieser größere Verlust der intrinsischen Aktivität kann den Nutzen der Reduzierung der thermischen Masse des Katalysators negieren, da der Katalysator länger braucht, um eine höhere aktive Temperatur zu erreichen. Die Reduzierung der thermischen Masse des Katalysators kann nur dann einen verbesserten Nutzen hinsichtlich der Emissionssteuerung bereitstellen, wenn der Verlust der intrinsischen Aktivität des Katalysators während einer thermisch-chemischen Alterung aufgrund einer verringerten Washcoat-Beladung nicht den Nutzen einer schnelleren Wärmeübertragungsrate für einen Katalysator mit geringerer Wärmekapazität überschreitet.
  • Dementsprechend sind in mindestens einer Ausführungsform nicht herkömmliche aktive Edelmetall-Washcoat-Materialien kombiniert mit einer einzigartigen Katalysator-Washcoat-Struktur offenbart. Die Washcoat-Materialien und -Struktur können einen phosphorverträglichen Katalysator mit schnellem Anspringen bereitstellen. Zur Minimierung der negativen Auswirkungen einer Phosphorvergiftung auf eine Katalysatoraktivität bei geringer thermischer Masse kann ein phosphorverträglicher Washcoat mit geringer thermischer Masse in der vorderen Zone eines Katalysators bereitgestellt werden. Die aktive, jedoch phosphorverträgliche vordere Zone kann mit einer herkömmlichen hinteren Zone kombiniert werden. Dementsprechend kann die vordere Zone sowohl aktiv sein (z. B. zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen beitragen) als auch eine geringe thermische Masse aufweisen, und zwar selbst nach einer fortgesetzten Exposition von Phosphor im Abgasstrom. Die vordere Zone kann daher nicht nur als eine inaktive Phosphor-„Falle“ fungieren, welche die thermische Masse erhöht, sondern trägt auch nicht zur katalytischen Aktivität bei.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist eine mittels eines Computermodells generierte Simulation der Auswirkung der Verringerung einer Washcoat-Beladung im vorderen Abschnitt eines Katalysators auf kumulative HC-Emissionen in den ersten 130 Sekunden eines US-Bundesprüfverfahrens-(FTP)-Zyklus dargestellt. Wie dargestellt, wird vorhergesagt, dass eine Verringerung der Washcoat-Beladung von 3,3 g/in3 bis 1 g/in3 zu einer 30 %igen Verringerung von HC-Auspuffemissionen in den ersten 130 Sekunden eines FTP-Zyklus führt. Die Vorhersage setzt jedoch voraus, dass die intrinsische Aktivität des Katalysators nicht durch eine Verringerung der Washcoat-Beladung beeinflusst ist. Die vordere Zone des Katalysators, die zum Beispiel im Bereich von 5 % bis 20 % des gesamten Katalysatorvolumens liegt, soll eine Oxidationsaktivität auslösen. Dementsprechend muss diese vordere Zone nicht alle Katalysatormaterialien enthalten, die zur Steuerung von Emissionen während stark schwankender Luft-Kraftstoff- oder Raumgeschwindigkeitsstörungen bestimmt sind. Hier kann die vordere Zone des Katalysators nicht zur Bereitstellung von OSC ausgelegt sein. Dementsprechend kann die Washcoat-Beladung in der vorderen Zone des Katalysators reduziert werden, da sie spezifisch ausgelegt ist, um eine schnelle CO-, H2- und HC-Oxidationskapazität bereitzustellen, wenn sie unter Kaltstartbedingungen nahezu stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch betrieben wird. Die hintere Zone (z. B. der Rest) des Katalysators kann eine herkömmliche Washcoat-Beladung und -Zusammensetzung beibehalten, da sie für eine Dreiwegekatalysatorfunktion vorgesehen ist (z. B. HC- und CO-Oxidation nach dem Anspringen, während Fahrzeugbetriebsübergangsbedingungen, bei höherer Raumgeschwindigkeit und zur NOx-Steuerung). Der hintere Abschnitt des Katalysators kann auch aktive OSC-Materialien enthalten, um die vorübergehenden Störungen im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bewältigen sowie eine Katalysatorüberwachungsfunktion bereitzustellen.
  • Wie oben beschrieben, setzte das oben dargestellte Beispiel voraus, dass eine Verringerung der Washcoat-Beladung während der vollen Nutzungsdauer-(FUL)-Alterung keinen Einfluss auf die Rate oder das Ausmaß der Katalysatordegradation hat. Es wurde jedoch entdeckt, dass dies eine unkorrekte Annahme ist. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wurde eine Laboralterung an zwei voll formulierten TWC vorgenommen (78 gcf Pd:2 gcf Rh). Die erste Probe wies eine herkömmliche Washcoat-Beladung von 3,3 g/in3 auf und die zweite Probe wies eine geringe Washcoat-Beladung von 1 g/in3 auf. Jede Probe wurde mittels eines Pulsators einem thermisch-chemischen 4-Modi- oder einem thermischen 4-Modi-Alterungszyklus unterzogen. Kurz gesagt ist ein Pulsator ein Reaktor, der Kraftstoff verbrennt, um ein fahrzeugsimuliertes Abgas zu erzeugen, das verwendet wird, um eine beschleunigte Alterung und Prüfung von Katalysatorproben auszuführen. Der beschleunigte Alterungszyklus wurde während der verschiedenen Modi des Alterungszyklus 55 Stunden lang bei Katalysatortemperaturen im Bereich von 900 °C bis 1000 °C ausgeführt. Kraftstoff, der 30 mg P/Gallone enthielt, wurde für die thermisch-chemische Alterung verwendet, um den Katalysator einem Phosphorniveau auszusetzen, das einem 150.000-Meilen-Fahrzeug entsprach. Jede Probe wurde auch einem rein thermischen Alterungszyklus unterzogen, um zwischen den Auswirkungen einer thermischen und chemischen Degradation auf die Katalysatoraktivität zu differenzieren.
  • Wie in 3 und 4 dargestellt, war eine erhebliche negative Auswirkung von Phosphor auf die Aktivität eines Katalysators mit geringer Washcoat-Beladung im Vergleich zu einem Katalysator mit herkömmlicher Washcoat-Beladung zu verzeichnen. Jede Probe war auf einem Cordieritmonolith gestützt. Ein Pulsator wurde zum Prüfen der CO- und HC-Anspringaktivität des vorderen Abschnitts jedes Katalysators gefolgt von einer thermischen oder thermisch-chemischen Alterung verwendet. Zur weiteren Nachahmung von Kaltstart-Anspringbedingungen wurden Prüfungen bei einer Raumgeschwindigkeit von 320.000/h in einer reinen sauerstoffarmen Umgebung ausgeführt, die für ein schnelles CO- und HC-Anspringen konzipiert war. Die Anspringaktivität der Probe mit geringerer Washcoat-Beladung ist derjenigen der Probe mit einer höheren Washcoat-Beladung nach rein thermischer Alterung ähnlich oder besser als diese (von 250 °C). Ohne durch eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die verbesserte Aktivität der Probe mit geringer Washcoat-Beladung beginnend bei 250 °C auf einer schnelleren Porendiffusion oder Massenübertragung der Reaktionspartner an den aktiven Zentren (Edelmetalle) beruhen kann, da sie dünnere Washcoat-Schichten aufweist.
  • Nach einer thermisch-chemischen Alterung (z. B. mit simulierten Abgasen) wiesen beide Proben aufgrund von Phosphorvergiftung eine verringerte Anspringaktivitätsleistung als nach einer rein thermischen Alterung auf. Allerdings war der negative Einfluss von Phosphor auf den Anspringbeginn der Probe mit geringer Washcoat-Beladung erheblich größer als derjenige der Probe mit herkömmlicher Washcoat-Beladung, wie durch die Verschiebung der Anspringtemperatur von ~100 °C im kinetischen Bereich angezeigt. Beide Proben verloren ihre Aktivität bei hohen Temperaturen aufgrund von Phosphorvergiftung, wie durch niedrigere Steady-State-Umwandlungseffizienzen der thermisch-chemisch gealterten Proben (30 mgP/Gallone) im Vergleich zu rein thermisch gealterten Proben (0 mgP/Gallone) angezeigt. Ohne durch eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass dies teilweise auf der Reaktion von Phosphor mit Katalysatormaterial in einer Weise beruhen kann, welche die Porenstruktur des Washcoats verändert, dadurch aktive metallhaltige Poren teilweise blockiert oder komplett verschließt, was zu einer Diffusionsbarriere führt, die den Reaktionspartnerzugang zu aktiven Zentren einschränkt.
  • Man geht davon aus, dass Phosphor einen größeren negativen Einfluss auf die Probe mit geringer wcl (Washcoat-Ladung) hat, da für eine theoretische äquivalente Masse von erfasstem P die Probe mit geringerer wcl eine größere Phosphorpenetrationstiefe aufwies und ein größerer Volumenprozentanteil der Probe betroffen war. Dementsprechend wurde herausgefunden, dass eine einfache Reduzierung der Washcoat-Beladung eines Katalysators zur Verringerung der thermischen Masse nicht unbedingt zu einem schnelleren Anspringen des Katalysators führt.
  • Unter Bezugnahme auf 5 und 6 ist der Einfluss der thermischen gegenüber einer thermisch-chemischen Alterung auf die CO- und HC-Umwandlungseffizienz von Pd, das auf Al2O3 mit geringer wcl gestützt ist, im Vergleich zu Pd, das auf CZO mit geringer wcl gestützt ist, dargestellt. Jede Probe wies eine äquivalente Pd-Beladung (26gcf) und eine äquivalente Washcoat-Beladung (1 g/in3) auf. Dementsprechend weisen beide Proben eine geringe Washcoat-Beladung im Vergleich zu einem herkömmlichen Katalysator (z. B. 3 g/in3 oder höher) auf. Die Aktivität des Pd, das auf Al2O3 gestützt war, war gegenüber derjenigen der Pd-Probe, die auf CZO gestützt war, nach einer rein thermischen Alterung höher. Dies war nicht unerwartet, da Al2O3 das standardmäßige Washcoat-Trägermaterial ist, das in gegenwärtigen TWC verwendet wird. Allerdings wurde nicht erwartet, dass die Pd-Probe, die auf CZO gestützt war, nach einer thermisch-chemischen Alterung eine viel bessere Aktivität behielt als die Pd-Probe, die auf Al2O3 gestützt war. Dies war überraschend, da Al2O3 nach einer thermischen Alterung einen höheren Oberflächenbereich und eine bessere Aktivität behielt als CZO. Nach der thermisch-chemischen Alterung, bei welcher die Trägermaterialien mit Phosphor in der Gasphase reagieren, erleiden beide Träger einen signifikanten Verlust des Oberflächenbereichs. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Bildung von CePO4 für die katalytische Aktivität nicht so schlimm war wie die Bildung von AlPO4 während der thermisch-chemischen Alterung.
  • Ohne durch eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, geht man davon aus, dass dies darauf beruhen kann, dass die Bildung von AlPO4 aus Al2O3 zu einer Volumenexpansion vom Faktor 4 des Trägers führt, wohingegen die Bildung von CePO4 nur zu einer Verdoppelung des anfänglichen CeO2-Volumens führt. Daher kann nach einer Alterung mit Phosphor ein größerer Abschnitt des Pd unzugänglich sein, wenn es auf Al2O3, gestützt ist. Da der vordere Bereich des Katalysators für eine Phosphorvergiftung am anfälligsten sein kann, kann die Verwendung eines ceroxidbasierten Materials (z. B. CeO2 oder CZO) als ein aktiver Metallträger im vorderen Abschnitt des Katalysators eine verbesserte Aktivität für das Anspringen in diesem Bereich bereitstellen. Neben der konvektiven Wärmeübertragung aus dem Massengasstrom trägt die Reaktionsexotherme, die in der leichteren vorderen Zone des Katalysators erzeugt wird, zum Erwärmen der schwereren, hinteren Zone des Katalysators bei. Während zum Beispiel der Katalysator aufwärmt und aktiv wird, können exotherme chemische Reaktionen beginnen, stattzufinden, die mehr Wärme (z. B. Reaktionswärme) erzeugen. Diese Wärme kann dann auf die strömenden Gase übertragen werden, die dann das Aufwärmen des Restvolumens des Katalysators, der kühler als das Abgas ist, beschleunigen können. Ein herkömmlicher, schwererer Washcoat kann zum Stützen oder Tragen von PGM in der restlichen oder hinteren Zone des Katalysators verwendet werden, da herkömmliche Washcoat-Materialien bei herkömmlichen Beladungen gegenüber einem weiteren thermisch-chemischen Abbau resistenter sind als nur ceroxidbasierte Materialien. Die hintere Zone des Katalysators kann HC und CO weiter oxidieren und NOx nach dem Anspringen während vorübergehender Luft-Kraftstoff- und Betriebsumgebungen bei hoher Raumgeschwindigkeit reduzieren.
  • Unter Bezugnahme auf 7 und 8 ist ein Vergleich der Aktivität von Pd, das auf einem CZO mit geringer wcl gestützt ist, zu einem geringer beladenen Rh, das auf einer oberen Washcoat-Schicht eines herkömmlichen voll formulierten TWC gestützt ist, nach einer thermischen oder thermisch-chemischen Alterung dargestellt. Herkömmliche TWC können eine Vielzahl von Schichten haben, einschließlich einer oberen (am nächsten zum Massengas) Rh-haltigen Schicht. Falls jedoch diese obere Schicht mit Phosphor in der vorderen Zone des Katalysators reagiert, kann sie inaktiv werden und kann auch eine Diffusionsbarriere zu der bzw. den Schicht(en) des Katalysators darunter bilden. Wie in 7 und 8 dargestellt, blieb Pd, das auf CZO gestützt war, nach einer thermisch-chemischen Alterung aktiv und zeigte eine signifikant bessere HC- und CO-Umwandlungsaktivität als die herkömmliche, geringer beladene Rh-haltige obere Washcoat-Schicht, insbesondere nach der thermisch-chemischen Alterung. Daher wurde entdeckt, dass eine herkömmliche obere TWC-Schicht nicht unbedingt zur Aktivität der vorderen Zone des Katalysators beiträgt, selbst wenn sie zur ihrer thermischen Masse beiträgt.
  • Unter Bezugnahme auf 9 und 10 wird die Leistung von zwei Proben mit geringer Washcoat-Ladung nach einer thermisch-chemischen Alterung verglichen. Die zwei Proben enthielten eine voll formulierte Probe von 1 g/in3 78 gcf Pd:2 gcf Rh, einschließlich Aluminiumoxid, und eine Probe von 1 g/in3 26 gcf Pd CZO. Wie dargestellt, zeigte die CZO-gestützte Pd-Probe mit geringem PGM eine bessere Aktivität als der voll formulierte TWC mit höherem PGM. Wie oben beschrieben, würde man erwarten, dass ein TWC mit einer höheren Beladung von Edelmetallen eine verbesserte Leistung im Vergleich zu einem TWC mit geringerer Beladung aufweist. Allerdings ist der Einfluss des Phosphors auf die reduzierte thermische Masse der Proben nicht der gleiche, was dazu führt, dass die CZO-gestützte Probe mit geringerem PGM eine überraschend höhere Aktivität aufweist.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist eine Grafik der freien Gibbs-Energie für die Reaktion von mehreren Washcoat-Materialien dargestellt. Wie dargestellt, kann die Reaktion von Phosphor mit vielen TWC-Washcoat-Komponenten thermodynamisch günstig sein (Negatives-Delta-G oder freie Gibbs-Energie). Da die meisten oder alle TWC-Komponenten, einschließlich Al2O3 und CeO2 mit Phosphor reagieren, ist aus diesen Daten nicht vorhersagbar, welche Washcoat-Komponente ein phosphorverträglicherer Träger oder Stabilisator für PGM wäre.
  • Unter Bezugnahme auf 12 bis 14 sind zusätzliche Daten dargestellt, die es noch schwerer machen, vorherzusagen, dass cerbasierte Materialien (z. B. CeO2 oder CZO) ein wirksames phosphorverträgliches Trägermaterial abgeben würden. Unter Bezugnahme auf 12 wurde die Reaktivität von Phosphor mit verschiedenen PGM-Trägermaterialien in Pulverform (ohne Cordieritsubstrat) geprüft. Zuerst wurde jedes Material mit einer äquivalenten Beladung von Pd imprägniert, um eine Prüfung der intrinsischen Aktivität des Katalysators nach Aussetzen mit Phosphor zu ermöglichen. Danach wurden die Proben durch einsetzende Nässe mit einer Lösung von 33 Gew.-% Ammoniumphosphat gefolgt von einer Kalzinierung bei 600 °C für 1 h mit Phosphor imprägniert. Nach der Phosphorimprägnierung wurden die Proben hydrothermisch 100 Stunden lang bei 900 °C gealtert, um den Phosphor vollständig mit den Washcoat-Materialien umzusetzen sowie den thermischen Abbau der phosphorvergifteten Katalysatoren zu beschleunigen.
  • Die Röntgenstrahlenfluoreszenz (XRF) wurde angewendet, um die Masse von umgesetztem Phosphor in Bezug auf die Masse von Phosphor zu messen, der theoretisch mit dem Material hätte umgesetzt werden können. Wie in 12 dargestellt, wies CeO2 gefolgt von CZO mit hohem Ce die höchste Phosphoraufnahme auf. Aluminiumoxid wies jedoch eine relativ geringe Aufnahme auf, insbesondere im Vergleich zu CeO2. Unter Bezugnahme auf 13 wurde der BET-Oberflächenbereich jedes Katalysators nach einer Phosphorvergiftung und hydrothermischen Alterung gemessen. Wie dargestellt, wies CeO2 einen sehr geringen Oberflächenbereich auf, genauso wie CZO mit hohem Ce und CZO mit hohem Zr. Im Gegensatz dazu wies Aluminiumoxid einen sehr hohen Oberflächenbereich auf. Die Katalysatoren wurden dann in Abhängigkeit der Temperatur auf eine HC-Umwandlungsaktivität bewertet. 14 fasst die Ergebnisse bezüglich T50 HC (Temperatur, bei welcher 50 % der Zuführgas-Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden) zusammen, wobei niedrigere T50-Werte auf einen aktiveren Katalysator hinweisen.
  • Wie dargestellt, wies CeO2 die beste (niedrigste) T50-Temperatur der geprüften Proben auf, gefolgt von CZO mit hohem Ce. Die höhere Leistung von Pd, das auf CeO2 gestützt ist, und CZO mit hohem Ce nach einer Phosphorimprägnierung und hydrothermischen Alterung war unerwartet, da CeO2 und CZO mit hohem Ce mit der Phosphormenge reagierten, die sich am nächsten zum stöchiometrischen Wert befand (hohe P-Aufnahme) und beide im Vergleich zu Al2O3 einen sehr geringen Oberflächenbereich aufwiesen. Basierend auf 12 und 13 würde ein Durchschnittsfachmann erwarten, dass Aluminiumoxid die beste P-Verträglichkeit aufweist, da weniger Phosphor mit Aluminiumoxid umgesetzt wird und Aluminiumoxid bei weitem den größten Oberflächenbereich aufweist. Ein hoher Oberflächenbereich wird im Allgemeinen mit einer guten katalytischen Aktivität in Zusammenhang gebracht, da er für das Abgas mehr Zugang zum PGM bietet.
  • Allerdings zeigen diese Daten, dass cerbasierte Materialien trotz ihrer hohen P-Aufnahme und ihres niedrigen Oberflächenbereichs eine höhere Phosphorverträglichkeit aufweisen. Wie oben beschrieben, geht man davon aus, dass dies auf der Volumenexpansion um einen Faktor von 4 während der Bildung von AlPO4 aus Al2O3, beruht, wohingegen die Bildung von CePO4 nur zu einer Verdoppelung des anfänglichen CeO2-Volumens führt. Daher kann nach einer Alterung mit Phosphor ein größerer Abschnitt des Pd unzugänglich werden, wenn es auf Al2O3, gestützt ist. Dementsprechend wurde entdeckt, das P-verträgliche, katalytisch aktive vordere Bereiche mit geringer Washcoat-Beladung (z. B. ≤ 2 g/in3) unter Verwendung von cerbasierten Trägermaterialien wie CeO2 oder CZO gebildet werden können. Aluminiumoxid, das standardmäßige Trägermaterial, kann vollständig von der vorderen Zone beseitigt werden oder auf eine geringe oder minimale Menge (z. B. ≤ 5 Gew.-%) reduziert werden.
  • Es wurde auch herausgefunden, dass vorphosphatierte Materialien ein phosphorverträgliches oder -resistentes Trägermaterial für einen TWC bereitstellen können. In einer Ausführungsform kann sich „vorphosphatiert“ auf ein Katalysatorträgermaterial beziehen, das vor einer PGM-Abscheidung mit Phosphor (z. B. einer stöchiometrischen Phosphormenge) umgesetzt wird. Durch Verwenden eines Materials, das bereits Phosphor aufweist, kann das Trägermaterial weniger oder gar nicht mit dem Phosphor in den Abgasen reagieren. Zur Prüfung dieses Ansatzes wurde eine Probe von AlPO4 durch Sol-Gel-Synthese hergestellt und als ein phosphorgiftresistenter Pd-Träger geprüft. Der Syntheseprozess beinhaltete die folgenden vier Schritte: 1. Hydrolyse von Aluminiumalkoxiden, 2. Peptisierung des Hydroxids, 3. Gelbildung, 4. Kalzinierung zu Aluminiumoxid. Aluminiumisopropoxid (AIP) von bekanntem Gewicht wurde gelöst und unter kräftigem Rühren in heißem entionisierten Wasser umgesetzt, das bei 85 bis 95 ºC gehalten wurde. Eine Hydrolyse wurde zwischen überschüssigem Wasser und dem Alkoxid bei einem Molverhältnis von 100 ausgeführt. Die Lösung, die in einem Glasbecher enthalten war, wurde auf einer magnetischen Heizplatte 2 Stunden lang erwärmt und gerührt. Die Öffnung des Bechers war mit Aluminiumfolie abgedeckt, um einen signifikanten Wasserdampfverlust zu vermeiden. Der gesamte Prozess wurde in einem Dunstabzug ausgeführt, um entstehenden Lösungsmitteldampf zu entlüften. Diese Lösung wurde über Nacht 20 Stunden lang bei 85 bis 95 ºC umgesetzt. Die Menge von implementierter Säure entsprach 1 Mol Säure pro Mol Alkoxid (z. B. 1 Mol H3PO4 pro Mol AIP). Nach 20 Stunden des Erwärmens und Rührens ermöglichte die Entfernung der Aluminiumfolie, dass die Temperatur der Aluminiumoxid-Sol-Lösung auf etwa 55 ºC abfiel. Nach einer Trocknung des Aluminiumoxidgels bei 110 ºC für 24 Stunden wurde die Probe gesiebt. Schließlich brachte eine Kalzinierung des getrockneten Gels in Umgebungsluft bei 600 ºC für 16 Stunden den fertigen Katalysator hervor.
  • Pulverproben von Al2O3 und AlPO4 wurden mit äquivalenten Mengen von Pd imprägniert und nach einer thermischen oder thermisch-chemischen Alterung unter Verwendung eines Wirbelbettreaktors im Hinblick auf Ihre Anspringaktivität bewertet. Für die thermisch-chemische Alterung wurde eine Lösung von Phosphorsäure und Wasser verdampft und unter Verwendung eines N2-Trägergases bei 900 °C 16 Stunden lang über die Proben geführt. Nach der thermisch-chemischen Alterung wurden 14 Gew.-% P (aus der XRF-Analyse) mit der Al2O3-Probe umgesetzt, wohingegen kein zusätzliches P festgestellt wurde, um mit der stöchiometrischen AlPO4-Probe zu reagieren. Die thermische Alterung wurde in ähnlicher Weise ausgeführt, außer dass keine Phosphorsäure zum Gasgemisch zugegeben wurde. Die Ergebnisse nach der Alterung sind in 15 dargestellt. Der AlPO4-Träger wurde während der Alterung durch Phosphor minimal beeinflusst, wohingegen die Aktivität des Al2O3-Trägers signifikant sank, als Phosphor in dem Alterungsgasstrom vorhanden war. Während also das Aluminiumoxid eine anfängliche T50 aufwies, die erheblich niedriger als die des Aluminiumphosphats war, sank die Aluminiumoxidleistung unter simulierten Betriebsbedingungen erheblich. Im Gegensatz dazu, während das Aluminiumphosphat von Anfang an keine hervorragende T50 aufwies, hielt es während der thermisch-chemischen Alterung praktisch ihre gesamte Leistung aufrecht und war viel effektiver als das Aluminiumoxid unter Betriebsbedingungen.
  • Die Katalysatorleistung beinhaltet mindestens zwei Parameter: die Kinetik und die Massenübertragung. Das Einstellen der Zusammensetzung und Struktur des Katalysators kann einen Parameter auf positive Art und Weise und einen anderen auf negative Art und Weise beeinflussen. Zur Erzielung einer verbesserten Gesamtleistung kann ein Gleichgewicht zwischen einer Verringerung der thermischen Masse des TWC mittels Washcoat-Reduzierung und der Verringerung der thermisch-chemischen Dauerhaftigkeit des TWC aufgrund einer verringerten Washcoat-Beladung vorteilhaft sein. 16 und 17 zeigen die modellierte Auswirkung einer Verschiebung der kinetischen Aktivität bei niedrigen Temperaturen gegenüber einer durch Massenübertragung begrenzten Aktivität bei hohen Temperaturen über die vordere Zone von 0,5 Inch eines Katalysators auf vorhergesagte kumulative CO-Emissionen während eines Kaltstarts. Eine Basislinie repräsentiert die Anspringleistung und entsprechende simulierte kumulative Emissionen eines Basislinien-Katalysators.
  • Eine zweite Linie zeigt die Auswirkung des Verringerns der kinetischen Aktivität (z. B. höhere Anspringtemperatur) im Vergleich zur Basislinie ohne Veränderung der Massenübertragungsgrenzen auf die Katalysator-CO-Umwandlungskapazität. Eine dritte Linie zeigt die Auswirkung des Erhöhens der Massenübertragungsbegrenzung bei gleichzeitiger Beibehaltung der kinetischen Aktivität eines Katalysators auf seine CO-Umwandlungskapazität. Eine vierte Linie zeigt die Aktivität eines kinetisch stark verschobenen Katalysators. 17 fasst die Emissionen sowohl der vorderen Zone von 1/2 Inch eines Katalysators (durchgezogene Linien) als auch der vorderen Zone von 1/2 Inch kombiniert mit dem hinteren Restkatalysator von 2,5 Inch (gestrichelte Linien) zusammen. Für eine äquivalente Washcoat-Beladung führt eine Verschiebung der CO-Anspringtemperatur von 50 °C auf eine höhere Temperatur zu besseren kumulativen CO-Emissionen als eine 45%ige Abnahme der massenübertragungsbegrenzten CO-Umwandlung bei hohen Temperaturen. Dementsprechend kann das Aufrechterhalten der Zugänglichkeit von Reaktionspartnern zu aktiven Katalysatorkomponenten bei hohen Temperaturen zur Emissionsreduzierung nützlicher sein als die Niedertemperaturaktivität des Katalysators, und zwar bis zu einer begrenzten Verschiebung der kinetischen Aktivität (vierte Linie).
  • Unter Bezugnahme auf 18 bis 23 sind mehrere Ausführungsformen von phosphorverträglichen oder -resistenten Dreiwegekatalysatoren (TWC) 20 dargestellt. In mindestens einigen der Ausführungsformen wird die thermische Masse des TWC 20 im Vergleich zu einem herkömmlichen TWC ebenfalls reduziert, sodass die Anspringtemperatur des Katalysators verbessert wird. Jeder der TWC 20 kann ein Substrat 22 aufweisen. Das Substrat 22 kann mehrere Kanäle oder Öffnungen definieren, durch welche das Abgas geht. Zum Beispiel kann das Substrat 22 eine honigwabenartige Struktur aufweisen und kann als ein Zylinder oder ein anderes längliches Prisma (zuweilen als ein „Brick“ bezeichnet) gebildet sein. Das Substrat 22 kann ein monolithisches oder extrudiertes Material wie Cordierit sein.
  • Der TWC 20 kann einen vorderen Abschnitt oder eine vordere Zone 24 und einen hinteren Abschnitt oder eine hintere Zone 26 aufweisen, die auf und/oder in Kontakt mit dem Substrat 22 angeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können der vordere und der hintere Abschnitt eine Gesamtlänge des TWC 20 umfassen. Der vordere und der hintere Abschnitt können jeweils einen oder mehrere Washcoats aufweisen. In einer Ausführungsform können der vordere Abschnitt 24 und sein darunterliegendes Substrat 22 bis zu 25 Vol.-% des TWC 20, zum Beispiel bis zu 20 Vol.-%, 15 Vol.-% oder 10 Vol.-%, umfassen. In einer anderen Ausführungsform können der vordere Abschnitt 24 und sein darunterliegendes Substrat 22 mindestens 1 Vol.-% des TWC 20, zum Beispiel mindestens 3 Vol.-%, 5 Vol.-% oder 10 Vol.-%, umfassen. In einer anderen Ausführungsform können der vordere Abschnitt 24 und sein darunterliegendes Substrat 22 1 bis 25 Vol.-% des TWC 20 oder einen beliebigen Teilbereich darin wie 3 bis 25 Vol.-%, 5 bis 25 Vol.-%, 5 bis 20 Vol.-%, 3 bis 15 Vol.-%, 5 bis 15 Vol.-%, 3 bis 10 Vol.-%, 5 bis 10 Vol.-%, 2 bis 8 Vol.-% oder andere umfassen. Anstatt eines Volumenprozentanteils insgesamt können auch die obigen Maximalwerte, Minimalwerte und Bereiche auf einen Prozentanteil einer axialen Länge des TWC 20 angewendet werden. Zum Beispiel kann der vordere Abschnitt 1 bis 25 Prozent oder einen beliebigen Teilbereich darin der Länge des TWC 20 usw. aufweisen. Der vordere Abschnitt 24 kann sich auf einen Anfangsabschnitt in der axialen Richtung des TWC 20 beziehen. Der vordere Abschnitt 24 kann dem stromaufwärtigen Abschnitt des TWC 20 entsprechen, z. B. dem Abschnitt, der konfiguriert ist, Abgase zuerst von einer Kraftmaschine aufzunehmen. Der vordere Abschnitt 24 kann sich von der vordersten/anfänglichen axialen Oberfläche des TWC 20 zur hinteren Seite des TWC 20 erstrecken.
  • In mindestens einer Ausführungsform kann der hintere Abschnitt 26 das Gleichgewicht des bzw. der Washcoat(s) aufweisen, die nicht in dem vorderen Abschnitt 24 enthalten sind. In einer Ausführungsform kann der hintere Abschnitt 26 einen herkömmlichen Washcoat oder herkömmliche Washcoats aufweisen. Zum Beispiel kann der hintere Abschnitt 26 eine einzige Washcoat-Schicht 28 aufweisen, wie dargestellt, oder eine Vielzahl von Washcoats (z. B. zwei oder mehr), wie oben unter Bezugnahme auf die Washcoat-Schichten 14 und 16 beschrieben. Falls eine Vielzahl von Washcoats in dem hinteren Abschnitt 26 vorhanden ist, können diese aufeinander gestapelt sein. In mindestens einer Ausführungsform weist der hintere Abschnitt 26 eine Washcoat-Beladung von mindestens 3,0 g/in3 auf. Dementsprechend kann der hintere Abschnitt 26 als ein voll formulierter TWC mit einer herkömmlichen oder typischen thermischen Masse betrachtet werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform kann der vordere Abschnitt 24 eine geringere thermische Masse oder Washcoat-Beladung als der hintere Abschnitt 26 aufweisen. In einer Ausführungsform kann der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Beladung von höchstens 2,0 g/in3 aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Beladung von höchstens 1,5 g/in3 oder 1,0 g/in3 aufweisen. Zum Beispiel kann der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Beladung von 0,3 bis 2,0 g/in3, 0,5 bis 2,0 g/in3, 1,0 bis 2,0 g/in3, 0,5 bis 1,5 g/in3 oder 0,75 bis 1,25 g/in3 aufweisen. Dementsprechend kann der vordere Abschnitt 24 als eine geringe Washcoat-Ladung aufweisend betrachtet werden, was Katalysatoranspringtemperaturen verbessern kann (z. B. ermöglichen kann, dass sich der vordere Abschnitt schneller aufwärmt und früher beginnt, Kohlenwasserstoffe umzuwandeln).
  • Unter Bezugnahme auf 18 kann der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Schicht 30 aufweisen. Die Washcoat-Schicht 30 kann ein cerbasiertes Trägermaterial aufweisen. Das cerbasierte Trägermaterial kann ein Ceroxid wie CeO2 oder CZO aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Trägermaterial mindestens 75 Gew.-% Ceroxid (z. B. CeO2 oder CZO) wie mindestens 85 Gew.-%, 90 Gew.-%, 95 Gew.-%, 99 Gew.-% Ceroxid aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Trägermaterial 100 Gew.-% Ceroxid aufweisen. Neben dem Trägermaterial kann die Washcoat-Schicht 30 ein katalytisches Material wie eines oder mehrere Platingruppenmetalle (PGM) aufweisen. Die Washcoat-Schicht 30 kann auch stabilisierende Elemente oder Materialien wie Lanthan, Barium, Yttrium oder andere Stabilisatoren aufweisen. Für die Zwecke dieser Anmeldung werden diese Elemente/Materialien als von dem Trägermaterial separat betrachtet.
  • In mindestens einer Ausführungsform kann das Trägermaterial in der Washcoat-Schicht 30 (und/oder die Washcoat-Schicht 30 im Allgemeinen) wenig bis gar kein Aluminiumoxid (Al2O3) aufweisen. Zum Beispiel können das Trägermaterial und/oder die Washcoat-Schicht 30 weniger als 25 Gew.-%, 20 Gew.-%, 15 Gew.-%, 10 Gew.-% oder 5 Gew.-% Aluminiumoxid aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können das Trägermaterial und/oder die Washcoat-Schicht 30 kein oder im Wesentlichen kein (z. B. ≤ 1 Gew.-%) Aluminiumoxid aufweisen. Wie oben beschrieben, wurde entdeckt, dass, wenngleich Aluminiumoxid unter rein thermischen Bedingungen ein hocheffektives Trägermaterial ist, seine Leistung erheblich reduziert ist, wenn eine Phosphorvergiftung eintritt. Es wurde ebenfalls überraschenderweise entdeckt, dass Ceroxide wie CeO2 oder CZO, die manchmal in relativ geringen Mengen als ein Sauerstoffspeichermaterial enthalten sein können, als phosphorverträgliche Trägermaterialien wirksam sind.
  • Demzufolge kann der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Schicht 30 aufweisen, die primär Ceroxid als ein Trägermaterial enthält. Der vordere Abschnitt 24 kann wenig oder gar kein Aluminiumoxid aufweisen. Das Ceroxid kann eines oder mehrere von Ceroxid (CeO2) und einem gemischten Oxid wie ein Cer-Zircon-Oxid (CZO) aufweisen. Der relative Cer- und Zircongehalt von CZO kann variieren. Wie oben gezeigt, kann ein CZO mit hohem Ce (z. B. Ce > Zr) sich ähnlicher zu Ceroxid verhalten als CZO mit hohem Zr (z. B. Zr > Ce). Allerdings kann jede Form von CZO als ein Trägermaterial in der Washcoat-Schicht 30 verwendet werden.
  • Die Washcoat-Schicht 30 kann ein oder mehrere katalytische Materialien wie PGM aufweisen. Die PGM können auf dem Trägermaterial (z. B. Ceroxid) dispergiert und von diesem gestützt sein. Die Washcoat-Schicht 30 kann eine PGM-Beladung aufweisen, die ausreichend ist, um eine spürbare katalytische Aktivität aufzuweisen (z. B. Umwandlung von Kohlenwasserstoffen). In einer Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 30 eine PGM-Beladung von mindestens 25 Gramm pro Kubikfuß (gcf), zum Beispiel mindestens 50, 100, 150 oder 200 gcf, aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 30 eine PGM-Beladung von 20 bis 300 gcf oder einen beliebigen Teilbereich darin wie 25 bis 250 gcf, 25 bis 200 gcf, 50 bis 200 gcf, 25 bis 150 gcf, 25 bis 100 gcf oder 50 bis 150 gcf aufweisen. In einer Ausführungsform kann das PGM Palladium, Platin und/oder Rhodium aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die PGM-Beladung mindestens 50 Gew.-% Pd, zum Beispiel mindestens 75 Gew.-%, 85 Gew.-% oder 95 Gew.-%, aufweisen. In einer Ausführungsform ist die PGM-Beladung vollständig oder im Wesentlichen vollständig (z. B. mindestens 99 Gew.-%) Palladium.
  • Dementsprechend kann die Washcoat-Schicht 30 eine Washcoat-Schicht mit geringer thermischer Masse sein, die einen hohen Grad an katalytischer Aktivität aufrechterhält, selbst wenn sie Phosphor ausgesetzt wird. Die phosphorverträgliche Washcoat-Schicht 30 kann ein Ceroxid als das primäre Trägermaterial aufweisen. Die Washcoat-Schicht 30 kann mehrere PGM-Teilchen aufweisen, die auf dem Trägermaterial dispergiert sind. In einer Ausführungsform kann das PGM primär Palladium sein. Das Ceroxid kann mit dem Phosphor in den Abgasen reagieren, jedoch geht man davon aus, dass die Aktivität aufgrund der relativ geringen Volumenexpansion von Ceroxid zu Cerphosphat
  • (z. B. CePO4) beibehalten wird. Diese relativ geringe Volumenexpansion kann ermöglichen, dass die Abgase dennoch auf die PGM-Teilchen zugreifen, die auf dem Trägermaterial dispergiert sind, sodass die Aktivität aufrechterhalten wird.
  • Unter Bezugnahme auf 19 ist ein TWC 20 bereitgestellt, in dem der vordere Abschnitt 24 eine Washcoat-Schicht 32 aufweisen kann. Der Rest des TWC 20 wie das Substrat 22 und der hintere Abschnitt 26 können im Wesentlichen die gleichen sein wie der TWC 20, der in Bezug auf 18 dargestellt und beschrieben ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 32 ein vorphosphatiertes Trägermaterial aufweisen. Wie hier verwendet, kann sich der Ausdruck „vorphosphatiert“ auf ein Material beziehen, das Phosphate vor Aussetzen mit Abgasen aufweist. Die vorphosphatierten Trägermaterialien können bekannte Träger- oder OSC-Materialien aufweisen, die mit Phosphor umgesetzt wurden, wie Aluminiumoxid oder Ceroxid/CZO. Die Materialien können auch andere Materialien oder Oxide aufweisen, die mit Phosphor umgesetzt sind, wie Zirconoxide oder Lanthanoxide. Zu nicht einschränkenden Beispielen für vorphosphatierte Materialien können AlPO4, ZrP2O7, CePO4, LaPO4 oder andere gehören.
  • Wie oben beschrieben, können vorphosphatierte Materialien nicht weiter mit Phosphor reagieren (oder können eine minimale Reaktion damit eingehen), wenn sie ihm in einem Abgasstrom ausgesetzt werden. Dementsprechend kann die Verwendung eines vorphosphatierten Materials als ein Trägermaterial in dem vorderen Abschnitt 24 eines TWC zu einem Katalysator führen, der nach einer thermisch-chemischen Alterung eine gute Aktivität in dem vorderen Abschnitt beibehält. In einer Ausführungsform kann das Trägermaterial mindestens 75 Gew.-% vorphosphatiertes Material (z. B. AlPO4, ZrP2O7, CePO4, LaPO4) wie mindestens 85 Gew.-%, 90 Gew.-%, 95 Gew.-%, 99 Gew.-% vorphosphatiertes Material aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Trägermaterial 100 Gew.-% vorphosphatiertes Material aufweisen.
  • Die Washcoat-Schicht 32 kann ein oder mehrere katalytische Materialien wie PGM aufweisen. Die PGM können auf dem Trägermaterial (z. B. vorphosphatiertem Material) dispergiert und von diesem gestützt sein. Die Washcoat-Schicht 32 kann eine PGM-Beladung aufweisen, die ausreichend ist, um eine spürbare katalytische Aktivität aufzuweisen (z. B. Umwandlung von Kohlenwasserstoffen). In einer Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 30 eine PGM-Beladung von mindestens 25 Gramm pro Kubikfuß (gcf), zum Beispiel mindestens 50, 100, 150 oder 200 gcf, aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 30 eine PGM-Beladung von 20 bis 300 gcf oder einen beliebigen Teilbereich darin wie 25 bis 250 gcf, 25 bis 200 gcf, 50 bis 200 gcf, 25 bis 150 gcf, 25 bis 100 gcf oder 50 bis 150 gcf aufweisen. In einer Ausführungsform kann das PGM Palladium, Platin und/oder Rhodium aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die PGM-Beladung mindestens 50 Gew.-% Pd, zum Beispiel mindestens 75 Gew.-%, 85 Gew.-% oder 95 Gew.-%, aufweisen. In einer Ausführungsform ist die PGM-Beladung vollständig oder im Wesentlichen vollständig (z. B. mindestens 99 Gew.-%) Palladium.
  • Die PGM können auf einer Oberfläche des vorphosphatierten Trägermaterials dispergiert sein. Dementsprechend kann sich die Struktur der Washcoat-Schicht 32 von derjenigen einer Washcoat-Schicht unterscheiden, in der ein Trägermaterial mit Phosphor in einem Abgasstrom während des Betriebs einer Kraftmaschine reagiert. Im letztgenannten Fall reagiert das Trägermaterial mit dem Phosphor, um ein Phosphat zu bilden, wobei währenddessen eine Volumenexpansion vorliegen wird. Zum Beispiel, wie oben beschrieben, reagiert Aluminiumoxid mit Phosphor, um AlPO4 zu bilden. Die Bildung von AlPO4 beinhaltet eine damit in Zusammenhang stehende etwa vierfache Volumenexpansion. Während der Expansion werden die PGM-Teilchen in dem AlPO4 eingekapselt und befinden sich nicht mehr an der Oberfläche des Trägermaterials. Wie oben beschrieben, geht man davon aus, dass diese Einkapselung und dieser reduzierte Zugang zu Abgasen ein signifikanter Faktor in Hinblick auf die reduzierte katalytische Aktivität von Aluminiumoxid und anderen Trägermaterialien ist.
  • Im Gegensatz dazu können in den offenbarten vorphosphatierten Trägermaterialien die PGM von Anfang an auf der Oberfläche des Trägermaterials angeordnet sein. Zum Beispiel können mindestens 75 Gew.-%, 85 Gew.-% oder 95 Gew.-% der PGM-Teilchen auf der Oberfläche des Trägermaterials angeordnet sein und für die Abgase zugänglich sein. In einer anderen Ausführungsform können alle oder im Wesentlichen alle (z. B. mindestens 99 Gew.-%) PGM-Teilchen auf der Oberfläche des Trägermaterials angeordnet sein und für die Abgase zugänglich sein. Daher sind die PGM für die Abgase zugänglich und können eine katalytische Aktivität bereitstellen. Da das vorphosphatierte Trägermaterial nicht mit dem zusätzlichen Phosphor aus dem Abgasstrom reagiert oder nur sehr wenig damit reagiert, können die PGM selbst nach einer thermisch-chemischen Alterung auf der Oberfläche des Trägermaterials bleiben.
  • Da der Phosphor nicht mit dem vorphosphatierten Trägermaterial in dem vorderen Abschnitt 24 reagieren kann, kann er sich stromabwärts bewegen und mit dem bzw. den Washcoat(s) in dem hinteren Abschnitt 26 reagieren. Allerdings, wie oben beschrieben, kann der hintere Abschnitt 26 den Phosphor möglicherweise besser annehmen und dennoch seine vorgesehenen Funktionen (z. B. Sauerstoffspeicherung, NOx-Umwandlung usw.) wahrnehmen. Falls zum Beispiel der hintere Abschnitt 26 eine herkömmliche thermische Masse wie 3,0 g/in3 oder mehr aufweist, kann der Phosphor einen geringeren Einfluss auf den Washcoat haben. Ein weiterer Vorteil des vorphosphatierten Trägermaterials ist, dass, da es nicht mit dem Phosphor in dem Abgasstrom reagiert, eine geringe oder keine zusätzliche thermische Masse in dem vorderen Abschnitt 24 erzeugt wird. Dies kann dazu beitragen, eine niedrige Anspringtemperatur des Katalysators in dem vorderen Abschnitt 24 beizubehalten. Im Gegensatz dazu kann ein herkömmliches Trägermaterial mit dem Phosphor reagieren und die thermische Masse des vorderen Abschnitts erhöhen. Demzufolge kann sogar ein vorderer Abschnitt (z. B. aus Aluminiumoxid) mit einer anfänglich geringen thermischen Masse während einer thermisch-chemischen Alterung an thermischer Masse gewinnen und eine erhöhte Anspringtemperatur aufweisen, da sich während des Betriebs mehr Phosphate bilden.
  • Unter Bezugnahme auf 20 ist ein TWC 20 bereitgestellt. Der TWC 20 kann einen vorderen Abschnitt 24 mit einer Washcoat-Schicht 34 aufweisen. Der Washcoat 34 kann ein vorphosphatierter Washcoat sein, der der Washcoat-Schicht 32 ähnlich ist, die in 19 dargestellt ist. Der Rest des TWC 20 wie das Substrat 22 und der hintere Abschnitt 26 können im Wesentlichen die gleichen sein wie der TWC 20, der in Bezug auf 18 dargestellt und beschrieben ist, außer dass eine zusätzliche Washcoat-Schicht 36 auf oder über dem hinteren Abschnitt 26 bereitgestellt sein kann. Die Washcoat-Schicht 36 kann an einer/einem vorderen oder anfänglichen Zone oder Abschnitt des hinteren Abschnitts 26 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Washcoat-Schicht 36 benachbart zu oder direkt benachbart zu dem vorderen Abschnitt 24 liegen. In einer Ausführungsform kann der Abschnitt des TWC 20, in dem die Washcoat-Schicht 36 den hinteren Abschnitt 26 überlagert, als der mittlere Abschnitt 38 bezeichnet werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform kann die Washcoat-Schicht 36 die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche wie die Washcoat-Schicht 30 sein, die oben unter Bezugnahme auf 18 beschrieben ist. Dementsprechend kann der TWC 20 in 20 einen vorderen Abschnitt 24 aufweisen, der eine Washcoat-Schicht 34 hat, die ein vorphosphatiertes Trägermaterial und einen mittleren Abschnitt 38 aufweist, der eine Washcoat-Schicht 36 hat, die ein Ceroxid-Trägermaterial aufweist. Diese Katalysatorkonfiguration kann mehrere der Vorteile jedes Typs von Washcoat kombinieren. Wie oben beschrieben, kann der vorphosphatierte Washcoat eine geringfügige oder gar keine Reaktion mit dem Phosphor in den Abgasen haben, sodass eine niedrige thermische Masse (z. B. < 2,0 g/in3) und ein hoher Aktivitätsgrad in dem vorderen Abschnitt beibehalten werden. Die Washcoat-Schicht 36 kann mit dem Phosphor reagieren, der normalerweise mit dem vorderen Abschnitt reagiert hätte, sodass die Washcoat-Schicht(en) des hinteren Abschnitts 26 vor einer Phosphorvergiftung geschützt wird/werden. Wenngleich die Washcoat-Schicht 36 thermische Masse zum TWC 20 insgesamt hinzufügen kann, beeinflusst sie nicht die thermische Masse des vorderen Abschnitts 24, sodass ein schnelles Anspringen aufrechterhalten werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 21 ist ein TWC 20 bereitgestellt. Der TWC 20 kann einen vorderen Abschnitt 24 mit einer Washcoat-Schicht 40, die das Substrat überlagert oder kontaktiert, und einer Washcoat-Schicht 42 aufweisen, die die Washcoat-Schicht 40 überlagert oder kontaktiert. Der Washcoat 40 kann ein vorphosphatierter Washcoat sein, der der Washcoat-Schicht 32 ähnlich ist, die in 19 dargestellt ist. Allerdings kann die Washcoat-Schicht 40 auch Trägermaterialien aufweisen, die weniger P-verträglich sind, wie Aluminiumoxid. Der Washcoat 42 kann ein ceroxidbasierter Washcoat sein, welcher der Washcoat-Schicht 30 ähnlich ist, die in 18 dargestellt ist. Der Rest des TWC 20 wie das Substrat 22 und der hintere Abschnitt 26 können im Wesentlichen die gleichen sein wie der TWC 20, der in Bezug auf 18 dargestellt und beschrieben ist.
  • Demzufolge kann die Washcoat-Schicht 42 als eine Art Schirm oder Barriere gegenüber der Washcoat-Schicht 40 fungieren. Wie oben beschrieben, ist Aluminiumoxid ein hochwirksames Trägermaterial, bevor es Giften wie Phosphor ausgesetzt wird. Durch Bereitstellen einer P-verträglichen Schicht über der Washcoat-Schicht 40 kann Aluminiumoxid in der Washcoat-Schicht 40 vor dem Phosphor geschützt werden und in einem einwandfreien oder einwandfreieren Zustand betrieben werden. Abgase können zuerst die Washcoat-Schicht 42 kontaktieren, die Ceroxid aufweisen kann. Das Ceroxid kann mit Phosphor reagieren, jedoch können die PGM, die auf dem Ceroxid dispergiert sind, dennoch zugänglich sein und aktiv bleiben. Daher kann ein zweischichtiger vorderer Abschnitt 24 die Verwendung einiger Trägermaterialien ermöglichen, die normalerweise nicht P-verträglich wären. Die thermische Masse jeder Washcoat-Schicht 40, 42 kann die gleiche oder eine ähnliche wie oben beschrieben sein. In einer anderen Ausführungsform kann die thermische Gesamtmasse der Schichten 40 und 42 die gleiche oder eine ähnliche wie in den Bereichen sein, die oben für jede Schicht beschrieben sind (z. B. ≤ 2 g/in3). In einer anderen Ausführungsform kann jede Schicht 40 oder 42 eine thermische Masse von 0,2 bis 1,0 g/in3 oder einen beliebigen Unterbereich darin wie 0,3 bis 0,8 g/in3 oder 0,3 bis 0,6 g/in3 aufweisen. Dementsprechend kann der zweischichtige vordere Abschnitt 24 im Vergleich zu dem hinteren Abschnitt 26 des TWC 20 dennoch ein Bereich mit geringer thermischer Masse sein. Wenngleich in dem vorderen Abschnitt 24 zwei Schichten dargestellt sind, können drei oder mehr Schichten vorhanden sein, einschließlich einer beliebigen Kombination der verschiedenen oben beschriebenen Zusammensetzungen oder Strukturen, sofern die thermische Gesamtmasse aller Schichten geringer als die thermische Masse des hinteren Abschnitts 26 ist.
  • Unter Bezugnahme auf 22 und 23 können TWC 20 bereitgestellt sein. Diese Katalysatoren können keinen vorderen Abschnitt 24 mit geringer thermische Masse aufweisen, wie oben beschrieben. Stattdessen kann der TWC eine oder mehrere Washcoat-Schichten 44 aufweisen, die sich über die gesamte Länge des Substrats 22 erstrecken können. Die Zusammensetzung und Struktur der Washcoat-Schicht(en) 44 können denjenigen der oben für den hinteren Abschnitt 26 beschriebenen Washcoat-Schichten ähnlich, zum Beispiel eine herkömmliche Washcoat-Zusammensetzung, sein. Unter Bezugnahme auf 22 kann der TWC 20 eine zusätzliche Washcoat-Schicht 46 aufweisen, die über der bzw. den Washcoat-Schicht(en) 44 angeordnet ist. Die Washcoat-Schicht 46 kann an dem vorderen oder anfänglichen Abschnitt des TWC 20 angeordnet sein, ähnlich wie der vordere Abschnitt 24 in 18 bis 21. Da jedoch die Washcoat-Schicht 46 zu der bzw. den Schicht(en) 44 hinzugefügt wird, kann die thermische Masse des vorderen Bereichs nicht verringert werden und kann erhöht werden.
  • Die Washcoat-Schicht 46 kann die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche wie die Washcoat-Schicht 30 sein, die oben beschrieben ist (z. B. ceroxidbasiert). Wenngleich die thermische Masse des TWC 20 erhöht werden kann, kann die Washcoat-Schicht 46 dementsprechend den vorderen Bereich des Katalysators mit einer phosphorverträglichen Washcoat-Schicht versehen. Diese Schicht kann einen Schutz für die darunterliegende(n) Schicht(en) bereitstellen, ähnlich der Ausführungsform aus 21, während sie katalytisch aktiv bleibt.
  • Unter Bezugnahme auf 23 kann der TWC 20 der gleiche oder im Wesentlichen der gleiche wie der TWC in 22 sein, außer dass die Washcoat-Schicht 48 die Washcoat-Schicht 46 ersetzt. Die Washcoat-Schicht 48 kann die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche wie die Washcoat-Schicht 32 sein, die oben beschrieben ist (z. B. vorphosphatiert). Ähnlich dem TWC 20 aus 22 kann die thermische Masse des vorderen Bereichs erhöht sein, jedoch stellt die Washcoat-Schicht 48 eine phosphorverträgliche/-resistente Schicht an der Vorderseite des Katalysators bereit, die seine Aktivität aufrechterhält, wenn er Phosphor ausgesetzt wird.
  • Wenngleich die phosphorverträglichen oder -resistenten Washcoat-Schichten, die oben beschrieben sind, in einem vorderen oder mittleren Bereich des TWC angeordnet wurden, können sich diese Washcoats auch an anderen Abschnitten des TWC befinden. In mindestens einer Ausführungsform können die unteren Washcoat-Beladungsschichten als unabhängige Katalysatoren verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Katalysator ein Substrat aufweisen, ähnlich wie oben, und nur (eine) phosphorverträgliche Washcoat-Schicht oder -Schichten, die darauf angeordnet ist/sind. Die Washcoat-Schicht(en) kann/können die offenbarten Ceroxid- oder vorphosphatierten Trägermaterialien aufweisen. Diese Katalysatoren können Katalysatoren mit geringer Washcoat-Beladung sein, zum Beispiel mit einer Washcoat-Beladung von weniger als 2,0 g/in3, 1,5 g/in3 oder 1,0 g/in3. In einer Ausführungsform können diese P-verträglichen Katalysatoren in volumenbegrenzten Bereichen in der Nähe der Kraftmaschine, zum Beispiel als ein Krümmerkatalysator, benutzt werden. In diesen Bereichen kann die Rate der Reaktionspartnerdiffusion an die PGM-Zentren bei höheren Temperaturen wichtiger als die kinetische Aktivität des Katalysators bei niedrigen Temperaturen sein. Ferner können Katalysatoren mit geringer Washcoat-Ladung einen Gegendruck reduzieren, da die Abgastemperaturen in der Nähe der Kraftmaschine am höchsten sind. Ein zusätzlicher voll formulierter (z. B. herkömmlicher) TWC kann stromabwärts des P-verträglichen unabhängigen Katalysators bereitgestellt sein.
  • Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die Begriffe, die in der Spezifikation verwendet werden, beschreibende und keine einschränkenden Begriffe, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.

Claims (20)

  1. Dreiwegekatalysator, umfassend: ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; einen vorderen und einen hinteren Washcoat-Abschnitt, die das Substrat überlagern und eine jeweilige erste und zweite Washcoat-Beladung aufweisen, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 2,0 g/in3 und weniger als die zweite Washcoat-Beladung beträgt; und wobei der vordere Washcoat-Abschnitt ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids umfasst.
  2. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 1, wobei das Trägermaterial mindestens 95 Gew.-% Ceroxid umfasst.
  3. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ceroxid mindestens eines von CeO2 und einem Cer-Zircon-Oxid (CZO) umfasst.
  4. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Trägermaterial Aluminiumoxid ausschließt.
  5. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vordere Washcoat-Abschnitt und ein Abschnitt des Substrats, den er überlagert, von 3 bis 25 Vol.-% des Dreiwegekatalysators umfassen.
  6. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der vordere Washcoat-Abschnitt bis zu 15 % einer axialen Länge des Substrats überlagert.
  7. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Katalysatormaterial ein Platingruppenmetall (PGM) aufweist.
  8. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 1,5 g/in3 beträgt und die zweite Washcoat-Beladung mindestens 3,0 g/in3 beträgt.
  9. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der vordere Washcoat-Abschnitt und der hintere Washcoat-Abschnitt zusammen im Wesentlichen eine axiale Gesamtlänge des Substrats überlagern.
  10. Dreiwegekatalysator, umfassend: ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; einen vorderen und einen hinteren Washcoat-Abschnitt, die das Substrat überlagern und eine jeweilige erste und zweite Washcoat-Beladung aufweisen, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 2,0 g/in3 und weniger als die zweite Washcoat-Beladung beträgt; und wobei der vordere Washcoat-Abschnitt ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einer Oberfläche eines Trägermaterials gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfasst.
  11. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 10, wobei das phosphathaltige Material eines oder mehrere von AlPO4, ZrP2O7, CePO4 oder LaPO4 aufweist.
  12. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 10 oder 11, wobei mindestens 75 Gew.-% des Katalysatormaterials in dem vorderen Washcoat-Abschnitt auf der Oberfläche des phosphathaltigen Materials gestützt sind.
  13. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die erste Washcoat-Beladung höchstens 1,5 g/in3 beträgt und die zweite Washcoat-Beladung mindestens 3,0 g/in3 beträgt.
  14. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der vordere Washcoat-Abschnitt bis zu 15 % einer axialen Länge des Substrats überlagert.
  15. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der vordere Washcoat-Abschnitt eine untere Washcoat-Schicht aufweist, die das Substrat kontaktiert und das Katalysatormaterial aufweist, das auf der Oberfläche des Trägermaterials gestützt ist; und wobei eine obere Washcoat-Schicht die untere Washcoat-Schicht überlagert und ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids umfasst.
  16. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 15, wobei die untere Washcoat-Schicht und die obere Washcoat-Schicht jeweils eine Washcoat-Beladung von 0,2 bis 1,0 g/in3 aufweisen.
  17. Dreiwegekatalysator, umfassend: ein Substrat, das mehrere Kanäle definiert; eine Washcoat-Schicht, die bis zu 15 % einer axialen Anfangslänge des Substrats überlagert und eine Washcoat-Beladung von höchstens 2,0 g/in3 aufweist; und wobei die Washcoat-Schicht ein Katalysatormaterial aufweist, das auf einem Trägermaterial gestützt ist, das mindestens 85 Gew.-% eines Ceroxids oder mindestens 85 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfasst.
  18. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 17, wobei die Washcoat-Schicht Aluminiumoxid ausschließt.
  19. Dreiwegekatalysator nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Washcoat-Schicht eine obere Washcoat-Schicht ist, die eine oder mehrere untere Washcoat-Schichten überlagert, wobei die eine oder die mehreren unteren Washcoat-Schichten eine Washcoat-Gesamtbeladung von mindestens 3,0 g/in3 aufweisen.
  20. Dreiwegekatalysator nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Trägermaterial mindestens 95 Gew.-% eines Ceroxids oder mindestens 95 Gew.-% eines phosphathaltigen Materials umfasst.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111032194A (zh) * 2017-09-18 2020-04-17 福特全球技术公司 用于汽车排放控制的催化器
CN107999059B (zh) * 2017-12-05 2024-01-09 苏州海会汽车科技有限公司 一种金属载体基体的尾气净化催化剂及其制备方法
CN108435220A (zh) * 2018-04-26 2018-08-24 中国科学院长春应用化学研究所 一种抗中毒能力强的组合式scr脱硝催化剂及其应用
US11642655B2 (en) * 2020-01-07 2023-05-09 Johnson Matthey Public Limited Company Multi-region TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
CN113304745B (zh) * 2021-06-04 2022-08-12 中自环保科技股份有限公司 一种Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法
CN113731450B (zh) * 2021-09-22 2023-08-29 苏州松之源环保科技有限公司 一种掺杂型的铯钒碱金属催化剂

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7678347B2 (en) 2005-07-15 2010-03-16 Basf Catalysts Llc High phosphorous poisoning resistant catalysts for treating automobile exhaust
US7749472B2 (en) * 2006-08-14 2010-07-06 Basf Corporation Phosgard, a new way to improve poison resistance in three-way catalyst applications
ATE482766T1 (de) * 2007-03-19 2010-10-15 Umicore Ag & Co Kg Doppelschichtiger dreiweg-katalysator
US8323599B2 (en) * 2010-11-22 2012-12-04 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream multi-layer catalyst
WO2013022958A1 (en) 2011-08-10 2013-02-14 Clean Diesel Technologies, Inc. Palladium solid solution castalyst and methods of making
CN102658184B (zh) * 2012-05-05 2014-04-30 吉林大学 一种以蜂窝状金属合金为载体的尿素选择分解催化剂及制备方法
JP6294837B2 (ja) 2013-01-31 2018-03-14 ユミコア日本触媒株式会社 排ガス浄化用触媒及び該触媒を用いた排ガス浄化方法
US20140369912A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Basf Corporation Integrated Supports for Emission Control Catalysts
GB201315892D0 (en) 2013-07-31 2013-10-23 Johnson Matthey Plc Zoned diesel oxidation catalyst

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