DE102017214566A1

DE102017214566A1 - Abgaskatalysatoren mit altersunterdrückenden katalysatoren

Info

Publication number: DE102017214566A1
Application number: DE102017214566.8A
Authority: DE
Inventors: Xingcheng Xiao; Gongshin Qi; Ryan J. Day; Ming Yang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN107781007A; CN107781007B; US9901907B1; US20180056276A1

Abstract

Ein Abgaskatalysator beinhaltet einen Katalysator. Der Katalysator beinhaltet einen Träger, Partikel eines Platingruppenmetalls (PGM), die auf dem Träger dispergiert sind, und auf der Unterlage gebildete Metalloxidnanopartikel. Die Metalloxidnanopartikel sind zwischen einem ersten Satz der PGM-Partikel und einem zweiten Satz der PGM-Partikel dispergiert, um die Alterung der PGM-Partikel zu unterdrücken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Abgaskatalysatoren, genauer auf die Alterung unterdrückende Katalysatoren.
HINTERGRUND
Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor (ICE) beinhalten ein Abgasbehandlungssystem zur Behandlung der Abgase des Motors. Die Konfiguration des Nachbehandlungssystems hängt teilweise davon ab, ob der Motor ein Dieselmotor ist (der in der Regel mit magerer Verbrennung arbeitet und bei allen Betriebsbedingungen hohe Konzentrationen von Sauerstoff in den Abgasen enthält) oder ein stöchiometrischer Ottomotor (der bei einem nahezu stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff[A/F]-Verhältnis arbeitet). Das Nachbehandlungssystem für Dieselmotorabgase beinhaltet einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC), der zur Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) fähig ist. Das Nachbehandlungssystem für die Abgase eines stöchiometrischen Ottomotors beinhaltet einen Dreiwegkatalysator (TWC), der nach dem Prinzip der nichtselektiven katalytischen Reduktion von NO_x durch CO und HC arbeitet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Abgaskatalysator beinhaltet einen Katalysator. Der Katalysator beinhaltet einen Träger, Partikel eines Platingruppenmetalls (PGM), die auf dem Träger dispergiert sind, und auf der Unterlage gebildete Metalloxidnanopartikel. Die Metalloxidnanopartikel sind zwischen einem ersten Satz der PGM-Partikel und einem zweiten Satz der PGM-Partikel dispergiert, um die Alterung der PGM-Partikel zu unterdrücken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obwohl vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen, hervorgehen. Der Kürze halber können Bezugszahlen oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion in Kommunikation mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben sein oder auch nicht.
1 ist eine schematische Darstellung, welche die beiden Mechanismen für das Wachstum oder Sintern der PGM-Partikel darstellt;
2A bis 2D stellen schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Beispiels des hierin offenbarten Katalysators dar;
3 ist eine halbschematische Draufsicht auf ein Beispiel des hierin offenbarten Katalysators;
4A ist eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Beispiels eines Abgaskatalysators;
4B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 4A;
5A und 5B sind Transmissions-Elektronenmikroskopie(TEM-)Bilder eines Vergleichs-Beispielkatalysators (C1) und eines Beispielkatalysators (E); und
6 ist ein Diagramm, das die Zündtemperatur (in °C) für die Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO) und für die Umwandlung von C₃H₆ (Propen oder alternativ Propylen) für zwei Vergleichs-Beispielkatalysatoren (C1 und C2) und einen Beispielkatalysator (E), der Metalloxidnanopartikel zwischen den PGM-Partikeln beinhaltet, darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DOCs und TWCs beinhalten oft einen mit einem Platingruppenmetall (PGM) geladenen Träger als aktiven katalytischen/Katalysatorstoff. Mit steigender Abgastemperatur des Fahrzeugmotors (z. B. auf Temperaturen in einem Bereich von 150 °C bis etwa 1000 °C) wird bei dem auf den Träger geladenen PGM ein Partikelwachstum (d. h. Sintern) ausgelöst. 1 zeigt zwei Mechanismen für ein PGM-Partikelwachstum während des Fahrzeugbetriebs. Die Mechanismen beinhalten atomare und/oder kristallite PGM-Migration. Die erste PGM-Migrationsmechanismus bezieht eine Dampfphase ein, bezeichnet mit 12, und der zweite PGM-Migrationsmechanismus eine Oberflächendiffusion, bezeichnet mit 14. Im ersten Mechanismus kann eine von den auf den Träger 18 geladenen PGM-Partikeln 16 emittierter mobiler Typ (nicht dargestellt) die Dampfphase 12 durchqueren und mit anderen Metallpartikeln 20 in der Dampfphase 12 zu größeren PGM-Partikeln 16' agglomerieren. Im zweiten Mechanismus kann ein von den PGM-Partikeln 16 emittierter mobiler Typ (nicht dargestellt) entlang der Oberfläche 18a des Trägers 18 und diffundieren und mit anderen Metallpartikeln 22 auf der Oberfläche 18a zu größeren PGM-Partikeln 16' agglomerieren. Der zweite Mechanismus kann Ostwald-Reifung einbeziehen, wo die Wanderung der mobilen Spezies durch Unterschiede der freien Energie und lokalen Atomkonzentrationen auf der Trägeroberfläche 18a angetrieben wird.
Eine Erhöhung der Größe der PGM-Partikel 16' führt zu einer schlechten PGM-Ausnutzung und unerwünschten Alterung des Katalysatormaterials. Genauer gesagt reduziert die erhöhte Partikelgröße die PGM-Dispersion, die ein Verhältnis der Anzahl der PGM-Oberflächenatome im Katalysator zur Gesamtzahl der PGM-Atome im Katalysator darstellt. Eine reduzierte PGM-Dispersion steht in direkter Beziehung zu einer Abnahme der aktiven Metallfläche (als Ergebnis des Partikelwachstums) und zeigt damit einen Verlust an aktiven Katalysatorreaktionsstellen an, was einem Rückgang der Katalysatoraktivität gleichkommt. Der Verlust an aktiven Katalysatorreaktionsstellen führt zu einer schlechten PGM-Ausnutzungseffizienz und zeigt an, dass der Katalysator unerwünscht gealtert oder deaktiviert ist.
Dabei hat sich gezeigt, dass etwa 1 % des PGM in einem gewöhnlichen TWC nach 160.000 bis 240.000 gefahrenen Kilometern (100.000 bis 150.000 Meilen) katalytisch aktiv bleibt (d. h. 99 % des PGM verschwendet sind). Ein Ansatz, um dem Sintereffekt entgegenzuwirken, ist die Nutzung einer ausreichend hohen PGM-Ladung zur Kompensation der Katalysatordeaktivierung. Jedoch werden dadurch die Kosten des TWC erhöht.
Die hierin offenbarten Katalysatoren verhindern die Alterung durch die physikalische Trennung der PGM-Partikel 16 mit auf dem Träger 18 um die PGM-Partikel 16 gebildeten Metalloxidnanopartikeln. Durch physische Trennung der PGM-Partikel 16, zielen die Metalloxidnanopartikel darauf, die Oberflächendiffusion zu blockieren.
Außerdem sind in den und um die Metalloxidnanopartikeln Poren und Risse vorhanden. Die Poren und Rissen legen Oberflächen der Metalloxidnanopartikel frei, die PGM-Dämpfe (z. B. durch Kondensation des PGM-Dampfes auf den freiliegenden Oberflächen) einfangen können. Die mobilen Spezies im eingefangenen Dampf agglomerieren, um neue PGM-Nanopartikel innerhalb von Poren und Rissen zu bilden. Die neu gebildeten PGM-Nanopartikel können kleiner sein als die PGM-Partikel 16, und können zusätzliche aktive PGM-Stellen zur Katalyse bereitstellen.
Die Konfiguration des hierin offenbarten Katalysators verlangsamt oder verhindert das Wachstum/die Sinterung der PGM-Partikel und hält über die Zeit mehrere aktive PGM-Stellen aufrecht, weshalb das Katalysatorelement langsamer als Katalysatorelemente ohne die Metalloxidnanopartikel altert. Außerdem, wird durch die Verlangsamung bzw. Verhinderung des Sinterns auch der Anstieg der Betriebstemperatur des Katalysators mit der Zeit verhindert.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2A bis 2D wird ein anderes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Beispiels des hierin offenbarten Katalysators 10' dargestellt. Eine Ansicht des gebildeten Katalysators 10 ist in 2D und eine andere Ansicht des Katalysators 10 ist in 3 dargestellt.
2A stellt den Träger 18 dar. Der Träger 18 kann eine poröse Metalloxidstruktur sein. Die poröse Metalloxidstruktur kann aus Al₂O₃, CeO₂, ZrO₂, CeO₂-ZrO₂, SiO₂, TiO₂, MgO, ZnO, BaO, K₂O, Na₂O, CaO und Kombinationen davon gebildet werden. Die poröse Metalloxidstruktur kann in Form eines Pulvers, von Kügelchen, oder in einer anderen geeigneten Konfiguration vorliegen. In einem Beispiel hat der Träger 18 einen Durchmesser im Bereich von größer oder gleich 0,5 µm bis kleiner oder gleich etwa 10 µm.
Der Träger 18 kann mehrere kleine Poren beinhalten (nicht dargestellt). Mit der Anzahl der Poren wird die Oberfläche vergrößert, die dadurch in einem geringen Volumen viele PGM-Partikel 16 aufnehmen kann. In einem Beispiel beträgt das Porenvolumen des Trägers 18 etwa 0,5 ml/g bis etwa 2 ml/g. Die Fläche des Trägers 18 kann von etwa 50 m²/g bis etwa 150 m²/g reichen.
In einem Beispiel des Bildens des Verfahrens kann der Träger 18 vorgesintert werden (d. h. ehe die PGM-Partikel 16 und die Metalloxidnanopartikel 30 darauf aufgebracht werden). Die Vorsinterung kann in einem Temperaturbereich von etwa 900 °C bis etwa 1000 °C stattfinden. Das Vorsintern kann die Fläche des Trägers 18 vor Bildung der PGM-Partikel 16 und der Metalloxidnanopartikel 30 reduzieren. Die Reduzierung der Oberfläche des Trägers 18 bedeutet, dass weniger von der Oberfläche 18a für die Metalloxidnanopartikel 30 zur Verfügung stehen kann. Weniger Metalloxidnanopartikelmaterial verringert die Gewichtserhöhung des fertiggestellten Katalysators 10.
In 2A sind die PGM-Partikel 16 auf dem Träger 18 aufgebracht. Die PGM-Partikel 16 können über ein Imprägnierverfahren aufgebracht werden. Das Imprägnierverfahren kann ein trockenes (oder bei beginnender Nässe erfolgendes) Imprägnierverfahren oder ein nasses Imprägnierverfahren sein.
Sowohl für das trockene als auch das nasse Imprägnierverfahren wird eine PGM-Vorläuferlösung verwendet. Die PGM-Vorläuferlösung kann eine wässrige Lösung sein, die Wasser und einen PGM-Vorläufer enthält (d. h. ein Material, der sich zu einem PGM-Metall zersetzen wird, wie Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Osmium (Os), Iridium (Ir) oder verschiedenen Kombinationen davon). Jede beliebige Anzahl von PGM, die Koordinationskomplexe enthält, kann als PGM-Vorläufer genutzt werden. Einige Beispiel-PGM-Vorläufer beinhalten Chloroplatinsäure (CPA), Tetraamminplatinchlorid (oder -nitrat oder -hydroxid), Platinnitrat, Platinacetat, Dinitrodiamin-Platin, Palladiumnitrat, Palladiumacetat, Bis-acetylacetonato-palladium, Rhodiumnitrat, Rhodiumacetat, Ruthenium(III)-Chlorid, Ruthenium(III)-Zinkacetylacetonat, Ruthenium(II)-Hexaammindichlorid, Ruthenium(III)-Hexaammindichlorid, Osmium(III)-Chlorid-Hydrat, Ammonium-Hexachloroosmat (IV), Iridium(IV)-Chlorid, Ammonium-Hexachloroiridat, Iridium(III)-Chlorid, Iridiumsulfat usw. PGM-Vorläufer mit Ruthenium, Osmium und/oder Iridium können ebenfalls verwendet werden. Jeder der PGM-Vorläufer kann zur Bildung der PGM-Vorläuferlösung mit Wasser versetzt werden. Kombinationen von PGM-Vorläufern können verwendet werden, um Mischungen verschiedener Typen von PGM-Partikeln 16 (z. B. eine Mischung aus Platin- und Palladium-Partikeln) zu bilden.
Die Konzentration der Vorläuferlösung hängt von der gewünschten Ladung der PGM-Partikel 16 auf dem Träger 18 und im Katalysator 10 ab. So entsprechen beispielsweise 10 g Gesamtmenge des Katalysators 10 mit 1,5 % Platin 0,15 g Platin (d. h. 1,5 % von 10 g). Das Massenverhältnis von reinem Platin zum Platinvorläufer kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie viel vom Platinvorläufer verwendet werden soll, um die gewünschte Platinmasse für den Katalysator 10 zu erzielen. Zur Trockenimprägnierung hängt die zur Bildung der wässrigen Lösung hinzugefügte Wassergesamtmenge von dem zum Füllen des Porenvolumens erforderlichen Wasservolumen ab, d. h. zum Erreichen beginnender Nässe. Die zur Bildung der wässrigen Lösung für die Nassimprägnierung hinzugefügte Wassergesamtmenge hängt von der Löslichkeit der PGM-Vorläufer ab. In diesem Beispiel kann diese Lösung zu 9,85 g trockenem Träger (d. h. 10 g gesamt – 0,15 g Platin = g Träger) zugegeben werden.
Zur Trockenimprägnierung wird die PGM-Vorläuferlösung dem Träger 18 zugegeben, bis alle Poren des Trägers 18 mit der Lösung gefüllt sind. Es wird keine wird über die zum Füllen der Poren erforderliche Menge hinausgehende zusätzliche Lösung zugegeben (d. h. beginnende Nässe). Die PGM-Vorläuferlösung wird durch Kapillarwirkung in die Poren gezogen.
Zur Nassimprägnierung wird der Träger 18 zunächst mit dem gleichen Lösungsmittel (z. B. Wasser) gefüllt, das für die PGM-Vorläuferlösung verwendet wird. Der befeuchtete Träger 18 wird dann mit der PGM-Vorläuferlösung behandelt. In diesem Beispiel wird kein hoher Druck in den Poren des Trägers 18 aufgebaut, sondern der PGM-Vorläufer migriert progressiv aus der PGM-Lösung in die Poren.
Der imprägnierte Träger 18 wird dann zur Entfernung des Wassers getrocknet und calciniert, um die PGM-Vorläufer in PGM-Partikel 16 umzuwandeln. Das Trocknen kann in Luft bei einer Temperatur von etwa Raumtemperatur (z. B. 18 °C bis etwa 25 °C) bis etwa 150 °C für eine Dauer von etwa 12 Stunden bis 24 Stunden durchgeführt werden, und das Calcinieren kann bei einer Temperatur von etwa 300 °C bis etwa 650 °C für eine Dauer von etwa 1 Stunde bis etwa 4 Stunden durchgeführt werden. In einem Beispiel wird das Calcinieren bei etwa 550 °C für etwa 2 Stunden durchgeführt. Dieser Prozess baut die PGM-Vorläufer ab und bildet die PGM-Partikel 16 innerhalb der Poren des Trägers 18 und an zumindest einigen der Oberflächen 18a des Trägers 18.
Jeder Vorfall oder jedes Auftreten der PGM-Partikel 16 auf der Oberfläche 18a des Trägers wird hierin als ein Satz von PGM-Partikel 16 bezeichnet. In 2A ist jeder einzelne PGM-Partikel 16 ein Satz. Jedoch sollte eingesehen werden, dass jeder Satz aus mehreren, gemeinsam agglomerierten PGM-Partikel 16 bestehen kann. So kann beispielsweise jeder PGM-Partikel-Satz einen kleinen Cluster der Partikel 16 beinhalten, wobei die Partikel 16 von ähnlicher Größe sein können, oder eine Partikelgrößenverteilung haben können.
Jeder PGM-Partikel 16 weist mindesten eine Dimension (z. B. maximaler Durchmesser, Höhe, Breite usw.) bis zu 10 nm auf. In einem Beispiel weist jeder PGM-Partikel 16 einen maximalen Durchmesser auf, der größer oder gleich ungefähr 0,5 nm bis kleiner oder gleich etwa 10 nm ist. In einem anderen Beispiel weist jeder PGM-Partikel 16 einen maximalen Durchmesser auf, der größer oder gleich ungefähr 2 nm bis kleiner oder gleich etwa 8 nm ist.
Die PGM-Partikel 16 werden zu aktivem katalytischem Material ausgebildet und können Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Osmium (Os), Iridium (Ir) oder verschiedene Kombinationen davon enthalten (z. B. Pd und Pt, Pt und Rh, Pd und Rh, Pd, Pt und Rh, Pt und Ir, Pd und Os oder jede andere Kombination). Die PGM-Partikel 16 sind in dem Katalysator 10 in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 % bis etwa 10 % des Katalysators 10 enthalten.
Wie in 2A dargestellt können die aufgebrachten PGM-Partikel 16 auch Funktionsgruppen an ihren Oberflächen aufweisen. Diese Funktionsgruppen können Hydroxyl(OH-)Gruppen und/oder Sauerstoff(O-)Atome beinhalten.
In Beispielen des hierin offenbarten Verfahrens werden die PGM-Partikel 16 einem Verfahren 22 ausgesetzt, das die Partikel 16 hydrophober machen wird als die Oberfläche 18a des Trägers 18. In einem Beispiel reduziert dieses Verfahren 22 die OH- und O-F unktionsgruppe(n) auf der Oberfläche des PGM-Partikels 16 und wandelt so die PGM-Partikel 16 in ihren metallischen Zustand um, der hydrophober ist als die Trägerfläche 18a. Die PGM-Partikel 16 werden nach dem Reduktionsvorgang 22, und somit in ihrem metallischen Zustand, in 2B dargestellt.
Wie unten erörtert werden wird, werden die Metalloxidnanopartikel 30 (dargestellt in 2D) unter Verwendung wasserbasierter nasser chemischer Verfahren gebildet. Aufgrund der Hydrophobie der PGM-Partikel 16 bilden sich die Metalloxidnanopartikel 30 bevorzugt auf der hydrophileren Trägerfläche 18a. Insofern bereitet der Reduktionsvorgang 22 die PGM-Partikel 16 auf die nachfolgende selektive Metalloxidnanopartikelbildung vor.
Der Reduktionsvorgang 22 beeinflusst die exponierte Oberfläche 18a des Trägers 18 nicht nachteilig (d. h. die funktionelle(n) Gruppe(n)) auf der Oberfläche 18a bleiben reaktiv). Das Reduktionsverfahren 22 kann auch die Exposition der PGM-Partikel 16 auf (und in) dem Träger 18 gegenüber einer reduzierenden Umgebung bei einer Temperatur bis zu 400 °C für einen Zeitraum im Bereich von etwa 0,5 Stunden bis etwa 10 Stunden umfassen. Die Reduktionsumgebung kann Wasserstoffgas (H₂), Kohlenmonoxidgas (CO), Formiergas (d. h. eine Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff) sein, oder sie kann ein Gemisch aus Argongas und Wasserstoffgas (z. B. Ar und 3 % H₂) oder eine Mischung aus Argongas und CO-Gas beinhalten. In einem Beispiel werden die funktionellen Hydroxyl(OH)-Gruppen auf der Oberfläche der PGM-Partikel 16 unter Bildung von Wasser reduziert, welches infolge der beim Reduktionsvorgang 22 eingesetzten hohen Temperatur verdampft.
Die Metalloxidnanopartikel 30 können dann auf den exponierten Abschnitten der Oberfläche 18a des Trägers 18 gebildet werden. Das Metalloxidnanopartikel 30 durch jedes geeignete nasse chemische Verfahren gebildet werden, einschließlich Imprägnierungsverfahren, Sol-Gel-Verfahren, hydrothermischem Verfahren und Ausfällungsverfahren.
Das nasse chemische Verfahren ist schematisch in 2C dargestellt. In einem Beispiel wird der Träger 18 mit den PGM-Partikeln 16 darin/darauf in ein geeignetes Behältnis 24 gegeben. Der Träger 18 mit den PGM-Partikeln 16 darin/darauf wird dann mit einer wässrigen Metalloxidnanopartikel-Vorläuferlösung 26 in Kontakt gebracht. Die wässrige Metalloxidnanopartikel-Vorläuferlösung 26 und der Träger 18 mit den PGM-Partikel 16 darin/darauf werden zusammengemischt, um eine Mischung zu bilden.
Die wässrige Metalloxidnanopartikel-Vorläuferlösung 26 beinhaltet Wasser und einen Metalloxidnanopartikelvorläufer, der in dem Wasser gelöst ist. Jede beliebige Anzahl von Metallsalzen kann als Metalloxidnanopartikelvorläufer verwendet werden, abhängig von dem zu bildenden Metalloxid. Einige Beispiele von geeigneten Metallsalzen beinhalten Salze von Aluminium (Al), Cer (Ce), Zirkonium (Zr), Titan (Ti), Silizium (Si), Magnesium (Mg), Zink (Zn) Barium (Ba), Kalium (K) Natrium (Na), Calcium (Ca) oder Kombinationen davon. Als spezifischere Beispiele beinhalten Salze von Aluminium AlCl₃, Al(NO₃)₃, Al(OH)₃, Al₂(SO₄)₃, Al(ClO₃)₃, Al(PO₄) und Al(PO₃)₃; Salze von Cer beinhalten Ce(NO₃)₃, Ce(OH₄), Ce₂(SO₄)₃ und Ce(SO₄)₂; Salze von Zirkon beinhalten Zr(HPO₄)₂, Zr(OH)₄ und Zr(SO₄)₂; Salze von Titan beinhalten TiOSO₄ und TiOPO₄; Salze von Silicium beinhalten SiPO₄(OH); Salze von Magnesium beinhalten MgSO₄, Mg(NO₃)₂, MgHPO₄ und Mg₃(PO₄)₂; Salze von Zink beinhalten Zn(NO₃)₂, Zn₃(PO₄)₂ und ZnSO₄; Salze von Barium beinhalten BaCO₃, BaCl₂ und BaCrO₄; Salze von Kalium beinhalten KHSO₄, KCl, K₂CO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇, KOH, KIO₃, KI, K₂MnO₄, KVO₃, K₂MoO₄, KNO₃, KClO₄, K₂S₂O₈, K₂HPO₄, K₄P₂O₇, and K₂SO₄; Salze von Natrium beinhalten NaBr, NaCl, Na₂CO₃, Na₂CrO₄, HCOONa, NaHSO₄, NaOH, NaBO₂, Na₂O₃Si, NaVO₃, Na₂MoO₄, NaNO₃, NaOOCCOONa, NaMnO₄, Na₃PO₄, Na₂HPO₄, Na₂H₂P₂O₇, Na₄P₂O₇, Na₂SO₄, and Na₃P₃O₉; Salze von Calcium beinhalten CaCl₂, CaCO₃, CaFPO₃, Ca(OH)₂, Ca(IO₃)₂, Ca(NO₃)₂, Ca(NO₂)₂, CaC₂O₄, Ca(H₂PO₄)₂, Ca₂P₂O₇, and CaSO₄; und beliebige Kombinationen dieser Salze.
Die Konzentration des Metalloxidnanopartikelvorläufers in der wässrigen Metalloxidnanopartikel-Vorläuferlösung 26 hängt von der gewünschten Ladung der Metalloxidnanopartikel 30 auf dem Träger 18 und im Katalysator 10 ab. Eine Gesamtmenge des Katalysators 10 von 10 g mit 5 Gew.-% Metalloxidnanopartikeln entspricht beispielsweise 0,5 g Metalloxid (d. h., 5 % von 10 g). Das Massenverhältnis von reinem Metalloxid zum Metalloxidvorläufer kann verwendet werden um zu bestimmen, wie viel Metalloxidvorläufer verwendet werden sollte, um die gewünschte Masse von Metalloxid für den Katalysator 10 zu erreichen. Die Gesamtmenge des Wassers, die der Vorläuferlösung 26 zugegeben wird, kann von der Art des verwendeten Verfahrens (z. B. Trockenimprägnierung) und/oder der Löslichkeit des Metalloxidnanopartikelvorläufers abhängen. Als ein Beispiel wird die Konzentration des Metalloxidnanopartikelvorläufers so gewählt, dass die Ladung der Metalloxidnanopartikel 30 im Katalysator 10 von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% des Katalysators 10 reicht.
Wenn das Gemisch aus der wässrigen Metalloxidnanopartikel-Vorläuferlösung 26 und dem Träger 18, in/auf dem die PGM-Partikel 16 sind, gebildet wird, wandert der Metalloxidnanopartikelvorläufer zum hydrophileren Träger 18a und weg von den hydrophoberen PGM-Partikeln 16.
Die Mischung wird dann dem Trocknen und Calcinieren ausgesetzt (gemeinsam bei Referenznummer 28 zwischen 2C und 2D dargestellt). Das Trocknen erfolgt, um das Wasser zu entfernen und den festen Metalloxidnanopartikelvorläufer auf dem Träger 18a rund um die PGM-Partikel 16 zurückzulassen. Das Calcinieren erfolgt, um den feste Metalloxidnanopartikelvorläufer zu zersetzen und somit den Metalloxidnanopartikelvorläufer in die Metalloxidnanopartikel 30 umzuwandeln. Das Trocknen kann passiv erfolgen, indem das Wasser aus der Mischung verdunsten lassen wird. Das Trocknen kann auch aktiv erfolgen, indem das Wasser durch Aussetzen einer erhöhten Trockentemperatur gegenüber entfernt wird, die von etwa Raumtemperatur (z. B. 18 °C bis etwa 25 °C) bis etwa 150°C reicht, für eine Trockenzeitdauer von etwa 2 Minuten bis 24 Stunden. Das Trocknen kann an der Luft oder im Vakuum erfolgen. Das Calcinieren erfolgt bei einer Calciniertemperatur im Bereich von etwa 300 °C bis etwa 600 °C für eine Calcinierzeitdauer von etwa 20 Minuten bis etwa 5 Stunden. In verschiedenen Aspekten übersteigt die Temperatur beim Calcinieren nicht den Schmelzpunkt des vom Metalloxidvorläufer (d. h. Metallsalz) abgeleiteten Metalloxids. Als ein Beispiel kann das Trocknen an Luft für eine Zeitdauer von etwa 2 Stunden bis etwa 24 Stunden, und das Calcinieren kann bei einer Temperatur von etwa 550 °C für eine Zeitdauer von etwa 2 Stunden durchgeführt werden. Während Temperatur- und Zeitbereiche bereitgestellt wurden, versteht sich, dass andere Temperaturen und Dauern verwendet werden können, um das Wasser zu entfernen und die Metalloxidnanopartikel 30 zu bilden. In verschiedenen Aspekten übersteigt die Temperatur beim Calcinieren nicht den Schmelzpunkt des von dem Metallsalz abgeleiteten Metalloxids.
Da die PGM-Partikel 16 behandelt worden sind, um sie bei der Bildung der Metalloxidnanopartikel 30 hydrophober zu machen, bilden sich die Metalloxidnanopartikel 30 nicht auf den PGM-Partikeln 16, sondern vielmehr auf der freiliegenden Oberfläche 18a des Trägers 18 (z. B. auf denjenigen Bereichen, wo es keine PGM-Partikel 16 gibt). Wie in 2D und 3 dargestellt bilden sich die Metalloxidnanopartikel 30 rund um die PGM-Partikel 16 und separieren somit jeden PGM-Partikel-Satz 16 physisch von jedem anderen PGM-Partikel-Satz 16. Die Metalloxidnanopartikel 30 bilden im Wesentlichen eine poröse Wand oder poröse Beschichtung zwischen den PGM-Partikeln 16 auf der Oberfläche 18a des Trägers 18, welche die Agglomeration der PGM-Partikel 16 durch Oberflächendiffusion 22 verhindern soll. Die Metalloxidnanopartikel 30 erstrecken sich nicht auf die PGM-Partikel 16, wodurch die PGM-Partikel 16 während des Fahrzeugbetriebs direkt mit dem Abgas beaufschlagt werden können.
Die poröse Wand oder Beschichtung der Metalloxidnanopartikel 30 beinhaltet die Metalloxidnanopartikel 30 (die kristallin sind und porös sein können) und Poren 32, die zwischen den Metalloxidnanopartikeln 30 gebildet sind. Die poröse Wand oder Beschichtung weist eine Porosität auf, d. h. ein Volumen von Poren 32 relativ zum Volumen der Beschichtung, das im Bereich von etwa 20 % bis etwa 70 % liegt. Die durchschnittliche Größe der Poren 32 zwischen den Nanopartikeln 30 reicht von etwa 0,5 nm bis etwa 30 nm.
Die zwischen den Metalloxidnanopartikeln 30 gebildeten Poren 32 und jegliche in den Metalloxidnanopartikeln 30 gebildeten Poren bilden Lücken, durch welche das Abgas die PGM-Partikel 16 erreichen kann. Alle Poren erhöhen die Oberfläche des Katalysators 10, indem sie größere Flächen der Metalloxidnanopartikel 30 freiliegen lassen. Die freiliegenden Oberflächen können die Dampfphasenmigration 12 durch Kondensation von PGM-Dampf auf denselben unterdrücken. Alle mobilen Typen von PGM-Partikeln 16, die über die Dampfphase 12 migrieren, können sich (als Partikel 16’’ in 2D) an den Oberflächen der Metalloxidnanopartikel 30 ablagern. Diese PGM-Partikel 16’’ bleiben katalytisch aktiv.
Die Zusammensetzung der Metalloxidnanopartikel 30 hängt vom Metalloxidnanopartikelvorläufer ab, von dem die Metalloxidnanopartikel 30 abgeleitet werden. Als Beispiele können die Metalloxidnanopartikel 30 Al₂O₃, CeO₂, ZrO₂, CeO₂-ZrO₂, SiO₂, TiO₂, MgO, ZnO, BaO, K₂O, Na₂O, CaO oder Kombinationen davon sein.
Die Metalloxidnanopartikel 30 haben einen maximalen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 nm bis etwa 50 nm. Als weitere Beispiele kann der maximale Durchmesser der Metalloxidnanopartikel von ungefähr 1 nm bis etwa 25 nm oder von etwa 5 nm bis 40 nm reichen.
Um die Migration der PGM-Partikel 16 zu verhindern, haben die Metalloxidnanopartikel 30 eine Höhe 30h von etwa 0,05X bis etwa 10X, worin X eine Abmessung zumindest eines der PGM-Partikel-Sätze 16 ist. Die Abmessung von zumindest einem der PGM-Partikel-Sätze 16 ist ein Durchmesser oder Breite oder Höhe eines einzelnen Partikels 16 oder einer Agglomeration/eines Clusters von Partikeln 16. Die Höhe 30h kann so gewählt werden, dass die Metalloxidnanopartikel 30 hoch genug sind, um die Migration zu verhindern, und niedrig genug, um die Abdeckung der benachbarten PGM-Partikel 16 durch die Metalloxidnanopartikel 30 zu verhindern und den Zugang des Abgases zu den PGM-Partikeln 16 nicht zu behindern. In einem Beispiel, wenn die Partikelgröße im Bereich von etwa 3 nm bis etwa 5 nm liegt, kann die Höhe 30h der Nanopartikel 30 im Bereich von etwa 0,15 nm (0,05 × 3) bis etwa 50 nm (10 × 5) liegen. Die Höhe 30h könnte durch einen einzigen Metalloxidnanopartikel 30 oder durch mehrere Nanopartikel 30, die aufeinander gestapelt sind, oder durch Kombinationen davon erreicht werden. Die Höhe der Metalloxidnanopartikel 30 können durch die Konzentration des Metalloxidnanopartikelvorläufers (z. B. Metallsalzes) gesteuert werden, die in einigen Beispielen von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% reichen kann. Eine höhere Konzentration führt im Allgemeinen zu größeren Nanopartikeln 30.
Verfahren kann verwendet werden, um die Alterung von PGM-Partikeln in einem Abgaskatalysator zu unterdrücken und eine Betriebstemperatur eines Abgaskatalysators aufrecht zu erhalten.
Die hierin offenbarten Verfahren können ebenfalls verwendet werden, um die Betriebstemperatur des Katalysators 10 sowie eines Abgaskatalysators, in dem der Katalysator 10 verwendet wird, über die Betriebszeit aufrechtzuerhalten.
Der Katalysator 10 kann mittels des/der hierin offenbarten Verfahren gebildet und dann auf ein monolithisches Substrat aufgetragen und in einem Abgaskatalysator genutzt werden. Ein Beispiel des Abgaskatalysators 40 ist in 4A dargestellt, und ein Beispiel des monolithischen Substrats 42 ist in 4A und 4B dargestellt.
Der Abgaskatalysator 40 beinhaltet das monolithische Substrat 42. Das monolithische Substrat 42 kann aus einer Keramik- oder Metalllegierung gebildet werden, die in der Lage ist, gegen hohe Temperaturen (z.°B. 100 °C oder höher) beständig zu sein. Synthetisches Cordierit ist ein Magnesium-Aluminiumsilicat-Keramikmaterial, das zur Verwendung als monolithisches Substrat 42 geeignet ist. Eine ferritische Eisen-Chrom-Aluminiumlegierung ist ein Beispiel einer Metalllegierung, die zur Verwendung als monolithisches Substrat 42 geeignet ist. Das monolithische Substrat 42 weist eine Waben- oder andere dreidimensionale Struktur auf.
Eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des monolithischen Substrats 42 ist in 4B dargestellt. Das monolithische Substrat 42 beinhaltet eine große Anzahl von parallelen Strömungskanälen 44 zur Bildung eines ausreichenden Kontaktbereichs zwischen Abgas 45 und Katalysator 10 (in der Beschichtung 46 enthalten), ohne dass Überdruckverluste entstehen.
Die Beschichtung 46 beinhaltet den hierin offenbarten Katalysator 10. In manchen Fällen kann die Beschichtung 46 auch ein Bindemittelmaterial (z. B. Sol-Binder oder dergleichen) sein. Die Beschichtung 46 kann auf das monolithische Substrat 42 durch Waschbeschichtung oder einige andere ähnliche Verfahren aufgebracht werden.
Unter Bezugnahme auf 4A ist das monolithische Substrat 42 im Abgaskatalysator 40 von einer Matte 48 umgeben, die wiederum von der Isolierung 50 umgeben ist. Obere und untere Schalen 52, 54 (aus Metall) können zwischen der Matte 48 und der Isolierung 50 angeordnet werden. Eine Isolierabdeckung 56 kann über der oberen Schale 52 und der darauf liegenden Isolierung 50 angebracht werden, und eine Abschirmung 58 kann angrenzend an die untere Schale 54 und die Isolierung 50 angebracht werden.
Der Abgaskatalysator 50 kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) sein, der bei einem Dieselmotor eingesetzt wird. Der DOC ist ein Zweiwegkatalysator, der Kohlenwasserstoffe und CO durch Oxidieren jeweils zu Wasser und CO₂ eliminiert. Der DOC kann während der Kaltstarttemperaturperiode auch eine NO_x-Speicherfähigkeit aufweisen. In derartigen Dieselmotoren kann die Reduktion von NO_x zu Wasser und N₂ in einer separaten Einheit erfolgen und auch die Einspritzung von Harnstoff in die Abgase einbeziehen.
Der Katalysator 40 kann auch ein Dreiwegekatalysator sein, der bei einem stöchiometrischen Fremdzündungsmotor verwendet wird. Der TWC ist ein Dreiwegkatalysator, der NOx zu N₂ und HC und CO jeweils zu Wasser und CO₂ oxidiert. In einem Beispiel beträgt die Zündtemperatur von Kohlenmonoxid (CO) (gemessen bei T₅₀, oder die Temperatur, bei der eine Umwandlung von 50 % des CO erreicht wird) des mit Pd als PGM gebildeten TWC 208 °C oder weniger und die Zündtemperatur von Kohlenwasserstoff (gemessen bei T₅₀, oder die Temperatur bei der eine Umwandlung von 50 % des C₃H₆ erreicht wird) des mit Pd als PGM gebildeten TWC 228 °C oder weniger.
Zur weiteren Darstellung der vorliegenden Offenbarung wird hierin ein Beispiel angeführt. Es ist selbstverständlich, dass dieses Beispiel zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt wird und nicht als den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränkend ausgelegt werden darf.
BEISPIEL
Alle enthaltenen Proben enthalten einen Aluminiumoxidträger, der über ein trockenes Imprägnierverfahren mit Palladiumpartikel geladen ist. Während dieses Verfahrens wurde eine wässrige Lösung von Palladiumnitrit zu Aluminiumoxidpulver zugegeben, bis die Poren des Aluminiumoxidpulvers gefüllt sind. Überschüssige Lösung wurde nicht hinzugefügt. Die imprägnierten Pulver wurden in Luft über Nacht getrocknet und dann in Luft bei 550 °C für 2 Stunden calciniert, um den Palladiumvorläufer zu zersetzen und die Palladiumpartikel zu bilden.
Vergleichsbeispiel 1 (C1) war eine Baseline-Probe und beinhaltete den Aluminiumoxidträger mit den darauf geladenen Palladiumpartikeln (1,3 Gew.-%). C1 wurde keinerlei nassen chemischen Verfahren ausgesetzt.
Vergleichsbeispiel 2 (C2) beinhaltete den Aluminiumoxidträger mit den darauf geladenen Palladiumpartikeln (1,2 Gew.-%). Dieses Vergleichsbeispiel war einem nassen chemischen Verfahren ausgesetzt. Namentlich wurde der Aluminiumoxidträger mit den darauf geladenen Palladiumpartikeln einer Al(NO₃)₃-Lösung ausgesetzt, um eine Mischung zu bilden. Die Mischung wurde bei 150 °C für 10 Minuten getrocknet, um Wasser zu entfernen, und dann bei 500 °C für 2 Stunden calciniert, um eine poröse Aluminiumoxid-Beschichtung (bestehend aus Nanopartikeln und Poren) über den Palladiumpartikeln und über den freiliegenden Oberflächen des Aluminiumoxidträgers zu erzeugen.
Beispiel (E) beinhaltete den Aluminiumoxidträger mit den darauf geladenen Palladiumpartikeln (1,0 Gew.-%). Für das Beispiel (E) wurde der Aluminiumoxidträger mit den Palladiumpartikeln einer OH-Reduktion und einem nassen chemischen Verfahren ausgesetzt. Die Bedingungen für die Reduktion und das nasse chemischen Verfahren waren wie folgt: der Aluminiumoxidträger mit den darauf geladenen Palladiumpartikeln wurde für 2 Stunden in einer Mischung aus Argongas und 3 % H₂ bei 400 °C reduziert; die reduzierte Probe wurde dann einer AlCl₃-Lösung ausgesetzt, um eine Mischung zu bilden; die Mischung wurde bei 150 °C für 10 Minuten getrocknet, um Wasser zu entfernen, und dann bei 500 °C für 2 Stunden calciniert, um eine poröse Aluminiumoxid-Beschichtung (bestehend aus Nanopartikeln und Poren) über den freiliegenden Oberflächen des Aluminiumoxidträgers zu erzeugen. Die poröse Aluminiumoxid-Beschichtung wurde nicht über den Palladiumpartikeln gebildet.
Die Vergleichsbeispiele C1, C2 und das Beispiel E wurden einem Alterungsprozess ausgesetzt. Der Alterungsprozess umfasste die Exposition der Proben gegenüber 950 °C für 2 Stunden in Luft, bei Zugabe von 10 % Wasser.
TEM-Bilder wurden vom Vergleichsbeispiel C1 und Beispiel E nach der Alterung gemacht. Die Bilder von C1 und E sind in 5A bzw. 5B zu sehen. Werden die beiden Bilder verglichen, so sind die Palladiumpartikel im Vergleichsbeispiel C1 erheblich gewachsen. Diese Bilder verdeutlichen, dass der Sintereffekt bei den PGM-Partikeln in Beispiel E, das Metalloxidnanopartikel 30 um die, jedoch nicht auf den PGM-Partikeln 16 beinhaltet, wesentlich unterdrückt wurde.
Die gealterten Vergleichsbeispiele C1, C2 und Beispiel E wurden Abgas (enthaltend 5000 ppm CO, 500 ppm Kohlenwasserstoffe (z. B. C₃H₆ und C₃H₈) 1 % O₂, 5 % H₂O, Rest N₂) bei einer Eingangstemperatur, die mit einer Geschwindigkeit von 2 °C pro Minute gesteigert wurde, ausgesetzt. Die Raumgeschwindigkeit (SV) betrug 1.500.000 cm³ g Katalysator^–1 h^–1, wobei sich Raumgeschwindigkeit auf den Quotienten des eintretenden Volumenstroms der Reaktanden geteilt durch das Reaktorvolumen (oder das Volumen des Katalysatorbetts) in einer Zeiteinheit bezieht.
Die Zündtemperaturen der Vergleichsbeispiele C1, C2 und des Beispiel E für CO und für C₃H₆ wurden bestimmt. Die Zündtemperaturen wurden bei T₅₀ gemessen, das entspricht der Temperatur, bei der eine Umwandlung von 50 % des CO oder C₃H₆ erreicht wird. Je niedriger T₅₀ ist, desto besser.
Die Ergebnisse werden unten in 6 und in Tabelle I gezeigt. Wie dargestellt, weist der hierin offenbarte Katalysator (Beispiel E, der um die, nicht aber auf den PGM-Partikeln 16 gebildete Metalloxidnanopartikel 30 beinhaltet) geringere CO- und HC-Zündtemperaturen auf als Vergleichsbeispiel C1 ohne Metalloxidnanopartikel und Vergleichsbeispiel C2, wo die mit Metalloxidnanopartikel eine poröse Beschichtung über den PGM-Partikeln und dem Träger bilden. Tabelle I. CO und C₃H₆ Zündtemperatur (T₅₀)

C1 C2 E ΔT (C1 – E) ΔT (C2 – E)

CO 226 °C 215 °C 208 °C 18 °C 7 °C

C₃H₆ 254 °C 237 °C 228 °C 26 °C 9 °C
Der Abfall der Zündtemperaturen (ΔT im Bereich von etwa 7 °C bis etwa 26 °C) der Probe, welche die um die, aber nicht auf den PGM-Partikeln 16 gebildeten Metalloxidnanopartikel 30 beinhaltet, ist teilweise deshalb vorteilhaft, weil der hierin offenbarte Katalysator eine CO- und HC-Oxidationsaktivität bei niedrigeren Temperaturen aufweist. Wie in diesem Beispiel veranschaulicht, wird von diesen Ergebnissen auch erwartet, dass dies zu wesentlich niedrigeren PGM-Ladungen bei gleicher Leistungsfähigkeit führt, was zu einer Kostenreduzierung bei den eingesetzten Edelmetallen im Katalysator führt. Beispielsweise kann eine bis zu 80%ige Reduzierung der PGM-Ladung erreicht werden, da eine Abnahme der Zündtemperatur um 10 ° zu einer PGM-Ladungsreduzierung von bis zu 50 % führen kann.
Das hierin offenbarte Verfahrens stellt einen lösungsbasierten Ansatz zur Minimierung oder Eliminierung des Sinterns dar. Diese Vorgehensweise erzeugt poröse Metalloxidnanopartikel 30, die die PGM-Partikel 16 umgeben, was den Verlust von Katalysatoraktivität durch Unterdrücken der Alterung durch Sintern verringert. Der aktuelle lösungsbasierte Ansatz ist in Bezug zu anderen chemiebasierten Ansätzen ein kostengünstiges nasschemisches Verfahren, was eine höhere thermische Haltbarkeit bedingt und Anforderungen an die Beladung mit Katalysatormetall vermindert. Gegenüber einem konventionellen Katalysatorsystem mit demselben Katalysator- und Trägermaterial, aber ohne die porösen Metalloxidnanopartikel, kann die vorliegende Technik beispielsweise die erforderliche Metallladung um größer oder gleich 50 % reduzieren.
Es ist selbstverständlich, dass die hier bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Unterbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So ist beispielsweise ein Bereich von 900 °C bis etwa 1000 °C so auszulegen, dass er nicht nur die ausdrücklich angegebenen Grenzen von 900 °C bis etwa 1000 °C beinhaltet, sondern auch Einzelwerte, wie 925 C, 950 °C, 980 °C usw., sowie Teilbereiche von 915 °C bis etwa 975 °C, von etwa 920 °C bis rund 980 °C usw. Weiterhin, wenn „etwa” verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, ist dies in der Weise zu verstehen, das geringfügige Variationen des angegebenen Wertes umfasst werden (bis zu +/–10 %).
Bezugnahme in der Beschreibung auf „ein Beispiel“, „ein weiteres Beispiel“, „Beispiel“ usw. bedeutet, dass ein bestimmtes Element (z. B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft), die in Kommunikation mit dem Beispiel beschrieben ist, in mindestens einem hier beschriebenen Beispiel beinhaltet ist und in anderen Beispielen vorhanden sein kann oder nicht. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die beschriebenen Elemente für jedes Beispiel in jeder geeigneten Weise in den verschiedenen Beispielen kombiniert werden können, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Beim Beschreiben und Beanspruchen der hier offenbarten Beispiele schließen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der/die/das“ Mehrzahlbezüge ein, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Zwar wurden mehrere Beispiele im Detail beschrieben, es versteht sich jedoch von selbst, dass die offenbarten Beispiele modifiziert werden können. Daher ist die vorstehende Beschreibung als exemplarisch und nicht einschränkend anzusehen.

Claims

Abgaskatalysator, umfassend: einen Katalysator, beinhaltend: einen Träger; Platingruppenmetall(PGM)-Partikel, die auf dem Träger dispergiert sind; und Metalloxidnanopartikel, welche Metalloxidnanopartikel zwischen einem ersten Satz der PGM-Partikel und einem zweiten Satz der PGM-Partikel dispergiert sind, um die Alterung der PGM-Partikel zu unterdrücken.
Katalysator nach Anspruch 1, worin der Träger und die Metalloxidnanopartikel unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃, CeO₂, ZrO₂, CeO₂-ZrO₂, SiO₂, TiO₂, MgO, ZnO, BaO, K₂O, Na₂O, CaO und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Abgaskatalysator nach Anspruch 2, worin der Träger vorgesintert ist.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin jeder von dem ersten Satz von PGM-Partikeln und dem zweiten Satz von PGM-Partikeln mindestens eine Dimension von bis 10 nm aufweist.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin die Metalloxidnanopartikel bis zu einer Höhe im Bereich von etwa 0,05X bis etwa 10X gestapelt sind, worin X eine Dimension von mindestens einem von den ersten und zweiten Sätzen der PGM-Partikel ist.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin die Metalloxidnanopartikel von etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% des Katalysators ausmachen.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin sich die Metalloxidnanopartikel nicht auf irgendeinen der PGM-Partikel erstrecken.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin die Metalloxidnanopartikel um jeden der ersten und zweiten Sätze der PGM-Partikel gebildet werden.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein monolithisches Substrat mit einer Wabenstruktur, worin der Katalysator auf inneren Oberflächen der Wabenstruktur aufgebracht wird.
Abgaskatalysator nach Anspruch 1, worin die PGM-Partikel aus der Gruppe bestehend aus Palladium, Platin, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iridium, und Kombinationen davon ausgewählt sind.