DE112021006717T5 - Geträgerter Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator und Herstellungsverfahren dafür und Verwendung davon - Google Patents

Geträgerter Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator und Herstellungsverfahren dafür und Verwendung davon Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator mit Edelmetallen, einen durch Verwendung des Verfahrens erhaltenen Katalysator und eine Verwendung des Katalysators zum Reinigen von Kraftfahrzeugabgas. In der vorliegenden Erfindung wird eine stickstoffhaltige Verbindung zur Behandlung einer Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe verwendet, wodurch die Agglomeration von Edelmetalleinzelatomen zu nanokristallinen Partikeln vermieden wird. Der durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene Katalysator ist gegenüber hoher Temperatur beständig, neigt nicht zu Agglomeration und ist gegen Vergiftung beständig, und die Verwendungsmenge an Edelmetallen wird reduziert, während die Reinigungseffizienz des Katalysators für Kraftfahrzeugabgas wirksam verbessert wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet der Umweltkatalyse und bezieht sich insbesondere auf einen Drei-Wege-Katalysator zum Reinigen von Kraftfahrzeugabgasen, ein Herstellungsverfahren dafür und eine Verwendung davon.
  • STAND DER TECHNIK
  • Da die Anzahl der Kraftfahrzeuge weiterhin zunimmt, nehmen auch die Emissionen von Schadstoffen aus Kraftfahrzeugabgasen, einschließlich Kohlenmonoxid (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NOx) weiter zu. Diese gasförmigen Schadstoffe werden an der Oberfläche von Smogpartikeln adsorbiert und in den menschlichen Körper eingeatmet, was eine ernsthafte Schädigung der menschlichen Gesundheit verursacht; außerdem sind Stickoxide auch die direkte Ursache für sauren Regen, was die Sicherheit der ökologischen Umwelt direkt gefährdet.
  • Derzeit ist die katalytische Umwandlung von Abgasschadstoffen von Benzinfahrzeugen unter Verwendung von Katalysatoren eines der effektivsten Verfahren zur Kontrolle von Schadstoffemissionen. Durch einen Drei-Wege-Katalysator (three way catalyst, TWC), werden die von Kraftfahrzeugen emittierten Schadstoffe (HC, CO und NOx) katalytisch in unbedenkliche Gase wie Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser umgewandelt, die in die Umwelt abgegeben werden können. Um die Abgasschadstoffe von Kraftfahrzeugen zu kontrollieren, werden die gesetzlichen Anforderungen an Kraftfahrzeugemissionen immer strenger, die Anforderungen an die Grenzwerte verschiedener Schadstoffe werden immer niedriger, und die Anforderungen an die Alterungsbeständigkeit von Drei-Wege-Katalysatoren werden ebenfalls ständig verbessert. Herkömmliche Katalysatoren erfüllen die immer strengeren Abgasvorschriften üblicherweise durch Erhöhen der Menge an verwendeten Edelmetallen. Mit zunehmender Verwendungszeit nimmt jedoch die katalytische Leistung von Abgasreinigern kontinuierlich ab, was es schwierig macht, Emissionsstandards zu erfüllen. Daher sind die Verbesserung der Nutzungseffizienz von Edelmetallen und die Verlängerung der Lebensdauer von Katalysatoren zu Schwerpunkten in der Forschung und Entwicklung von Drei-Wege-Katalysatoren geworden.
  • Herkömmliche Drei-Wege-Katalysatoren verwenden im Allgemeinen Edelmetallsalze, die auf einen thermisch stabilen Träger mit einer bestimmten spezifischen Oberfläche geladen werden, um aktive Stellen von Edelmetallnanopartikeln mit katalytischer Aktivität zu bilden. Der aus solchen Edelmetallnanopartikeln bestehende Drei-Wege-Katalysator für Kraftfahrzeugabgase weist jedoch folgende unüberwindbare Probleme auf: 1. Nur der Teil der aktiven Bestandteile des Katalysators, der auf der Katalysatoroberfläche freiliegt, kann eine katalytische Rolle spielen, sodass es unvermeidlich ist, die Menge an Edelmetallen zu erhöhen, um die Emissionsanforderungen zu erfüllen, was zu Schwierigkeiten bei der Senkung der Kosten führt; 2. Die hohe Temperaturbeständigkeit der Edelmetallnanopartikel als aktive Bestandteile von Katalysatoren kann die Verwendungsanforderungen kaum erfüllen, d. h. sie können unter Bedingungen von hohen Temperaturen leicht agglomerieren, wachsen oder sogar vom Träger auslaugen, was zu einer verminderten Aktivität oder sogar Inaktivierung führt, was sich direkt auf die Lebensdauer der Drei-Wege-Katalysatoren auswirkt; 3. Die Edelmetallnanopartikel als aktive Bestandteile von Katalysatoren können leicht vergiftet werden; insbesondere die Verwendung von Öl mit hohem Schwefelgehalt führt zu einer Verringerung der katalytischen Aktivität, in schweren Fällen sogar zur Inaktivierung, was die Lebensdauer der Katalysatoren verkürzt.
  • INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schützt ein Verfahren zum Herstellen eines Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysators, umfassend:
    • Schritt 1: Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung zum Behandeln einer Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe;
    • Schritt 2: Kalzinieren der mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe, um den Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator zu erhalten.
  • Die stickstoffhaltige Verbindung ist NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-20-Alkanamin, C2-20-Alkenamin, C1-20-Alkandiamin, C1-20-Alkantriamin, C4-20-Cycloalkanamin, C4-20-Cycloalkandiamin, stickstoffhaltiger C4-20-Heterocyclus oder aromatisches C6-20-Amin; vorzugsweise NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-6-Alkanamin, C1-6-Alkandiamin oder aromatisches C6-20-Amin;mehr bevorzugt NH3, Ethylendiamin, Triethylamin, n-Butylamin oder Dimethylformamid; gegebenenfalls kann eine Lösung der stickstoffhaltigen Verbindung verwendet werden, wie eine wässrige Lösung, alkoholische Lösung, wobei die alkoholische Lösung eine Methanol- oder Ethanollösung ist. Bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung wird ein wässriges Ammoniak mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-% oder eine wässrigen Lösung von Ethylendiamin mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-% verwendet. Besonders bevorzugt ist es, 0,5 bis 5 Gew.-% wässriges Ammoniak oder 0,5 bis 5 Gew.-% wässrige Lösung von Ethylendiamin zu verwenden. Die stickstoffhaltige Verbindung kann den Zweck realisieren, die Hydrolyse des Edelmetallkations zu hemmen und das Edelmetalleinzelatom zu stabilisieren.
  • In der Katalysatorvorstufe ist das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf einem Oxidträger verteilt. Das Edelmetall ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Osmium, Gold und Silber besteht, und das Edelmetall ist ein einzelnes davon oder eine Kombination von zwei davon oder eine Kombination von mehreren davon; vorzugsweise ist das Edelmetall Platin, Rhodium, Palladium, Iridium oder Ruthenium oder eine Kombination davon. Der Gehalt des Edelmetalls beträgt 0,01 % bis 5 %, vorzugsweise 0,1 bis 2 % bezogen auf das Gewicht des Katalysators. Der Oxidträger ist ein Katalysatorträger, der üblicherweise im Bereich der Kraftfahrzeugabgasreinigung verwendet wird, üblicherweise einen Metalloxidträger, einschließlich Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischoxid oder Molekularsieb oder eine Mischung von zwei oder mehr davon, und kann mit BaO, La2O3, Y2O3 und anderen Bestandteilen dotiert sein. Mehr bevorzugt ist die Trägerkomponente ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus besteht Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd, und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt.
  • In Schritt 1 umfasst die Behandlung das Tränken oder Waschen der Katalysatorvorstufe mit der stickstoffhaltigen Verbindung, gefolgt von einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe zu erhalten.
  • Vor Schritt 2 kann die mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelte Katalysatorvorstufe nach Bedarf getrocknet werden; und das Trocknen kann durch ein herkömmliches Trocknungsverfahren, ein Ofenbrennen oder Brennen mit Heißluft durchgeführt werden;
  • In Schritt 2 wird die Kalzinierung bei 200 bis 600 °C, vorzugsweise bei 300 bis 500 °C durchgeführt.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass die in dem Edelmetallsalz enthaltenen Anionen während der Herstellung der Edelmetalleinatomkatalysatorvorstufe Verunreinigungsanionen in den Katalysator bringen können, was leicht die Agglomeration der auf den Oxidträger geladenen Edelmetallatome zu Nanopartikel während des Kalzinierungsvorgangs induziert, sodass es schwierig ist, einen Katalysator zu bilden (aufrechtzuerhalten), in dem das Edelmetall in einem Zustand mit Einzelatomverteilung vorliegt. Vor der Hochtemperaturkalzinierung kann die Behandlung mit stickstoffhaltiger Verbindung den Gehalt an Verunreinigungsanionen erheblich verringern und schließlich wird der Einzelatomzustand des Edelmetalls aufrechterhalten und die Tendenz von einzelnen Atomen, zu Nanopartikel zu aggregieren, wird unterdrückt.
  • Die vorliegende Erfindung strebt danach, ein Verfahren zum Herstellen eines geträgerten Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysators zu schützen, umfassend:
    • Schritt A: Laden einer Edelmetallvorstufe in einer festgelegten Beladungsmenge auf einen Oxidträger, um eine Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe zu bilden;
    • Schritt B: Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung zum Behandeln der Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe;
    • Schritt C: Kalzinieren der mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe, wie in Schritt B erhalten, um den Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator zu erhalten.
  • Die Edelmetallvorstufe ist lösliches anorganisches Edelmetallsalz oder organisches Edelmetallsalz oder ein Edelmetallkomplex; vorzugsweise ist sie ein Nitrat, Chlorid, Sulfat, Acetat, Acetylacetonat oder ein Chlorkomplex. Der Begriff „löslich“ bedeutet, dass sie in Wasser oder Alkohol löslich ist, wobei der Alkohol Methanol oder Ethanol ist.
  • Der Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator ist im Zustand von Einzelatomstellen auf dem Oxidträger verteilt. Wobei das Edelmetall eines oder eine Kombination von zwei oder mehreren von Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Osmium, Gold und Silber ist, das Edelmetall vorzugsweise Platin, Rhodium, Palladium oder Iridium oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist. Der Gehalt des Edelmetalls beträgt 0,01 % bis 5 %, vorzugsweise 0,1 bis 2 %, bezogen auf das Gewicht des Katalysators. Der Oxidträger ist ein Katalysatorträger, der üblicherweise im Bereich der Kraftfahrzeugabgasreinigung verwendet wird, üblicherweise ein Metalloxidträger, einschließlich Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, gegebenenfalls stabilisiertes Zirkoniumdioxid, Ceroxid, Titandioxid und gegebenenfalls stabilisiertes Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischoxid oder Molekularsieb oder eine Mischung von zwei oder mehreren davon, das gegebenenfalls mit Bestandteilen wie BaO, La2O3, Y2O3 usw. dotiert ist. Mehr bevorzugt ist die Trägerkomponente ein Mischoxid von Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid, wobei M eines oder mehrere sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht; und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% beträgt und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt.
  • In Schritt A können alle im Stand der Technik bekannten Mittel zum Beladen verwendet werden, einschließlich Imprägnierung, Adsorption, Ionenaustausch, Trockenimprägnierung, Fällung, Sprühtrocknung und anderer Verfahren. Die vorliegende Erfindung verwendet vorzugsweise ein Imprägnierverfahren, bei dem eine geeignete Masse (oder Volumen) der Edelmetallsalzlösung gemäß der Adsorptionskapazität des Trägers hergestellt werden kann, um sicherzustellen, dass die Lösungsmasse 1 bis 50 Mal die Adsorptionskapazität des Trägers beträgt, die Lösungsmasse vorzugsweise 2 bis 30 Mal, mehr bevorzugt 4 bis 25 Mal die Adsorptionskapazität des Trägers beträgt; der Träger wird mit der Edelmetallsalzlösung gemischt und vollständig gerührt, vorzugsweise für 2 bis 400 Stunden gerührt und dann wird die mit Edelmetall beladene Katalysatorvorstufe durch Trennen erhalten.
  • In Schritt B umfasst die Behandlung das Tränken oder Waschen der Katalysatorvorstufe mit der stickstoffhaltigen Verbindung, gefolgt von einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelte Katalysatorvorstufe zu erhalten.
  • Die stickstoffhaltige Verbindung ist NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-20-Alkanamin, C2-20-Alkenamin, C1-20-Alkandiamin, C1-20-Alkantriamin, C4-20-Cycloalkanamin, C4-20-Cycloalkandiamin, stickstoffhaltiger C4-20-Heterocyclus, aromatisches C6-20-Amin; vorzugsweise NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-6-Alkanamin, C1-6-Alkandiamin, aromatisches C6-20-Amin;mehr bevorzugt NH3, Ethylendiamin, Triethylamin, n-Butylamin oder Dimethylformamid. Es kann eine Lösung der stickstoffhaltigen Verbindung, wie eine wässrige Lösung, alkoholische Lösung, verwendet werden, wobei die alkoholische Lösung eine Methanol- oder Ethanollösung ist; bevorzugt ist es, 0,5 bis 15 Gew.-% wässrigen Ammoniak oder 0,5 bis 15 Gew.-% wässrige Ethylendiaminlösung zu verwenden, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-% Ammoniaklösung oder 0,5 bis 5 Gew.-% wässrige Ethylendiaminlösung zu verwenden.
  • Vor Schritt C kann die mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelte Katalysatorvorstufe nach Bedarf getrocknet werden; das Trocknen kann aus herkömmlichen Trocknungsverfahren, Ofenbrennen, Brennen mit Heißluft, Vakuumtrocknen, Gefriertrocknen usw. ausgewählt werden;
    in Schritt C wird die Kalzinierung bei 200 bis 600 °C, vorzugsweise bei 300 bis 500 °C durchgeführt.
  • Obwohl der gebildete Katalysator auch den Zweck der vorliegenden Erfindung erreichen kann, wenn die Qualität der Edelmetallsalzlösung gleich der Adsorptionskapazität des Trägers ist, das heißt, das Imprägnierverfahren mit gleichem Volumen verwendet wird, um das Edelmetallsalz zu beladen, wird noch immer festgelegt, dass die Qualität der Edelmetalllösung 2 bis 30 Mal, vorzugsweise 4 bis 25 Mal und am meisten bevorzugt 5 bis 10 Mal die Adsorptionskapazität des Trägers beträgt. Die Verteilung von Edelmetall auf dem Träger konnte durch Verringern der Konzentration der Edelmetalllösung verbessert werden. Einerseits kann die Dichte der Edelmetallionen pro Volumeneinheit verringert werden, wenn die verringerte Konzentration verwendet wird; andererseits kann durch die Nutzung der Eigenschaften von Edelmetallkationen, sich gegenseitig abzustoßen, das Edelmetall während des wiederholten Adsorptions-Desorptions-Prozesses effektiver verteilt werden, was zum Bilden einer Drei-Wege-Katalysatorvorstufe, in der das Edelmetall in einem Zustand einer Einzelatomverteilung vorliegt, förderlicher ist.
  • Obwohl die Edelmetallatome effektiv verteilt sein können, gibt es in dieser Vorstufe immer noch mehr Verunreinigungsanionen, was leicht die Konglomeration und Agglomeration von Edelmetall in den nachfolgenden Trocknungs- und Kalzinierungsprozessen induzieren wird, sodass die stickstoffhaltige Verbindung erforderlich ist, um die Verunreinigungsanionen zu entfernen.
  • Die vorliegende Erfindung strebt ferner danach, eine Verwendung von geträgertem Edelmetalleinzelatomkatalysator bei der Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen zu schützen, umfassend das Verwenden des vorstehenden Verfahrens zum Herstellen eines Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysators und Verwenden des Katalysators bei der Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen; wobei das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf dem Oxidträger verteilt ist und der Katalysator allein oder beschichtet auf einen wabenförmigen Träger verwendet wird, und der wabenförmige Träger ein wabenförmiger Träger aus einer Legierung und/oder ein wabenförmiger Träger aus einer Keramik ist. Die Definitionen des Edelmetalls und des Oxidträgers, der zum Tragen des Edelmetalls verwendet wird, sind wie vorstehend beschrieben. Die Beschichtung kann unter Verwendung eines beliebigen bekannten Verfahrens, wie Sprühen, Eintauchen oder Bürsten, durchgeführt werden. In der vorliegenden Erfindung wird der Katalysator zunächst, mit oder ohne Zugabe eines Bindemittels, als eine Aufschlämmung hergestellt, und dann wird die Aufschlämmung auf den wabenförmigen Träger aufgebracht.
  • Die vorliegende Erfindung strebt ferner danach, einen Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator, der durch das vorstehende Verfahren hergestellt wird, zu schützen, wobei das Edelmetall eines oder eine Kombination aus mehreren ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Palladium, Rhodium und Platin besteht, und die Trägerkomponente ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid ist, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht; und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt, wobei das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf dem Oxidträger verteilt ist.
  • Definition und Erklärung:
  • In der vorliegenden Erfindung bezieht sich „Verteilung im Zustand von Einzelatomstellen, Einzelatomzustand, Einzelatomverteilung, Einzelatomform oder Trennzustand bei Einzelatomniveau“ auf einen Zustand aktiver Metallelemente, in dem Metallatome (Ionen) unabhängig voneinander getrennt sind, die aktiven Metallatome keine direkte Verbindung von Metall-Metall-Bindungen oder Metall-O-Metall-Bindungen bilden, sondern auf atomarer Ebene verteilt oder in Zustand von Einzelatomstellen verteilt sind. Die im Zustand von Einzelatomstellen verteilten Metalle können im atomaren Zustand oder im ionischen Zustand vorliegen und liegen wahrscheinlicher zwischen dem atomaren Zustand und dem ionischen Zustand vor (d. h. mit einer Bindungslänge zwischen den beiden Arten von Bindungslängen). In Metallnanokristallen sind Metallatome in demselben Nanokristall aneinander gebunden und gehören nicht zum Einzelatomzustand oder Einzelatomtrennzustand, der in der vorliegenden Erfindung definiert ist; für Oxidnanokristalle, die aus Metall und Sauerstoff gebildet werden, ist es weiterhin möglich, dass die inneren Metalle direkt miteinander verbunden sind, obwohl Metallatome durch Sauerstoffelemente getrennt sind, und die vorstehend genannten Metallzustandsmetallnanokristallen werden nach der Reduktionsreaktion gebildet, die auch nicht zu der Einzelatomstelle oder dem Einzelatomtrennungszustand gehört, der in der vorliegenden Erfindung definiert ist. Bei dem Metall im Zustand von Einzelatomstellen, die durch die vorliegende Erfindung geschützt werden, sind Atome (Ionen) theoretisch völlig unabhängig voneinander. Aufgrund von zufälligen Abweichungen bei der Steuerung von Herstellungs- und Betriebsbedingungen bei unterschiedlichen Chargen ist es jedoch nicht ausgeschlossen, dass in dem erhaltenen Produkt eine geringe Menge agglomerierter Metallspezies, wie Cluster, die mehrere Atome oder Ionen enthalten, vorhanden ist; es ist auch nicht ausgeschlossen, dass sich ein Teil des Metalls in einem nanokristallinen Zustand befindet. Mit anderen Worten kann in dem Katalysator der vorliegenden Erfindung das aktive Metall im Zustand von Einzelatomstellen verteilt sein, und gleichzeitig können einige der Metallatome in einem Clusterzustand vorliegen, und/oder ein Teil des Metalls kann in einem nanokristallinen Zustand vorliegen. Und bei der Änderung der äußeren Umgebung kann sich der Einzelatomzustand in den Cluster- und/oder nanokristallinen Zustand ändern. Der durch die vorliegende Anmeldung geschützte Einzelatomzustand erfordert einen gewissen Anteil der Edelmetalleinzelatome in verschiedenen Existenzformen wie Edelmetalleinzelatome, Edelmetallcluster und Edelmetallnanokristalle im Katalysator, wie etwa mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 20 %, besonders bevorzugt mehr als 50 %. Allerdings können aufgrund der aktuellen technischen Mittel nur relativ grobe statistische Mittelwerte verwendet werden. Beispielsweise kann eine große Anzahl von unterschiedlichen lokalen Bereichen, die zufällig in der Katalysatorprüfungsprobe ausgewählt sind, analysiert und durch eine aberrationskorrigierte Rastertransmissionselektronenmikroskopie (AC-STEM) charakterisiert werden, und verschiedene Formen von Edelmetall können zufällig für statistische Analysen ausgewählt werden; oder die Katalysatorprobe kann durch EXAFS-Spektroskopie (extended X-ray absorption fine structure) analysiert werden, die die Gesamtinformationen der Probe charakterisieren kann, um das Verhältnis von Signalen der Bindung zwischen Metall und anderen Atomen zu Signalen der Metall-Metall-Bindung zu erhalten, und um das ungefähre Verhältnis des Einzelatomzustands zu bestimmen. Es sei darauf hingewiesen, dass, solange die Technologie der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Katalysatorprodukts mit sogar teilweisem Einzelatomzustand verwendet wird, das Produkt auch eine Verbesserung der Leistung zeigt. Daher sollte, solange das Produkt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, der erhaltene Drei-Wege-Katalysator mit Einzelatomeigenschaften innerhalb des Schutzumfangs dieser Anmeldung liegen
  • In der vorliegenden Erfindung kann Zr-Ce-M-Ox-Oxid als ein dotiertes Cer-Zirkonium-Oxid verstanden werden, bei dem neben Cer- und Zirkoniumbestandteilen auch andere Bestandteile (vorzugsweise Seltenerdbestandteile) nach Bedarf dotiert sind. In der vorliegenden Erfindung schließen die Hauptbestandteile des Zr-Ce-M-Ox-Oxids 20 bis 70 Gew.-% ZrO2, 20 bis 60 Gew.-% CeO2, 0,2 bis 8 Gew.-% La2O3, 0 bis 20 % BaO, 0 bis 7 Gew.-% Y2O3, 0 bis 7 Gew.-% Nd2O3, 0 bis 6 Gew.-% Pr6O11 ein. Ox steht für koordinierten Sauerstoff und X wird durch die tatsächliche Metallmenge und Valenz bestimmt.
  • In der vorliegenden Erfindung wird das Edelmetallsalz auf den Oxidträger geladen. Wenn die Lösungsmasse 1 Mal die Adsorptionskapazität des Trägers beträgt und der Träger in die Lösung eingetaucht wird, wird die Lösung gleichen Volumens auf dem Träger adsorbiert; wenn die Lösungsmasse die Adsorptionskapazität des Trägers überschreitet, wird der Träger in überschüssige Lösung getaucht, was als Imprägnierung mit Übervolumen bezeichnet wird. Im tatsächlichen Betrieb wird die Adsorptionskapazität des Trägers oft im Voraus gemessen, das Verhältnis der Adsorptionskapazität zu dem Gewicht des Trägers wird berechnet, und dann wird die Menge an zugesetzter Lösung gemäß dem Gewichtsverhältnis der Lösung zu dem Träger berechnet. Beispielsweise absorbiert 1 g Träger 0,5 g Lösung, und sein Adsorptionsverhältnis beträgt 0,5, sodass, wenn das Gewichtsverhältnis von Lösung zu Träger 1:2 beträgt, es eine Imprägnierung mit gleichem Volumen ist; wenn das Gewichtsverhältnis von Lösung zu Träger 10:1 beträgt und die Lösungsmasse 20 Mal die Adsorptionskapazität des Trägers ist, handelt es sich um eine Adsorption mit Übervolumen. Aufgrund von Unterschieden in der Adsorptionskapazität von Trägern wird die Menge an Imprägnierlösung, die in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einfach als ein Vielfaches der Trägermasse genommen.
  • Das Alkanamin bedeutet, dass das Alkan eine funktionelle Amingruppe aufweist, das Alkandiamin bedeutet, dass das Alkan zwei funktionelle Amingruppen aufweist, und das Alkantriamin bedeutet, dass das Alkan drei funktionelle Amingruppen aufweist, und das oben genannte Alkan kann durch ein oder mehrere C1-6-Alkyl-, C4-20-Cycloalkyl- oder aromatische C6-20-Gruppen ersetzt sein, oder die C-C-Bindung im vorstehenden Alkan kann durch ungesättigtes Alken oder Alkin ersetzt sein, um eine ungesättigte Kohlenstoffkette zu bilden; das vorstehend genannte aromatische, cyclische C6-20-Amin bezieht sich auf eine aromatische cyclische Aminverbindung mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei aromatische Gruppe aromatische Gruppe und heteroaromatische Gruppe einschließt, wobei die heteroaromatische Gruppe bedeutet, dass sie aromatische 2n+4-Eigenschaften aufweist und gleichzeitig ein Teil der Ringkohlenstoffatome durch Heteroatome ersetzt ist, und die Heteroatome O-, N-Atome sind. Der stickstoffhaltige C4-20-Heterocyclus bezieht sich auf einen stickstoffhaltigen Heterocyclus mit 4 bis 20 Ringkohlenstoffatomen; das C4-20-Cycloalkanamin oder Cycloalkandiamin bezieht sich auf eine Gruppe, die 4 bis 20 Ringkohlenstoffatome und eine oder zwei funktionelle Amingruppen enthält. Das oben erwähnte Cycloalkan, der stickstoffhaltige Heterocyclus und der aromatische Ring sind eingliedrige oder kondensierte mehrgliedrige Ringe und die Ringe können anschließend durch C1-6-Alkan substituiert sein.
  • Das Inertgas sollte als Gas interpretiert werden, das gegenüber den Reaktanten und Produkten im Reaktionsschritt inert ist, und ist im Allgemeinen ein üblicherweise verwendetes Schutzgas, einschließlich Stickstoff N2, Helium He, Argon Ar usw.
  • Komplex wird auch als Komplexverbindung bezeichnet, einschließlich Komplexen, die durch Edelmetalle oder Übergangsmetalle und Liganden gebildet werden. Übliche Liganden schließen Halogene (Fluor, Chlor, Brom, Iod), Nitro, Nitroso, Cyano, Amino, Wasser oder organische Gruppen ein, und übliche Komplexe sind Chlorkomplexe, Ammoniakkomplexe, Cyanidkomplexe usw., einschließlich Chloroplatinsäure, Chloroplatinat und Chloroplatinsäurehydrat. Siehe „Handbook of Noble Metal Compounds and Complexing Synthesis (Refined)“ (Yu Jianmin, 2009, Chemical Industry Press).
  • Nutzbringende Wirkung:
    1. 1. Der durch die vorliegende Erfindung gebildete Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator kann eine Edelmetallbeladung verringern (30 % oder mehr), aber dennoch die Wirkungen des geträgerten Edelmetall-Drei-Wege-Katalysators mit nanometergroßen oder größeren Partikeln und normaler Lastkapazität erreichen oder überschreiten, wodurch die Betriebskosten des Kraftfahrzeugabgasreinigungskatalysators wirksam reduziert werden.
    2. 2. Der Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator ist gegen hohe Temperatur beständig und ist nicht leicht zu agglomerieren, was die Lebensdauer des Kraftfahrzeugabgaskatalysators wirksam verbessert und eine Lösung bereitstellt, um das Ziel, den Drei-Wege-Abgaskatalysator in der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeugs nicht zu ersetzen, zu erreichen.
    3. 3. Der Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator weist eine hohe Anti-Vergiftungsaktivität auf und kann seine Lebensdauer effektiv verlängern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 zeigt die elektronenmikroskopischen Aufnahmen des in Beispiel 11 erhaltenen Katalysators; (a) zeigt das Transmissionselektronenmikroskopbild (TEM-Bild); (b) zeigt das Bild des hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskops (HR-TEM-Bild); (c) zeigt das aberrationskorrigierte Rastertransmissionselektronenmikroskopiebild (AC-STEM-Bild). In den Aufnahmen sind die hellen Punkte das aktive Metall, das auf Einzelatomniveau verteilt ist.
    • 2 zeigt das Bild des hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskops (HR-TEM-Bild) von Vergleichsbeispiel 2, bei dem die hellen Punkte agglomeriertes aktives Metall sind.
    • 3 zeigt die katalytischen Leistungen zur Abgasreinigung der Katalysatoren von Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 1; wobei (a) die katalytische Aktivitätskurve für CO zeigt; (b) die katalytische Aktivitätskurve für HC zeigt; (c) die katalytische Aktivitätskurve für NO zeigt.
  • Spezifische Modelle zum Durchführen der vorliegenden Erfindung
  • In den Beispielen verwendete Begriffe und Erklärungen:
    • Konzentration der Edelmetallvorstufe: Über die Metallelementmasse berechnet, beispielsweise bedeutet Pd bei einer Konzentration von 0,02 g/g in wässriger Lösung, dass der Gehalt an Pd-Element 0,02 Gramm pro Gramm der Lösung beträgt.
    • Mikroreaktorvorrichtung: Mikroreaktor oder Miniaturreaktionsvorrichtung.
    • Mikroreaktorabgas: Abgas, das nach der Reaktion in einem Mikroreaktor oder einer Miniaturreaktionsvorrichtung erzeugt wird.
    • HC: Alkan, flüchtiges Alkan
    • min: Minuten
    • Gew.-%: Gewichtsprozent
    • TEM: Transmissionselektronenmikroskop
    • HR-TEM: Hochauflösendes Transmissionselektronenmikroskop
    • AC-STE: Aberrationskorrigierte Rastertransmissionselektronenmikroskopie.
  • Herstellungsbeispiel 1. Herstellung von Verbundoxidträger:
  • Ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid wurde hergestellt, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr und Nd besteht, wobei die Bestandteile des Zr-Ce-M-Ox-Oxids 20 bis 70 Gew.-% ZrO2, 15 bis 60 Gew.-% CeO2, 0,2 bis 8 Gew.-% La2O3, 0 bis 20 % BaO, 0 bis 7 Gew.-% Y2O3, 0 bis 7 Gew.-% Nd2O3 und 0 bis 6 Gew.-% Pr6O11 enthielten.
  • La-Al2O3 (es könnte auch Al2O3 gewählt werden), feste Cer-Zirkonium-Lösung und Zusatzstoff wurden entsprechend dem Gewichtsverhältnis gewogen, die Rohmaterialien wurden mit Wasser gemischt, mit einem pH-Regler versetzt, gemischt (gerührt oder kugelgemahlen) und einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen, um einen Verbundoxidträger zu erhalten. Dabei wurde der Zusatzstoff aus der Gruppe ausgewählt, die aus Bariumsalz und Strontiumsalz besteht; wie eines oder eine Mischung aus mehreren von Bariumacetat, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Bariumnitrat, Strontiumnitrat, Strontiumcarbonat und Strontiumacetat. La-Al2O3 war lanthandotiertes Aluminiumoxid, wobei der Lanthangehalt 1 % bis 10 % betrug; feste Cer-Zirkonium-Lösung war ein Seltenerdoxid, das hauptsächlich CeO2 und ZrO2 enthielt, und die feste Cer-Zirkonium-Lösung enthielt die folgenden Bestandteile: 20 bis 70 Gew.-% ZrO2, 15 bis 60 Gew.-% CeO2, 0,2 bis 8 Gew.-% La2O3, 0 bis 7 Gew.-% Y2O3, 0 bis 7 Gew.-% Nd2O3 und 0 bis 6 Gew.-% Pr6O11.
  • In der vorliegenden Erfindung wurden jeweils die folgenden drei Arten von Verbundoxidträgern hergestellt:
    • Cer-Zirkonium-Aluminiumoxidträger A, nachfolgend als Träger A bezeichnet, seine Hauptbestandteile und Zusammensetzung waren: 31 Gew.-% Al2O3, 29 Gew.-% ZrO2, 16 Gew.-% CeO2, 15 Gew.-% BaO, 3,57 Gew.-% La2O3 und 1,27 Gew.-% Y2O3.
    • Cer-Zirkonium-Aluminiumoxidträger B, nachfolgend als Träger B bezeichnet, seine Hauptbestandteile und Zusammensetzung waren: 42 Gew.-% Al2O3, 36 Gew.-% ZrO2, 9 Gew.-% CeO2, 8 Gew.-% Y2O3 und 5 Gew.-% La2O3.
    • Cer-Zirkonium-Aluminiumoxidträger C, nachfolgend als Träger C bezeichnet, seine Hauptbestandteile und Zusammensetzung waren: 64 Gew.-% Al2O3, 22 Gew.-% ZrO2, 8 Gew.-% CeO2, 2,4 Gew.-% Y2O3 und 0,8 Gew.-% La2O3.
  • Herstellungsbeispiel 2: Prüfungsverfahren zur Abgasreinigung
  • Reaktionsvorrichtung: Mikroreaktor (kundenspezifisch, hergestellt von Beijing Shiao Technology Co., Ltd.)
  • Analysevorrichtung: Verbrennungsgasanalysator (HORIBA, Modell MEXA-584L)
  • Detektionsverfahren: Reingase wurden gemischt, um die Bestandteile von Kraftfahrzeugabgas zu simulieren. Die simulierten Kraftfahrzeugabgasbestandteile waren: 1,6 Gew.-% CO, 7,67 Gew.-% CO2, 0,23 Gew.-% H2, 500 ppm HC (C3H8/C3H6 = 2/1), 1000 ppm NO, 1,0 Gew.-% O2, 10 Gew.-% H2O (die Wassermenge konnte je nach Bedarf eingestellt werden); N2-Gas wurde als Ausgleichsgas verwendet. Vor der Verwendung der Vorrichtung wurde die Wassereinspritzgeschwindigkeit eingestellt und die 6 Gaskanäle für CO, NO, HC, CO2, O2 bzw. H2 wurden kalibriert. Nach der Kalibrierung wurde ein Durchflussmesser verwendet, um den N2-Durchfluss zu messen und einzustellen, um einen Gesamtdurchfluss von 1000 ml/min zu erreichen. 200 mg 40-60 mesh-gesiebter Katalysator wurden mit 1 g Quarzsand gleichmäßig gemischt, in das Reaktionsrohr geladen und dann in dem Heizofen des Mikroreaktors angeordnet. Der Detektionsprozess umfasste Folgendes: 1. Das Mikroreaktorabgas wurde in den Verbrennungsgasanalysator eingebracht, temperaturprogrammiert und einer Leistungsdetektion unterzogen: Die Mikroreaktorvorrichtung wurde für eine automatische programmierte Erwärmung eingeschaltet und der Verbrennungsgasanalysator mit der Computersoftware wurde zur automatischen Probenahme eingeschaltet. Der Temperaturbereich betrug 100 bis 400 °C, die Erwärmungsrate betrug 10 °C/min, und die Temperatur wurde 20 Minuten lang bei jedem 20 °C-Intervall stabilisiert. Eine kontinuierliche Online-Probenahme in Echtzeit erfolgte mit einem Probenahmeintervall von 1 Minute. 2. Am Ende der Detektion wurden die jedem Probenahmezeitpunkt in der Erwärmungsstufe entsprechenden Gasdaten (bereitgestellt durch den Verbrennungsgasanalysator) und die Temperatur (bereitgestellt durch den Mikroreaktor) erhalten, die verwendet wurden, um ein Temperatur-Umwandlungsraten-Datendiagramm für die Leistungsanalyse herzustellen.
  • Beispiel 1: Katalysator mit 0,66 Gew.-% Palladium, auf Aluminiumoxid geträgert (201008f)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 3,96 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 120 g verdünnt, dann mit 11,9 g Träger Al2O3 versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Al2O3 geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 2: Katalysator mit 1,32 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (201124a)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 13,2 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 200 g verdünnt, dann mit 19,7 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf einem Verbundoxidträger geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 3: Katalysator mit 0,924 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (201105a)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 9,24 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 200 g verdünnt, dann mit 19,8 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger A geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 4: Katalysator mit 0,66 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (200729c)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 33,0 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,3 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger A geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 4': Katalysator mit 0,66 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (201212b)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 6,60 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 50 g verdünnt, dann mit 19,9 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger A geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 4": Katalysator mit 0,66 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (201217b)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 3,30 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 5,5 g verdünnt, dann mit 9,93 g Träger A für eine Imprägnierung mit gleichem Volumen versetzt und über Nacht stehen gelassen, dann wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und zentrifugiert, und der Feststoff wurde 8 Stunden lang bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger A geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 5: Katalysator mit 0,396 Gew.-% Palladium, auf Träger A geträgert (201124d)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 3,96 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 200 g verdünnt, dann mit 19,9 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger A geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 6: Katalysator mit 0,397 Gew.-% Palladium, auf Träger C geträgert (200820a)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,01 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 0,795 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 20 g verdünnt, dann mit 2,0 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Beispiel 7: Katalysator mit 0,147 Gew.-% Silber, auf Träger C geträgert (200831d)
  • Eine wässrige Lösung von Ag mit einer Konzentration von 0,01 g/g wurde im Voraus mit Silbernitrat hergestellt, 1,59 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 20,0 g verdünnt, dann mit 1,98 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Silber vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf einem Träger geträgerten Silber zu erhalten.
  • Beispiel 8: Katalysator mit 0,147 Gew.-% Rhodium, auf Träger B geträgert (200729e)
  • Eine wässrige Lösung von Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Rhodiumnitratlösung hergestellt, 7,35 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,8 g Träger B versetzt und über Nacht gerührt, um Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf einem Verbundoxidträger geträgerten Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 8': Katalysator mit 0,147 Gew.-% Rhodium, auf Träger B geträgert (201212c)
  • Eine wässrige Lösung von Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Rhodiumnitratlösung hergestellt, 1,47 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 50,0 g verdünnt, dann mit 20,0 g Träger B versetzt und über Nacht gerührt, um Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf einem Verbundoxidträger geträgerten Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 8": Katalysator mit 0,147 Gew.-% Rhodium, auf Träger B geträgert (201217c)
  • Eine wässrige Lösung von Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Rhodiumnitratlösung hergestellt, 0,74 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 50 g verdünnt, dann mit 9,98 g Träger B für eine Imprägnierung mit gleichem Volumen versetzt und über Nacht stehen gelassen, dann wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und zentrifugiert, und der Feststoff wurde 8 Stunden lang bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger B geträgerten Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 9: Katalysator mit 0,103 Gew.-% Rhodium, auf Träger B geträgert (201124i)
  • Eine wässrige Lösung von Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Rhodiumnitratlösung hergestellt, 1,03 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 200 g verdünnt, dann mit 20 g Träger B versetzt und über Nacht gerührt, um Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger B geträgerten Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 10: Katalysator mit 0,074 Gew.-% Rhodium, auf Träger B geträgert (201124j)
  • Eine wässrige Lösung von Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Rhodiumnitratlösung hergestellt, 0,735 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 200 g verdünnt, dann mit 20 g Träger B versetzt und über Nacht gerührt, um Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger B geträgerten Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 11: Katalysator mit 0,795 Gew.-% Palladium + 0,132 Gew.% Rhodium, auf Träger C geträgert (200729a)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Rhodiumnitratlösung hergestellt, 39,7 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 6,62 g der wässrigen Lösung von Rh wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,1 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 11': Katalysator mit 0,795 Gew.-% Palladium + 0,132 Gew.% Rhodium, auf Träger C geträgert (201212a)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Rhodiumnitratlösung hergestellt, 7,95 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 1,32 g der wässrigen Lösung von Rh wurden entnommen und mit Wasser auf 50 g verdünnt, dann mit 19,8 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung mittels Absaugen filtriert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 11": Katalysator mit 0,795 Gew.-% Palladium + 0,132 Gew.% Rhodium, auf Träger C geträgert (201217a)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Rhodiumnitratlösung hergestellt, 3,97 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 0,66 g der wässrigen Lösung von Rh wurden entnommen und mit Wasser auf 50 g verdünnt, dann mit 9,91 g Träger C für eine Imprägnierung mit gleichem Volumen versetzt und über Nacht stehen gelassen, dann wurde 8 Stunden lang bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 12: Katalysator mit 0,795 Gew.-% Palladium + 0,132 Gew.% Rhodium, auf Träger C geträgert (201202b)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Rhodiumnitratlösung hergestellt, 39,7 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 6,62 g der wässrigen Lösung von Rh wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,1 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünnter wässriger Ethylendiaminlösung über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Rhodium zu erhalten.
  • Beispiel 13: Katalysator mit 0,397 Gew.-% Palladium + 0,795 Gew.% Silber, auf Träger C geträgert (200820d)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Ag mit einer Konzentration von 0,01 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Silbernitratlösung hergestellt, 0,795 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 1,59 g der wässrigen Lösung von Ag wurden entnommen und mit Wasser auf 20 g verdünnt, dann mit 2,0 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Silber vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und erneut zentrifugiert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Silber zu erhalten.
  • Beispiel 14: Katalysator mit 0,33 Gew.-% Palladium + 0,33 Gew.% Platin, auf Träger A geträgert (200729d)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Pt mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Chloroplatinsäure hergestellt, 16,5 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 16,5 g der wässrigen Lösung von Pt wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,3 g Träger A versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Platin vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, einem Tränken in 2 Gew.-% verdünntem wässrigem Ammoniak über Nacht unterzogen und mittels Absaugen filtriert, und der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Platin zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 1: Nicht getränkter Katalysator mit 0,66 Gew.-% Palladium, auf Aluminiumoxid geträgert (201204a)
  • Eine wässrige Lösung von Pd mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung hergestellt, 3,96 g der wässrigen Lösung wurden entnommen und mit Wasser auf 120 g verdünnt, dann mit 11,9 g Träger Al2O3 versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Al2O3 geträgerten Palladium zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 2: Nicht getränkter Katalysator mit 0,795 Gew.-% Palladium + 0,132 Gew.% Rhodium, auf Träger geträgert (201204a)
  • Eine wässrige Lösungen von Pd und Rh mit einer Konzentration von 0,02 g/g wurde im Voraus mit Palladiumnitratlösung bzw. Rhodiumnitratlösung hergestellt, 39,7 g der wässrigen Lösung von Pd bzw. 6,62 g der wässrigen Lösung von Rh wurden entnommen und mit Wasser auf 1000 g verdünnt, dann mit 99,1 g Träger C versetzt und über Nacht gerührt, um Palladium und Rhodium vollständig auf der Oberfläche des Trägers adsorbieren zu lassen, es wurde für eine Fest-Flüssig-Trennung zentrifugiert, der Feststoff wurde über Nacht bei 120 °C getrocknet, herausgenommen und abgekühlt, und dann 1 Stunde lang bei 400 °C kalziniert, um einen Abgasreinigungskatalysator aus auf Träger C geträgerten Palladium-Rhodium zu erhalten.
  • Anwendungsprüfungsexperiment:
  • (1) Vergleichsprüfung
  • Die Mikrostrukturanalyse der in Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Katalysatoren wurde jeweils durchgeführt, und es wird festgestellt, dass in den TEM- und HR-TEM-Aufnahmen des Katalysators von Beispiel 11, der in wässrigem Ammoniak getränkt wurde, keine offensichtlichen Metallnanopartikel innerhalb des Detektionsbereichs gefunden werden, und in der AC-STEM-Aufnahme wird visuell beobachtet, dass das aktive Metall auf Einzelatomniveau verteilt ist (wie in 1 gezeigt). Im Gegensatz dazu konnte bei der HR-TEM-Dunkelfeldfaufnahme des Vergleichsbeispiels 2 eine große Anzahl von hellen Stellen gefunden werden, die agglomeriertes Edelmetall sind; da der Katalysator nicht reduziert wurde, liegt das Edelmetall als amorphe Oxidpartikel vor und weist nicht das Gittermuster des metallischen Zustands auf (wie in 2 gezeigt).
  • Gemäß dem Verfahren von Herstellungsbeispiel 2 wurden die hergestellten Katalysatorproben und die Proben der Vergleichsbeispiele 1-2 geprüft und die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1. Vergleichsprüfungsexperimente und Ergebnisse
    Probe Katalysatorzusammensetzung T50 / °C
    CO HC NO
    Beispiel 1 (201008f) Pd(0,66 Gew.-%)/Al2O3 (mit Ammoniak getränkt) 296 342 311
    Vergleichsbeispiel 1 (201204a) Pd(0,660 Gew.-%)/Al2O3 (nicht getränkt) 310 348 321
    Beispiel 11 (200729a) Pd(0,795 Gew . -%)Rh(0,132 Gew . -%)/Träger C (mit Ammoniak getränkt) 219 321 260
    Beispiel 11' (201212a) Pd(0,795 Gew-.-%)Rh(0,132 Gew-%)/Träger C (mit Ammoniak getränkt) 226 336 254
    Beispiel 11" (201217a) Pd(0,795 Gew . -%)Rh(0,132 Gew . -%)/Träger C (mit Ammoniak getränkt) 226 340 257
    Beispiel 12 (201202b) Pd(0,795 Gew . -%)Rh(0,132 Gew . -%)/Träger C (mit EDM getränkt) 228 334 257
    Vergleichsbeispiel 2 (201129a) Pd(0,795 Gew . -%)Rh(0,132 Gew . -%)/Träger C (nicht getränkt) 238 334 268
  • Aus den Prüfungsergebnissen geht hervor, dass die erhaltenen Katalysatoren nach dem Tränken/Waschen mit wässrigem Ammoniak oder Ethylendiamin unabhängig von der Art des verwendeten Metalloxidträgers eine bessere Prüfungsaktivität aufweisen. Verglichen mit den nicht gewaschenen Katalysatoren nimmt die anfängliche Zündtemperatur T50 der Katalysatoren deutlich ab. Entsprechende Ergebnisse konnten auch aus X erhalten werden.
  • Aus dem Abgasprüfungsanalysediagramm in 3 konnte auch geschlossen werden, dass die Abgasreinigungswirkung des Katalysators von Beispiel 11 verglichen mit dem Katalysator des Vergleichsbeispiels 2 signifikant verbessert ist.
  • (2) Anwendungsaktivitätsprüfung - Leistungsprüfung von neu hergestellten Katalysatoren
  • Gemäß dem Verfahren von Herstellungsbeispiel 2 wurden die hergestellten Katalysatorproben geprüft und die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2.
    Probe Katalysatorzusammensetzung T50 / °C
    CO HC NO
    Beispiel 2 (201124a) Pd(1,32 Gew . -%)/Träger A 238 350 258
    Beispiel 3 (201105a) Pd(0,924 Gew . -%)/Träger A 249 339 272
    Beispiel 4 (200729c) Pd(0,66 Gew . -%)/Träger A 261 356 277
    Beispiel 4' (201212b) Pd(0,66 Gew . -%)/Träger A 265 370 265
    Beispiel 4' (201217b) Pd(0,66 Gew . -%)/Träger A 244 358 258
    Beispiel 5 (201124d) Pd(0,396 Gew . -%)/Träger A 278 -- 295
    Beispiel 6 (200820a) Pd(0,397 Gew . -%)/Träger C 280 347 292
    Beispiel 8 (200729e) Rh(0,147 Gew. -%)/Träger B 250 362 280
    Beispiel 8' (201212c) Rh(0,147 Gew. -%)/Träger B 246 362 268
    Beispiel 8' (201217c) Rh(0,147 Gew. -%)/Träger B 267 384 291
    Beispiel 9 (201124i) Rh(0,103 Gew.-%)/Träger B 264 -- 288
    Beispiel 10 (201124j) Rh(0,074 Gew. -%)/Träger B 260 392 290
    Beispiel 13 (200820d) Pd(0,397 Gew . -%)Ag(0,795 Gew.-%)/Träger C 273 268 296
    Beispiel 14 (200729d) Pd(0,33 Gew.-%)Pt(0,33 Gew-%/Träger A 300 -- 324
    *-- gibt an, dass kein Prüfungsergebnis erhalten wurde, da die maximale Prüfungstemperatur 400 °C beträgt, und wenn sie höher als 400 °C ist, liegt sie außerhalb des Messbereichs.
  • (3) Anwendungsaktivitätsprüfung - Katalysatoralterungsprüfung:
  • Die Katalysatoren der Beispiele wurden in ein Porzellanschiffchen gegeben, bei 1000 °C an Luft 10 Stunden lang in einem Muffelofen gealtert und ihre Abgasreinigungsleistung wurde geprüft. Dieses Experiment wurde verwendet, um die Aktivität der Katalysatoren nach einer langen Verwendungszeit zu simulieren, um die Hochtemperaturbeständigkeit und Alterungsaktivität der Katalysatoren zu verstehen. Dieses Experiment konnte die katalytische Leistung der Katalysatoren unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen besser widerspiegeln. Tabelle 3: Katalysatorleistungsprüfung nach Alterung (für Katalysatoren nach Alterungsbehandlung)
    Probe Katalysatorzusammensetzung T50 / °C
    CO HC NO
    Beispiel 3 (201105a) Pd(0,924 Gew.-%)/Träger A 292 292 292
    Beispiel 4 (200729c) Pd(0,66 Gew.-%)/Träger A 312 310 313
    Beispiel 8 (200729e) Rh(0,147 Gew.-%)/Träger B 269 271 279
    Beispiel 11 (200729a) Pd(0,795 Gew.-%)Rh(0,133 Gew.-%)/Träger C 242 241 246
  • Die Ergebnisse dieser Prüfung zeigen eine gute Anti-Hochtemperatur-Aktivität. Die Alterungsprüfungsergebnisse der Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, dass nach 10 Stunden Alterung die anfänglichen Zündtemperaturen (T50) des mit Palladium und Rhodium beladenen Drei-Wege-Katalysators (Beispiel 11) zur Reinigung von drei Arten von Abgasen alle auf unter 250 °C abnahmen. Verglichen mit den mit derselben Edelmetallmenge beladenen ausgereiften Produkten auf dem Markt zeigen die mit einem einzelnen Metall beladenen Einzelatom-Drei-Wege-Katalysatoren niedrigere anfängliche Zündtemperaturen (T50) nach 10 Stunden Alterungsprüfung; beispielsweise hat die anfängliche Zündtemperatur für die NO-Reinigung um mindestens 20 °C abgenommen und die anfängliche Zündtemperatur (T50) für CO hat um mehr als 50 °C abgenommen. Der Katalysator mit einer um 30 % verringerten Edelmetallbeladung zeigt verglichen mit dem ausgereiften Produkt auf dem Markt mit 100 % Beladung eine etwas geringere oder die gleiche anfängliche Zündtemperatur.
  • Die vorstehend genannten Beispiele der vorliegenden Erfindung sind nur Beispiele, um die vorliegende Erfindung klar zu veranschaulichen, und sollen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Für den Durchschnittsfachmann sind auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung auch andere Variationen oder Modifikationen verschiedener Formen möglich, und nicht alle Ausführungsformen sind erschöpfend aufgeführt, und alle offensichtlichen Änderungen oder Variationen, die von den technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung abgeleitet werden, liegen dennoch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.

Claims (10)

  1. Herstellungsverfahren für einen geträgerten Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator, umfassend: Schritt A: Laden einer Edelmetallvorstufe in einer festgelegten Beladungsmenge auf einen Oxidträger, um eine Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe zu bilden; Schritt B: Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung zum Behandeln der Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe; Schritt C: Kalzinieren der mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe, wie in Schritt B erhalten, um den geträgerten Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator zu erhalten; die Edelmetallvorstufe ist ein lösliches anorganisches Edelmetallsalz oder ein organisches Edelmetallsalz oder ein Edelmetallkomplex, vorzugsweise ein Nitrat, Chlorid, Sulfat, Acetat, Acetylacetonat oder ein Chlorkomplex, und das löslich bedeutet in Wasser oder Alkohol löslich, wobei der Alkohol Methanol oder Ethanol ist; in dem geträgerten Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator ist das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf dem Oxidträger verteilt, wobei das Edelmetall eines oder eine Kombination von zwei oder mehreren von Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Osmium, Gold und Silber ist; der Oxidträger ist Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischoxid oder Molekularsieb oder eine Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon und ist gegebenenfalls mit BaO, La2O3 und/oder Y2O3 dotiert; oder der Oxidträger ist ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht; die stickstoffhaltige Verbindung ist NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-20-Alkanamin, C2-20-Alkenamin, C1-20-Alkandiamin, C1-20-Alkantriamin oder aromatisches C6-20-Amin;vorzugsweise NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-6-Alkanamin, C1-6-Alkandiamin oder aromatisches C6-20-Amin; mehr bevorzugt NH3, Ethylendiamin, Triethylamin, n-Butylamin oder Dimethylformamid; gegebenenfalls kann eine wässrige oder alkoholische Lösung der stickstoffhaltigen Verbindung verwendet werden, wobei die alkoholische Lösung eine Methanol- oder Ethanollösung ist.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt A das Mischen des Trägers mit einer Edelmetallsalzlösung und das Trennen der Mischung, um eine geträgerte Edelmetallkatalysatorvorstufe zu erhalten; im Schritt B, Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung, um die Katalysatorvorstufe zu tränken oder zu waschen, und dann Unterziehen einer Fest-Flüssig-Trennung, um eine feste Katalysatorvorstufe zu erhalten; vor dem Schritt C, Trocknen der festen Katalysatorvorstufe nach Bedarf; und im Schritt C, Kalzinieren bei 200 bis 600 °C, vorzugsweise bei 300 bis 500 °C.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Edelmetallsalz ein Nitrat, Chlorid, Acetat, Acetylacetonat oder Chlorkomplex von Edelmetall ist; das Edelmetall Platin, Rhodium, Palladium oder Iridium oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist, wobei der Gehalt des Edelmetalls 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators, beträgt.
  4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Oxidträger ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid ist, wobei in diesem Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-%, der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt; die stickstoffhaltige Verbindung ein wässriges Ammoniak mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-% oder eine wässrige Lösung von Ethylendiamin mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise wässriges Ammoniak oder eine wässrige Lösung von Ethylendiamin mit einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew.-% ist.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysators, umfassend: Schritt 1: Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung zum Behandeln einer Edelmetalleinzelatomkatalysatorvorstufe; Schritt 2: Kalzinieren der mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe, um den Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator zu erhalten; in der Katalysatorvorstufe ist das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf einem Träger verteilt; das Edelmetall ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Osmium, Gold und Silber besteht, und das Edelmetall ist ein einzelnes davon oder eine Kombination von zwei davon oder eine Kombination von mehreren davon; der Oxidträger ist Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Zirkoniumoxid-Mischoxid oder Molekularsieb oder eine Mischung von beliebigen zwei oder mehr davon und ist gegebenenfalls mit BaO, La2O3 und/oder Y2O dotiert; oder der Oxidträger ist ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht, und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% beträgt und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-%; die stickstoffhaltige Verbindung ist NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-20-Alkanamin, C2-20-Alkenamin, C1-20-Alkandiamin, C1-20-Alkantriamin oder aromatisches C6-20-Amin, bevorzugt NH3, Dimethylformamid, Harnstoff, C1-6-Alkanamin, C1-6Alkandiamin oder aromatisches C6-20-Amin, mehr bevorzugt NH3, Ethylendiamin, Triethylamin, n-Butylamin oder Dimethylformamid; gegebenenfalls kann eine wässrige oder alkoholische Lösung der stickstoffhaltigen Verbindung verwendet werden, wobei die alkoholische Lösung eine Methanol- oder Ethanollösung ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei in Schritt 1, Verwenden einer stickstoffhaltigen Verbindung, um die Katalysatorvorstufe zu tränken oder zu waschen, dann Unterziehen einer Fest-Flüssig-Trennung, um die mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe zu erhalten; vor dem Schritt 2, Trocknen der mit der stickstoffhaltigen Verbindung behandelten Katalysatorvorstufe nach Bedarf; und im Schritt 2, Kalzinieren bei 200 bis 600 °C, vorzugsweise bei 300 bis 500 °C.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei der Gehalt des Edelmetalls 0,01 % bis 5 %, vorzugsweise 0,05 bis 2 %, bezogen auf das Gewicht des Katalysators, beträgt; die Trägerkomponente ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid ist, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht, und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% beträgt und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die stickstoffhaltige Verbindung ein wässriges Ammoniak mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-% oder eine wässrige Lösung von Ethylendiamin mit einer Konzentration von 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise ein wässriges Ammoniak mit einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew.-% oder eine wässrige Lösung von Ethylendiamin mit einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew.-% ist.
  9. Verwendung des Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysators, der durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird, bei der Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen, wobei der Katalysator allein verwendet wird oder durch Beschichten auf einen wabenförmigen Träger zur Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen verwendet wird; der wabenförmige Träger ein wabenförmiger Träger aus einer Legierung und/oder ein wabenförmiger Träger aus einer Keramik ist.
  10. Edelmetalleinzelatom-Drei-Wege-Katalysator, wobei der Katalysator durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird, das Edelmetall Platin, Rhodium, Palladium oder Iridium oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist, wobei der Gehalt des Edelmetalls 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Katalysators, beträgt; die Trägerkomponente ein Mischoxid aus Al2O3 und Zr-Ce-M-Ox-Oxid ist, wobei M eines oder mehrere ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr, La, Y, Pr, Nd besteht, und im Mischoxid der Gehalt an Al2O3 15 bis 80 Gew.-% beträgt und der Gehalt an Zr-Ce-M-Ox 20 bis 85 Gew.-% beträgt, wobei das Edelmetall im Zustand von Einzelatomstellen auf dem Oxidträger verteilt ist.
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