DE3908320A1 - Katalysator zur abgasreinigung - Google Patents

Katalysator zur abgasreinigung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator zur Abgasreinigung.
Es ist ein Katalysator zur Reinigung von Auspuffgasen von Automobilen oder dergleichen bekannt, bei dem man Aluminiumoxidpulver in wässriger Lösung, die Zirkoniumoxalat, Ceroxalat und Edelmetall-Katalysatorkomponenten enthält, vermischt, das erhaltene vermischte Aluminiumoxidpulver nach dem Trocknen und Brennen mittels einer Kugelmühle zusammen mit verdünntem, wäßrigen Nitrat zerkleinert, um eine flüssige Aufschlämmung zu erzeugen, und eine Überzugsschicht auf einem wabenförmigen Träger herstellt, wie dies gemäss JP-OS 59-2 09 646 offenbart ist.
In dem Katalysator sind Zirkoniumoxid, Ceroxid und die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid- Überzugsschicht der Trägeroberfläche enthalten. Dabei stellt das Zirkoniumoxid die thermisch stabile Komponente dar, die das Sintern (d.h. die Aggregation) der Edelmetall- Katalysatorkomponente verhindert, und das Ceroxid hat die Funktion einer sauerstoffspeichernden Komponente, und zwar in der Weise, daß Sauerstoff in einem Abgas mit hoher Sauerstoffkonzentration absorbiert wird, und, wenn die Sauerstoffkonzentration niedriger geworden ist, Sauerstoff abgegeben wird, um die katalytische Reaktion zu stabilisieren.
Bei einem anderen Katalysator wird eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht auf dem Träger gebildet, der in eine Lösung, die Zirkoniumoxalat, Ceroxalat, Edelmetall-Katalysatorkomponenten usw. enthält, getaucht und dann herausgenommen, getrocknet und gebacken wird, wie dies in JP-OS 56-87 430 offenbart wird. Gemäss JP-OS 61-1 97 036 und 61-1 97 037 wird eine Überzugsschicht aus einer Mischung von Aluminium- und Zirkoniumoxid auf einem Katalysatorträger gebildet, der in eine Lösung, die Cernitrat oder Lanthannitrat und Edelmetall-Katalysatorkomponenten enthält, getaucht, und dann herausgezogen, getrocknet und gebacken wird.
In jeder der vorgenannten, üblichen Techniken sind das Zirkoniumoxid und die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht enthalten, wobei sie jeweils unabhängig voneinander dispergiert, und nicht in günstiger Weise nahe zueinander angeordnet sind. Somit kann das Zirkoniumoxid das Zusammensintern der Edelmetall-Katalysatorkomponente nicht in hinreichendem Masse verhindern. Auch lagert sich das Ceroxid bei hohen Temperaturen aneinander, und wird dadurch zunehmend grobkörniger, so daß sich die sauerstoffspeichernde Wirkung erniedrigt.
Ebenso liegt das Aluminiumoxid der Aluminiumoxid-Überzugsschicht anfänglich im gamma-Aluminiumoxid-Zustand hoher Wirksamkeit vor und geht schliesslich in stabiles alpha-Aluminiumoxid über, wobei der Kritallphasenübergang durch die Hitze hervorgerufen wird, so daß die Oberfläche ebenfalls vermindert wird, um die katalytische Wirksamkeit zu erniedrigen.
Demzufolge ist es ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Katalysator für Abgasreinigung bereitzustellen, bei dem die Dispergierbarkeit des Edelmetallkatalysators verbessert ist, und bei dem das Zirkoniumoxid seine Wirkung der Verhinderung des Zusammensinterns des Edelmetallkatalysators voll zur Geltung bringt, wobei die Hitzebeständigkeitseigenschaften verbessert werden.
Eine zweite Aufgabe ist es, einen Katalysator zur Abgasreinigung bereitzustellen, der die erste Aufgabe löst und zudem hinsichtlich der thermischen Stabilität des Ceroxids und des Aluminiumoxids der Aluminiumoxid-Überzugsschicht verbessert ist.
Eine dritte Aufgabe ist es, einen Katalysator zur Abgasreinigung bereitzustellen, der die erste Aufgabe löst und zudem bezüglich der Dispergierbarkeit des Edelmetallkatalysators in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht verbessert ist.
Eine vierte Aufgabe ist es, einen Katalysator zur Abgasreinigung bereitzustellen, der die erste Aufgabe löst und ebenso bezüglich der thermischen Stabilität des Ceroxids und Aluminiumoxids verbessert ist, wobei das Ceroxid angepaßt wird, seine sauerstoffspeichernde Wirkung hinreichend auszuüben.
Zur Lösung der herkömmlichen Probleme enthält der Abgasreinigungskatalysator gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung den Edelmetallkatalysator dispergiert in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponente auf dem Zirkoniumoxidpulver vorliegt und wobei der Katalysatorträger mit der Aluminiumoxid-Überzugsschicht versehen ist, die den Edelmetallkatalysator enthält.
Der Abgasreinigungskatalysator, der einen Katalysatorträger und die Aluminiumoxid-Überzugsschicht mit dem Edelmetallkatalysator aufweist, enthält gemäss einer zweiten erfindungsgemässen Ausgestaltung den Edelmetallkatalysator dispergiert in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht, wobei der Edelmetallkatalysator auf dem Zirkoniumoxidpulver vorliegt und ebenfalls Lanthanoxid in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert enthalten ist, und zwar so, dass das Lanthanoxid von Ceroxidpulver getragen wird.
Der Abgasreinigungskatalysator, der einen Katalysatorträger und die Aluminiumoxid-Überzugsschicht mit dem Edelmetallkatalysator aufweist, enthält gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung Rhodium als die Edelmetall-Katalysatorkomponente dispergiert in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht, und zwar so, daß das Rhodium vom Zirkoniumoxidpulver getragen wird. Ebenso ist Platin als die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert enthalten, und zwar so, daß das Platin vom Aluminiumoxidpulver getragen wird.
Der Abgasreinigungskatalysator, der einen Katalysatorträger und die Aluminiumoxid-Überzugsschicht mit dem Edelmetallkatalysator aufweist, enthält gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht, die aus einer Basisschicht auf dem Katalysatorträger und einer Deckschicht auf der Basisschicht zusammengesetzt ist, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Basisschicht dispergiert enthalten ist, und zwar so, daß der Edelmetallkatalysator vom Zirkoniumoxidpulver getragen wird und wobei Lanthanoxid in der Decküberzugsschicht dispergiert enthalten ist, und zwar so, daß das Lanthanoxid vom Ceroxidpulver getragen wird.
Bei der ersten Ausgestaltung ist der Edelmetallkatalysator auf dem Zirkoniumoxidpulver und ebenso mit dem Zirkoniumoxidpulver als Zwischenstoff innerhalb der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert, und der Edelmetallkatalysator und das Zirkoniumoxidpulver sind unabhängig voneinander, so daß keine Fehlverteilung vorliegt. Da der Edelmetallkatalysator und das Zirkoniumoxidpulver in gegenseitiger Berührung zueinander vorliegen, werden die Wirkung der Verhinderung des Zusammensinterns des Edelmetallkatalysators durch das Zirkoniumoxid hinreichend ausgeübt und ferner die wechselseitige Funktion, insbesondere der Reaktion bei hohen Temperaturen zwischen dem Edelmetallkatalysator und dem Aluminiumoxid der Aluminiumoxid-Überzugsschicht, auf wirksame Weise erhalten.
Auch wird bei der zweiten Ausgestaltung bei Beibehaltung der Funktionen der ersten Ausgestaltung das Ceroxidpulver, welches die sauerstoffspeichernde Komponente darstellt, durch das damit in Kontakt befindliche Lanthanoxid daran gehindert, größere Kristalle zu bilden. Gleichzeitig wird das Aluminiumoxid ebenfalls durch das Lanthanoxid daran gehindert, eine Kristallphasenumwandlung einzugehen.
Bei der dritten Ausgestaltung werden dieselben Funktionen wie bei der ersten Ausgestaltung durch das Rhodium als Edelmetallkatalysator erhalten, wobei außerdem Platin als Edelmetallkatalysator mit dem Aluminiumoxidpulver als Zwischenstoff dispergiert wird. In diesem Fall wird die Dispergierbarkeit des Platins erhöht, da das Aluminiumoxidpulver eine große Oberfläche aufweist.
Bei der vierten Ausgestaltung werden dieselben Funktionen wie die der ersten Ausgestaltung in der Basisüberzugsschicht erhalten. Ebenso werden die zur Sauerstoffspeicherung dienenden Kristalle des Ceroxidpulvers in der Decküberzugsschicht durch das Lanthanoxid wirksam daran gehindert, sich zu vergrößern, wobei auch die Kristallvergrößerung des Aluminiumoxids der Decküberzugsschicht durch das Lanthanoxid verhindert wird.
Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung, bei der der Edelmetallkatalysator in der Aluminiumoxidschicht dispergiert ist und vom Zirkoniumoxidpulver getragen wird, werden die Dispergierbarkeit des Edelmetallkatalysators verbessert und die Wirkung der Verhinderung des Zusammensinterns des Edelmetallkatalysators auf wirksame Weise durch das Zirkoniumoxid ausgeübt. Demzufolge werden die Hitzebeständigkeitseigenschaft des Katalysators verbessert und die Wechselwirkung zwischen Edelmetallkatalysator und Aluminiumoxid wirksam gesteuert, wobei sich Vorteile hinsichtlich der Verhinderung der Wirksamkeitsverminderung des Katalysators ergeben.
Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird derselbe Effekt wie bei der ersten Ausgestaltung erreicht. Außerdem wird Lanthanoxid in der Aluminiumoxidschicht dispergiert, wobei es vom Ceroxidpulver getragen wird, so daß ein Anwachsen der Kristalle des Ceroxidpulvers sowie die Kristallphasenumwandlung des Aluminiumoxids, d.h. eine Verschlechterung der thermischen Eigenschaften, verhindert und die Wirksamkeit des Edelmetallkatalysators über einen langen Zeitraum durch die Verwendung des die Sauerstoffspeicherung bewirkenden Ceroxids aufrecht erhalten werden.
Gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird derselbe Effekt wie der der ersten Ausgestaltung durch Rhodium als Edelmetallkatalysator erreicht. Ausserdem wird Platin als weitere Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert, wobei das Platin vom Aluminiumoxidpulver getragen wird, so daß sich die Dispergierbarkeit des Platins erhöht, um die katalytische Wirksamkeit zu verbessern. Gemäß dieser dritten Ausgestaltung wird die Katalysatorwirksamkeit im niedrigeren Temperaturbereich durch die Kombination des Platins und des Aluminiumoxidpulvers verbessert, wobei die thermische Beständigkeit des Katalysators durch die Kombination des Rhodiums und des Zirkoniumoxidpulvers gesteigert wird.
Gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird derselbe Effekt wie der der ersten Ausgestaltung in der Basisüberzugsschicht bewerkstelligt. Ausserdem wird Lanthanoxid in der Decküberzugsschicht dispergiert, wobei das Lanthanoxid vom Ceroxidpulver getragen wird, so daß die Kristallvergrößerung des Ceroxidpulvers und des Aluminiumoxids, d.h. eine Verschlechterung der thermischen Eigenschaften, verhindert wird und die Wirksamkeit des Edelmetallkatalysators über einen langen Zeitraum durch die Verwendung des die Sauerstoffspeicherung bewirkenden Ceroxids beibehalten werden kann. Bei dieser vierten Ausgestaltung, bei der das Ceroxidpulver in der Decküberzugsschicht vorgesehen ist, kommt der Sauerstoffspeichereffekt zum Tragen, so daß die Verschlechterung der thermischen Eigenschaften durch den hinreichenden Sauerstoffspeichereffekt verhindert werden kann.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung klarer, die zusammen mit den bevorzugten Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
Fig. 1 bis 4 beziehen sich auf eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung;
Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht des Katalysators;
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der einen vergrößerten Teil des Katalysators zeigt;
Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt in vergrößertem Maßstab, der einen Teil einer Aluminiumoxid- Überzugsschicht zeigt;
Fig. 4 stellt ein Vergleichsdiagramm des HC-Reinigungsverhältnisses dar;
Fig. 5 bis Fig. 8 beziehen sich auf eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung;
Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Teil einer Aluminiumoxid- Überzugsschicht zeigt;
Fig. 6 stellt ein Vergleichsdiagramm des HC-Reinigungsverhältnisses dar;
Fig. 7 stellt ebenfalls ein Vergleichsdiagramm dar, ähnlich dem der Fig. 6;
Fig. 8 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von ZrO2-Pulver und der HC-Reinigungstemperatur zeigt;
Fig. 9 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Teil einer Aluminiumoxidschicht in der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung zeigt;
Fig. 10 stellt ein Vergleichsdiagramm des HC-Reinigungsverhältnisses in der Ausgestaltung von Fig. 9 dar;
Fig. 11 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Teil einer Aluminiumoxid­ überzugsschicht in der vierten erfindungsgemäßen Ausgestaltung zeigt;
Fig. 12 stellt ein Vergleichsdiagramm des HC-Reinigungsverhältnisses in der Ausgestaltung von Fig. 11 dar.
Vor der weiteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung soll festgestellt werden, daß in den beigefügten Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
ERSTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSGESTALTUNG:
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun in Fig. 1 bis Fig. 4 eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung gezeigt, in der ein Katalysator (1) zur Reinigung von Auspuffgasen eines Automobils einen Körper mit Wabenstruktur mit vielen Zellen (2) aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt. Jede der Zellen (2) wird mit einer Aluminiumoxid-Überzugsschicht (4) ausgebildet, die auf der Oberfläche des Katalysatorträgers (3) vorgesehen ist, wobei ein Teil des Katalysators (1) in Fig. 2 vergrößert gezeigt ist.
Der Katalysatorträger (3) wird aus Cordierit (Keramik) gebildet. Die Edelmetall-Katalysatorkomponenten (5) sind in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (4) dispergiert enthalten, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponenten vom ZrO2 (Zirkoniumoxid)-Pulver (6) getragen werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Edelmetallkatalysator (5) ist aus Pt (Platin) und Rh (Rhodium). Der durchschnittliche Teilchendurchmesser von Pt und Rh beträgt annähernd 10 A, wobei ein Bereich von 10 bis 50 A angestrebt wird. Das ZrO2-Pulver (6) weist einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4 µm oder weniger auf. Die Menge der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (4) im Katalysator (1) beträgt 94,5 g/l Katalysator, der durchschnittliche Teilchendurchmesser von Al2O3 ist annähernd 100 Å, wobei ein Bereich von 50 bis 100 A angestrebt wird. Pt beträgt 1,4 g/l, bezogen auf Katalysatorträger (3), von 1,0 l Cordierit, Rh beträgt 0,6 g/l, und ZrO2-Pulver ist mit 10 Gew.% in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (4) enthalten, nämlich 9,5 g/l Katalysator. Wenn CeO2 (Ceroxid) in der Aluminiumoxidschicht (4) enthalten ist, beträgt die Menge in der Schicht beispielsweise ungefähr 6 Gew.%, d.h. 7,5 g/l Katalysator. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser von CeO2 beträgt ungefähr 30 Å, wobei ein Bereich von 30 bis 100 Å angestrebt wird. Der Bereich jeder Komponente pro Liter Träger soll 89,5 bis 99,5 g Aluminiumoxidschicht, 4,8 bis 14,3 g ZrO2-Pulver und 3,8 bis 12,5 g CeO2 betragen.
Die vorgenannten jeweiligen Zahlenangaben können, falls notwendig, entsprechend angepaßt werden.
Um den Katalysator (1) herzustellen, wird zuerst eine Lösung von Platinchlorid und Rhodiumchlorid in 20 g ZrO2-Pulver zum Mischen und Imprägnieren gegeben. Es wird eine Aufschlämmung hergestellt und danach getrocknet. Der so erhaltene Feststoff wird durch eine Kugelmühle zerkleinert. Auf diese Weise werden die Edelmetall-Katalysatorkomponenten (5) (Pt, Rh), die vom ZrO2-Pulver (6) getragen werden, hergestellt. Dann werden 260 cm3 H2O und 1,6 cm3 Salpetersäure zu 100 g gamma-Al2O3 (aktives Aluminiumoxid) und 100 g Boehmit gegeben. Das den Edelmetallkatalysator tragende ZrO2-Pulver (6) und CeO2, falls erforderlich, werden zugefügt. Durch 5stündiges Rühren mit einem Homomixer wird das Mischen bewerkstelligt, um eine Aluminiumoxidaufschlämmung zu erhalten. Dann wird der Katalysatorträger (3) (1,0 l Cordierit) in die Aluminiumoxidaufschlämmung getaucht und wieder herausgenommen. Danach wird die überschüssige Aufschlämmung durch einen Luftstrom hohen Druckes entfernt. Es wird 1 Stunde lang bei 130°C getrocknet und 1,5 Stunden lang bei 550°C gebacken, um auf diese Weise den Katalysator (1) zu erhalten.
Im Katalysator (1) ist der Edelmetallkatalysator (5) auf dem ZrO2-Pulver (6) und ebenso in der Aluminiumoxidschicht (3) dispergiert, wobei der Edelmetallkatalysator (5) vom ZrO2-Pulver (6) getragen wird, wodurch sich eine höhere Dispergierbarkeit ergibt. Da der Edelmetallkatalysator (5) und das ZrO2-Pulver (6) in gegenseitigem Kontakt zueinander stehen, werden das Zusammensintern des Edelmetallkatalysators durch das ZrO2 hinreichend verhindert und ferner die Wechselwirkung zwischen dem Edelmetallkatalysator (5) und dem Aluminiumoxid der Aluminiumoxidschicht (3) wirksam gesteuert. Somit wird die Dispergierbarkeit des Edelmetallkatalysators (5) verbessert, um die katalytische Wirksamkeit zu fördern, so daß die Funktion des ZrO2 hinreichend ausgeübt wird, um die Hitzebeständigkeit des Katalysators (1) zu verbessern.
Die Hitzebeständigkeit des vorstehend beschriebenen Katalysators (1) wird nun im Vergleich zu einem Katalysator herkömmlicher Ausgestaltung beschrieben.
HERKÖMMLICHER KATALYSATOR:
Um den herkömmlichen Katalysator herzustellen, werden 240 cm3 H2O und 1,6 cm3 Salpetersäure zu 100 g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Der Katalysatorträger, d.h. 1 l Cordierit, wird in die Aluminiumoxidaufschlämmung, die durch 5stündiges Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer erhalten wurde, getaucht und wieder herausgenommen. Dann wird die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit durch einen Luftstrom hohen Druckes entfernt. Es wird 1 Stunde lang bei 130°C getrocknet ind 1,5 Stunden lang gebacken, um die Aluminiumoxid- Überzugsschicht zu bilden. Der Katalysatorträger mit der Aluminiumoxid-Überzugsschicht darauf wird mit einer gegebenen Lösung von Platinchlorid und Rhodiumchlorid imprägniert. Er wird bei 200°C 1 Stunde lang getrocknet und bei 600°C 2 Stunden lang gebacken. Dann wird bezüglich der Cernitratlösung auf ähnliche Weise imprägniert, getrocknet und gebacken. Anschließend wird mit Zirkoniumnitratlösung auf ähnliche Weise imprägniert, getrocknet und gebacken, um den Katalysator zu erhalten. Die Mengen an Edelmetallkatalysator, ZrO2 und CeO2 im herkömmlichen Katalysator sind dieselben wie bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
ERHITZUNG:
Die Erhitzung wird bei 900°C 50 Stunden lang in Luft am erfindungsgemäßen und am herkömmlichen Katalysator durchgeführt.
MESSUNG DES HC-REINIGUNGSVERHÄLINISSES NACH DEM ERHITZEN:
Es wird synthetisches Gas (C3H6) in einem elektrischen Ofen erhitzt. Der Katalysator wird in ein Luft-zu-Brennstoff- Verhältnis A/F = 14,5 und eine Raumgeschwindigkeit von 60 000 h-1 (d.h. Gasmenge/Katalysatorvolumen pro Stunde) gestellt, um das Reinigungsverhältnis von C3H6 bei der Einlaßtemperatur eines jeden Katalysators zu messen.
MESSERGEBNISSE:
Die Meßergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Beim erfindungsgemäßen Katalysator beginnt die Reinigung von C3H6 bei einer niedrigeren Temperatur als beim herkömmlichen Katalysator. Bei der jeweiligen Einlaßtemperatur eines jeden Katalysators ist das Reinigungsverhältnis des erfindungsgemäßen Katalysators höher als das des herkömmlichen Katalysators. Es ist ersichtlich, daß die Tatsache, daß der Edelmetallkatalysator (5) durch das ZrO2-Pulver (6) getragen wird, dazu beiträgt, die Wirksamkeit und die Hitzebeständigkeit des Katalysators zu verbessern.
ZWEITE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSGESTALTUNG:
In Fig. 5 ist ein Teil der Aluminiumoxid-Überzugsschicht des Katalysators gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung gezeigt. Der Katalysatorträger ist derselbe wie der der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Die Edelmetall-Katalysatorkomponente (5) (Pt, Rh) ist in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (7) dispergiert, wobei der Edelmetallkatalysator vom ZrO2-Pulver (6) getragen wird. Ebenso ist La2O3 (Lanthanoxid) (8) dispergiert enthalten, wobei es vom CeO2-Pulver (9) getragen wird. Die Anteile der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (7), von Pt, Rh, des ZrO2-Pulvers (6) und des CeO2-Pulvers (9) im Katalysator sind dieselben wie diejenigen des Katalysators gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Das La2O3 beträgt annähernd 1,4 g/1 l Träger, wobei ein Bereich von 0,5 bis 1,9 g angestrebt wird.
Um den Katalysator herzustellen, wird zuerst eine gegebene Lösung von Platinchlorid und Rhodiumchlorid zum Mischen und Imprägnieren in 20 g ZrO2-Pulver gegeben. Dann wird eine Aufschlämmung hergestellt und anschliessend getrocknet. Der so erhaltene Feststoff wird durch eine Kugelmühle zerkleinert. Auf diese Weise werden die vom ZrO2-Pulver (6) getragenen Edelmetall-Katalysatorkomponenten (5) (Pt, Rh) hergestellt. Auf ähnliche Weise werden 12 g CeO2-Pulver mit salpetersaurem Lanthan imprägniert. Nach dem Trocknen wird es zerkleinert. Auf diese Weise wird die Substanz mit dem Lanthanoxid auf dem CeO2-Pulver (9) hergestellt. Dann werden 280 cm³ H2O, 1,6 cm Salpetersäure zu 100 g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Ebenso werden das den Edelmetallkatalysator (5) tragende ZrO2-Pulver (6) und das das Lanthanoxid tragende CeO2-Pulver (9) zugefügt. Die Aluminiumoxidaufschlämmung wird durch 5stündiges Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer hergestellt. Der Katalysatorträger (1,0 l Cordierit) wird in die Aluminiumoxidaufschlämmung getaucht und wieder herausgenommen. Danach wird die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit durch Blasen mit Luft unter hohem Druck entfernt. Der Rückstand wird bei 130°C 1 Stunde lang getrocknet und 1,5 Stunden lang bei 550°C gebacken und der Katalysator somit hergestellt.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Beziehung zwischen der Edelmetall-Katalysatorkomponente (5) und dem ZrO2-Pulver (6) dieselbe wie bei der ersten Ausgestaltung. Obwohl das CeO2-Pulver (9) einen Sauerstoffspeichereffekt besitzt, wird das Kristallwachstum durch das im Kontakt mit dem CeO2-Pulver (9) vorliegende La2O3 (8) verhindert, und gleichzeitig verhindert das La2O3 (8) die Kristallphasenumwandlung des gamma-Aluminiumoxids der Aluminiumoxidschicht (7).
Bezüglich des Sauerstoffspeichereffektes gibt das CeO2 Sauerstoff ab, wenn die Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas niedriger ist (anstatt des theoretischen Luft-zu-Brennstoff-Verhältnisses liegt die reichere Seite vor), um die Oxidationsreaktion von CO und HC gemäß der nachfolgenden Reaktionsgleichung aufrechtzuerhalten, und es wird Sauerstoff aufgenommen, wenn die Sauerstoffkonzentration höher ist (es liegt die arme Seite vor), um die Reduktionsreaktion des NOx aufrecht zu erhalten.
CeO₂ ⇆ Ce + O₂
Gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Katalysator wird das Kristallwachstum des CeO2-Pulvers (9) verhindert, so daß der Sauerstoffspeichereffekt über einen langen Zeitraum aufrechterhalten bleibt. Ebenso wird die Kristallphasenumwandlung des gamma-Aluminiumoxids verhindert, so daß die Katalysatorwirksamkeit erhalten bleibt, was zu verbesserten Hitzebeständigkeitseigenschaften des Katalysators führt.
Es wird nun die Hitzebeständigkeit dieses Katalysators im Vergleich zu den herkömmlichen Katalysatoren (1, 2) beschrieben.
VERGLEICHSKATALYSATOR 1:
Der Vergleichskatalysator (1) ist derselbe wie der im Abschnitt der ersten erfindungsgemässen Ausgestaltung beschriebene Vergleichskatalysator.
VERGLEICHSKATALYSATOR 2:
Der Vergleichskatalysator (2) wird auf folgende Weise hergestellt. 240 cm3 H2O, 1,6 cm3 Salpetersäure und eine gegebene Menge ZrO2 werden zu 100g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Der Katalysatorträger (1,0 l Cordierit) wird in die Aluminiumoxidaufschlämmung, die durch 5stündiges Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer erhalten wurde, getaucht und wieder herausgenommen. Die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit wird durch einen Luftstrom hohen Drucks entfernt. Der Rückstand wird bei 130°C 1 Stunde lang getrocknet und bei 550°C 1,5 Stunden lang gebacken, um die Aluminiumoxid-Überzugsschicht zu bilden. Der Katalysatorträger mit der Aluminiumoxid-Überzugsschicht darauf wird mit einer gegebenen Lösung von Platinchlorid und Rhodiumchlorid imprägniert, bei 200°C 1 Stunde lang getrocknet und bei 600°C 2 Stunden lang gebacken. Dann wird im Hinblick auf die Cernitratlösung auf ähnliche Weise imprägniert, getrocknet und gebacken, um den Katalysator herzustellen. Die Mengen an Edelmetallkatalysator, ZrO2 und CeO2 sind dieselben wie die im erfindungsgemäßen Katalysator.
ERHITZUNG:
Die Erhitzung wird beim erfindungsgemäßen und herkömmlichen Katalysator 50 Stunden lang bei 900°C in Luft durchgeführt.
MESSUNG DES HC-REINIGUNGSVERHÄLTNISSES NACH DEM ERHITZEN:
Synthetisches Gas (C3H6) wird in einem elektrischen Ofen erhitzt. Der Katalysator mit einer Katalysatormenge von 24 ml wird in ein Luft-zu-Brennstoff-Verhältnis A/F = 14,5 und eine Raumgeschwindigkeit von 60 000 h-1 (Gasdurchflussmenge 24 l/Minute) gestellt, um das Reinigungsverhältnis von C3H6 bei der Einlaßtemperatur eines jeden Katalysators zu messen.
MESSERGEBNISSE:
Die Meßergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt. Der Vergleichskatalysator (2) weist ein etwas höheres Reinigungsverhältnis bei niedrigeren Temperaturen und ein etwas niedrigeres bei höheren Temperaturen als der Vergleichskatalysator (1) auf, obwohl die Unterschiede zwischen ihnen nicht groß sind. Andererseits weist der erfindungsgemäße Katalysator ein höheres Reinigungsverhältnis sowohl bei niedrigeren als auch bei höheren Temperaturen als jeder der beiden herkömmlichen Katalysatoren (1) und (2) auf. Ferner sind Verbesserungen des Reinigungsverhältnisses auch gegenüber der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung erkennbar. Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es ersichtlich, dass das vom CeO2-Pulver (9) getragene und dispergierte La2O3 (8) dazu beiträgt, die Hitzebeständigkeit des Katalysators zu verbessern.
Der Einfluß des Teilchendurchmessers des ZrO2-Pulvers (6) auf das Reinigungsverhältnis von HC wird nun gemäß Test 1 und 2 beschrieben.
TEST 1:
Das HC-Reinigungsverhältnis nach dem Erhitzen wird an jedem Katalysator gemessen, und zwar am Katalysator (1), bei dem der Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers (6) 3 bis 5 µm beträgt (der durchschnittliche Teilchendurchmesser beträgt annähernd 4 µm), am Katalysator (2), bei dem der Teilchendurchmesser 7 bis 9 µm beträgt (der durchschnittliche Teilchendurchmesser beträgt annähernd 8 µm) und an einem Vergleichskatalysator.
Jeder Katalysator (1) und (2) wird gemäß der vorstehend dargelegten erfindungsgemäßen Ausgestaltung hergestellt (es wird eine Aufschlämmungsflüssigkeit verwendet, in der das den Edelmetallkatalysator tragende ZrO2-Pulver, das das La2O3 tragende CeO2-Pulver und Aluminiumoxid vermischt sind). Der Vergleichskatalysator wird hergestellt, indem man eine Aufschlämmungsflüssigkeit verwendet, wobei Aluminiumoxid zu ZrO2- und CeO2-Pulver gegeben und einheitlich vermischt wird. Der Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers des Vergleichskatalysators beträgt 5 bis 10 µm. Jeder Katalysator (1) und (2), sowie der Vergleichskatalysator weisen ein Katalysatorvolumen von 24 ml, 1,4 g/l Pt und 0,6 g/l Rh auf.
Die jeweiligen Bedingungen des Erhitzens und des Reinigungstests sind dieselben wie diejenigen, die zu den Meßwerten der Fig. 6 führten.
Die Testergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt. Gemäß Fig. 7 wird das Reinigungsverhältnis bei den Katalysatoren (1, 2) höher als das beim Vergleichskatalysator. Das Reinigungsverhältnis beim Katalysator (1), bei dem der durchschnittliche Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers (6) annähernd 4 µm beträgt, wird höher als beim Katalysator (2), bei dem der durchschnittliche Teilchendurchmesser größer ist.
TEST 2:
Bei diesem Test werden Katalysatoren hergestellt, bei denen der durchschnittliche Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers (6) im Bereich von ungefähr 2 bis 8 µm variiert worden ist. Es wird die Temperatur der Katalysatoren (Katalysatoreinlaßtemperatur), bei der nach dem Hitzebeständigkeitstest ein Reinigungsverhältnis von 50% erreicht ist, gemessen. Das Herstellungsverfahren des Katalysators, die Erhitzungs-, Reinigungstestbedingungen usw. waren dieselben wie beim Test 1.
Die Testergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die Reinigung sogar bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen fortschreitet, wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers (6) 4 µm oder weniger beträgt. Es wird herausgefunden, daß insbesondere 3 µm oder weniger anzustreben sind.
Natürlich sollte dieser durch den durchschnittlichen Teilchendurchmesser des vorstehend beschriebenen ZrO2-Pulvers (6) hervorgerufene funktionale Effekt auch bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung angewandt werden. Dieser funktionale Effekt wird auch bei jeder der nachfolgend beschriebenen, erfindungsgemäßen dritten und vierten Ausgestaltung angewandt.
DRITTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSGESTALTUNG:
Ein Teil der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (10) des Katalysators gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist in Fig. 9 gezeigt. Der Katalysatorträger ist derselbe wie der der ersten Ausgestaltung. In der Aluminiumoxid- Überzugsschicht (10) ist Rh5a als die Edelmetall- Katalysatorkomponente dispergiert enthalten, wobei das Rh5a vom ZrO2-Pulver (6) getragen wird, und ebenso ist Pt5b als Edelmetall-Katalysatorkomponente dispergiert enthalten, wobei das Pt5b vom Al2O3-Pulver (11) getragen wird. Jeder Anteil der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (10), des Pt, Rh, ZrO2 und CeO2 im Katalysator sowie der durchschnittliche Teilchendurchmesser des ZrO2-Pulvers (6) ist derselbe wie der bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Zur Herstellung des Katalysators wird zuerst eine gegebene Rhodiumchloridlösung zu 10 g ZrO2-Pulver gegeben, gemischt und imprägniert, wobei eine Aufschlämmung entsteht. Danach wird der getrocknete Feststoff durch eine Kugelmühle zerkleinert. Auf diese Weise wird eine Substanz, die das Rh5a auf dem ZrO2-Pulver (6) trägt, erhalten. Auf ähnliche Weise werden 10 g gamma-Al2O3 mit einer Platinchloridlösung imprägniert. Nach dem Trocknen wird zerkleinert, so daß eine Substanz, bei der das Pt5b vom Al2O3-Pulver (11) getragen wird, erhalten wird. 260 cm3 H2O und 1,6 cm3 Salpetersäure werden zu 100 g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Das das Rh5a tragende ZrO2-Pulver (6) und das das Pt5b tragende Al2O3-Pulver (11) werden zugefügt. Nach 5stündigem Mischen unter Rühren mit einem Homomixer wird eine Aluminiumoxidaufschlämmung erhalten. Der Katalysatorträger (1,0 l Cordierit) wird in die Aluminiumoxid- Aufschlämmungsflüssigkeit getaucht und wieder herausgenommen. Danach wird die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit durch einen Luftstrom hohen Drucks entfernt. Der Rückstand wird 1 Stunde bei 130°C getrocknet und 1,5 Stunden bei 550°C gebacken, um den Katalysator zu erhalten.
Im Katalysator ist die Beziehung zwischen dem Rh5a und dem ZrO2-Pulver (6) grundsätzlich dieselbe wie diejenige in der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Das Pt5b ist auf dem Al2O3-Pulver (11) und ebenso in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (10) dispergiert, wobei das Pt5b vom Al2O3-Pulver (11) getragen wird. Im vorliegenden Fall weist das Al2O3-Pulver (11) eine größere Oberfläche auf als das ZrO2-Pulver (6), so daß die Dispergierbarkeit des Pt5b entsprechend höher ist. Da bei diesem Katalysator das Pt5b und das ZrO2-Pulver (6) nicht aneinander liegen, kann der große Effekt der Verhinderung des Zusammensinterns beim Pt5b nicht bewirkt werden, es ergibt sich aber eine höhere katalytische Wirksamkeit bei niedrigeren Temperaturen durch Verbesserungen bei der Dispergierbarkeit durch das Al2O3-Pulver (11).
Es wird nun die katalytische Wirksamkeit und Hitzebeständigkeit des Katalysators im Vergleich zu einem herkömmlichen Katalysator und dem Katalysator gemäß erster erfindungsgemäßer Ausgestaltung beschrieben.
Der herkömmliche Katalyator ist derselbe wie der bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung beschriebene herkömmliche Katalysator. Auch sind bei den vorgenannten zu vergleichenden drei Katalysatoren die Bedingungen (Edelmetall-Katalysatorkomponente, ZrO2-Menge, CeO2-Menge usw.) dieselben wie bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Beim Vergleichstest wird das HC-Reinigungsverhältnis jeweils an einem Katalysator, der nicht einer Erhitzungsbehandlung unterworfen worden ist, und an einem anderen Katalysator, der einer Erhitzungsbehandlung unterworfen worden ist, gemessen. Die Erhitzungsbedingungen und die Meßbedingungen des Reinigungsverhältnisses sind dieselben wie die bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung beschriebenen.
Die Meßergebnisse sind in Fig. 10 gezeigt. Bei den nicht erhitzten Katalysatoren ist kaum ein Unterschied zwischen dem ersten erfindungsgemäßen Katalysator und dem herkömmlichen Katalysator festzustellen. Andererseits zeigt der Katalysator gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung hohe Reinigung bei niedrigen Temperaturen, verglichen mit den beiden vorherigen Katalysatoren. Es ist ersichtlich, daß das vorliegende Pt5b auf dem Al2O3-Pulver (11) in großem Maße zu den Verbesserungen der Katalysatorwirksamkeit bei niedrigeren Temperaturen beiträgt.
Bei den Katalysatoren, die einer Hitzebehandlung unterworfen worden sind, weist der Katalysator gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein mittleres Reinigungsverhältnis zwischen dem ersten erfindungsgemäßen und dem herkömmlichen Katalysator auf. Beim dritten erfindungsgemäßen Katalysator ist der Effekt des ZrO2 der Verhinderung des Sinterns des Pt5b schwer zu erreichen, wodurch die Hitzebeständigkeit etwas niedriger ausfällt, weil das Rh5a vom ZrO2-Pulver (6) und das Pt5b vom Al2O3-Pulver (11) getragen werden. Die Hitzebeständigkeit ist jedoch höher als beim herkömmlichen Katalysator. Beim dritten erfindungsgemäßen Katalysator können sowohl die Hitzebeständigkeit als auch die Wirksamkeit bei niedriger Temperatur gleichzeitig erreicht werden.
VIERTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSGESTALTUNG:
Ein Teil der Aluminiumoxid-Überzugsschicht (12) des Katalysators gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird in Fig. 11 gezeigt. Der Katalysatorträger ist derselbe wie der bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Die Aluminiumoxid-Überzugsschicht (12) ist aus zwei Schichten zusammengesetzt, d.h. einer Basisüberzugsschicht (12 a), die auf dem Katalysatorträger ausgebildet ist, und einer Decküberzugsschicht (12 b), die auf der Basisüberzugsschicht (12 a) ausgebildet ist. In der Basisüberzugsschicht (12 a) ist die Edelmetall-Katalysatorkomponente (Pt, Rh) (5) dispergiert enthalten, wobei der Edelmetallkatalysator vom ZrO2-Pulver (6) mit 4 µm oder weniger durchschnittlichem Teilchendurchmesser getragen wird. In der Decküberzugsschicht (12 b) ist das La2O₃ (8) dispergiert enthalten, wobei das La2O3 (8) vom CeO2-Pulver (9) getragen wird. Die Decküberzugsschicht (12 b) wird auf 21 Gew.%, bezogen auf den Katalysatorträger, eingestellt und die Basisüberzugsschicht (12 a) wird so eingestellt, daß die Pt-Menge im Katalysator 1,4 g/l, die Rh-Menge 0,6 g/l und die Basisüberzugsschicht (12 a) 14 Gew.%, bezogen auf den Katalysatorträger, d.h. 108.0 g/l Träger, betragen. Ebenso werden das ZrO2-Pulver (6) auf 10 Gew.%, bezogen auf die Basisüberzugsschicht (12 a), d.h. 6,3 g/l Träger, das CeO2-Pulver (9) auf 50 Gew.%, bezogen auf die Kombination von Basisüberzugsschicht (12 a) und Decküberzugsschicht (12 b), d.h. 85,6 g/l Träger, und das La2O3 (8) auf 1,5 Gew.%, bezogen auf die Decküberzugsschicht (12 b), d.h. 1,6 g/l Träger, eingestellt.
Hinsichtlich der Mengenbereiche einer jeden Komponente wird angestrebt, daß die Menge der Basisüberzugsschicht 58 bis 68 g/l Träger, die Menge des ZrO2-Pulvers 3,2 g bis 9,5 g, die Menge des Decküberzugs 100 bis 115 g, die Menge des CeO2-Pulvers 81 bis 91 g, und das La2O3 0,5 bis 2,1 g betragen.
Es soll festgestellt sein, daß die vorstehenden jeweiligen Zahlenangaben nur ein Beispiel aufzeigen und, falls notwendig, in geeigneter Weise abgeändert werden können.
Zur Herstellung des vorstehenden Katalysators wird zuerst eine Lösung von Platinchlorid und Rhodiumchlorid in 20 g ZrO2-Pulver gegeben, um es zu vermischen und zu imprägnieren. Nach Aufschlämmung und Trocknung wird der auf diese Weise erhaltene Feststoff durch eine Kugelmühle zerkleinert. Somit wird eine Substanz erhalten, die die Edelmetall-Katalysatorkomponente (5) auf dem ZrO3-Pulver (6) trägt. Dann werden 260 cm3 Wasser und 1,6 cm Salpetersäure zu 100 g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Ebenso wird das ZrO2-Pulver (6), das die Katalysatorkomponente (5) trägt, zugefügt. Nach 5stündigem Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer wird die Aluminiumoxid- Aufschlämmungsflüssigkeit erhalten. Der Katalysatorträger (1,0 l Cordierit) wird mit der Aluminiumoxid- Aufschlämmungsflüssigkeit imprägniert. Nach dem Herausnehmen wird die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit durch einen Luftstrom hohen Drucks entfernt. Es wird bei 130°C 1 Stunde lang getrocknet und bei 550°C 1,5 Stunden lang gebacken, um die Basisüberzugsschicht (12 a) zu bilden.
Auf ähnliche Weise werden eine gegebene Menge Lanthannitrat und Wasser zu 100 g CeO2-Pulver gegeben, und es wird vermischt, imprägniert, getrocknet und zerkleinert, um eine Substanz zu erhalten, die Lanthanoxid auf dem CeO2-Pulver (9) trägt. Boehmit wird damit mit einem Gewichtsverhältnis von 80/20 vermischt (20 ist Boehmit). Es wird Wasser zugefügt, um 5-stündiges Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer durchzuführen. Der vorherige Katalysatorträger mit einer Basisüberzugsschicht (12 a) darauf wird in die so erhaltene Aufschlämmungsflüssigkeit getaucht und wieder herausgenommen. Die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit wird durch einen Luftstrom hohen Drucks entfernt. Es wird 1 Stunde lang bei 130°C getrocknet und 1,5 Stunden lang bei 550°C gebacken, um eine Decküberzugsschicht (12 b) zu bilden.
Bei diesem Katalysator ist die Beziehung zwischen der Basisüberzugsschicht (12 a) und der Edelmetall-Katalysatorkomponente (5) dieselbe wie diejenige beim Katalysator gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung. In der Decküberzugsschicht (12 b) wird das Kristallwachstum des CeO2-Pulvers (9) auf wirksame Weise durch das in Kontakt damit befindliche La2O3 (8) verhindert. Das CeO2-Pulver (9) ist in der Decküberzugsschicht (12 b) vorgesehen, wobei es einen Sauerstoffspeicherungseffekt ausübt und thermisch beeinflußt wird. Das Kristallwachstum wird durch das La2O3 (8) verhindert, so daß der Sauerstoffspeicherungseffekt über einen langen Zeitraum ausgeübt werden kann.
Es wird nun die Hitzebeständigkeit dieses Katalysators im Vergleich zu derjenigen eines Vergleichskatalysators beschrieben.
VERGLEICHSKATALYSATOR:
Zur Herstellung des Katalysators werden 240 cm H2O und 1,6 cm3 Salpetersäure zu 100 g gamma-Al2O3 und 100 g Boehmit gegeben. Der Katalysatorträger (1,0 l Cordierit) wird in die Aluminiumoxid-Aufschlämmungsflüssigkeit, die durch 5-stündiges Vermischen unter Rühren mit einem Homomixer bereitgestellt wird, getaucht und wieder herausgenommen. Die überschüssige Aufschlämmungsflüssigkeit wird durch einen Luftstrom hohen Drucks entfernt. Es wird 1 Stunde lang bei 130°C getrocknet und 1,5 Stunden lang bei 550°C gebacken. Ferner wird mit einer Platinchlorid- und Rhodiumchloridlösung imprägniert, getrocknet und gebacken, und es wird mit Zirkonnitrat imprägniert, getrocknet und gebacken, um eine Basisüberzugsschicht herzustellen. Es wird eine gegebene Menge Wasser in 100 g CeO2 und 20 g Boehmit gegeben, um eine Aufschlämmungsflüssigkeit herzustellen. Die Substanz mit der Basisüberzugsschicht darauf wird darin eingetaucht. Es wird mit einem Luftstrom getrocknet und anschließend gebacken. Dann wird mit Lanthannitrat imprägniert, getrocknet und gebacken, um den Katalysator mit einer Decküberzugsschicht darauf herzustellen.
Zum Vergleichstest werden beide Katalysatoren bei 900°C in Luft 50 Stunden lang erhitzt, um danach das Reinigungsverhältnis von HC zu ermitteln. Die Meßbedingungen sind A/F = 14,7 ± 0,9, 60 000 h-1 Raumgeschwindigkeit (Gasdurchflußmenge 24 l/Minute) und 24 ml Katalysatorvolumen. Es sollte festgestellt sein, daß die Menge der Edelmetall- Katalysatorkomponente und die anderen quantitativen Bedingungen der beiden Katalysatoren gleich sind.
Die Meßergebnisse sind in Fig. 12 gezeigt. Der erfindungsgemäße Katalysator weist ein höheres Reinigungsverhältnis als der Vergleichskatalysator auf. Es ist ersichtlich, daß die vom ZrO2-Pulver (6) getragene Edelmetall-Katalysatorkomponente (5) in der Basisüberzugsschicht (12 a) und das vom CeO2-Pulver (9) getragene La2O3 (8) in der Decküberzugsschicht (12 b) zu den Verbesserungen des Reinigungsverhältnisses beitragen.
In den jeweiligen Ausgestaltungen wird eine Wabenstruktur aus Keramik als Katalysatorträger verwendet, es können jedoch auch andere Konstruktionen oder pelletartige Typen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann ein metallischer Träger verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung zusammen mit den bevorzugten Ausgestaltungen davon mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen in vollem Umfang beschrieben worden ist, soll festgestellt werden, daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen dem Fachmann geläufig sind. Solche Abänderungen und Modifikationen sollen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein, wie dies in den Ansprüchen festgelegt ist, es sei denn, sie weichen davon ab.

Claims (12)

1 Katalysator zur Abgasreinigung, der eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht aufweist, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert ist, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponente von Zirkoniumoxidpulver getragen wird.
2. Katalysator zur Abgasreinigung, der eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht aufweist, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert ist, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponente von Zirkoniumoxidpulver getragen wird, und daß Lanthanoxid in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert enthalten ist, wobei das Lanthanoxid von Ceroxidpulver getragen wird.
3. Katalysator zur Abgasreinigung, der eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht aufweist, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Rhodium als die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert enthalten ist, wobei das Rhodium von Zirkoniumoxidpulver getragen wird, und daß Platin als die Edelmetall­ Katalysatorkomponente in der Aluminiumoxid-Überzugsschicht dispergiert enthalten ist, wobei das Platin von Aluminiumoxidpulver getragen wird.
4. Katalysator zur Abgasreinigung, der eine Aluminiumoxid-Überzugsschicht aufweist, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxid-Überzugsschicht eine Basisüberzugsschicht, die auf einem Katalysatorträger ausgebildet ist, und eine Decküberzugsschicht, die auf der Basisüberzugsschicht ausgebildet ist, umfaßt, wobei die Edelmetall-Katalysatorkomponente in der Basisüberzugsschicht dispergiert enthalten ist und die Edelmetall- Katalysatorkomponente von Zirkoniumoxidpulver getragen wird, und wobei Lanthanoxid in der Decküberzugsschicht dispergiert enthalten ist und das Lanthanoxid von Ceroxidpulver getragen wird.
5. Katalysator gemäß Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetall-Katalysatorkomponente Platin ist.
6. Katalysator gemäß Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetall-Katalysatorkomponente Rhodium ist.
7. Katalysator gemäß Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Zirkoniumoxidpulvers weniger als 4 µm beträgt.
8. Katalysator gemäß Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger aus einer Wabenstruktur von Cordierit gebildet ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Abgasreinigung mit einer Aluminiumoxid-Überzugsschicht, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, wobei man eine Edelmetall-Katalysatorkomponente, die von Zirkoniumoxidpulver getragen wird, erhält, und zwar in der Weise, daß man das Zirkoniumoxidpulver in einer Aufschlämmung mit einer Edelmetallchlorid-Katalysatorkomponente vermischt, trocknet und zerkleinert, wobei man ferner eine Aluminiumoxidaufschlämmung erhält, indem man gamma-Aluminiumoxid, Boehmit, Wasser, Salpetersäure und das die Edelmetall-Katalysatorkomponente tragende Zirkoniumoxid vermischt, und wobei man den Katalysator erhält, indem man einen Träger in die Aluminiumoxid-Aufschlämmung gibt, der getrocknet und gebacken wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Abgasreinigung mit einer Aluminiumoxid-Überzugsschicht, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, wobei man eine Edelmetall-Katalysatorkomponente, die von Zirkoniumoxidpulver getragen wird, erhält, und zwar in der Weise, daß das Zirkoniumoxidpulver in einer Aufschlämmung mit einer Edelmetallchlorid- Katalysatorkomponente vermischt, getrocknet und zerkleinert wird, wobei man ferner Lanthanoxid, das von Ceroxidpulver getragen wird, erhält, indem salpetersaures Lanthan in eine Flüssigkeit von Ceroxidpulver getaucht, getrocknet und zerkleinert wird, wobei man weiterhin eine Aluminiumoxid-Aufschlämmung erhält, indem man gamma-Aluminiumoxid, Boehmit, Wasser, Salpetersäure, das die Edelmetall-Katalysatorkomponente tragende Zirkoniumoxid und das das Lanthanoxid tragende Ceroxid vermischt, und wobei man schließlich den Katalysator erhält, indem man einen Träger in die Aluminiumoxidaufschlämmung gibt, welcher getrocknet und gebacken wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Abgasreinigung mit einer Aluminiumoxid-Überzugsschicht, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, wobei man von Zirkoniumoxidpulver getragenes Rhodium erhält, indem man das Zirkoniumoxidpulver in einer Flüssigkeit von Rhodiumchlorid vermischt, trocknet und zerkleinert, wobei man ferner von Aluminiumoxidpulver getragenes Platin erhält, indem man das Aluminiumoxidpulver in einer Flüssigkeit von Platinchlorid vermischt, trocknet und zerkleinert, wobei man weiterhin eine Aluminiumoxidaufschlämmung erhält, indem man gamma-Aluminiumoxid, Boehmit, Wasser, Salpetersäure, das Rhodium tragende Zirkoniumoxid und das Platin tragende Aluminiumoxid vermischt, und wobei man schließlich den Katalysator erhält, indem man einen Träger in die Aluminiumoxidaufschlämmung gibt, welcher getrocknet und gebacken wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators zur Abgasreinigung mit einer Aluminiumoxid-Überzugsschicht, die eine Edelmetall-Katalysatorkomponente enthält, wobei man die von Zirkoniumoxidpulver getragene Edelmetall-Katalysatorkomponente erhält, indem man das Zirkoniumoxidpulver in einer Flüssigkeit von Edelmetallchlorid-Katalysatorkomponente vermischt, trocknet und zerkleinert, wobei man ferner eine Aluminiumoxidaufschlämmung erhält, indem man gamma-Aluminiumoxid, Boehmit, Wasser, Salpetersäure und das die Edelmetall-Katalysatorkomponente tragende Zirkonumoxid vermischt, wobei man nun den Katalysator erhält, indem man einen Träger in die Aluminiumoxidaufschlämmung gibt, trocknet und bäckt, wobei man schließlich von Ceroxidpulver getragenes Lanthanoxid erhält, indem salpetersaures Lanthan in eine Flüssigkeit von Ceroxidpulver getaucht, getrocknet und zerkleinert wird, wobei man ferner eine Aufschlämmungsflüssigkeit erhält, indem man das von Ceroxidpulver getragenes Lanthanoxid, Boehmit und Wasser vermischt, und wobei man schließlich den Katalysator erhält, indem man den mit einer Basisüberzugsschicht versehenen Träger in die Aufschlämmungsflüssigkeit taucht, welcher getrocknet und gebacken wird.
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