DE4004572A1 - Katalysator zur reinigung von abgas und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Katalysator zur reinigung von abgas und verfahren zur herstellung desselben

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Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Reinigung des Abgases von Motorkraftfahrzeugen, welcher eine ausgezeichnete Temperaturfestigkeit besitzt und ein Verfahren zur Herstellung dieses Katalysators.
In neuerer Zeit besteht als Reaktion auf die höhere Leistung von Automotoren und eine Vergrößerung der Kilometerleistung oder der Eigenschaften des Abgasaus­ stoßes ein Bedarf für eine höhere Temperaturfestigkeit eines Katalysators zur Reinigung von Abgas.
Aus diesem Grund schlägt zum Beispiel das japanische Patent mit der Publikationsnummer 62-14 338, ver­ öffentlicht 1987, einen Katalysator zur Reinigung von Abgas vor, in welchem ein Schlamm, gebildet durch Mischen von wenigstens einem der Stoffe Zer, Zirkonium, Eisen und Nickel, wenigstens einem der Stoffe Neodym, Lanthan und Praseodym und wenigstens einem der Stoffe Platin, Palladium und Rhodium mit aktivem Aluminiumoxid auf die Oberfläche eines Katalysatorträgers aufge­ waschen wird.
Jedoch hat der bekannte Katalysator einen Nachteil, weil, wenn solche Katalysatorelemente wie Platin und Palladium auf dem Katalysatorträger zusammengebracht werden, beide Elemente durch die Hitze des Abgases legiert werden, wodurch eine Verschlechterung des Leistungsvermögens des Katalysators hervorgerufen wird. Außerdem zeigt der bekannte Katalysator die unangenehme Eigenschaft, daß ein Sintern des Platins bei Erhitzung durch das Abgas eintritt, so daß daraus eine Ver­ schlechterung der Leistungsfähigkeit des Katalysators resultiert.
Da Zer nicht nur die Funktion der Verbesserung der reinigenden Eigenschaft des Katalysators hat, sondern auch die Eigenschaft hat, sich bei Erhitzung zu ver­ schlechtern, ist mittlerweile im bekannten Katalysator, Zirkon enthalten, welches eine ausgezeichnete Tempera­ turfestigkeit besitzt, um die thermische Verschlech­ terung durch Zer zu verhindern.
Wenn jedoch der Schlamm, der durch Mischung der Elemente Zer, Zirkon und anderer Elemente miteinander gebildet wird, auf die Oberfläche des Katalysator­ trägers aufgewaschen wird, kann das Zirkon dennoch nicht so eng mit dem Zer zusammenkommen, daß es be­ friedigend die thermische Verschlechterung des Zers verhindern kann.
Daher hat der bekannte Katalysator den Nachteil der geringen Wärmefestigkeit, weil Platin, Palladium und Zer das Bestreben haben, sich bei Erhitzung zu ver­ schlechtern.
Entsprechend ist es eine wichtige Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung die Wärmefestigkeit eines Kataly­ sators zur Reinigung von Abgas zu verbessern, indem die thermische Verschlechterung von Platin, Palladium und Zer verhindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorliegende Erfindung dadurch charakterisiert, daß Platin und Palladium, wel­ che das Bestreben haben, eine Verbindung einzugehen, jeweils unabhängig in zwei Schichten untergebracht auf die Oberfläche des Trägers des Katalysators aufgetragen werden, und daß Platin und Rhodium zur Unterbindung der Sinterung des Platins in eine identische Schicht ge­ bracht werden, und daß das Zirkon und das Lanthan, wel­ che eine ausgezeichnete Wärmefestigkeit aufweisen, auf der Oberfläche von Zer fixiert werden.
Insbesondere enthält ein Katalysator zur Reinigung von Abgas entsprechend der vorliegenden Erfindung:
  • - einen Katalysatorträger;
  • - eine erste Beschichtungslage, die auf der Ober­ fläche von besagtem Katalysatorträger aufgebracht ist und hauptsächlich aus aktivem Aluminiumoxid besteht, welches Platin und Rhodium enthält;
  • - und eine zweite Beschichtungslage, welche auf der Oberfläche von besagter erster Beschichtungslage aufgebracht ist und hauptsächlich aus Palladium und einer zusammengesetzten Pulvermischung besteht, welche Zirkon und Lanthan enthält, und auf eine Oberfläche von Zer aufgebracht ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des Katalysators ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung enthält nun die folgenden Schritte:
  • - Ausbilden einer ersten Belagsschicht auf der Oberfläche des Katalysatorträgers,
  • - wobei die besagte erste Belagsschicht hauptsächlich aus aktivem Aluminiumoxid besteht, welches Platin und Rhodium enthält;
  • - Mischen einer Zirkonlösung und einer Lanthanlösung mit Zer, um dermaßen eine Mischung zu erhalten;
  • - Trocknen dieser Mischung, um auf diese Weise einen festen Stoff zu erhalten;
  • - Zerkleinern des festen Stoffes in ein zusammen­ gesetztes Pulver, in welchem Zirkon und Lanthan auf einer Oberfläche von Zer fixiert sind;
  • - und Ausbildung einer zweiten Belagsschicht auf der Oberfläche von besagter ersten Belagsschicht,
  • - wobei die besagte zweite Belagsschicht haupt­ sächlich aus dem zusammengesetzten Pulver und Palladium besteht.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung Platin und Palla­ dium jeweils in der ersten und zweiten Beschichtungs­ lage untergebracht sind, werden das Platin und das Palladium außer Kontakt gehalten. Platin und Palladium verbinden sich daher nicht, auch wenn sie durch Erhitzung durch das Abgas in einen hohen Temperatur­ zustand versetzt werden. Weil weiterhin das Rhodium in derselben ersten Beschichtungslage untergebracht ist wie das Platin, kann ein Sintern des Platins wirkungs­ voll durch das Rhodium verhindert werden.
In dem Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung sind Zirkon und Lanthan an der Oberfläche von Zer fixiert, so daß das Zirkon und Lanthan dem Zer eng benachbart sind, um auf diese Weise eine thermische Verschlechterung des Zers zu vermeiden.
Nachdem außerdem im Herstellungsverfahren der vor­ liegenden Erfindung die Zirkonlösung und die Lanthan­ lösung mit dem Zer gemischt worden sind, um auf diese Weise das Gemisch zu erhalten, wird dieses Gemisch getrocknet, um so den festen Stoff zu erhalten, welcher dann zerrieben wird. Schließlich kann das zusammen­ gesetzte Pulver erhalten werden, in welchem das Zirkon und Lanthan von Zer fixiert sind.
Die Aufgabe und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel und durch die begleitenden Zeichnungen verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Ouerschnitt eines Katalysators zur Reinigung von Abgas, entsprechend einem Ausführungs­ beispiel gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Teilausschnitt des Katalysators aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die Relation zwischen dem Anteil der Addition von Zirkon und dem Reinigungsgrad des Katalysators aus Fig. 1 gegenüber Kohlen­ wasserstoff aufgetragen ist;
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in welchem die Relation zwischen dem Anteil der Addition von Lanthan und dem Reinigungsgrad des Katalysators von Fig. 1 gegenüber Kohlen­ wasserstoff aufgetragen ist;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in welchem die Relation zwischen dem Anteil der Addition von Zer und dem Reinigungsgrad des Katalysators aus Fig. 1 gegenüber Kohlen­ wasserstoff dargestellt ist; und
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in welchem die Reinigungswirkung des Katalysators aus Fig. 1 und ein vergleichbares Beispiel dargestellt sind.
Bevor nun mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung weiter fortgefahren wird, soll angemerkt werden, daß gleiche Teile in den verschiedenen An­ sichten der begleitenden Zeichnungen mit den gleichen Referenznummern bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 und 2 ein Katalysator 1 zur Reinigung des Abgases eines Motorkraftfahrzeuges gezeigt, welcher einer praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung entspricht. Das Abgas wird auf dem Weg durch den Katalysator 1 von einer Einlaßöffnung a in Richtung des Pfeils geführt, um dabei durch den Katalysator 1 gereinigt zu werden und wird danach durch den Ausgang b ausgestoßen. Der Katalysator 1 enthält eine Honigwabenstruktur 2, welche als Katalysatorträger wirkt, eine erste Beschichtungs­ lage 3, ausgebildet auf der Oberfläche der Honigwaben­ struktur 2 und eine zweite Beschichtungslage 4, aus­ gebildet auf der Oberfläche der ersten Beschichtungs­ lage 3. Die erste Beschichtungslage 3 besteht haupt­ sächlich aus aktivem Aluminiumoxid, welches Platin (Pt) und Rhodium (Rh) enthält. Die zweite Beschichtungslage 4 besteht dagegen hauptsächlich aus Palladium (Pd) und einem zusammengesetzten Pulver, in welchem Zirkon (Zr) und Lanthan (La) auf der Oberfläche von Zer (Ce) fi­ xiert sind.
Weil im Katalysator 1, Platin und Palladium jeweils in der ersten und zweiten Belagsschicht 3 und 4 wie vorher beschrieben untergebracht sind, besteht zwischen Platin und Palladium eine räumliche Trennung. Auch wenn der Katalysator 1 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, werden Platin und Palladium daher nicht miteinander legiert, so daß eine thermische Verschlechterung des Katalysators 1 durch eine Legierung von Platin und Palladium verhindert wird.
Weil Rhodium und Platin in der ersten Beschichtungslage 3 zusammengebracht sind, liegen die Rhodiumatome mit einer hohen Wärmefestigkeit so zwischen den Platin­ atomen, daß die Sinterung des Platins und entsprechend die thermische Verschlechterung verhindert wird. Daher tritt eine thermische Verschlechterung des Platins nicht ein, auch wenn das Platin einem Abgas von hoher Temperatur ausgesetzt wird.
Weiterhin sind das Zirkon und das Lanthan, die eine hohe Wärmefestigkeit haben, an der Oberfläche von Zer fixiert, und so in enger Verbindung zum Zer unter­ gebracht, so daß verhindert wird, daß das Zer auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Das Zer kann wirksam einen O2 Speichereffekt erreichen, in dem es den Sauerstoff (O2) des Abgases in einem mageren Gemischzustand des Abgases absorbiert und diesen Sauerstoff in einem angereicherten Gemischzustand des Abgases abgibt, um auf diese Weise Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) zu oxidieren.
Im folgenden ist ein Verfahren zur Herstellung des Katalysators 1 beschrieben. Zunächst werden 240 cm3 Wasser und 1 cm3 Salpetersäure mit 100 g γ-Alumi­ niumoxid, welches als aktives Aluminiumoxid wirkt, und mit 100 g Boehmit gemischt, um auf diese Weise einen Aluminiumoxidschlamm zu erhalten. Nachdem die Honig­ wabenstruktur 2 in den Aluminiumoxidschlamm eingetaucht worden ist, wird sie wieder aus dem Aluminiumoxid­ schlamm herausgezogen. Überflüssiger Aluminiumoxid­ schlamm auf der Honigwabenstruktur 2 wird dann mit einem Preßluftstrahl beseitigt, und somit liegt das aktive Aluminiumoxid auf der Oberfläche der Honigwaben­ struktur 2 aufgewaschen vor.
Anschließend wird die Honigwabenstruktur 2, an welchem der Aluminiumoxidschlamm haftet, für 1 Stunde auf 130°C gebracht, um so getrocknet zu werden. Danach wird die Honigwabenstruktur 2 mit einer Temperatur von 550°C für 1,5 Stunden gebrannt, damit so die erste Belagsschicht 3 auf der Oberfläche der Honigwabenstruktur 2 gebildet wird. Danach wird die erste Belagsschicht 3 mit Nitro­ diaminplatin (Pt(NO2)2(NH3)2) und Stickstoff­ rhodium imprägniert und dann wird die Honigwaben­ struktur 2 für 1 Stunde auf 200°C gebracht, um so ge­ trocknet zu werden. Danach wird die Honigwabenstruktur 2 für 2 Stunden auf 600°C gehalten, um so gebrannt zu werden.
Somit ist die erste Beschichtungslage, welche haupt­ sächlich aus aktivem Aluminiumoxid besteht, welches Platin und Rhodium enthält, auf der Oberfläche der Honigwabenstruktur 2 ausgebildet. Die aufgewaschene erste Beschichtungslage 3 nimmt 7% vom Gewicht der Honigwabenstruktur 2 ein. Der Gesamtbetrag der Edel­ metalle, die die Honigwabenstruktur 2 unterdessen trägt, beträgt 1,6 g/l mit einem Verhältnis zwischen Platin zu Rhodium von 5 : 1.
Für den nächsten Schritt (auf der anderen Seite) wird ein bestimmter Betrag einer Zirkonlösung und ein be­ stimmter Betrag einer Lanthanlösung mit 120 g Zeroxid (CeO2) und 50 g Boehmit zusammengefügt, um eine Mischung zu erhalten. Dabei dringen die Lösungen von Zirkon und Lanthan in das pulverförmige Zeroxid. Dann wird die Mischung getrocknet, um eine Härtung zu erreichen. Es wird so ein fester Stoff erhalten, in welchem Zirkon und Lanthan an der Oberfläche von Zer fixiert sind. Dann wird dieser feste Stoff zermahlen, um zusammengesetztes Pulver zu erhalten, in welchem Zirkon und Lanthan an der Oberfläche von Zer fixiert sind. Anschließend werden 240 cm3 Wasser und 1 cm3 Salpetersäure zu dem oben erwähnten zusammengesetzten Pulver addiert und gemischt, um auf diese Weise einen Schlamm des zusammengesetzten Pulvers zu erhalten. Nachdem die Honigwabenstruktur 2, welche die erste Beschichtungslage 3 trägt, in den Schlamm des zusammen­ gesetzten Pulvers getaucht worden ist, wird sie aus dem Schlamm herausgezogen und der überflüssige Schlamm des zusammengesetzten Pulvers auf der Honigwabenstruktur 2 wird mit einem Preßluftstrahl beseitigt.
Anschließend wird die Honigwabenstruktur 2, an welcher der Schlamm des zusammengesetzten Pulvers anhaftet, für 1 Stunde auf 130°C erhitzt, um so getrocknet zu werden. Danach wird die Honigwabenstruktur 2 für 1,5 Stunden auf 550°C gehalten, um auf diese Weise gebrannt zu werden. Somit ist die zweite Beschichtungslage 4, welche hauptsächlich aus dem zusammengesetzten Pulver besteht, in welchem Zirkon und Lanthan an der Ober­ fläche von Zer fixiert sind, auf die Oberfläche der ersten Beschichtungslage 3 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt liegen das Zer, Zirkon und Lanthan in der Form ihrer Oxide vor, d.h. jeweils in Zeroxid (CeO2), Zirkonoxid (ZrO2) und Lanthanoxid (La2O3). Der Gewichtsanteil der Aufwaschung der zweiten Beschich­ tungslage 4 an der Honigwabenstruktur 2 beträgt 14%. Unterdessen betragen die Gewichtsanteile von Zer, Zirkon und Lanthan von der zweiten zweiten Beschich­ tungslage 4 14%, 5% und 5%.
Anschließend wird die Honigwabenstruktur 2, welche die zweite Beschichtungslage 4 trägt, in eine Palladium­ lösung getaucht, so daß das Palladium mit einem Anteil von 1 g/l in die zweite Beschichtungslage 4 eingebracht wird. Anschließend wird die Honigwabenstruktur 2 für 1 Stunde auf 130°C gehalten, um so getrocknet zu werden und dann für 1,5 Stunden auf 550°C gehalten, um so gebrannt zu werden.
Unterdessen kann das vorher beschriebene Herstellungs­ verfahren durch das folgende Verfahren ersetzt werden. Nachdem nämlich Wasser, Salpetersäure und Palladium zum zusammengesetzten Pulver addiert und gemischt worden sind, um wie im vorherigen einen Schlamm zu erhalten, wird die Honigwabenstruktur 2, welche die erste Beschichtungslage 3 trägt, in den Schlamm getaucht. Anschließend wird die Honigwabenstruktur 2 getrocknet und gebrannt, so daß die zweite Beschichtungslage hauptsächlich bestehend aus dem zusammengesetzten Pulver und Palladium auf der Oberfläche der ersten Beschichtungslage ausgebildet wird.
Mittlerweile befinden sich die folgenden Edelmetalle auf der Honigwabenstruktur 2.
Ein Verhältnis von Platin zu Rhodium von 5 : 1 ist wünschenswert, wie allgemein bekannt. Ein Gesamtbetrag von Platin und Rhodium darf nicht geringer sein als 1,0 g/l im Hinblick auf ein gutes Leistungsvermögen zur Reinigung von Abgas und wird vorzugsweise auf nähe­ rungsweise 1,5 g/l festgesetzt. Der Anteil von Palla­ dium darf nicht kleiner sein als 0,5 g/l im Hinblick auf das Leistungsvermögen zur Reinigung von Abgas und wird vorzugsweise auf näherungsweise 1,0 g/l festge­ setzt.
Im folgenden werden die Beträge der Addition von Zirkon, Lanthan und Zer in die zweite Beschichtungslage 4 bezugnehmend jeweils auf die Fig. 3, 4 und 5 be­ schrieben. Fig. 3 zeigt die Relation zwischen dem Betrag der Addition von Zirkon und dem Reinigungsgrad gegenüber Kohlenwasserstoff zu einem Zeitpunkt mit einem Luftbrennstoffverhältnis von 14,7, in den Fällen der Addition von 10 Gew.-% Lanthan und 30 Gew.-% von Zer, der Addition von 5 Gew.-% Lanthan und 5 Gew.-% Zer, der Addition 15 Gew.-% Lanthan und 35 Gew.-% Zer und der Addition von 1 Gew.-% Lanthan und 1 Gew.-% Zer. In jedem der obigen Fälle fällt die Reinigungsleistung, wenn der Betrag der Addition von Zirkon geringer ist als 1 Gew.-% oder 10 Gew.-% überschreitet. Wenn der Betrag der Addition von Zirkon 10 Gew.-% überschreitet, dann ist der Betrag des Zirkons so groß, daß die Funktion der anderen Komponenten beeinträchtigt wird, was in einem Abfall des Reinigungsgrades resultiert. Daher reicht der Betrag der Addition von Zirkon vor­ zugsweise von 1 bis 10 Gew.-%.
Fig. 4 zeigt unterdessen die Relation zwischen dem Betrag der Addition von Lanthan und dem Reinigungsgrad gegenüber Kohlenwasserstoff bei einem momentanen Luftbrennstoffverhältnis von 14,7 in den Fällen der Addition von 10 Gew.-% Zirkon und 30 Gew.-% Zer, der Addition von 5 Gew.-% Zirkon und 5 Gew.-% Zer, der Addition von 15 Gew.-% Zirkon und 35 Gew.-% Zer und der Addition von 1 Gew.-% Zirkon und 1 Gew.-% Zer. In je dem der obigen Fälle fällt die Reinigungsleistung, wenn der Betrag der Addition von Lanthan geringer ist als 1 Gew.-% oder 10 Gew.-% überschreitet. Daher ist es wünschenswert, daß der Betrag der Addition von Lanthan zwischen 1 und 10 Gew.-% liegt.
Fig. 5 zeigt die Relation zwischen dem Betrag der Addition von Zer und dem Reinigungsgrad gegenüber Kohlenwasserstoff bei einem momentanen Luftbrennstoff­ verhältnis von 14,7 in den Fällen der Addition von 10 Gew.-% Zirkon und 10 Gew.-% Lanthan, der Addition von 5 Gew.-% Zirkon und 5 Gew.-% Lanthan, der Addition von 15 Gew.-% Zirkon und 15 Gew.-% Lanthan und der Addition von 1 Gew.-% Zirkon und 1 Gew.-% Lanthan. In jedem der obigen Fälle fällt die Reinigungsleistung, wenn der Betrag der Addition von Zer geringer ist als 5 Gew.-% oder 30 Gew.-% überschreitet. Folglich ist es günstig, wenn der Betrag der Addition von Zer zwischen 5 und 30 Gew.-% liegt.
Bevor die Beschreibung der Reinigungsleistung vom Katalysator 1 gemäß der vorliegenden Erfindung fort­ fährt, wird nachfolgend ein konventioneller Katalysator zur Abgasreinigung als Vergleichsbeispiel beschrieben.
Zunächst werden 240 cm3 Wasser und 1 cm3 Salpeter­ säure mit 100 g γ-Aluminiumoxid und 100 g Boehmit gemischt, um einen Schlamm zu erhalten. Dann werden Zirkon, Lanthan und Zer in einem Betrag hinzugegeben, der zu einem Gesamtanteil der aufgewaschenen Schicht von 21 Gew.-% der Honigwabenstruktur führt und dann in dem Schlamm umgerührt, um so Aluminiumoxidschlamm zu erhalten. Nachdem anschließend die Honigwabenstruktur in den Aluminiumoxidschlamm getaucht wurde, wird die Honigwabenstruktur aus dem Aluminiumoxidschlamm heraus­ gezogen und überschüssiger Aluminiumoxidschlamm auf der Honigwabenstruktur wird mit einem Preßluftstrahl be­ seitigt. Danach wird die Honigwabenstruktur mit dem anhaftenden Aluminiumoxidschlamm für 1 Stunde auf 130°C gehalten, um so getrocknet zu werden und dann für 1,5 Stunden auf 550°C gehalten, um so gebrannt zu werden, so daß die Beschichtungslage auf der Oberfläche der Honigwabenstruktur ausgebildet wird. Danach wird die Honigwabenstruktur, welche die Beschichtungslage trägt, in Lösungen getaucht, welche vorbestimmte Konzentra­ tionen von Platin, Rhodium und Palladium enthalten, jeweils in der Weise, daß die Beschichtungslage mit Platin, Rhodium und Palladium in Anteilen, welcher identisch ist zu dem des Katalysators 1 der vor­ liegenden Erfindung, imprägniert wird. Danach wird die Honigwabenstruktur 1 Stunde lang auf 200°C gehalten, um so getrocknet zu werden und dann für 2 Stunden auf 600°C, um so gebrannt zu werden, wodurch ein konven­ tioneller Katalysator als Vergleichsbeispiel erhalten wird.
Fig. 6 zeigt die Ergebnisse von Tests der Reinigungs­ leistung gegenüber Kohlenwasserstoff durch den Kataly­ sator 1 der vorliegenden Erfindung und durch den oben erwähnten konventionellen Katalysator. Insbesondere zeigt Fig. 6 die Relation zwischen der Temperatur des Abgases und dem Reinigungsgrad gegenüber Kohlenwasser­ stoff durch den Katalysator 1 der vorliegenden Erfin­ dung und durch den konventionellen Katalysator als Vergleichsbeispiel. Vor den Tests wurden sowohl der Katalysator 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und der konventionelle Katalysator in der Atmosphäre auf 900°C für 50 Stunden zur Alterung erhitzt, um so eine Kapa­ zität von 24 cc zu haben. Während der Tests ist das Luftbrennstoffverhältnis 14,7 und die Temperatur des Abgases am Einlaß a (Fig. 1) des Katalysators reicht von 100 bis 500°C bei einem Luftfluß von 60 000 l pro Stunde. Fig. 6 zeigt, daß der Reinigungsgrad des Katalysators 1 der vorliegenden Erfindung viel höher ist als der des konventionellen Katalysators, insbe­ sondere bei niedrigen Temperaturen des Abgases. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Verschlechterung durch Erhitzung des Katalysators 1 der vorliegenden Erfindung verringert.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung klar geworden ist, werden in dem Katalysator zur Reinigung von Abgas entsprechend der vorliegenden Erfindung Platin und Palladium jeweils in verschiedenen Schichten geführt. Auch wenn Platin und Palladium daher auf eine hohe Tem­ peratur gebracht werden, findet eine thermische Ver­ schlechterung des Katalysators aufgrund einer Verbin­ dung von Platin und Palladium nicht statt.
Rhodium und Platin sind unterdessen in einer iden­ tischen Schicht untergebracht. Auch wenn das Platin einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, verhindert das Rhodium daher das Sintern des Platins, so daß eine Verschlechterung des Platins aufgrund einer Sinterung nicht eintritt.
Weil weiterhin Zirkon und Lanthan an der Oberfläche von Zer fixiert sind, um so dicht mit dem Zer zusammen­ gebracht zu werden, tritt eine thermische Verschlech­ terung des Zers nicht ein. Daher tritt, auch wenn der Katalysator der vorliegenden Erfindung einem Abgas mit hoher Temperatur ausgesetzt wird, eine thermische Verschlechterung des Platin, Palladium und Zer nicht auf und daher hat der Katalysator der vorliegenden Erfindung eine besonders ausgezeichnete Wärmefestigkeit.
Mittlerweile werden im Verfahren zur Herstellung des Katalysators zur Abgasreinigung, entsprechend der vorliegenden Erfindung, Platin und Palladium in ver­ schiedene Schichten gebracht und Rhodium und Platin in identische Schichten gebracht, während gleichzeitig das zusammengesetzte Pulver, in welchem Zirkon und Lanthan an der Oberschicht von Zer fixiert sind, erhalten wird. Entsprechend kann im Herstellungsverfahren der vor­ liegenden Erfindung der Katalysator gemäß der vorlie­ genden Erfindung erfolgreich hergestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollkommen durch Beispiele unter Verwendung von begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu bemerken, daß verschie­ dene Variationen und Veränderungen für den Fachmann offensichtlich sind. Wenn sich solche Änderungen und Modifikationen nicht auf andere Weise vom Stand der vorliegenden Erfindung unterscheiden, sollten sie daher als darin eingeschlossen betrachtet werden.

Claims (13)

1. Katalysator (1) zur Reinigung von Abgas, enthaltend:
  • - einen Katalysatorträger (2);
  • - eine erste Beschichtungslage (3), die auf der Oberfläche des Katalysatorträgers (2) aufge­ bracht ist und hauptsächlich aus aktivem Aluminiumoxid besteht, welches Platin und Rhodium enthält; und
  • - eine zweite Beschichtungslage (4), welche auf der Oberfläche der ersten Beschichtungslage (3) aufgebracht ist und hauptsächlich aus Palladium und einem zusammengesetzten Pulver besteht, welches Zirkon und Lanthan, die auf der Ober­ fläche von Zer fixiert sind, enthält.
2. Katalysator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (2) als Honigwabenstruktur aus­ gebildet ist.
3. Katalysator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) 1 bis 10 Gew.-% Zirkon enthält.
4. Katalysator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) 1 bis 10 Gew.-% Lanthan enthält.
5. Katalysator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) 5 bis 30 Gew.-% Zer enthält.
6. Katalysator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) 1 bis 10 Gew.-% Zirkon und 1 bis 10 Gew.-% Lanthan enthält.
7. Katalysator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Beschichtungslage (3) nicht weniger als eine Gesamtsumme von 1,0 g/l Platin und Rhodium enthält.
8. Katalysator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) nicht weniger als 0,5 g/l Palladium enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators (1) zur Reinigung von Abgas, welches die folgenden Schritte umfaßt:
  • - Ausbildung einer ersten Beschichtungslage (3) auf einer Oberfläche eines Katalysatorträgers (2);
  • - wobei die erste Beschichtungslage (3) hauptsächlich aus aktivem Aluminiumoxid besteht, welches Platin und Rhodium enthält;
  • - Mischen einer Zirkonlösung und einer Lanthan­ lösung mit Zer, um so eine Mischung zu erhalten;
  • - Trocknen der Mischung, um so einen festen Stoff zu erhalten;
  • - Zermahlen des festen Stoffes in ein zusammen­ gesetztes Pulver, in welchem Zirkon und Lanthan an einer Oberfläche von Zer fixiert sind; und
  • - Ausbildung einer zweiten Beschichtungslage (4) auf der Oberfläche der ersten Beschichtungslage;
  • - wobei die zweite Beschichtungslage (4) haupt­ sächlich aus dem zusammengesetzten Pulver und Palladium besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (2) durch eine Honigwabenstruktur gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Beschichtungslage (3) hergestellt wird durch die Schritte:
  • - Eintauchen des Katalysatorträgers (2) in einen Aluminiumoxidschlamm;
  • - Herausziehen des Katalysatorträgers (2) aus dem Aluminiumoxidschlamm;
  • - Trocknen und Brennen des Katalysatorträgers (2), um so die erste Beschichtungslage (3) auf der Oberfläche des Katalysatorträgers (2) aus­ zubilden;
  • - Imprägnieren der ersten Beschichtungslage (3) mit einer Platinverbindung und Rhodiumverbin­ dung; und
  • - Trocknen und Brennen des Katalysatorträgers (2) .
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) hergestellt wird durch die Schritte:
  • - Erzeugung eines Schlammes aus dem zusammen­ gesetzten Pulver;
  • - Eintauchen des Katalysatorträgers (2), auf welchem die erste Beschichtungslage (3) aus­ gebildet ist, in den Schlamm;
  • - Herausziehen des Katalysatorträgers (2) aus dem Schlamm;
  • - Trocknen und Brennen des Katalysatorträgers (2) ;
  • - Eintauchen des Katalysatorträgers (2) in eine Palladiumlösung;
  • - Herausziehen des Katalysatorträgers (2) aus der Palladiumlösung; und
  • - Trocknen und Brennen des Katalysatorträgers (2).
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtungslage (4) hergestellt wird durch die Schritte:
  • - Erzeugen eines Schlamms aus dem zusammen­ gesetzten Pulver, der mit einer Palladium­ verbindung gemischt wird;
  • - Eintauchen des Katalysatorträgers (2), auf welchem die erste Beschichtungslage (3) aus­ gebildet wurde, in den Schlamm;
  • - Herausziehen des Katalysatorträgers (2) aus dem Schlamm; und
  • - Trocknen und Brennen des Katalysatorträgers (2).
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