ES2207236T3 - Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y oxido de lantano. - Google Patents

Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y oxido de lantano.

Info

Publication number
ES2207236T3
ES2207236T3 ES99928052T ES99928052T ES2207236T3 ES 2207236 T3 ES2207236 T3 ES 2207236T3 ES 99928052 T ES99928052 T ES 99928052T ES 99928052 T ES99928052 T ES 99928052T ES 2207236 T3 ES2207236 T3 ES 2207236T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
support
rhodium
catalytic composition
oxide
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES99928052T
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Joseph Andersen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2207236T3 publication Critical patent/ES2207236T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Una composición catalítica de tres vías que comprende rodio sobre un primer soporte que está libre de platino y paladio, primer soporte que comprende: (a) 52-88% de circonia y (b¿)10-40% de ceria y (b¿)2-8% de óxido de lantano basado en el peso total de (a), (b¿) y (b¿), siendo la concentración del rodio sobre el primer soporte 0, 035- 0, 35% basado en el peso total del rodio y el primer soporte, conteniendo el catalizador 1, 2-4, 0 g por pulgada3 (73-244 x 10-3 g cm-3) en total de (a), (b¿) y (b¿), y en donde (a), (b¿) y (b¿) constituyen 90-100% en peso del primer soporte.

Description

Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y óxido de lantano.
Esta invención se refiere a una composición catalítica y a un método para catalizar una reacción química empleándola.
El rodio se usa a menudo como un material catalíticamente activo en la reducción de óxidos de nitrógeno (NOx) hasta nitrógeno. Por esta razón, se usa como un componente catalíticamente activo de un catalizador de tres vías (TWC) para tratar gases de escape de motores. Los catalizadores de tres vías funcionan convirtiendo NOx en nitrógeno, CO en CO_{2} e hidrocarburos (HC) en CO_{2} y H_{2}O con condiciones de funcionamiento del motor estequiométricas o aproximadamente estequiométricas. Los TWC's alcanzan altas conversiones de CO y NOx al contener como material catalíticamente activo una gran cantidad de paladio, por ejemplo 100 g por pie^{3} (3,53 x 10^{3} g m^{-3}), o una combinación de una pequeña cantidad de rodio, por ejemplo 6 g por pie^{3} (211 g m^{-3}), con una cantidad moderada de paladio, por ejemplo 54 g por pie^{3} (1,91 x 10^{3} g m^{-3}), o con una cantidad moderada de platino, por ejemplo 33 g por pie^{3}
\hbox{(1,17 x 10 ^{3}  g m ^{-3} ),}
o con cantidades moderadas de paladio y platino. Los componentes de metal precioso platino, paladio y rodio, sin embargo, son raros y costosos y pueden ser responsables de una gran proporción del coste total de un catalizador.
Se ha encontrado ahora que soportando el rodio solamente sobre un soporte que incluye cerio, circonia y óxido de lantano, soporte que está libre de platino y paladio, puede alcanzarse una actividad catalítica de tres vías comparable sin la presencia de paladio en comparación con composiciones catalíticas de tres vías conocidas que incluyen tanto rodio como paladio.
De acuerdo con un aspecto, la invención proporciona una composición catalítica de tres vías que comprende rodio sobre un soporte que está libre de platino y paladio, soporte que comprende:
(a) 52-88% de circonia,
(b') 10-40% de ceria y
(b'') 2-8% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b''), siendo la concentración del rodio sobre el soporte 0,035%-0,35% basado en el peso total del rodio y el soporte, conteniendo el catalizador 1,2-4,0 g por pulgada^{3} (73-244 x 10^{-3} g cm^{-3}) en total de (a), (b') y (b''), y en donde (a), (b') y (b'') constituyen 90-100% en peso del soporte.
Esta combinación de características proporciona la ventaja de que el catalizador es más barato de elaborar debido a que no sólo el paladio es innecesario, sino que la cantidad de rodio requerida es menor que en catalizadores conocidos previos.
Una ventaja adicional es que el catalizador de la invención es menos sensible al envenenamiento por compuestos que contienen azufre en gases de escape de motores.
De acuerdo con un aspecto adicional, la invención proporciona un método para catalizar una reacción química que comprende la reducción de óxido de nitrógeno hasta nitrógeno, método que comprende poner en contacto el óxido de nitrógeno con una composición catalítica de acuerdo con la invención.
Existe mucha técnica anterior sobre catalizadores, pero ninguna ha descrito el presente catalizador.
La memoria descriptiva de EE.UU. 5057483 describe una composición catalítica que comprende un soporte sobre el que está dispuesto un material catalítico, comprendiendo el material catalítico: una primera capa soportada sobre el portador y que comprende un primer soporte de alúmina activada, una cantidad catalíticamente eficaz de un primer componente catalítico de paladio dispersado sobre el primer soporte de alúmina y una cantidad catalíticamente eficaz de ceria a granel; y una segunda capa soportada por el portador que comprende un soporte de óxido de tierra rara-circonia co-formados, una cantidad catalíticamente eficaz de un primer componente catalítico de rodio dispersado sobre el soporte de óxido de tierras raras-circonia co-formados, un segundo soporte de alúmina activada y una cantidad catalíticamente eficaz de un segundo componente catalítico de platino dispersado sobre el segundo soporte de
alúmina.
La memoria descriptiva PCT WO 98/03251 describe un método para elaborar una composición catalítica de tres vías de metal del grupo del platino que contiene un componente catalítico de alta temperatura y un componente catalítico de baja temperatura, estando presente cada componente catalítico en la composición catalítica como partículas distintas separadas en la misma capa de revestimiento, método que comprende (a) formar sobre un substrato no poroso un revestimiento combinado de un material de soporte de catalizador de alta temperatura y un material de soporte de catalizador de baja temperatura a partir de una suspensión en la que cada uno de los materiales de soporte de catalizador es de un tamaño de partícula suficientemente grande para prevenir que cada material de soporte de catalizador forme una solución o un sol con el medio líquido de la suspensión; y (b) impregnar un metal o metales del grupo del platino en cada material de soporte de catalizador después de la formación del revestimiento sobre el substrato no poroso o antes de formar la suspensión de revestimiento.
La composición catalítica de la presente invención es de una actividad sorprendentemente alta, especialmente para la reducción de óxido de nitrógeno hasta nitrógeno, particularmente en combinación con la oxidación de CO hasta CO_{2}. También es de alta actividad para la oxidación de HC hasta CO_{2} y H_{2}O. Tiene una durabilidad térmica alta. Así, es particularmente eficaz como un TWC. No requiere la presencia de Pt o Pd. El presente catalizador contiene sólo una baja concentración de Rh sobre el soporte, pero omitir Pt y Pd de los catalizadores de la técnica anterior e incluir sólo esta baja concentración de Rh da como resultado una conversión de NOx relativamente baja y conversiones de CO y HC bajas. El presente catalizador puede proporcionar la misma conversión de CO en CO_{2} y de NOx en nitrógeno que catalizadores de la técnica anterior que contienen la misma cantidad de Rh pero además Pd. El presente catalizador es menos sensible al envenenamiento por S que los catalizadores basados principalmente en Pd con alta carga.
La composición catalítica de la presente invención comprende una baja concentración de rodio sobre un soporte particular cuyos componentes esenciales están presentes en concentración alta en el catalizador.
El catalizador puede estar en forma convencional, por ejemplo una cuenta nodular o una espuma, pero preferiblemente un monolito alveolar a través de cuyos agujeros fluye el gas de escape del motor y en cuyos agujeros está soportado el rodio sobre un soporte. El catalizador, ya sea un monolito o una cuenta nodular o una espuma u otra cosa, tendrá un cierto volumen global, y es a este volumen a lo que se refiere la concentración de 1,2-4,0 g por pulgada^{3} (73-244 x 10^{-3} g cm^{-3}) del soporte de rodio. El volumen incluye los huecos dentro del catalizador, por ejemplo las partes desocupadas de un monolito a través de las cuales fluye el gas; este es un modo conveniente de expresar la concentración.
La composición catalítica contiene 1,2-4,0 g por pulgada^{3} (73-244 x 10^{-3} g cm^{-3}), preferiblemente 1,2-3,2 g por pulgada^{3} (73-195 x 10^{-3} g cm^{-3}) en total del soporte de rodio: la concentración de rodio sobre el soporte es 0,035-0,35%, preferiblemente 0,1-0,35%, basado en el peso total del rodio y el soporte.
El soporte de la presente invención comprende:
(a) 52-88% de circonia,
(b') 10-40% de ceria y
(b'') 2-8% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b'').
Preferiblemente, el soporte comprende:
(a) 72-82% de circonia,
(b') 15-25% de ceria y
(b'') 3-5% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b'').
(a), (b') y (b'') constituyen preferiblemente 100% del soporte aunque también pueden estar presentes otros materiales; sin embargo, la alúmina se evita preferiblemente, a fin de evitar interacciones rodio-alúmina. (a), (b') y (b'') constituyen 90-100% en peso del soporte. Especialmente preferido es el soporte que consiste esencialmente en
(a) 72-82% de circonia,
(b') 15-25% de ceria y
(b'') 3-5% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b'').
La composición catalítica comprende rodio sobre el soporte. Puede contener materiales adicionales, que pueden ser convencionales por sí mismos. Por ejemplo, el rodio sobre el soporte puede estar mezclado con material supresor de H_{2}S, por ejemplo uno o más de NiO, Fe_{2}O_{3}, CO_{3}O_{4} y MnO_{2}; se prefiere NiO. Alternativamente, el material supresor de H_{2}S puede estar en una capa sobre el rodio del soporte. La carga del material supresor de H_{2}S es habitualmente 0,05-0,5 g por pulgada^{3} (3,1-30,5 x 10^{-3} g cm^{-3}).
El rodio sobre el soporte en la composición puede estar mezclado con material para mejorar la adhesión de una capa de revestimiento que contiene el rodio sobre el soporte, por ejemplo la adhesión a un monolito, o con un material para estabilizar la capa de revestimiento contra el sinterizado a altas temperaturas. Un material preferido que realiza ambas funciones es óxido en partículas que es una mezcla de alúmina y óxido de lantano, y que contiene preferiblemente 2-7% de óxido de lantano basado en el peso total de la alúmina y el óxido de lantano.
El rodio sobre el soporte en la composición puede estar mezclado con otro material catalíticamente activo, que comprende particularmente uno o más de Rh, Pt y Pd, sobre un soporte separado. Sin embargo, preferiblemente, no está presente otro Rh. Al tener Pt y/o Pd sobre este soporte separado, son distintos del Rh sobre el presente soporte. El soporte separado puede ser un soporte de óxido convencional. Alternativamente, el otro material catalíticamente activo sobre un soporte puede estar en una capa separada del rodio sobre el soporte.
La composición catalítica contiene habitualmente 1-25 g por pie^{3} (35,3-882,9 g m^{-3}), por ejemplo 1-9 g por pie^{3} (35,3-317,8 g m^{-3}) del rodio que está sobre el soporte que comprende (a), (b') y (b'').
La composición catalítica puede contener promotores. Cuando contiene Pd, pueden estar presentes promotores tales como promotores alcalinotérreos, por ejemplo Ba, o promotores de La o Nd.
La composición catalítica puede prepararse de cualquier modo apropiado, por ejemplo un modo que es convencional por sí mismo. El precursor de Rh se deposita preferiblemente sobre el soporte que comprende (a), (b') y (b'') y el soporte que tiene el precursor de Rh se calcina. Antes o después de formar el soporte que tiene el Rh, el soporte se reviste preferiblemente sobre un portador tal como un monolito alveolar. El revestimiento puede realizarse sumergiendo el monolito en una suspensión acuosa del soporte o haciendo pasar el monolito a través de una cortina de la suspensión. La suspensión puede contener materiales adicionales, o precursores de los mismos, que el catalizador ha de contener, tales como los materiales analizados previamente. Alternativamente o adicionalmente, pueden introducirse materiales adicionales, o precursores de los mismos, en una capa por encima o por debajo de la capa que comprende el rodio sobre el soporte, pero esto no se prefiere. La capa por encima o por debajo puede introducirse de un modo análogo a aquel en el que se introduce el rodio sobre el soporte, habitualmente por medio de una suspensión acuosa.
El precursor de Rh puede depositarse sobre el soporte impregnando una solución acuosa de precursor de Rh, tal como RhCl_{3} o preferiblemente Rh(NO_{3})_{3}, en el soporte. Alternativamente, el precursor de Rh puede depositarse sobre el soporte mediante precipitación, por ejemplo mediante la hidrólisis de una sal de Rh tal como Rh(NO_{3})_{3}. Preferiblemente, una solución acuosa de precursor de Rh se impregna en el soporte, el soporte impregnado se forma como una suspensión acuosa, la suspensión acuosa se reviste sobre el portador y el portador revestido se calcina.
El precursor de Rh que se deposita sobre el soporte puede mezclarse con otros materiales (o precursores de los mismos) que han de estar presentes en la misma capa que el Rh. Alternativamente, tales otros materiales o precursores pueden depositarse sobre el soporte separadamente, por ejemplo después de revestir el soporte sobre el portador.
La composición catalítica es útil para catalizar una reacción química que comprende la reducción de óxido de nitrógeno hasta nitrógeno, poniendo en contacto el óxido de nitrógeno con el catalizador. La composición catalítica es especialmente útil para combatir la contaminación aérea procedente de gas de escape de motores que contiene óxido de nitrógeno, monóxido de carbono e hidrocarburo, poniendo en contacto el gas de escape con el catalizador. La composición catalítica puede usarse en modos que son convencionales de por sí. El motor es preferiblemente el de un vehículo, especialmente un coche. El motor es preferiblemente un motor de gasolina. La composición catalítica puede situarse acoplada estrechamente al motor o preferiblemente bajo el suelo del vehículo. La composición catalítica puede emplearse con otros catalizadores, por ejemplo puede emplearse como un catalizador de subsuelo junto con un catalizador acoplado estrechamente.
La invención se ilustra mediante los siguientes Ejemplos.
Ejemplo 1
Un material de circonia estabilizada con CeLa/Rh se preparó impregnando una solución acuosa de Rh(NO_{3})_{3} en un material de circonia estabilizada con CeLa mediante la técnica de la humedad incipiente hasta una concentración de 0,22% en peso de Rh. La técnica de la humedad incipiente es una técnica conocida, en la que una muestra del material que ha de impregnarse se pone en contacto con volúmenes crecientes de agua hasta que no se absorbe más, a fin de determinar el volumen máximo que puede contener el material y a continuación el material que ha de impregnarse se pone en contacto con este volumen de solución acuosa de impregnante. El material de circonia estabilizada con CeLa tenía una composición de 4% de La_{2}O_{3}, 20% de CeO_{2} y 76% de ZrO_{2}. Se suspendió NiO a granel en agua a una composición de aproximadamente 4% en peso de sólidos y se molió en húmedo hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 6 micras. Después de que la suspensión de NiO se hubiera molido en húmedo, la circonia estabilizada con CeLa/Rh se añadió a ella y la suspensión resultante se molió en húmedo adicionalmente hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 5 micras para formar una suspensión (A) con una composición de sólidos de aproximadamente 65% en peso. Separadamente, alúmina estabilizada con La de una composición 4% en peso de La_{2}O_{3} y 96% en peso de Al_{2}O_{3} se suspendió en agua a una composición de aproximadamente 40% en peso de sólidos y a continuación se molió en húmedo hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 5 micras para formar la suspensión (B). La suspensión (A) y la suspensión (B) se combinaron en la relación en peso (A):(B) = 2,42:1 sobre una base en sólidos y se ajustó hasta una composición de sólidos de aproximadamente 50% en peso y se revistió sobre un monolito alveolar de cordierita convencional que tenía 400 agujeros por pulgada cuadrada (62 cm^{-2}) mediante inmersión. Después de eliminar por soplado el revestimiento en exceso con aire comprimido, el substrato revestido se secó a continuación a 60ºC y se calcinó a 500ºC en aire fluyente.
La carga total era 2,39 g por pulgada^{3} (145 x 10^{-3} g cm^{-3}) con una composición en peso de 29,21% de alúmina estabilizada con La, 66,87% de circonia estabilizada con CeLa, 3,77% de NiO y 0,15% de Rh. De acuerdo con esto, el catalizador comprendía rodio sobre un soporte que consistía en 76% de circonia, 20% de ceria y 4% de óxido de lantano y contenía 1,60 g por pulgada^{3} (97,6 x 10^{-3} g cm^{-3}) en total de la circonia y el óxido de tierra rara del soporte de circonia más óxido de tierra rara.
Ejemplo comparativo 1
Se suspendió NiO a granel en agua en una composición de aproximadamente 4% en peso de sólidos y se molió en húmedo hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 6 micras. Se añadió ceria estabilizada con Zr a la suspensión de NiO resultante que a continuación se molió en húmedo adicionalmente hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 5 micras para formar la suspensión (A) con una composición de sólidos de aproximadamente 65% en peso. La ceria estabilizada con Zr tenía una composición de 58% de CeO_{2} y 42% de ZrO_{2}. Separadamente, alúmina estabilizada con La de la misma composición que la del Ejemplo 1 se suspendió en agua en una composición de aproximadamente 40% en peso de sólidos y a continuación se molió en húmedo hasta un tamaño de partícula medio de aproximadamente 5 micras para formar la suspensión (B). La suspensión (A) y la suspensión (B) se combinaron en la relación en peso (A):(B) = 2,42:1 sobre una base en sólidos y se ajustaron hasta una composición de sólidos de aproximadamente 50% en peso y se revistieron sobre un monolito idéntico al del Ejemplo 1 mediante inmersión. Después de eliminar por soplado el revestimiento en exceso con aire comprimido, el substrato revestido se secó a continuación a 60ºC y se calcinó a 500ºC en aire fluyente. El substrato revestido resultante se impregnó con Pd:Rh:Nd procedentes de una solución de Pd(NO_{3})_{2}:Rh(NO_{3})_{3}:Nd(NO_{3})_{3} que también contenía 150 g/litro de ácido cítrico, y a continuación se secó de nuevo a 60ºC y se calcinó a 500ºC en aire fluyente. El substrato se impregnó a continuación con bario procedente de una solución de acetato de bario y se secó una vez más a 60ºC y se calcinó a 500ºC en aire fluyente.
La carga total era 3,05 g por pulgada^{3} (186 x 10^{-3} g cm^{-3}) con una composición en peso de 23,0% de alúmina estabilizada con La, 52,5% de ceria estabilizada con Zr, 3,0% en peso de NiO, 7,0% en peso de Nd_{2}O_{3}, 13,4% en peso de BaO y 0,99% de Pd y 0,11% de Rh. De acuerdo con esto, el catalizador comprendía rodio sobre un soporte que consistía en 58% de ceria y 42% de circonia, y contenía 1,60 g por pulgada^{3} (97,6 x 10^{-3} g cm^{-3}) en total de la circonia y el óxido de tierra rara del soporte de circonia más óxido de tierra rara. Este catalizador es un TWC disponible comercialmente.
Ejemplo comparativo 2
Se repitió el Ejemplo Comparativo 1, excepto que no se empleó Pd(NO_{3})_{2}, de modo que el producto no contenía Pd.
La carga total era 3,01 g por pulgada^{3} (183,7 x 10^{-3} g cm^{-3}) con una composición en peso de 23,19% de alúmina estabilizada con La, 53,10% de ceria estabilizada con Zr, 2,99% de NiO, 6,98% de Nd_{2}O_{3}, 13,62% de BaO y 0,12% de Rh. De acuerdo con esto, el catalizador comprendía rodio sobre un soporte que consistía en 58% de ceria y 42% de circonia, y contenía 1,60 g por pulgada^{3} (97,6 x 10^{-3} g cm^{-3}) de la circonia y el óxido de tierra rara del soporte de circonia más óxido de tierra rara.
Ejemplo 2 y ejemplos comparativos 3 y 4
Los catalizadores descritos en el Ejemplo 1 y los Ejemplos Comparativos 1 y 2 se envejecieron cada uno en un ciclo de dinamómetro de motor que simula 100.000 millas de envejecimiento en carretera. El ciclo tenía temperaturas del catalizador que variaban de 850ºC a 1000ºC de una duración de 120 horas. Después de este envejecimiento, el catalizador se fijó a un dinamómetro de motor de prueba y el porcentaje de las conversiones de hidrocarburo (HC), monóxido de carbono (CO) y óxido de nitrógeno (NOx) en el gas de escape se midieron con diversas relaciones aire/combustible con una temperatura del gas de escape en la entrada del catalizador de 450ºC. Con una relación de aire/combustible particular (que está cerca de la relación estequiométrica), los porcentajes de conversiones de CO y NOx son iguales y este valor de conversión se denomina el punto de cruce de CO/NOx (COP). El COP para cada catalizador después del envejecimiento se muestra en la Tabla 1 junto con la eficacia de HC con la misma relación de aire/combustible a la que se produce el COP. El COP y las eficacias de HC juntos representan la actividad del TWC.
TABLA 1 Actividad de TWC después de 100.000 millas de envejecimiento en carretera simulado
Catalizador Cruce de Barrido (% de Conversión)
HC CO/NOx
Ejemplo 2 Ejemplo 1 81 89
Ejemplo Comparativo 3 Ejemplo Comparativo 1 89 87
Ejemplo Comparativo 4 Ejemplo Comparativo 2 44 44
Cada uno de los catalizadores contenían substancialmente la misma cantidad de Rh, pero puede observarse a partir de la Tabla que el catalizador del Ejemplo 1 tenía actividades de conversión de CO y NOx que eran equivalentes a las de un TWC estándar que contenía además una cantidad significativa del metal precioso costoso Pd. También puede observarse que omitir meramente el Pd del TWC daba como resultado una pérdida drástica en la actividad.
Ejemplo 3
Se siguió el procedimiento del Ejemplo 1, excepto que la concentración de Rh en la circonia estabilizada con CeLa impregnada era 0,11% en peso y la carga total era 4,70 g por pulgada^{3} (286,8 x 10^{-3} g cm^{-3}), siendo la composición en peso 68,09% de circonia estabilizada con CeLa, 29,78% de alúmina estabilizada con La, 1,92% de NiO y 0,076% de Rh.
Ejemplo 4
El catalizador del Ejemplo 3 se probó en el procedimiento descrito en el Ejemplo 2 y daba los siguientes resultados.
TABLA 2 Actividad de TWC después de 100.000 millas de envejecimiento en carretera simulado
Cruce de Barrido (% de Conversión)
HC CO/NOx
77 81
Dentro de las desviaciones estándar experimentadas en estas pruebas, los resultados mostrados en la Tabla 2 son equivalentes a los mostrados para el Ejemplo 2 en la Tabla 1.

Claims (14)

1. Una composición catalítica de tres vías que comprende rodio sobre un primer soporte que está libre de platino y paladio, primer soporte que comprende:
(a) 52-88% de circonia y
(b') 10-40% de ceria y
(b'') 2-8% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b''), siendo la concentración del rodio sobre el primer soporte 0,035-0,35% basado en el peso total del rodio y el primer soporte, conteniendo el catalizador 1,2-4,0 g por pulgada^{3} (73-244 x 10^{-3} g cm^{-3}) en total de (a), (b') y (b''), y en donde (a), (b') y (b'') constituyen 90-100% en peso del primer soporte.
2. Una composición catalítica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que el primer soporte comprende
(a) 72-82% de circonia,
(b') 15-25% de ceria y
(b'') 3-5% de óxido de lantano
basado en el peso total de (a), (b') y (b'').
3. Una composición catalítica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que contiene 1-25 g por pulgada^{3} (35,3-882,9 g m^{-3}) del rodio.
4. Una composición catalítica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que incluye además un material supresor de H_{2}S.
5. Una composición catalítica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que incluye además un óxido en partículas.
6. Una composición catalítica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el óxido en partículas es un óxido mixto de lantano y aluminio.
7. Una composición catalítica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende además platino y/o paladio sobre un segundo soporte.
8. Un portador que incluye una composición catalítica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, portador que es un monolito alveolar, una cuenta nodulizada o una espuma.
9. Un método para catalizar una reacción química que comprende la reducción de óxido de nitrógeno hasta nitrógeno, método que comprende poner en contacto el óxido de nitrógeno con una composición catalítica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
10. El uso de una composición catalítica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para reducir óxidos de nitrógeno hasta nitrógeno, oxidar monóxido de carbono hasta dióxido de carbono y/u oxidar hidrocarburos hasta dióxido de carbono y agua, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono que están presentes en el gas de escape de un motor de gasolina de combustión interna que funciona estequiométricamente.
11. Un sistema de escape para un motor de combustión interna que incluye una composición catalítica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, o un portador de acuerdo con la reivindicación 8.
12. Un motor de combustión interna que incluye un sistema de escape de acuerdo con la reivindicación 11.
\newpage
13. Un motor de acuerdo con la reivindicación 12, que es un motor de gasolina.
14. Un vehículo que incluye un motor de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13.
ES99928052T 1998-06-22 1999-06-16 Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y oxido de lantano. Expired - Lifetime ES2207236T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9813367.1A GB9813367D0 (en) 1998-06-22 1998-06-22 Catalyst
GB9813367 1998-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2207236T3 true ES2207236T3 (es) 2004-05-16

Family

ID=10834114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES99928052T Expired - Lifetime ES2207236T3 (es) 1998-06-22 1999-06-16 Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y oxido de lantano.

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6692712B1 (es)
EP (1) EP1098702B1 (es)
JP (1) JP4454855B2 (es)
KR (1) KR100604139B1 (es)
CN (1) CN1152743C (es)
AU (1) AU737460B2 (es)
BR (1) BR9911494B1 (es)
CA (1) CA2335812C (es)
CZ (1) CZ297085B6 (es)
DE (1) DE69910791T2 (es)
ES (1) ES2207236T3 (es)
GB (1) GB9813367D0 (es)
IN (1) IN2001MU00029A (es)
MX (1) MX220384B (es)
NO (1) NO321689B1 (es)
NZ (1) NZ509109A (es)
PL (1) PL198392B1 (es)
WO (1) WO1999067020A1 (es)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081431B2 (en) * 2000-09-08 2006-07-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha NOx absorbent and absorption reduction-type NOx purifying catalyst
US6930073B2 (en) * 2001-11-05 2005-08-16 Delphi Technologies, Inc. NiO catalyst configurations, methods for making NOx adsorbers, and methods for reducing emissions
US7582270B2 (en) 2002-10-28 2009-09-01 Geo2 Technologies, Inc. Multi-functional substantially fibrous mullite filtration substrates and devices
US6946013B2 (en) * 2002-10-28 2005-09-20 Geo2 Technologies, Inc. Ceramic exhaust filter
EP1694434A1 (en) * 2003-12-19 2006-08-30 Celanese International Corporation Halide free precursors for catalysts
JP4959129B2 (ja) 2004-02-16 2012-06-20 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
US20050202966A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-15 W.C. Heraeus Gmbh Catalyst for the decomposition of N2O in the Ostwald process
DE102004024026A1 (de) * 2004-03-11 2005-09-29 W.C. Heraeus Gmbh Katalysator zur N2O-Zersetzung beim Ostwaldprozess
WO2005087373A1 (ja) 2004-03-11 2005-09-22 Cataler Corporation 排ガス浄化触媒
JP4199691B2 (ja) * 2004-03-25 2008-12-17 田中貴金属工業株式会社 触媒
US7601671B2 (en) * 2004-10-28 2009-10-13 Umicore Ag & Co. Kg Drying method for exhaust gas catalyst
US8080494B2 (en) * 2004-12-14 2011-12-20 Nissan Motor Co., Ltd. Catalyst, exhaust gas purifying catalyst, and method of producing the catalyst
JP4737984B2 (ja) * 2004-12-15 2011-08-03 株式会社キャタラー 耐熱性酸化物
JP4654746B2 (ja) * 2005-04-14 2011-03-23 マツダ株式会社 排気ガス浄化触媒装置
US8115373B2 (en) 2005-07-06 2012-02-14 Rochester Institute Of Technology Self-regenerating particulate trap systems for emissions and methods thereof
US20070078053A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Catalyst for decomposition of nitrogen oxides
JP4830624B2 (ja) * 2006-05-15 2011-12-07 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP2007301526A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP4826337B2 (ja) * 2006-05-23 2011-11-30 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法
JP4265626B2 (ja) 2006-07-12 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 触媒担体粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
US7758834B2 (en) * 2006-08-21 2010-07-20 Basf Corporation Layered catalyst composite
US7550124B2 (en) * 2006-08-21 2009-06-23 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
US7648675B2 (en) * 2006-10-06 2010-01-19 Zhang Shi C Reaction sintered zirconium carbide/tungsten composite bodies and a method for producing the same
JP5140987B2 (ja) * 2006-10-24 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 触媒担体及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
DE602008002218D1 (de) * 2007-01-16 2010-09-30 Dow Global Technologies Inc Elastische fasern und kleidungsstücke aus olefinblockpolymeren
US8007750B2 (en) 2007-07-19 2011-08-30 Basf Corporation Multilayered catalyst compositions
US7802420B2 (en) * 2007-07-26 2010-09-28 Eaton Corporation Catalyst composition and structure for a diesel-fueled autothermal reformer placed in and exhaust stream
US7879755B2 (en) * 2007-08-09 2011-02-01 Basf Corporation Catalyst compositions
US7922988B2 (en) * 2007-08-09 2011-04-12 Michel Deeba Multilayered catalyst compositions
US8038951B2 (en) 2007-08-09 2011-10-18 Basf Corporation Catalyst compositions
US7622096B2 (en) * 2007-08-09 2009-11-24 Basf Catalysts Llc Multilayered catalyst compositions
US20090175773A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-09 Chen Shau-Lin F Multilayered Catalyst Compositions
CN102256701B (zh) * 2008-12-19 2014-04-09 株式会社科特拉 废气净化用催化剂
JP2010149015A (ja) 2008-12-24 2010-07-08 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化触媒及び排気浄化装置
US8940242B2 (en) * 2009-04-17 2015-01-27 Basf Corporation Multi-zoned catalyst compositions
US8530372B2 (en) * 2009-07-22 2013-09-10 Basf Corporation Oxygen storage catalyst with decreased ceria reduction temperature
US8943811B2 (en) * 2010-12-22 2015-02-03 GM Global Technology Operations LLC Perovskite-based catalysts, catalyst combinations and methods of making and using the same
US8617496B2 (en) 2011-01-19 2013-12-31 Basf Corporation Three way conversion catalyst with alumina-free rhodium layer
CN102728395B (zh) * 2011-04-02 2014-05-07 中国科学院大连化学物理研究所 用于富氧气氛中还原氮氧化合物的催化剂及其制备和应用
US9011784B2 (en) * 2011-08-10 2015-04-21 Clean Diesel Technologies, Inc. Catalyst with lanthanide-doped zirconia and methods of making
WO2017073527A1 (ja) 2015-10-27 2017-05-04 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒及びその製造方法並びにそれを用いた排ガス浄化装置
CN108883397B (zh) * 2016-03-25 2021-08-31 株式会社科特拉 排气净化用催化剂及其制造方法以及使用了该排气净化用催化剂的排气净化装置
DE112017007871T5 (de) 2017-09-18 2020-05-14 Ford Global Technologies, Llc Katalysator zur emissionssteuerung in autos
BR112020026548A2 (pt) * 2018-07-27 2021-03-23 Johnson Matthey Public Limited Company Composição catalisadora, artigo catalisador para o tratamento de gás de escape, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, e, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna
JP7184743B2 (ja) * 2019-12-26 2022-12-06 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
US11788450B2 (en) * 2020-10-30 2023-10-17 Johnson Matthey Public Limited Company TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
JP2023547301A (ja) 2020-10-30 2023-11-10 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー ガソリンエンジン排気ガス処理のための新規トリメタル白金族金属(pgm、platinum group metal)触媒

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116742A (ja) * 1986-11-04 1988-05-21 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
DE68916285D1 (de) 1988-03-12 1994-07-28 Akira Igarashi Verfahren zur Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen.
US5015617A (en) 1988-04-14 1991-05-14 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Catalyst for purifying exhaust gas and method for production thereof
CA2027422A1 (en) 1989-11-08 1991-05-09 Samuel J. Tauster Three way conversion catalyst including a ceria-containing zirconia support
US5254519A (en) * 1990-02-22 1993-10-19 Engelhard Corporation Catalyst composition containing platinum and rhodium components
US5057483A (en) 1990-02-22 1991-10-15 Engelhard Corporation Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components
JP2628798B2 (ja) * 1991-03-14 1997-07-09 エヌ・イーケムキャット株式会社 耐熱性に優れた排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
FR2701472B1 (fr) * 1993-02-10 1995-05-24 Rhone Poulenc Chimie Procédé de préparation de compositions à base d'oxydes mixtes de zirconium et de cérium.
US6497851B1 (en) * 1994-12-06 2002-12-24 Englehard Corporation Engine exhaust treatment apparatus and method of use
GB9615123D0 (en) * 1996-07-18 1996-09-04 Johnson Matthey Plc Three-way conversion catalysts and methods for the preparation therof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002518171A (ja) 2002-06-25
BR9911494A (pt) 2001-09-18
KR100604139B1 (ko) 2006-07-25
CA2335812A1 (en) 1999-12-29
WO1999067020A1 (en) 1999-12-29
PL198392B1 (pl) 2008-06-30
AU737460B2 (en) 2001-08-23
US6692712B1 (en) 2004-02-17
CZ297085B6 (cs) 2006-09-13
MXPA00012923A (es) 2001-09-01
KR20010053142A (ko) 2001-06-25
EP1098702A1 (en) 2001-05-16
CN1152743C (zh) 2004-06-09
NO321689B1 (no) 2006-06-19
IN2001MU00029A (es) 2005-08-19
NZ509109A (en) 2002-09-27
CA2335812C (en) 2008-03-25
DE69910791D1 (de) 2003-10-02
PL345033A1 (en) 2001-11-19
BR9911494B1 (pt) 2011-04-19
NO20006550D0 (no) 2000-12-21
AU4518199A (en) 2000-01-10
GB9813367D0 (en) 1998-08-19
JP4454855B2 (ja) 2010-04-21
MX220384B (es) 2004-05-13
DE69910791T2 (de) 2004-07-01
EP1098702B1 (en) 2003-08-27
CZ20004881A3 (cs) 2001-08-15
CN1313787A (zh) 2001-09-19
NO20006550L (no) 2001-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2207236T3 (es) Catalizador para gases de escape que comprende rodio, circonia, cereia y oxido de lantano.
US6022825A (en) Thermally durable low H2 S three-way catalysts
ES2458499T5 (es) Método para preparación de un material de almacenamiento de NOx
AU778156B2 (en) High performance catalyst
AU677534B2 (en) Catalyst for exhaust gases
KR100218204B1 (ko) 고 내열성 촉매담체
US20090298673A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
CN101607209B (zh) 废气净化用催化剂的制备方法与废气净化方法
EP0475490A1 (en) Improved alumina-ceria catalyst washcoat
US20070179054A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
WO2013065421A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP2013176774A (ja) 触媒作用トラップ
EP0551342A1 (en) Catalyst composition containing base metal oxide-promoted rhodium
JPH03154635A (ja) セリア含有ジルコニア支持体を含む三方転化触媒
JP2013146706A (ja) 排気ガス浄化用触媒
KR20040044947A (ko) 희박 NOx 트랩/전환 촉매
JP2598817B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP3551346B2 (ja) 排ガス浄化装置
JP3885376B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその使用方法
JP3885339B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒、その製造方法及びその使用方法
JP2000279813A (ja) 排気ガス浄化触媒およびその製造方法
JP2000279814A (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその使用方法
JPH08215572A (ja) 排ガス浄化用触媒
JPH10296081A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2004167495A (ja) 内燃機関用排ガス浄化触媒