JP6957523B2 - コア/シェル触媒粒子および製作方法 - Google Patents

コア/シェル触媒粒子および製作方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6957523B2
JP6957523B2 JP2018562074A JP2018562074A JP6957523B2 JP 6957523 B2 JP6957523 B2 JP 6957523B2 JP 2018562074 A JP2018562074 A JP 2018562074A JP 2018562074 A JP2018562074 A JP 2018562074A JP 6957523 B2 JP6957523 B2 JP 6957523B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
shell
catalyst
particles
automotive
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.)
Active
Application number
JP2018562074A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019523699A (ja
JP2019523699A5 (ja
Inventor
ディーバ,マイケル
ルオ,ティアン
クー,ユンロン
リョン,エミ
Original Assignee
ビーエーエスエフ コーポレーション
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 ビーエーエスエフ コーポレーション filed Critical ビーエーエスエフ コーポレーション
Publication of JP2019523699A publication Critical patent/JP2019523699A/ja
Publication of JP2019523699A5 publication Critical patent/JP2019523699A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6957523B2 publication Critical patent/JP6957523B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/066Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • 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
    • B01J23/10Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • 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
    • 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
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19Catalysts containing parts with different compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396Distribution of the active metal ingredient
    • B01J35/397Egg shell like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027Powdering
    • B01J37/0036Grinding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027Powdering
    • B01J37/0045Drying a slurry, e.g. spray drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0221Coating of particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0228Coating in several steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244Coatings comprising several layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248Coatings comprising impregnated particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1021Platinum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1023Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1025Rhodium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1026Ruthenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1028Iridium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • B01D2255/2045Calcium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2063Lanthanum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2066Praseodymium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2068Neodymium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20715Zirconium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/2073Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20746Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20753Nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20792Zinc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2092Aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2094Tin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/30Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022Two layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902Multilayered catalyst
    • B01D2255/9025Three layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155Wall flow filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9202Linear dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031Precipitation
    • B01J37/035Precipitation on carriers
    • 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)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)

Description

本発明は、排出物質処理システム用のモノリス基材にコーティングする触媒、およびそのような触媒を製造する方法に関する。また、ガソリン、ディーゼルまたは希薄燃焼ガソリンエンジンなどの自動車エンジンからの排気炭化水素およびNOx排出物質を処理する方法などの、排気ガス流中の汚染物質を低減する方法が提供される。
厳しい排出物質規制を満たすためには、テールパイプの炭化水素排出物質のかなりの低減が必要である。高融点金属酸化物支持体上に分散させた白金族金属(PGM)を含む酸化触媒は、これらの汚染物質の酸化を触媒することによって、炭化水素(HC)および一酸化炭素(CO)のガス状汚染物質の両方を二酸化炭素および水に変換するために、ガソリンまたはディーゼルエンジンの排気処理に使用されることが知られている。そのような触媒は、一般にセラミックまたは金属の基材担体に固着され、内燃機関からの排気流路に配置されて、大気に出る前に排気を処理する。
内燃機関の排気を処理するのに使用される触媒は、エンジン作動の最初の低温始動期間などの、比較的低温で作動している期間ではそれほど効果的でないが、それは、効果的な触媒変換が生じるためにはエンジン排気が十分に高温でないからである。したがって、低温始動期間(通常、エンジン起動後の最初の数秒)中の炭化水素排出物質を低減することは、テールパイプ排出物質の低減に大きな影響を及ぼす。
担持された卑金属酸化物または混合金属酸化物は、多くの用途において、PGM支持体として使用される。通常、担持された卑金属酸化物、例えばセリウム、チタニア、ランタナ、バリア、ジルコニアならびに他の多くのものは、アルミナ、シリカおよびチタニア他などの大きい表面の高融点酸化物に分散される。これらの材料は、PGMをしっかり固定し、PGMの焼結を極小化して高度な分散を維持するために使用される。しかし、高温エージングすると、卑金属酸化物は支持体と反応し、PGMに対するアンカーとしての有効性を失う。次いで、PGM−卑金属酸化物相互作用の消失によって、PGM分散が低下し触媒活性の消失をもたらす可能性がある。例として、アルミナまたはジルコニアに担持された酸化セリウムは、セリアによるPGMの安定化により良好なPGM支持体である。セリアは、焼結に対してPGMを安定化することができ、そのため、触媒活性の消失を極小化することができるPGM用のアンカーとして働く。しかし、高温焼成またはエージングの後、酸化セリウムはアルミナと反応して対応するセリア−アルミナ混合酸化物を形成する。その結果、強いPGM−セリア相互作用を消失し、最終的に触媒活性の消失を引き起こす可能性がある。
PGM−卑金属酸化物の安定化の別の可能性のある利用は、卑金属酸化物へのPGMの直接ドーピングである。新鮮な状態では、これらの卑金属酸化物支持体は非常に大きい表面積(例えば100〜200m/g)を有し、これらの材料に担持されたPGMは、環境への適用では、HC、COおよびNOx活性に非常に効果的な触媒である。しかし、700℃を超える温度にエージングすると、卑金属酸化物は崩壊し、10m/gの範囲の小さい表面積、細孔組織の崩壊、粒径の増大を引き起こす。表面積および空隙の消失は、PGM分散の消失をもたらし、そのうえ、卑金属酸化物粒子内にPGMが封入されてしまう。
コアがゼオライト材料であり、シェルがアルミナまたはジルコニアである、ディーゼル用途でコア/シェル材料についての幾つかの特許出願がある。
米国特許第9,120,077号は、ディーゼル酸化用途のための表面被覆ゼオライト材料を対象とする。ジルコニアおよびアルミナの少なくとも1つで被覆されたベータゼオライト材料表面が、ゼオライトと白金族金属の間の負の相互作用を遮蔽し、ジルコニアまたはアルミナ結合によって小さなゼオライト粒子を凝集することにより、ウォッシュコート空隙率を増やすために提供される。表面被覆ゼオライト材料は、ゼオライトの初期湿式含浸によって、または混合したゼオライトスラリーの噴霧乾燥のいずれによって製造されてもよい。噴霧乾燥された材料は壊れた球体のような粒子を含み、ウォッシュコート空隙率をより高くする。
米国特許出願公開第2014/0170043号は、高融点酸化物支持体粒子上に白金族金属のウォッシュコートを含み、モレキュラーシーブ粒子の90%超が1μmを超える粒度を有するモレキュラーシーブをさらに含む触媒物品を対象とする。
米国特許第6,632,768号は、排気ガス中の炭化水素用の吸着剤を対象とし、吸着剤は2重構造の粒子の凝集体であって、そのそれぞれは、ゼオライトコア、およびゼオライトコアを包み、ゼオライトコア中の複数の細孔と連絡する複数の貫通細孔を有するセラミックコートを含む。吸着剤用の出発材料は、ゼオライト粒子の凝集体およびセラミックコートを形成する前駆体溶液の液体混合物である。吸着剤を製造する例示の方法は、火炎合成方法および噴霧熱分解方法である。
米国特許第7,670,679号は、複数の一次微粒子および複数の一次細孔を含むコア微粒子構造を含むコアシェルセラミック微粒子;および少なくとも部分的にコア微粒子構造を囲むシェルを対象とする。コアは、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物またはカルコゲニドなどのセラミック材料を含む。シェルは、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物もしくはカルコゲニド、または遷移金属およびその酸化物などの触媒材料などのセラミック材料を含んでもよい。インサイチュー方法は、コア微粒子構造の分散液、およびシェル材料前駆体を含む溶液を混合してコアにシェル微粒子を配置することを含む。エクスシチュー方法は、乾燥または含湿化学的手段のいずれかによってコア微粒子構造にシェル材料を配置することを含み、シェル材料は、機械式または化学的手段のいずれによって配置されてもよい。
米国特許第9,101,915号は、卑金属コア、貴金属外側シェルを有する階層状コア−シェル−シェル構造、およびコアと外側シェルの間に卑金属/貴金属合金を含む中間層を含む触媒粒子を対象とする。
米国特許第8,911,697号は、炭化水素の存在下で窒素酸化物をアンモニアと反応させるための触媒活性材料を対象とする。材料は、1種または複数の遷移金属と交換されたゼオライト、または1種または複数の遷移金属と交換されたゼオライト様化合物で作製された内側コアからなり、触媒活性材料のコアは、シェルによって囲まれ、これは、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化セリウム、二酸化ジルコニウムおよびその混合酸化物から選択される1種または複数の酸化物で作製されている。個々のゼオライト粒子は、シェルを形成するための、酸化物の1種または複数の可溶性前駆体を含む溶液で含浸されている。
米国特許第9,120,077号 米国特許出願公開第2014/0170043号 米国特許第6,632,768号 米国特許第7,670,679号 米国特許第9,101,915号 米国特許第8,911,697号
排出物質を低減するのに効果的であり、その原料が安定性および費用−効果を保証しつつ効率的に使用される、エンジン触媒を提供する、継続的な必要性がある。さらに、低温始動温度を含む幅の広い温度範囲にわたって効果的な触媒活性を提供し、気相反応剤と触媒の触媒活性成分との間の効果的な接触をもたらす触媒に対する継続的な必要性がある。
一態様において、本発明は、担体上に触媒材料を含む自動車用触媒複合体であって、触媒材料は、コアとコアを取り囲むシェルとを含む複数のコアシェル支持体粒子を含む、自動車用触媒複合体を提供する。コアは、通常、最大約5μmの一次粒度分布d90を有する複数の粒子を含み、コアの粒子は、1種または複数の金属酸化物の粒子を含む。シェルは、通常、1種または複数の金属酸化物のナノ粒子を含み、ナノ粒子は、約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有する。1種または複数の白金族金属(PGM)はコアシェル支持体上に堆積される。コアシェル支持体粒子は、多孔性であり、ある実施形態において、N多孔度測定法によって測定して約30Åより大きい平均細孔半径を有する。自動車用触媒複合体は、担体の長手に沿って異なる触媒材料を含むゾーンで構成されているか、または異なる触媒材料を用いて担体上に階層化することができる。触媒材料は、自動車排気ガス流中の一酸化炭素、炭化水素およびNOxの排出緩和に効果的である。
ある実施形態において、シェルは約1〜約10μmの範囲の厚さを有する。例えば、シェルは約2〜約6μmの範囲の厚さを有することができる。一実施形態において、シェルは、コアシェル支持体の平均粒子直径の約10〜約50%の厚さを有する。粒子のコアは、約5〜約15μmなどの約5〜約20μmの範囲の例示の直径を有する。典型的には、コアシェル支持体は、コアシェル支持体の合計質量に対して約50〜約95質量%のコア、および約5〜約50質量%のシェルを含む。コアシェル支持体全体については、平均粒子直径は、通常約8μm〜約30μmの範囲にある。ある実施形態において、コアは、約0.1〜約5μmの範囲の一次粒度分布d90を有する金属酸化物の粒子を含む。
シェルの金属酸化物およびコアの金属酸化物は、独立して選択され、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、酸化マンガン、ジルコニアアルミナ、セリアジルコニア、セリアアルミナ、ランタナアルミナ、バリアアルミナ、シリカ、シリカアルミナおよびその組合せとすることができる。シェルはまた、卑金属酸化物、例えばランタン、バリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、ニオブ、ハフニウム、ガドリニウム、マンガン、鉄、スズ、亜鉛およびその組合せの酸化物を含むことができる。存在する場合、卑金属酸化物は、典型的には、コアシェル支持体粒子の質量に対して約1〜約20質量%、より典型的には約5〜約10質量%の量で使用される。
本発明のある有利な実施形態において、本発明のコアシェル粒子は、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカおよびその組合せなどの高度に安定な高融点金属酸化物(例えば前述の酸化物材料の混合酸化物)の複数の粒子で構成されたコアを含む。シェルの金属酸化物は、有利にはPGM成分についてPGM焼結を極小化するアンカーとして役立つように選択されるが、シェルの金属酸化物はまた有用な触媒機能または蓄積機能を独立して提供することができ、例として、ジルコニア、チタニア、セリア、プラセオジミア、酸化マンガン、ランタナ、バリア、酸化ガリウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛およびその組合せ(例えば、セリアジルコニアなどの前述の材料の混合酸化物)が含まれる。
シェルに堆積させるPGM成分は、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)およびその組合せからなる群から選択される。有利には、PGMは、Pt成分、Pd成分、Rh成分またはその組合せを含む。例えば、PtとPdの質量比は約5:1〜約1:5の範囲とすることができる。PtおよびPdの合計量は、典型的には、コアシェル支持体の合計質量に対して約0.1〜約5質量%である。
ある実施形態において、シェルはセリアを含み、コアは、ジルコニア、アルミナ、セリアジルコニアおよびランタナジルコニアの少なくとも1つを含み、シェルは1種または複数のPGMを含む。他の実施形態において、シェルは、ジルコニアおよびアルミナの少なくとも1つを含み、コアはセリアまたはセリアジルコニアを含み、シェルは1種または複数のPGMを含む。
担体は、フロースルー基材または壁流フィルターなどの、当業界で公知の様々な担体から選択される。通常、担体へのコアシェル支持体粒子の装填率は、約0.5〜約3.0g/inである。
自動車用触媒複合体は、高融点金属酸化物結合剤(例えばアルミナ、ジルコニアまたはその混合物)、またはコアシェル支持体粒子と混合された、任意にPGMで含浸された別の金属酸化物成分などの成分をさらに含むことができる。一実施形態において、別の金属酸化物成分は、任意にPt成分、Pd成分、Rh成分またはその組合せを含浸させた、アルミナ、ジルコニア、セリアおよびセリアジルコニアからなる群から選択される。
自動車用触媒複合体は、単層触媒ウォッシュコートまたは多層構造の一部として使用することができる。例えば、自動車用触媒複合体は、単層のガソリン触媒の形態で使用することができる。他の実施形態において、自動車用触媒複合体は、第1の層としてのコアシェル支持体粒子、および第1の層の上に重なるPGM(例えばPd成分、Pt成分、Rh成分またはその組合せ)で含浸された金属酸化物と酸素蓄積成分(例えばセリアジルコニア)とを含む第2の層を含む多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態である。また別の実施形態において、自動車用触媒複合体は、第1の層としてのコアシェル支持体粒子、および第1の層の上に重なるPGM(例えばPt成分、Pd成分またはその組合せ)で含浸された金属酸化物の第2の層、および第2の層の上に重なる金属酸化物とPGM(例えばPd成分、Rh成分またはその組合せ)で含浸された酸素蓄積成分との混合物を含む第3の層を含む、多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態で使用される。
排気処理システムにおける本発明の自動車用触媒複合体の配置は変えることができ、ガソリン排気システムの、接近して連結された、または床下の位置にコアシェル支持体粒子を含有する触媒材料の配置を含むことができる。
特定の一実施形態において、本発明の自動車用触媒複合体は、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)およびNOxを変換する触媒として効果的な形態であり、コアは、約0.1μm〜約5μmの範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物の粒子を含み;シェルは、約5nm〜約100nm(0.1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物のナノ粒子を含み;コアシェル支持体に堆積された、1種または複数の白金族金属(PGM)をさらに含み;コアシェル支持体粒子は、N多孔度測定法によって測定して約30Åより大きい平均細孔半径を有する。
別の態様において、本発明は、ガソリンエンジンなどの内燃機関の下流に位置する、本明細書に述べる実施形態のいずれかの自動車用触媒複合体を含む排気ガス処理システムを提供する。
また別の態様において、本発明は、炭化水素および一酸化炭素を含む排気ガスを処理する方法であって、排気ガスを、本明細書に述べる実施形態のいずれかの自動車用触媒複合体と接触させることを含む方法を提供する。
またさらなる態様において、本発明は、自動車用触媒複合体を製造する方法であって、例えば、コア構造用の水性懸濁液中の、最大約5μmの一次粒度分布d90を有し、1種または複数の金属酸化物を含む複数の粒子を得ることと;約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物のナノ粒子の溶液を得ることと;コア構造用の水性懸濁液とナノ粒子の溶液とを混合して混合物を形成することと;複数のコアシェル支持体粒子を形成するための混合物を噴霧乾燥することと;コアシェル支持体粒子を1種または複数の白金族金属(PGM)で処理して触媒材料を形成することと;担体に触媒材料を堆積させることとを含む方法を提供する。コアシェル支持体に堆積された1種または複数のPGMは、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)およびその組合せからなる群から選択することができる。
本発明は、また、コアとコアを取り囲むシェルとを含む複数のコアシェル支持体粒子を含む、触媒物品へのコーティングとして使用するように適応させた微粒子材料であって、コアは、最大約5μmの一次粒度分布d90を有する複数の粒子を含み、コアの粒子は、1種または複数の金属酸化物の粒子を含み;シェルは、1種または複数の金属酸化物のナノ粒子を含み、ナノ粒子は、約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有し;前記微粒子材料は、コアシェル支持体に1種または複数の白金族金属(PGM)を含み、コアシェル支持体粒子は乾燥形態または水スラリー形態である、微粒子材料を提供する。
本開示は、添付の図面と関連して本開示の各種実施形態の以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解することができる。
本発明のコアシェル支持体粒子の概略の表現である。 実施例1で製造した、90%のランタナ/ジルコニアコアを包む10%のセリアシェルの支持体の2つの異なる拡大率の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。 実施例1で製造した、90%のランタナ/ジルコニアコアを包む10%のセリアシェルの支持体の2つの異なる拡大率の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。 実施例2で製造した、70%のランタナ/ジルコニアコアを包む30%のセリアシェルの支持体の2つの異なる拡大率の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。 実施例2で製造した、70%のランタナ/ジルコニアコアを包む30%のセリアシェルの支持体の2つの異なる拡大率の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。 実施例3で製造した本発明のコアシェル粒子にRhを含む2層ウォッシュコート構造の表現である。 950℃でエージングした後の、3種の比較材料と比べた、2種の発明材料についてのNO排出対時間の試験結果である。 950℃でエージングした後の、3種の比較材料と比べた、2種の発明材料についてのHC排出対時間の試験結果である。 比較例4の構造の表現である。 実施例5で製造した、本発明のコアシェル粒子に担持されたPdを含む、1層のウォッシュコート構造の表現である。 950℃でエージングした後の、比較例4と比較した、実施例5についてのHC排出対時間の試験結果である。 950℃でエージングした後の、比較例4と比較した、実施例5についてのNO排出対時間の試験結果である。 本発明の自動車用触媒複合体を含んでもよいハニカム型基材の透視図である。 図10Aと比べて拡大し、図10Aの担体の端面に平行な面に沿った部分的断面図であり、図10Aに示される複数のガス流路の拡大図を示す。 本発明の自動車用触媒複合体が利用される、排出物質処理システムの実施形態の概略の描写を示す。 ガソリンエンジン排出物質制御システムにおける使用に適応させた本発明の自動車用触媒複合体を含む例示の多層触媒構造を図示する。 ガソリンエンジン排出物質制御システムにおける使用に適応させた本発明の自動車用触媒複合体を含む例示の多層触媒構造を図示する。 ガソリンエンジン排出物質制御システムにおける使用に適応させた本発明の自動車用触媒複合体を含む例示の多層触媒構造を図示する。 ガソリンエンジン排出物質制御システムにおける使用に適応させた本発明の自動車用触媒複合体を含む例示の多層触媒構造を図示する。 ガソリンエンジン排出物質制御システムにおける使用に適応させた本発明の自動車用触媒複合体を含む例示の多層触媒構造を図示する。
本発明は、HC/COの酸化およびNOxの緩和を提供するコアシェル支持体粒子を含む触媒複合体であって、コアシェル支持体粒子が統合された触媒材料を形成するためにそこに担持された1種または複数の白金族金属(PGM)を含む、複合体に関する。触媒複合体は、複数の金属酸化物粒子のコア、および金属酸化物のナノ粒子の多孔性保護シェルを含む。N多孔度測定法によって測定して30Åより大きい平均細孔半径を有する例示の実施形態について、コアシェル支持体は多孔性であると考えられる。
大きいPGM表面の曝露の維持は、エージング後の触媒活性を維持するために有利である。本発明において、卑金属酸化物は、複数の高融点酸化物粒子の上に重なる、制御された厚さのシェルコーティングとして使用することができる。卑金属酸化物は、高融点酸化物のコアの安定性によりシェルの配置および表面の曝露を維持する。そのため、コアシェル支持体構造へのPGMのドーピングによって、排気流れ中の気相反応体にPGMは曝露される。本発明のコアシェル粒子40の一実施形態の表現を図1で述べている。ここで、粒子は、分散した金属酸化物60のシェルが囲む、金属酸化物50の複数のコア粒子を含み、シェルはPGM成分70でドープされている。
本発明の触媒複合体は、ある実施形態における幾つかの恩恵としては、例えば、コアを安定化し、PGM成分を粒子の外側シェルと関連づけることにより、様々な作業温度で酸化反応効率を高め(触媒活性成分は、必要とする限定的な拡散により気相反応剤と急速に接触し、粒子は急速に熱エネルギーを受け取る。)、様々な有用な特性を組み合わせたコアおよびシェルにおいて異なる金属酸化物材料を使用し(例えば、他の金属酸化物担体との、酸素蓄積成分としてのセリアの組合せ)、およびまた粒子内のPGM成分の移動を妨害することができる(例えばシェルからコアへのRhの移動の低減)。またさらに、本発明は、コーティング層内の拡散を限定することができる、最小含量のサブミクロン粒子(多くの場合、混練された粒子と関連づけた)を含む、比較的均一な粒径(例えば5〜30または5〜20μmの範囲)のコーティング材料の形成を可能にする。
本発明は、コアシェル支持体を形成する効果的な方法であって、コアの粒子は比較的厚い保護層で包まれるが、しかし、結果として得られた粒子は効果的な粒度分布を維持して外部シェルを破壊せずに、モノリス基材へのコーティングを可能にする方法を提供する。これを達成するために、コアに使用される金属酸化物粒子は、最大約5μm(最大約3μmなど)の一次粒度分布d90を有し、多くの場合60〜80μmもの大きさの市販の金属酸化物粒子を所望の寸法範囲に混練することによって達成することができる(例えば、乾燥混練またはスラリー混練を使用して)。さらに、コアシェル粒子のシェルは、例えば最大1μmの範囲のコロイドナノ粒子を使用して製造される。この範囲は、所望の厚さおよび空隙率を有するシェルの開発を可能にする。
本発明は、モノリス基材コーティングに適切な寸法(例えば5〜30μm)を有するコアシェル支持体粒子を提供する。ある実施形態において、コアシェル支持体粒子は、約15〜約25μm(例えば約18〜約22μm)の範囲のd90を有する。重要なことには、コアシェル支持体粒子は、シェルを破損し、コアの粒子を露出させるコアシェル粒子の混練を必要としない被覆可能な寸法範囲で提供される。被覆可能な寸法の粒子を達成するためのある特許において示唆される粒子の混練は、コアの粒子の露出によりコアシェル粒子を生み出す目的を挫折させる。
以下の定義が本明細書において使用される。
本明細書において使用される場合、「白金族金属(PGM)成分」、「白金(Pt)成分」、「ロジウム(Rh)成分」、「パラジウム(Pd)成分」、「イリジウム(Ir)成分」、「ルテニウム(Ru)成分」などは、卑金属または化合物(例えば酸化物)形態の白金族金属それぞれを指す。
「BET表面積」とは、N吸着量測定によって表面積を求めるBrunauer−Emmett−Teller方法を指す、通常の意味を有する。他に明示しない限り、「表面積」とはBET表面積を指す。
「一次粒子」とは、材料の個々の粒子を指す。
「凝集体」とは、一次粒子が一緒にクラスター化または固着された一次粒子の集合体を指す。
「一次粒度分布d90」とは、走査型電子顕微鏡法(SEM)または透過型電子顕微鏡法(TEM)によって測定して粒子の90%が指定範囲のフェレー径を有することを示す粒子の特性を指す。
「ウォッシュコート」とは、ハニカム状のフロースルーモノリス基材またはフィルター基材などの、基材に塗布される触媒または他の材料の薄い固着性コーティングであり、処理されるガス流の通過が可能になるほど多孔性である。
コアシェル支持体粒子
自動車用触媒複合体は、コアとコアを取り囲むシェルとを含む複数のコアシェル支持体粒子を含む。コアは、通常、最大約5μmの一次粒度分布d90を有する複数の粒子を含み、コアの粒子は、1種または複数の金属酸化物の粒子を含む。上記に認められるように、コア構造は、所望の寸法:約0.1μm〜約5μmの範囲の一次粒度分布d90(好ましくは約0.25〜約3μmの範囲のd90)の、金属酸化物粒子を含む。一次粒子の所望の寸法範囲を達成するために、コアの粒子はより大きな粒子(例えば凝集粒子)から混練されてもよい。典型的にはスラリー状の、粒子の混練は、ボールミルまたは他の類似装置で達成されてもよく、混練中のスラリーの固形分は、例えば約10〜50質量%、とりわけ約10〜40質量%であってもよい。
「金属酸化物」は、ガソリンまたはディーゼルエンジン排気と関連した温度などの高温で化学的および物理的な安定性を示す多孔性金属含有酸化物材料を指す(時には高融点金属酸化物または高融点酸化物と称される)。例示の金属酸化物としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、プラセオジミア、酸化スズなど、ならびに原子ドープした組合せを含み、大きい表面積または活性アルミナなどの活性化合物を含む物理的な混合物またはその化学的組合せが含まれる。金属酸化物の例示の組合せには、シリカアルミナ、セリアジルコニア、プラセオジミアセリア、アルミナジルコニア、アルミナ−セリア−ジルコニア、ランタナアルミナ、ランタナ−ジルコニア−アルミナ、バリアアルミナ、バリア−ランタナ−アルミナ、バリア−ランタナ−ネオジミア−アルミナおよびアルミナセリアが含まれる。例示のアルミナには、大細孔ベーマイト、ガンマアルミナおよびデルタ/シータアルミナが含まれる。例示の方法において出発材料として使用される有用な市販アルミナは、BASF Catalysts LLC(Port Allen、La.、USA)から入手可能である、高かさ密度ガンマアルミナ、低または中位かさ密度の大細孔ガンマアルミナ、および低かさ密度の大細孔ベーマイトおよびガンマアルミナなどの活性アルミナを含む。
「ガンマアルミナ」または「活性アルミナ」とも称されるアルミナ支持材などの、大きい表面積の金属酸化物支持体は、通常、60m/gを超える、多くの場合最大約200m/g以上のBET表面積を示す。そのような活性アルミナは、通常、アルミナのガンマおよびデルタ相の混合物であるが、しかし、また相当な量のイータ、カッパおよびシータアルミナ相を含んでいてもよい。「BET表面積」は、N吸着によって表面積を求めるBrunauer、Emmett、Teller方法を指す、通常の意味を有する。望ましくは、活性アルミナは、60〜350m/g、典型的には90〜250m/gの比表面積を有する。
ある実施形態において、本明細書に開示される触媒組成物に有用な金属酸化物支持体は、Siドープしたアルミナ材料(1〜10%のSiO−Alを含むがこれらに限定されない)などのドープしたアルミナ材料、Siドープしたチタニア材料(1〜10%のSiO−TiOを含むがこれらに限定されない)などのドープしたチタニア材料、または、SiドープしたZrO(5〜30%のSiO−ZrOを含むがこれらに限定されない)などのドープしたジルコニア材料である。
アルミナおよびジルコニアは、コアまたはシェルの主要な金属酸化物としていくらかの保護効果を持ち得るが、一部の実施形態において、そのような材料は、ある種のガソリンまたはディーゼルエンジンにおいて観察されるような(例えば850℃と同等またはそれを超える温度)、高度のエージング条件ではあまり効果的ではない。そのような場合、ランタナ、バリア、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよびその組合せなどの、1種または複数の追加の金属酸化物ドーパントを含む金属酸化物を使用することが有利となり得る。金属酸化物ドーパントは、通常、コアシェル支持体の質量に対して約1〜約20質量%の量で存在する。
ドーパント金属酸化物は、初期湿式含浸法を使用して、またはコロイド混合酸化物粒子の使用によって導入することができる。とりわけ好ましいドープした金属酸化物には、コロイドのバリアアルミナ、バリアジルコニア、バリアチタニア、ジルコニアアルミナ、バリア−ジルコニア−アルミナ、ランタナジルコニアなどが含まれる。卑金属酸化物を用いるドーピングは、シェル粒子を安定化し、厳しいエージング条件後に良好なPGMの分散を維持するのに重要である。
コア構造のまわりのシェル構造は、1種または複数の上で注目した金属酸化物のナノ粒子を含む。噴霧乾燥によってコアシェル支持体を形成すると、シェルの粒子は凝集し、それは、一次粒子が一緒にクラスター化されて、非常に多孔性のシェル構造を形成し、そしてガス拡散してコア中への出入りを可能にすることを意味する。ナノスケール寸法粒子の使用は、表面コーティングを形成するために可溶性アルミニウムまたはジルコニウム塩の溶液含浸に依存する手法と異なり、有利なシェルコーティングを生み出す。したがって、シェル構造は、コロイド溶液からの粒子などの非常に分散したナノ粒子から形成され、所望の寸法を有している。好ましい実施形態において、シェルを形成するために使用されるコロイド溶液の一次粒度分布d90は、約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲、より好ましくは20nm〜約500nmの範囲のd90である。噴霧乾燥および焼成に続いて、シェル中のナノ粒子は、一緒に凝集または融合して多孔性構造を有するより大きな粒子を形成し、そしてガス拡散してコア中への出入りを可能にしてもよいことが注目される。したがって、シェル材料について上で注目した粒度範囲は、噴霧乾燥および焼成前の粒度を指すが、多くの実施形態の最終の噴霧乾燥/焼成された生成物において幾つかの識別可能なナノ粒子を見ることができる。他の実施形態において、シェルはそのようなナノ粒子の凝集体で形成されている。シェルの結晶構造は様々であってもよく、スピネル、ペロブスカイト、パイロクロアまたはそのような構造の組合せを含んでもよい。
ある実施形態において、シェルは約1〜約10μm、好ましくは約2〜約6μmの範囲の厚さを有する。一実施形態において、シェルは、コアシェル支持体の平均粒子直径の約10〜約50%(例えば約20〜約30%)の厚さを有する。通常、コアシェル支持体は、コアシェル支持体の合計質量に対して約50〜約95質量%(例えば約60〜約90%)のコア、および約5〜約50質量%(例えば約10〜約30%)のシェルを含む。シェル厚さは、用途の厳しさに、一部基づいて選択することができる。例えば、より高いエージング温度には、約5〜約10μmの範囲などの、より厚いシェルを必要とする。コアおよびシェルの厚さは、走査電子顕微鏡法(SEM)または透過型電子顕微鏡法(TEM)を使用して、観察し測定することができる。
全体のコアシェル支持体について、平均粒子直径は通常、約8μm〜約30μmの範囲にある。平均粒子直径は、光散乱技法(動的光散乱または静的光散乱)によって測定されて、または走査電子顕微鏡法(SEM)で目に見える粒子直径の測定によって測定される。
1種または複数の白金族金属(PGM)は、コアシェル支持体粒子のシェルに、堆積させるかまたは他の方法で結合させる。本明細書において注目される所望の厚さの連続的なシェルを生み出すと、外部シェルへのPGMの堆積を可能にし、コアの粒子へのPGMの堆積を極小化する。
本明細書において使用される場合、「白金族金属」または「PGM」とは、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)およびその混合物を含む、白金族金属またはその酸化物を指す。他の実施形態において、白金族金属は、白金、パラジウムまたは約1:5〜約5:1の質量比などのその組合せを含む。ある実施形態において、PGM成分は白金のみまたはパラジウムのみ、またはロジウムのみである。他の実施形態において、PGM成分は、ロジウムと白金、またはロジウムとパラジウム、または、白金とパラジウムとロジウムの組合せである。PGM成分(例えばPt、Pd、Rhまたはその組合せ)の濃度は変え得るが、しかし、通常、コアシェル支持体の合計質量に対して約0.1質量%〜約5質量%である。
PGM成分の水溶性化合物(例えば前駆体塩)または水分散可能な化合物(コロイド粒子)または複合体が、通常、堆積/含浸のために使用される。一般に、経済面および環境側面の両方の観点から、PGM成分の溶解性化合物または複合体の水溶液が利用される。焼成工程中、または少なくとも複合体の使用の初期段階の間、そのような化合物は、金属またはその化合物の触媒活性型に変換される。PGM成分の例示の水溶性塩には、アミン塩、硝酸塩および酢酸塩が含まれる。
コアシェル支持体は、コアおよびシェル構造の粒子から製造された水スラリーを噴霧乾燥することによって形成されてもよい。噴霧乾燥の条件は、例えば、約150〜350℃の温度および大気圧を含むことができる。噴霧乾燥支持体は、次に、統合された触媒材料を形成するためにPGMで処理されてもよい。次に、コアシェル支持体および/または統合された触媒材料はスラリー化され、担体、例えば、フロースルーハニカム基材または壁流基材上にさらなる混練なしで被覆されてもよい。
コロイドシェル材料(例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、セリアなど)で作製された結合粒子の存在下で、コアの金属酸化物粒子を噴霧乾燥によってコアシェル支持体を形成するとコアの粒子は、コロイド粒子によって一緒に固着することができる。
ある好ましい実施形態において、コアの少なくとも1種の金属酸化物は、シェルの少なくとも1種の金属酸化物とは異なる。ある実施形態において、シェルまたはコアの金属酸化物の少なくとも1つは、酸素蓄積成分として特徴づけることができる。酸素蓄積成分(OSC)は、多価の酸化状態を有し、酸化条件下で、酸素(O)もしくは酸化窒素(NO)などの酸化剤と活発に反応することができ、または還元条件下で一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)もしくは水素(H)などの還元剤と反応する実体である。適切な酸素蓄積成分の例は、セリアおよびプラセオジミアを含む。OSCは時には混合酸化物の形態で使用される。例えば、セリアは、セリウムとジルコニウムの混合酸化物、および/またはセリウム、ジルコニウムとネオジムの混合酸化物として送達することができる。例えば、プラセオジミアは、プラセオジムとジルコニウムの混合酸化物、および/またはプラセオジム、セリウム、ランタン、イットリウム、ジルコニウムとネオジムの混合酸化物として送達することができる。
酸素蓄積成分を含むコアシェル粒子の例示の実施形態は、シェルがセリアを含み、コアが、ジルコニア、アルミナ、セリアジルコニアおよびランタナジルコニアの少なくとも1つを含む(シェルは1種または複数のPGMを含む)支持体粒子を含むか、または、シェルがジルコニアおよびアルミナの少なくとも1つを含み、コアがセリアまたはセリアジルコニアを含む(シェルは1種または複数のPGMを含む)支持体粒子を含む。
基材
1種または複数の実施形態によると、触媒組成物用の基材は、自動車用触媒の製造に、通常、使用される任意の材料で構成され、通常、金属またはセラミックのハニカム構造を含む。基材は、通常、触媒ウォッシュコート組成物が塗布され固着される複数の壁面を提供し、それによって、触媒組成物用の担体として働く。
例示の金属基材は、チタンおよびステンレス鋼、ならびに鉄が実質的または主要な成分である他の合金などの耐熱性の金属および金属合金を含む。そのような合金は、ニッケル、クロムおよび/またはアルミニウムの1つまたは複数を含んでいてもよく、これらの金属の合計量は、有利には、少なくとも15質量%の合金、例えば10〜25質量%のクロム、3〜8質量%のアルミニウムおよび最大20質量%のニッケルを含む。また合金は、例えばマンガン、銅、バナジウムおよびチタンなどの少量または微量の1種または複数の他の金属を含んでよい。表面または金属担体は、高温、例えば、1000℃以上で酸化して基材の表面に酸化物層を形成し、合金の耐食性を改善してウォッシュコート層の金属表面への固着を容易にし得る。
基材を構成するために使用されるセラミック材料は、例えば、菫青石、ムライト、菫青石−αアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、黝輝石、アルミナ−シリカ−マグネシア、ジルコンケイ酸塩、ケイセン石、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタライト、αアルミナ、アルミノケイ酸塩などの任意の適切な耐火材料を含んでもよい。
通路が流体の流れに対して開いているような、基材の入口から出口面に延在する複数の微細で平行なガス流路を有するモノリスフロースルー基材などの任意の適切な基材が用いられてもよい。入口から出口へ本質的に直線状の経路である通路は、通路を通って流れるガスが触媒材料と接触するように、触媒材料がウォッシュコートとして被覆される壁によって画定される。モノリス基材の流路は、任意の適切な断面形状のものであってもよい、例えば台形、矩形、四角形、三角形、六角形、楕円形、円形などの薄い壁のあるチャネルである。そのような構造は、断面の1平方インチ当たり約60〜約1200以上のガス入口の開口(すなわち「セル」)(cpsi)を、通常、約300〜600cpsiを含んでいてもよい。フロースルー基材の壁厚は変えることができ、典型的な範囲は0.002〜0.1インチである。代表的な市販されているフロースルー基材は、菫青石の基材であり、400cpsiおよび6ミルの壁厚、または600cpsiおよび4ミルの壁厚である。しかし、本発明が、特定の基材型、材料または幾何形状に限定されないことは理解されよう。
代替の実施形態において、基材は壁流基材であってもよく、各通路は、基材本体の一端で非多孔性詰め物を用いてブロックされ、代替の通路は、反対の端面でブロックされている。これにより、出口に到達するためには、壁流基材の多孔性の壁を通ってガスが流れる必要がある。そのようなモノリス基材は、最大約700cpsi以上、例えば、約100〜400cpsi、より典型的には約200〜約300cpsiを含んでいてもよい。セルの断面の形状は上記のように変えることができる。通常、壁流基材は0.002〜0.1インチの間の壁厚を有する。代表的な市販の壁流基材は、多孔性の菫青石から構成され、その例は、200cpsiおよび10ミルの壁厚、または300cpsiおよび8ミルの壁厚、および45〜65%の間の壁空隙率を有する。チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素などの他のセラミック材料も壁流フィルター基材として使用される。しかし、本発明が特定の基材型、材料または幾何形状に限定されていないことは理解されよう。基材が壁流基材である場合、壁の表面に配置されることに加えて、それに関連する触媒組成物(例えばCSF組成物)が、多孔性の壁(すなわち、細孔の開口を部分的にまたは完全に塞いで)の細孔構造に浸透することができることに注意されたい。
図10Aおよび10Bは、本明細書に記載されるウォッシュコート組成物で被覆されたフロースルー基材の形態の例示の基材2を図示する。図10Aを参照すると、例示の基材2は、円筒形状および円筒状外面4、上流端面6および端面6と同一の対応する下流端面8を有する。基材2は、その中に複数の微細で平行なガス流路10を形成している。図10Bで分かるように、流路10は、壁12によって形成され、担体2を通って上流端面6から下流端面8に延在し、流体、例えばガス流が、そのガス流路10を介して担体2を縦方向に抜けて流れることができるように、通路10は妨げられていない。図10Bでより容易に分かるように、壁12は、ガス流路10が実質的に規則的な多角形の形状を有するように採寸され構成されている。示したように、所望の場合、ウォッシュコート組成物は、複数の別個の層に塗布することができる。図の実施形態において、ウォッシュコートは、担体部材の壁12に固着した個別の底部ウォッシュコート層14と、底部ウォッシュコート層14を覆って被覆された第2の個別の上部ウォッシュコート層16の両方からなる。本発明は1つまたは複数(例えば2、3または4)のウォッシュコート層を用いて実行することができ、図10Bに図示された2層の実施形態に限定されない。
ウォッシュコートまたは組成物の触媒金属成分もしくは他の成分の量を記載する際、触媒基材の1単位体積当たりの成分の質量単位を使用することは好都合である。したがって、1立方インチ当たりのグラム(「g/in」)、および1立方フィート当たりのグラム(「g/ft」)という単位は、本明細書において、基材の空隙体積を含む、基材の1体積当たりの成分の質量を意味するように使用される。g/Lなどの体積当たりの他の質量単位もまた時には使用される。モノリスフロースルー基材などの触媒基材上の触媒組成物の合計装填率は、典型的には約0.5〜約6g/in、より典型的には約1〜約5g/inである。コアシェル支持体粒子の合計装填率は典型的には約0.5〜約3.0g/inである。これらの単位体積当たりの質量は、通常、触媒ウォッシュコート組成物での処理前後に触媒基材を秤量することにより計算され、処理方法が触媒基材の乾燥および高温での焼成を伴っているので、これらの質量は、本質的に、ウォッシュコートスラリーの水がすべて除去された本質的に溶媒を含まない触媒コーティングを表わすことが注目される。
本明細書に記載される触媒材料のいずれかの分散液は、ウォッシュコート用のスラリーを形成するために使用されてもよい。触媒粒子に加えて、スラリーは、任意に結合剤としてアルミナまたは他の高融点金属酸化物、会合性増粘剤、および/または界面活性剤(陰イオン性、陽イオン性、非イオン性または両性界面活性剤を含む)を含んでもよい。一実施形態において、スラリーは酸性であり、約2から約7未満のpHを有する。スラリーのpHは適当量の無機または有機酸をスラリーに添加することによって低下させてもよい。その後、所望の場合、水溶性または水分散可能な化合物安定剤、例えば酢酸バリウム、および促進剤、例えば硝酸ランタンが、スラリーに加えられてもよい。本明細書に開示される実施形態によると、好ましくは、スラリーは、その後の混練を最小限しか必要としないか、または全く必要としない。次いで、担体はそのようなスラリーに1回または複数回浸漬されてよく、または、所望の装填率のウォッシュコートが担体に堆積されるようにスラリーが担体に被覆されてもよい。その後、被覆された担体は、例えば500〜600℃で約1〜約3時間加熱することによって焼成される。追加の層が製造され、上記と同じ方式で前の層に堆積させてもよい。
自動車用触媒複合体は、コアシェル支持体粒子と混合されたさらなる成分、例えばコアシェル支持体粒子と混合され任意にPGMで含浸された別の金属酸化物成分を含むことができる。一実施形態において、別の金属酸化物成分は、任意にPt成分、Pd成分、Rh成分またはその組合せで含浸された、アルミナ、ジルコニア、セリアおよびセリアジルコニアからなる群から選択される。
自動車用触媒複合体は、単層触媒ウォッシュコートまたは多層構造の一部として使用することができる。例えば、自動車用触媒複合体は、シェルの1種または複数の高融点金属酸化物のナノ粒子がPGMをそこに堆積させる単層ガソリン触媒の形態で使用することができる。他の実施形態において、自動車用触媒複合体は、第1の層としてのコアシェル支持体粒子、および第1の層の上に重なる金属酸化物を含む第2の層を含む、多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態をしており、本明細書で注目する金属酸化物のいずれか、およびPGM(例えばPd成分、Rh成分またはその組合せ)で含浸された酸素蓄積成分(例えばセリアジルコニア)を含む。また別の実施形態において、自動車用触媒複合体は、第1の層としてのコアシェル支持体粒子、第1の層の上に重なるPGM(例えばPt成分、Pd成分またはその組合せ)で含浸された金属酸化物の第2の層、および第2の層の上に重なる金属酸化物の混合物とPGM(例えばPd成分、Rh成分またはその組合せ)で含浸された酸素蓄積成分とを含む第3の層を含む、多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態で使用される。
上記に認められるように、自動車用触媒複合体は、担体の長手に沿って異なる触媒材料を含むゾーンで構成されているか、または異なる触媒材料を用いて担体上に階層化することができる。例えば、ガソリンエンジン用の様々な例示の階層化および/またはゾーン化された配置は、図12A〜12Eに述べられている。図12Aにおいて、任意の追加の高融点酸化物粒子を含むコアシェル支持体粒子は、基材上の第1の層に被覆され、第2の上に重なる層は、パラジウムおよびロジウムならびに任意に白金で含浸された支持材を(本明細書で注目する高融点金属酸化物などに)含む。各PGM成分用の支持材は同じでも異なっていてもよく、例示の異なる支持材はアルミナ、セリアジルコニア、ランタナジルコニアなどを含むことに注意されたい。コアシェル支持体粒子がシェル中に含浸されたパラジウム(任意に白金)を含むことができること以外に注意すれば、図12Bは図12Aに類似している。パラジウムを含む中間の保護アルミナ層が、外側のPGM含有層と内側コアシェル支持体粒子層の間に装入されている以外は、図12Cは図12Aに類似している。コアシェル支持体粒子およびPGM含浸アルミナが第1の層として区画に被覆されている以外は図12Dおよび12Eは、図12Cに類似している。図12Eにおいて、区画に被覆されたコアシェル支持体粒子は、シェルに含浸されたPGM成分をさらに含む。
排出物質処理システム
本発明は、また、本明細書に記載される触媒組成物を組み込んだ排出物質処理システムを提供する。本発明の触媒組成物を含む触媒物品は、通常、排気ガス排出物質処理のための1種または複数の追加の成分を含む統合された排出物質処理システムに使用される。排出物質処理システムの様々な成分の相対的な配置は変えることができる。例えば、排出物質処理システムは、選択接触還元(SCR)の触媒物品をさらに含んでよい。処理システムは、アンモニア酸化(AMOx)材料、アンモニア発生触媒、ならびにNOx蓄積および/またはトラッピング成分(LNT)などのさらなる成分を含むことができる。成分の先の列挙は単に例示であり、本発明の範囲の限定として見るべきでない。
1つの例示の排出物質処理システムは、図11に例証され、それは、排出物質処理システム20の概略の表現を描く。示すように、排出物質処理システムは、エンジン22(例えばガソリンまたは希薄燃焼ガソリンエンジン)の下流に直列で複数の触媒成分を含むことができる。触媒成分の少なくとも1つは、本明細書において述べられている本発明の酸化触媒とする。本発明の触媒組成物は、多数の追加の触媒材料と合わせることができ、追加の触媒材料と比較して様々な位置で装入することができる。図11は、5つの触媒成分、直列の24、26、28、30、32を例証する。しかし、触媒成分の合計数は変えることができ、5つの成分は単に一例である。本発明の触媒組成物は、排気処理システムの、接近して連結した、または床下の位置に配置することができる。
本発明の幾つかの例示の実施形態を記載する前に、以下の記載に述べる構造または方法の工程の詳細に、本発明が限定されないことが理解されるはずである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実行することができる。以下に、単独でまたは無制限に組み合わせて使用される、記述されたそのような組合せを含む、好ましい意匠が提供され、そのための使用は、本発明の他の態様の触媒、システムおよび方法を含む。
[実施例]
以下の非限定的な実施例は、本発明の様々な実施形態を例証するのに役立つと予想される。
10%のCeO2シェルおよび90%のLa2O3−ZrO2コアの製造
La2O3−ZrO2コアの粒子は8%のLa2O3および92%のZrO2で構成される。コロイド性CeO2(20%のCeO2)750グラムを水約1630グラムに加える。La2O3(8%)/ZrO(92%)粒子1369グラムをゆっくり加える。非常によく混合する。90%の元の粒度分布(すなわちD90)は65〜70μm未満である。スラリーを混練して90%で4〜5μm未満の粒度分布にする。最終のスラリー特性は、pH=6.3、固形分34.7%および粘度=12.5cpである。スラリーを噴霧乾燥して粉末にし、10%のCeO2を含むCeO2シェル、および90%のLa2O3−ZrO2のコアを形成する。110℃で2時間乾燥し、550℃で2時間焼成する。図2Aおよび2Bに示すように、コアシェル構造を求めるために走査型電子顕微鏡を使用した。
30%のCeO2シェルおよび70%のLa2O3−ZrO2コアの製造
コロイド性CeO2(20%のCeO2)2250グラムを水約435グラムに加える。La2O3(8%)/ZrO(92%)1064グラムをゆっくり加える。非常によく混合する。90%の元の粒度分布は65μm未満である。スラリーを混練して90%で4〜5μm未満の粒度分布にする。最終のスラリー特性は、pH=5.26、固形分37.9%および粘度=9cpである。スラリーを噴霧乾燥して粉末にし、30%のCeO2を含むCeO2シェル、および70%のLa2O3−ZrO2のコアを形成する。110℃で2時間乾燥し、550℃で2時間焼成する。図3Aおよび3Bに示すように、走査型電子顕微鏡をコアシェル構造を求めるために使用した。
実施例1のコアシェル粒子を含む発明の三元変換(TWC)触媒
この実施例は、実施例1に記載した発明の材料を使用する、2層ウォッシュコート設計の形態の三元変換(TWC)触媒の製造を記載する。別個のPdおよびRhウォッシュコートを、モノリス基材(600セル/inおよび4ミルの壁厚)に塗布した。PdおよびRhの装填率はそれぞれ47および3g/ft3である。同じモノリス基材をすべての実施例に使用した。
a.第1の(最下)Pd層:Pdスラリーを、30%のPdをアルミナに含浸させることにより製造し、続いて550℃で焼成した。次いで、アルミナ上の焼成されたPdを水に加え、約40%の固形分を含むスラリーを作製した。次いで、約4〜4.5のpHでアルミナスラリー上のPdを、90%で10〜12μm未満の粒度分布に混練した。残りのPd(70%)を、40%のCeO2、50%のZrO2および10%のLaおよびY酸化物の組成を有するセリアジルコニア材料に施した。次いで、CeO2−ZrO2上のPdをスラリー(約40%の固形分)にし、90%で10〜12μm未満の粒度分布に混練した。次いで、2種のスラリーを混合した。硝酸ジルコニウムおよび硫酸バリウムを、組み合わせたスラリーに加え、約30分間よく混合し、菫青石の基材に塗布した。次いで、標準コーティング技法を使用して、Pd層を基材に被覆して、空気中550℃で焼成後、以下の組成を有するウォッシュコート装填率2.1g/in3を与えた:Pd=0.0272g/in3、Pd/Al2O3=0.35g/in3、Pd/CeO2−ZrO2=1.5g/in3(ZrO2=0.004g/in3)およびBaO=0.15g/in3。
b.第2の(最上)Rh層:Rh層は、実施例1からのコアシェル支持体粒子に硝酸Rhを含浸させることにより製造した。Rhは、モノエタノールアミンを使用して、支持体に化学的に固定した。支持体上のRhは、約30%の固形分を含むスラリーにした。スラリーのpHおよび粘度は、良好なスラリーのレオロジーに調整し、Pdコートを覆って塗布した。焼成後のウォッシュコート装填率は1.04g/in3であり、Rh=0.0017g/in3、コアシェル支持体=1g/in3で構成されていた。図4は、PGM合計装填率が約50g/ft3(47g/ft3のPdおよび3g/ft3のRh)である最終の2層構造の表現を提供する。
実施例2のコアシェル粒子を含む発明の三元変換(TWC)触媒
a.第1のPd最下層:この層は、実施例3で述べたように製造した。
b.第2のRh最上層:Rh層は、実施例2からのコアシェル支持体粒子に硝酸Rhを含浸させることにより製造した。Rhは、モノエタノールアミンを使用して、支持体に化学的に固定した。支持体上のRhは、約30%の固形分を含むスラリーにした。スラリーのpHおよび粘度は標準的スラリーレオロジーに調整し、Pdコートを覆って塗布した。焼成後のウォッシュコート装填率は1.04g/in3であり、Rh=0.0017g/in3、コアシェル支持体=1g/in3で構成されていた。
比較例1
a.第1のPd最下層:この層は、実施例3に述べたように製造した。
b.第2のRh最上層:Rh層は、アルミナ上に8%のCeO2の組成物を有する均質なCeO2−Al2O3試料に硝酸Rhを含浸させることによって製造した。Rhは、モノエタノールアミンを使用して、8%のCeO2−Al2O3支持体に化学的に固定した。支持体上のRhを30%の固形分を有するスラリーにした。スラリーのpHおよび粘度を標準的スラリーレオロジーに調整し、Pdコートを覆って塗布した。焼成後のウォッシュコート装填率は1.04g/in3であり、Rh=0.0017g/in3、コアシェル支持体=1g/in3で構成されていた。
比較例2
a.第1のPd最下層:この層は、実施例3に述べたように製造した。
b.第2のRh最上層:Rh層は、アルミナ上に10%のCeO2の組成物を含む、別の均質なCeO2−Al2O3試料に硝酸Rhを含浸させることにより製造した。Rhは、モノエタノールアミンを使用して、10%のCeO2−Al2O3支持体に化学的に固定した。支持体上のRhは30%の固形分を有するスラリーにした。スラリーのpHおよび粘度は、標準的スラリーレオロジーに調整し、Pdコートを覆って塗布した。焼成後のウォッシュコート装填率は1.04g/in3であり、Rh=0.0017g/in3、コアシェル支持体=1g/in3で構成されていた。
比較例3
a.第1のPd最下層:この層は、実施例3に述べたように製造した。
b.第2のRh最上層:Rh層は10%のLa2O3−ZrO2に硝酸Rhを含浸させることにより製造した。これは、実施例1および2のコア材料と同じ材料である。Rhは、モノエタノールアミンを使用して、10%のLa2O3/90%ZrO2の支持体に化学的に固定した。支持体上のRhを30%の固形分を有するスラリーにした。スラリーのpHおよび粘度は標準的スラリーレオロジーに調整し、Pdコートを覆って塗布した。焼成後のウォッシュコート装填率は1.04g/in3であり、Rh=0.0017g/in3、コアシェル支持体=1g/in3で構成される。
比較例4
a.アルミナ上の20%のCeO2の製造:コロイドナノ粒子セリアを、4%のLa2O3および96%のアルミナで構成されるアルミナに含浸させた。含浸させた材料を550℃2時間乾燥し、焼成した。
b.被覆触媒(Pd触媒)の製造:焼成されたアルミナ上の20%のCeO2に硝酸Pd溶液を含浸させた。粉末を550℃で2時間乾燥し、焼成した。焼成した材料を水に入れ、約35%の固形分を有するスラリーにした。材料を混練し90%(すなわちd90)で14μm未満の粒度分布にした。コロイド性アルミナを結合剤として加えて約4%のスラリーにした。次いで、スラリーはモノリス基材に被覆し、1.5g/in3のウォッシュコート装填率にした。次いで、被覆した触媒を乾燥し、550℃で2時間焼成した。Pd装填率は約30g/ft3であり、それは、CeO2−Al2O3支持体上に約1.1%のPdと解釈される。図7Aは、最終の単層構造の表現を示す。
CeO2シェルおよびアルミナコアのコアシェル粒子を含む発明の三元変換(TWC)触媒
a.コアシェル粒子の製造:4%のLa2O3および98%のアルミナで構成されるアルミナコアの粒子を利用した。コロイド性CeO2(20%のCeO2)、続いてLa2o3/Al2O3粒子を水に加えて約35〜40%の固形分を含むスラリーを作製した。スラリーは、30分間よく混合する。90%(すなわちd90)で元の粒度分布は65〜70未満μmである。スラリーを90%で1〜2μm未満の粒度分布に混練した。スラリーは噴霧乾燥し、20%のCeO2を含むCeO2シェルおよび80%のLa2O3−Al2O3のコアを形成する。噴霧乾燥粒子は110℃で乾燥し、550℃で2時間焼成した。
b.被覆触媒(Pd触媒)の製造:工程Aから焼成したコアシェル粒子に硝酸Pd溶液を含浸させた。粉末は550℃で2時間乾燥し、焼成した。焼成した材料を水と混合し、約35%の固形分を含むスラリーを作製した。コロイド性アルミナを結合剤として加え、約4%のスラリーを作製した。次いで、スラリーをモノリス基材に被覆し、1.5g/in3のウォッシュコート装填率にした。次いで、被覆した触媒は、550℃で2時間乾燥し、焼成した。Pd装填率は約30g/ft3であり、それは、CeO2−La2O3−Al2O3支持体上に約1.1%のPdと解釈される。図7Bは、最終の単層構造の表現を示す。
エージングおよび評価
実施例3〜5および比較例1〜4の被覆した基材を、10%の水蒸気中950℃または1050℃で5時間エージングにかけた。反応器は直径1インチ長さ1.5インチの基材を使用した。触媒は、室温の反応器にしっかりと配置した。ガス組成は、C3H8、CO/H2、NO、O2、SO2、CO2およびH2Oで構成されていた。COおよびO2は試験中に変えて、車両シミュレーションに基づくラムダ条件を調整した。反応器に供給した後、触媒温度は、欧州走行サイクルを模したプロファイルを維持ながら上げた。次いで、HC、COおよびNOxについて累積した排出を時間に対してプロットした。
図5および9で述べたように、本発明のコアシェル粒子を含有する発明の実施例は、欧州走行サイクル中に比較例より累積したNO排出の発生が少ない。さらに、図6および8で示すように、本発明のコアシェル粒子を含有する発明の実施例は、欧州走行サイクル中に比較例より累積したHC排出の発生が少ない。
「一実施形態」、「ある実施形態」、「1種または複数の実施形態」または「実施形態」に対する本明細書の全体にわたる言及は、特定の特色、構造、材料、または実施形態に関連して記載された特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、「1つまたは複数の実施形態において」、「ある実施形態において」、「一実施形態において」または「実施形態において」などの語句の、本明細書の全体にわたる様々な場所での出現は必ずしも本発明の同じ実施形態を指していない。さらに、特定の特色、構造、材料または特性は、1つまたは複数の実施形態における任意の適切な方式で組み合わせることができる。
好ましい実施形態に強調して本発明を記載してきたが、好ましい装置および方法の変形が使用されてもよく、本明細書において具体的に記載された以外の方法で、本発明が実行されてもよいことが意図されることは当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内に包含される変更をすべて含む。

Claims (39)

  1. 担体上の、コアと前記コアを取り囲むシェルとを含む複数のコアシェル支持体粒子を含む触媒材料、および
    前記コアシェル支持体上の1種または複数の白金族金属(PGM)
    を含む自動車用触媒複合体であって、
    前記コアは、最大約5μmの一次粒度分布d90を有する複数の粒子を含み、前記コアの粒子は、1種または複数の金属酸化物の粒子を含み、
    前記シェルは、1種または複数の金属酸化物のナノ粒子を含み、前記ナノ粒子は、約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有し、及び
    前記シェルが1〜10μmの範囲の厚さを有し、
    前記触媒材料は、自動車排気ガス流中の一酸化炭素、炭化水素およびNOx排出の緩和に効果的である、自動車用触媒複合体。
  2. 前記シェルが約2〜約6μmの範囲の厚さを有する、請求項に記載の自動車用触媒複合体。
  3. 前記シェルが前記コアシェル支持体の平均粒子直径の約10〜約50%の厚さを有する、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  4. 前記コアが約5〜約20μmの範囲の直径を有する、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  5. 前記コアシェル支持体が、前記コアシェル支持体の合計質量に対して、約50〜約95質量%の前記コアおよび約5〜約50質量%の前記シェルを含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  6. 前記コアシェル支持体が、約8μm〜約30μmの範囲の平均粒子直径を有する、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  7. 前記コアが、約0.1〜約5μmの範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物の粒子を含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  8. 前記コアの金属酸化物が、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカおよびその組合せからなる群から選択される金属酸化物を含み、前記シェルの金属酸化物が1種または複数のPGMをその上に支持し、前記シェルの金属酸化物は、ジルコニア、チタニア、セリア、プラセオジミア、酸化マンガン、ランタナ、バリア、酸化ガリウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛およびその組合せからなる群から選択される金属酸化物を含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  9. 前記シェルの金属酸化物および前記コアの金属酸化物が、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、酸化マンガン、ジルコニアアルミナ、セリアジルコニア、セリアアルミナ、ランタナアルミナ、バリアアルミナ、シリカ、シリカアルミナおよびその組合せからなる群から独立して選択される、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  10. 前記シェルが、ランタン、バリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、ニオブ、ハフニウム、ガドリニウム、マンガン、鉄、スズ、亜鉛およびその組合せの酸化物からなる群から選択される卑金属酸化物をさらに含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  11. 前記卑金属酸化物が、前記コアシェル支持体の質量に対して約1〜約20質量%の量で存在する、請求項10に記載の自動車用触媒複合体。
  12. 前記コアシェル支持体が、N多孔度測定法によって測定して約30Åより大きい平均細孔半径を有する、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  13. 1種または複数のPGMが前記シェルに堆積され、前記PGMが、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)およびその組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  14. 前記PGMが、Pt成分、Pd成分、Rh成分またはその組合せを含む、請求項13に記載の自動車用触媒複合体。
  15. PtとPdの質量比が約5:1〜約1:5の範囲にある、請求項14に記載の自動車用触媒複合体。
  16. PtおよびPdの合計量が、コアシェル支持体の合計質量に対して約0.1〜約5質量%である、請求項14に記載の自動車用触媒複合体。
  17. 前記シェルがセリアを含み、前記コアが、ジルコニア、アルミナ、セリアジルコニアおよびランタナジルコニアの少なくとも1つを含み、前記シェルは前記1種または複数のPGMを含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  18. 前記シェルがジルコニアおよびアルミナの少なくとも1つを含み、前記コアがセリアまたはセリアジルコニアを含み、前記シェルは1種または複数のPGMを含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  19. 前記担体がフロースルー基材または壁面流フィルターである、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  20. 前記担体上の前記コアシェル支持体粒子の装填率が、約0.5〜約3.0g/inである、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  21. 金属酸化物結合剤をさらに含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  22. 前記金属酸化物結合剤がアルミナ、ジルコニア、セリアジルコニアまたはその混合物を含む、請求項21に記載の自動車用触媒複合体。
  23. 前記コアシェル支持体粒子と混合された別の金属酸化物成分をさらに含み、前記別の金属酸化物成分は、任意にPGMで含浸された、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  24. 前記別の金属酸化物成分が、任意にPt成分、Rh成分、Pd成分またはその組合せで含浸された、アルミナ、ジルコニア、セリアおよびセリアジルコニアからなる群から選択される、請求項23に記載の自動車用触媒複合体。
  25. 前記コアシェル支持体粒子と混合された別の成分をさらに含み、前記別の成分は、任意にPGMで含浸されたアルミナ、セリアまたはセリアジルコニア粒子を含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  26. 単層のガソリン触媒の形態である、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  27. 第1の層としてのコアシェル支持体粒子、および前記第1の層の上に重なる金属酸化物とPGMで含浸された酸素蓄積成分とを含む第2の層を含む、多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態である、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  28. 前記第2の層のPGMが、Pt成分、Pd成分、Rh成分およびその組合せからなる群から選択される、請求項27に記載の自動車用触媒複合体。
  29. 多層ガソリン三元触媒(TWC触媒)の形態であり、前記三元触媒は、第1の層としてのコアシェル支持体粒子、および前記第1の層の上に重なる、PGMを含浸させた金属酸化物の第2の層、および前記第2の層の上に重なる、金属酸化物とPGMを含浸させた酸素蓄積成分との混合物を含む第3の層を含む、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  30. 前記第3の層のPGMが、Pt成分、Pd成分、Rh成分およびその組合せからなる群から選択される、請求項29に記載の自動車用触媒複合体。
  31. 前記触媒材料が、担体の長手に沿って異なる触媒材料を含むゾーンで構成されている、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  32. 前記触媒材料が前記担体に異なる触媒材料で階層化されている、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  33. 前記コアシェル支持体粒子を含有する触媒材料が、ガソリン排気システムの、接近して連結した、または床下の位置にある、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  34. 炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)およびNOxを変換する触媒として効果的な形態であり、
    前記コアが、約0.1μm〜約5μmの範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物の粒子を含み;
    前記シェルが、約5nm〜約100nm(0.1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有する1種または複数の金属酸化物のナノ粒子を含み;
    前記複合体が、前記コアシェル支持体に堆積された、1種または複数の白金族金属(PGM)をさらに含み;
    前記コアシェル支持体粒子は、N多孔度測定法によって測定して約30Åより大きい平均細孔半径を有する、請求項1に記載の自動車用触媒複合体。
  35. 内燃機関の下流に位置する、請求項1から34のいずれか一項に記載の自動車用触媒複合体を含む排気ガス処理システム。
  36. 前記内燃機関がガソリンエンジンである、請求項35に記載の排気ガス処理システム。
  37. 炭化水素および一酸化炭素を含む排気ガスを処理する方法であって、前記排気ガスを、請求項1から34のいずれか一項に記載の自動車用触媒複合体と接触させることを含む方法。
  38. 自動車用触媒複合体を製造する方法であって、
    コア構造用の水性懸濁液中の、最大約5μmの一次粒度分布d90を有し、1種または複数の金属酸化物を含む複数の粒子を得ることと;
    約5nm〜約1000nm(1μm)の範囲の一次粒度分布d90を有する、1種または複数の金属酸化物のナノ粒子の溶液を得ることと;
    コア構造用の前記水性懸濁液と前記ナノ粒子の溶液とを混合して混合物を形成することと;
    前記混合物を噴霧乾燥して、複数のコアシェル支持体粒子を形成することと;
    前記コアシェル支持体粒子を1種または複数の白金族金属(PGM)で処理して触媒材料を形成することと;
    担体に触媒材料を堆積させることと
    を含む方法。
  39. 1種または複数のPGMが、前記コアシェル支持体に堆積されており、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)およびその組合せからなる群から選択される、請求項38に記載の方法。
JP2018562074A 2016-05-26 2017-05-09 コア/シェル触媒粒子および製作方法 Active JP6957523B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662341856P 2016-05-26 2016-05-26
US62/341,856 2016-05-26
PCT/US2017/031636 WO2017205042A2 (en) 2016-05-26 2017-05-09 Core/shell catalyst particles and method of manufacture

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019523699A JP2019523699A (ja) 2019-08-29
JP2019523699A5 JP2019523699A5 (ja) 2020-06-18
JP6957523B2 true JP6957523B2 (ja) 2021-11-02

Family

ID=60411836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018562074A Active JP6957523B2 (ja) 2016-05-26 2017-05-09 コア/シェル触媒粒子および製作方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20190160427A1 (ja)
EP (1) EP3463648A4 (ja)
JP (1) JP6957523B2 (ja)
KR (1) KR20190003799A (ja)
CN (1) CN109153009A (ja)
BR (1) BR112018073996A2 (ja)
CA (1) CA3025299A1 (ja)
MX (1) MX2018014561A (ja)
RU (1) RU2018145993A (ja)
WO (1) WO2017205042A2 (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742416C2 (ru) * 2016-01-06 2021-02-05 Басф Корпорейшн Дизельный катализатор окисления, содержащий наночастицы металла платиновой группы
US10427137B2 (en) * 2017-02-27 2019-10-01 Ut-Battelle, Llc Exhaust treatment catalysts with enhanced hydrothermal stability and low-temperature activity
JP7171714B2 (ja) * 2018-05-17 2022-11-15 東京濾器株式会社 排気ガス浄化触媒
US10695749B2 (en) * 2018-08-07 2020-06-30 GM Global Technology Operations LLC Sinter-resistant catalyst systems
US10919026B2 (en) * 2018-08-07 2021-02-16 GM Global Technology Operations LLC Methods for preparing catalyst systems
EP3843893A4 (en) * 2018-08-27 2022-03-23 BASF Corporation METAL-DOPED ZIRCONIUM OXIDE CATALYST SUPPORT MATERIALS
US11309538B2 (en) * 2018-10-06 2022-04-19 University Of Tehran Porous wire-in-tube structures
US20220055021A1 (en) * 2018-12-13 2022-02-24 Basf Corporation Layered three-way conversion (twc) catalyst and method of manufacuring the catalyst
US20220001370A1 (en) * 2018-12-19 2022-01-06 Basf Corporation Layered catalysts composition and catalytic article and methods of manufacturing and using the same
CN109647414B (zh) * 2019-01-25 2021-12-07 郑州大学 NiO-ZnO球链状纳米材料及其制备方法和应用
CN110132502B (zh) * 2019-05-22 2021-05-25 北京航天试验技术研究所 一种能够通过颜色变化指示氢气存在的活性材料
JP7184707B2 (ja) * 2019-06-18 2022-12-06 日本碍子株式会社 ハニカム構造体、電気加熱式ハニカム構造体、電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置
KR102218996B1 (ko) * 2019-09-23 2021-02-22 희성촉매 주식회사 지지체에 망간이 도핑된 산화 촉매조성물
CN110756213B (zh) * 2019-11-07 2022-08-26 中国科学院上海高等研究院 一种氮化铝基催化剂、制备方法及应用
KR102309096B1 (ko) * 2019-11-27 2021-10-07 한국화학연구원 암모니아와 아산화질소의 배출을 동시에 억제하는 촉매
CN111097410B (zh) * 2019-12-06 2021-11-19 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 一种钌系氨合成催化剂及其制备方法与应用
KR102226766B1 (ko) 2020-06-15 2021-03-11 주식회사 제이치물산 배기가스 정화용 세라믹 필터 제조방법 및 이에 의해 제조된 세라믹 필터
KR20230065263A (ko) * 2020-09-08 2023-05-11 바스프 코포레이션 배기 가스의 수소 풍부를 통한 촉매의 성능 향상
JP7307710B2 (ja) * 2020-09-18 2023-07-12 株式会社豊田中央研究所 コアシェル型酸素吸放出材料、その製造方法、それを用いた排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
CN112121790A (zh) * 2020-10-22 2020-12-25 福建省宇诚环保科技有限公司 核壳结构型锰系催化剂及其制备方法
KR20230098329A (ko) * 2021-01-08 2023-07-03 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 방법 및 조성물
CN113231062B (zh) * 2021-05-08 2023-03-31 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种含Pt汽油车三效催化剂及其制备方法
US12005427B2 (en) 2021-11-10 2024-06-11 Industrial Technology Research Institute Catalyst for methanation reaction and method for preparing methane
CN114602503A (zh) * 2022-03-27 2022-06-10 山东亮剑环保新材料有限公司 一种球状颗粒VOCs催化剂及其制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3858625B2 (ja) * 2000-07-27 2006-12-20 株式会社豊田中央研究所 複合酸化物とその製造方法及び排ガス浄化用触媒とその製造方法
JP4465352B2 (ja) * 2004-03-11 2010-05-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒
JP4165441B2 (ja) * 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒の製造方法
JP4165442B2 (ja) * 2004-04-27 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 金属酸化物粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
US20070197373A1 (en) * 2005-04-27 2007-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Zirconia core particles coated with ceria particles, production process thereof and exhaust gas purifying catalyst
JP2007268460A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toyota Motor Corp 金属酸化物触媒担体粒子、及び排ガス浄化触媒
JP2009045545A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Denso Corp 触媒構造体及びそれを用いた触媒体
US9539543B2 (en) * 2009-01-29 2017-01-10 Basf Corporation Mechanically fused materials for pollution abatement in mobile and stationary sources
US8557204B2 (en) * 2010-11-22 2013-10-15 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream single-layer catalyst
JP6236389B2 (ja) * 2011-09-23 2017-11-22 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se パラジウム支持体材料としてセリア組成物を含む層状構造を有する高hcガス変換率及び高coガス変換率のディーゼル酸化触媒
GB2497597A (en) * 2011-12-12 2013-06-19 Johnson Matthey Plc A Catalysed Substrate Monolith with Two Wash-Coats
JP5987518B2 (ja) * 2012-07-17 2016-09-07 日産自動車株式会社 排ガス浄化触媒
US8835346B2 (en) * 2012-07-27 2014-09-16 Basf Corporation Catalyst materials
US9156025B2 (en) * 2012-11-21 2015-10-13 SDCmaterials, Inc. Three-way catalytic converter using nanoparticles
CN103212413B (zh) * 2013-03-29 2015-07-22 北京工业大学 一种热稳定核壳结构纳米三效催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3463648A4 (en) 2019-12-11
JP2019523699A (ja) 2019-08-29
EP3463648A2 (en) 2019-04-10
US20190160427A1 (en) 2019-05-30
MX2018014561A (es) 2019-03-28
WO2017205042A2 (en) 2017-11-30
BR112018073996A2 (pt) 2019-02-26
RU2018145993A3 (ja) 2020-06-26
CA3025299A1 (en) 2017-11-30
RU2018145993A (ru) 2020-06-26
WO2017205042A3 (en) 2018-07-26
KR20190003799A (ko) 2019-01-09
CN109153009A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6957523B2 (ja) コア/シェル触媒粒子および製作方法
KR101538183B1 (ko) 다층상 촉매 조성물
KR20180114553A (ko) 코어/셸 탄화수소 트랩 촉매 및 그의 제조 방법
US20220193639A1 (en) Layered tri-metallic catalytic article and method of manufacturing the catalytic article
JP7497358B2 (ja) 層状三元変換(twc)触媒およびその触媒を製造する方法
US20220161236A1 (en) Layered tri-metallic catalytic article and method of manufacturing the catalytic article
JP2023539757A (ja) 白金族金属及び卑金属酸化物を含む酸化触媒
CN113905816A (zh) 催化制品和制造催化制品的方法
JP2023553711A (ja) Twcに適用するための白金族金属触媒組成物
JP2020500098A (ja) 触媒物品
JP2022061979A (ja) 排ガス用浄化触媒組成物、及び自動車用排ガス浄化触媒
JP2022503617A (ja) 卑金属をドープした酸化ジルコニウム触媒担体材料
KR20190072560A (ko) 촉매 물품
US11872542B2 (en) Catalyst substrate comprising radially-zoned coating
KR20240108379A (ko) 백금, 팔라듐, 및 로듐을 포함하는 구역화된 삼원 전환 촉매
JP2023545789A (ja) 三元変換触媒物品
WO2023232929A1 (en) Zoned three-way conversion catalysts comprising platinum, palladium, and rhodium
JP2023545787A (ja) 白金-ロジウムの二金属成分を含む三元変換触媒組成物
WO2023041407A1 (en) Zoned three-way conversion catalysts comprising platinum, palladium, and rhodium

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200508

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200508

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210302

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6957523

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150