用于汽车排放控制的催化器制造技术

一种汽车催化转化器，包括：具有Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被配置为前部区域；以及具有Rh和Pd、Pt或两者的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为后部区域，使得来自内燃机的排气穿过所述前部区域，之后穿过所述后部区域，以使所述催化转化器的硫中毒最小化。

Catalytic converter for vehicle emission control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于汽车排放控制的催化器
本公开涉及一种汽车三元催化器(three-waycatalyst，TWC)及其生产方法。
技术介绍
减少排气尾管排放是汽车行业的挑战性目标。随着排气尾管排放的可接受值的持续降低，必须不断提高技术以达到标准。已集中于减少各种碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和单氮氧化物NO和NO2(NOx)排放做出了许多努力。已经开发出能够转化HC物质、CO和NOx的各种催化器。但是，提供具有成本效益的能够有效转化的TWC仍然是一项挑战。
技术实现思路
在至少一个实施例中，公开了一种汽车催化转化器。所述催化转化器包括：包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被配置为前部区域；以及包含Rh和Pd、Pt或两者的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为后部区域，使得来自内燃机的排气穿过所述前部区域，之后穿过所述后部区域，以减轻所述催化转化器的硫中毒。基于每整体式基材体积的总PGM装载量，所述前部区域中的Rh装载量可为约4至45g/ft3(克/英尺3)(0.14至1.59g/dm3(克/分米3))。所述前部区域中的Rh装载量可以是所述后部区域中的Rh装载量的5倍高。所述转化器还可包括另外区域，所述另外区域包括包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述另外区域被布置成使得所述后部区域夹在所述前部区域与所述另外区域之间。所述前部区域与所述后部区域的长度/体积比可为约100至1，但不同于50/50。所述前部区域可形成总转化器体积的约5％，并且所述后部区域可形成所述总转化体积的约95％。所述转化器可以是紧密耦接式转化器。所述转化器可包括孔隙率为约50％-80％的支撑件。在替代实施例中，公开了一种汽车催化转化器。所述转化器可包括包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被布置为顶层。所述转化器还可包括包含Rh、Pd、Pt、Ru或其组合的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为底层。所述顶层和所述底层可被配置为离散层，使得来自内燃机的排气穿过所述顶层，之后穿过所述底层，以减轻所述催化转化器的硫中毒。所述转化器还包括包含铝和CZO的支撑件，所述CZO具有Ce和Zr，Ce:Zr的比为约0至100。基于每整体式基材体积的总PGM装载量，所述顶层中的Rh装载量可为约4至45g/ft3(0.14至1.59g/dm3)。所述底层可包含Rh，所述底层中的Rh装载量是所述顶层中的Rh装载量的约五分之一。所述顶层、所述底层或两者都可具有至少第一区域和第二区域，这些区域是具有不同PGM装载量的离散区域。基于每整体式基材体积的总PGM装载量，所述顶层的第一区域可具有约4至45g/ft3(0.14至1.59g/dm3)的Rh装载量，并且所述顶层的第二区域具有是所述第一区域的约五分之一的Rh装载量。所述底层除了Pd之外可不包括其他贵金属。在又另一实施例中，公开了一种汽车催化转化器。所述转化器可包括：包含布置在支撑件的单一贵金属的第一三元催化器，所述第一三元催化器作为顶层；以及包含至少Rh作为贵金属的第二三元催化器，所述第二三元催化器被配置为底层。所述顶层和所述底层可被配置成使得来自内燃机的排气穿过所述顶层，之后穿过所述底层，以减轻所述催化转化器的硫中毒。所述顶层和所述底层可包含Rh作为唯一贵金属，使得所述顶层中的Rh装载量不同于所述底层中的Rh装载量。所述单一贵金属可以是Rh。所述底层可包含Rh、Pd、Pt、Ru或其组合。所述转化器还可包括包含Rh作为唯一贵金属的第三三元催化器，所述第三三元催化器形成离散层，所述离散层被配置成使得所述第一三元催化器和所述第三三元催化器将所述第二三元催化器夹在其间。所述顶层与所述底层的长度/体积比为约100至1，但不同于50/50。附图说明图1示出了根据一个或多个实施例的具有一个或多个TWC的示意性催化转化器；图2A和图2B描绘了图1所描绘的转化器的示例性前TWC和后TWC的示意性配置；图3A至图3D示意性地描绘了图1所描绘的转化器的TWC内的离散区域的配置；图4示出了图1所描绘的转化器的示例性TWC的示意性配置；图5A和图5B示出了图1所描绘的转化器的分层TWC的示意性示例；图5C至图5G示意性地示出了图1所描绘的转化器的层内的各个区域的配置；图6示出了具有另外的TWC层的转化器的示意性示例。图7示出了具有不同催化活性材料组成和装载量的TWC的组合的NMHC和NOx的FTP-75测试结果；图8示出了图7的TWC的FTP-75NOx结果；图9示出了图7的TWC的US-06NOx测试结果；图10示出了具有不同催化活性材料组成和装载量的TWC的λ对净NOx转化率的曲线图；图11示出了图10的TWC的λ对N2O形成率的曲线图；图12是在存在和不存在SO2的情况下纯Pd前TWC的λ对净NOx转化率的曲线图；并且图13是在存在和不存在SO2的情况下纯Rh前TWC的λ对净NOx转化率的曲线图。具体实施方式本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应当解释为限制性的，而仅应当解释为是用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式来说，与本公开的教义一致的特征的各种组合和修改可能是所期望的。除非明确指示，否则本说明书中指示尺寸或材料特性的所有数值数量都应当理解为在描述本公开的最广泛范围时由词语“约”修饰。首字母缩写或其他缩写的第一定义适用于相同缩写在本文中的所有随后使用，并且经过适当的修改可适用于最初定义的缩写的正常语法变体。除非有明确的相反说明，否则特性的测量结果通过与之前或之后针对同一特性引用的相同技术来确定。对诸位专利技术人已知的本专利技术的组合物、实施例和方法进行详细参考。然而，应当理解，所公开的实施例仅例示本专利技术，本专利技术可以各种形式和替代形式体现。因此，本文所公开的具体细节不应当解释为是限制性的，而是仅应当解释为是用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。对与本专利技术的一个或多个实施例有关的适合于给定目的的一组或一类材料的描述意味着这一组或这一类中任意两个或更多个成员的混合物是合适的。在化学术语中对组分的描述是指添加到本说明书中指定的任何组合时的组分，并且一旦混合，就不一定排除混合物的组分之间的化学相互作用。首字母缩写或其他缩写的第一定义适用于相同缩写在本文中的所有随后使用，并且经过适当的修改可适用于最初定义的缩写的正常语法变体。除非有明确的相反说明，否则特性的测量结果通过与之前或之后针对同一特性引用的相同技术来确定。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车催化转化器，其包括：/n包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被配置为前部区域；以及/n包含Rh和Pd、Pt或两者的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为后部区域，使得来自内燃机的排气穿过所述前部区域，之后穿过所述后部区域，以减轻所述催化转化器的硫中毒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种汽车催化转化器，其包括：
包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被配置为前部区域；以及
包含Rh和Pd、Pt或两者的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为后部区域，使得来自内燃机的排气穿过所述前部区域，之后穿过所述后部区域，以减轻所述催化转化器的硫中毒。


2.如权利要求1所述的催化转化器，其中基于每整体式基材体积的总PGM装载量，所述前部区域中的Rh装载量为约4至45g/ft3(0.14至1.59g/dm3)。


3.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述前部区域中的Rh装载量是所述后部区域中的Rh装载量的约5倍高。


4.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述转化器还包括另外区域，所述另外区域包括包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述另外区域被布置成使得所述后部区域夹在所述前部区域与所述另外区域之间。


5.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述前部区域与所述后部区域的长度/体积比为约100至1，但不同于50/50。


6.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述前部区域形成总转化器体积的约5％，并且所述后部区域形成所述总转化体积的约95％。


7.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述转化器是紧密耦接式转化器。


8.如权利要求1所述的催化转化器，其中所述转化器包括孔隙率为约50％-80％的支撑件。


9.一种汽车催化转化器，其包括：
包含Rh作为唯一贵金属的三元催化器，所述三元催化器被布置为顶层；
包含Rh、Pd、Pt、Ru或其组合的混合物的三元催化器，所述三元催化器被配置为底层，所述顶层和所述底层被配置为离散层，使得来自内燃机的排气穿过所述顶层，之后穿过所述底层，以减轻所述催化转化器的硫中毒；以及
包含铝和CZO的支撑件，所述CZO具有Ce和Zr，Ce:Zr的比为约0至100。


10.如权利要求9所述的催化转化器，其中基于每整体式基材体积的总PGM装...

【专利技术属性】
技术研发人员：成易孙，乔瓦尼·卡瓦塔奥，杰弗里·斯科特·赫本，米拉·本巴罗斯卡，卡洛琳·帕克斯·哈伯德，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US