使用鞣酸作为络合和还原剂的钯固定和低新鲜储氧能力制造技术

本公开提供了一种制造催化剂制品的方法，该方法包括：提供多酚与

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用鞣酸作为络合和还原剂的钯固定和低新鲜储氧能力


[0001]本专利技术涉及一种制造催化剂制品的方法
、
能够通过该方法获得的催化剂制品
、
排放处理系统以及处理废气的方法
。

技术介绍

[0002]三效催化器
(TWC)
使来自汽油引擎排气的
CO、HC
和
NO
x
以化学计量的空燃比同时转化
(
约
98
％
)
成无毒化合物
。
具体地，
CO
和
HC
到
CO2和蒸汽
(H2O)
的氧化主要由
Pd
催化，而
NO
x
到
N2的还原主要由
Rh
催化
。
现代
TWC
使用沉积于单层
、
双层或多层载体上的负载型铂族金属
(
在下文中称为“PGM”)
催化剂
(Pd、Rh、Pt
等
)
，其中载体材料由具有高比表面积的金属氧化物组成，主要是稳定的
γ
‑
氧化铝和含二氧化铈的储氧材料
。
将负载型催化剂载体涂层涂覆在陶瓷单一基底上
。
[0003]TWC
载体涂层浆料的常规制备通常涉及使用无机
PGM
前体
(
例如硝酸盐
、
乙酸盐
、
氢氧化物或氯化物盐
)
的溶液，以使
PGM
元素经由初始含浸法或湿浸渍法沉积于氧化物载体上
。
通常还将促进剂盐添加至载体涂层制剂中以获得增强的
TWC
性能
。
一旦用如此制备的浆料载体涂层涂覆单一基底，接着使用干燥和煅烧步骤以分解无机盐，并且使
PGM
和促进剂元素固定到载体材料上
。
已知负载型金属催化剂的性能取决于金属纳米粒子的结构和组成以及载体的性质
。
使用上述方法制备的常规
TWC
通常仅对催化活性物质的结构
(
即平均
PGM
粒度和组成
、
活性组分的位置和金属
‑
载体相互作用
)
提供有限的控制
。
这主要是由于高温煅烧过程期间的金属迁移和晶粒生长
。
[0004]随着环境法规日益严格，需要具有更高的减排效率的
TWC。
另一方面，随着
PGM
成本的增加，迫切需要降低
PGM
负载量而不损害
TWC
性能
。
更好地控制
PGM
粒度和金属
‑
载体相互作用对于优化
TWC
性能至关重要
。
此外，均匀的
PGM
粒度分布可有助于降低如燃料切断过程
(
用于增强燃料经济性的引擎策略
)
期间经常发生的由于奥斯特瓦尔德熟化所导致的金属烧结的程度
。
而且，对于具有
Ba
组分作为添加剂的基于
Pd
的
TWC
，重要的是控制钯和钡两者的位置以优化与活性
Pd、
添加剂物质和载体组分的协同相互作用
。
此外，在通过常规方法制备的催化剂制品中，可由
Pd
提供的任何附加储氧能力
(OSC)
是非常不稳定的，即当新鲜时非常高，但在老化后显著下降
。
这被认为部分是由于在老化期间
Pd
的烧结和
/
或
Pd
的迁移，
Pd
在常规方法中通常不是非常牢固地固定到例如载体材料上，从而使负载的
Pd
的
OSC
效应失活
。
[0005]催化剂起燃是启动催化反应所必需的最低温度
。
特别是，起燃温度是转化率达到
50
％时的温度
。
需要具有降低的起燃温度的催化剂制品
。
[0006]US2012/0077669 A1
描述了一种用于汽车应用的负载型金属催化剂的聚合物辅助合成
。
在实施例中使用的聚合物包括聚
(
乙烯基吡咯烷酮
)、
聚
(
丙烯酸
)
和聚
(
乙烯亚胺
)。
在所述合成工序中，首先用含聚合物的水性溶液浸渍载体
(
氧化铝粉末
)。
然后通过过滤和干燥步骤，将已浸渍的载体与上述溶液分离
。
通过始润浸渍，用
PGM
前体溶液进一步浸渍干燥的已浸渍的载体
。
所述方法包括用于形成所要求保护的负载型金属催化剂的多个步骤，其
增加了商业规模生产的成本和难度
。US2012/0077669 A1
指出，对于该技术的应用，优选使用贫燃引擎，诸如柴油引擎或贫燃汽油引擎
。

技术实现思路

[0007]本公开的一个方面涉及一种制造催化剂制品的方法，该方法包括：提供多酚与
PGM
的络合物，该多酚包含酯官能团，该
PGM
包括钯；提供载体材料；将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；将所述负载的载体材料设置在基底上；以及加热该负载的载体材料以在该载体材料上形成该
PGM
的纳米粒子
。
[0008]本公开的另一方面涉及一种可通过第一方面中的方法获得的催化剂制品
。
[0009]本专利技术还涵盖一种用于内燃机的排气系统，该排气系统包括第二方面中的催化剂制品
。
[0010]本公开的另一方面涉及一种处理废气的方法，该方法包括：提供第二方面的催化剂制品；以及使该催化剂制品与废气接触
。
附图说明
[0011]图
1a
示出了参考例1的
Pd
的
EPMA
谱图
。
图
1b
示出了实施例1的
Pd
的
EPMA
谱图
。
图
1c
示出了实施例2的
Pd
的
EPMA
谱图
。
图
1d
示出了实施例3的
Pd
的
EPMA
谱图
。
图
1e
示出了实施例4的
Pd
的
EPM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种制造催化剂制品的方法，所述方法包括：提供多酚与
PGM
的络合物，所述多酚包含酯官能团，所述
PGM
包括钯；提供载体材料；将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；将所述负载的载体材料设置在基底上；以及加热所述负载的载体材料以在所述载体材料上形成所述
PGM
的纳米粒子
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中所述多酚包含鞣酸
。3.
根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述多酚的重均分子量
Mw
为
500g/mol
至
4,000g/mol。4.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述多酚的重均分子量
Mw
为
1,000g/mol
至
2,000g/mol。5.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述
PGM
由钯组成
。6.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中在加热所述负载的载体材料之后，所述基底包含
50g/ft3至
200g/ft3的所述
PGM。7.
根据权利要求6所述的方法，其中在加热所述负载的载体材料之后，所述基底包含
80g/ft3至
150g/ft3的所述
PGM。8.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化物，优选地
Al2O3、SiO2、TiO2、CeO2、ZrO2、CeO2‑
ZrO2、V2O5、La2O3和沸石中的一种或多种
。9.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝，优选地
γ
‑
氧化铝
。10.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含二氧化铈
‑
氧化锆
。11.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈
‑
氧化锆
。12.
根据权利要求9至
11
中任一项所述的方法，其中所述氧化铝和
/
或二氧化铈
‑
氧化锆是掺杂的
。13.
根据权利要求
12
所述的方法，其中所述氧化铝和
/
或二氧化铈
‑
氧化锆掺杂有以下物质的氧化物：镧
、
钕
、
钇
、
铌
、
镨
、
铪
、
钼
、
钛
、
钒
、
锌
、
镉
、
锰
、
铁
、
铜
、
钙
、
钡
、
锶
、
铯
、
镁
、
钾和钠中的一种或多种，优选地镧
、
钕和钇中的一种或多种
。14.
根据权利要求
12
或权利要求
13
所述的方法，其中所述掺杂物以
0.001
重量％至
20
重量％，优选地
0.5
重量％至
10
重量％的量存在于所述氧化铝和
/
或二氧化铈
‑
氧化锆中
。15.
根据任一前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述载体材料是
D90
为
0.1
μ
m
至
30
μ
m
，优选地1μ
m
至
20
μ
m
的粉末的形式
。16.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中将所述负载的载体材料以浆料的形式设置在所述基底上
。17.
根据权利要求
16
所述的方法，其中提供多酚与
PGM
的所述络合物包括在所述浆料中原位合成所述络合物
。18.
根据权利要求
16
所述的方法，其中所述浆料是通过包括以下步骤的方法制备的：使
PGM
盐与多酚在水中接触，以形成多酚和
PGM
在水性溶液中的络合物，所述
PGM
盐包含钯；
通过使所述载体材料与所述水性溶液接触，将所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；任选地向所述水性溶液中添加以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈
‑
氧化锆；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂
。19.
根据权利要求
16
所述的方法，其中所述浆料是通过包括以下步骤的方法制备的：使载体材料与
PGM
盐的水性溶液接触，以形成包含负载
PGM
盐的载体材料的浆料，所述
PGM
盐包含钯；通过使包含所述负载
PGM
盐的载体材料的所述浆料与多酚在水中接触，将多酚与
PGM
的所述络合物施加至所述载体材料，以形成负载的载体材料；任选地向所述水性溶液或包含所述负载
PGM
盐的载体材料的所述浆料中添加以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈
‑
氧化锆；促进剂盐；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂
。20.
根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述负载包括载体涂层涂覆
。21.
根据权利要求
16
至
20
中任一项所述的方法，其中所述浆料的固含量为
10
％至
40
％，优选地
15
％至
35
％
。22.
根据权利要求
16
至
21
中任一项所述的方法，其中所述浆料还包含以下物质中的一种或多种：储氧材料，优选地二氧化铈
‑
氧化锆；促进剂盐，优选地乙酸钡
、
硫酸钡
、
柠檬酸钡或它们的组合；粘结剂；酸或碱；增稠剂；和还原剂
。23.
根据权利要求
16
至
22
中任一项所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝，并且所述浆料还包含二氧化铈
‑
氧化锆
。24.
根据权利要求
16
至
22
中任一项所述的方法，其中所述载体材料包含二氧化铈
‑
氧化锆，并且所述浆料还包含氧化铝
。25.
根据权利要求
16
至
22
中任一项所述的方法，其中所述载体材料包含氧化铝和二氧化铈
‑
氧化锆
。26.
根据权利要求
16
至
25
中任一项所述的方法，所述方法还包括将另外的浆料设置在所述基底上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢静，M，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：