[发明专利]在老化时具有改进的效率的催化组件

说明书

技术领域

本发明涉及在老化时具有改进的效率的催化组件。

背景技术

在汽车工业中，金属催化剂(例如铑)被用于还原氮氧化物NO_X，而铂和钯用于氧化CO和烃类。这些催化剂沉积在例如由蜂窝构成的结构上，该结构随后被安装在排气管线中。

由例如陶瓷制成的结构上覆盖有通常被称为“涂层(washcoat)”的缓冲层以提供增加的比表面积，其随后覆盖有贵材料，诸如Pt、Pd和Rh。

催化组件被放置在排气管线中，并且经受极高的温度，例如超过600℃，该高温使催化剂的活性表面积减少，并且使它们的性能劣化。该高温通过烧结而使涂层和催化剂对的分散降低。据观察，催化剂颗粒的尺寸由于D.Dou,O.H.Bailey,SAE Technical Papers Series No.982594(1998)的文献中所述的聚结现象而增加。

此外，催化组件使用贵金属，从而它们是昂贵的。例如，贵金属通过浸渍随着涂层同时沉积，并且贵金属的量则是较大的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种高性能的催化组件，与现有组件相比，本发明的催化组件在老化期间具有较好的效率。

本发明的另一目的是提供一种组件，其中，在制造所述组件中所使用的贵金属的量低于制造根据现有技术的组件中所使用的贵金属的量，但是本发明的组件与现有技术中的组件具有相似的效率。

上述目的通过利用这样的催化组件来实现：所述组件包括载体；含二氧化铈的至少一个层，该层通过化学气相沉积(CVD)来沉积；以及形成催化剂的贵金属或多种贵金属的至少一个层，所述催化剂层通过CVD沉积。

本发明人已经发现，通过CVD沉积含二氧化铈的层以及通过CVD沉积催化剂层，在二氧化铈和贵金属的颗粒之间形成强结合，从而具有在高温下降低聚结的效果，并且由于降低了该聚结，催化剂层保持了较高的反应性区域，并且甚至在老化后，组件保持良好的效率。

对于新的组件和老化的组件，通过测量组件在被处理的污染物(例如，CO)已经消失一半时的温度来确定组件的效率。

根据本发明的组件的温度与根据现有技术中的组件的温度相似，而在本发明的组件的制造期间使用的贵金属的量显著较低。这使得通过CVD形成含二氧化铈的层能够用作同样通过CVD形成的贵金属或多种贵金属的层的载体。

在一个有利的实施方式中，在载体和含树脂的层之间形成被称为“涂层”的缓冲层，该涂层具有增加催化层的反应表面积的作用。

在一个尤其有利的实施方式中，含二氧化铈的层形成该涂层，该涂层因此通过化学气相沉积而不是通过液体浸渍来沉积。从而层的数目减少。此外，所有的层通过CVD来制得，减少了组件的制造复杂性。

含二氧化铈的层还可包括氧化锆或钇化的氧化锆(zircone yttriée)，具有形成涂层的热屏蔽的优点。

有利地，在催化剂层上可形成含氧化锆的额外的层，从而包封该催化剂。

非常有利地，该结构至少部分通过化学气相沉积来制得，从而能够减少所使用的原材料的量，并且尤其是降低所使用的贵金属的量。制造成本降低的同时，还提供了相当的效力。

本发明的主题为一种催化组件，所述催化组件包括：固体载体；以及叠体，所述叠体包括从所述固体载体开始，以下述次序布置的至少下列层：通过化学气相沉积来沉积的含CeO₂的第一多孔层，含一种或多种金属和/或金属的一种或多种合金的第一催化层，所述金属选自Pt、Pd、Rh。

含CeO₂的第一层是不连续的且包括岛状物，所述岛状物具有优选在几nm和100nm之间的大小。

催化组件可包括形成在第一催化层上的含CeO₂的第二多孔层。该催化组件可有利地包括形成在含CeO₂的第二多孔层上的第二催化层。

根据其它特征，催化组件可包括缓冲层，所述缓冲层含有一种或多种金属氧化物，被称为“涂层”，且处于固体载体和含CeO₂的第一多孔层之间。

例如，缓冲层包括性质不同的混合氧化物中的一种或数种，该混合氧化物诸如Al₂O₃、CeO₂-ZrO₂、BaO₂、沸石、TiO₂/V₂O₅。

在一个示例性实施方式中，含CeO₂的第一多孔层可形成涂层。