[发明专利]用于汽油机废气处理的新型多区TWC催化剂

说明书

公开了一种三效催化剂制品，及其在用于内燃机的排气系统中的用途。用于处理废气的催化剂制品包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的第一催化区域，其中该第一催化区域包含第一钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第二催化区域，其中该第二催化区域包含第二钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第三催化区域，其中该第三催化区域包含第三铑组分；和其中该第三催化区域叠在该第二催化区域之上。

技术领域

本发明涉及用于处理汽油机的废气排放的催化制品。

背景技术

内燃机产生含有多种污染物的废气，污染物包括烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(“NO_x”)。广泛地使用包含废气催化转化催化剂的排放控制系统来减少这些污染物排放到大气的量。用于汽油机尾气处理的常用催化剂是TWC(三效催化剂)。TWC执行三个主要功能：(1)CO的氧化；(2)未燃烧的HC的氧化；和(3)NO_x的还原。

在多数催化转化器中，TWC被涂覆在可以承受高温的高表面积载体如流通式蜂窝体载体上。这些载体的大表面积有利于提高非均相反应的效率，但会增加排气背压，即限制废气从发动机流到尾气管。尽管TWC技术取得了进步，如美国专利6,022,825、美国专利9,352,279、美国专利9,040,003和美国专利公布2016/0228818中描述的那些，但是仍需要用于某些发动机平台的改进的催化转化器，其同时改进冷起动阶段的性能和/或提供更好的起燃性能。本发明尤其解决了这些问题。

发明内容

本发明的一个方面涉及用于处理汽油机废气的催化剂，其包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的第一催化区域，其中该第一催化区域包含第一钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第二催化区域，其中该第二催化区域包含第二钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第三催化区域，其中该第三催化区域包含第三铑组分；和其中该第三催化区域叠在该第二催化区域之上。

本发明还包括用于内燃机的排气系统，其包含本发明的三效催化剂部件。

本发明还包括处理内燃机的废气，特别是处理汽油机的废气。该方法包括使废气与本发明的三效催化剂部件接触。

附图说明

图1显示了根据本发明的一个实施方案，第二催化区域和第一催化区域的总长度等于载体的轴向长度L。

图2a和图2b显示了根据本发明的两个实施方案，第二催化区域与第一催化区域重叠。

图3显示了根据本发明的一个实施方案，第二催化区域和第一催化区域的总长度小于载体的轴向长度L。

图4a、4b和4c显示了分别来自催化剂A、对比催化剂B和对比催化剂C的车辆测试的累计稀释袋采的THC、CO和NO_x排放。

具体实施方式

本发明涉及燃烧废气如由汽油机和其他发动机产生的废气的催化处理，并涉及相关的催化剂和系统。更具体地，本发明涉及在车辆排气系统中NO_x、CO和HC的同时处理。本发明人发现某些具有催化活性的金属和它们的涂覆方式之间的协同关系，其出人意料地产生NO_x、CO和HC的高转化率；改进冷起动阶段中的性能；并提供更好的起燃性能。本发明的方法还可降低催化剂成本。

本发明的一个方面涉及用于处理废气的催化剂制品，其包含：包括入口端、出口端并具有轴向长度L的载体；开始于该入口端并延伸小于该轴向长度L的第一催化区域，其中该第一催化区域包含第一钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第二催化区域，其中该第二催化区域包含第二钯组分；开始于该出口端并延伸小于该轴向长度L的第三催化区域，其中该第三催化区域包含第三铑组分；和其中该第三催化区域叠在该第二催化区域之上。