[发明专利]具有优异的储氧量和TWC性能的烧绿石相氧化铈-氧化锆上的贵族金属

说明书

本公开提供了“具有优异的储氧量和TWC性能的烧绿石相氧化铈‑氧化锆上的贵族金属”。用于制备用贵族金属(PGM)煅烧的氧化铈‑氧化锆(CZO)材料的方法包括用PGM煅烧CZO材料。煅烧的CZO/PGM催化剂在≥1000℃至≤1100℃的温度下还原≥0.5小时至≤1小时的时间，以形成(CZO/PGM)‑烧绿石催化剂。所述(CZO/PGM)‑烧绿石催化剂作为车辆排气系统中的三元催化剂展现优异的储氧量特性。

技术领域

本公开涉及储氧量材料。

背景技术

本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

在内燃机中的燃烧过程中，汽油被氧化并且氢和碳与空气结合，从而形成排气。所形成的排气包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和水。

汽车排气系统包括三元催化转化器以辅助将形成的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物气体氧化成二氧化碳、氮气和水。定期监测此类汽车排气系统的适当转换能力。典型的监测方法包括用至少氧传感器监测空燃(A/F)比。氧传感器检测燃料供应管线中的氧浓度以确定A/F比。保持A/F比尽可能接近化学计量平衡的组成，使得氧化性气体(即，氮氧化物和氧气)的浓度与还原性气体(即，碳氢化合物和一氧化碳)的浓度保持平衡。理论上，当A/F比进行化学计量平衡时，应可能仅产生二氧化碳、水和氮气排气。否则，当A/F燃料太浓时，氮氧化物的净化速率提高，但碳氢化合物和一氧化碳的净化速率降低。类似地，当A/F空气太浓时，氮氧化物的净化速率降低，但碳氢化合物和一氧化碳的净化速率提高。

A/F比可以与储氧量(OSC)材料进行化学计量平衡。当排气中的氧气浓度高时，OSC材料吸收氧气，而当排气的氧气浓度低时，OSC材料释放氧气。

一种形式的OSC材料是在其上浸渍有贵族金属的四方相中的氧化铈-氧化锆材料。用作排气净化催化剂的此类材料的OSC最大值限于理论最大可用OSC的约50％至约60％，其中理论最大可用OSC被定义为煅烧和浸渍的氧化铈-氧化锆载体内的所有铈离子从Ce⁴⁺还原为Ce³⁺。

第9,707,543号美国专利公开一种排气净化催化剂。通过在还原环境下在高达约1200℃下加热氧化铈-氧化锆载体以增加其表面积来形成催化剂。随后，通过添加具有氧化铈-氧化锆载体的贵族金属硝酸盐水溶液，用贵族金属浸渍氧化铈-氧化锆载体，然后在600℃下煅烧浸渍的氧化铈-氧化锆载体。根据此方法生产的排气净化催化剂的OSC最大值限于理论最大可用OSC的约70％至90％。

本公开解决了与用OSC材料实现适当的A/F比相关的这些问题。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

根据本公开的一种形式，一种用于生产由用至少一种贵族金属(PGM)浸渍的呈烧绿石相的氧化铈-氧化锆(CZO)形成的催化剂的方法包括：用PGM煅烧CZO以形成煅烧的CZOPGM催化剂。将煅烧的CZO PGM催化剂还原以形成(PGM/CZO)-烧绿石催化剂，并且将所述(PGM/CZO)-烧绿石催化剂涂覆到基板上。

在变型中，所述基板是堇青石。

在另一变型中，还原煅烧的CZO PGM催化剂包括在保持在约1050℃的温度下的环境中将煅烧的CZO PGM催化剂加热大于或等于约0.5小时至小于或等于约1小时。

在又一变型中，PGM是钯并且用约0.6重量％的钯煅烧CZO。

在另一变型中，PGM处于约小于或等于约1重量％。

在又另一变型中，还原煅烧的氧化铈-氧化锆包括在保持在大于或等于约1000℃至小于或等于约1100℃的温度下的环境中将煅烧的CZO PGM催化剂加热大于或等于约0.5小时至小于或等于约1小时。