[发明专利]具有PGM梯度结构的排放控制催化剂制品

说明书

本发明提供了一种排放控制催化剂制品，其包括基材；包含铂族金属的底部载体涂料层，其涂敷在基材的60至100％长度上；和包含铂族金属的顶部载体涂料层，其涂敷在基材的60至100％长度上，使得顶部涂料覆盖底部载体涂料层的长度的至少60％，其中顶部载体涂料层、底部载体涂料层或两个载体涂料层的至少一部分包含沉积在所述载体涂料层内的铂族金属，其中铂族金属梯度使得所述载体涂料层的最顶部部分中的PGM浓度与所述载体涂料层的最底部部分中的PGM浓度相比至少高两倍。

技术领域

当前要求保护的发明涉及一种排放控制催化剂制品，其可用于处理废气以减少其中包含的污染物。特别地，当前要求保护的发明涉及排放控制催化剂制品，其中部分或全部铂族金属被沉积，使得在载体涂料层内和/或其间产生浓度梯度，以及制备所述催化剂制品的方法。

背景技术

三元转化(TWC)催化剂(以下可互换地称为三元转化催化剂、三元催化剂、TWC催化剂和TWC)多年来一直用于处理内燃机的排出气体流。通常，为了处理或净化含有污染物例如烃、氮氧化物和一氧化碳的废气，在内燃机的废气管线中使用含有三效转化催化剂的催化转化器。三效转化催化剂通常已知用于氧化未燃烧的烃和一氧化碳并且还原氮氧化物。大多数可商购获得的TWC催化剂含有钯作为主要的铂族金属组分的，其与更少量的铑一起使用。

催化剂通过将含PGM金属的浆料涂覆在基材上而形成，并且被涂覆的层可以是具有底部层和顶部层的分层结构的形式。铂族金属以3至300g/ft³范围内的PGM负载量均匀地涂覆在基材上。在另一种技术中，铂族金属可以以分区的方式涂覆在基材上。

然而，发现现有催化剂在载体涂料架构(washcoat architecture)、PGM类型和负载量以及涂覆策略和方法方面仍需要改进，以达到对例如NOx、HC和CO等污染物的更高的减少。

因此，设想制备在覆盖催化剂基材长度的20-100％的一个或多个载体涂料层内包含PGM梯度的催化剂，使得PGM浓度从该层的最顶部到该层的最底部降低，并且含有PGM梯度的载体涂料层内至少20-80％的给定PGM类型包含在所述载体涂料层的最顶部1/3内，以实现污染物如NOx、HC和CO的改进减少。

发明内容

因此，本发明提供了一种排放控制催化剂制品，其包括：基材，其具有第一入口轴向端和第二出口轴向端，

底部载体涂料层，其包括涂覆在从所述第一入口轴向端到所述第二出口轴向端的所述基材长度的60％至100％上的铂族金属，和

顶部载体涂料层，其包括涂覆在从所述基材的所述第一轴向端或所述第二轴向端的基材长度的60至100％上的铂族金属，使得顶部涂料覆盖底部载体涂料层的长度的至少60％，

其中所述顶部载体涂料层、所述底部载体涂料层或两个载体涂料层的至少一部分包含沉积在所述载体涂料层内的铂族金属，其中铂族金属梯度使得所述载体涂料层的最顶部部分中的PGM浓度与所述载体涂料层的最底部部分中的PGM浓度相比至少高两倍，

其中所述顶部载体涂料层、所述底部载体涂料层或两个载体涂料层的部分的长度范围为基材长度的20-100％。

附图说明

为了提供对本发明的实施方案的理解，参考附图，其未必按比例绘制，并且其中参考数字是指本发明的示例性实施方案的组分。附图仅为示例性，并且不应理解为限制本发明。在结合附图考虑以下详细描述时，当前要求保护的发明的以上和其他特征、其性质以及各种优点将变得更加清楚：

图1是根据当前要求保护的发明的一些实施方案的呈示例性构造的催化剂制品设计的示意性表示。

图2图解了示例性发明催化剂的顶部涂料中的Rh梯度。

图3A、3B和3C包含的图分别显示了中床和尾管中各种催化制品材料的累积THC排放、CO排放和NOx排放的比较测试结果。