[发明专利]含有钯-金的发动机排气催化剂有效
| 申请号： | 200780050117.9 | 申请日： | 2007-12-19 |
| 公开（公告）号： | CN101583423A | 公开（公告）日： | 2009-11-18 |
| 发明（设计）人： | 凯尔·L·福基达拉;蒂莫西·J·楚克斯 | 申请（专利权）人： | 纳米星公司 |
| 主分类号： | B01J23/38 | 分类号： | B01J23/38 |
| 代理公司： | 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司 | 代理人： | 李 剑;南 霆 |
| 地址： | 美国加利*** | 国省代码： | 美国;US |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 含有 发动机 排气 催化剂 | ||
【说明书】：
技术领域
本发明的实施方式一般性地涉及含有贵金属的担载型催化剂，更具体 地涉及含有钯和金的发动机排气催化剂及其制造方法。
背景技术
如果不使用催化剂，就无法制造出诸如燃料、润滑剂、聚合物、纤 维、药品和其它化学品的许多工业产品。对于减少污染物，特别是减少在 能源生产过程中和由汽车产生的污染物，催化剂也是必需的。许多工业催 化剂由其上分散有活性金属纳米颗粒(即纳米尺寸的金属颗粒)的高表面 积载体材料组成。该载体材料通常是惰性的陶瓷类材料，其表面积量级在 数百平方米/克。如此高的比表面积通常需要复杂的内部孔系统。金属纳米 颗粒被沉积在载体上并分散在整个内部孔系统上，且其大小通常为1-100 纳米。
制备担载型催化剂的方法由来已久。例如，一种制备铂催化剂的方法 包括使诸如氧化铝的载体材料与诸如六氯铂酸水溶液的金属盐溶液接触。 在此过程中，金属盐溶液“浸渍”或填充载体的孔。浸渍之后，将含有金 属盐溶液的载体干燥，使得金属盐在孔中沉淀。然后将含有沉淀的金属盐 的载体煅烧(通常在空气中)，并暴露于还原气体环境(例如，氢气或一 氧化碳)以进一步还原形成金属颗粒。另一种制备担载型催化剂的方法包 括使载体材料与金属盐溶液的步骤以及使用合适的还原剂将金属离子原位 还原成金属颗粒的步骤。
担载型催化剂对于从车辆排气中去除污染物来说十分有用。车辆排气 包含有害污染物，例如一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)和氮氧化物 (NOx)，这些污染物造成困扰全球各大都市的“烟雾效应”。已经使用 含有担载型催化剂的催化转化器和颗粒状过滤器来从车辆排气中去除这些 有害污染物。尽管自使用催化转化器和颗粒过滤器以来，车辆排气所导致 的污染逐年下降，但是由于对控制车辆排放物的要求越来越严格，并且车 辆制造者为了降低排放物控制的总成本而试图在担载型催化剂中使用较少 量的贵金属，因此一直在研究改善的担载型催化剂。
现有技术教导使用含有钯和金的担载型催化剂作为良好的部分氧化催 化剂。而且，该催化剂还被大量用于通过乙烯、乙酸和氧气的反应在气相 中生产乙酸乙烯酯(例如见美国专利US 6022823)。对于车辆排放物控制 应用，US 6763309推测，钯-金可能是一种良好的用于提高NO分解速率 的候选双金属催化剂。然而，该公开内容是基于数学模型，而不能获得实 验数据支持。该专利中也没有教导钯-金体系能够处理包含CO和HC的车 辆排放物。
发明内容
本发明提供了用于处理包含CO和HC的排放物的排放物控制催化剂 及其制造方法。发动机可以是车辆发动机、工业发动机，或一般而言，燃 烧烃的任何类型的发动机。
根据本发明的实施方式的排放物控制催化剂包括担载型铂基催化剂和 担载型钯-金催化剂。这两种催化剂被涂覆在排放物控制催化剂的基材的不 同的层、区域或单块材料上，以使铂基催化剂在钯-金催化剂之前与排气流 接触。沸石可以作为烃吸收组分加入排放物控制催化剂，以提高钯-金催化 剂的氧化活性。
本发明人通过实验发现，排气中存在的HC物质能够抑制排放物控制 催化剂的氧化活性，通过解决该问题，本发明人实现了使用包含钯和金的 担载型催化剂作为排放物控制催化剂。根据本发明，通过将排气在暴露于 钯-金催化剂之前暴露于铂基催化剂，和/或通过加入烃吸收材料，可以改 善钯-金催化剂的氧化活性并且可将排放物控制催化剂的总体催化活性提高 到有效水平，由此来充分地减少HC抑制效应。本发明人已经通过车辆性 能测试证实，根据本发明实施方式的排放物控制催化剂在减少车辆的CO 和HC排放物方面的表现与铂-钯催化剂同样好。
附图说明
为了详细地理解本发明的上述特点，参考实施方式(某些实施方式示 于附图)更具体地描述本发明。但应当注意，附图仅示出了本发明的典型 实施方式，因此不应认为附图限制本发明的范围，本发明可以包括其它同 样有效的实施方式。
图1A-1D是可以使用本发明的实施方式的不同发动机排气系统的示意 图；
图2是催化转化器的图示，其中的剖切部分示出了其上涂覆有根据本 发明的实施方式的排放物控制催化剂的基材；
图3A-3D示出了用于排放物控制催化剂的基材的不同结构；
图4是示出了根据本发明的一种实施方式制备排放物控制催化剂的步 骤的流程图；
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- 本发明涉及一种贵金属催化剂工业浸渍工艺，其创新点在于工艺步骤为：首先将催化剂载体颗粒放入可转动真空干燥机的真空干燥机内，在真空状态下，迅速把含有贵金属的金属盐溶液加入真空干燥机；再用压缩空气将未浸入溶液的催化剂载体颗粒全部吹扫入溶液中，使得催化剂载体颗粒全部被溶液淹没；最后，转动真空干燥机，对其进行加热、抽真空，制得表面无明水、吸附上了贵金属盐的催化剂颗粒。本发明的优点在于：催化剂载体与含有贵金属的溶液经过转动时的充分接触吸附和静置时溶液中贵金属盐的竞争吸附平衡，再经真空加热脱水制得贵金属催化剂，其贵金属组元在催化剂载体中上量、分散均匀，提高了催化剂的综合反应性能。
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- 卞伯同;王继元;曾崇余;堵文斌;陈韶辉;杨爱武;李晓强;柏基业;朱庆奋;庞焱 - 中国石油化工股份有限公司;中国石化扬子石油化工有限公司
- 2010-02-02 - 2011-08-03 - B01J23/38
- 一种用于粗对苯二甲酸加氢精制的贵金属/TiO2-C催化剂的制备方法，制备过程依次包括以下步骤：(1)将高分子化合物加入到有机溶剂中，得到含高分子化合物的澄清溶液；(2)加入TiO2粉体；(3)加入TiO2粉体和凝胶挤出成型。(4)将(3)所得的TiO2-C复合载体浸渍含贵金属化合物的溶液，经焙烧，氢气还原获得用于粗对苯二甲酸加氢精制的贵金属/TiO2-C催化剂。本发明的Pd/TiO2-C催化剂的比表面积和孔容高，晶型结构稳定，催化剂的活性高，加氢精制后对苯二甲酸中的杂质含量低。本发明的制备方法工艺简单，且采用的方法不会对催化剂产生任何负面影响，适宜工业化生产。
- 一种负载贵金属二氧化钛光催化剂及制法和应用-201110032986.7
- 朱珍平;卢海强;赵江红;李莉;郑剑锋 - 中国科学院山西煤炭化学研究所
- 2011-01-25 - 2011-07-13 - B01J23/38
- 一种负载贵金属二氧化钛光催化剂组成是以纳米二氧化钛为主催化剂，贵金属为助催化剂，助催化剂负载在纳米二氧化钛主催化剂上，其负载量为0.1-5wt％。本发明具有性质稳定、活性高、选择性好、价格低廉、环境友好的优点。
- 一种高反应稳定性的纳米贵金属催化剂及其制备方法-201010516171.1
- 邹旭华;齐世学;索掌怀;徐金光;苏丽娟;安立敦 - 烟台大学
- 2010-10-22 - 2011-02-16 - B01J23/38
- 本发明涉及一种高反应稳定性的纳米贵金属催化剂及其制备方法。所述催化剂以贵金属为活性组分，以TiOx-Al2O3、SnOx-Al2O3、MOx修饰的TiOx-Al2O3或者MOx修饰的SnOx-Al2O3为载体，所述催化剂中贵金属的颗粒大小为1纳米～5纳米。与仅以Al2O3负载的贵金属催化剂相比，本发明的纳米贵金属催化剂由于添加了TiOx、SnOx与MOx，不仅具有较高的CO氧化催化活性，而且具有显著提高的反应稳定性。
- 贵金属改性一维结构二氧化钛的脱汞催化剂的制备方法-201010527970.9
- 王海强;吴忠标;周思瑶;刘越;莫建松 - 浙江大学
- 2010-11-01 - 2011-02-02 - B01J23/38
- 本发明公开了一种贵金属改性一维结构二氧化钛的脱汞催化剂的制备方法，以二氧化钛纳米管为活性主体、贵金属盐或非金属改性剂为改性剂，经水热、焙烧、光还原、烘干、研磨后制成贵金属单质改性二氧化钛纳米管光催化剂。所述的纳米二氧化钛为金红石型、锐钛矿型或者两者的混合晶型二氧化钛，所述的贵金属盐为硝酸银、氯化钯、硝酸钯、氯铂酸或氯金酸中的一种或几种的混合物，所述的光还原牺牲剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇或丙二醇的其中一种或几种的混合物。本发明工艺简单，易掌握，制备的二氧化钛纳米管和贵金属单质改性二氧化钛纳米管光催化剂能高效催化氧化烟气中单质汞，且不易失活。
- 纳米贵金属催化剂的制备方法-201010189525.6
- 邹旭华;齐世学;安立敦;索掌怀;林清泉 - 烟台大学
- 2010-05-24 - 2010-10-13 - B01J23/38
- 本发明公开了一种纳米贵金属催化剂的制备方法。该方法包括如下步骤：将贵金属盐溶液的pH值调整至2～10，加入去离子水使溶液的总体积等于载体的孔体积，加入载体，浸渍；加入pH＝10～11的氨水或者去离子水陈化，然后经过滤、洗涤、干燥，得到催化剂前体；所述催化剂前体在氢气或者空气中以2～15℃/分钟的速率升温至100～300℃，在100～300℃保持0.5～3小时，得到纳米贵金属催化剂。本发明的纳米贵金属催化剂的制备方法特点是制备方法简便，不需要严格控制浸渍溶液的pH值，在较宽的pH范围内可制得高催化活性、高反应稳定性和储存稳定性的负载型纳米贵金属催化剂。
- 催化剂载体及其制备方法-200880110885.3
- 让-皮埃尔·甘希;阿明·利本斯 - 索尔维公司
- 2008-08-27 - 2010-09-01 - B01J23/38
- 一种非晶催化剂载体，至少包括一种第一氧化物，该第一氧化物选自下组，其构成为：二氧化硅、氧化锗、氧化钛、氧化锆或它们的混合物，优选硅胶珠或硅藻土)、一种第3族金属氧化物、以及处于该催化剂载体的按重量计不大于10％的一个量值的阴离子，其中该第3族金属氧化物在分子水平上被结合在该第一氧化物结构中。该催化剂载体通过以下步骤制备：(a)在大于11的pH下，使该第一氧化物与一种无水源的该第3族金属氧化物以及水相混合，因此形成一种悬浮液，(b)用水洗涤该催化剂载体，(c)从该水中分离该催化剂载体，并且(d)任选干燥和/或煅烧该催化剂载体。基于这样一种载体的一种催化剂具有改进的催化特性。
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