專(zhuān)利名稱(chēng)：具有一種上游單層催化劑的三效催化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于處理含有烴類(lèi)、一氧化碳以及氮氧化物的氣態(tài)蒸汽的層狀催化劑。更確切地說(shuō)，本發(fā)明是針對(duì)具有一種上游單層催化劑和一種下游多層催化劑的三效轉(zhuǎn)化催化劑(TWC)。背景和現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)前的TWC催化劑用于來(lái)自?shī)W托(Otto)四沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的移動(dòng)排放控制。技術(shù)已經(jīng)得到了很好地開(kāi)發(fā)，使得在加熱至工作溫度大于250攝氏度之后，對(duì)C0、HC (烴類(lèi))以及NOx (氮氧化物)的減少排放能力大于99%。典型的TWC催化器構(gòu)型由機(jī)動(dòng)車(chē)輛排氣管線(xiàn)中的單塊或多塊系統(tǒng)組成。如果使用多于一種催化劑，這些催化劑可以位于一個(gè)單轉(zhuǎn)化器中，對(duì)接在一起，或者被分離的轉(zhuǎn)化器中限定的空間分離。用于大且較冷的發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是在一個(gè)熱的緊密耦合(CC)位置(接近歧管)具有一個(gè)轉(zhuǎn)化器并且在該冷卻器底座(UB)位置有第二轉(zhuǎn)化器。由于幾乎所有移動(dòng)排放控制系統(tǒng)在本質(zhì)上是被動(dòng)的，如EP1900416中披露的加熱至催化劑工作溫度是關(guān)鍵的，以其為依據(jù)并且通過(guò)引用以其全文結(jié)合于此。因此，CC催化劑設(shè)計(jì)經(jīng)常由利于快速加熱的特征如輕型、小型的基底(低熱慣性)、高泡孔密度(改進(jìn)的質(zhì)量和熱轉(zhuǎn)移)以及高的鉬族金屬(PGM ;如鉬、鈕、錯(cuò)、錸、釕和銥)負(fù)載組成。另一方面，該UB催化劑可以是大容量和低泡孔密度的(低壓降)，并且更經(jīng)常地是包含低PGM負(fù)載。對(duì)于在高RPM下運(yùn)行的小型機(jī)動(dòng)車(chē)輛，通常僅使用一個(gè)轉(zhuǎn)化器，經(jīng)常定位在該CC位置內(nèi)。接近該歧管來(lái)定位催化劑的一個(gè)缺點(diǎn)是增加的熱降解以及更快的活性損失，尤其是在高負(fù)載/高速條件下，這些條件導(dǎo)致載體表面積或孔體積的損失以及該P(yáng)GM的快速燒結(jié)?，F(xiàn)代TWC催化劑使用多種策略來(lái)限制或者減慢熱降解，如用于這些PGM的高度表面積穩(wěn)定的氧化鋁載體，添加提高性能并且以較慢速率降解的促進(jìn)劑以及穩(wěn)定劑以及先進(jìn)的儲(chǔ)氧成分(OSC)(例如參見(jiàn)US5672557，以其為依據(jù)并且通過(guò)引用以其全文結(jié)合于此)。在本領(lǐng)域中，已經(jīng)使用某些設(shè)計(jì)策略來(lái)平衡性能與相關(guān)聯(lián)的成本。這些策略包括選擇PGM類(lèi)型以及分布、基底體積、泡孔密度、WC分層以及不同WC層的組合。如果使用多塊系統(tǒng)，一種用于TWC技術(shù)的重要的設(shè)計(jì)特征由以下組成:在分離的WC層和/或分離的塊中該P(yáng)GM和載體涂料(WC)成分的適當(dāng)?shù)姆蛛x以及構(gòu)造。大多數(shù)現(xiàn)代TWC催化劑可以具有一個(gè)至多個(gè)WC層，最常見(jiàn)的是2層系統(tǒng)。例如參見(jiàn)EP1541220、US5981427、W009012348、W008097702、W09535152、US7022646、US5593647,以其為依據(jù)并且通過(guò)引用以其全文結(jié)合于此。對(duì)于這些PGM，最常見(jiàn)的策略是將Rh和任選地Pt成分定位在頂部或第二 WC層，而Pd優(yōu)選地定位在底部或第一 WC層(例如，參見(jiàn)US5593647)。這些WC成分和PGM的分離還可以通過(guò)單塊的分區(qū)實(shí)現(xiàn)，由此一個(gè)WC層的前或后區(qū)或區(qū)段可以由不同的載體成分或不同的PGM成分或更多通常不同濃度的給定的PGM如Pd組成。PGM在層或區(qū)內(nèi)分離的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用對(duì)每個(gè)PGM更適宜的載體和促進(jìn)劑以便使整體性能最佳化。在本發(fā)明之前，研究人員已經(jīng)被某些WC組合物構(gòu)型吸引，這些WC組合物構(gòu)型作為代表最佳性能的優(yōu)選的構(gòu)型而被傳授。因此，對(duì)于雙層UB催化劑來(lái)說(shuō)，Rh不變地定位在該頂(第二)層，可任選地Pt也存在，而Pd定位在該第一或底層(例如，參見(jiàn)US5593647)。此夕卜，該頂(第二 )層和底(第一)層理論上包含一種高表面積的耐高溫(refraction)氧化物載體，如具有更多添加的促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑以及一種適合的儲(chǔ)氧成分(OSC)的一種Y或Υ/Θ/δ氧化鋁。這個(gè)WC設(shè)計(jì)被Sung等(US6087298)以及Hu等(US6497851)詳細(xì)地描述，出于參考的目的特此包括。Sung等和Hu等還描述了用于在該排氣流入口處的這些CC催化劑或區(qū)的優(yōu)選的WC組合物以及構(gòu)型。因此，對(duì)于該入口 CC或入口(前)區(qū)，該WC設(shè)計(jì)優(yōu)選地不含OSC并且由一種高表面積耐高溫氧化物載體，如具有適合的穩(wěn)定劑和添加劑的一種Y或θ/δ氧化鋁組成。另一方面，優(yōu)選地是具有存在于底或頂層的一種OSC的后催化劑、區(qū)或UB催化劑。這些或其他特征被Hu等作為實(shí)例以及引用于其中的參考文獻(xiàn)來(lái)進(jìn)行描述。在該TWC催化劑領(lǐng)域內(nèi)，需要新的技術(shù)與WC構(gòu)型和系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足越來(lái)越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)減慢催化劑鈍化的需求，并且在低PGM負(fù)載下實(shí)現(xiàn)不斷增加的性能。發(fā)明概述本發(fā)明涉及根據(jù)彼此相對(duì)的位置而具有不同的WC組成的TWC催化劑，以及它們?cè)谂欧趴刂葡到y(tǒng)中的用途。確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的這些TWC催化劑包括至少一個(gè)前(上游)塊或區(qū)以及一個(gè)后(下游)塊或區(qū)。該后塊或區(qū)包括至少兩層，其中OSC不存在于該第一(較低)催化層中。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)塊或區(qū)可以被放置在這些前和后塊或區(qū)之間。在某些實(shí)施例中，這些區(qū)或塊定位在一個(gè)單一轉(zhuǎn)化器中，對(duì)接在一起或者被一個(gè)限定的空間分離。在某些實(shí)施例中，這些塊被定位在分離的轉(zhuǎn)化器中。在某些實(shí)施例中，提供兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)化器，并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)化器包含一個(gè)后區(qū)或塊，該后區(qū)的塊具有至少兩層并且在第一催化層中不存在0SC。在包括多于一個(gè)分離的轉(zhuǎn)化器的某些實(shí)施例中，最遠(yuǎn)的下游轉(zhuǎn)化器包含一個(gè)后區(qū)或塊，該后區(qū)的塊具有至少兩層并且在第一催化層中不存在0SC。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明針對(duì)用于基本上在化學(xué)計(jì)量條件下運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化的一種催化劑復(fù)合物，該催化劑復(fù)合物按順序逐一包括:在一個(gè)基底上的一個(gè)前單催化層；以及在一個(gè)基底上、具有一個(gè)第一(較低)催化層以及一個(gè)第二 (較高)催化層的一個(gè)后雙層；其中該第二催化層包括一種鉬族金屬化合物(PGM)，如銠；并且其中該前單催化層以及該第一催化層包括另一種鉬族金屬化合物(PGM)，如鈀；并且其中該第一催化層基本上不含儲(chǔ)氧成分(OSC)。參照第一和第二催化層，在排氣流的方向上看，在該層的定位上沒(méi)有設(shè)置限制。在排氣流的方向上看，這些層的定位更傾向通過(guò)前(上游)以及后(下游)層描述。一個(gè)第一催化層被沉積在一個(gè)基底或者一個(gè)已經(jīng)被沉積在基底上的底層上來(lái)形成一個(gè)下涂層。一個(gè)第二催化層被沉積在第一催化層上并且與該第一催化層具有物理接觸來(lái)形成該上涂層。換句話(huà)說(shuō)，首先與該排氣進(jìn)行接觸的該前(上游)區(qū)或塊最接近該發(fā)動(dòng)機(jī)。該后(下游)區(qū)或塊是:在該排氣與一個(gè)之前的區(qū)或塊接觸之后與該排氣進(jìn)行接觸的區(qū)或塊。該后區(qū)或塊可以具有一個(gè)底(第一)催化層以及一個(gè)頂(第二)催化層。該前和后區(qū)或塊可以在相同的轉(zhuǎn)化器內(nèi)，并且可以彼此接觸或分離一段距離，如大約一英寸上下。可替代地，該前和后區(qū)或塊可以在分離的轉(zhuǎn)化器內(nèi)，這些分離的轉(zhuǎn)化器可以被大距離地分離，如大約1-6英尺。術(shù)語(yǔ)“基本上不含儲(chǔ)氧成分(0SC)”指的是例如在一個(gè)給定的層中具有很低量值，或者優(yōu)選地不含0SC。很低量值的OSC被理解為意味著在一個(gè)給定的層中按重量計(jì)小于或等于大約1%、優(yōu)選大約0.5%、更優(yōu)選大約0.25%并且最優(yōu)選大約0.1%的0SC。在某些實(shí)施例中，提供一種包括該催化劑復(fù)合物的排氣處理系統(tǒng)。該排氣處理系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)排氣處理裝置，這些排氣處理裝置選自由汽油顆粒過(guò)濾捕捉器(GPT)、HC捕捉器以及NOx吸附器催化器組成的組中。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于處理排氣的方法，該方法包括使一種包含烴類(lèi)、一氧化碳以及氮氧化物的氣態(tài)蒸汽與在此描述的一種層狀催化劑復(fù)合物或一種排氣處理系統(tǒng)接觸，其中所采用的催化材料對(duì)基本上同時(shí)氧化一氧化碳和烴類(lèi)以及還原該氮氧化物是有效的。在某些實(shí)施例中，在該催化器入口的排氣溫度可以從室溫變化至高達(dá)1100° C，然而設(shè)計(jì)的典型的催化劑工作溫度落在大約300° C至900° C的范圍內(nèi)。上述總體說(shuō)明以及以下詳細(xì)說(shuō)明都僅僅是示例性的以及說(shuō)明性的，并且旨在對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步解釋。包括這些附圖來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且這些附圖被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成這個(gè)說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖展示本發(fā)明的若干實(shí)施例，并且與本說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明參照在此的這些圖，將進(jìn)一步理解本發(fā)明:

圖1a和Ib是已知的載體涂料分層以及構(gòu)型的實(shí)例。圖2是本發(fā)明的載體涂料分層以及構(gòu)型的實(shí)例，其中該后區(qū)或塊的第一層不具有OSC。圖3是一種參比的常規(guī)催化劑構(gòu)型與根據(jù)本發(fā)明制備的一種催化劑系統(tǒng)的THC性能的對(duì)照。老化=50小時(shí)熱4-模老化；車(chē)輛=2005MY，BIN5,具有連續(xù)燃料噴射的2.2L/4氣缸。前塊:4.16"圓 x3"長(zhǎng)；600cpsi/4.3mill ;容積=40.8in3 ；Pd+Rh=27g/ft3iO: 12.5:1 ;后塊:4.16〃 圓 x3〃 長(zhǎng)；400cpsi/4mill ;容積=40.8in3 ;Pd+Rh=3g/ft3@0:2:1。圖4是一種參比的常規(guī)催化劑構(gòu)型與根據(jù)本發(fā)明制備的一種催化劑系統(tǒng)的NOx性能的對(duì)照。老化=50小時(shí)熱4-模老化；車(chē)輛=2005MY，BIN5,具有連續(xù)燃料噴射的2.2L/4氣缸。前塊:4.16〃 圓 x3〃 長(zhǎng)；600cpsi/4.3mill ;容積=40.8in3 ；Pd+Rh=27g/ft3iO: 12.5:1 ;后塊:4.16〃 圓 x3〃 長(zhǎng)；400cpsi/4mill ;容積=40.8in3 ;Pd+Rh=3g/ft3@0:2:1。發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明針對(duì)一種三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑以及關(guān)于排氣流動(dòng)方向的這些催化層的組成以及定位。特別地，根據(jù)本發(fā)明所述的TWC催化劑包括至少一個(gè)前(上游)塊或區(qū)以及一個(gè)后(下游)塊或區(qū)，其中該后塊或區(qū)包括至少兩個(gè)層，其中OSC不存在于該第一(較低)催化層中。如在此披露的，根據(jù)本發(fā)明所述的TWC催化劑提供大的性能效益，基于本發(fā)明之前的本領(lǐng)域中的傳授和最好的實(shí)施這些性能效益是出人意料的。本發(fā)明涉及通常被稱(chēng)為三效轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑類(lèi)型的一種層狀催化劑復(fù)合物，該三效轉(zhuǎn)化催化劑具有同時(shí)催化烴類(lèi)和一氧化碳的氧化以及氮氧化物的還原的能力。該催化劑復(fù)合物通過(guò)使用一個(gè)基底上的不同的區(qū)或者使用定位在一個(gè)單一轉(zhuǎn)化器上的分離的塊而被分為至少兩個(gè)部分，對(duì)接在一起，或者被分離的轉(zhuǎn)化器中限定的空間分離。
在某些實(shí)施例中，這些催化層的鉬族金屬(PGM)負(fù)載按重量計(jì)大約為0.001%至20.0%。在某些實(shí)施例中，這些催化層的每個(gè)層可以包括一種不同的組成。在某些實(shí)施例中，每個(gè)層具有從大約0.2至2.8g/in3的負(fù)載。在某些實(shí)施例中，每個(gè)層具有按重量計(jì)占該層大約0.01%至大約20.0%的一種PGM負(fù)載。在某些實(shí)施例中，相應(yīng)的層中的每一個(gè)被沉積在按重量計(jì)大約0.02%至15.0%的PGM負(fù)載上。在某些實(shí)施例中，該催化劑復(fù)合物指的是這些層的PGM含量如下:單前催化層:按重量計(jì)占該層的0.01%至大約12.0% ；第一催化層:按重量計(jì)占該層的0.1%至大約6.0% ；第二催化層:按重量計(jì)占該層0.01%至大約2.0%。該第二催化層總是包括銠作為一種PGM，但是同樣也可以包括其他PGM。由于以2C0+2N0 —N2+2C02反應(yīng)為基礎(chǔ)的NOx的還原在300° C至600° C范圍內(nèi)的中等溫度下最有效，Rh優(yōu)選在第二催化層中。在某些實(shí)施例中，銠在一個(gè)層中的量值按重量計(jì)大約為0.01%至1.0%，優(yōu)選0.02%至0.5%，最優(yōu)選按重量計(jì)0.05%至0.25%。該單前和該第一催化層總是包括鈀作為一種PGM，但是同樣也可以包括其他PGM。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該單前層和該第一催化層僅包括鈀作為一種PGM。鈀用于HC氧化是特別有效的，并且經(jīng)常聚集在前導(dǎo)或前塊中以便盡可能快地引發(fā)HC點(diǎn)火(light-off)。這種情況的發(fā)生是由于，與該機(jī)動(dòng)車(chē)輛預(yù)熱之后大量排放NOx不同，在機(jī)動(dòng)車(chē)輛運(yùn)行的初始階段發(fā)動(dòng)機(jī)排放的HC濃度較大。在某些實(shí)施例中，鈀在這個(gè)層中的量值按重量計(jì)為大約0.1%至15.0%，優(yōu)選大約0.2%至10.0%，并且最優(yōu)選按重量計(jì)0.5%至5.0%。如已經(jīng)指明的，可能有利的是具有Pt作為一種PGM存在于這些層中，特別是該第二催化層。Pt對(duì)硬HC (飽和HCs)的氧化具有特別有效的優(yōu)點(diǎn)，并且可以有利地與Rh形成合金。在正?；瘜W(xué)當(dāng)量/富含/缺乏排氣的情況下，該合金的表面富含保護(hù)這種PGM不與該載體發(fā)生不利相互作用的Rh。在某些實(shí)施例中，按該層的重量計(jì)鉬族金屬的量值高達(dá)大約4% ο在某些實(shí)施例中，鈀在這個(gè)層中的量按重量計(jì)大約為0.05%至5%，優(yōu)選大約0.1%至2.0%，并且最優(yōu)選按重量計(jì)大約0.3%至1.0%。在某些實(shí)施例中，這些層的鉬含量如下:單前催化層:按該層的重量計(jì)大約0.05%至5.0%，優(yōu)選大約0.1%至2.0%，并且最優(yōu)選大約0.3%至1.0% ；第二催化層:按該層的重量計(jì)大約0.025%至2.5%，優(yōu)選大約0.1%至2.0%，并且最優(yōu)選大約0.3%至1.0%。提及的OSC (儲(chǔ)氧成分)指的是一個(gè)實(shí)體，該實(shí)體具有多價(jià)態(tài)，并且可以在氧化條件下與氧化劑(如氧氣或氮氧化物)活潑地反應(yīng)，或者在還原條件下與還原劑(如一氧化碳(CO)、烴類(lèi)(HCs)或氫氣)反應(yīng)。合適的儲(chǔ)氧成分可以包括一種或多種稀土或過(guò)渡金屬元素的一種或多種氧化物，這些稀土或過(guò)渡金屬元素選自由鈰、鋯、鋱、鐵、銅、錳、鈷、鐠、鑭、釔、釤、釓、鏑、鐿、鈮、釹以及它們的兩種或更多種的混合物組成的組。合適的儲(chǔ)氧成分的實(shí)例包括氧化鈰、氧化鐠或它們的組合。將一種OSC遞送至該層可以通過(guò)使用如混合氧化物來(lái)完成。例如，氧化鈰可以通過(guò)鈰和鋯的一種混合氧化物，和/或鈰、鋯和釹與可任選地其他稀土元素(如同樣存在的鑭或釔)的一種混合氧化物進(jìn)行遞送。例如，氧化鐠可以通過(guò)鐠和鋯的一種混合氧化物和/或鐠、鈰、鑭、釔、鋯和釹的一種混合氧化物進(jìn)行投遞。合適的組合物可以在US6387338和US6585944中找到，它們都通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。按該層的重量計(jì)該OSC能以最高達(dá)大約80%存在，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約30%至60%。氧化鈰或氧化鐠的含量按OSC的重量計(jì)在大約3%至98%的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約10%至60%，最優(yōu)選大約20%至40%。合適的儲(chǔ)氧成分可以包括一種或多種稀土或過(guò)渡金屬元素的一種或多種氧化物，這些稀土或過(guò)渡金屬元素選自由鈰、鋯、鋱、鐵、銅、錳、鈷、鐠、鑭、釔、釤、釓、鏑、鐿、鈮、釹以及它們的兩種或更多種的混合物組成的組。在某些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明所述的催化劑復(fù)合物，按該層的重量計(jì)，包括的儲(chǔ)氧組分(OSC)的含量如下:單前催化層:按該層的重量計(jì)大約10%至80%，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約 30% 至 60% ；第二催化層:按該層的重量計(jì)大約10%至80%，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約 30% 至 60%ο在某些實(shí)施例中，由于當(dāng)前設(shè)計(jì)可能對(duì)包括HC捕捉器和/或NOx吸附器的功能化具有特別的適用性，該催化劑復(fù)合物進(jìn)一步包括選自由儲(chǔ)氫成分、儲(chǔ)NOx成分組成的組中的排氣處理材料。當(dāng)前技術(shù)水平的催化式HC捕捉器設(shè)計(jì)利用一種底涂層(UC，參見(jiàn)下文)，該底涂層由HC捕捉材料組成，該HC捕捉材料包括具有如日本專(zhuān)利JP7124468和JP7124467以及US7442346所描述的一層或兩層的TWC外涂層(OC)的不同沸石類(lèi)，這些專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合在此。最佳性能通過(guò)該第一催化層不包含OSC并且該第二催化層不包含如在當(dāng)前發(fā)明所描述的一種OSC的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，用于在前和后技術(shù)的第一和第二催化層中的該WC組合物的最佳構(gòu)型。此外，HC捕捉器位置的最新設(shè)計(jì)在該冷卻器后側(cè)或底座(UB)位置(US7442346)與將HC捕捉器放置在CC位置上的早期策略不同(US5772972 ；Silver (西爾弗)R.G.，DouD., Kirby (卡比)C.W.，Richmond (里奇滿(mǎn))R.P.，Balland (栢蘭德)J.，and Dunne (鄧恩)
S.;SAE972843)再度與WC層的當(dāng)前構(gòu)型相一致。對(duì)于NOx吸附器催化器的情況，該吸附器的一個(gè)優(yōu)選的定位再次是在冷卻器UB位置中，其中同樣存在一個(gè)活性TWC以便生成H2并且在富含/缺乏的瞬態(tài)過(guò)程期間完成HC/C0燃燒。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例所述的一種合適的載體是一種耐高溫氧化物載體。在一個(gè)催化層中提及的一種“載體”指的是鉬族金屬、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑、粘合劑或其他添加劑以及類(lèi)似物分別分散在上面或者浸潰在里面的材料。一種載體如所希望地可以是活化和/或穩(wěn)定的。載體的實(shí)例包括但不限于，高表面積的耐高溫金屬氧化物、包含儲(chǔ)氧成分的組合物以及在本領(lǐng)域中熟知的分子篩。在某些實(shí)施例中，每層的載體獨(dú)立地包括一種選自下組的活化的、穩(wěn)定的或活化且穩(wěn)定的化合物，該組由以下各項(xiàng)組成，但不限于:氧化鋁、二氧化硅、二氧化娃-氧化招、娃招酸鹽、氧化招-氧化錯(cuò)、氧化鑭-氧化招、氧化鑭-氧化錯(cuò)-氧化招、氧化鋇-氧化鋁、氧化鋇-氧化鑭-氧化鋁、氧化鋁-氧化鉻、以及氧化鋁-氧化鈰。該載體可以包括任意合適的材料，如一種金屬氧化物，該金屬氧化物包括具有比表面積為大約50至350m2/g，優(yōu)選大約75至250m2/g，并且最優(yōu)選大約100至200m2/g的Y -氧化鋁或者促進(jìn)劑穩(wěn)定的Y-氧化鋁。在某些實(shí)施例中，存在于任意層的氧化鋁包括，按該層的重量計(jì)以大約5%至90%，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約30%至60%負(fù)載的可任選地氧化鋯穩(wěn)定的以及氧化鑭穩(wěn)定的(Y _)氧化鋁。例如，一個(gè)合適的穩(wěn)定的氧化鋁可以包括按重量計(jì)大約0.1%至15%的氧化鑭(優(yōu)選作為一種穩(wěn)定劑)，優(yōu)選0.5%至10%，并且最優(yōu)選大約1%至7% ;和/或大約0.5%至15%，優(yōu)選大約0.5%至10%，并且最優(yōu)選大約1%至7%的氧化鋯(優(yōu)選在Y-氧化鋁中作為一種穩(wěn)定劑)。在某些實(shí)施例中，該氧化鋁包括由氧化鋇、氧化釹、氧化鑭以及它們的組合穩(wěn)定的Y-氧化鋁。負(fù)載在一種適合的氧化鋁上的穩(wěn)定劑是按載體的重量計(jì)為大約O至4%，優(yōu)選大約1%至3%，并且最優(yōu)選大約2%的氧化鋇。應(yīng)注意的是，氧化鑭、氧化鋯以及氧化釹是穩(wěn)定劑，并且在某些實(shí)施例中，一種或多種可以在相同的負(fù)載范圍內(nèi)，即氧化鑭、氧化鋯、氧化釹或它們的組合可以按重量計(jì)以0.1%至15%存在。在某些實(shí)施例中，一種分子篩材料可以選自由八面沸石、菱沸石、硅沸石、沸石X、沸石Y、超穩(wěn)定沸石Y、鉀沸石、β、鎂堿沸石以及ZSM/MFI沸石類(lèi)組成的組中。特別地，可以使用離子交換β沸石類(lèi)，如Fe/β沸石，或者優(yōu)選H/β沸石。這些沸石類(lèi)、優(yōu)選β沸石類(lèi)，可以具有從至少大約25/1或至少大約50/1的二氧化硅/氧化鋁摩爾比，例如具有從大約25/1至1000/1,50/1至500/1以及大約25/1至300/1的有用范圍。在某些實(shí)施例中，所提供的這些層是包括一種穩(wěn)定化的氧化鋁，如Y-氧化鋁的單前和/或第一催化層，該Y-氧化鋁可以按該層的重量計(jì)以在大約10%至90%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約30%至60%，基本上只有鈀，鈀可以按該層的重量計(jì)以大約在0.1%至10.0%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約0.1%至5.0%，并且最優(yōu)選大約0.2%至2.0%。在某些實(shí)施例中，該第二催化層包括一種穩(wěn)定化的氧化鋁，如氧化鑭穩(wěn)定的Y-氧化鋁，其可以按該層的重量計(jì)以在大約10%至90%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約30%至60% ;銠，其可以按該層的重量計(jì)以大約在0.01%至1.0%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約0.05%至0.5%，并且最優(yōu)選大約0.1%至0.25%。在某些實(shí)施例中，該第二催化層包括一種穩(wěn)定化的氧化鋁，如Y-氧化鋁，其可以按該層的重量計(jì)以在大約10%至90%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約20%至70%，并且最優(yōu)選大約30%至60%，鉬，其可以按該層的重量計(jì)以在高達(dá)大約4.0%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約0.1%至2.0%，并且最優(yōu)選大約0.05%至1.0%，以及銠，其可以按該層的重量計(jì)以在大約0.01%至1.0%的范圍之內(nèi)的量值存在，優(yōu)選大約0.05%至0.5%，并且最優(yōu)選大約
0.1% 至 0.25%。在某些實(shí)施例中，可能希望的是一個(gè)給定的層進(jìn)一步包括高達(dá)大約40%,優(yōu)選大約5%至30%,并且最優(yōu)選大約10%至20%的包括一種或多種不可還原的金屬氧化物的一種穩(wěn)定劑，其中該金屬選自由鋇、鈣、鎂、鍶以及它們的混合物組成的組中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)層進(jìn)一步包括O至大約40%，優(yōu)選大約5%至30%，并且最優(yōu)選大約10%至30%的一種或多種促進(jìn)劑，這些促進(jìn)劑包括選自下組的一種或多種稀土或過(guò)渡金屬，該組由鑭、鐠、釔、鋯、釤、釓、鏑、鐿、鈮、釹以及它們的混合物組成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)層可以進(jìn)一步包括O至大約20%,優(yōu)選大約2%至20%,并且最優(yōu)選大約5%至10%的一種或多種粘合劑，這些粘合劑包括一種或多種氧化鋁一水軟鋁石、氧化鋯氫氧化物或硅溶膠，以及它們的混合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)層可以進(jìn)一步包括O至大約20%，優(yōu)選大約O至12%，并且最優(yōu)選大約O至6%的一種或多種另外的添加劑，這些添加劑包括硫化氫(H2S)控制劑如鎳、鐵、鋅、硼、錳、鍶以及它們的混合物?？梢允褂媒鉀Q某些催化功能性的離析的載體涂料。在一個(gè)基底上使用至少兩層可以引起更有效的使用和/或總量值的降低，例如鉬族金屬，由于它們的彼此分離。在某些實(shí)施例中，每一層的組成被專(zhuān)門(mén)定制用來(lái)解決該TWC催化劑的一項(xiàng)特殊功能。例如，基本上不含鉬族金屬并且包含氧化鋁以及一種或多種堿性金屬氧化物的外涂層，例如，對(duì)捕捉有毒物質(zhì)如含硫、氮、鎂、鈣、鋅以及磷的成分是有效的。堿性金屬氧化物的實(shí)例包括，但不限于SrO、La203、Nd2O3或BaO。在分區(qū)的實(shí)施例中，該催化劑復(fù)合物包括一個(gè)基底，該基底包括一個(gè)入口軸向端、一個(gè)出口軸向端、具有在該入口軸向端至該出口軸向端之間延伸的長(zhǎng)度的壁元件以及多個(gè)被這些壁元件限定的、軸向閉合的管道；以及在鄰近該入口軸向端并且具有小于這些壁元件的壁長(zhǎng)度的延伸長(zhǎng)度而沉積在壁元件上的該催化劑復(fù)合物的前部，其中該催化劑復(fù)合物的入口部包括以上說(shuō)明的單前層。這種催化劑復(fù)合物進(jìn)一步包括鄰近該出口軸向端并且具有小于這些壁元件的長(zhǎng)度的延伸長(zhǎng)度的一個(gè)后部，其中該催化劑復(fù)合物的出口部包括以上說(shuō)明的第一和第二催化層。例如，該催化劑復(fù)合物的前部可以包括(a)—個(gè)基底；(b)沉積在該基底上的一個(gè)單層，該層包括沉積在一個(gè)載體上的鈀；并且例如，該催化劑復(fù)合物的后部可以包括(a) —個(gè)基底；(b)沉積在該基底上的一個(gè)第一催化層,該第一催化層包括沉積在一個(gè)載體上的鈀；(C)沉積在該第一催化層上的一個(gè)第二催化層，該第二催化層包括沉積在一個(gè)載體上的銠以及任選地鉬。在某些實(shí)施例中，該催化劑復(fù)合物的前部與該催化劑復(fù)合物的后部重疊。在某些實(shí)施例中，該催化劑復(fù)合物的前部包括該基底總長(zhǎng)度的在大約10%至100%之間，更優(yōu)選大約20%至60%，并且最優(yōu)選大約25%至50% (如總長(zhǎng)度的l_15cm)，如一個(gè)蜂窩狀基底。在某些實(shí)施例中，該催化劑復(fù)合物的后部包括該基底總長(zhǎng)度的在大約10%至90%，更優(yōu)選大約40%至80%，并且最優(yōu)選大約50%至75%之間，如一個(gè)蜂窩狀基底。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的一種或多種催化劑復(fù)合物被安置在一個(gè)基底上。該基底可以為典型地用于制備催化劑的那些材料中的任意一種，并且將優(yōu)選包括一種陶瓷或金屬蜂窩結(jié)構(gòu)。可以采用任意合適的基底，例如以下類(lèi)型的一種整體的基底，該類(lèi)型具有從該基底的一個(gè)入口或出口面延伸穿過(guò)基底的細(xì)小且平行的氣流通道，從而使得通道打開(kāi)以便流體從其中流過(guò)(稱(chēng)之為穿過(guò)基底的蜂窩流)。這些從它們的流體入口至它們的流體出口基本上為直路徑的通道，被該催化材料作為載體涂料而涂覆的壁所限定，使得流經(jīng)這些通道的氣體與該催化材料接觸。該整體的基底的這些流動(dòng)通道是薄壁式管道，這些管道可以為任意合適的截面形狀和尺寸，如梯形、矩形、正方形、正弦波形、六邊形、橢圓形、圓形等。這類(lèi)基底可以包含每平方英寸截面從大約60至900或更多的氣體進(jìn)口(即泡孔)。該基底還可以是一種壁流式過(guò)濾器基底，其中這些管道是交替封堵的，允許一種氣態(tài)蒸汽從一個(gè)方向(入口方向)進(jìn)入這些管道，流經(jīng)這些管道壁并且從另一方向(出口方向)流出這些管道。一種二元氧化催化劑可以被涂覆在該壁流式過(guò)濾器上。如果利用這樣一種基底，所得到的系統(tǒng)將能夠連同氣態(tài)污染物一起去除顆粒物質(zhì)。該壁流式過(guò)濾器基底可以由本領(lǐng)域通常已知的材料制備，如堇青石或碳化硅。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的催化劑復(fù)合物展示出一個(gè)前區(qū)，該前區(qū)包括沉積在一個(gè)壁流式過(guò)濾器的入口管道上，以及一個(gè)后區(qū)，包括該第一和第二催化層的該后區(qū)被沉積在一個(gè)壁流式過(guò)濾器的出口管道上。該陶瓷基底可以由任意合適的耐高溫材料制備，如堇青石、堇青石-氧化鋁、氮化硅、鋯莫來(lái)石、鋰輝石、氧化鋁-氧化硅氧化鎂、硅酸鋯、硅線(xiàn)石、硅酸鎂、鋯石、透鋰長(zhǎng)石、氧化鋁、硅鋁酸鹽以及類(lèi)似物。對(duì)本發(fā)明的催化劑復(fù)合物有用的這些基底還可以為本質(zhì)是金屬的并且由一種或多種金屬或金屬合金構(gòu)成。這些金屬基底可以采用多種形狀，如波形板或整體形式。優(yōu)選的金屬載體包括這些耐熱金屬以及金屬合金，如鈦和不銹鋼，以及其他合金，其中鐵為一種基本或主要成分。這類(lèi)合金可以包含鎳、鉻和/或鋁中的一種或多種，并且這些金屬的總量值可以有利地包括至少大約15wt%的該合金，如大約10wt%-25wt%的鉻、按重量計(jì)大約3wt%-8wt%的招、以及高達(dá)大約20wt%的鎳。這些合金還可以包含少量或痕量一種或多種其他金屬，如錳、銅、釩、鈦以及類(lèi)似物。這些金屬基底的表面可以在高溫下氧化，如大約1000° C以及更高，以便通過(guò)在這些基底的表面形成一層氧化層來(lái)提高這些合金的耐腐蝕性。這種高溫誘導(dǎo)的氧化可以增強(qiáng)該耐高溫金屬氧化物載體以及在催化方面有促進(jìn)作用的金屬成分對(duì)該基底的粘附性。在替代性的實(shí)施例中，一種或多種催化劑組合物可以被沉積在一個(gè)開(kāi)孔泡沫基底上。這類(lèi)基底在本領(lǐng)域中是熟知的，并且典型地由耐高溫陶瓷或金屬材料形成。基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的WC組合物構(gòu)型并未被傳授為或認(rèn)為具有有利的性能或其他有益的特征。事實(shí)上，現(xiàn)有技術(shù)特別地傳授了反對(duì)這一構(gòu)型，如Hu等的專(zhuān)利以及其中的參考文件中詳細(xì)列出的。制備:本發(fā)明所述的層狀催化劑復(fù)合物可以通過(guò)本領(lǐng)域中已知的方法容易地制備。例如，參見(jiàn)US6478874和EP0441173，它們通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。一種代表性的方法在以下給出。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“載體涂料”在本領(lǐng)域中具有它的普通意義:施加至一種基底材料上的一種催化或其他材料的一種薄的、粘附性的涂層，例如一種蜂窩狀的基底構(gòu)件，該基底構(gòu)件是足夠多孔的從而允許穿過(guò)該通道的氣體蒸汽被處理。該催化劑復(fù)合物可以在一種整體基底上的層中容易地制備。對(duì)于一種特定的載體涂料的第一層，一種高表面積的耐高溫金屬氧化物如Y-氧化鋁的高度分散的微粒被漿液式分散在一種合適的溶劑(如水)中。然后該基底可以被一次或多次浸在這種漿料中或者該漿料可以被涂覆在該基底上，因此使得將在該基底上沉積所希望的該金屬氧化物負(fù)載，如大約0.5至4.0g/in3。為了結(jié)合成分如貴金屬(如鈀、銠、鉬和/或它們的組合)，穩(wěn)定劑，粘合劑，添加劑，和/或促進(jìn)劑，這類(lèi)成分可以作為水溶性或水分散性的化合物或絡(luò)合物的一種混合物結(jié)合至該漿料中。此后，該涂覆的基底通過(guò)加熱煅燒，例如在大約300° C至800° C下煅燒大約I至3小時(shí)。典型地，當(dāng)所希望的是鈀的時(shí)候，該鈀成分以一種化合物或絡(luò)合物的形式利用，以便在耐高溫金屬氧化物載體(如活化的氧化鋁)上實(shí)現(xiàn)該成分的高度分散。出于本發(fā)明的這些目的，術(shù)語(yǔ)“鈀成分”指的是任意化合物、絡(luò)合物或類(lèi)似物，其在煅燒或使用的時(shí)候，分解或以另外的方式轉(zhuǎn)化為一種有催化活性的形式，通常為該金屬或該金屬氧化物。只要用于將該金屬成分浸潰或沉積至這些耐高溫金屬氧化物載體微粒上的液體介質(zhì)不與可能存在于該催化劑復(fù)合物中的該金屬或它的化合物或它的絡(luò)合物或其他成分不利地反應(yīng)，并且能夠在加熱和/或施加真空時(shí)通過(guò)揮發(fā)或分解從該金屬成分中被去除，就可以使用該金屬成分的水溶性的化合物或者水分散性的化合物或組合物。在某些情況下，直到該催化劑被投入使用并且經(jīng)受在使用期間遇到的高溫時(shí)，該液體的完全去除才可以發(fā)生?？傮w上來(lái)說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境狀況的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，利用這些貴金屬的可溶性化合物或絡(luò)合物的水性溶液。例如，合適的化合物為硝酸鈀和硝酸銠。在煅燒步驟期間，或者至少在該復(fù)合物使用的初始階段期間，這類(lèi)化合物被轉(zhuǎn)化為該金屬或它的一種化合物的有催化活性的形式。在描述本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于以下說(shuō)明中給出的構(gòu)造或工藝步驟的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠是其他的實(shí)施例并且以各種方式實(shí)施。單前層實(shí)施例根據(jù)某些實(shí)施例，沉積在，即涂覆在或粘附至該基底上的該單前層包括沉積在一種載體上的鈀。一種合適的載體為一種高表面積的耐高溫金屬氧化物。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該第一層在該基底上的負(fù)載在大約0.2至4.0g/in3之間。高表面積的耐高溫金屬氧化物的實(shí)例包括但不限于，氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯以及它們的混合物。該耐高溫金屬氧化物可以由一種混合氧化物組成或包含一種混合氧化物，如氧化硅-氧化鋁、可以是非晶或結(jié)晶的硅鋁酸鹽、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-氧化鑭、氧化鋁-氧化鋇-氧化鑭-氧化釹、氧化鋁-氧化鉻、氧化鋁-氧化鋇、氧化鋁-二氧化鈰以及類(lèi)似物。一種示例性的耐高溫金屬氧化物包括具有比表面積為大約50至350m2/g、并且按該載體涂料的重量計(jì)以大約10%至90%的負(fù)載存在的Y-氧化鋁。典型地，這個(gè)層將具有隨著按重量計(jì)在大約10%至90%的范圍之內(nèi)的儲(chǔ)氧成分，二氧化鈰的含量按該層材料的重量計(jì)從大約3%至98%變化。在該前單層的鈀負(fù)載的實(shí)例包括按重量計(jì)高達(dá)大約15%，可替代地，按重量計(jì)在大約0.05%至5%之間的鈀，以及按重量計(jì)在高達(dá)大約0.6%之間的Rh，可替代地按重量計(jì)在大約0.01%至0.15%之間的銠。這個(gè)層還可以包含高達(dá)大約40%的穩(wěn)定劑/促進(jìn)劑/粘合劑/添加劑。合適的穩(wěn)定劑包括一種或多種不可還原的金屬氧化物，其中該金屬選自由鋇、鈣、鎂、鍶以及它們的混合物組成的組。在某些實(shí)施例中，該穩(wěn)定劑包括鋇和/或鍶的一種或多種氧化物。合適的促進(jìn)劑包括一種或多種不可還原的氧化物，或者選自由鑭、釹、鐠、釔、鋯、釤、釓、鏑、鐿、鈮以及它們的混合物組成的組中的稀土和過(guò)渡金屬。后2-層實(shí)施例該2-層催化劑的頂層或第二催化層:沉積在，即涂覆在或粘附至該第一后層上的該第二催化層，包括沉積在一種高表面積的耐高溫金屬氧化物和/或儲(chǔ)氧成分上的銠或銠和鉬，該儲(chǔ)氧成分可以為以上關(guān)于該前1-層催化劑提到的那些中的任意一種。該第二催化層將以大約I至2.5g/in3的負(fù)載存在，可替代地，在大約I至1.6g/in3之間，并且將具有按該層的重量計(jì)基本上大約為10%至90%的負(fù)載的儲(chǔ)氧成分量值。儲(chǔ)氧成分可以是具有按重量百分比計(jì)氧化鈰從大約3%至98%變化的含二氧化鈰的氧化鈰/氧化鋯組合物。優(yōu)選地，在該組合物中有大約5%至55%氧化鈰。該第二催化層還可以包括具有比表面積為大約50至350m2/g、并且按該層的重量計(jì)以大約10%至90%的負(fù)載存在的Y-氧化鋁或穩(wěn)定化的Y-氧化招。在某些實(shí)施例中，銠和鈀按重量計(jì)將以大約0.001%至6.0%的負(fù)載存在于該第二催化層中，可替代地按重量計(jì)大約0.005%至1.0%的銠，以及按重量計(jì)大約0.01%至5.0%，優(yōu)選按重量計(jì)大約0.1%至1.0%的鉬。該第二催化層還可以包含按重量計(jì)大約O至40%的一種或多種促進(jìn)劑。合適的促進(jìn)劑包括一種或多種堿性金屬氧化物，其中該金屬選自由鋇、鈣、鎂、鍶組成的組，選自由鋯、鑭、鐠、釔、釤、釓、鏑、鐿、鈮、釹以及它們的混合物組成的組中的一種或多種稀土以及過(guò)渡金屬。第一催化層實(shí)施例根據(jù)某些實(shí)施例，沉積在，即涂覆在或粘附至該基底上的該第一層包括沉積在一種載體上的鈀。一種合適的載體可以為一種高表面積的耐高溫金屬氧化物。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該第一層在該基底上的負(fù)載在大約0.2至2.8g/in3之間。高表面耐高溫金屬氧化物的實(shí)例包括但不限于，一種高表面積的耐高溫金屬氧化物如氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯以及它們的混合物。該耐高溫金屬氧化物可以由一種混合氧化物組成或包括一種混合氧化物，如氧化硅-氧化鋁、可以是非晶或結(jié)晶的硅鋁酸鹽、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-氧化鑭、氧化鋁-氧化鋇-氧化鑭-氧化釹、氧化鋁-氧化鉻、氧化鋁-氧化鋇以及類(lèi)似物。一種示例性的耐高溫金屬氧化物包括具有比表面積為大約50至350m2/g、并且按該層的重量計(jì)以大約10%至90%的負(fù)載存在的Y-氧化鋁。應(yīng)用于該后區(qū)的該第一層不含包含氧化鈰的儲(chǔ)氧材料。在該第一層的鈀負(fù)載的實(shí)例包括按重量計(jì)高達(dá)大約15%，可替代地，按重量計(jì)在大約0.05%至10%之間的鈀。這個(gè)層還可以包含按重量計(jì)高達(dá)大約40%的穩(wěn)定劑/促進(jìn)劑/粘合劑/添加劑。合適的穩(wěn)定劑包括一種或多種不可還原的金屬氧化物，其中該金屬選自由鋇、鈣、鎂、鍶以及它們的混合物組成的組。在某些實(shí)施例中，該穩(wěn)定劑包括鋇和/或鍶的一種或多種氧化物。適合的促進(jìn)劑包括一種或多種不可還原的氧化物，或者選自由鑭、釹、鐠、釔、鋯、釤、釓、鏑、鐿、鈮以及它們的混合物組成的組中的稀土和過(guò)渡金屬。該第一催化層以與該單前層完全相同的方式被沉積，除了基本上不包含OSC之外。實(shí)例:本發(fā)明將通過(guò)以下的實(shí)例和說(shuō)明展示。以下的實(shí)例旨在展示但并不限制本發(fā)明。按如下制備并且比較用于一種常規(guī)參比催化劑(圖1)以及根據(jù)本發(fā)明(圖2)所述的一種催化劑的WC構(gòu)型。前1-層催化劑的制備這些載體涂料以及涂層的制備已經(jīng)在US7041622，第9欄，20至40行；第10欄，I至15行中先行描述過(guò)，通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。該1-層前催化劑或區(qū)由1:1的比例的兩種穩(wěn)定化的氧化鋁組成，其中一種按重量計(jì)具有4%的氧化鑭并且另一種按重量計(jì)具有3%的氧化鑭；硫酸鋇以及具有50%Zr02+HfO2、40%Ce02、5%Pr60n以及5%La203的組成的一種混合氧化物儲(chǔ)氧材料。該漿料如下制備。將基于該漿料中總固體lwt%的硝酸添加至水中，然后在攪拌下加入BaSO4,隨后加入0SC。攪拌該漿料15分鐘，并且然后在攪拌下將這些氧化鋁緩慢加入，持續(xù)30分鐘。然后研磨該漿料(使用Sweco型研磨機(jī))因此使得d5(l為4.5至5.5微米；d9(l為17至21微米，并且100%通過(guò)小于65微米(即100%的微粒具有小于65微米的尺寸)。然后稱(chēng)量該漿料并且在540° C下測(cè)量LOI (灼燒損失)以便測(cè)定總的煅燒后固體含量。以這個(gè)值為基礎(chǔ)，計(jì)算Pd和Rh的重量。首先Rh作為硝酸Rh通過(guò)緩慢滴加30分鐘加入至該漿料。然后將硝酸Pd溶液加入該漿料，再次在攪拌下滴加30分鐘。在添加Rh和Pd之后，該漿料的比重在1.49至1.52的范圍內(nèi)。通過(guò)將一種蜂窩狀的陶瓷整體浸入該載體涂料漿料來(lái)涂覆多個(gè)部分，隨后使用真空將該漿料上抽入這些管道。然后該部分從該漿料中去除，并且這些管道通過(guò)向該部分的另一端施加真空來(lái)清除。通過(guò)改變相對(duì)密度，以及其他涂層參數(shù)如真空時(shí)間以及漿料被抽入這些蜂窩狀管道的量值來(lái)控制載體涂料負(fù)載。施加該載體涂料之后，這些部分在540° C下煅燒2小時(shí)。煅燒之后該1-層前催化劑的組成如下:40g/14%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；40g/13%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；80g/l儲(chǔ)氧材料；13g/l 硫酸鋇；2g/ft3 銠；以及25g/ft3 鈀。后常規(guī)參比催化劑的第一催化層的制備該第一催化層或區(qū)由1:1的比例的兩種穩(wěn)定化的氧化鋁組成，其中一種按重量計(jì)具有4%的氧化鑭，并且另一種按重量計(jì)具有3%的氧化鑭；硫酸鋇以及具有50%Zr02+Hf02、40%Ce02,5%Pr60n以及5%La203的組合物的一種混合氧化物儲(chǔ)氧材料。該漿料的制備和涂覆按以上所述的對(duì)于該前一層催化劑的方法進(jìn)行。在540° C下煅燒2小時(shí)之后該第一催化層的組成如下:25g/14%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；25g/13%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；50g/l儲(chǔ)氧材料；8.0g/1硫酸鋇；以及2g/ft3 鈀。后常規(guī)參比催化劑的第二催化層的制備該后常規(guī)參照催化劑的第二催化層由1:2的比例的兩種穩(wěn)定化的氧化鋁組成，其中一種按重量計(jì)具有4%的氧化鑭，并且另一種按重量計(jì)具有3%的氧化鑭；硫酸鋇以及按重量計(jì)具有58%Zr02+Hf02、32%Ce02、8%Y203以及2%La203的組合物的一種混合氧化物儲(chǔ)氧材料。該漿料的制備和涂覆按以上所述的用于該前一層催化劑的方法來(lái)進(jìn)行。在540° C下煅燒2小時(shí)之后，該后常規(guī)參比催化劑的第二催化層的組分如下:30g/14%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；15g/13%的鑭穩(wěn)定的氧化鋁；68g/l儲(chǔ)氧材料；8.5g/l硫酸鋇；以及l(fā).0g/ft3 鈀。根據(jù)本發(fā)明所述的催化劑的第二催化層的制備:該第二催化層的組成和制備與該常規(guī)參比催化劑相同。根據(jù)本發(fā)明所述的催化劑的后第一催化層的制備:該后第一催化層的組分由按重量計(jì)具有3%氧化鑭和氧化鋇穩(wěn)定的氧化鋁組成。該漿料的制備和涂覆按以上所述的用于該前一層催化劑的方法來(lái)進(jìn)行。在540° C下煅燒2小時(shí)之后該第一催化層的組成如下:110.0g/Ι鑭穩(wěn)定的氧化鋁；10.0g/1硫酸鋇；以及
2.0g/ft3 鈀。老化由50或100小時(shí)的4-模式熱老化試驗(yàn)方案組成。該循環(huán)由周期為60秒內(nèi)的四個(gè)模式組成。第一模式由以下組成:一個(gè)化學(xué)計(jì)量循環(huán)，隨后為一個(gè)富含條件，一個(gè)具有二次空氣注射的富含條件，以及最終具有二次空氣注射的一個(gè)化學(xué)計(jì)量的條件。模式I在904±2° C的一個(gè)催化劑入口床T (熱電耦從該催化劑入口面設(shè)置為1〃)下持續(xù)40秒。模式2在一個(gè)催化劑入口 CO濃度為4.0±0.1%下持續(xù)6秒。模式3在980° C±2° C的催化劑入口床T下持續(xù)10秒；該發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的CO濃度為4.0%±0.lvol%,并且使用在該催化劑入口處的二次空氣注射來(lái)給出2.5%±0.lvol%的O2濃度。模式4在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的化學(xué)計(jì)量的排氣成分以及二次空氣注射下持續(xù)4秒來(lái)在該催化劑入口處給出4.5±0.lvol%的O2濃度。用于老化的發(fā)動(dòng)機(jī)是裝備有連續(xù)多端口燃料噴射的7.4L V-8。這些性能結(jié)果在圖3和4中總結(jié)，在此應(yīng)該理解的是本發(fā)明的催化劑設(shè)計(jì)在該FTP測(cè)試的階段2和3中展示了用于THC和NOx的明顯優(yōu)勢(shì)。為了理解或完成本發(fā)明的披露的必要，在此提及的所有出版物和專(zhuān)利申請(qǐng)都清楚地通過(guò)引用結(jié)合在此，其程度如同每一個(gè)單獨(dú)結(jié)合在此。具有本發(fā)明如此描述的示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該注意的是在本披露內(nèi)僅僅是示例性的，并且可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行不同的其他替代方案、改造和變更。因此，本發(fā)明不限于在此展示的這些特定的實(shí)施例，但是僅被以下的權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化基本上在化學(xué)計(jì)量條件下運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的排氣的催化劑復(fù)合物，該催化劑復(fù)合物按順序逐一包括: 一個(gè)在基底上的前單一催化層；以及 一個(gè)在基底上的后雙層，該后雙層具有一個(gè)第一(較低)催化層以及一個(gè)第二 (較高)催化層； 其中該第二催化層包括銠作為鉬族金屬；并且 其中該前單一催化層以及該第一催化層包括鈀作為鉬族金屬化合物； 其中該第一催化層基本上不含儲(chǔ)氧成分(OSC);并且 其中該前單一催化層形成一個(gè)前區(qū)并且該后雙層形成一個(gè)后區(qū)，其中該催化劑復(fù)合物是一個(gè)單塊系統(tǒng)；或者該前單催化層定位在一個(gè)前塊內(nèi)，并且該后雙層定位在一個(gè)后塊內(nèi)，其中該催化劑復(fù)合物為一個(gè)多塊系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中該第一催化層按該層的重量計(jì)包括小于1%的儲(chǔ)氧成分(OSC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中這些層的PGM含量如下: 前單一催化層:按該層的重量計(jì)0.01%至12.0% ； 第一催化層:按該層的重量計(jì)0.05%至6.0% ;以及 第二催化層:按該層的重量計(jì)0.01%-2.0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑復(fù)合物，其中該前單一催化層以及該第一催化層僅包括鈀作為PGM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中該第二催化層包括鉬作為鉬族金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑復(fù)合物，其中這些層中的鉬含量如下:前單一催化層:按該層的重量計(jì)0.05%至12.0% ；以及第二催化層:按該層的重量計(jì)0.01%至5.0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中按這些層的重量計(jì)儲(chǔ)氧組分(OSC)的含量如下: 前單一催化層:按該層的重量計(jì)10%-80% ;以及 第二催化層:按該層的重量計(jì)10%-80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，進(jìn)一步包括排氣處理材料，這些排氣處理材料選自由儲(chǔ)烴和儲(chǔ)NOx催化劑組成的組中，由此該儲(chǔ)HC和儲(chǔ)NOx層作為一種底涂層WC層被定位在該基底上以便形成該前區(qū)或前塊和/或該后區(qū)或后塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，進(jìn)一步包括排氣處理材料，這些排氣處理材料選自由儲(chǔ)烴和儲(chǔ)NOx催化劑組成的組中，由此該儲(chǔ)HC和儲(chǔ)NOx層作為頂部或外涂層WC層被定位以便形成該前區(qū)或前塊和/或該后區(qū)或后塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中該催化劑復(fù)合物至少部分地沉積在一個(gè)底涂層(UC)上，該底涂層包括選自由儲(chǔ)HC材料或儲(chǔ)NOx材料組成的組中的材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中該催化劑復(fù)合物包括一個(gè)入口軸向端、一個(gè)出口軸向端、具有在該入口軸向端至該出口軸向端之間的延伸長(zhǎng)度的壁元件以及多個(gè)被這些壁元件限定的軸向閉合的管道；并且其中 該前單一催化層被沉積在這些壁元件上，鄰近該入口軸向端并且具有小于這些壁元件的壁長(zhǎng)度的延伸長(zhǎng)度以便形成該前區(qū)；并且該后雙層的第一和第二催化層被沉積在這些壁元件上，鄰近該出口軸向端并且具有少于這些壁元件的長(zhǎng)度的延伸長(zhǎng)度以便形成該后區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物，其中該前單一層被沉積在一個(gè)壁流式過(guò)濾器的入口管道上以便形成該前區(qū)，并且第一和第二催化層被沉積在該壁流式過(guò)濾器的入口和/或出口管道上以便形成該后區(qū)。
13.一種用于基本上在化學(xué)計(jì)量條件下運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化的排氣處理系統(tǒng)，包括一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的排氣處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)排氣處理裝置，這些排氣處理裝置選自由汽油顆粒過(guò)濾器、儲(chǔ)NOx裝置以及儲(chǔ)HC裝置組成的組。
15.一種用于處理基本上在化學(xué)計(jì)量條件下運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的排氣的方法，其中該方法包括: 使包括烴類(lèi)、一氧化碳以及氮氧化物的一種氣態(tài)蒸汽與根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑復(fù)合物接觸，其中該催化劑復(fù)合物 對(duì)基本上同時(shí)氧化該一氧化碳和這些烴類(lèi)以及還原這些氮氧化物是有效的。
全文摘要
在此披露的是被分離為一個(gè)前部和一個(gè)后部的一種層狀三效催化系統(tǒng)，該層狀三效催化系統(tǒng)具有同時(shí)催化烴類(lèi)和一氧化碳的氧化以及氮氧化物的還原的能力。提供了一種催化劑復(fù)合物，該催化劑復(fù)合物包括與基底相結(jié)合的一個(gè)單前一催化層以及兩個(gè)后催化層，其中該單前一催化層以及該后底層包括Pd成分，該后頂層包括Rh成分，并且該后底層基本上不含儲(chǔ)氧成分(OSC)。
文檔編號(hào)B01D53/94GK103201019SQ201180054459
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者J·G·努南, R·克林曼, R·J·安德森, D·O·克拉克, D·H·莫澤爾 申請(qǐng)人:尤米科爾股份公司及兩合公司