用于催化和催化轉(zhuǎn)化器中的涂覆基質(zhì)和將基質(zhì)用修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆的方法
【專利摘要】尤其公開了形成用于催化轉(zhuǎn)化器中的涂覆基質(zhì)的方法，以及修補(bǔ)基面涂料組合物，和適于制備涂覆基質(zhì)的方法，和由此形成的涂覆基質(zhì)。催化材料通過等離子體基方法制備，得到具有低的在高溫下在載體上遷移的傾向，因此在長期使用以后較少傾向于催化劑老化的催化材料。還公開了使用涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器，其具有與使用使用溶液化學(xué)沉積于基質(zhì)上的催化劑的催化轉(zhuǎn)化器相比有利的性能。還公開了使用催化轉(zhuǎn)化器的廢氣處理系統(tǒng)和車輛如柴油車，特別是輕型柴油車，和使用涂覆基質(zhì)的廢氣處理系統(tǒng)。
【專利說明】用于催化和催化轉(zhuǎn)化器中的涂覆基質(zhì)和將基質(zhì)用修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆的方法
[0001]早期申請交叉引用
[0002]本專利申請要求2011年8月19日提交的美國臨時專利申請N0.61/525，661和2012年5月25日提交的美國臨時專利申請N0.61/652,098的優(yōu)先權(quán)。通過引用將那些專利申請的全部內(nèi)容并入本文中。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及納米顆粒催化劑、催化轉(zhuǎn)化器修補(bǔ)基面涂層(washcoat)和由這類修補(bǔ)基面涂層形成的催化轉(zhuǎn)化器。
[0004]發(fā)明背景
[0005]內(nèi)燃機(jī)排放的顯著部分的污染物氣體在發(fā)動機(jī)最初啟動(“冷啟動”)時，但在排氣系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)化器變熱至它的操作溫度以前產(chǎn)生。為降低例如輕型柴油車(例如汽車或輕型卡車)的冷啟動階段期間的有害排放，可使用含有沸石的修補(bǔ)基面涂料涂覆車輛的催化轉(zhuǎn)化器中所用的基質(zhì)。在催化轉(zhuǎn)化器仍然冷時，這些沸石充當(dāng)冷啟動期間污染物一氧化碳(CO)、烴(HC)和氮氧化物(NOx)的臨時儲存區(qū)域。在催化轉(zhuǎn)化器加熱至其操作溫度，稱為點(diǎn)火溫度時，儲存的氣體釋放，隨后通過基質(zhì)上的催化活性材料分解。
[0006]高點(diǎn)火溫度是不理想的，因?yàn)樵S多車輛旅程具有短持續(xù)時間，且在催化轉(zhuǎn)化器達(dá)到其操作溫度(即點(diǎn)火溫度)所需的時間期間，必須將污染物未經(jīng)處理而釋放到環(huán)境中，或者儲存在排氣系統(tǒng)中直至達(dá)到點(diǎn)火溫度。即使污染物在點(diǎn)火以前被有效地捕集，但如果進(jìn)行多個連續(xù)的短旅程，則催化轉(zhuǎn)化器不能達(dá)到操作溫度，且用于儲存的沸石可能變得飽和，再次導(dǎo)致污染物釋放到環(huán)境中。
[0007]市售催化轉(zhuǎn)化器使用通過濕化學(xué)方法沉積于基質(zhì)上的鉬系金屬(PGM)催化劑，例如鉬離子和/或鈀離子從溶液中沉淀到基質(zhì)上。這些PGM催化劑占催化轉(zhuǎn)化器成本的相當(dāng)大部分。因此，用于生產(chǎn)催化轉(zhuǎn)化器的PGM催化劑的量的任何降低是理想的。市售催化轉(zhuǎn)化器還顯示出稱為“老化”的現(xiàn)象，其中它們隨時間變得較無效；點(diǎn)火溫度在催化轉(zhuǎn)化器老化時開始升高，且排放水平也開始上升。因此，老化效應(yīng)的降低也是理想的，以延長催化轉(zhuǎn)化器控制排放的效力。
[0008]發(fā)明概述
[0009]連同其它優(yōu)點(diǎn)一起，所述催化劑和修補(bǔ)基面涂層可提供尤其與通過濕化學(xué)方法制備的老市售催化劑相比，具有顯著降低的點(diǎn)火溫度的催化轉(zhuǎn)化器，同時使用相同量或更少的鉬系金屬。作為選擇，所述催化劑和修補(bǔ)基面涂層可降低得到與通過濕化學(xué)方法制備的老市售催化劑相同的點(diǎn)火溫度所用鉬系金屬的量。因此，可得到與使用先前濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比改進(jìn)的排放控制系統(tǒng)性能(即降低的一種或多種管制污染物排放)和/或降低的排放控制系統(tǒng)成本。
[0010]如本文所述，具有降低的點(diǎn)火溫度和/或降低的鉬系金屬負(fù)載要求的催化轉(zhuǎn)化器可通過使用催化活性粉末，并通過將催化活性粉末與高濃度的沸石分離而制備，其中高濃度的沸石在與催化活性粉末不同的涂層中。例如一個實(shí)施方案為多層修補(bǔ)基面涂層，其中高濃度的沸石用于第一涂層中，而催化活性粉末用于第二涂層中。任選將角落填充(corner-fill)修補(bǔ)基面涂層在施涂隨后修補(bǔ)基面涂層以前施涂于基質(zhì)上。
[0011]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)包含基質(zhì)；包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層；和包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層；其中催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。在涂覆基質(zhì)的另一實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。在涂覆基質(zhì)的另一實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化納米顆粒包含至少一種鉬系金屬。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化納米顆?？砂f和鈀，例如鉬:鈀重量比為2:1的鉬和鈀。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，載體納米顆粒可具有10-20nm的平均直徑。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化納米顆?？删哂衛(wèi)_5nm的平均直徑。
[0012]在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，修補(bǔ)基面涂層可包含含有金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的沸石顆粒。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，金屬氧化物顆?？梢詾檠趸X顆粒。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，沸石顆粒可占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的60-80重量％。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，勃姆石顆粒可占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的2-5重量％。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，金屬氧化物顆?？烧及惺w粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的15-38重量％。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層不包含或者基本不含鉬系金屬。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，修補(bǔ)基面涂層中的沸石顆粒具有0.2-8μιιι的直徑。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層可進(jìn)一步包含勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒。
[0013]在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層可基本不含沸石。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化活性顆?？烧及呋钚灶w粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的35-95重量％。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，二氧化硅顆?？梢砸园呋钚灶w粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的至多20重量％的量存在。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，勃姆石顆粒占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的2-5重量％。在涂覆基質(zhì)的一個實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層包含92重量％催化活性顆粒、3重量％勃姆石顆粒和5重量％ 二氧化硅顆粒。
[0014]在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，基質(zhì)包含堇青石?；|(zhì)可包含蜂窩結(jié)構(gòu)。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層可具有25-90g/l的厚度。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層可具有50-250g/l的厚度。涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中任一個可進(jìn)一步包含直接沉積于基質(zhì)上的角落填充層。[0015]在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，涂覆基質(zhì)可具有4g/l或更小的鉬系金屬負(fù)載和比通過濕化學(xué)方法沉積的相同鉬系金屬負(fù)載的基質(zhì)的點(diǎn)火溫度低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，涂覆基質(zhì)具有約3.0至約
4.0g/1的鉬系金屬負(fù)載。
[0016]在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，涂覆基質(zhì)可具有約3.0至約5.5g/l的鉬系金屬負(fù)載，其中在車輛催化轉(zhuǎn)化器中操作125，000英里以后，涂覆基質(zhì)具有比在車輛催化轉(zhuǎn)化器中操作125，000英里以后通過濕化學(xué)方法沉積鉬系金屬而制備且具有相同鉬系金屬負(fù)載的涂覆基質(zhì)低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。在涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中的任一個中，涂覆基質(zhì)可具有約3.0至約5.5g/l的鉬系金屬負(fù)載，其中在800°C下老化16小時以后，涂覆基質(zhì)具有比在800°C下老化16小時以后通過濕化學(xué)方法沉積鉬系金屬而制備且具有相同鉬系金屬負(fù)載的涂覆基質(zhì)低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。
[0017]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含根據(jù)前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括廢氣處理系統(tǒng)，所述廢氣處理系統(tǒng)包含廢氣導(dǎo)管和包含根據(jù)前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含催化轉(zhuǎn)化器的柴油車，所述催化轉(zhuǎn)化器包含根據(jù)前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)。柴油車可以為輕型柴油車。
[0018]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括處理廢氣的方法，其中方法包括使前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)與廢氣接觸?；|(zhì)可位于配置以接收廢氣的催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)。
[0019]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成涂覆基質(zhì)的方法，所述方法包括:a)將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；和b)將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，所述復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆的步驟可在將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前進(jìn)行，或者將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆的步驟可在將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前進(jìn)行。前述方法中的任一種還可包括在步驟a)和步驟b)以前用角落填充修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)的步驟。在前述方法中的任一種的一些實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含25-90g/l的厚度。在前述方法中的任一種的一些實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含50-250g/l的厚度。
[0020]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括修補(bǔ)基面涂料組合物，所述組合物包含如下含量的固體:35-95重量％催化活性顆粒，所述催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒；2_5重量％勃姆石顆粒；和2-55重量％金屬氧化物顆粒。在其它實(shí)施方案中，修補(bǔ)基面涂料組合物可進(jìn)一步包含至多20重量％二氧化硅顆粒。在修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中的任一個中，金屬氧化物顆?？梢詾檠趸X顆粒。在修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中的任一個中，固體可以懸浮于pH為3-5的含水介質(zhì)中。在修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中的任一個中，修補(bǔ)基面涂料組合物可基本不含沸石。在修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化活性顆粒占固體含量的92重量％。在修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中的任一個中，催化活性顆?？砂辽僖环N鉬系金屬，例如鉬和鈀，例如pt/pd重量/重量比為2:1的鉬和鈀。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含根據(jù)前述實(shí)施方案中任一個的修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)。在另一實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)還可包含含有沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層。
[0021]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明包括形成涂覆基質(zhì)的方法，所述方法包括:a)將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；和b)將基質(zhì)用根據(jù)修補(bǔ)基面涂料組合物的前述實(shí)施方案中任一個的包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆。在該方法的一個實(shí)施方案中，將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆在將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前進(jìn)行。在該方法的另一實(shí)施方案中，將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆在將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前進(jìn)行。該方法的前述實(shí)施方案中的任一個可進(jìn)一步包括在步驟a)和步驟b)以前用角落填充修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)的步驟。在該方法的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物可包含25-90g/l的厚度。在該方法的前述實(shí)施方案中的任一個中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物可包含50-250g/l的厚度。
[0022]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含根據(jù)涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括廢氣處理系統(tǒng)，所述廢氣處理系統(tǒng)包含廢氣導(dǎo)管和包含根據(jù)涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。
[0023]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含催化轉(zhuǎn)化器的柴油車，例如輕型柴油車，所述催化轉(zhuǎn)化器包含根據(jù)涂覆基質(zhì)的前述實(shí)施方案中任一個的涂覆基質(zhì)。
[0024]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含催化轉(zhuǎn)化器的柴油車，所述催化轉(zhuǎn)化器包含
3.0-4.0g/Ι鉬系金屬，其中車輛符合歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)Euro5。柴油車可以為輕型柴油車。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括包含催化轉(zhuǎn)化器的柴油車，所述催化轉(zhuǎn)化器包含3.0-4.0g/1鉬系金屬，其中車輛符合歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)Euio6。柴油車可以為輕型柴油車。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化轉(zhuǎn)化器中的催化活性材料包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化轉(zhuǎn)化器包含涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)具有包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層和包含催化活性材料的分開的修補(bǔ)基面涂層。
[0025]在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化轉(zhuǎn)化器包含涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)包含基質(zhì)；包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層；和包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層；其中催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的一個實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的一個實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化納米顆粒包含至少一種鉬系金屬。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化納米顆?？砂f和鈀，例如鉬:鈀重量比為2:1的鉬和鈀。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，載體納米顆粒具有10-20nm的平均直徑。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化納米顆粒具有l(wèi)_5nm的平均直徑。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層可包含金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，金屬氧化物顆粒可以為氧化鋁顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，沸石顆?？烧荚诎惺w粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的60-80重量％。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，勃姆石顆?？烧及惺w粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的2-5重量％。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，金屬氧化物顆?？烧及惺w粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的15-38重量％。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層不包含鉬系金屬。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中的沸石顆?？删哂?br> 0.2-8 μ m的直徑。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層可進(jìn)一步包含勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，催化活性顆粒可占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的35-95重量％。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，二氧化硅顆?？梢砸园呋钚灶w粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的至多20重量％的量存在。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，勃姆石顆?？烧及呋钚灶w粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的2-5重量％。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，修補(bǔ)基面涂層可包含催化活性顆粒，其包含92重量％催化活性顆粒、3重量％勃姆石顆粒和5重量％ 二氧化硅顆粒。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，基質(zhì)可包含堇青石。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，基質(zhì)可包含蜂窩結(jié)構(gòu)。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層可具有25-90g/l的厚度。在車輛的前述實(shí)施方案中任一個的其它實(shí)施方案中，包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層可具有50-250g/l的厚度。車輛的前述實(shí)施方案中的任一個可進(jìn)一步包含直接沉積于基質(zhì)上的角落填充層。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解本文所述本發(fā)明的方面和實(shí)施方案包括“由方面和實(shí)施方案組成”和/或“基本由方面和實(shí)施方案組成”。對于本文所述所有方法、系統(tǒng)、組合物和裝置，方法、系統(tǒng)、組合物和裝置可包含所列組分或步驟，或者可“由所列組分或步驟組成”或“基本由所列組分或步驟組成”。當(dāng)系統(tǒng)、組合物或裝置描述為“基本由所列組分組成”時，該系統(tǒng)、組合物或裝置包含所列組分，且可包含不實(shí)質(zhì)地影響系統(tǒng)、組合物或裝置的性能的其它組分，但不包含不同于明確列出的那些組分且實(shí)質(zhì)地影響系統(tǒng)、組合物或裝置的性能的任何其它組分；或者不包含足夠濃度或量的額外組分以實(shí)質(zhì)地影響系統(tǒng)、組合物或裝置的性能。當(dāng)方法描述為“基本由所列步驟組成”時，該方法可包括所列步驟，并可包括不實(shí)質(zhì)地影響方法的結(jié)果的其它步驟，但該方法不包括不同于明確列出的那些步驟且實(shí)質(zhì)地影響方法的結(jié)果的任何其它步驟。
[0027]上文和本文所述實(shí)施方案中的任一個適用于柴油機(jī)，例如輕型柴油機(jī)，和柴油車，例如輕型柴油車。
[0028]本文所述系統(tǒng)、組合物、基質(zhì)和方法，包括如本文所述本發(fā)明任何實(shí)施方案，可單獨(dú)使用或者可與其它系統(tǒng)、組合物、基質(zhì)和方法組合使用。
[0029]附圖簡述
[0030]圖1闡述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的催化轉(zhuǎn)化器，而圖1A為圖1的一部分圖的放大圖。[0031]圖2闡述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法。
[0032]圖3A-C闡述在根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段，涂覆基質(zhì)的形成。
[0033]圖4對比本發(fā)明一個實(shí)施方案(實(shí)心圓)與組合修補(bǔ)基面涂料(實(shí)正方形)的性倉泛。
[0034]圖5闡述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法。
[0035]圖6A-C闡述在根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段，涂覆基質(zhì)的形成。
[0036]圖7闡述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法。
[0037]圖8A-D闡述在根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段，涂覆基質(zhì)的形成。
[0038]圖9顯示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案制備的涂覆基質(zhì)中的單一矩形通道。
[0039]圖10對比本發(fā)明一個實(shí)施方案(實(shí)心圓)與標(biāo)準(zhǔn)市售催化轉(zhuǎn)化器(實(shí)正方形)的性能。
[0040]圖11顯示本發(fā)明某些實(shí)施方案的中間床催化轉(zhuǎn)化器氣體與標(biāo)準(zhǔn)市售催化轉(zhuǎn)化器的對比。
[0041]發(fā)明詳述
[0042]描述了復(fù)合納米顆粒催化劑、修補(bǔ)基面涂料配制劑、涂覆基質(zhì)和催化轉(zhuǎn)化器。還描述了制備和使用這些復(fù)合納米顆粒催化劑、修補(bǔ)基面涂料配制劑、涂覆基質(zhì)和催化轉(zhuǎn)化器的方法。本發(fā)明還包括含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和通過使各種修補(bǔ)基面涂料成分結(jié)合而制備修補(bǔ)基面涂料的方法。發(fā)現(xiàn)所述復(fù)合納米顆粒催化劑和修補(bǔ)基面涂料溶液在用于生產(chǎn)催化轉(zhuǎn)化器時提供相對于先前催化劑和修補(bǔ)基面涂料配制劑提高的性能，從而容許生產(chǎn)具有與具有使用濕化學(xué)方法制備的催化劑的催化轉(zhuǎn)化器相比降低的點(diǎn)火溫度、降低的排放和/或降低的鉬系金屬負(fù)載要求的催化轉(zhuǎn)化器。
[0043]應(yīng)當(dāng)理解本文所述涂覆基質(zhì)、使用本文所述涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器和使用本文所述涂覆基質(zhì)的廢氣處理系統(tǒng)特別用于柴油機(jī)和柴油車，尤其是輕型柴油機(jī)和輕型柴油車。
[0044]復(fù)合納米顆?？砂Y(jié)合在一起以形成納米上載納米復(fù)合物納米顆粒的催化納米顆粒和載體納米顆粒。這些復(fù)合納米顆粒然后可結(jié)合在微米級載體顆粒上以形成微米級催化活性顆粒。復(fù)合納米顆粒可以例如在等離子體反應(yīng)器中產(chǎn)生以致產(chǎn)生一致的納米上載納米復(fù)合顆粒。這些復(fù)合顆粒然后結(jié)合在微米級載體顆粒上以產(chǎn)生帶有復(fù)合納米顆粒的微米級催化活性顆粒，其可提供與催化轉(zhuǎn)化器所用先前催化劑，例如使用濕化學(xué)方法制備的催化劑相比更好的初始(發(fā)動機(jī)啟動)性能、在催化劑壽命期間更好的性能和/或在催化劑壽命期間更小的性能降低。
[0045]另外，可配制修補(bǔ)基面涂料配制劑以在催化劑基質(zhì)如催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)上提供一層或多層。在一些實(shí)施方案中，修補(bǔ)基面涂料配制劑可形成兩層或更多層，其中催化活性材料，例如帶有復(fù)合納米顆粒的微米級催化活性顆粒在不同于含有高濃度沸石的層分開的層中。一個實(shí)施方案例如為多層修補(bǔ)基面涂層，其中第一修補(bǔ)基面涂層包含相對更高濃度的沸石，且第二獨(dú)特修補(bǔ)基面涂層包含相對于第一層更高濃度的催化活性材料。優(yōu)選具有高濃度沸石的層不包含催化活性材料，且具有催化活性材料的第二層不包含沸石。在不同的實(shí)施方案中，基質(zhì)上這兩層的順序和位置可變化，在另一實(shí)施方案中，其它修補(bǔ)基面涂料配制劑/層也可用于修補(bǔ)基面涂層上、下或之間，例如起初沉積于待涂覆基質(zhì)上的角落填充修補(bǔ)基面涂層。在其它實(shí)施方案中，兩層可直接置于彼此上，即第一與第二修補(bǔ)基面涂層之間不存在插入層。所述修補(bǔ)基面涂料配制劑可包含與先前修補(bǔ)基面涂料配制劑相比更低量的鉬系金屬和/或提供更好的性能，當(dāng)這些修補(bǔ)基面涂料配制劑使用帶有復(fù)合納米顆粒的微米級顆粒時特別如此。
[0046]本公開內(nèi)容的各個方面可通過使用流程圖描述。通常顯示本公開內(nèi)容的一個方面的單一情況。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，本文所述協(xié)議、方法和程序可連續(xù)地或通常根據(jù)需要重復(fù)，以滿足本文所述要求。另外，預(yù)期某些方法步驟可以以流程圖所述那些替換的順序進(jìn)行。
[0047]當(dāng)在本文中使用術(shù)語“約”或“大約”表述數(shù)值時，應(yīng)當(dāng)理解包括所述值以及合理地接近所述值的值。例如，描述“約50°C”或“約50°C”包括50°C本身以及接近50°C的值的公開內(nèi)容。因此，短語“約X”或“大約X”包括值X本身的描述。如果指出范圍，例如“約50-600C ”,則應(yīng)當(dāng)理解包括端點(diǎn)所述值,且對于每個端點(diǎn)或兩個端點(diǎn)，包括接近每個端點(diǎn)或兩個端點(diǎn)的值；即“約50-60°C”相當(dāng)于列舉“50-60°C”和“約50至約60。?！?。
[0048]“基本不存在任何鉬系金屬”意指存在少于約5重量％、少于約2重量％、少于約I重量％、少于約0.5重量％、少于約0.1重量％、少于約0.05重量％、少于約0.025重量％或少于約0.01重量％的鉬系金屬。優(yōu)選，基本不存在任何鉬系金屬表不存在少于約I重量％鉬系金屬。
[0049]在各個實(shí)施方案中，“基本不含”具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分意指存在少于約5重量％、少于約2重量％、少于約I重量％、少于約0.5重量％、少于約0.1重量％、少于約0.05重量％、少于約0.025重量％或少于約0.01重量％具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分。優(yōu)選，“基本不含”具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分表示存在少于約I重量％具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分。
[0050]應(yīng)當(dāng)指出，在生產(chǎn)期間或者在操作期間(特別是經(jīng)長時間)，存在于一層修補(bǔ)基面涂層中的少量材料可擴(kuò)散、遷移或移動至其它修補(bǔ)基面涂層。因此，使用術(shù)語“基本不存在”和“基本不含”不應(yīng)理解為絕對不包括次要量的提及的材料。
[0051]在各個實(shí)施方案中，“基本各自”具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分意指存在以數(shù)量或重量計至少約95%、至少約98%、至少約99%、至少約99.5%、至少約99.9%、至少約99.95%、至少約99.975%，或至少約99.99%具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分。優(yōu)選“基本各自”具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分意指存在以數(shù)量或重量計至少約99%具體組分、具體組合物、具體化合物或具體成分。
[0052]該公開內(nèi)容提供幾個實(shí)施方案。預(yù)期來自任何實(shí)施方案的任何特征可與來自任何其它實(shí)施方案的任何特征組合。以這種方式，所公開特征的混合構(gòu)型在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0053]應(yīng)當(dāng)理解對組合物中相對重量百分?jǐn)?shù)的提及假定組合物中所有組分的組合總重量百分?jǐn)?shù)合計達(dá)100。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解一種或多種組分的相對重量百分?jǐn)?shù)可向上或向下調(diào)整使得組合物中組分的重量百分?jǐn)?shù)組合至總計100，條件是任何特定組分的重量百分?jǐn)?shù)不超出關(guān)于該組分所述范圍的極限。
[0054]該公開內(nèi)容提及顆粒和粉末。這兩個術(shù)語是等同的，除了附加說明單數(shù)“粉末”指顆粒的集合。本發(fā)明可適用于多種粉末和顆粒。本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解術(shù)語“納米顆?！被颉凹{米級顆?！卑ㄖ睆綖榧{米級,通常約0.5_500nm、約l_500nm、約1-1OOnm或約l_50nm的顆粒。優(yōu)選納米顆粒具有小于250nm的平均粒度和1_1，000，000的縱橫比。在一些實(shí)施方案中，納米顆粒具有約50nm或更小、約30nm或更小,或者約20nm或更小的平均粒度。在其它實(shí)施方案中，納米顆粒具有約50nm或更小、約30nm或更小，或者約20nm或更小的平均直徑。顆粒的縱橫比定義為顆粒的最長尺寸除以顆粒的最短尺寸，優(yōu)選為1-100，更優(yōu)選1_10，仍更優(yōu)選 1_2。“粒度”使用 ASTM(American Society for Testing and Materials)標(biāo)準(zhǔn)(參見ASTM E112-10)測量。當(dāng)計算顆粒的直徑時，采用它最長和最短尺寸的平均值；因此，具有長軸20nm和短軸IOnm的卵形顆粒的直徑為15nm。顆粒群體的平均直徑為單獨(dú)顆粒的直徑的平均值，并可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)測量。
[0055]在其它實(shí)施方案中，納米顆粒具有約50nm或更小、約30nm或更小,或者約20nm或更小的粒度。在其它實(shí)施方案中，納米顆粒具有約50nm或更小、約30nm或更小,或者約20nm或更小的直徑。
[0056]術(shù)語“微米顆?！?、“微米級顆?！?、“微米顆粒”和“微米級顆?！蓖ǔ?yīng)當(dāng)理解包括直徑為微米級，通常0.5-1000 μ m、約1-1000 μ m、約1-100 μ m或約1-50 μ m的顆粒。另外，本公開內(nèi)容所用術(shù)語“鉬系金屬”(縮寫為“PGM”)指用于周期表中聚集的六種金屬元素的集合性名稱。六種鉬系金屬為釕、錯、鈕、鋨、銥和鉬。
[0057]復(fù)合納米顆粒催化劑
[0058]復(fù)合納米顆粒催化劑可包含附著在載體納米顆粒上的催化納米顆粒以形成“納米上載納米”復(fù)合納米顆粒。多個納米上載納米顆粒然后可結(jié)合在微米級載體顆粒上以形成復(fù)合微米/納米顆粒，即帶有復(fù)合納米顆粒的微米顆粒。這些復(fù)合微米/納米顆?？捎糜谌绫疚乃鲂扪a(bǔ)基面涂料配制劑和催化轉(zhuǎn)化器中。與通過濕化學(xué)方法制備的目前市售催化轉(zhuǎn)化器相比，這些顆粒的使用可降低關(guān)于鉬系金屬含量的要求和/或顯著增強(qiáng)性能，特別是關(guān)于降低的點(diǎn)火溫度。濕化學(xué)方法通常涉及使用鉬系金屬離子或金屬鹽的溶液，其浸入載體(通常微米級顆粒)中，并還原成元素形式的鉬系金屬以用作催化劑。例如，可將氯鉬酸H2PtCl6的溶液施涂于氧化鋁微米顆粒上，其后干燥和煅燒，導(dǎo)致鉬沉淀于氧化鋁上。通過濕化學(xué)方法沉積于金屬氧化物載體，例如氧化鋁上的鉬系金屬在高溫下，例如在催化轉(zhuǎn)化器中遭遇的溫度下是可移動的。即，在升高的溫度下，PGM原子可在它們沉積的表面上遷移，并與其它PGM原子在一起成塊。PGM的細(xì)碎部分在暴露于高溫下的時間增加時結(jié)合成越來越大的鉬系金屬聚集體。該聚集體導(dǎo)致降低的催化劑表面積并使催化轉(zhuǎn)化器的性能劣化。該現(xiàn)象稱為催化轉(zhuǎn)化器的“老化”。
[0059]相反，復(fù)合鉬系金屬催化劑通過等離子體基方法制備。在一個實(shí)施方案中，鉬系納米級金屬顆粒沉積于納米級金屬氧化物載體上，其具有比通過濕化學(xué)方法沉積的PGM低得多的遷移率。所得等離子體產(chǎn)生的催化劑以比濕化學(xué)產(chǎn)生的催化劑慢得多的速率老化。因此，使用等離子體產(chǎn)生的催化劑的催化轉(zhuǎn)化器可經(jīng)更長的時間保持更大的暴露于發(fā)動機(jī)排放氣體下的催化劑表面積，導(dǎo)致更好的排放性能。
[0060]通過等離子體基方法制備復(fù)合納米顆粒(“納米上載納米”顆?；颉癗N”顆粒)
[0061]制備合適催化劑的初始步驟可涉及制備復(fù)合納米顆粒。復(fù)合納米顆粒包含含有一種或多種鉬系金屬的催化納米顆粒和載體納米顆粒，通常金屬氧化物如氧化鋁。作為名稱“納米顆?！焙x，納米顆粒具有納米級尺寸。
[0062]復(fù)合納米顆?？赏ㄟ^等離子體反應(yīng)器方法，通過將鉬系金屬和載體材料供入等離子體槍中，在那里使材料氣化而形成。可使用等離子體槍，例如US2011/0143041所述那些，可使用技術(shù)如 US5, 989，648、US6, 689，192、US6, 755，886 和 US2005/0233380 所述那些產(chǎn)生等離子體。將工作氣體如氬氣供入等離子體槍中以產(chǎn)生等離子體；在一個實(shí)施方案中，氬氣/氫氣混合物(10:2的Ar/H2比)用作工作氣體?？蓪f系金屬，例如鉬、鈀或任何比的鉬/鈀，例如2:1重量比的鉬:鈀或約2:1重量比的鉬:鈀，且通常為直徑約0.5-6 μ m的金屬顆粒的形式，作為在載氣流如氬氣中的流化粉末引入等離子體反應(yīng)器中。還將金屬氧化物，通常粒度約15-25 μ m直徑的氧化鋁作為在載氣中的流化粉末引入。然而，可使用將材料引入反應(yīng)器中的其它方法，例如以液體淤漿引入。通常使用約35-45%鉬系金屬和約65-55%金屬氧化物(重量計)的組成，優(yōu)選約40%鉬系金屬:約60%金屬氧化物的比?？墒褂玫牟牧戏秶膶?shí)例為約O至約40%鉬、約O至約40%鈀和約55至約65%氧化鋁；在一些實(shí)施方案中，使用約20至約30%鉬、約10至約15%鈀和約50至約65%氧化鋁；在另一實(shí)施方案中，使用約23.3至約30%鉬、約11.7至約15%鈀和約55至約65%氧化鋁。典型的組合物包含約26.7%鉬、約13.3%鈀和約60%氧化鋁。將任何固體或液體材料快速氣化或轉(zhuǎn)化成等離子體?？蛇_(dá)到20，000-30，000K的溫度的過熱材料的動能確保所有組分的極充分混合。
[0063]然后使用這類方法如US2008/0277267所述湍流驟冷室將等離子體料流的過熱材料快速驟冷。將氬氣驟冷氣以高流速，例如2400-2600升/分鐘注入過熱材料中。將材料在冷卻管中進(jìn)一步冷卻，并收集和分析以確保材料的合適粒度范圍。
[0064]上述等離子體制備方法產(chǎn)生高度均勻的復(fù)合納米顆粒，其中復(fù)合納米顆粒包含結(jié)合在載體納米顆粒上的催化納米顆粒。催化納米顆粒包含鉬系金屬，例如2:1重量比的Pt:Pd。在一些實(shí)施方案中，催化納米顆粒具有約0.3至約IOnm,優(yōu)選約I至約5nm,即約3+/-2nm的平均直徑或平均粒度。在一些實(shí)施方案中，包含金屬氧化物如氧化鋁的載體納米顆粒具有約20nm或更小,或者約15nm或更小,或者約10至約20nm,即約15+/_5nm,或者約10至約15nm，即約12.5+/-2.5nm的平均直徑。在一些實(shí)施方案中，包含金屬氧化物如氧化招的載體納米顆粒具有約20nm或更小，或者約15nm或更小，或者約10至約20nm,即約15+/-5nm，或者約10至約15nm,即約12.5+/-2.5nm的直徑。
[0065]在還原條件下，例如通過使用氬氣/氫氣工作氣體制備的Pt/Pd-氧化鋁復(fù)合納米顆粒在PGM納米顆粒結(jié)合于其上的載體納米顆粒上產(chǎn)生部分還原的氧化鋁表面，如US2011/0143915第0014-0022段所述。部分還原的氧化鋁表面或Α120(3_χ)，其中x大于0，但小于3，抑制氧化鋁表面上的鉬系金屬在高溫下遷移。這又限制當(dāng)顆粒暴露于長期升高溫度下時鉬系金屬的聚集。這類聚集對許多催化應(yīng)用而言是不理想的，因?yàn)樗档陀行в糜诜磻?yīng)的PGM催化劑的表面積。
[0066]包含兩種納米顆粒(催化或載體)的復(fù)合納米顆粒稱為“納米上載納米”顆?；颉癗N”顆粒。
[0067]吿I丨備帶有復(fù)合鄉(xiāng)內(nèi)米顆粒的微米級載體顆粒(“微米上載鄉(xiāng)內(nèi)米上載鄉(xiāng)內(nèi)米”顆?！癗Nm”顆粒)
[0068]復(fù)合納米顆粒(納米上載納米顆粒)可進(jìn)一步結(jié)合在微米級載體顆粒上以制備復(fù)合微米/納米顆粒，稱為“微米上載納米上載納米”或“NNm”顆粒。載體顆粒通常為金屬氧化物顆粒，例如氧化鋁(Al2O3)。微米級顆?？删哂屑sI至約100 μ m，例如約I至約10 μ m、約3至約7 μ m或約4至約6 μ m的平均粒度。
[0069]通常，微米上載納米上載納米顆粒通過這種方法制備:使復(fù)合納米顆粒(納米上載納米顆粒)懸浮于水中，將懸浮液的PH調(diào)整至約2至約7、約3至約5，或者約4，將表面活性劑加入懸浮液中(或者作為選擇，在將復(fù)合納米顆粒懸浮于水中以前將表面活性劑加入水中)，將復(fù)合納米顆粒懸浮液超聲處理，將懸浮液施涂于微米級金屬氧化物顆粒上直至初始潤濕點(diǎn)，由此將微米級顆粒用復(fù)合納米顆粒浸潰，將用復(fù)合納米顆粒浸潰的微米級金屬氧化物顆粒干燥，和將用復(fù)合納米顆粒浸潰的微米級金屬氧化物顆粒煅燒。
[0070]通常將復(fù)合納米顆粒懸浮于水中，并將懸浮液調(diào)整至約2至約7，優(yōu)選約3至約5的pH，更優(yōu)選約4的pH (用乙酸或其它有機(jī)酸調(diào)整pH)。將分散劑和/或表面活性劑加
入復(fù)合納米顆粒中。適用的表面活性劑包括Jeffsperse? X3202 (Chemical Abstracts
Registry N0.68123_18_2，描述為具有2_(氯甲基)氧雜環(huán)丙烷、2-甲基氧雜環(huán)丙烷和
氧雜環(huán)丙烷的4，4，-(1-甲基亞乙基)雙酚聚合物),來自Huntsman的Jeffsperse?
X3204 和 Jeffsperse? X3503 表面活性劑(JEFFSPERSE 為 Huntsman Corporation,Theffoodlands, Texas，美國關(guān)于用作分散劑和穩(wěn)定劑的化學(xué)品的注冊商標(biāo))，其為陰離子聚合物分散劑。其它合適的表面活性劑包括來自Lubrizol的Solsperse? 24000和
SolsjJorst11 46000 (SOLSPERSE 為 Lubrizol Corporation, Derbyshire,英國關(guān)于化學(xué)分
散劑的注冊商標(biāo))。優(yōu)選 Jeffsperse" X3202 表面活性劑,Chemical Abstracts Registry
N0.68123-18-2 (描述為具有2-(氯甲基)氧雜環(huán)丙烷、2-甲基氧雜環(huán)丙烷和氧雜環(huán)丙烷的4，4’-(1-甲基亞乙基)雙酚聚合物)。表面活性劑以約0.5至約5%加入，其中約2%為典型值。
[0071]將含水表面活性劑和復(fù)合納米顆粒的混合物超聲處理以使復(fù)合納米顆粒分散。分散體中復(fù)合納米顆粒的量通常為約2至約15%(質(zhì)量計)。然后將分散體施涂于可由公司如Rhodia或Sasol購買的多孔微米級Al2O3上。可將多孔微米級Al2O3粉末用小百分?jǐn)?shù)的鑭(約2至約4%La)穩(wěn)定化。適用的一種商業(yè)氧化招粉末為由Grace Davison或Rhodia購買的M1-386。通過大于0.28 μ m的孔徑大小限定的該粉末的可用表面為約2.8m2/g。所用復(fù)合納米顆粒與所用微米級載體顆粒的比根據(jù)(復(fù)合納米顆粒的重量):(微米載體顆粒的重量)可以為約3:100至約10:100、約5:100至約8:100，或者約6.5:100。在一些實(shí)施方案中，約8g復(fù)合納米顆?？膳c約122g載體微米顆粒一起使用。復(fù)合納米顆粒的水分散體以小比例(例如通過滴流或其它方法)施涂于微米級粉末上直至初始潤濕點(diǎn)，產(chǎn)生類似于濕砂的材料。
[0072]然后可將用復(fù)合納米顆粒浸潰的微米級載體顆粒干燥(例如在約30至約95°C，優(yōu)選約60至約70°C下，在常壓或降低的壓力如約I至約90，000帕下)。在干燥以后，然后可將顆粒煅燒(在升高的溫度，例如400至約700°C，優(yōu)選約500至約600°C，更優(yōu)選約540至約560°C，仍更優(yōu)選約550至約560°C，或約550°C下；在常壓或降低的壓力如約I至約90，000帕下，在環(huán)境氣氛或惰性氣氛如氮?dú)夂蜌鍤庵?以得到復(fù)合微米/納米顆粒，也稱為微米上載納米上載納米顆?；騈Nm顆粒。干燥步驟可在煅燒步驟以前進(jìn)行以在較高煅燒溫度下加熱以前除去水；這避免水沸騰，所述沸騰會破壞進(jìn)入微米級載體的孔中的浸潰納米顆粒。
[0073]NNm顆?？砂琋Nm顆粒總質(zhì)量的約I至約6重量％PGM，或在另一實(shí)施方案中，約2-3重量％，或在另一實(shí)施方案中，約2.5重量％。NNm顆粒然后可用于用于涂覆基質(zhì)的配制齊U，其中涂覆基質(zhì)可用于催化轉(zhuǎn)化器中。
[0074]NNm材料制備的實(shí)例描述于以下共有專利和專利申請中:美國專利公開N0.2005/0233380、美國專利公開 N0.2006/0096393、美國專利申請 N0.12/151，810、美國專利申請 N0.12/152，084、美國專利申請 N0.12/151，809、U.S.Patent N0.7，905，942、美國專利申請N0.12/152，111、美國專利公開2008/0280756、、美國專利公開2008/0277270、美國專利申請N0.12/001，643、美國專利申請N0.12/474，081、美國專利申請N0.12/001，602、美國專利申請N0.12/001，644、美國專利申請N0.12/962，518、美國專利申請N0.12/962,473、美國專利申請N0.12/962，490、美國專利申請N0.12/969，264、美國專利申請N0.12/962，508、美國專利申請N0.12/965，745、美國專利申請N0.12/969，503和美國專利申請 N0.13/033，514.W02011/081834 (PCT/US2010/59763)和 US2011/0143915 (美國專利申請 N0.12/962，473)。
[0075]具有抑制的鉬系金屬遷移的NNm顆粒
[0076]包含帶有復(fù)合納米顆粒的氧化鋁微米級載體顆粒且其中復(fù)合納米顆粒在還原條件下制備的NNm顆粒對在催化轉(zhuǎn)化器應(yīng)用中的使用而言特別有利。催化納米顆粒的鉬系金屬對載體納米顆粒的部分還原A120(3_x)表面比對微米級載體顆粒的Al2O3表面具有更大的親合性。因此，在升高的溫度下，結(jié)合在相鄰A120(3_x)載體納米顆粒上的相鄰PGM納米顆粒很少能在Al2O3微米級載體顆粒表面上遷移并聚集成較大的催化劑塊。由于較大的催化劑聚集體具有較小的表面積，且較少有效用作催化劑，遷移和聚集的抑制提供關(guān)于NNm顆粒的顯著優(yōu)點(diǎn)。相反，通過濕化學(xué)沉淀沉積于氧化鋁載體上的鉬顆粒證明較高的遷移率和遷移，從而形成催化劑的聚集，并導(dǎo)致隨時間降低的催化效力(即催化劑老化)。
[0077]使用微米上載納米上載納米催化劑顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物和層:施涂于基質(zhì)上
[0078]包含微米上載納米上載納米顆粒(即復(fù)合微米/納米顆粒，其為帶有復(fù)合納米顆粒的微米級載體顆粒)的修補(bǔ)基面涂料配制劑可用于在用于催化的基質(zhì)，例如催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)上提供一層或多層。其它修補(bǔ)基面涂層可用于改進(jìn)的性能。在一些實(shí)施方案中，修補(bǔ)基面涂料配制劑可包含兩種或更多種不同的修補(bǔ)基面涂料配制劑，其容許將催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)上的一層或多層含有高濃度沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層與一層或多層含有鉬系金屬催化劑，例如上述NNm顆粒的修補(bǔ)基面涂層分離。配制劑可用于形成修補(bǔ)基面涂層和催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)，其包含降低量的鉬系金屬和/或提供與先前修補(bǔ)基面涂層和配制劑和催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)相比更好的性能。
[0079]可配制修補(bǔ)基面涂料配制劑的一些實(shí)施方案以形成以下四種基本修補(bǔ)基面涂層結(jié)構(gòu)中的一種或多種:
[0080]基質(zhì)-角落填充催化層-沸石層(S-F-C-Z)
[0081 ] 基質(zhì)-催化層-沸石層(S-C-Z)[0082]基質(zhì)-角落填充-沸石層-催化層(S-F-Z-C)
[0083]基質(zhì)-沸石層-催化層(S-Z-C)
[0084]在以上結(jié)構(gòu)中:1)基質(zhì)(S)可以為適用于催化轉(zhuǎn)化器中的任何基質(zhì)，2)沸石層(Z)為包含比催化層更高百分?jǐn)?shù)的沸石的修補(bǔ)基面涂層，3)催化層(C)為包含比沸石層更高百分?jǐn)?shù)的催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層，和4)角落填充(F)為可用于在其它層沉積以前填充基質(zhì)的角落的填料層。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，沸石層不包含鉬系金屬(或者在可選實(shí)施方案中，基本不含鉬系金屬)或催化活性顆粒，且催化層不包含沸石或基本不含沸石。
[0085]應(yīng)當(dāng)指出，在一些實(shí)施方案中，其它修補(bǔ)基面涂層可置于這四種基本結(jié)構(gòu)中所述任何修補(bǔ)基面涂層之上、之下或之間；即，除以上結(jié)構(gòu)中所列那些外，其它層可存在于催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)上。在其它實(shí)施方案中，不施涂其它修補(bǔ)基面涂層；即，以上結(jié)構(gòu)中所列修補(bǔ)基面涂層為存在于催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)上的唯一修補(bǔ)基面涂層。
[0086]置于基質(zhì)上的修補(bǔ)基面涂層的各種結(jié)構(gòu)描述于圖如圖3、6、8和9中。圖如圖3、6、8和9中沒有按比例畫出基質(zhì)、修補(bǔ)基面涂層和其它元素的相對厚度。
[0087]基質(zhì)
[0088]初始基質(zhì)優(yōu)選為催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)，其證明良好熱穩(wěn)定性，包括抗熱沖擊性，且所述修補(bǔ)基面涂層可以以穩(wěn)定的方式固定其上。合適的基質(zhì)包括但不限于由堇青石或其它陶瓷材料形成的基質(zhì)，和由金屬形成的基質(zhì)。基質(zhì)可包含蜂窩結(jié)構(gòu)，其提供多個通道并產(chǎn)生高表面積。催化轉(zhuǎn)化器中具有其施涂修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)的高表面積提供流過催化轉(zhuǎn)化器的廢氣的有效處理。
[0089]一般修補(bǔ)基面涂料制備程序
[0090]修補(bǔ)基面涂料通過使指定材料懸浮于水溶液中，將pH調(diào)整至約2至約7、約3至約5，或至約4，并如果需要的話使用纖維素、玉米淀粉或其它增稠劑將粘度調(diào)整至約300至約1200cP的值而制備。
[0091]通過將基質(zhì)用水溶液涂覆，將過量修補(bǔ)基面涂料從基質(zhì)上吹去(任選收集和使從基質(zhì)上吹去的過量修補(bǔ)基面涂料再循環(huán))，將基質(zhì)干燥和將基質(zhì)煅燒而將修補(bǔ)基面涂料施涂于基質(zhì)(其可能已具有一層或多層先前施涂的修補(bǔ)基面涂層)上。
[0092]角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物和層
[0093]角落填充修補(bǔ)基面涂層(F)可以為相對便宜的層，可將其施涂于基質(zhì)上以填充基質(zhì)的“角落”和廢氣不能以顯著量滲入的其它區(qū)域。優(yōu)選，該層不包含任何PGM或沸石。角落填充層示意性地圖示于圖9中，所述圖9顯示以S-F-C-Z結(jié)構(gòu)涂覆的基質(zhì)中的單一矩形通道900。將基質(zhì)通道的壁910用角落填充修補(bǔ)基面涂層920，然后含催化劑修補(bǔ)基面涂層930，然后含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂層940涂覆。當(dāng)涂覆基質(zhì)在催化轉(zhuǎn)化器中操作時，廢氣通過通道的腔950。通道的角落(其中一個960由箭頭表示)具有相對厚的涂層，且廢氣很少能接觸那些區(qū)域。例如在S-C-Z結(jié)構(gòu)中，層920和930為單層含催化劑修補(bǔ)基面涂層，且顯著量的昂貴鉬系金屬會位于它們相對難以用于催化的角落(例如960)中。因此，盡管可使用S-C-Z結(jié)構(gòu)，它可能不具有成本效率。角落填充修補(bǔ)基面涂層不能提供S-Z-C結(jié)構(gòu)中的相同成本節(jié)約，因?yàn)榉惺窍鄬Ρ阋说摹?br> [0094]盡管顯示矩形以闡述，相同分析適用于具有多邊形通道的任何基質(zhì)，或者具有基本不是圓柱形的通道的任何基質(zhì)。對于根據(jù)定義不具有角落的具有基本圓柱形通道的基質(zhì)，由于經(jīng)濟(jì)原因，角落填充修補(bǔ)基面涂層可能不是必須的(盡管由于其它原因，仍可用于例如調(diào)整通道的直徑)。
[0095]角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物可包含氧化鋁顆粒(即氧化鋁)。可使用例如氧化鋁顆粒，例如來自Grace Davison的M1-386材料或類似物。氧化鋁顆粒的粒度通常為約
0.2 μ m以上，優(yōu)選約I μ m以上。角落填充修補(bǔ)基面涂層的固體含量包含約80至約98重量％多孔氧化鋁(M1-386等)和約20至約2%勃姆石，例如約90-97%氧化鋁和約10_3%勃姆石，或者約95-97%氧化鋁和約5至約3%勃姆石，例如角落填充修補(bǔ)基面涂層包含約97%多孔氧化鋁和約3%勃姆石。
[0096]在一些實(shí)施方案中，角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物中各個氧化鋁顆粒或基本各個氧化鋁顆粒具有約0.2至約8 μ m，例如約4至約6μπι的直徑。在一些實(shí)施方案中，角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物中的氧化鋁顆粒具有約0.2至約8 μ m，例如約4至約6 μ m的平均粒度。在一些實(shí)施方案中，角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物中至少約75%、至少約80%、至少約90%,或至少約95%的氧化鋁顆粒具有約0.2至約8 μ m，例如約4至約6 μ m的粒度。在將修補(bǔ)基面涂層施涂于基質(zhì)上以后，可將它干燥，然后煅燒在基質(zhì)上。角落填充修補(bǔ)基面涂層可以以約30至約100g/l的厚度施涂；典型的值可以為約50g/l。
[0097]沸石修補(bǔ)基面涂料組合物和沸石層
[0098]沸石顆?？捎糜谠趦?nèi)燃機(jī)的冷啟動期間捕集危險氣體，例如烴、一氧化碳和氮氧化物。沸石層(Z)為使用包含比催化層更高百分?jǐn)?shù)的沸石的修補(bǔ)基面涂料組合物沉積的修補(bǔ)基面涂層。在一些實(shí)施方案中，沸石層和修補(bǔ)基面涂料不包含催化活性顆粒。
[0099]在一些實(shí)施方案中，沸石層和修補(bǔ)基面涂料組合物包含，基本由，或者由沸石顆粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒組成。金屬氧化物顆粒優(yōu)選是多孔的。金屬氧化物顆粒可以為氧化招顆粒(例如來自Grace Davison的M1-386等)。氧化招顆?？梢詾槎嗫椎摹？墒褂弥亓繚舛鹊姆惺w粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒的不同結(jié)構(gòu)。在以下描述中，修補(bǔ)基面涂料組合物的組分的百分?jǐn)?shù)根據(jù)存在于修補(bǔ)基面涂料組合物中的固體的量提供，因?yàn)樾扪a(bǔ)基面涂料組合物可以以含水懸浮液，或者在一些情況下作為干粉末提供。沸石層指施涂于基質(zhì)上、干燥并煅燒以后的沸石修補(bǔ)基面涂料組合物。
[0100]在一些實(shí)施方案中，沸石顆粒占沸石修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的至少50%，多于約50%，或者約50至約100重量％。在一些實(shí)施方案中，沸石顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的約60至約80%，例如約65至約70%或約70至約80重量％。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中的沸石顆粒在涂覆以前各自具有約0.2至約8 μ m，例如約4至約6 μ m的直徑。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中至少約75%、至少約80%、至少約90%，或至少約95%的沸石顆粒具有約0.2至約8 μ m，例如約4至約6 μ m的粒度。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的約2至約5重量％。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、勃姆石顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的約3重量％。在一些實(shí)施方案中，金屬氧化物顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的約15至約38%，例如約15至約30%、約17至約23%或約17至約22重量％。在一些實(shí)施方案中，金屬氧化物顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的約15至約23重量％。在一些實(shí)施方案中，金屬氧化物顆粒構(gòu)成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的約25至約35重量％。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層包含約3%勃姆石顆粒、約67%沸石顆粒和約30%多孔氧化鋁顆粒。
[0101]在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層不包含任何鉬系金屬。如上所述，六種鉬系金屬為釕、銠、鈀、鋨、銥和鉬。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層的特征是基本不存在任何鉬系金屬。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層100%不含任何鉬系金屬。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層約100%不含任何鉬系金屬。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層不包含任何催化顆粒。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層的特征是基本不存在任何催化顆粒。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層100%不含任何催化顆粒。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層約100%不含任何催化顆粒。
[0102]在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層可包含重量計約2至約5%勃姆石顆粒、約60至約80%沸石顆粒和其余多孔氧化鋁顆粒(即約15至約38%)。在一個實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層包含重量計約2至約5%勃姆石顆粒、約75至約80%沸石顆粒和其余多孔氧化鋁顆粒(即約15至約23%)。在其它實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層包含重量計約2至約5%勃姆石顆粒、約65至約70%沸石顆粒和其余多孔氧化鋁顆粒(即約25至約33%)。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層包含約3%勃姆石顆粒、約67%沸石顆粒和約30%多孔氧化鋁顆粒。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層不含任何催化材料。在一些實(shí)施方案中，含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或沸石層不含任何鉬系金屬。
[0103]在一些實(shí)施方案中，在將基質(zhì)用含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以前，將含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物與水和酸如乙酸混合，由此形成含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物、水和酸的含水混合物。然后可將含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物、水和酸的這一含水混合物施涂于基質(zhì)上(其中基質(zhì)可能已具有或不具有施涂于其上的其它修補(bǔ)基面涂層)。在一些實(shí)施方案中，可在施涂于基質(zhì)上以前將該含水混合物的pH調(diào)整至約2至約7的pH水平。在一些實(shí)施方案中，可在施涂于基質(zhì)上以前將該含水混合物的pH調(diào)整至約4的pH水平。
[0104]在一些實(shí)施方案中，沸石層(即施涂于基質(zhì)上的含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物或含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂層)具有約25至約90g/l (克/升)、約50至約80g/l或約70至約90g/l的厚度。在一些實(shí)施方案中，沸石層具有約50g/l、60g/l、70g/l、80g/l或90g/l的厚度。在一些實(shí)施方案中，沸石層具有約80g/l的厚度。
[0105]在其中將沸石層施涂于含催化劑層上(即含催化劑層比沸石層更接近基質(zhì))的一些實(shí)施方案中，沸石層具有約70至約90g/l的厚度。
[0106]在其中沸石層施涂于含催化劑層下(即沸石層比含催化劑層更接近基質(zhì))的一些實(shí)施方案中，沸石層具有約50至約80g/l的厚度。[0107]含催化活性顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物和催化活性層
[0108]含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和基質(zhì)上的催化劑層包含催化活性材料并可以以多種方式形成。優(yōu)選的催化劑為鉬系金屬(PGM)。鉬系金屬為金屬鉬、鈀、銠、釕、鋨和銥。單獨(dú)的金屬可用作催化劑，也可使用金屬的各種組合。例如優(yōu)選使用上述NNm微米級顆粒。催化活性顆?？删哂袕?fù)合納米顆粒，其中復(fù)合納米顆粒具有帶有包含鉬的催化納米顆粒的載體納米顆粒群體和帶有包含鈀的催化納米顆粒的載體納米顆粒群體。帶有復(fù)合顆粒的微米級載體顆粒可包含帶有催化納米顆粒的載體納米顆粒，其中催化納米顆粒包含鉬/鈕合金，例如2:lPt/Pd比(重量/重量)。在一些實(shí)施方案中，微米級載體顆粒為多個復(fù)合納米顆粒附著于其上的氧化鋁(氧化鋁)顆粒，其中復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。在一個實(shí)施方案中，來自Grace Davison的M1-386氧化招用作微米級氧化招顆粒。
[0109]在以下描述中，修補(bǔ)基面涂料組合物的組分的百分?jǐn)?shù)根據(jù)存在于修補(bǔ)基面涂料組合物中的固體的量提供，因?yàn)樾扪a(bǔ)基面涂料組合物可以以含水懸浮液或者在一些情況下作為干粉末提供。催化劑層(或含催化劑層)指在施涂于基質(zhì)上、干燥并煅燒以后的含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物。
[0110]前述含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物和含沸石顆粒層優(yōu)選不含，或者在可選實(shí)施方案中，基本不含催化顆粒或鉬系金屬。優(yōu)選含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和層不含，或基本不含沸石。然而，在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和催化劑層可含有一定量的沸石，例如含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中總固體的至多約20%、至多約10%或至多約5%。
[0111]在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物進(jìn)一步包含“隔離物”或“填料”顆粒，其中隔離顆?？梢詾樘沾?、金屬氧化物或金屬顆粒。在一些實(shí)施方案中，隔離顆粒可以為二氧化硅、氧化鋁、勃姆石或沸石顆粒，或任何比例的前述如勃姆石顆粒、二氧化硅顆粒和沸石顆粒的任何混合物。
[0112]在其中含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和催化劑層基本不含沸石的一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物包含、基本由或者由二氧化硅顆粒、勃姆石顆粒和NNm顆粒組成。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約35至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約40至約92重量％。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約60至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約80至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約80至約92重量％。在一些實(shí)施方案中，NNm顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中NNm顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約92重量％。
[0113]在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和催化劑層中鉬系金屬的百分?jǐn)?shù)為約0.25至約4%、約0.5至約4%、約0.5至約3%、約I至約3%、約I至約2%、約I至約1.5%、約1.5至約3%、約1.5至約2.5%、約1.5至約2%、約2至約3%、約2.5至約3%或約2至約2.5%。在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和催化劑層中鉬系金屬的百分?jǐn)?shù)為約 0.5%、約 0.75%、約 1%、約 1.25%、約 1.5%、約 1.75%、約 2%、約 2.25%、約 2.5%、約
2.75%或約3%。在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物和催化劑層中鉬系金屬的百分?jǐn)?shù)為約2.3%。
[0114]在一些實(shí)施方案中，二氧化硅顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約20重量％或更少；或者二氧化硅顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約10重量％或更少；在另一實(shí)施方案中，二氧化硅顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約5重量％或更少。在各個實(shí)施方案中，二氧化娃顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約I至約20%、約I至約10%、約I至約5%、約20%、約10%、約5%或約I重量％。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約2至約5重量％。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的約3重量％。
[0115]在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層進(jìn)一步包含金屬氧化物顆粒，例如上述金屬氧化物顆粒(例如多孔金屬氧化物、鋁氧化物、多孔鋁氧化物等)。在一些實(shí)施方案中，這些金屬氧化物顆粒進(jìn)一步占含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒、二氧化硅顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的至多約65%、至多約60%、至多約55%或至多約54%，例如約2至約54重量％。預(yù)期以上關(guān)于微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和二氧化娃顆粒討論的濃度范圍可適用于那些材料與金屬氧化物顆粒的組合。
[0116]在其它實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層包含、基本由或由沸石顆粒、勃姆石顆粒和微米上載納米上載納米顆粒組成。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約35至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約40至約92重量％。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約60至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約80至約95重量％。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約80至約92重量％。在一些實(shí)施方案中，微米上載納米上載納米顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約92重量％。在一些實(shí)施方案中，沸石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的少于約20%、少于約10%或少于約5重量％。在一些實(shí)施方案中，沸石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約I至約5重量％，例如約5重量％。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約2至約5重量％。在一些實(shí)施方案中，勃姆石顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒的組合的約3重量％。
[0117]在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層進(jìn)一步包含金屬氧化物顆粒，例如上述金屬氧化物顆粒(例如多孔金屬氧化物、鋁氧化物、多孔鋁氧化物等)。在一些實(shí)施方案中，這些金屬氧化物顆粒構(gòu)成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑層中微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒、沸石顆粒和金屬氧化物顆粒的組合的約O至約54%，例如約2至約54重量％。預(yù)期以上關(guān)于微米上載納米上載納米顆粒、勃姆石顆粒和沸石顆粒討論的濃度范圍可適于那些材料與金屬氧化物顆粒的組合。
[0118]在一些實(shí)施方案中，在將基質(zhì)用含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以前將含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物與水和酸如乙酸混合，由此形成含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物、水和酸的含水混合物。然后將含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物、水和酸的這一含水混合物施涂于基質(zhì)上(其中基質(zhì)可能已具有或不具有施涂于其上的其它修補(bǔ)基面涂層)。在一些實(shí)施方案中，在施涂于基質(zhì)上以前將該含水混合物的PH調(diào)整至約2至約7的pH水平。在一些實(shí)施方案中，在施涂于基質(zhì)上以前將該含水混合物的pH調(diào)整至約4的pH水平。在一些實(shí)施方案中，通過與纖維素溶液、玉米淀粉或類似增稠劑混合調(diào)整含水修補(bǔ)基面涂料的粘度。在一些實(shí)施方案中，將粘度調(diào)整至約300至約1200cP的值。
[0119]在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物包含約50至約250g/l，例如約50至約140g/l、約70至約140g/l、約90至約140g/l或約110至約130g/l的厚度。在一些實(shí)施方案中，含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物包含約50g/l、約60g/l、約70g/l、約80g/l、約90g/l、約100g/l、約110g/l、約120g/l、約130g/l或約140g/l的厚度。優(yōu)選含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物包含約120g/l的厚度。
[0120]干燥和煅燒條件
[0121]當(dāng)將各修補(bǔ)基面涂料施涂于基質(zhì)(其可能已涂有或未涂有先前基質(zhì))上時，將過量修補(bǔ)基面涂料吹去，收集殘余物并再循環(huán)。然后可將修補(bǔ)基面涂料干燥。修補(bǔ)基面涂層的干燥可在環(huán)境氣氛或惰性氣氛(例如氮?dú)夂蜌鍤?中在室溫或升高的溫度(例如約30至約95°C，優(yōu)選約60至約70V )下、在常壓或降低的壓力(例如約I至約90，000帕或約
7.5毫托至約675托)下進(jìn)行，其中使氣流(例如干空氣、干氮?dú)饣蚋蓺鍤?通過或不通過基質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，干燥方法為熱干燥方法。熱干燥方法包括在大于室溫的溫度下，但在低于標(biāo)準(zhǔn)煅燒溫度的溫度下除去溶劑的任何方法。在一些實(shí)施方案中，干燥方法可以為快速干燥方法，其涉及借助壓力的突然降低而使?jié)駳鈴幕|(zhì)中快速蒸發(fā)或者將基質(zhì)放入熱空氣的上升氣流中。預(yù)期也可使用其它干燥方法。
[0122]在將基質(zhì)上的修補(bǔ)基面涂層干燥以后，然后可將基質(zhì)上的修補(bǔ)基面涂層煅燒。煅燒在升高的溫度，例如400至約700°C，優(yōu)選約500至約600°C，更優(yōu)選約540至約560°C或約550°C下進(jìn)行。煅燒可在環(huán)境氣氛或惰性氣氛(例如氮?dú)夂蜌鍤?中在常壓或降低的壓力(例如約I至約90，000帕或約7.5毫托至約675托)下進(jìn)行且其中使氣流(例如干空氣、干氮?dú)饣蚋蒊S氣)通過或不通過基質(zhì)。
[0123]催化轉(zhuǎn)化器和生產(chǎn)催化轉(zhuǎn)化器的方法
[0124]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供可包含本文所述修補(bǔ)基面涂層和修補(bǔ)基面涂層結(jié)構(gòu)中任一種的催化轉(zhuǎn)化器。催化轉(zhuǎn)化器用于多種應(yīng)用，例如柴油車如輕型柴油車中。
[0125]圖1闡述根據(jù)一些實(shí)施方案的催化轉(zhuǎn)化器。催化活性材料包含在修補(bǔ)基面涂料組合物，將所述組合物涂覆在基質(zhì)上以形成涂覆基質(zhì)。涂覆基質(zhì)114封入絕緣材料112內(nèi)，所述絕緣材料又封入金屬容器110(例如不銹鋼的)內(nèi)。描述了隔熱板108和氣體傳感器(例如氧氣傳感器)106。催化轉(zhuǎn)化器可通過法蘭104和118固定在車輛的排氣系統(tǒng)上。包含烴、一氧化碳和氮氧化物的粗排放物的廢氣進(jìn)入102處的催化轉(zhuǎn)化器中。當(dāng)粗排放物通過催化轉(zhuǎn)化器時，它們與涂覆基質(zhì)上的催化活性材料反應(yīng)，產(chǎn)生在120處離開的水、二氧化碳和氮?dú)獾呐艢夤芘欧盼?。圖1A為一段涂覆基質(zhì)114的放大圖，其顯示涂覆基質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)。下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的涂覆基質(zhì)可結(jié)合到用于車輛排放控制系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)化器中。
[0126]圖2-8闡述形成用于催化轉(zhuǎn)化器中的涂覆基質(zhì)的各種方法。本文所述含催化劑修補(bǔ)基面涂料或含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料中的任一種可用于這些說明性方法中。本文所述角落填充修補(bǔ)基面涂料中的任一種可用于其中使用角落填充修補(bǔ)基面涂料的任何說明性方法中。
[0127]圖2闡述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法200。該方法包括:將基質(zhì)用含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆，其中含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物包含高濃度的沸石顆粒；和將所得涂覆基質(zhì)用含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以形成涂覆基質(zhì)，其中含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物包含催化粉末。優(yōu)選在各涂覆步驟之間進(jìn)行干燥方法和煅燒方法。該結(jié)構(gòu)指定為S-Z-C (基質(zhì)-沸石層-催化劑層)。
[0128]在步驟210，將第一修補(bǔ)基面涂料組合物一含沸石顆粒組合物施涂于基質(zhì)上以將基質(zhì)用第一修補(bǔ)基面涂層涂覆。優(yōu)選，基質(zhì)包含，基本由，或者由堇青石組成且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期基質(zhì)可由其它材料形成以及為其它結(jié)構(gòu)，如本文所述。
[0129]在步驟220，第一干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0130]在步驟230，第一煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0131]在步驟240，將第二修補(bǔ)基面涂料組合物一含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上以將第一修補(bǔ)基面涂層用第二修補(bǔ)基面涂層涂覆。
[0132]在步驟250，第二干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0133]在步驟260，第二煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0134]在第二煅燒方法以后，涂覆基質(zhì)包含在其表面上的第一層和第二層。第一層包含高濃度的沸石。沉積于第一層上的第二層包含催化材料。該方法闡述了不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-沸石顆粒-催化粉末結(jié)構(gòu)(s-z-c)的制備；該方法可容易地改進(jìn)以根據(jù)需要在任何所述步驟以前或以后施涂其它修補(bǔ)基面涂層。優(yōu)選在各涂覆步驟之間進(jìn)行干燥方法和煅燒方法。[0135]圖3A-C闡述了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段制
備涂覆基質(zhì)。
[0136]圖3A闡述在用第一修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以前的基質(zhì)310。優(yōu)選，基質(zhì)310包含，基本由，或者由堇青石組成，且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期基質(zhì)310的其它構(gòu)型也在本發(fā)明范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出圖3A-C中基質(zhì)310的描述僅闡述了涂覆表面的一部分，因此作為涂覆于基質(zhì)這一部分上所述的隨后修補(bǔ)基面涂層顯示為僅涂覆一部分基質(zhì)的上表面。如果圖3A-C中基質(zhì)310的描述意指闡述整個基質(zhì)，則修補(bǔ)基面涂層顯示為涂覆基質(zhì)的整個表面，而不僅是上表面，如圖3A-C中關(guān)于所示基質(zhì)的一部分所描述的。
[0137]圖3B闡述了在將表面用含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)310，如圖2所述方法中所討論的?？蓪惺w粒的第一修補(bǔ)基面涂料組合物施涂，干燥和煅燒。所得第一修補(bǔ)基面涂層320在基質(zhì)310的表面上形成。該第一修補(bǔ)基面涂層320包含高濃度的沸石顆粒。
[0138]圖3C闡述了在將第一修補(bǔ)基面涂層320用第二修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)310，如圖2所述方法中所討論的。可將包含催化粉末的第二修補(bǔ)基面涂料組合物施涂，干燥和煅燒。因此，第二修補(bǔ)基面涂層330在第一修補(bǔ)基面涂層320上形成。該第二修補(bǔ)基面涂層330包含催化活性粉末。該涂覆基質(zhì)為不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-沸石顆粒-催化粉末結(jié)構(gòu)(S-Z-C);根據(jù)需要，其它修補(bǔ)基面涂層可包含在所述任何層下、上或之間。
[0139]圖5闡述了根據(jù)一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法500。該方法包括:將基質(zhì)用包含含有催化顆粒的組合物的修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物、含催化活性粉末修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑粉末修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆，以形成催化顆粒涂覆基質(zhì)；和將所得催化顆粒涂覆基質(zhì)用包含高濃度的沸石顆粒的又一隨后修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆，以形成完全涂覆基質(zhì)，其為催化顆粒涂覆/沸石顆粒涂覆基質(zhì)。優(yōu)選在各涂覆步驟之間進(jìn)行干燥方法和煅燒方法。該結(jié)構(gòu)指定為S-C-Z (基質(zhì)-催化劑層-沸石層)。
[0140]在步驟510，將第一修補(bǔ)基面涂料組合物一含催化粉末組合物施涂于基質(zhì)上以將基質(zhì)用第一修補(bǔ)基面涂層涂覆。優(yōu)選，基質(zhì)包含，基本由，或者由堇青石組成且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期基質(zhì)可由其它材料形成以及為其它結(jié)構(gòu)，如本文所述。
[0141]在步驟520，第一干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0142]在步驟530，第一煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0143]在步驟540，將第二修補(bǔ)基面涂料組合物一含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上以將第一修補(bǔ)基面涂層用第二修補(bǔ)基面涂層涂覆。
[0144]在步驟550，第二干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0145]在步驟560，第二煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0146]在第二煅燒方法以后，涂覆基質(zhì)包含在其表面上的第一層和第二層。第一層包含催化材料。置于第一層上的第二層包含高濃度的沸石。該方法闡述了不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-催化粉末-沸石顆粒結(jié)構(gòu)(S-C-Z)的制備；該方法可容易地改進(jìn)以根據(jù)需要在任何所述步驟以前或以后施涂其它修補(bǔ)基面涂層。
[0147]圖6A-C闡述了在根據(jù)一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段生產(chǎn)涂
覆基質(zhì)。
[0148]圖6A闡述了在用第一修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以前的基質(zhì)610。優(yōu)選基質(zhì)610包含，基本由，或者由堇青石組成且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期基質(zhì)610的其它結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出圖6A-C中基質(zhì)610的描述僅闡述了涂覆表面的一部分，因此作為涂覆于基質(zhì)這一部分上所述的隨后修補(bǔ)基面涂層顯示為僅涂覆一部分基質(zhì)的上表面。如果圖6A-C中基質(zhì)610的描述意指闡述整個基質(zhì)，則修補(bǔ)基面涂層顯示為涂覆基質(zhì)的整個表面，而不僅是上表面，如圖6A-C中關(guān)于所示基質(zhì)的一部分所描述的。
[0149]圖6B闡述了在將其表面用含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)610，如圖5所述方法中所討論的。可將包含催化粉末的第一修補(bǔ)基面涂料組合物施涂，干燥和煅燒。所得第一修補(bǔ)基面涂層620在基質(zhì)610的表面上形成。該第一修補(bǔ)基面涂層620包含催化粉末。
[0150]圖6C闡述了將第一修補(bǔ)基面涂層620用第二修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)610，如圖5所述方法中所討論的。可將包含沸石顆粒的第二修補(bǔ)基面涂料組合物施涂，干燥和煅燒。因此，第二修補(bǔ)基面涂層630在第一修補(bǔ)基面涂層620上形成。該第二修補(bǔ)基面涂層630包含優(yōu)選高濃度的沸石顆粒。該涂覆基質(zhì)為不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-催化粉末-沸石顆粒結(jié)構(gòu)(S-C-Z);根據(jù)需要，其它修補(bǔ)基面涂層可包含在任何所述層下、上或之間。
[0151]圖7闡述了根據(jù)一些實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法700。該方法包括:將基質(zhì)用包含含有氧化鋁的角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；將所得角落填充-涂覆基質(zhì)用包含含有催化顆粒的組合物的隨后修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物、含催化活性粉末修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑粉末修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆以形成角落填充涂覆/催化劑顆粒涂覆基質(zhì)；和將所得角落填充涂覆/催化劑層-涂覆基質(zhì)用包含高濃度的沸石顆粒的又一隨后修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆以形成完全涂覆基質(zhì)，其為角落填充涂覆/催化劑顆粒涂覆/沸石顆粒涂覆基質(zhì)。優(yōu)選在各涂覆步驟之間進(jìn)行干燥方法和煅燒方法。該結(jié)構(gòu)指定為S-F-C-Z (基質(zhì)-角落填充層-催化劑層-沸石層)。
[0152]在步驟710，將第一修補(bǔ)基面涂料組合物一角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上以將基質(zhì)用第一修補(bǔ)基面涂層涂覆。優(yōu)選，基質(zhì)包含，基本由，或者由堇青石組成且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期基質(zhì)可由其它材料形成以及為其它結(jié)構(gòu)，如本文所述。
[0153]在步驟720，第一干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0154]在步驟730，第一煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0155]在步驟740，將第二修補(bǔ)基面涂料組合物一含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上以將第一修補(bǔ)基面涂層用第二修補(bǔ)基面涂層涂覆。[0156]在步驟750，第二干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0157]在步驟760，第二煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0158]在步驟770，將第三修補(bǔ)基面涂料組合物一含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上以將第二修補(bǔ)基面涂層用第三修補(bǔ)基面涂層涂覆。
[0159]在步驟780，第三干燥方法在基質(zhì)上進(jìn)行。這類干燥方法的實(shí)例包括但不限于熱干燥方法或快速干燥方法。
[0160]在步驟790，第三煅燒方法在基質(zhì)上進(jìn)行。預(yù)期煅燒方法的長度和溫度可取決于特定實(shí)施方案中組分的特征而變化。
[0161]在第三煅燒方法以后，涂覆基質(zhì)包含在其表面上的第一層、第二層和第三層。置于基質(zhì)上的第一層包含角落填充材料，例如氧化鋁。置于第一層上的第二層包含催化材料。置于第二層上的第三層包含高濃度的沸石。該方法闡述了不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-角落填充-催化粉末-沸石顆粒結(jié)構(gòu)(S-F-C-Z)的制備；該方法可容易地改進(jìn)以根據(jù)需要在任何所述步驟以前或以后施涂其它修補(bǔ)基面涂層。
[0162]圖8A-D闡述了在根據(jù)一些實(shí)施方案的修補(bǔ)基面涂料涂覆方法的不同階段生產(chǎn)涂
覆基質(zhì)。
[0163]圖8A闡述了在用第一修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以前的基質(zhì)810。優(yōu)選基質(zhì)810包含，基本由，或者由堇青石組成且包含蜂窩結(jié)構(gòu)。然而，預(yù)期也可使用基質(zhì)810的其它結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出圖8A-D中基質(zhì)810的描述僅闡述了涂覆表面的一部分，因此作為涂覆于基質(zhì)這一部分上所述的隨后修補(bǔ)基面涂層顯示為僅涂覆一部分基質(zhì)的上表面。如果圖8A-D中基質(zhì)810的描述意指闡述整個基質(zhì)，則修補(bǔ)基面涂層顯示為涂覆基質(zhì)的整個表面，而不僅是上表面，如圖8A-D中關(guān)于所示基質(zhì)的一部分所描述的。
[0164]圖SB闡述了在將其表面用角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)810，如圖7所述方法中所討論的。可將包含角落填充材料的第一修補(bǔ)基面涂料組合物施涂，干燥和煅燒。所得第一修補(bǔ)基面涂層820在基質(zhì)810的表面上形成。該第一修補(bǔ)基面涂層820包含角落填充材料，例如氧化鋁。
[0165]圖SC闡述了在將第一修補(bǔ)基面涂層820用第二修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)810，如圖7所述方法中所討論的?？蓪呋勰┑牡诙扪a(bǔ)基面涂料組合物施涂、干燥和煅燒。因此，第二修補(bǔ)基面涂層830在第一修補(bǔ)基面涂層820形成。該第二修補(bǔ)基面涂層830包含催化粉末。
[0166]圖8D闡述了在將第二修補(bǔ)基面涂層830用第三修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆以后的基質(zhì)810，如圖7所述方法中所討論的。可將包含沸石顆粒的第三組合物施涂、干燥和煅燒。因此，第三修補(bǔ)基面涂層840在第二修補(bǔ)基面涂層830上形成。該第三修補(bǔ)基面涂層840包含優(yōu)選高濃度的沸石顆粒。該涂覆基質(zhì)為不具有其它修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)-角落填充-催化粉末-沸石顆粒結(jié)構(gòu)(S-F-C-Z);根據(jù)需要，其它修補(bǔ)基面涂層可包含在任何所述層下、上或之間。
[0167]盡管未闡述，本發(fā)明還包括根據(jù)S-F-Z-C (基質(zhì)-角落填充層-沸石層-催化劑層)實(shí)施方案的形成涂覆基質(zhì)的方法。該方法包括:將基質(zhì)用包含含有氧化鋁的角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；將所得角落填充-涂覆基質(zhì)用包含含有沸石顆粒的組合物的隨后修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆以形成角落填充涂覆/沸石顆粒涂覆基質(zhì)；和將所得角落填充涂覆/沸石層-涂覆基質(zhì)用包含催化顆粒的又一隨后修補(bǔ)基面涂料組合物(稱為含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物、含催化活性粉末修補(bǔ)基面涂料組合物或含催化劑粉末修補(bǔ)基面涂料組合物)涂覆，以形成完全涂覆基質(zhì)，其為角落填充涂覆/沸石顆粒涂覆/催化劑顆粒涂覆基質(zhì)。優(yōu)選在各涂覆步驟之間進(jìn)行干燥方法和煅燒方法。該結(jié)構(gòu)指定為S-F-Z-C (基質(zhì)-角落填充層-沸石層-催化劑層)。
[0168]圖9顯示以S-F-C-Z結(jié)構(gòu)涂覆且不具有其它修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)中的單一矩形通道900?；|(zhì)通道的壁910涂有角落填充修補(bǔ)基面涂層920，然后含催化劑修補(bǔ)基面涂層930，然后含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂層940。當(dāng)涂覆基質(zhì)作為排放控制系統(tǒng)的一部分用于催化轉(zhuǎn)化器中時，廢氣通過通道的腔950。
[0169]排氣系統(tǒng)、車輛和排放性能
[0170]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，如本文所述涂覆基質(zhì)容納于催化轉(zhuǎn)化器中配置以接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的位置，例如在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中。催化轉(zhuǎn)化器可與來自柴油機(jī)如輕型柴油機(jī)的廢氣一起使用。催化轉(zhuǎn)化器可安裝在含有柴油機(jī)如輕型柴油機(jī)的車輛中。
[0171]將涂覆基質(zhì)放入例如如圖1所示外殼中，所述外殼又可放入內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)(也稱為廢氣處理系統(tǒng))中。內(nèi)燃機(jī)可以為柴油機(jī)如輕型柴油機(jī)，例如輕型柴油車的發(fā)動機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)將來自發(fā)動機(jī)的廢氣接收到通常排氣集管中，并將廢氣輸送至廢氣處理系統(tǒng)中。催化轉(zhuǎn)化器形成排氣系統(tǒng)的一部分，通常稱為柴油氧化催化器(DOC)。排氣系統(tǒng)還可包含柴油顆粒過濾器(DPF)和/或選擇性催化還原裝置(SCR裝置)和/或貧NOx捕集器(LNT);從發(fā)動機(jī)接收廢氣的順序的典型排列為DOC-DPF和D0C-DPF-SCR。排氣系統(tǒng)還可包含其它組件，例如氧氣傳感器、HEGO (熱廢氣氧氣)傳感器、UEGO (通用廢氣氧氣)傳感器、其它氣體傳感器和溫度傳感器。排氣系統(tǒng)還可包含控制器，例如發(fā)動機(jī)控制裝置(ECU)、微處理器或發(fā)動機(jī)管理計算機(jī)，其可調(diào)整車輛中的各個參數(shù)(燃料流速、燃料/空氣比、燃料注射、發(fā)動機(jī)定時、閥定時等)以使達(dá)到廢氣處理系統(tǒng)的廢氣組分最小化，以管理釋放到環(huán)境中的排放物。
[0172]“處理”廢氣，例如來自柴油機(jī)如輕型柴油機(jī)的廢氣指使廢氣在釋放到環(huán)境中以前通過排氣系統(tǒng)(廢氣處理系統(tǒng))。如上所述，通常來自發(fā)動機(jī)的廢氣在釋放到環(huán)境中以前流過包含柴油氧化催化器和柴油顆粒過濾器的排氣系統(tǒng)或者包含柴油氧化催化器、柴油顆粒過濾器和選擇性催化還原裝置(SCR)的排氣系統(tǒng)。
[0173]美國環(huán)境保護(hù)局將“輕型柴油車”(“LDDV”)定義為不同于柴油公共汽車的柴油機(jī)動車，其具有8，500磅或更小的車輛毛重額定值且主要用于運(yùn)送人員或財物。在歐洲，認(rèn)為“輕型柴油機(jī)”為用于3.5公噸或更小(7，716磅或更小)的車輛中的發(fā)動機(jī)(參見歐洲指令1992/21EC和1995/48EC)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，輕型柴油車為重量為約8，500磅或更小，或者約7，700磅或更小的柴油車，輕型柴油機(jī)為輕型柴油車中所用發(fā)動機(jī)。
[0174]當(dāng)用于催化轉(zhuǎn)化器中時，本文所述涂覆基質(zhì)可提供與其它催化轉(zhuǎn)化器相比顯著的改進(jìn)。涂覆基質(zhì)中的沸石充當(dāng)廢氣的中間儲存裝置，同時廢氣仍是冷的。不理想的氣體(包括但不限于烴、一氧化碳和氮氧化物或NOx)在冷啟動階段期間吸附于沸石上，同時催化劑仍不是活性的，且稍后在催化劑達(dá)到足以有效分解氣體的溫度(即點(diǎn)火溫度)時釋放。
[0175]在一些實(shí)施方案中，使用本文所述涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器和廢氣處理系統(tǒng)顯示3400mg/英里或更少CO排放和400mg/英里或更少NOx排放；3400mg/英里或更少CO排放和200mg/英里或更少NOx排放；或者1700mg/英里或更少CO排放和200mg/英里或更少NOx排放的排放。用作催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)的所述涂覆基質(zhì)可用于排氣系統(tǒng)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。
[0176]歐洲的排放極限匯總于 URLeuropa.eu/legislation_summaries/environment/air_pollution/128186_en.htm 上。有效期至 2009 年 9 月的 Euro5 排放標(biāo)準(zhǔn)描述了 500mg/km CO排放、180mg/km NOx排放和230mg/km HC(烴)+NOx排放的極限。預(yù)定2014年9月執(zhí)行的 Euro6 排放標(biāo)準(zhǔn)描述了 500mg/km CO 排放、80mg/km NOx 排放和 170mg/km HC (烴)+NOx排放的極限。所述催化轉(zhuǎn)化器基質(zhì)可用于排氣系統(tǒng)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。
[0177]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且載有5.0g/Ι或更少PGM的催化轉(zhuǎn)化器顯示出比用濕化學(xué)方法制備且具有相同或類似PGM載荷的催化轉(zhuǎn)化器低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且載有5.0g/Ι或更少PGM的催化轉(zhuǎn)化器顯示出比用濕化學(xué)方法制備且具有相同或類似PGM載荷的催化轉(zhuǎn)化器低至少10°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且載有4.0g/Ι或更少PGM的催化轉(zhuǎn)化器顯示出比用濕化學(xué)方法制備且具有相同或類似PGM載荷的催化轉(zhuǎn)化器低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約 50，000km、約 50，000 英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約125，000km、約125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了前述性能標(biāo)準(zhǔn)中的任一項(xiàng)。
[0178]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/_3°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少30%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0179]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/_2°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少30%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0180]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/-4°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少40%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0181]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/_2°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少40%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0182]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/-5°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少50%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0183]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出在用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的一氧化碳點(diǎn)火溫度的+/_2°C內(nèi)的一氧化碳點(diǎn)火溫度，同時用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器使用比用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器少50%的催化劑。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了該性能。
[0184]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合美國EPA排放要求，同時使用與符合相同標(biāo)準(zhǔn)的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。該排放要求可以為中間壽命要求或全部壽命要求。該要求可以為TLEV要求、LEV要求或ULEV要求。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約 50，000 英里、約 75，000km、約 75，000英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0185]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA TLEV/LEV中間壽命要求。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPATLEV/LEV全壽命要求。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA ULEV中間壽命要求。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA ULEV全壽命要求。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0186]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA TLEV/LEV中間壽命要求，同時使用與符合該標(biāo)準(zhǔn)的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA TLEV/LEV全壽命要求，同時使用與符合該標(biāo)準(zhǔn)的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA ULEV中間壽命要求，同時使用與符合該標(biāo)準(zhǔn)的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合EPA ULEV全壽命要求，同時使用與符合該標(biāo)準(zhǔn)的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0187]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合Euro5要求。在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合Euro6要求。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000英里、約100，000km、約100，000英里、約125，000km、約125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0188]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合Euro5要求，同時使用與符合Euro5要求的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0189]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器符合Euro6要求，同時使用與符合Euro6要求的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0190]在一些實(shí)施方案中，用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器顯示出4200mg/英里或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出3400mg/英里或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出2100mg/英里或更少的一氧化碳排放。在另一實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出1700mg/英里或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkrn或約 150，000英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0191]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出500mg/km或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出375mg/km或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出250mg/km或更少的一氧化碳排放。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkrn或約150，000英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0192]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出180mg/km或更少的NOx排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出80mg/km或更少的NOx排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出40mg/km或更少的NOx排放。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000英里、約100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約 150，000 英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0193]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出230mg/km或更少的NOx加HC排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出1701^/1^或更少的勵!￡加!1(:排放。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出851^/1011或更少的勵!￡加!1(:排放。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約75，000km、約75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約 150，OOOkm或約150，000英里操作以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0194]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出500mg/km或更少的一氧化碳排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出375mg/km或更少的一氧化碳排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出250mg/km或更少的一氧化碳排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約 50，000 英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約125，000km、約125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0195] 在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出180mg/km或更少的NOx排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出80mg/km或更少的NOx排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出40mg/km或更少的NOx排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約 125，000 英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0196]在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出2301^/1^或更少的勵!￡加!1(:排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出170mg/km或更少的NOx加HC排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備且用于柴油機(jī)或柴油車，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上的催化轉(zhuǎn)化器顯示出85mg/km或更少的NOx加HC排放，同時使用與顯示出相同或類似排放的用濕化學(xué)方法制備的催化轉(zhuǎn)化器相比少至少約30%、少多達(dá)約30%、少至少約40%、少多達(dá)約40%、少至少約50%或少多達(dá)約50%的鉬系金屬或鉬系金屬負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，涂覆基質(zhì)用于結(jié)構(gòu)DOC-DPF或D0C-DPF-SCR的催化轉(zhuǎn)化器(柴油氧化催化器)中以滿足或超過這些標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器在約50，000km、約50，000 英里、約 75，000km、約 75，000 英里、約 100，000km、約 100，000 英里、約 125，000km、約125，000英里、約150，OOOkm或約150，000英里操作(對于用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器和對比催化轉(zhuǎn)化器)以后證明了任何前述性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0197]在一些實(shí)施方案中，對于上述對比，將用本發(fā)明基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器的鉬系金屬節(jié)約(減少)與1)使用濕化學(xué)制備的用于所述應(yīng)用(例如用于柴油機(jī)或車輛，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上)的市售催化轉(zhuǎn)化器，或2)用濕化學(xué)制備且使用最小量的鉬系金屬以實(shí)現(xiàn)所述性能標(biāo)準(zhǔn)的催化轉(zhuǎn)化器對比。
[0198]在一些實(shí)施方案中，對于上述對比，在測試以前將本發(fā)明涂覆基質(zhì)和市售催化轉(zhuǎn)化器中所用催化劑或使用濕化學(xué)方法制備的催化劑老化(相同量)。在一些實(shí)施方案中，使本發(fā)明涂覆基質(zhì)和市售催化轉(zhuǎn)化器中所用催化劑基質(zhì)或使用濕化學(xué)方法制備的催化劑基質(zhì)老化至約(或至多約)50, 000km、約(或至多約)50, 000英里、約(或至多約)75, 000km、約(或至多約)75,000英里、約(或至多約)100，000km、約(或至多約)100，000英里、約(或至多約)125，000km、約(或至多約)125，000英里、約(或至多約)150，OOOkm或約(或至多約)150，000英里。在一些實(shí)施方案中，對于上述對比，在測試以前將本發(fā)明涂覆基質(zhì)和市售催化轉(zhuǎn)化器中所用催化劑基質(zhì)或使用濕化學(xué)方法制備的催化劑基質(zhì)人工老化(相同量)。在一些實(shí)施方案中，通過加熱至約400°C、約500°C、約600°C、約700°C、約800°C、約900°C、約1000°C、約1100°C或約1200°C約(或至多約)4小時、約(或至多約)6小時、約(或至多約)8小時、約(或至多約)10小時、約(或至多約)12小時、約(或至多約)14小時、約(或至多約)16小時、約(或至多約)18小時、約(或至多約)20小時、約(或至多約)22小時或約(或至多約)24小時而將它們?nèi)斯だ匣?。在一些?shí)施方案中，通過加熱至約800°C約16小時而將它們?nèi)斯だ匣?br> [0199]在一些實(shí)施方案中，對于上述對比，將用本發(fā)明基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器的鉬系金屬節(jié)約(減少)與I)使用濕化學(xué)制備的用于所述應(yīng)用(例如用于柴油機(jī)或車輛，例如輕型柴油機(jī)或輕型柴油車上)的市售催化轉(zhuǎn)化器，或2)用濕化學(xué)制備且使用最小量的鉬系金屬以實(shí)現(xiàn)所述性能標(biāo)準(zhǔn)的催化轉(zhuǎn)化器對比，并將在本發(fā)明涂覆基質(zhì)和市售催化劑中所用催化基質(zhì)或以最小量的PGM使用濕化學(xué)制備以實(shí)現(xiàn)所述性能標(biāo)準(zhǔn)的催化劑如上所述老化。
[0200]在一些實(shí)施方案中，對于使用本發(fā)明涂覆基質(zhì)的上述催化轉(zhuǎn)化器，對于使用使用本發(fā)明涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器的廢氣處理系統(tǒng)以及對于使用這些催化轉(zhuǎn)化器和廢氣處理系統(tǒng)的車輛，催化轉(zhuǎn)化器連同柴油顆粒過濾器一起用作柴油氧化催化器，或者催化轉(zhuǎn)化器連同柴油顆粒過濾器和選擇性催化還原裝置一起用作柴油氧化催化器以滿足或超過上述關(guān)于CO和/或NOx和/或HC的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例
[0201]如上所述，修補(bǔ)基面涂料組合物可以以多種不同的方式配置和施涂。結(jié)構(gòu)提供制備涂有修補(bǔ)基面涂層的基質(zhì)的實(shí)例。
[0202]修補(bǔ)基面涂層的一般制備程序
[0203]修補(bǔ)基面涂料通過將固體成分(約30重量％)與水(約70重量％)混合而制備。加入乙酸以將pH調(diào)整至約4。然后將修補(bǔ)基面涂料淤漿研磨以達(dá)到約4至約6 μ m的平均粒度。通過與纖維素溶液或玉米淀粉混合而將修補(bǔ)基面涂料的粘度調(diào)整至所需粘度，通常約300至約1200cP。在加入纖維素或玉米淀粉以后將修補(bǔ)基面涂料老化約24至約48小時。通過浸涂或真空涂覆將修補(bǔ)基面涂料涂覆于基質(zhì)上?？扇芜x將待涂覆部分在涂覆以前預(yù)先潤濕。涂覆在基質(zhì)上的修補(bǔ)基面涂料量可以為約50至約250g/l。將過量修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)。然后將修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)在約25至約95°C下通過使空氣流過涂覆部分而干燥直至重量穩(wěn)定。然后修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)在約450至約650°C下煅燒約I至約2小時。
[0204]在這些結(jié)構(gòu)中的一個中，施涂于基質(zhì)上的第一修補(bǔ)基面涂料組合物包含3%(或約3%)勃姆石、80%(或約80%)沸石和17%(或約17%)多孔氧化鋁(例如M1-386等)，而第二修補(bǔ)基面涂料組合物包含3%(或約3%)勃姆石、5%(或約5%) 二氧化硅(或者在另一實(shí)施方案中，代替二氧化硅，5%沸石或約5%沸石)，和92% (或約92%)催化粉末(即包含催化材料的粉末)，其中催化粉末為NNm粉末(載體微米顆粒上載載體納米顆粒上載催化納米顆粒)O
[0205]將以上關(guān)于第一修補(bǔ)基面涂料組合物討論的成分與水和酸如乙酸混合并將pH調(diào)整至約4。在將粘度調(diào)整至合適水平以后，將該第一修補(bǔ)基面涂料以70g/l的近似層厚度涂覆于基質(zhì)上。
[0206]然后將該第一修補(bǔ)基面涂層干燥和煅燒。在該第一罩面涂覆步驟以后，施涂第二罩面涂覆步驟，其中將以上關(guān)于第二修補(bǔ)基面涂料組合物所述成分與水和酸如乙酸混合并將PH調(diào)整至約4。在將粘度調(diào)整至合適水平以后，將該第二修補(bǔ)基面涂料以120g/l的近似層厚度涂覆于基質(zhì)上。然后將該第二修補(bǔ)基面涂層干燥和煅燒。
[0207]實(shí)施例1:基質(zhì)-沸石顆粒-催化粉末結(jié)構(gòu)或S-Z-C結(jié)構(gòu):含催化劑修補(bǔ)基面涂層中不含沸石
[0208](a)第一修補(bǔ)基面涂料組合物:約70g/l,如下:
[0209]3%勃姆石
[0210]80% 沸石
[0211]17%多孔氧化鋁(M1- 386等)
[0212](b)第二修補(bǔ)基面涂料組合物:約120g/l，如下:
[0213]3%勃姆石；
[0214]5% 二氧化硅；
[0215]92%NNm粉末(微米顆粒上載納米顆粒上載納米顆粒)，含有PGM,即鉬系金屬或貴金屬的粉末。
[0216]將來自(a)的修補(bǔ)基面涂料成分與水和乙酸混合并將pH調(diào)整至約4。在將粘度調(diào)整至合適水平以后，將修補(bǔ)基面涂料以70g/l的近似層厚度涂覆于基質(zhì)上。將過量修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)。然后將該第一修補(bǔ)基面涂層干燥和煅燒。在該第一罩面涂覆步驟以后，進(jìn)行第二罩面涂覆步驟:將來自(b)的成分與水和乙酸混合并將pH調(diào)整至約4。在將粘度調(diào)整至合適水平以后，將修補(bǔ)基面涂料以120g/l的近似層厚度涂覆于基質(zhì)上。再次將過量修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)。然后將該第二修補(bǔ)基面涂層干燥和煅燒。實(shí)施例2:基質(zhì)-沸石顆粒-催化粉末結(jié)構(gòu)或S-Z-C結(jié)構(gòu):沸石存在于含催化劑修補(bǔ)基面涂層中
[0217](a)第一修補(bǔ)基面涂料組合物:約70g/l,如下:
[0218]3%勃姆石
[0219]80% 沸石
[0220]17%多孔氧化鋁(M1- 386等)
[0221](b)第二修補(bǔ)基面涂料組合物:約120g/l，如下:
[0222]3%勃姆石；
[0223]5% 沸石；
[0224]92%NNm粉末(載體微米顆粒上載載體納米顆粒上載催化納米顆粒),含
[0225]有PGM，即鉬系金屬或貴金屬的粉末。
[0226]在該實(shí)施例中，使用實(shí)施例1所述的相同程序涂覆基質(zhì)。
[0227]實(shí)施例3:基質(zhì)-沸石顆粒-催化粉末或S-Z-C結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例
[0228](a)第一修補(bǔ)基面涂料組合物:25_90g/l (優(yōu)選約60g/l或約70g/l),如下:
[0229]2-5%勃姆石(優(yōu)選約3%)；[0230] 60-80%沸石，例如75-80%沸石(優(yōu)選約80%)；
[0231 ] 15-38%多孔氧化鋁(M1- 386等)，例如15-22%多孔氧化鋁(優(yōu)選約17至約22%)
[0232](b)第二修補(bǔ)基面涂料組合物:50-250g/l (優(yōu)選約120g/l)，如下:
[0233]2-5%勃姆石(優(yōu)選約3%)；
[0234]0-20% 二氧化硅(優(yōu)選約5%)；
[0235]40-92%催化活性粉末(優(yōu)選約92%);和
[0236]0-52%多孔氧化鋁(優(yōu)選約0%)。 [0237]在該實(shí)施例中，使用實(shí)施例1所述的相同程序涂覆基質(zhì)。在另一實(shí)施方案中，使用0-20%沸石代替0-20% 二氧化硅(約5%是所用沸石的優(yōu)選量)。
[0238]實(shí)施例4:基質(zhì)-角落填充-催化顆粒-沸石或S-F-C-Z結(jié)構(gòu)
[0239]在另一有利結(jié)構(gòu)中，施涂于基質(zhì)上的第一修補(bǔ)基面涂料組合物為施涂于基質(zhì)上的角落填充修補(bǔ)基面涂層。角落填充修補(bǔ)基面涂層的固體含量包含約97重量％多孔氧化鋁(M1-386)和約3重量％勃姆石。將水和乙酸加入角落填充修補(bǔ)基面涂層中，將pH調(diào)整至約4，并調(diào)整粘度。將角落填充修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于基質(zhì)上，將過量修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)，將修補(bǔ)基面涂料干燥和煅燒。前述實(shí)施例中所述含沸石修補(bǔ)基面涂料組合物和含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物也可用于該實(shí)施例中。因此，將第二修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于角落填充修補(bǔ)基面涂層上，其包含3%(或約3%)勃姆石、5%(或約5%) 二氧化硅和92% (或約92%)催化粉末(即含有催化材料的粉末)。將過量含催化劑修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)。在施涂以后，將含催化劑修補(bǔ)基面涂料組合物干燥和煅燒。施涂于含催化劑修補(bǔ)基面涂層上的第三修補(bǔ)基面涂料組合物包含3%(或約3%)勃姆石、67%(或約67%)沸石和30% (或約30%)多孔氧化鋁(例如M1-386等)。在施涂以后，將過量含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料吹去并再循環(huán)，將含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物干燥和煅燒。
[0240]圖4闡述與用修補(bǔ)基面涂料制備且其中沸石不與催化顆粒分隔的納米顆粒涂覆基質(zhì)中所用結(jié)構(gòu)相比，根據(jù)一個實(shí)施方案制備的涂覆基質(zhì)的性能。下文所述所有試驗(yàn)結(jié)果使用在800°C下人工老化16小時的催化劑以模擬在汽車中125，000英里以后的操作。
[0241]擬合那些數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)心圓?和曲線表示以下涂覆方案:
[0242]a)第一層，其為角落填充修補(bǔ)基面涂層，其后
[0243]b)第二層，其為使用微米上載納米上載納米催化劑且含有5%沸石(即非常低沸石濃度)的PGM修補(bǔ)基面涂層。PGM為2: lPt/Pd。
[0244]對于模擬，該第二層之后可以有或沒有含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂層。在實(shí)際實(shí)踐中，將含沸石顆粒修補(bǔ)基面涂料組合物施涂于PGM層之下(即在施涂PGM修補(bǔ)基面涂層以前施涂、干燥和煅燒在基質(zhì)上)或者PGM層之上(即在施涂PGM修補(bǔ)基面涂層以后施涂、干燥和煅燒在基質(zhì)上)。
[0245]擬合那些數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)正方形和線表示以下涂覆方案:
[0246]a)第一層，其為角落填充修補(bǔ)基面涂層，其后
[0247]b)第二層，其為含有全部沸石量(即含沸石修補(bǔ)基面涂層的所有沸石與含微米上載納米上載納米催化粉末層結(jié)合)的PGM修補(bǔ)基面涂層。PGM為2: lPt/Pd。
[0248]模擬在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行用于實(shí)驗(yàn)(在實(shí)際操作中，冷啟動條件不是穩(wěn)態(tài)的)。使含有一氧化碳、NOjJP烴的載氣通過涂覆基質(zhì)以模擬柴油排氣。基質(zhì)的溫度逐步上升直至實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火溫度(即當(dāng)涂覆基質(zhì)達(dá)到足以將CO轉(zhuǎn)化成CO2的溫度)。
[0249]如從圖中獲悉，當(dāng)與用沸石和PGM的組合修補(bǔ)基面涂料制備的涂覆基質(zhì)相比，根據(jù)本發(fā)明制備的涂覆基質(zhì)證明在相同鉬系金屬負(fù)載下較低的一氧化碳點(diǎn)火溫度(即如本文所述涂覆基質(zhì)證明與具有組合沸石-PGM修補(bǔ)基面涂層，同時使用相同量的PGM的涂覆基質(zhì)相比更好的性能)，或者在相同點(diǎn)火溫度下要求較低的鉬系金屬負(fù)載(即，為得到本文所述涂覆基質(zhì)與具有組合沸石-PGM修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)相比相同的性能，對于本文所述涂覆基質(zhì)，需要更少的昂貴PGM)。
[0250]具體而言，用組合沸石-PGM修補(bǔ)基面涂料獲得的最低點(diǎn)火溫度在3.3g/l鉬系金屬負(fù)載下為157°C，而根據(jù)本文所述制備(使用具有低沸石含量)且具有相同3.3g/l PGM載荷的涂覆基質(zhì)具有147°C的點(diǎn)火溫度，點(diǎn)火溫度降低10°C。因此，含低沸石的罩面涂覆基質(zhì)證明了在相同PGM載荷下優(yōu)秀的性能。
[0251]用3.3g/l鉬系金屬負(fù)載的具有組合沸石-PGM修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)，得到157°C的最低點(diǎn)火溫度。用1.8g/l鉬系金屬負(fù)載的具有低含沸石修補(bǔ)基面涂料的涂覆基質(zhì)，得到157°C的點(diǎn)火溫度，其中鉬系金屬負(fù)載降低1.5g/l或45%。因此，具有含低沸石修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)在顯著降低的PGM載荷下證明了與具有組合沸石-PGM修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)相同的性能。
[0252]本文所述催化轉(zhuǎn)化器與市售催化轉(zhuǎn)化器的性能對比
[0253]A.點(diǎn)火溫度的改進(jìn)
[0254]圖10闡述了與具有使用濕化學(xué)方法制備的基質(zhì)的市售催化轉(zhuǎn)化器相比，催化轉(zhuǎn)化器中涂覆基質(zhì)的性能，其中涂覆基質(zhì)根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案制備。將涂覆基質(zhì)以與上部分中圖4結(jié)果的描述中所述類似方式人工老化并測試。
[0255]實(shí)心圓表示關(guān)于用具有微米上載納米上載納米(NNm)催化劑(其中PGM為2:1的Pt:Pd)的修補(bǔ)基面涂料制備的涂覆基質(zhì)的一氧化碳點(diǎn)火溫度的數(shù)據(jù)點(diǎn)。實(shí)正方形表示通過濕化學(xué)方法制備(也具有2:1的Pt:Pd比)的市售涂覆基質(zhì)的CO點(diǎn)火溫度。
[0256]市售涂覆基質(zhì)顯示出在5.00g/l的PGM載荷下141 °C和143°C (平均142°C )的CO點(diǎn)火溫度。具有NNm修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)顯示出在5.1g/1PGM載荷下133°C和在5.2g/
IPGM載荷下131 °C，或者在類似PGM載荷下比市售涂覆基質(zhì)低約8至約10°C的CO點(diǎn)火溫度。對于與市售涂覆基質(zhì)類似的點(diǎn)火性能，但在34%的PGM載荷節(jié)約(降低)，具有NNm修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)顯示出在3.3g/l PGM載荷下142°C的CO點(diǎn)火溫度。
[0257]B.在車輛中的排放特征改進(jìn)
[0258]圖11闡述了與使用濕化學(xué)方法制備的市售催化轉(zhuǎn)化器相比，安裝在催化轉(zhuǎn)化器中并用作柴油氧化催化器的根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案制備的涂覆基質(zhì)的性能。這些測量在安裝在輥上并機(jī)器駕駛的實(shí)際柴油機(jī)動車上進(jìn)行以用于試驗(yàn)。來自發(fā)動機(jī)的廢氣通過柴油氧化催化器(DOC)，且傳感器測量在廢氣通過DOC以后的排放特征。(排放物然后在釋放到環(huán)境中以前通過柴油顆粒過濾器(DPF)。)將測試的DOC在800°C下人工老化16小時以模擬在汽車中125，000英里以后的操作。
[0259]在通過DOC以后且在進(jìn)入DPF以前，廢氣的中間床排放特征顯示于圖11中。一氧化碳的中間床排放顯示于左組的條，而烴和氮氧化物的中間床排放顯示于右組的條。通過市售柴油氧化催化器(DOC)以后的排放特征顯示于各組的左邊條，并標(biāo)準(zhǔn)化至1.0。各組的中間和右邊條闡述使用根據(jù)本文所述方法制備的催化轉(zhuǎn)化器的DOC的排放特征。各組的中間條關(guān)于節(jié)約40%(即含有比市售催化轉(zhuǎn)化器少40%的PGM)的根據(jù)本發(fā)明制備的催化轉(zhuǎn)化器，而各組的右邊條關(guān)于節(jié)約50%(即含有比市售催化轉(zhuǎn)化器少50%的PGM)的根據(jù)本發(fā)明制備的催化轉(zhuǎn)化器。本發(fā)明節(jié)約40%的轉(zhuǎn)化器顯示市售催化劑的CO排放的85.3%和HC/NOx排放的89.5%。本發(fā)明節(jié)約50%的轉(zhuǎn)化器顯示市售催化劑的CO排放的89.3%和HC/N0x排放的94.7%。因此用本發(fā)明涂覆基質(zhì)制備的催化轉(zhuǎn)化器證明了與市售濕化學(xué)催化劑相比優(yōu)秀的排放性能，同時使用顯著更少的PGM。
[0260]通過引用將本文提及的指定引用的所有出版物、專利、專利申請和公開的專利申請的公開內(nèi)容全部并入本文中。
[0261]已根據(jù)結(jié)合詳情的具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明以促進(jìn)對本發(fā)明結(jié)構(gòu)和操作原理的理解。本文對具體實(shí)施方案及其細(xì)節(jié)的這類提及不意欲將所附權(quán)利要求書的范圍限于所述具體實(shí)施方案及其細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易獲悉可不偏離本發(fā)明的精神和范圍地作出選擇用于闡述的實(shí)施方案的其它各種改進(jìn)。因此，說明書和實(shí)施例不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種涂覆基質(zhì)，其包含: 基質(zhì); 包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層；和 包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層； 其中催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的涂覆基質(zhì)，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的涂覆基質(zhì)，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中催化納米顆粒包含至少一種鉬系金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中催化納米顆粒包含鉬和鈀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的 涂覆基質(zhì)，其中催化納米顆粒包含鉬:鈀重量比為2:1的鉬和鈀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中載體納米顆粒具有10-20nm的平均直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中催化納米顆粒具有l(wèi)_5nm的平均直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層包含金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的涂覆基質(zhì)，其中金屬氧化物顆粒為氧化鋁顆粒。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中沸石顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的60-80重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中勃姆石顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的2-5重量％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中金屬氧化物顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的15-38重量％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層不包含鉬系金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中的沸石顆粒各自具有0.2-8 μ m的直徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層進(jìn)一步包含勃姆石顆粒和二氧化娃顆粒。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層基本不含沸石。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的涂覆基質(zhì)，其中催化活性顆粒占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的35-95重量％。
19.根據(jù)權(quán)利要求17-18中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中二氧化硅顆粒以包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的至多20重量％的量存在。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中勃姆石顆粒占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的2-5重量％。
21.根據(jù)權(quán) 利要求17的涂覆基質(zhì)，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層包含92重量％催化活性顆粒、3重量％勃姆石顆粒和5重量％ 二氧化硅顆粒。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中基質(zhì)包含堇青石。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中基質(zhì)包含蜂窩結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層具有25-90g/l的厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層具有50-250g/l的厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其進(jìn)一步包含直接沉積于基質(zhì)上的角落填充層。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中涂覆基質(zhì)具有4g/l或更小的鉬系金屬負(fù)載或者比通過濕化學(xué)方法沉積的具有相同鉬系金屬負(fù)載的基質(zhì)的點(diǎn)火溫度低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，其中涂覆基質(zhì)具有約3.0至約4.0g/Ι的鉬系金屬負(fù)載。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-28中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)具有約3.0至約5.5g/l的鉬系金屬負(fù)載，其中在車輛催化轉(zhuǎn)化器中125，000英里操作以后，涂覆基質(zhì)具有比通過濕化學(xué)方法沉積鉬系金屬而制備且具有相同鉬系金屬負(fù)載的涂覆基質(zhì)在車輛催化轉(zhuǎn)化器中125，000英里操作以后低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)具有約3.0至約5.5g/l的鉬系金屬負(fù)載，其中在800°C下老化16小時以后，涂覆基質(zhì)具有比通過濕化學(xué)方法沉積鉬系金屬而制備且具有相同鉬系金屬負(fù)載的涂覆基質(zhì)在800°C下老化16小時以后低至少5°C的一氧化碳點(diǎn)火溫度。
31.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1-30中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。
32.一種廢氣處理系統(tǒng)，其包含廢氣導(dǎo)管和根據(jù)權(quán)利要求31的催化轉(zhuǎn)化器。
33.一種包含根據(jù)權(quán)利要求32的催化轉(zhuǎn)化器的柴油車。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的柴油車，其中所述柴油車為輕型柴油車。
35.一種處理廢氣的方法，其包括使權(quán)利要求1-34中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)與廢氣接觸。
36.一種處理廢氣的方法，其包括使權(quán)利要求1-34中任一項(xiàng)的涂覆基質(zhì)與廢氣接觸，其中基質(zhì)位于配置以接收廢氣的催化轉(zhuǎn)化器中。
37.一種形成涂覆基質(zhì)的方法，所述方法包括: a)將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；和 b)將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；和 其中催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，所述復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中在將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前，將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中在將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前，將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆。
40.根據(jù)權(quán)利要求37-39中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括在步驟a)和步驟b)以前用角落填充修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)。
41.根據(jù)權(quán)利要求37-40中任一項(xiàng)的方法，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含25-90g/l的厚度。
42.根據(jù)權(quán)利要求37-41中任一項(xiàng)的方法，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含50-250g/l的厚度。
43.一種包含如下固體含量的修補(bǔ)基面涂料組合物: 35-95重量％催化活性顆粒，所述催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒； 2-5重量％勃姆石顆粒；和 2-55重量％金屬氧化物顆粒。
44.根據(jù)權(quán)利要 求43的修補(bǔ)基面涂料組合物，其進(jìn)一步包含至多20重量％二氧化硅顆粒。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44的修補(bǔ)基面涂料組合物，其中金屬氧化物顆粒為氧化鋁顆粒。
46.根據(jù)權(quán)利要求43-45中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂料組合物，其中固體懸浮于pH為3_5的含水介質(zhì)中。
47.根據(jù)權(quán)利要求43-46中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂料組合物，所述修補(bǔ)基面涂料組合物的特征是基本不含沸石。
48.根據(jù)權(quán)利要求43-47中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂料組合物，其中所述催化活性顆粒占固體含量的92重量％。
49.根據(jù)權(quán)利要求43-48中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂料組合物，其中所述催化活性顆粒包含至少一種鉬系金屬。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的修補(bǔ)基面涂料組合物，其中所述至少一種鉬系金屬包含Pt/Pd重量/重量比為2:1的鉬和鈀。
51.一種形成涂覆基質(zhì)的方法，所述方法包括: a)將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆；和 b)將基質(zhì)用根據(jù)權(quán)利要求43-49中任一項(xiàng)的含有催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物涂覆。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中在將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前，將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆。
53.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中在將基質(zhì)用包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆以前，將基質(zhì)用包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層涂覆。
54.根據(jù)權(quán)利要求51-53中任一項(xiàng)的方法，其包括在步驟a)和步驟b)以前用角落填充修補(bǔ)基面涂料涂覆基質(zhì)。
55.根據(jù)權(quán)利要求51-54中任一項(xiàng)的方法，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含25-90g/l的厚度。
56.根據(jù)權(quán)利要求51-55中任一項(xiàng)的方法，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂料組合物包含50-250g/l的厚度。
57.一種包含根據(jù)權(quán)利要求43-50中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)。
58.一種包含根據(jù)權(quán)利要求43-50中任一項(xiàng)的修補(bǔ)基面涂層的涂覆基質(zhì)，其進(jìn)一步包含含有沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層。
59.一種包含根據(jù)權(quán)利要求57或58的涂覆基質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器。
60.一種廢氣處理系統(tǒng)，其包含廢氣導(dǎo)管和根據(jù)權(quán)利要求59的催化轉(zhuǎn)化器。
61.一種包含根據(jù)權(quán)利要求59的催化轉(zhuǎn)化器的柴油車。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的柴油車，其中柴油車為輕型柴油車。
63.一種柴油車，其包含含有3.0-4.0g/Ι鉬系金屬的催化轉(zhuǎn)化器，其中車輛符合歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)Euro5。
64.根據(jù)權(quán)利要求63的柴油車，其中柴油車為輕型柴油車。
65.根據(jù)權(quán)利要求61-64中任一項(xiàng)的車輛，其中車輛符合歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)Euro6。
66.根據(jù)權(quán)利要求61-65中任一項(xiàng)的車輛，其中催化轉(zhuǎn)化器中的催化活性材料包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。
67.根據(jù)權(quán)利要求61-66中任一項(xiàng)的車輛，其中催化轉(zhuǎn)化器包含涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)具有包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層和包含催化活性材料的分開的修補(bǔ)基面涂層。
68.根據(jù)權(quán)利要求61-67中任一項(xiàng)的車輛，其中所述催化轉(zhuǎn)化器包含涂覆基質(zhì)，所述涂覆基質(zhì)包含: 基質(zhì); 包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層；和 包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層； 其中催化活性顆粒包含結(jié)合在微米級載體顆粒上的復(fù)合納米顆粒，且復(fù)合納米顆粒包含載體納米顆粒和催化納米顆粒。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的車輛，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。
70.根據(jù)權(quán)利要求68的車輛，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層在包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層上形成。
71.根據(jù)權(quán)利要求68-70中任一項(xiàng)的車輛，其中催化納米顆粒包含至少一種鉬系金屬。
72.根據(jù)權(quán)利要求68-71中任一項(xiàng)的車輛，其中催化納米顆粒包含鉬和鈀。
73.根據(jù)權(quán)利要求68-72中任一項(xiàng)的車輛，其中催化納米顆粒包含鉬:鈀重量比為2:1的鉬和鈀。
74.根據(jù)權(quán)利要求68-73中任一項(xiàng)的車輛，其中載體納米顆粒具有10-20nm的平均直徑。
75.根據(jù)權(quán)利要求68-74中任一項(xiàng)的車輛，其中催化納米顆粒具有l(wèi)_5nm的平均直徑。
76.根據(jù)權(quán)利要求68-75中任一項(xiàng)的車輛，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層包含金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的車輛，其中金屬氧化物顆粒為氧化鋁顆粒。
78.根據(jù)權(quán)利要求68-77中任一項(xiàng)的車輛，其中沸石顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的60-80重量％。
79.根據(jù)權(quán)利要求68-78中任一項(xiàng)的車輛，其中勃姆石顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的2-5重量％。
80.根據(jù)權(quán)利要求68-79中任一項(xiàng)的車輛，其中金屬氧化物顆粒占包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中沸石顆粒、金屬氧化物顆粒和勃姆石顆粒的混合物的15-38重量％。
81.根據(jù)權(quán)利要求68-80中任一項(xiàng)的車輛，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層不包含鉬系金屬。
82.根據(jù)權(quán)利要求68-81中任一項(xiàng)的車輛，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層中的沸石顆粒各自具有0.2-8 μ m的直徑。
83.根據(jù)權(quán)利要求68-82中任一項(xiàng)的車輛，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層進(jìn)一步包含勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒。
84.根據(jù)權(quán)利要求83的車輛，其中催化活性顆粒占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的35-95重量％。
85.根據(jù)權(quán)利要求83或84的車輛，其中二氧化硅顆粒以包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的至多20重量％的量存在。
86.根據(jù)權(quán)利要求83-85中任一項(xiàng)的車輛，其中勃姆石顆粒占包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層中催化活性顆粒、勃姆石顆粒和二氧化硅顆粒的組合的2-5重量％。
87.根據(jù)權(quán)利要求83的車輛，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層包含92重量％催化活性顆粒、3重量％勃姆石顆粒和5重量％ 二氧化硅顆粒。
88.根據(jù)權(quán)利要求68-87中任一項(xiàng)的車輛，其中基質(zhì)包含堇青石。
89.根據(jù)權(quán)利要求68-88中任一項(xiàng)的車輛，其中基質(zhì)包含蜂窩結(jié)構(gòu)。
90.根據(jù)權(quán)利要求68-89中任一項(xiàng)的車輛，其中包含沸石顆粒的修補(bǔ)基面涂層具有25-90g/l的厚度。
91.根據(jù)權(quán)利要求68-90中任一項(xiàng)的車輛，其中包含催化活性顆粒的修補(bǔ)基面涂層具有50-250g/l的厚度。
92.根據(jù)權(quán)利要求68-91中任一項(xiàng)的車輛，其進(jìn)一步包含直接沉積于基質(zhì)上的角落填充層。
【文檔編號】B01D53/94GK103945919SQ201280051249
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月19日
【發(fā)明者】Q·尹, X·齊, M·A·比博格, J·薩卡爾 申請人:Sdc材料公司