g/km或更小 的NO xW HC排放，同时使用与显示出相同或类似排放的用湿化学方法制备的催化转化器 相比少至少约30%、少至多约30%、少至少约40%、少至多约40%、少至少约50%或者少 至多约50%的铂系金属或铂系金属负载。在一些实施方案中，用本发明涂覆基质制备且用 在汽油机或汽油车辆上的催化转化器显示出85mg/km或更小的NO jJm HC排放，同时使用 与显示出相同或类似排放的用湿化学方法制备的催化转化器相比少至少约30%、少至多约 30%、少至少约40%、少至多约40%、少至少约50%或者少至多约50%的铂系金属或铂系 金属负载。在一些实施方案中，涂覆基质用于催化转化器中以满足或超过这些标准。在一 些实施方案中，用本发明涂覆基质制备的催化转化器在操作约50, 000km、约50, 000英里、 约 75, 000km、约 75, 000 英里、约 100, 000km、约 100, 000 英里、约 125, 000km、约 125, 000 英 里、约150, OOOkm或约150, 000英里以后证明上述性能标准中的任一个（对于用本发明涂 覆基质制备的催化转化器和对比催化转化器）。
[0222] 在一些实施方案中，对于上述对比，将关于用本发明基质制备的催化转化器的铂 系金属的节约（减少）与以下催化转化器对比：1)用于所公开的应用（例如用于汽油机或 汽油车辆上）的使用湿化学制备的市售催化转化器，或者2)使用最小量的铂系金属以实现 所述性能标准的用湿化学制备的催化转化器。
[0223] 在一些实施方案中，对于上述对比，在测试以前将本发明涂覆基质和用于市售催 化转化器中的催化剂或者使用湿化学方法制备的催化剂老化（相同的量）。在一些实施方 案中，将本发明涂覆基质和用于市售催化转化器中的催化剂基质或者使用湿化学方法制备 的催化剂基质老化至约（或者至多约）50, 000km、约（或者至多约）50, OOO英里、约（或者 至多约）75, 000km、约（或者至多约）75, 000英里、约（或者至多约）100, 000km、约（或者至 多约）100, 000英里、约（或者至多约）125, 000km、约（或者至多约）125, 000英里、约（或 者至多约）150, OOOkm或约（或者至多约）150,000英里。在一些实施方案中，对于上述对 比，在测试以前将本发明涂覆基质和用于市售催化转化器中的催化剂基质或者使用湿化学 方法制备的催化剂基质人工老化（相同的量）。在一些实施方案中，将它们通过加热至约 400°C、约 500°C、约 600°C、约 700°C、约 800°C、约 900°C、约 1000°C、约 1100°C或约 1200°C， 保持约（或者至多约）4小时、约（或者至多约）6小时、约（或者至多约）8小时、约（或者 至多约）10小时、约（或者至多约）12小时、约（或者至多约）14小时、约（或者至多约）16 小时、约（或者至多约）18小时、约（或者至多约）20小时、约（或者至多约）22小时，或者 约（或者至多约）24小时或约（或者至多约）50小时而人工老化。在一些实施方案中，将 它们通过加热至约800°C，保持约16小时而人工老化。在一个优选实施方案中，将它们通过 加热至约980°C，保持约10小时而人工老化。
[0224] 在一些实施方案中，对于上述对比，将关于用本发明基质制备的催化转化器的铂 系金属的节约（减少）与以下催化转化器对比：1)用于所公开的应用（例如用于汽油机或 汽油车辆上）的使用湿化学制备的市售催化转化器，或者2)使用最小量的铂系金属以实现 所述性能标准的用湿化学制备的催化转化器，并且在将本发明涂覆基质和用于市售催化剂 中的催化基质或者使用湿化学用最小量的PGM以实现所述性能标准而制备的催化剂如上 所述老化之后。
[0225] 在一些实施方案中，对于使用本发明涂覆基质的上述催化转化器，对于使用使用 本发明涂覆基质的催化转化器的废气处理系统以及对于使用这些催化转化器和废气处理 系统的车辆，催化转化器作为柴油氧化催化剂与柴油微粒过滤器一起使用，或者催化转化 器作为柴油氧化催化剂与柴油微粒过滤器和选择性催化还原装置一起使用以满足或超过 上述关于CO和/或ΝΟ,Ρ /或HC的标准。
[0226] 示例实施方案
[0227] 通过以下实施方案进一步描述本发明。如果合适且可行的话，各实施方案的特征 可与任何其它实施方案组合。
[0228] 实施方案1.在一个实施方案中，本发明提供涂覆基质，所述涂覆基质包含：包含 结合在第一微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒的氧化催化活性颗粒，其中氧化复合纳 米颗粒包含第一载体纳米颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；和包含结合在第二微米 级载体颗粒上的还原复合纳米颗粒的还原催化活性颗粒，其中还原复合纳米颗粒包含第二 载体纳米颗粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。
[0229] 实施方案2.在实施方案1的另一实施方案中，涂覆基质包含至少2个载体涂层， 其中氧化催化活性颗粒在一个载体涂层中，且还原催化活性颗粒在另一载体涂层中。
[0230] 实施方案3.在实施方案1的另一实施方案中，氧化催化活性颗粒和还原催化活性 颗粒在相同载体涂层中。
[0231] 实施方案4.在实施方案1、2或3中任一项的另一实施方案中，氧化催化剂纳米颗 粒包含铂、钯或其混合物。
[0232] 实施方案5.在实施方案1、2或3中任一项的另一实施方案中，氧化催化剂纳米颗 粒包含钯。
[0233] 实施方案6.在实施方案1-5中任一项的另一实施方案中，第一载体纳米颗粒包含 氧化铝。
[0234] 实施方案7.在实施方案1-6中任一项的另一实施方案中，第一微米级载体颗粒包 含氧化铝。
[0235] 实施方案8.在实施方案1-7中任一项的另一实施方案中，将第一微米级载体颗粒 在约700°C至约1500°C的温度范围下预处理。
[0236] 实施方案9.在实施方案1-8中任一项的另一实施方案中，还原催化剂纳米颗粒包 含铭。
[0237] 实施方案10.在实施方案1-9中任一项的另一实施方案中，第二载体纳米颗粒包 含氧化铈锆。
[0238] 实施方案11.在实施方案1-10中任一项的另一实施方案中，第二微米级载体颗粒 包含氧化铈锆。
[0239] 实施方案12.在实施方案1-11中任一项的另一实施方案中，载体纳米颗粒具有 IOnm至20nm的平均直径。
[0240] 实施方案13.在实施方案1-12中任一项的另一实施方案中，催化纳米颗粒具有 l_5nm的平均直径。
[0241] 实施方案14.在实施方案1-13中任一项的另一实施方案中，该实施方案进一步包 含储氧组分。
[0242] 实施方案15.在实施方案14的另一实施方案中，储氧组分为氧化铈锆或氧化铈。
[0243] 实施方案16.在实施方案1-15中任一项的另一实施方案中，该实施方案进一步包 含NOx吸收剂组分。
[0244] 实施方案17.在实施方案16的另一实施方案中，NOxK收剂为纳米级BaO。
[0245] 实施方案18.在实施方案16的另一实施方案中，NOxK收剂为微米级BaO。
[0246] 实施方案19.在实施方案1-18中任一项的另一实施方案中，基质包含堇青石。
[0247] 实施方案20.在实施方案1-19中任一项的另一实施方案中，基质包含栅格阵列结 构。
[0248] 实施方案21.在实施方案1-20中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有4g/l 或更小的铂系金属负载且具有的一氧化碳熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂 系金属负载的基质的熄灯温度低至少5°C。
[0249] 实施方案22.在实施方案1-20中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有4g/l 或更小的铂系金属负载且具有的烃熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂系金属 负载的基质的熄灯温度低至少5°C。
[0250] 实施方案23.在实施方案1-20中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有4g/l 或更小的铂系金属负载且具有的氮氧化物熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂 系金属负载的基质的熄灯温度低至少5°C。
[0251] 实施方案24.在实施方案1-23中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有约 〇· 5g/l至约4. Og/1的钼系金属负载。
[0252] 实施方案24A.在实施方案1-23中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有约 3. Og/Ι至约4. Og/Ι的钼系金属负载。
[0253] 实施方案25.在实施方案1-24中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有约 0. 5g/l至约4. Og/Ι的铂系金属负载，且在车用催化转化器中操作125, 000英里以后，涂覆 基质具有比通过湿化学方法通过铂系金属沉积而制备且具有相同铂系金属负载的涂覆基 质在车用催化转化器中操作125, 000英里以后低至少5°C的一氧化碳熄灯温度。
[0254] 实施方案25A.在实施方案1-24中任一项的另一实施方案中，涂覆基质具有约 3. Og/Ι至约4. Og/Ι的铂系金属负载，且在车用催化转化器中操作125, 000英里以后，涂覆 基质具有比通过湿化学方法通过铂系金属沉积而制备且具有相同铂系金属负载的涂覆基 质在车用催化转化器中操作125, 000英里以后低至少5°C的一氧化碳熄灯温度。
[0255] 实施方案26.在实施方案1-25中任一项的另一实施方案中，氧化催化活性颗粒与 还原催化活性颗粒的比为6:1-40:1。
[0256] 实施方案27.包含实施方案1-26中任一项的涂覆基质的催化转化器。
[0257] 实施方案28.废气处理系统，其包含废气导管和包含如实施方案1-26中任一项的 涂覆基质的催化转化器。
[0258] 实施方案29.包含根据实施方案27的催化转化器的车辆。
[0259] 实施方案30.处理废气的方法，其包括使如实施方案1-26中任一项的涂覆基质与 废气接触。
[0260] 实施方案31.处理废气的方法，其包括使如实施方案1-26中任一项的涂覆基质与 废气接触，其中基质位于配置以接收废气的催化转化器内。
[0261] 实施方案32.在另一实施方案中，本发明提供形成涂覆基质的方法，所述方法包 括：a)使基质与包含氧化催化活性颗粒的载体涂料组合物接触；其中氧化催化活性颗粒包 含结合在微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒，且氧化复合纳米颗粒包含第一载体纳米 颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；和b)将基质用包含还原催化活性颗粒的载体涂 料组合物涂覆；其中还原催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上的还原复合纳米颗 粒，且还原复合纳米颗粒包含第二载体纳米颗粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。
[0262] 实施方案33.在另一实施方案中，本发明提供形成涂覆基质的方法，所述方法包 括：a)将基质用包含氧化催化活性颗粒和还原催化活性颗粒的载体涂料组合物涂覆；其中 氧化催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒，且氧化复合纳米颗 粒包含第一载体纳米颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；并且还原催化活性颗粒包含 结合在微米级载体颗粒上的还原复合纳米颗粒，且还原复合纳米颗粒包含第二载体纳米颗 粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。
[0263] 实施方案34.在另一实施方案中，本发明提供包含以下固体分含量的载体涂料组 合物：25-75重量％氧化催化活性颗粒，所述氧化催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗 粒上的复合氧化纳米颗粒，且复合氧化纳米颗粒包含载体纳米颗粒和氧化催化纳米颗粒； 5-50重量％还原催化活性颗粒，所述还原催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上的 复合还原纳米颗粒，且复合还原纳米颗粒包含载体纳米颗粒和还原催化纳米颗粒；1-40重 量％微米级氧化铈锆；0. 5-10重量％勃姆石；和1-25重量％微米级A1203。
[0264] 实验部分
[0265] 催化转化器性能与市售催化转化器的对比
[0266] 下表阐述与具有使用湿化学方法制备的基质的市售催化转化器相比，其中涂覆基 质根据本发明一个实施方案制备的催化转化器中涂覆基质的性能。将涂覆基质人工老化并 测试。
[0267] 表2 :在相同PGM负裁下SDC催化剂与市售催化转化器对比
[0269] 在表2中，进行对催化剂的研宄以对比包含根据本发明一个实施方案制备的涂覆 基质的催化转化器与市售催化转化器。催化转化器包含相同的PGM负载。比显示PGM负载 且表示钯与铑的比。测量一氧化碳（CO)、烃（HC)和氮氧化物（NO)的熄灯温度（T 5tl)并显 示于上文中。基于表2中的结果，包含根据本发明制备的实施例2的涂覆基质的催化转化 器显示出比具有相同PGM负载的对比例1的市售催化转化器明显更好的性能，包括老化以 后较低的熄灯温度。
[0270] 表3 :SDC催化剂与市售催化转化器对比
[0272] 在表3中，进行对催化剂的研宄以对比包含根据本发明一个实施方案制备的涂覆 基质的催化转化器与市售催化转化器。为包含根据本发明一个实施方案制备的涂覆基质的 催化转化器的实施例4包含比对比例3的市售催化转化器更低的PGM负载。显示PGM负载 的比表示钯与铑的比。测量一氧化碳（CO)、烃（HC)和氮氧化物（NO)的熄灯温度（T 5tl)并 显示于上文中。基于表3中的结果，根据本发明一个实施方案制备的实施例4的催化转化 器显示出与具有较高PGM负载的对比例3的市售催化转化器相比类似的性能。这显示所公 开的催化转化器降低关于铂系金属的需求。
[0273] 本文所述催化转化器性能与市售催化转化器对比
[0274] 表4显示根据本发明制备的催化剂（"SDC材料催化剂"）相对于具有使用湿化学 方法制备的基质的市售催化转化器（"市售TWC催化剂"或"市售催化剂"）的某些性能对 比。将涂覆基质人工老化并以如上所述方式测试。根据本发明制备的催化剂证明较低的一 氧化碳（CO)(低36°C )、烃（HC)(低40°C )和氧化一氮（NO)(低ire )熄灯温度（50%转 化温度）。根据本发明制备的催化剂证明还显示出为借助湿化学方法制备的催化转化器的 储氧能力约2. 2倍的储氧能力。
[0275] 表4 :SDC催化剂与市售催化转化器对比：熄灯温度、储氧能力
[0276]
[0277] 以下描述提出以使本领域技术人员能够制备和使用本发明，并提供在本申请及其 要求的上下文中。对所述实施方案的各种改进是本领域技术人员容易了解的，且本文中的 一般原理可应用于其它实施方案。因此，本发明不意欲限于所示实施方案，而是根据符合本 文所述原理和特征的最宽范围。最后，通过引用将本申请中提及的专利和出版物的全部公 开内容并入本文中。
【主权项】
1. 一种涂覆基质，其包含： 包含结合在第一微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒的氧化催化活性颗粒，其中氧 化复合纳米颗粒包含第一载体纳米颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；和 包含结合在第二微米级载体颗粒上的还原复合纳米颗粒的还原催化活性颗粒，其中还 原复合纳米颗粒包含第二载体纳米颗粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。2. 根据权利要求1的涂覆基质，其中涂覆基质包含至少2个载体涂层，其中氧化催化活 性颗粒在一个载体涂层中，且还原催化活性颗粒在另一载体涂层中。3. 根据权利要求1的涂覆基质，其中氧化催化活性颗粒和还原催化活性颗粒在相同的 载体涂层。4. 根据权利要求1的涂覆基质，其中氧化催化剂纳米颗粒包含铂、钯或其混合物。5. 根据权利要求4的涂覆基质，其中氧化催化剂纳米颗粒包含钯。6. 根据权利要求1的涂覆基质，其中第一载体纳米颗粒包含氧化铝。7. 根据权利要求1的涂覆基质，其中第一微米级载体颗粒包含氧化铝。8. 根据权利要求1的涂覆基质，其中将第一微米级载体颗粒在约700°C至约1500°C的 温度下预处理。9. 根据权利要求1的涂覆基质，其中还原催化剂纳米颗粒包含铑。10. 根据权利要求1的涂覆基质，其中第二载体纳米颗粒包含氧化铈锆。11. 根据权利要求1的涂覆基质，其中第二微米级载体颗粒包含氧化铈锆。12. 根据权利要求1的涂覆基质，其中载体纳米颗粒具有IOnm至20nm的平均直径。13. 根据权利要求1的涂覆基质，其中催化纳米颗粒具有l_5nm的平均直径。14. 根据权利要求1的涂覆基质，其进一步包含储氧组分。15. 根据权利要求14的涂覆基质，其中储氧组分为氧化铈锆或氧化铈。16. 根据权利要求1的涂覆基质，其进一步包含NOx吸收剂组分。17. 根据权利要求16的涂覆基质，其中NOxK收剂为纳米级BaO。18. 根据权利要求16的涂覆基质，其中NOxK收剂为微米级BaO。19. 根据权利要求1的涂覆基质，其中基质包含堇青石。20. 根据权利要求1的涂覆基质，其中基质包含栅格阵列结构。21. 根据权利要求1的涂覆基质，其中涂覆基质具有4g/l或更小的铂系金属负载且具 有的一氧化碳熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂系金属负载的基质的熄灯温 度低至少5°C。22. 根据权利要求1的涂覆基质，其中涂覆基质具有4g/l或更小的铂系金属负载且具 有的烃熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂系金属负载的基质的熄灯温度低至 少 5。。。23. 根据权利要求1的涂覆基质，其中涂覆基质具有4g/l或更小的铂系金属负载且具 有的氮氧化物熄灯温度比通过湿化学方法沉积的具有相同铂系金属负载的基质的熄灯温 度低至少5°C。24. 根据权利要求1的涂覆基质，其中涂覆基质具有约0. 5g/l至约4. Og/1的铂系金属 负载。25. 根据权利要求1的涂覆基质，其中所述涂覆基质具有约0. 5g/l至约4. Og/1的铂系 金属负载，并且在车用催化转化器中操作125, OOO英里以后，涂覆基质具有比通过湿化学 方法通过铂系金属沉积而制备且具有相同铂系金属负载的涂覆基质在车用催化转化器中 操作125, 000英里以后低至少5°C的一氧化碳熄灯温度。26. 根据权利要求1的涂覆基质，其中氧化催化活性颗粒与还原催化活性颗粒的比为 6:1-40:1〇27. 包含权利要求1的涂覆基质的催化转化器。28. 废气处理系统，其包含废气导管和包含权利要求1的涂覆基质的催化转化器。29. 包含根据权利要求27的催化转化器的车辆。30. 处理废气的方法，包括使权利要求1的涂覆基质与废气接触。31. 处理废气的方法，包括使权利要求1的涂覆基质与废气接触，其中基质位于配置以 接收废气的催化转化器内。32. 形成涂覆基质的方法，所述方法包括： a) 将基质用包含氧化催化活性颗粒的载体涂料组合物涂覆；其中氧化催化活性颗粒 包含结合在微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒，且氧化复合纳米颗粒包含第一载体纳 米颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；和 b) 将基质用包含还原催化活性颗粒的载体涂料组合物涂覆；其中还原催化活性颗粒 包含结合在微米级载体颗粒上的还原复合纳米颗粒，且还原复合纳米颗粒包含第二载体纳 米颗粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。33. 形成涂覆基质的方法，所述方法包括： a)将基质用包含氧化催化活性颗粒和还原催化活性颗粒的载体涂料组合物涂覆； 其中氧化催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上的氧化复合纳米颗粒，且氧化复 合纳米颗粒包含第一载体纳米颗粒和一种或多种氧化催化剂纳米颗粒；并且 还原催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上的还原复合纳米颗粒，且还原复合纳 米颗粒包含第二载体纳米颗粒和一种或多种还原催化剂纳米颗粒。34. 包含以下固体分含量的载体涂料组合物： 25-75重量％氧化催化活性颗粒，所述氧化催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒 上的复合氧化纳米颗粒，且复合氧化纳米颗粒包含载体纳米颗粒和氧化催化纳米颗粒； 5-50重量％还原催化活性颗粒，所述还原催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒上 的复合还原纳米颗粒，且复合还原纳米颗粒包含载体纳米颗粒和还原催化纳米颗粒； 1-40重量％微米级氧化铈锆； 0. 5-10重量％勃姆石； 1-25重量％微米级八1203;且 任选进一步包含BaO。35. 包含以下固体分含量的氧化载体涂料组合物： 35-75重量％氧化催化活性颗粒，所述氧化催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒 上的复合氧化纳米颗粒，且复合氧化纳米颗粒包含载体纳米颗粒和氧化催化纳米颗粒； 5-25重量％微米级氧化铈锆； 0. 5-10重量％勃姆石； 10-40重量％微米级Al2O3，且 任选进一步包含BaO。36.包含以下固体分含量的还原载体涂料组合物： 40-95重量％还原催化活性颗粒，所述还原催化活性颗粒包含结合在微米级载体颗粒 上的复合还原纳米颗粒，且复合还原纳米颗粒包含载体纳米颗粒和还原催化纳米颗粒； 任选包含至多30重量％微米级氧化铈锆； 0. 5-10重量％勃姆石； 1-25重量％微米级八1203;且任选进一步包含BaO。
【专利摘要】本公开内容涉及用于处理气体的包含纳米材料的基质，用于制备该基质的载体涂层，以及制备纳米材料的方法和包含纳米材料的基质。更具体而言，本公开内容涉及用于处理废气的包含用于三效催化转化器的纳米材料的基质。
【IPC分类】B01J35/04, B01J37/02, B01J21/04, B01J23/63, B01J37/00, B01J21/06, B01J35/00, B01J37/34
【公开号】CN104981293
【申请号】CN201380058256
【发明人】X·齐, M·A·比博格
【申请人】Sdc材料公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2013年11月20日
【公告号】CA2886833A1, EP2922632A2, US9156025, US20140140909, WO2014081826A2, WO2014081826A3