用于柴油氧化催化剂用途的协同pgm催化剂体系的制作方法_3

文档序号:9915619阅读:来源:国知局
可以使用真空计量和涂布系统将Cu-Mn/Nb205_Zr02的水性浆料沉积在合适的陶瓷基底102上以形成载体涂层104。在本公开中,可以在合适的陶瓷基底102上涂布多种载体涂层104载量(capacity)。随后,在陶瓷基底102上沉积合适载量的Cu-Mn/Nb205_Zr02|料后,载体涂层104可以在大约120°C下干燥整夜,随后在大约550°C至大约650°C范围内的合适温度下,优选在大约600°C下煅烧大约5小时。
[0086]外覆涂层106可包括Pd在氧化铝基载体上的组合。外覆涂层106的制备可通过单独研磨氧化铝基载体氧化物以制造水性浆料开始。随后,可以将硝酸钯溶液以在大约0.5克/立方英尺至大约25.0克/立方英尺范围内,在本公开中优选大约1.0克/立方英尺的载量与氧化铝的水性浆料混合。在Pd和氧化铝浆料混合后,可以用适量的一种或多种碱溶液,如氢氧化钠(NaOH)溶液、碳酸钠(Na2CO3)溶液、氢氧化铵(NH4OH)溶液和四乙基氢氧化铵(TEAH)溶液等锁定Pd。然后,所得浆料可以老化大约12至24小时以随后作为外覆涂层106涂布在载体涂层104上,在大约550°C下干燥并烧制大约4小时。
[0087]实施例#2-2型SGM对照体系
[0088]实施例#2可例示具有PGM体系配置200的2型PGM对照体系的新鲜样品的制备。
[0089]载体涂层202的制备可通过研磨Nb2O5-ZrO2载体氧化物以制造水性浆料开始。该Nb2O5-ZrO2载体氧化物可具有大约15重量%至大约30重量%,优选大约25 %的Nb2O5载量和大约70重量%至大约85重量%,优选大约75%的ZrO2载量。可以在大约4微米至大约5微米的范围内调节载体涂层202粒度(d50)。
[0090]随后,可以将载体涂层202浆料涂布在基底102上。可以使用真空计量和涂布系统将载体涂层202浆料沉积在合适的陶瓷基底102上以形成载体涂层202。在本公开中,可以在合适的陶瓷基底102上涂布多种载体涂层202载量。载体涂层202可以在大约120°C下干燥整夜,随后在大约550°C至大约650°C范围内的合适温度下,优选在大约550°C下煅烧大约4小时。
[0091]外覆涂层106可包括Pd在氧化铝基载体上的组合。外覆涂层106的制备可通过单独研磨氧化铝基载体氧化物以制造水性浆料开始。随后,可以将硝酸钯溶液以在大约0.5克/立方英尺至大约25.0克/立方英尺范围内,在本公开中优选大约1.0克/立方英尺的载量与氧化铝的水性浆料混合。在Pd和氧化铝浆料混合后,可以用适量的一种或多种碱溶液,如氢氧化钠(NaOH)溶液、碳酸钠(Na2CO3)溶液、氢氧化铵(NH4OH)溶液和四乙基氢氧化铵(TEAH)溶液等锁定Pd。然后,所得浆料可以老化大约12至24小时以随后作为外覆涂层106涂布在载体涂层104上,在大约550°C下干燥并烧制大约4小时。
[0092]可通过制备各催化剂配方和配置的新鲜样品来比较I型SPGM氧化催化剂体系和2型PGM对照体系的DOC起燃性能,以测量/分析将Cu-Mn尖晶石添加到可用于DOC用途的PGM催化剂材料中的协同效应并显示所带来的氧化活性的改进。为了比较所公开的I型SPGM DOC体系和2型PGM对照体系的起燃性能和DOC活性,可以进行DOC标准起燃试验。
[0093]实施例#3-3型SPGM氧化催化剂体系
[0094]实施例#3可例示具有氧化催化剂配置300的3型SPGM氧化催化剂体系的新鲜样品的制备。
[0095]载体涂层104的制备可通过研磨Nb2O5-ZrO2载体氧化物以制造水性浆料开始。该Nb2O5-ZrO2载体氧化物可具有大约15重量%至大约30重量%,优选大约25 %的Nb2O5载量和大约70重量%至大约85重量%,优选大约75%的ZrO2载量。
[0096]可通过将适量的硝酸锰溶液(Mn(NO3)2)和硝酸铜溶液(CuNO3)混合大约I至2小时来制备Cu-Mn溶液。随后,可以将硝酸铜-锰溶液与Nb2O5-ZrO2载体氧化物浆料混合大约2至4小时,其中硝酸铜-锰溶液可以在Nb2O5-ZrO2载体氧化物水性浆料上沉淀。可以添加合适的碱溶液,如氢氧化钠(NaOH)溶液、碳酸钠(Na2CO3)溶液、氢氧化铵(NH4OH)溶液和四乙基氢氧化铵(TEAH)溶液等以将该浆料的pH调节到合适的范围。沉淀的Cu-Mn/Nb205-Zr02浆料可以在室温下连续搅拌下老化大约12至24小时。
[0097]随后,可以将该沉淀浆料涂布在陶瓷基底102上。可以使用真空计量和涂布系统将Cu-Mn/Nb205_Zr02的水性浆料沉积在合适的陶瓷基底102上以形成载体涂层104。在本公开中,可以在合适的陶瓷基底102上涂布多种载体涂层104载量。随后,在陶瓷基底102上沉积合适载量的Cu-Mn/Nb205-Zr02浆料后,载体涂层104可以在大约120°C下干燥整夜,随后在大约550°C至大约650°C范围内的合适温度下,优选在大约600°C下煅烧大约5小时。
[0098]外覆涂层302可包括Pt和Rh在氧化铝基载体上的组合。外覆涂层302的制备可通过单独研磨氧化铝基载体氧化物以制造水性浆料开始。随后,可以将硝酸铂和硝酸铑的溶液以在大约0.5克/立方英尺至大约25.0克/立方英尺范围内,优选大约0.5克/立方英尺Pt和大约0.5克/立方英尺Rh的载量与氧化铝的水性浆料混合。在Pt/Rh和氧化铝浆料混合后,可以用适量的一种或多种碱溶液,如氢氧化钠(NaOH)溶液、碳酸钠(Na2CO3)溶液、氢氧化钱(NH4OH)溶液和四乙基氢氧化铵(TEAH)溶液等锁定Pt/Rh。然后,所得浆料可以老化大约12至24小时以随后作为外覆涂层106涂布在载体涂层104上,在大约550 °C下干燥并烧制大约4小时。
[0099]实施例#4-4型PGM对照体系
[0100]实施例#4可例示具有PGM体系配置400的4型PGM对照体系的新鲜样品的制备。
[0101]载体涂层202的制备可通过研磨Nb2O5-ZrO2载体氧化物以制造水性浆料开始。该Nb2O5-ZrO2载体氧化物可具有大约15重量%至大约30重量%,优选大约25 %的Nb2O5载量和大约70重量%至大约85重量%,优选大约75%的ZrO2载量。可以在大约4微米至大约5微米的范围内调节载体涂层202粒度(d50)。
[0102]随后,可以将载体涂层202浆料涂布在基底102上。可以使用真空计量和涂布系统将载体涂层202浆料沉积在合适的陶瓷基底102上以形成载体涂层202。在本公开中,可以在合适的陶瓷基底102上涂布多种载体涂层202载量。载体涂层202可以在大约120°C下干燥整夜,随后在大约550°C至大约650°C范围内的合适温度下,优选在大约550°C下煅烧大约4小时。
[0103]外覆涂层302可包括Pt和Rh在氧化铝基载体上的组合。外覆涂层302的制备可通过单独研磨氧化铝基载体氧化物以制造水性浆料开始。随后,可以将硝酸铂和硝酸铑的溶液以在大约0.5克/立方英尺至大约25.0克/立方英尺范围内,优选大约0.5克/立方英尺Pt和大约0.5克/立方英尺Rh的载量与氧化铝的水性浆料混合。在Pt/Rh和氧化铝浆料混合后,可以用适量的一种或多种碱溶液,如氢氧化钠(NaOH)溶液、碳酸钠(Na2CO3)溶液、氢氧化钱(NH4OH)溶液和四乙基氢氧化铵(TEAH)溶液等锁定Pt/Rh。然后,所得浆料可以老化大约12至24小时以随后作为外覆涂层106涂布在载体涂层104上,在大约550 °C下干燥并烧制大约4小时。
[0104]可通过制备各催化剂配方和配置的新鲜样品来比较3型SPGM氧化催化剂体系和4型PGM对照体系的DOC起燃性能,以测量/分析将Cu-Mn尖晶石添加到可用于DOC用途的PGM催化剂材料中的协同效应并显示所带来的氧化活性的改进。为了比较所公开的3型SPGM DOC体系和4型PGM对照体系的起燃性能和DOC活性,可以进行DOC标准起燃试验。SPGM氧化催化剂和PGM对照体系的新鲜样品的氧化性质的分析
[0105]图5代表根据一个实施方案I型SPGM氧化催化剂体系和2型PGM对照体系的新鲜样品分别在起燃条件下、在大约150 °C至大约500 °C的温度范围内和大约54,000h—1的空速(SV)下的CO和HC转化率比较500。图5A显示I型SPGM氧化催化剂体系和2型PGM对照体系的CO转化率比较曲线502,图5B描绘HC转化率比较曲线504。
[0106]相应地,如图5A中可以看出,分别地,转化率曲线506代表I型SPGM氧化催化剂体系新鲜样品的CO转化率,转化率曲线508描绘2型PGM对照体系新鲜样品的CO转化率。在图5A中可以观察到,I型SPGM氧化催化剂体系的新鲜样品的CO T5q为大约235°C,而2型PGM对照体系的新鲜样品的CO T5q为大约325°C。协同PGM样品的CO起燃温度低于PGM对照样品,表明I型SPGM的CO氧化性能增强。尽管PGM样品在CO转化方面表现出合意的氧化活性,但协同PGM样品在CO转化方面明显优于PGM样品,证实Cu-Mn尖晶石和Pd之间的协同效应。
[0107]如图5B中可以看出,分别地,转化率曲线510代表I型SPGM氧化催化剂体系新鲜样品的HC转化率,转化率曲线512描绘2型PGM对照体系新鲜样品的HC转化率。在图5B中可以观察到,I型SPGM氧化催化剂体系的新鲜样品的HC T5q为大约235°C,而2型PGM对照体系的HCT50为大约350°C。协同PGM样品的HC起燃温度低于PGM对照样品,表明I型SPGM氧化催化剂体系的HC氧化活性增强,证实Cu-Mn尖晶石和Pd之间的协同效应。
[0108]I型SPGM氧化催化剂体系带来的⑶和HC氧化改进水平表明Cu-Mn尖晶石和Pd之间的协同效应可提供用于DOC用途的具有大约1.0克/立方英尺的超低Pd载量的改进的氧化催化剂。
[0109]图6描绘根据一个实施方案I型SPGM氧化催化剂体系和2型PGM对照体系的新鲜样品在大约150°C至大约500°C的温度范围和大约54,000h—1的空速(SV)下的NO转化率和N02产量比较600。图6
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