测试300可使用60 ,OOOhr-1的SV在测试反应器中在干燥N2下由室温上升至约575°C的等温温度下进行。可实现每2分钟重复切换O2流动和⑶流动，总时间约I，000秒。在本实施方案中OSM的经老化的样品可在约900 °C下使用10 %蒸汽/空气水热老化约4小时。
[0068]如图3中可见，曲线302和曲线306之间的狭缝可说明在OSM中存在O2储存，其中O2延迟时间约45.54秒。同样，曲线304和曲线308之间的狭缝可说明存在通过OSM样品吸附/消耗CO。经老化的所公开的OSM样品的碳平衡结果显示在该步骤中形成C02，其中氧化所需要的O2由在O2进料流动期间在经老化的OSM样品中储存的O2释放。对于经老化的OSM样品测得CO延迟时间约51.05秒。测量的O2延迟时间和CO延迟时间可说明，基本不含PGM且不存在RE金属下的所公开的OSM在水热老化之后可显现示出的OSC性能低于对于所公开的OSM的新鲜样品得到的所得OSC性能，如O2和CO延迟时间的降低所记录。然而，所得O2和CO延迟时间说明所公开的OSM样品的上述令人满意的OSC性能和热稳定性。
[0069]PGM催化剂的新鲜样品的OSC性能
[0070]图4显示根据一个实施方案的市购的PGM催化剂的新鲜样品的OSC等温振荡测试400 ASC等温振荡测试400可使用60 ,OOOhr-1的SV在反应器中，在干燥N2下由室温上升至约5750C的等温温度进行。可实现每2分钟重复切换O2流动和CO流动，总时间约I，000秒。
[0071]PGM催化剂的新鲜样品可为包含20g/ft3的Pd和OSM的钯(Pd)催化剂，使用约60重量%载荷。OSM可包含几种RE金属，大多数是CeO2，其中载荷约30重量％至约40重量%。
[0072]OSC等温振荡测试400的结果可见于图4中，其中曲线402(双点虚线图)显示出4，OOOppm 02流动通过空测试反应器的结果；曲线404(虚线图)描绘了8，000ppm⑶流动通过空测试反应器的结果；曲线406(单点虚线图)显示了4，000ppm O2流动通过包含PGM催化剂样品的测试反应器的结果；以及曲线408(实线图)描绘了8，000ppm⑶流动通过包含PGM催化剂样品的测试反应器的结果。
[0073]如图4中可见，曲线402与曲线406之间的狭缝可说明在PGM催化剂样品中存在由Ce基OSM储存的O2，其中O2延迟时间约20.03秒。与图1和图3相似，测得PGM样品的CO延迟时间约为17.56秒。测量的O2延迟时间和CO延迟时间可说明Pd-OSM催化剂的新鲜样品可显现出良好水平的OSC性能，但在等温振荡条件下测试时，测量的O2和CO延迟时间小于由新鲜的和经水热老化的基本不含PGM且不存在RE金属下的所公开的OSM样品得到的所得O2和CO延迟时间。
[0074]随着温度变化的OSM新鲜样品的OSC性能
[0075]图5描绘根据一个实施方案的随着温度变化的所公开的OSM的新鲜样品的OSC性能500。
[0076]使用一系列在约100°C至约600 °C的范围内所选的温度对所公开的OSM的新鲜样品进行多个等温振荡测试。如图5中可观察到，每一数据点502表示在所选温度下进行的等温振荡测试，由其可测量相应的O2延迟时间。
[0077]此外，也可在图5中观察到，通过提高温度，所公开的OSM的OSC性能提高。该行为可说明OSM增强的活性和热稳定性，因为OSM可用于300°C以上的温度，可发生的不同反应和不同催化剂应用，其中所公开的OSM可提供最佳0SC。所公开的OSM可提供最佳0SC，同时维持或甚至改善所使用的不含PGM和RE金属组分的化学组分的热稳定性和氧化还原功能的易得性质。此外，如图5中可见，甚至在低温下存在广泛的如由O2延迟时间所述的OSC性能。
[0078]如OSC性能500中可见，当PGM催化剂的新鲜样品与所公开的OSM的新鲜样品相比时，PGM催化剂在约575°C下对于等温振荡条件的O2延迟时间约为20.03秒，而在相同温度下对于所公开的OSM的新鲜样品，O2延迟时间约为62.99秒，这说明不含PGM和RE金属的所公开的O SM具有更高水平的活性和O S C性能。对于所公开的O SM的新鲜样品，如图5中可见，约20.03秒的O2延迟时间，与对于PGM催化剂样品测量的O2延迟时间相近，可在约210°C的非常低的温度下实现。因此，所公开的OSM具有比包含Ce基OSM的PGM催化剂明显更高的OSC性能。
[0079]根据本发明公开内容的原则，由沉积在Nb205-Zr02载体氧化物上的CuMn204化学计量的尖晶石制备的不含PGM和RE金属的0SM，由于显示出的可优于包含RE基OSM的PGM催化剂的OSC性能的最佳OSC性能，可在大量催化剂应用中使用。甚至在所公开的OSM的样品老化以后，O2和⑶延迟时间可高于PGM催化剂的O2和⑶延迟时间，这显示出所公开的OSM的热稳定性。
[0080]尽管已公开多个方面和实施方案，但可预期其他方面和实施方案。本文中公开的各个方面和实施方案的目的是示例性，而不意欲限制在由以下权利要求书说明的范围和精神。
【主权项】
1.一种催化剂体系，其包含:基材;和至少一种基本不含铂系金属的储氧材料；其中至少一种储氧材料包括至少一种CuMn204、Nb205_Zr02及其组合。2.权利要求1的催化剂体系，其中CuMn2O4为尖晶石相。3.权利要求1的催化剂体系，其中Nb2O5-ZrO2包含约15重量％至约30重量^Nb2O5。4.权利要求1的催化剂体系，其中Nb2O5-ZrO2包含约25重量^Nb2O5。5.权利要求1的催化剂体系，其中Nb2O5-ZrO2包含约70重量％至约85重量％Zr02。6.权利要求1的催化剂体系，其中Nb2O5-ZrO2包含约75重量%ZrO2。7.权利要求1的催化剂体系，其中至少一种储氧材料以约120g/L沉积在基材上。8.权利要求2的催化剂体系，其中Cu-Mn尖晶石结构包含约10g/L至约15g/L的Cu。9.权利要求2的催化剂体系，其中Cu-Mn尖晶石结构包含约20g/L至约25g/L的Mn。10.权利要求1的催化剂体系，其中Nb2O5-ZrO2以约80g/L至约90g/L沉积在基材上。11.权利要求1的催化剂体系，其中至少一种储氧材料基本不含稀土金属。12.权利要求1的催化剂体系，其中在约3000C下O2延迟时间约为40秒。13.权利要求1的催化剂体系，其中在约4000C下O2延迟时间约为60秒。14.权利要求1的催化剂体系，其中使至少一种储氧材料至少部分地老化。15.权利要求14的催化剂体系，其中老化是水热老化。16.权利要求2的催化剂体系，其中将CuMn2O4加热至600°C。17.权利要求1的催化剂体系，其中将至少一种储氧材料通过共沉淀施用到基材上。18.权利要求1的催化剂体系，其中将至少一种储氧材料作为粉末施用到基材上。19.权利要求1的催化剂体系，其中至少一种储氧材料储存约2,OOOpprn的浓度的02。20.权利要求1的催化剂体系，其中至少一种储氧材料储存约4，000ppm的浓度的CO。
【专利摘要】本发明公开内容涉及一种增强的储氧材料(OSM)，其可转化成粉末形式并作为原料用于大量应用，更特别地用在催化剂体系中。基本不含PGM和稀土(RE)金属的所公开的OSM具有比包含PGM和RE金属的常规OSM明显更高的储氧能力(OSC)。所公开的OSM可转化成粉末，其包含在Nb-Zr氧化物载体上沉积的Cu-Mn尖晶石结构的配方。所公开的OSM也可作为载体涂层涂于陶瓷基材上，用于在OSM等温振荡条件下的表征。所公开的OSM可具有随温度提高的最佳OSC性能，显示了甚至在低温下可接受的储氧水平。
【IPC分类】B01J23/00
【公开号】CN105682791
【申请号】
【发明人】Z·纳扎尔普尔, S·J·戈尔登
【申请人】清洁柴油技术有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年8月14日