本發明涉及可用于對發動機排氣進行處理的三效轉化催化制品和包含該催化制品的排氣處理系統。特別地，本發明涉及可用于對來自化學計量發動機的排氣進行處理的催化制品，尤其是化學計量發動機是鞍乘型車輛發動機。

背景技術：

1、發動機排氣基本上包括顆粒物質和氣態污染物，諸如未燃燒的烴(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)。對于接近最佳空氣/燃料比操作的化學計量發動機，諸如汽油發動機，通常使用三效轉化催化劑(在下文中可互換地被稱為twc催化劑或twc)來同時對未燃燒的烴和一氧化碳進行氧化并且對氮氧化物進行還原。已知twc催化劑在接近化學計量條件下是有效的，在該接近化學計量條件下包括還原和氧化的基本反應可例示如下：

2、2no+2co→n2+2co2

3、2co+o2→2co2

4、2c2h6+7o2→4co2+6h2o。

5、twc催化劑通常利用一種或多種鉑族金屬(pgm)，例如銠(rh)、鉑(pt)、鈀(pd)、釕(ru)、鋨(os)和銥(ir)作為催化活性物質，其通常負載在難熔金屬氧化物和/或儲氧能力(osc)材料的載體顆粒上。承載pgm的載體顆粒通常涂覆在陶瓷或金屬蜂窩基底上，以提供twc催化制品。twc催化制品可具有twc催化劑的單一涂層或多個不同涂層。

6、作為用于各種車輛的twc催化制品中的一個twc催化制品，用于鞍乘型車輛的twc催化制品特別地需要發揮高凈化能力，因為此類催化制品由于安裝催化制品的空間有限而具有小的體積容量，經受快速的大氣變化，并且容易暴露于高溫。當twc催化制品具有單個厚涂層或多個涂層時，排氣難以擴散到靠近基底側的催化劑涂層的內部部分中。此外，當在高空速下使用twc催化制品時，排氣很難擴散到催化劑涂層的深部，并且因此不能使催化劑的性能充分顯現。為了解決此類排氣在催化劑涂層中不充分擴散的問題，已經提出了一些用于twc催化制品的特殊催化劑組成、構型或結構。

7、例如，wo2015/037613a公開了一種排氣凈化催化劑，該排氣凈化催化劑包含催化劑層，該催化劑層包含各自具有不同粒度的兩種或更多種類型的無機多孔顆粒、催化活性組分和空隙，其中作為第一特性，滿足條件l/2/(πs)1/2≧2的空隙占據催化劑層中所有空隙的數量的50％或更多，其中s表示空隙橫截面積，并且l表示空隙橫截面周長；并且作為第二特性，在催化劑層中的空隙橫截面積中，假定空隙形狀為正圓而確定的平均空隙半徑為10μm至20μm。據描述，催化劑層中氣體的溶混性和擴散性得到改善，并且從而可表現出優異的凈化性能。

8、us2017/0232425a1公開了一種排氣凈化催化劑，該排氣凈化催化劑具有形成在基底表面上的第一催化劑層和形成在第一催化劑層上側上的第二催化劑層，其中第一催化劑層包含貴金屬、osc材料和氧化鋁，并且所包含的osc材料和氧化鋁的osc材料與氧化鋁的質量比在1:7至1:3的范圍內，并且第二催化劑層包含貴金屬、osc材料和氧化鋁，并且所包含的osc材料和氧化鋁的osc材料與氧化鋁的質量比在1:1至10:0的范圍內，并且其中第一催化劑層中氧化鋁的平均粒度(d50)為10μm至16μm，并且第一催化劑層中osc材料的平均粒度(d50)為3μm至12μm。描述了可提高催化劑層中的氣體擴散性，催化活性很少降低，并且即使在內燃機中也可有效地利用整個催化劑層，該內燃機在暴露于高溫排氣并且通過的排氣的空速極高的排氣氣氛下使用。

9、wo2013118425a1公開了一種含有磷灰石的多孔磷灰石催化劑層，其中在通過壓汞孔隙度測定法測量的對數微分空隙體積分布中，峰值頂部存在于100nm至1000nm的空隙體積直徑范圍內。據描述，提供一種新的催化劑結構，即使在氣體流速高的條件下，該催化劑結構也能夠保持向催化劑層深部的氣體擴散性。

10、wo2014156676a1公開了一種催化劑結構，該催化劑結構包括基底、上催化劑層和下催化劑層，在通過壓汞孔隙度測定法分析的對數微分孔體積分布中，該催化劑結構在10nm至50nm的孔體積直徑和50nm至100nm的孔體積直徑處分別具有第一峰值或第二峰值。據描述，該催化劑結構可增加向催化劑層深部的氣體擴散性，并且可充分表現出作為三效催化劑的功能。

11、仍然需要提供一種twc催化制品，該twc催化制品可改善向催化劑深部的氣體擴散，促進進料氣體與活性位點之間的相互作用，并增強排氣凈化的性能。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種催化制品，尤其是用于鞍乘型車輛的催化制品，與用于鞍乘型車輛的常規twc催化劑相比，該催化制品在減少hc、co和nox方面具有改善的總體催化性能。

2、已令人驚訝地發現，本發明的目的通過包含pgm基催化劑涂層的催化制品實現，該涂層在基底上具有微米級和納米級的顆粒間孔。

3、因此，在第一方面，本發明提供了一種催化制品，尤其是twc催化制品，該催化制品包含在基底上的催化劑涂層，其中該催化劑涂層包含至少一個催化劑涂層，該至少一個催化劑涂層包含呈負載形式的鉑族金屬組分，并且具有這樣的孔體積分布，使得在如通過壓汞孔隙度測定法測定的對數微分孔體積分布中，納米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于90.0nm至140.0nm的范圍內，并且微米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于5.5μm至10.0μm的范圍內。

4、在第二方面，本發明提供了一種用于制備第一方面所描述的催化制品的方法，該方法包括

5、-將包含呈負載形式的鉑族金屬組分和成孔劑的漿料施加到基底上，以及任選地干燥，以及

6、-煅燒以形成催化劑涂層，

7、其中該成孔劑呈顆粒形式，并且基于如所形成的該催化劑涂層的負載，該成孔劑以至少0.5重量％的量使用。

8、在第三方面，本發明提供了一種排氣處理系統，該排氣處理系統包括如本文所述的催化制品，該催化制品位于化學計量發動機下游，特別地，該化學計量發動機是鞍乘型車輛發動機。

9、在第四方面，本發明提供了一種用于對來自化學計量發動機的排氣流進行處理的方法，該方法包括使排氣流與如本文所述的催化制品或排氣處理系統接觸。

技術特征：

1.一種催化制品，所述催化制品包含在基底上的催化劑涂層，其中所述催化劑涂層包含至少一個催化劑涂層，所述至少一個催化劑涂層包含呈負載形式的鉑族金屬組分，并且具有這樣的孔體積分布，使得在如通過壓汞孔隙度測定法測定的對數微分孔體積分布中，納米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于90.0nm至140.0nm的范圍內，并且微米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于5.5μm至10.0μm的范圍內。

2.根據權利要求1所述的催化制品，其中所述納米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于100.0nm至130.0nm，或110.0nm至120.0nm的范圍內。

3.根據權利要求1或2所述的催化制品，其中所述孔體積分布中所述微米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于6.0μm至8.0μm，或6.0μm至7.5μm的范圍內。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的催化制品，其中所述pgm組分是pt組分、pd組分、rh組分或它們的任何組合。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的催化制品，其中所述催化劑涂層包含僅一個催化劑涂層或由其組成，所述僅一個催化劑涂層包含呈負載形式的鉑族金屬組分。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的催化制品，其中所述催化劑涂層包含兩個催化劑涂層或由其組成，所述兩個催化劑涂層包含呈負載形式的鉑族金屬組分。

7.根據權利要求6所述的催化制品，其中所述催化劑涂層包含頂部催化劑涂層和底部涂層或由其組成，所述頂部催化劑涂層包含呈負載形式的第一鉑族金屬組分，所述底部涂層包含呈負載形式的第二鉑族金屬組分。

8.根據權利要求6或7所述的催化制品，其中所述催化劑涂層包含兩個催化劑涂層或由其組成，所述兩個催化劑涂層包含呈負載形式的pgm組分，其中一個催化劑涂層包含呈負載形式的rh組分以及任選的呈負載形式的pt組分作為pgm組分，并且另一個催化劑涂層包含呈負載形式的pt組分以及任選的呈負載形式的pd組分作為pgm組分。

9.根據權利要求8所述的催化制品，其中所述催化劑涂層包含頂部催化劑涂層和底部催化劑涂層或由其組成，所述頂部催化劑涂層包含呈負載形式的rh組分以及任選的呈負載形式的pt組分作為pgm組分，所述底部催化劑涂層包含呈負載形式的pt組分以及任選的呈負載形式的pd組分作為pgm組分。

10.一種用于制備根據權利要求1至5中任一項所述的催化制品的方法，所述方法包括

11.一種用于制備根據權利要求1至4和6至9中任一項所述的催化制品的方法，所述方法包括

12.根據權利要求10或11所述的方法，其中基于如所形成的每個催化劑涂層的負載，所述成孔劑以至少1重量％、至少3重量％或至少4重量％的量使用。

13.根據權利要求10至12中任一項所述的方法，其中基于如所形成的每個催化劑涂層的負載，所述成孔劑以50重量％或更少，或者30重量％或更少的量使用。

14.根據權利要求10至13中任一項所述的方法，其中所述成孔劑選自有機材料，諸如天然和合成聚合物、有機固體小分子化合物、無機材料，諸如無機鹽和碳材料、含纖維素的天然材料、以及它們的任何組合。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述成孔劑選自聚醚多元醇，諸如聚乙二醇及其烷基封端的衍生物，苯乙烯均聚物或共聚物，諸如聚苯乙烯，聚(甲基)丙烯酸以及它們的酯衍生物，諸如聚甲基丙烯酸甲酯或交聯的聚甲基丙烯酸甲酯，纖維素，纖維素的醚和酯衍生物，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮、以及它們的任何組合。

16.根據權利要求10至15中任一項所述的方法，其中所述成孔劑呈粉末形式，所述成孔劑具有在1μm至50μm、或10μm至30μm、或15μm至20μm的范圍內的平均粒度d50。

17.一種排氣處理系統，所述排氣處理系統包括根據權利要求1至9中任一項所述的催化制品，所述催化制品位于化學計量發動機的下游。

18.根據權利要求17所述的排氣處理系統，其中所述化學計量發動機是汽油發動機，特別地，所述化學計量發動機是鞍乘型車輛發動機。

19.一種用于對排氣流進行處理的方法，特別地，所述排氣流是來自化學計量發動機的排氣流，所述方法包括使所述排氣流與根據權利要求1至9中任一項所述的催化制品或根據權利要求17或18所述的排氣處理系統接觸。

20.根據權利要求19所述的方法，其中所述排氣流來自汽油發動機，優選地，所述排氣流來自鞍乘型車輛發動機。

技術總結
一種催化制品，該催化制品包含在基底上的催化劑涂層，其中該催化劑涂層包含至少一個催化劑涂層，該至少一個催化劑涂層包含呈負載形式的鉑族金屬組分，并且具有這樣的孔體積分布，使得在如通過壓汞孔隙度測定法測定的對數微分孔體積分布中，納米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于90.0nm至140.0nm的范圍內，并且微米級的孔體積直徑的峰值頂部存在于5.5μm至10.0μm的范圍內。本發明還涉及用于制備該催化制品的方法和包含該催化制品的排氣處理系統。

技術研發人員：楊娜婷,金珉,陽小霜,孫成浩,陳效林,蔣駿驄
受保護的技術使用者：巴斯夫移動排放催化劑有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28