高性能催化劑

　　　　本發明涉及一種在惰性擔體上含有沈積在載體材料上的選自鉑族金屬的貴金屬的內層和外層的高性能催化劑。該催化劑的特征在于,內層含有沈積在第一種載體上和沈積在第一種貯氧組份上的鉑,而外層含有僅沈積在第二種載體上的鉑和铑,第二層還含有第二種貯氧組分。

三元淨化催化劑要紧用于將內燃發動機廢氣中所含的汙染物一氧化碳(CO)、烴類(HC)和氮氧化物(NOx)轉化成無害的物質。已知的具有良好活性和壽命的三元淨化催化劑使用一種或多種沈積在高外表積耐熱氧化物載體例如高外表積氧化鋁上的選自鉑族金屬的催化組分，例如鉑、钯、铑和銥。通常將載體以薄層或塗層的形式負載在適合的擔體或基質上，例如由耐熱陶瓷或金屬蜂窩狀結構物組成的整體擔體上。

對提高催化劑活性和壽命的日益增加的需求已産生在擔體結構物上有多層催化劑的複雜催化劑設計，每一層含有所選擇的載體材料和催化劑組分以及所謂的助催化劑、穩定劑和貯氧化合物。

DE 19726322A公开了一种具有高活性和高热稳定性的三元净化催化剂，它由在惰性担体上的两层组成。第一层即下层含有几种颗粒材料和一种或多种高疏散的碱土金属氧化物和至少一种铂族金属，后者与第一层的所有组分都紧密接触。第一层的颗粒材料含有至少一种颗粒贮氧材料和至少一种另外的颗粒材料。第二层也含有几种颗粒材料和至少一种铂族金属。第二层的颗粒材料含有至少一种颗粒贮氧材料和另外一种颗粒组分。第二层的铂族金属选择性沉积在第二层的颗粒材料上。在第一层中，铂族金属优选为钯，而第二层的铂族金属优选为铂和铑。

這一種三元淨化催化劑特別是在現代內燃發動機的冷啓動階段具有極好的催化活性；在冷啓動階段，發動機用貧空氣/燃料混合物操作，以便盡也许快地提高廢氣的溫度。催化劑極好的性能主假如由于使用了钯；在貧廢氣條件下，钯比鉑获得更低的點火溫度。盡管它有極好的性能，但是這種催化劑正面臨近來年钯的供應短缺導致價格上漲以及供應形勢不穩定的問題。

現有三元淨化催化劑的另一問題是，它們因切斷燃料的老化受到損害。術語切斷燃料的老化描述在內燃發動機的高負荷操作後由于切斷燃料引起的催化劑性能下降。當需要突然減速時，在快速行駛階段，這一情況會經常出現。在快速行駛階段，發動機在稍低于化學計量值的空氣/燃料比下操作。發動機廢氣的溫度可達到800℃以上；由于在催化劑上的放熱轉化反應，甚至获得更高的催化劑溫度。在突然減速的情況下，現代汽車的電子系統完全制止給發動機提供燃料，使得廢氣的標准化的空氣/燃料比(也稱爲λ值)從富值跳躍到貧值。

在高的催化劑溫度下，標准化的空氣/燃料比從富值到貧值的這一巨大變化使催化活性下降。通過在化學計量的廢氣條件下長期操作至少可以部分恢複催化活性。在切斷燃料的老化後催化活性恢複越快，催化劑的整個性能就越好。因此，對于現代的三元淨化催化劑來說，在切斷燃料的老化後加快催化活性的恢複是必須遵守的。