СОДЕРЖАЩИЕ РОДИЙ КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ВЫХЛОПОВ

1. Каталитический материал, содержащий:
пористую жаропрочную металлооксидную подложку в форме агрегированных частиц; и
множество содержащих родий полиметаллических наночастиц, причем по меньшей мере около 50 мас. % наночастиц расположено внутри агрегированных частиц подложки.
2. Каталитический материал по п. 1, причем по меньшей мере около 90 мас. % наночастиц расположено внутри агрегированных частиц подложки.
3. Каталитический материал по п. 1, причем подложка содержит оксид алюминия.
4. Каталитический материал по п. 1, причем содержащие родий полиметаллические наночастицы содержат биметаллические наночастицы палладия-родия.
5. Каталитический материал по п. 1, причем средний размер первичных частиц содержащих родий полиметаллических наночастиц составляет от около 1 до около 20 нм, как измерено Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ).
6. Каталитический материал по п. 1, причем содержащие родий полиметаллические наночастицы доставляются в коллоидном состоянии и термически прикрепляются к подложке с образованием каталитического материала.
7. Каталитический материал по п. 1, причем средний размер агрегированных частиц подложки составляет около 1 микрона или более, как измерено Сканирующей Электронной Микроскопией (SEM).
8. Каталитический материал по п. 1, причем средний размер первичных частиц подложки составляет от около 1 до около 100 нм, как измерено Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ).
9. Каталитический материал по п. 1, причем подложка доставлена в коллоидном состоянии.
10. Каталитический материал по п. 1, причем подложку предварительно прокаливают.
11. Каталитический материал по п. 1, причем каталитический материал является эффективным для конверсии одного или более компонентов выхлопного потока двигателя внутреннего сгорания.
12. Каталитический материал по п. 1, дополнительно содержащий один или оба из промотора и стабилизатора в количестве от около 0,1 до около 30 мас. % в пересчете на массу каталитического материала.
2
13. Каталитический материал по п. 1, причем материал имеет средний радиус пор по десорбции BJH от около 3 до около 30 нанометров, как измерено распределением размера пор по адсорбции азота (N-PSD).
2
14. Каталитический материал по п. 1, причем материал имеет площадь поверхности по BET более или равную около 30 м/г, как измерено изотермой адсорбции азота.
15. Каталитический материал по п. 5, причем после прокаливания каталитического материала в свежем состоянии при 550°C в течение двух часов на воздухе средний размер первичных частиц содержащих родий полиметаллических наночастиц остается от около 1 до около 20 нм, как измерено Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ).
16. Каталитический материал по п. 1, причем после прокаливания каталитического материала в свежем состоянии при 550°C в течение двух часов на воздухе полиметаллические наночастицы остаются в форме частиц и металлы не отделяются или не растворяются в агрегированных частицах подложки.
17. Каталитический материал по п. 1, причем содержащие родий полиметаллические наночастицы дополнительно содержат металл, выбранный из группы, состоящей из палладия, платины, рутения, осмия, иридия, меди, золота, серебра или их комбинаций.
18. Каталитический материал по п. 1, причем массовое соотношение Pd:Rh составляет от около 95:5 до около 5:95.
19. Каталитический материал по п. 18, причем массовое соотношение Pd:Rh составляет от около 1:1 до около 3:1.
20. Каталитический материал по п. 19, причем массовое соотношение Pd:Rh составляет от около 1,3:1 до около 2,7:1.
21. Каталитический материал по п. 1, причем при прокаливании на воздухе при 550°C в течение 2 часов около 50 мас. % или более родия обладает энергией связи 307-309 эВ, как измерено рентгеновской фотоэлектронной микроскопией (XPS).
22. Каталитический материал по п. 12, причем один или оба из промотора и стабилизатора представляют собой оксид редкоземельного металла.
23. Каталитический материал по п. 22, причем оксид редкоземельного металла выбран из группы, состоящей из оксида церия, оксида лантана, оксида неодима, оксида гадолиния, оксида иттрия, оксида празеодима, оксида самария, оксида гафния и их комбинаций.
24. Каталитический материал по п. 12, причем один или оба из промотора и стабилизатора представляют собой оксид щелочноземельного металла.
25. Каталитический материал по п. 24, причем оксид щелочноземельного металла выбран из группы, состоящей из оксида бария, оксида стронция или их комбинаций.
26. Каталитический материал по п. 1, причем:
жаропрочная металлооксидная подложка содержит оксид алюминия; каталитический материал при необходимости содержит вплоть до около 30% промотора, стабилизатора, или как промотора, так и стабилизатора;
2
средний радиус пор по десорбции BJH каталитического материала составляет от около 3 до около 30 нанометров, как измерено распределением размера пор по адсорбции азота (N-PSD); и
содержащие родий полиметаллические наночастицы доставлены в коллоидном состоянии и они имеют средний размер первичных частиц от около 1 до около 20 нанометров, как измерено Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ).
27. Каталитический материал по п. 26, причем каталитический материал обладает более низкой скоростью дезактивации, чем сравнительный каталитический материал, содержащий отдельные родий и металлические компоненты, которые доставлены посредством отдельных солей.
x
28. Каталитический материал по п. 26, причем каталитический материал обладает более высокой активностью конверсии NO, чем сравнительный каталитический материал, содержащий отдельные родий и металлические компоненты, которые доставлены посредством отдельных солей.
29. Каталитический композит для выхлопного потока двигателя внутреннего сгорания, содержащий: каталитический материал по любому из пп. 1-28, нанесенный на носитель.
30. Каталитический композит по п. 29, дополнительно содержащий один или более дополнительных компонентов, выбранных из металлов платиновой группы, жаропрочных металлооксидных подложек, промоторов и стабилизаторов, нанесенных на носитель в том же слое или в другом слое, что и каталитический материал.
31. Система для обработки выхлопного потока двигателя внутреннего сгорания, включающего углеводороды, монооксид углерода, оксиды азота и другие компоненты выхлопного газа, причем система обработки выхлопов содержит:
выхлопной трубопровод, сообщающийся по текучей среде с двигателем внутреннего сгорания посредством выхлопного патрубка; и каталитический композит по п. 29.
32. Способ обработки выхлопных газов, включающий контакт газообразного потока, содержащего углеводороды, монооксид углерода и оксиды азота, с каталитическим композитом по п. 29.
33. Способ получения каталитического материала, причем способ включает:
(a) получение содержащих родий полиметаллических наночастиц;
(b) получение жаропрочной металлооксидной подложки;
(c) приготовление раствора наночастиц стадии (а) и подложки стадии (b) с образованием раствора каталитического материала, причем подложка находится в форме агрегированных частиц;
(d) высушивание и прокаливание раствора каталитического материала стадии (с) с образованием каталитического материала, причем по меньшей мере около 50 мас. % содержащих родий полиметаллических наночастиц расположены внутри агрегированных частиц подложки и термически прикреплены к подложке.
34. Способ по п. 33, причем содержащие родий полиметаллические наночастицы имеют средний размер первичных частиц от около 10 до около 20 нм, как измерено Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ).
35. Способ по п. 33, причем стадия (b) включает получение наночастиц жаропрочной металлооксидной подложки или предшественника жаропрочной металлооксидной подложки со средним размером первичных частиц от около 1 до около 100 нм, измеренным Трансмиссионной Электронной Микроскопией (ТЕМ), и стадия (с) включает приготовление водного коллоидного раствора содержащих родий наночастиц стадии (а) и наночастиц стадии (b) с образованием раствора каталитического материала.
36. Способ по п. 33, причем стадия (b) включает получение предварительно прокаленной жаропрочной металооксидной подложки со средним размером агрегированных частиц, равным около 1 микрона или более.
37. Способ по п. 33, причем стадия (а) включает:
образование водного раствора соли родия и другого металла, восстановителя и поверхностно-активного вещества; и
смешивание и нагревание водного раствора, восстанавливая таким образом по меньшей мере часть металла до формы с нулевой валентностью воздействием восстановителя в присутствии поверхностно-активного вещества, и образование водного раствора содержащих родий полиметаллических наночастиц.
6
8
6
2
2
4
4
38. Способ по п. 37, причем восстановитель выбран из группы, состоящей из тетраэтиленгликоля, аскорбиновой кислоты (CHO), щавелевой кислоты (СНО), муравьиной кислоты (НСООН), боргидрида натрия (NaBH) и их смесей.
39. Способ по п. 37, причем поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из поливинилового спирта, поливинилпирролидона, полиэтиленимина, полиакриловой кислоты, углеводов, цитратов щелочных металлов и их смесей.
2
40. Способ по п. 33, причем после прокаливания жаропрочная металлооксидная подложка содержит гамма-оксид алюминия с высокой площадью поверхности, обладающий площадью поверхности, равной по меньшей мере около 60 квадратных метров на грамм (м/г), и причем каталитический материал при необходимости дополнительно содержит вплоть до около 30 мас. % промотора, стабилизатора, или как промотора, так и стабилизатора, который содержит оксид редкоземельного металла.