钯-铑单层催化剂
三效催化剂广泛应用于净化在基本化学计量条件下工作的内燃机的废气。它们能将三种来自发动机的重要有害物质，即烃类、一氧化碳和氧化氮同时转化为无害的组分。 经常使用双层催化剂，其能实现不同催化过程的分离并由此达到两层中催化效果的最佳协调。这种催化剂例如描述于EP0885650和EP1046423中。双层催化剂具有的缺点是它们的生产比单层催化剂更贵。此外，双层催化剂与单层催化剂相比，倾向于带来升高的废气背压，这以内燃机的功率和它的燃料消耗为代价。因此人们一直以来已试图通过单层催化剂来尽可能不打折扣地产生双层催化剂的良好催化特性。单层三效催化剂例如公开于W098/09726、EP1138382和EP1M1220。
对于减少内燃机排放的不断增加的要求，需要催化剂在催化活性、老化稳定性和生产成本方面不断发展。因此本发明的目标是提供一种催化剂，其相对于现有技术的催化剂具有在更低生产成本下的进一步降低的起燃温度和改进的温度稳定性。该目标由根据权利要求所述的催化剂实现。该催化剂在陶瓷或金属构成的惰性催化剂载体上具有单个催化活性层。该催化剂的特征是其包括活性氧化铝和第一和第二铈/ 锆混合氧化物，其中所述第一铈/锆混合氧化物用铑活化并具有比用钯催化活化的第二铈 /锆混合氧化物更高的氧化锆含量。
本文中“载体材料用催化活性元素活化”的表述表示将催化活性元素以高分散的形式被沉积在可通过浸渍进入（zuganglichen )的载体材料的表面上。该催化剂具有很好的起燃性能并拥有很高的温度稳定性。 此外，该催化剂具有低的废气背压并且其生产成本比相应的双层催化剂的生产成本更低。活性氧化铝和铈/锆混合氧化物作为粉状固体引入到涂层。两种混合氧化物可以用至少一种选自下组的元素的氧化物来稳定化而改进其温度稳定性，所述元素选自铁、锰、 锡、钛、硅、钇、镧、镨、钕、钐及其混合物。掺杂元素的量以氧化物计，优选1至15并且尤其是5至10重量％，基于经稳定化的混合氧化物的总重量。催化剂载体是具有体积V的蜂窝体，其具有平行的内燃机废气的流道，该流道壁面用催化剂涂覆并且基于蜂窝体的体积，钯浓度是0. 1至IOg以及铑的浓度是 0. 01至lg。在特定的催化剂实施方式中，所述第一铈/锆混合氧化物除了铑也可以用钯催化活化。在另一实施方案中，两种铈/锆混合氧化物也都可以用钼活化。催化剂载体是具有体积V的蜂窝体，其具有平行的内燃机废气的流道，该流道壁面用催化剂涂覆并且基于蜂窝体的体积，钯浓度是0. 1至IOg以及铑的浓度是 0. 01至lg。在特定的催化剂实施方式中，所述第一铈/锆混合氧化物除了铑也可以用钯催化活化。在另一实施方案中，两种铈/锆混合氧化物也都可以用钼活化。为了用催化活性层涂覆催化剂载体，必须制备涂覆悬浮液，其直接包括所期望的催化层的所有组分，或包括这些组分的前体且它们通过层的最后煅烧转化为它们的最终形式。
具体实施方案：首先将所述第一铈/锆混合氧化物悬浮于水中。 向该悬浮液中加入铑的前体化合物溶液，优选硝酸铑。随后，用碱，例如四乙基氢氧化铵 (TEAH)将该悬浮液的ρΗ值升至大约6，以使硝酸铑沉淀。然后，将所述第二铈/锆混合氧化物悬浮于该悬浮液中并加入钯的前体化合物溶液。由此，悬浮液的PH值降低至强酸性范围。通过重新加入碱将PH值又回升至大约6并因此使钯沉淀至两种混合氧化物上。此后， 向该悬浮液中加入氧化铝并如前所述地最后碾磨悬浮液并加载至催化剂载体上。如此制备的催化剂不包含任何碱土金属。两种铈/锆混合氧化物可以用铑或钯的前体化合物通过已知的浸渍方法分别涂覆。优选使用水溶性化合物硝酸铑和硝酸钯。经如此预涂覆的材料随后可以和氧化铝一起悬浮在水中。在湿态下碾磨该悬浮液直到悬浮液的固体具有大约3至5μπι的平均粒度。然后，用该悬浮液按照已知的方法涂覆蜂窝体，将其干燥并煅烧。该制备方法保证了钯和铑彼此分开地沉积于不同的载体材料上。