双层三元催化剂
三元催化剂被大量用于处于实质上以理论配比运行的内燃机的废气的净化。它们能将发动机的三种主要的气态有害物质，即烃、一氧化碳和氧化氮，同时转化成无害的组分。在此，通常采用双层催化剂，其能将不同的催化过程分开，从而在所述两个层中能调节出最佳的催化效果。这类催化剂在，例如，EP I 046 423、EP 0 885 650或WO 95/35152中已有描述。如果这种双层催化剂含有钯作为催化活性贵金属，则在制备该催化剂时通常要注意：钯与同样作为催化活性组分的铑在空间上分开地存在。对降低内燃机排放的持续增长的要求，使得催化剂的不断地发展成为必需。在此，尤其重要的是用于转化有害物质的催化剂的起燃温度及其温度稳定性。有害物质的起燃温度是指由该温度起，所述有害物质的例如多于50%被转化。所述温度越低，冷启动之后有害物质就可越早地转化。在满负荷下，在紧挨着发动机出口处的废气的温度可高达1150°C。所述催化剂的温度稳定性越好，其就可被置于越接近发动机的部位。这同样可改善冷启动之后的废气净化。所提到的现有技术的催化剂在起燃温度和温度稳定性方面，已具有非常好的性能。但是，日益严格的法律上的规定使寻找更好的催化剂成为必需。
本文的目的是提供一种催化剂，其与现有技术的催化剂相比，具有进一步降低的起燃温度和改进的温度稳定性。通过在由陶瓷或金属构成的惰性催化剂载体上具有两个层叠的催化活性涂层的催化剂而得以实现。这两个催化活性层分别包含活性氧化铝和铈/锆混合氧化物，其是由钯催化活化的。第二层中的两种氧化物还被铑催化活化。而且，对于本发明的催化剂重要的是，使第二层中的铈/锆混合氧化物具有比第一层中的铈/锆混合氧化物更高的氧化锆含量。合适的催化惰性催化剂载体是具有体积V的由陶瓷或金属构成的蜂窝，其具有为内燃机废气提供的平行的流道。将所述流道的壁表面用两个本发明的催化剂层涂覆。为了涂覆催化剂载体，设计用于各个层的固体被悬浮于水中。在第一层的情况下，所述固体为活性氧化铝和第一铈/锆混合氧化物。根据US 6，103,660中所述的方法，在采用氢氧化钡或氢氧化锶作为碱的情况下，将出自硝酸钯的钯沉积在这些物质上。可立即用这样得到的悬浮液涂覆催化剂载体。随后，干燥所施加的层，并任选进行煅烧。此后，施加第二种涂料。为此，再次将活性氧化铝和第二铈/锆混合氧化物悬浮于水中，并随后通过添加硝酸钯和硝酸铑而沉积钯和铑，其中贵金属的沉积可以在一个工序中同时进行或者在不同的工序中依次进行。总计为0. I〜10g/L的钯被引入到本发明的催化剂中，基于蜂窝的体积计。在此，如此选择涂覆步骤中的硝酸钯的量，使得第二层中的钯的浓度低于第一层中的钯的浓度。第二层中钯的浓度与第一层中钯的浓度之比（在每种情况下都是基于蜂窝的体积），优选为0. 001〜0. 9，更优选为0. 01〜0. 7。当所述钯浓度之比为0. I〜0. 5时，可获得特别有利的具体实施方案。本发明的催化剂的第二层中的铑的浓度优选为0. 01〜lg/L的铑，基于蜂窝的体积计。第一层和第二层的活性氧化铝优选通过掺杂I〜10重量％的氧化镧而稳定化，基于氧化铝的总重量计。这种掺杂导致催化剂的温度稳定性得以改进。
按照本发明所示的技术教导所制备的催化剂，特别适于作为三元催化剂用于安装有汽油发动机的机动车的废气的净化。同样，它们也能被用作车辆的邻近发动机的起始催化剂或底板下区域的主催化剂。视车辆应用而定，相应的邻近发动机的起始催化剂与另外的催化剂，例如氧化氮储存催化剂的组合，以及本发明的起始催化剂与本发明的主催化剂的组合，都是合适的。