CN108883406A - 用于内燃机的多层催化剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供催化剂制品，其包括位于多层催化剂组合物之下的基材，以及含有第一层和第二层的多层催化剂组合物，其中第一层位于基材和第二层之间，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料，第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物。第二多孔耐火氧化物材料是与氧化铝不同的多孔耐火氧化物材料，或者催化剂组合物还含有位于第一层和第二层之间的中间层，此中间层含有与氧化铝不同的耐火氧化物材料。也提供制备和使用此催化剂制品的方法，以及包含此催化剂制品的排放处理***。

Description

用于内燃机的多层催化剂组合物
发明领域
本发明涉及被多层催化剂组合物涂覆的催化剂制品，包含这种催化剂制品的排放处理***，及其使用和生产方法。
发明背景
内燃机的排气含有污染物，例如烃、一氧化碳和氮氧化物(NOx)。对于未燃烧的烃、一氧化碳和氮氧化物污染物的排放标准已经由各政府制定，并且老式以及新式车辆必须遵守这些标准。为了符合这些标准，催化材料例如三效转化(TWC)催化剂可以位于内燃机的排气管线中。排气催化剂的使用已经在空气质量的明显改进方面做出显著贡献。TWC是最常用的催化剂，这些催化剂提供三种功能:CO的氧化，未燃烧的烃(HC)的氧化，以及将NOx还原成N2。TWC催化剂通常使用一种或多种铂族金属(PGM)以同时氧化CO和HC并还原NOx化合物。
TWC催化剂的PGM组分通常分散在高表面积的耐火金属氧化物载体上，例如高表面积氧化铝。催化剂组合物通常负载在合适的载体或基材上，例如含有耐火陶瓷或金属蜂窝结构的整料基材。TWC催化剂基材也可以是线网，通常是金属线网，其特别用于小型发动机中。
在特定应用中，对于TWC催化剂有用的是PGM组分与额外的含金属的催化组分组合，此额外组分也用于氧化一氧化碳或未燃烧的烃。但是，PGM组分与其它金属催化剂材料的组合可以存在挑战，因为在PGM组分与额外金属之间的合金化或其它相互作用可以导致催化活性的钝化。因此，本领域仍然需要额外的TWC催化剂组合物，其能抑制或尽可能减少在不相容的金属催化剂组分之间的相互作用。
发明概述
本发明提供适用于氧化气态HC和CO排放物并将转化NOx转化成N2的催化剂组合物。此催化剂组合物使用与氧化铝不同的耐火氧化物材料作为阻隔以防止基础金属材料从一层催化剂组合物向含PGM组分的层迁移。
一方面，本发明提供催化剂制品，其含有适用于氧化气态HC和CO排放物并将转化NOx转化成N2的多层催化剂组合物，此催化剂制品包含在多层催化剂组合物之下的基材；以及含有第一层和第二层的多层催化剂组合物，其中第一层位于基材和第二层之间，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料，第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料。第二多孔耐火氧化物材料是与氧化铝不同的多孔耐火氧化物材料，或者多层催化剂组合物还含有位于第一层和第二层之间的中间层，此中间层含有与氧化铝不同的耐火氧化物材料。示例性基材具有多个用于气体流动的通道，每个通道具有被多层催化剂组合物涂覆的壁表面。
在一个具体实施方案中，本发明提供催化剂制品，其含有适用于氧化气态HC和CO排放物并将转化NOx转化成N2的多层催化剂组合物，此催化剂制品包含：与多层催化剂组合物粘附的基材；多层催化剂组合物，其含有第一层、第二层以及任选地含有位于第一层和第二层之间的中间层；第一层位于基材和第二层之间，并包含被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；第二层包含被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；并且中间层包含耐火氧化物材料，其中第二层基本上不含氧化铝，和/或存在中间层且中间层基本上不含氧化铝。
在特定实施方案中，第一多孔耐火氧化物材料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。基础金属组分可以例如选自铜、锰、铁、镍、铈、镨的氧化物及其组合。当存在时，中间层含有选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合的耐火氧化物材料。第二多孔耐火氧化物材料通常选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。在特定实施方案中，当存在中间层时，中间层和第二层都可以基本上不含氧化铝。第一层和第二层之一或这两者可以还包含储氧组分，例如氧化铈。
在一个特定实施方案中，第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的氧化铝和任选地含有氧化铈，并且第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的氧化锆和任选地含有氧化铈，和其中第二层基本上不含氧化铝。在一个实施方案中，至少一种基础金属组分含有氧化铜和氧化锰中的至少一种，并且至少一种铂族金属含有铑。
在特定实施方案中，催化剂制品在950℃下老化8小时的情况下，其特征是总基础金属含量的小于约15重量％存在于第二层中。
另一方面，本发明提供一种处理排放料流的方法，包括使得排放料流从根据本文所述实施方案中任一项的催化剂制品通过，使得在催化剂制品内将排放料流内的一氧化碳和烃气体氧化并将NOx转化成N2。
再一方面，本发明提供一种用于处理排气料流的排放处理***，此排放处理***包括：产生排气料流的内燃机；和根据本文所述实施方案中任一项的催化剂制品，其位置是与排气料流以流体方式连通的，并用于氧化一氧化碳和烃气体和将在排放料流内的NOx转化成N2，以形成经处理的排气料流。
再一方面，本发明提供一种制备催化剂制品的方法，催化剂制品包含用于氧化气态HC和CO排放物和将NOx转化成NO2的多层催化剂组合物，此方法包括：
形成第一载体涂料浆液，其含有被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；
使具有多个用于气体流动的通道的催化剂基材暴露于第一载体涂料浆液，从而用第一载体涂料浆液涂覆通道；
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第一层；
任选地，形成中间体载体涂料浆液，其含有与氧化铝不同的多孔耐火氧化物材料；
任选地，使催化剂基材暴露于中间体载体涂料浆液，从而用中间体载体涂料浆液涂覆通道；
任选地，煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成中间层；
形成第二载体涂料浆液，其含有被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；
使催化剂基材暴露于第二载体涂料浆液，从而用第二载体涂料浆液涂覆通道；和
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第二层；
其中，如果在催化剂制品上不存在任选的中间层，则第二多孔耐火氧化物材料是与氧化铝不同的耐火氧化物材料。多层催化剂组合物的每层的材料可以包括本文所述实施方案中的任一项。
本发明包括但不限于以下实施方案。
实施方案1：一种催化剂制品，其包含用于氧化气态HC和CO排放物并将NOx转化成N2的多层催化剂组合物，此催化剂制品包含：与多层催化剂组合物粘附的基材；多层催化剂组合物，其含有第一层、第二层以及任选地含有位于第一层和第二层之间的中间层；第一层位于基材和第二层之间，并包含被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；第二层包含被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；和并且间层包含耐火氧化物材料，其中第二层基本上不含氧化铝，和/或存在中间层且中间层基本上不含氧化铝。
实施方案2：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中第一多孔耐火氧化物材料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铈及其组合；和/或其中第二多孔耐火氧化物材料选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。
实施方案3：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中基础金属氧化物选自铜、锰、铁、镍、铈、镨的氧化物及其组合。
实施方案4：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中多层催化剂组合物包括中间层，此中间层含有选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合的耐火氧化物材料。
实施方案5：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中第一层和第二层之一或这两者还包含储氧组分。
实施方案6：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中储氧组分是氧化铈。
实施方案7：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的氧化铝和任选地含有氧化铈，且第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的氧化锆和任选地含有氧化铈，和其中第二层基本上不含氧化铝。
实施方案8：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中至少一种基础金属组分含有氧化铜和氧化锰中的至少一种，且至少一种铂族金属含有铑。
实施方案9：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中基材具有多个用于气体流动的通道，每个通道具有被多层催化剂组合物涂覆的壁表面。
实施方案10：前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其中催化剂制品在950℃下老化8小时的情况下，其特征是总基础金属含量的小于约15重量％存在于第二层中。
实施方案11：一种处理排放料流的方法，包括使得排放料流从根据前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品通过，使得在催化剂制品内将排放料流内的一氧化碳和烃气体氧化并将NOx转化成N2。
实施方案12：一种用于处理排气料流的排放处理***，此排放处理***包括：
i)产生排气料流的内燃机；和
ii)根据前述或随后实施方案中任一项的催化剂制品，其位置是与排气料流以流体方式连通的，并用于氧化一氧化碳和烃气体和将在排放料流内的NOx转化成N2，以形成经处理的排气料流。
实施方案13：一种制备催化剂制品的方法，催化剂制品包含用于氧化气态HC和CO排放物和将NOx转化成NO2的多层催化剂组合物，此方法包括：
形成第一载体涂料浆液，其含有被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；
使具有多个用于气体流动的通道的催化剂基材暴露于第一载体涂料浆液，从而用第一载体涂料浆液涂覆通道；
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第一层；
任选地，形成中间体载体涂料浆液，其含有与氧化铝不同的多孔耐火氧化物材料；
任选地，使催化剂基材暴露于中间体载体涂料浆液，从而用中间体载体涂料浆液涂覆通道；
任选地，煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成中间层；
形成第二载体涂料浆液，其含有被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；
使催化剂基材暴露于第二载体涂料浆液，从而用第二载体涂料浆液涂覆通道；和
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第二层；
其中，如果在催化剂制品上不存在任选的中间层，则第二多孔耐火氧化物材料是与氧化铝不同的耐火氧化物材料。
实施方案14：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中第一多孔耐火氧化物材料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铈及其组合；和其中第二多孔耐火氧化物材料选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。
实施方案15：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中基础金属组分选自铜、锰、铁、镍、铈、镨的氧化物及其组合。
实施方案16：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中中间层含有选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合的耐火氧化物材料。
实施方案17：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中第二层基本上不含氧化铝，和其中当存在中间层时，中间层基本上不含氧化铝。
实施方案18：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中第一层和第二层之一或这两者还包含储氧组分。
实施方案19：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中储氧组分是氧化铈。
实施方案20：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的氧化铝和任选地含有氧化铈，且第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的氧化锆和任选地含有氧化铈，和其中第二层基本上不含氧化铝。
实施方案21：前述或随后实施方案中任一项的方法，其中至少一种基础金属组分含有氧化铜和氧化锰中的至少一种，且至少一种铂族金属含有铑。
本发明的这些和其它特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图体现出来，附图将在下文简述。本发明包括两个、三个、四个或更多个上述实施方案的任何组合，以及在本发明中所述的任何两个、三个、四个或更多个特征或元素的组合，与这些特征或元素是否明确地在具体实施方案中组合无关。应当在整体上理解本发明，从而本发明的任何单独特征或元素在任何各种方面和实施方案中应当视为可组合的，除非另有明确说明。本发明的其它方面和优点将从下文体现出来。
附图简述
为了便于理解本发明的实施方案，可以参见以下附图，这些附图不是必须按照比例绘制，其中各标记表示本发明示例性实施方案中的组分。这些附图仅仅是示例性的，并不限制本发明。
图1A是蜂窝型基材载体的透视图，其可以包含本发明的催化剂组合物；
图1B是对于图1A的放大的部分剖面视图，这是沿着与图1A所示基材载体的端面平行的平面获取的，并显示在图1A中所示的多个气流通道的放大图；
图2是被本发明一个实施方案的催化剂组合物涂覆的基材的截面示意图；
图3是被本发明另一个实施方案的催化剂组合物涂覆的基材的截面示意图；
图4和5是本发明实施例的经涂覆的基材在两个不同放大率下的SEM显微照片；和
图6显示排放处理***实施方案的示意图，其中使用本发明的催化剂组合物。
详细描述
下面将更详细地描述本发明。但是，本发明可以作为许多不同的形式体现，应当不限于这里所述的实施方案；实际上，提供这些实施方案以充分完成本发明，并能使得本领域技术人员充分理解本发明的范围。除非另有说明，在说明书和权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多数的情况。
本发明涉及用于净化排气的催化剂及其使用方法。更具体而言，本发明涉及用于净化排气的催化剂，其能提供三效转化(TWC)功能(即实现至少部分地转化气态HC和CO排放物，并进一步促进NOx向NO2的转化)，并可以尤其用于处理排气料流，特别是内燃机产生的排气料流，包括汽油发动机。本发明的催化剂通常包含在一层中被浸渍到多孔载体材料上的铂族金属(PGM)，和在分开的层中被浸渍到多孔载体材料上的基础金属。
已经确定，在高温例如在催化剂应用中或在催化剂材料的热老化期间经历的温度下，可以形成基础金属离子并迁移到相邻的涂层中。本发明解决迁移问题，这通过使用与氧化铝不同的耐火金属氧化物材料作为用于PGM组分的载体或者作为位于基础金属层和PGM层之间的阻隔层来实现。以此方式，本发明提供多层催化剂结构，其能抑制或尽可能减少基础金属迁移到含有PGM的层中，从而降低金属之间的合金化的可能性，这种合金化会导致催化活性下降。
这里使用的术语“经浸渍”或“浸渍”表示催化材料渗透到载体材料的多孔结构中。催化剂组合物可以使用初期润湿浸渍技术制备，并使用载体涂覆技术涂覆到催化剂基材上，如下文详述。
催化剂组合物
本发明的催化剂组合物以多层形式使用。下文采用“底涂层”、“顶涂层”和“中间涂层”。这些术语仅仅表示每个涂层彼此之间的布置。换句话说，底涂层必须比顶涂层更接近基材表面，但是并不要求底涂层与基材相邻。实际上，如果需要的话，例如在底涂层和基材可以使用衬底涂层。相似地，顶涂层处于比中间涂层或底涂层更远离基材表面的位置，但是不要求顶涂层形成催化剂的顶表面。在不偏离本发明的情况下，可以在顶涂层之上布置其它层。另外，任选的中间涂层必须位于底涂层和顶涂层之间，但是不是必须与这些涂层中的任一个相邻，这表示在多层结构中可以有其它间隔层。
底涂层
本发明的催化剂组合物含有底涂层，在本文中也称为第一层，其包含被浸渍到多孔耐火氧化物载体上的一种或多种基础金属组分，且通常还包含至少一种储氧组分。
这里使用的术语"多孔耐火氧化物"表示含金属的多孔氧化物材料，其显示在高温下的化学和物理稳定性，例如在与内燃机排放相关的温度下。示例性的耐火氧化物包括：氧化铝，二氧化硅，氧化锆，氧化钛，氧化铈，及其组合物，包括原子掺杂的组合物，和包括高表面积或活化的化合物，例如活化氧化铝。耐火氧化物的组合物包括氧化物的物理组合物以及复合氧化物结构，例如固溶体，被额外氧化物涂覆或浸渍的氧化物等等。金属氧化物的示例性组合物包括氧化铝-氧化锆，氧化铈-氧化铝，氧化铝-氧化铈-氧化锆，氧化镧-氧化铝，氧化镧-氧化锆-氧化铝，氧化钡-氧化铝，氧化钡-氧化镧-氧化铝，氧化钡-氧化镧-氧化钕-氧化铝，和氧化铝-氧化铈。示例性的氧化铝包括大孔勃姆石，γ-氧化铝，和δ/θ氧化铝。有用的商业氧化铝包括活化氧化铝，例如高堆积密度的γ-氧化铝，低或中等堆积密度的大孔γ-氧化铝，以及低堆积密度的大孔勃姆石和γ-氧化铝。
高表面积耐火氧化物载体，例如氧化铝载体材料，也称为“γ-氧化铝”或“活化氧化铝”，其通常显示超过60m2/g的BET表面积，通常高达约200m2/g或更大。这种活化氧化铝通常是氧化铝的γ相和δ相的混合物，但是也可以含有显著量的η、κ和θ氧化铝相。"BET表面积"具有关于用于通过N2吸附检测表面积的Brunauer,Emmett,Teller方法的常规含义。理想的是，活化氧化铝的比表面积是60-350m2/g，通常是90-250m2/g。
作为用于基础金属组分的载体，耐火氧化物载体组分的存在量通常是约25-75重量％(例如约40-60重量％)，基于在干燥和煅烧后的总载体涂层重量计。
在一些实施方案中，多孔耐火金属氧化物包括储氧组分(OSC)。“OSC”表示储氧组分，其是具有多价氧化态的物质，并可以与氧化剂例如氧气(O2)或氮氧化物(NO2)在氧化条件下进行活性反应，或与还原剂例如一氧化碳(CO)、烃(HC)或氢气(H2)在还原条件下反应。某些示例性的OSC是稀土金属氧化物，其表示元素周期表中定义的钪、钇和镧系元素的一种或多种氧化物。合适的储氧组分例如包括氧化铈、氧化镨及其组合。OSC向载体涂层的输送可以通过例如使用混合氧化物来完成。例如，氧化铈可以作为铈和锆的混合氧化物输送，和/或作为铈、锆和钕的混合氧化物输送。例如，氧化镨可以作为镨和锆的混合氧化物输送，和/或作为镨、铈、镧、钇、锆和钕的混合氧化物输送。
当存在时，OSC组分的用量通常是约15-85重量％(例如约20-40重量％)，基于在干燥和煅烧后的总载体涂层重量计。在特定实施方案中，用作用于基础金属组分的载体的主要耐火氧化物可以显示OSC性能(例如氧化铈或氧化锆)，所以其它OSC组分不是必要的。当存在时，OSC也可以作为载体用于一种或多种基础金属组分，这表示OSC也可以被基础金属浸渍。
底涂层组合物也含有被浸渍到多孔耐火氧化物载体上的一种或多种基础金属氧化物组分，例如上文所述的任何多孔耐火氧化物材料，包括氧化铝。这里使用的术语“基础金属组分”表示过渡金属或镧系元素，其是元素金属或氧化物的形式，它们对于氧化CO和/或转化HC具有催化活性，或者能促进另一种催化组分以对于氧化CO和/或转化HC具有更高的活性，特别包括铜、锰、钴、铁、铬、镍、镨、铈及其组合。基础金属组分的总浓度可以变化，但是通常是约1-30重量％(例如约10-25重量％)，基于在干燥和煅烧后的总载体涂层重量计。
基础金属氧化物的组合是在本发明中特别有利的。在特定实施方案中，基础金属氧化物合并了氧化铜与一种或多种额外的基础金属氧化物，例如氧化锰、氧化铁或氧化钴。在一个实施方案中，基础金属氧化物组分含有氧化铜和氧化锰，任选地包含一种或多种额外的基础金属氧化物例如氧化铁或氧化钴。特别有利的组合包括浓度为约5-25重量％的氧化铜与一种或多种额外基础金属氧化物的组合，且总基础金属浓度为约5-25重量％。当作为与其它氧化物的组合使用时，氧化铜的浓度通常等于或大于其它基础金属氧化物组分，例如铜与额外基础金属之间的重量比率是约1:5至约5:1，更通常是约1.5:1至约3:1。
在一个实施方案中，被浸渍到多孔耐火氧化物载体(例如氧化铝)上的基础金属氧化物含有约5-25重量％的氧化铜(例如约5-20重量％)和约1-20重量％的氧化锰(例如约2-10重量％)，基于在干燥和煅烧后的总载体涂层重量计。
任选的中间涂层
如上所述，在一个实施方案中，本发明的催化剂组合物包括位于底涂层和顶涂层之间的中间层或涂层。中间层含有与氧化铝不同的耐火金属氧化物材料。示例性的耐火氧化物包括二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈、及其组合。在一个实施方案中，中间涂层含有氧化锆，任选地与一种或多种额外耐火氧化物、例如氧化铈或氧化钛组合。当使用与氧化锆的组合时，氧化锆通常是主要组分，例如这样的组合：其中氧化锆的重量百分比是基于耐火金属氧化物总重量计的约50％或更大，约60％或更大，约70％或更大，约80％或更大，或约90％或更大。
此层通常基本上不含氧化铝。“基本上不含氧化铝”表示中间层含有小于约10重量％、小于约5重量％或小于约1重量％的氧化铝。根据所需的应用，中间层可以含有或不含催化活性金属例如PGM或基础金属组分。在此实施实施方案中，中间层的目的是抑制基础金属从底涂层迁移到顶涂层中。
顶涂层
本发明的催化剂组合物包括顶涂层，也在本文中称为第二层，其包含被浸渍到多孔耐火氧化物载体上的一种或多种铂族金属，和可以还包含至少一种储氧组分。
这里使用的术语“铂族金属”或“PGM”表示铂族金属或其氧化物，包括铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)、锇(Os)、铱(Ir)以及它们的混合物。在一个实施方案中，PGM是铑。在另一个实施方案中，铂族金属含有铂和钯的组合，例如铂与钯之间的重量比是约1:10至约10:1，更通常等于或大于约1.5:1，等于或大于约2:1，或等于或大于约5:1。在特定实施方案中，PGM组分仅仅是铂或仅仅是钯。在其它实施方案中，PGM组分是铑和铂的组合，或铑和钯的组合，或铂、钯和铑的组合。PGM组分(例如Pt、Pd、Rh或其组合)的浓度可以变化，但通常是基于在干燥和煅烧后的载体涂层总重量计的约0.05-5重量％(例如约0.05-2重量％)。
在包含上述中间层的实施方案中，顶涂层可以包括本文所述的任何耐火氧化物载体材料，包括氧化铝。在这种实施方案中，耐火氧化物载体组分用作PGM的载体，其存在量通常是基于在干燥和煅烧后的载体涂层总重量计的约60-99重量％(例如约80-99重量％)。
在不含上述中间层的本发明实施方案中，顶涂层使用与氧化铝不同的耐火氧化物载体用于PGM组分。示例性的耐火氧化物包括二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。在此实施方案中，顶涂层层通常基本上不含氧化铝。“基本上不含氧化铝”表示顶涂层含有小于约10重量％、小于约5重量％或小于约1重量％的氧化铝。在一个具体实施方案中，顶涂层含有氧化锆，任选地与一种或多种额外的耐火氧化物、例如氧化铈或氧化钛组合使用。当使用与氧化锆的组合时，氧化锆通常是主要组分，例如这样的组合：其中氧化锆的重量百分比是基于耐火金属氧化物总重量计的约50％或更大，约60％或更大，约70％或更大，约80％或更大，或约90％或更大。
当存在时，OSC组分的用量通常是约10-80重量％(例如约15-30重量％)，基于在干燥和煅烧后的载体涂层总重量计。在特定实施方案中，用作用于PGM组分的载体的主要耐火氧化物可以显示OSC性能(例如氧化铈或氧化锆)，所以其它OSC组分不是必要的。当存在时，OSC也可以作为载体用于一种或多种PGM组分，这表示OSC也可以被PGM浸渍。
基材
根据一个或多个实施方案，用于催化剂组合物的基材可以由通常用于制备汽车催化剂的任何材料构成，通常包含金属或陶瓷蜂窝结构。基材通常提供多个壁表面，在其上施用和粘附催化剂组合物，从而作为载体用于催化剂组合物。
示例性的金属基材包括耐热性的金属和金属合金，例如钛和不锈钢，以及其它合金，其中铁是显著或主要组分。这种合金可以含有镍、铬和/或铝中的一种或多种，并且这些金属的总量可以有利地包含至少15重量％的合金，例如10-25重量％的铬、3-8重量％的铝和至多20重量％的镍。合金也可以含有少量或痕量的一种或多种其它金属，例如锰、铜、钒、钛等。金属载体的表面可以在高温下氧化，例如1000℃或更高，从而在基材表面上形成氧化物层，这改进合金的耐腐蚀性，并促进载体涂层对金属表面的粘附。示例性的金属基材例如参见Galligan等的美国专利Nos.7,521,033，Galligan等的7,527,774；和Galligan等的8,062,990，将这些内容全部引入本文以供参考。
用于构成基材的陶瓷材料可以包括任何合适的耐火材料，例如堇青石、莫来石、堇青石-α氧化铝、氮化硅、锆莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石、硅酸镁、锆石、叶长石、α-氧化铝、铝硅酸盐等。
可以使用任何合适的基材，例如整料流通式基材，其具有从基材入口端面向出口端面延伸的多个精细的平行气流通道，使得这些通道对于从中流过的流体是开放的。从其入口到出口基本成直线路径的那些通道是用壁限定的，催化材料作为载体涂料涂覆在壁上，从而使得正在从通道流过的气体接触催化材料。整料基材的流动通道是薄壁的通道，其可以具有任何合适的横截面形状，例如梯形、长方形、正方形、正弦形、六边形、椭圆形、圆形等。这些结构可以含有约60-1200个或更多个气体入口开口(即，"开孔")/平方英寸横截面(cpsi)，更通常是约300-600cpsi。流通式基材的壁厚度可以变化，通常在0.002-0.1英寸的范围内。代表性的可商购的流通式基材是堇青石基材，其具有400cpsi且壁厚度为6密耳，或者具有600cpsi且壁厚度为4密耳。但是应当理解的是，本发明不限于具体的基材类型、材料或几何形状。
在其它实施方案中，基材可以是壁流式基材，其中每个通道在基材主体的一端用无孔塞子封闭，其它通道在对面的端面处被封闭。这需要气体从壁流式基材的多孔壁流过以到达出口。这种整料基材可以具有高达约700或更大的cpsi，例如约100-400cpsi，更通常是约200-300cpsi。这些开孔的横截面形状可以如上所述变化。壁流式基材通常具有0.002-0.1英寸的壁厚度。代表性的可商购的壁流式基材是由多孔堇青石形成的，例如具有200cpsi且壁厚度为10密耳，或者具有300cpsi且壁厚度为8密耳，壁孔隙率是45-65％。其它陶瓷材料也可以用于壁流式过滤基材，例如钛酸铝、碳化硅和氮化硅。但是应当理解的是，本发明不限于具体的基材类型、材料或几何形状。需要注意的是，当基材是壁流式基材时，除了处于壁表面上之外，催化剂组合物也可以渗透到多孔壁的孔结构中(即部分或完全包藏开孔开口)。
图1A和1B显示示例性的基材2，其是被本发明载体涂料组合物涂覆的流通式基材的形式，也称为催化剂制品。参见图1A，示例性的基材2是圆柱形的，具有圆柱外表面4、上游端面6、以及与端面6相同的相应下游端面8。在基材2中具有多个精细的平行气流通道10。参见图1B，流动通道10是由壁12形成的，并在载体2内从上游端面6向下游端面8延伸，通道10是没有阻碍的，从而允许流体、例如气流在载体2内经由气流通道10沿着纵向流动。从图1B显然可见，壁12的尺寸和结构使得气流通道10具有基本上规则的多边形状。如图所示，如果需要的话，载体涂料组合物可以作为多个单独的层施用。在所示实施方案中，载体涂料由粘附到载体元件的壁12上的单独底部载体涂层14和被涂覆在底部载体涂层14上的单独的第二种顶部载体涂层16组成。本发明可以按照一个或多个(例如2、3或4个)载体涂层实施，并不限于所述的两层的实施方案。每层、例如所述底涂层、中间涂层和顶涂层的稠度通常是约0.25-3.0g/in3。
在描述载体涂料或者组合物的催化金属组分或其它组分的量时，方便使用的单位是按照单位体积的催化剂基材计的组分重量。所以，作为单位使用的克/立方英寸(“g/in3”)和克/立方英尺(“g/ft3”)用于表示按照基材体积计的组分重量，其中基材体积包括基材的空隙的体积。有时也可以使用其它的重量/体积单位，例如g/L。在催化剂基材、例如整料流通式基材上的催化剂组合物的总负载量(包括浸渍的基础金属催化剂和浸渍的PGM和载体材料两者)通常是约0.5-6g/in3，更通常是约1-5g/in3。不含载体材料的PGM组分的总负载量(即Pt、Rh、Pd或其组合)通常是约2-200g/ft3。不含载体材料的基材金属组分的总负载量(例如氧化铜、氧化锰或其组合)通常是约0.1-3.0g/ft3。应当注意的是，这些按照单位体积计的重量通常是通过称量在用催化剂载体涂料组合物处理之前和之后的催化剂基材的重量计算的，并且因为此处理方法涉及干燥和在高温下煅烧催化剂基材，所以这些重量表示基本不含溶剂的催化剂涂料，因为载体涂料浆液中的基本上所有的水已经被除去。
图2是本发明多层催化剂组合物的一个实施方案的截面示意图。如图所示，经涂覆的基材20含有被底涂层24和顶涂层22涂覆的基材壁12，其中底涂层24含有被浸渍到耐火金属氧化物载体上的基础金属，顶涂层22含有被浸渍到与氧化铝不同的耐火金属氧化物载体上的PGM组分。虽然显示的实施方案包括在顶涂层22中被浸渍到氧化锆上的Rh，以及在底涂层24中被浸渍到氧化铝(与额外的氧化铈)上的CuO和MnO2，但是这种涂层组合物仅仅代表特定优选的实施方案，并不起限制作用。与氧化铝不同的耐火金属氧化物载体材料在顶涂层22中的存在表明能阻碍基础金属组分(例如Cu和Mn)从底涂层24迁移到顶涂层中。
图3是本发明多层催化剂组合物的另一个实施方案的截面示意图。如图所示，经涂覆的基材30含有被底涂层32和顶涂层36涂覆的基材壁12，其中底涂层32含有被浸渍到耐火金属氧化物载体上的基础金属，顶涂层36含有被浸渍到包含氧化铝的耐火金属氧化物载体上的PGM组分。包含与氧化铝不同的耐火金属氧化物(例如氧化锆)的中间层34位于顶涂层36和底涂层32之间。认为在中间层34中存在与氧化铝不同的耐火金属氧化物材料能阻碍基础金属从底涂层32迁移到顶涂层36中。虽然显示的实施方案包括在顶涂层36中被浸渍到氧化铝上的Rh(与额外的氧化铝-氧化铈)，以及在底涂层32中被浸渍到氧化铝(与额外的氧化铈)上的CuO和MnO2，但是这种涂层组合物仅仅代表特定优选的实施方案，并不起限制作用。
在特定实施方案中，本发明的催化剂制品显示出令人惊奇的抵抗基础金属从底层迁移到含PGM的顶层中的性能，包括抵抗可能在例如催化剂制品的热老化期间出现的水热迁移。例如在某些实施方案中，在950℃下老化8小时的情况下，本发明的催化剂制品显示在含有PGM组分的顶涂层中具有较少量的基础金属、例如铜或锰。例如，在某些有利的实施方案中，在如上所述老化之后，在催化剂制品中的总基础金属含量的小于约15重量％存在于第二层中，更优选优选小于约12％、小于约10％或小于约8％。关于具体的基础金属，在特定实施方案中，在上述老化工序之后在顶涂层中的铜的量是在催化剂制品中总铜含量的小于约15重量％，小于约12％，或小于约10％。在特定实施方案中，在上述老化工序之后在顶涂层中的锰的量是在催化剂制品中总锰含量的小于约10重量％，小于约8％，小于约5％，或甚至小于约3％。
制备催化剂组合物的方法
在催化剂组合物的各层中使用的经金属浸渍的耐火氧化物材料的制备方法通常包括：用金属溶液浸渍颗粒形式的耐火氧化物载体材料，金属溶液例如是PGM溶液或基础金属溶液。多种PGM组分(例如铂和钯)可以同时浸渍或单独浸渍，并可以使用初期润湿技术浸渍到相同的载体粒子或分开的载体粒子上。相似地，多种基础金属组分(例如铜和锰)可以同时浸渍或单独浸渍，并可以使用初期润湿技术浸渍到相同的载体粒子或分开的载体粒子上。这些载体粒子通常足够干燥以吸收基本上所有的溶液，从而形成湿固体。
通常使用水溶性化合物的水溶液或金属化合物组分的络合物，例如金属的硝酸盐或乙酸盐。在用金属溶液处理载体粒子之后，这些粒子进行干燥，例如通过在升高的温度(例如100-150℃)下对粒子热处理一定的时间(例如1-3小时)，然后煅烧以将金属组分转化成具有更高催化活性的形式。示例性的煅烧方法涉及在空气中在约400-550℃的温度下热处理1-3小时。上述方法可以按照需要重复，从而达到所需的金属浸渍水平。所得的材料可以作为干粉末或以浆液形式储存。
涂覆基材的方法
要用于各层催化剂组合物中的催化剂组合物与水混合以形成用于涂覆催化剂基材例如蜂窝型基材的浆液。除了催化剂粒子之外，浆液可以任选地含有作为粘合剂的氧化铝，烃(HC)储存组分(例如沸石)，水溶性或水分散性稳定剂(例如乙酸钡)，促进剂(例如硝酸镧)，缔合增稠剂，和/或表面活性剂(包括阴离子、阳离子、非离子或两亲性的表面活性剂)
任选地，如上所述，浆液可以含有一种或多种烃(HC)储存组分以用于吸附烃(HC)。可以使用任何公知的烃储存材料，例如微孔材料，例如沸石或沸石类材料。优选，烃储存材料是沸石。沸石可以是天然或合成沸石，例如八面沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、分子筛(silicalite)、沸石X、沸石Y、超稳定沸石Y、ZSM-5沸石、Offretite或β沸石。优选的沸石吸附剂材料具有高的二氧化硅与氧化铝之比。沸石可以具有至少约25:1的二氧化硅/氧化铝摩尔比率，优选至少约50:1，其中可用的范围是约25:1至1000:1，50:1至500:1，以及约25:1至300:1。优选的沸石包括ZSM、Y和β沸石。特别优选的吸附剂可以含有在美国专利No.6,171,556中所述的β沸石，将其内容全部引入本文以供参考。当存在时，沸石或其它HC储存组分的用量通常是约0.05-1g/in3。
当存在时，氧化铝粘合剂的用量通常是约0.05-1g/in3。氧化铝粘合剂可以例如是勃姆石、γ-氧化铝或δ/θ-氧化铝。
各浆液可以进行研磨以改进粒子的混合和均相材料的形成。研磨可以在球磨机、连续磨机或其它相似的设备中进行，并且浆液的固含量可以例如是约20-60重量％，更特别是约30-40重量％。在一个实施方案中，研磨后的浆液表征为具有约10-30微米的D90粒径。D90定义为约90％的粒子具有更细粒径时的粒径。
然后，使用本领域公知的载体涂覆技术将用于各层的浆液涂覆到催化剂基材上。本文使用的术语“载体涂层”具有本领域中的常规含义，即表示施用到基材上的催化材料的薄的粘附涂层。在一个实施方案中，将催化剂基材在浆液中浸渍一次或多次，或者用浆液涂覆。然后，经涂覆的基材在升高的温度(例如约100-150℃)下干燥一定时间(例如1-3小时)，然后通过加热进行煅烧，例如在400-600℃下加热通常约10分钟至约3小时的时间。在干燥和煅烧之后，最终的载体涂层可以视为基本上不含溶剂的。
在煅烧之后，催化剂负载量可以通过计算在经涂覆的基材的重量和未涂覆的基材的重量之间的差异来确定。本领域技术人员显然可知，催化剂负载量可以通过改变浆液流变性能来改进。另外，涂覆/干燥/煅烧工艺可以按照需要重复进行，从而使得涂层达到所需的负载量水平或厚度。
排放处理***
本发明也提供排放处理***，其中引入本文所述的催化剂组合物。本发明的催化剂组合物可以用作排放处理***40的唯一催化剂组分，如图6所示，其中本发明的经涂覆的催化剂基材用作催化剂组分44的一部分，此催化剂组分位于发动机42的下游并用于接收来自发动机的排气。
本发明的催化剂组合物也可以用作一体化排放处理***的一部分，此排放处理***包含用于处理废气排放的一种或多种额外组分。例如排放处理***可以还包含催化烟灰过滤剂(CSF)组分和/或选择性催化还原(SCR)催化制品。排放处理***也可以包含其它组分，例如氨氧化材料，额外的颗粒过滤组分，NOx储存和/或捕捉组分，和还原剂注射器。上述列举的组分仅仅是说明性的，不应视为限制本发明的范围。
CSF可以含有被载体涂层涂覆的基材，所述载体涂层含有一种或多种用于燃烧被捕捉的烟灰和/或氧化废气料流排放物的催化剂。一般而言，烟灰燃烧催化剂可以是用于燃烧烟灰的任何公知催化剂。例如，CSF可以用一种或多种高表面积耐火氧化物(例如氧化铝或氧化锆氧化物)和/或氧化催化剂(例如氧化铈-氧化锆)催化，用于燃烧未燃烧的烃和一定程度的颗粒物质。烟灰燃烧催化剂可以是氧化催化剂，其含有一种多种贵金属催化剂(例如铂、钯和/或铑)。
催化剂组分44可以位于紧密连接的位置中。紧密连接的催化剂的位置接近发动机，从而使它们能尽可能快地达到反应温度。在具体实施方案中，紧密连接的催化剂位于与发动机相距三英尺内的位置，更特别相距一英尺内，甚至更尤其与发动机相距小于6英寸。紧密连接的催化剂通常直接与排气歧管连接。由于它们与发动机十分接近，所以，紧密连接的催化剂优选在高温下是稳定的。
虽然本发明的催化剂组合物适用于处理来自任何内燃机的排气，但是本发明组合物特别适用于小型发动机，例如两冲程或四冲程的火花点火发动机，其具有小于约1000、优选小于500立方厘米的位移。这包括所谓的实用发动机，尤其用于在汽油发动机为动力的割草机、电动链锯、便携式发电装置、吹雪机、吹草/叶机、弦式割草机、草坪刨边机、花园拖拉机、小型摩托车、摩托车、电动自行车等设备。本发明的催化剂组合物特别适用于处理摩托车发动机的排气。
实验
通过以下实施例更充分地说明本发明的各方面，这些实施例用于说明本发明的特定方面，并不限制本发明的范围。
在实施例中提到的基材芯是由Fe-Cr-Al合金制成的蜂窝流通式芯，并在使用之前进行预氧化工序。在所有实施例中，底涂层的基础金属负载量是约10重量％的氧化铜和约5重量％的氧化锰。在每个实施例中的底涂层催化剂负载量是约1.5g/in3。每个实施例的顶涂层含有约0.09重量％的铑，并且顶涂层的催化剂负载量是约1.3g/in3。
对比例：混杂催化剂–[底涂层(基础金属)]+[具有氧化铝载体的顶涂层(PGM)]。
以下方法用于制备涂覆在基材上的对比催化剂，其在顶涂层中含有氧化铝。
制备底涂层浆液：
在带有搅拌棒的透明玻璃烧杯中，加入Cu(NO3)*3H2O，然后加入Mn(NO3)2*4H2O。加入水，并将混合物在搅拌板上剧烈搅拌直到所有固体溶解。向厨用辅助混合碗中加入氧化铝。在约30分钟的过程内缓慢地将铜和锰在水中的溶液按照混合间隔滴加以打散团块。然后将浆液使用单程方法研磨直到达到所需的粒径。经研磨的材料然后转移到烧杯中，并使用顶部搅拌器混合。缓慢地将氧化铈按照小份加入，然后加入液体氧化铝粘合剂。
涂覆底涂层的方法：
手工将金属芯浸入浆液中，并使用气刀除去过量的浆液。重复此过程直到所需质量的湿浆液成功地负载到芯上。在烘箱中，湿芯如下进行干燥和煅烧工艺：在110℃下干燥2小时；在2小时内升高到550℃并于550℃保持2小时；并在10分钟内冷却到110℃。然后，在热的情况下检测芯以测定总催化剂负载量。
制备顶涂层浆液：
将氧化铝直接称量加入预先称重的混合碗中。向此碗中在恒定混合下滴加硝酸铑的水溶液以打散任何团块，并确保在粉末内的均匀分布。
在另一个碗中，浸渍第二载体。将氧化铈直接称量加入预先称重的混合碗中。向此碗中在恒定混合下滴加硝酸铑的水溶液以打散任何团块，并确保在粉末内的均匀分布。
经浸渍的氧化铝载体在恒定混合下分份加入含硝酸铈的溶液中。然后，浆液进行研磨直到达到所需的粒径。经研磨的材料然后转移到烧杯中，并使用顶部搅拌器混合。向此研磨材料缓慢地按照小份加入经浸渍的氧化铈载体，然后在恒定混合下加入氧化铝粘合剂的溶液。
涂覆顶涂层的方法：
手工将被底涂层涂覆的金属芯浸入浆液中，并使用气刀除去过量的浆液。重复此过程直到所需质量的湿浆液成功地负载到芯上。在烘箱中，湿芯如下进行干燥和煅烧工艺：在110℃下干燥2小时；在2小时内升高到550℃并于550℃保持2小时；并在10分钟内冷却到110℃。然后，在热的情况下检测芯以测定总催化剂负载量。
本发明实施例：混杂催化剂–[底涂层(基础金属)]+[具有氧化锆载体的顶涂层(PGM)]。
此催化剂组合物用于检测从顶涂层除去氧化铝的效果。
制备底涂层浆液：
在带有搅拌棒的透明玻璃烧杯中，加入Cu(NO3)*3H2O，然后加入Mn(NO3)2*4H2O。加入水，并将混合物在搅拌板上剧烈搅拌直到所有固体溶解。向厨用辅助混合碗中加入氧化铝。在约30分钟的过程内缓慢地将铜和锰在水中的溶液按照混合间隔滴加以打散团块。然后将浆液使用单程方法研磨直到达到所需的粒径。经研磨的材料然后转移到烧杯中，并使用顶部搅拌器混合。缓慢地将氧化铈按照小份加入，然后加入液体氧化铝粘合剂。
涂覆底涂层的方法：
手工将金属芯浸入浆液中，并使用气刀除去过量的浆液。重复此过程直到所需质量的湿浆液成功地负载到芯上。在烘箱中，湿芯如下进行干燥和煅烧工艺：在110℃下干燥2小时；在2小时内升高到550℃并于550℃保持2小时；并在10分钟内冷却到110℃。然后，在热的情况下检测芯以测定总催化剂负载量。
制备顶涂层浆液：
将氧化锆加入预先称重的烧杯中，向此烧杯中在恒定混合下滴加硝酸铑的水溶液。然后，浆液使用单程方法进行研磨直到达到所需的粒径。经研磨的材料然后转移到烧杯中，并使用顶部搅拌器混合。在恒定混合下滴加乙酸锆。
涂覆顶涂层的方法：
手工将被底涂层涂覆的金属芯浸入浆液中，并使用气刀除去过量的浆液。重复此过程直到所需质量的湿浆液成功地负载到芯上。在烘箱中，湿芯如下进行干燥和煅烧工艺：在110℃下干燥2小时；在2小时内升高到550℃并于550℃保持2小时；并在10分钟内冷却到110℃。然后，在热的情况下检测芯以测定总催化剂负载量。从被涂覆的芯获取在两个不同放大率情况下的SEM显微照片。图4和5显示涂覆的涂层，显然表明具有双层结构。
基础金属迁移分析：
电子探针微分析仪(EPMA)用于分析对于根据上述实施制备的催化剂在老化后，铜和锰从底涂层向顶涂层的迁移。EPMA分析是在CAMECA SX-100电子探针上完成的，其中柱条件设定为15keV,100nA，光谱仪条件是Rh La,LPET 2d(埃)＝8.742,Al Ka,TAP 2d(埃)＝25.745，和Cu Ka,Mn Kb,La La和Ce Lb LLIF 2d(埃)＝4.028。Pouchou和Pichoir(PAP)ZAF校准用于定量。三个微步骤用于线分布分析，同时分辨率是375x 281，两个微步骤用于绘图。
检测的所有芯在950℃下老化8小时。对于对比例，在老化后，在催化剂中已经迁移到顶涂层的铜的总重量百分比是34％，并且已经迁移到顶涂层的锰的总重量百分比是6％。在本发明实施例中，其中使用氧化锆代替氧化铝作为用于铑的载体材料，在老化后，在催化剂中已经迁移到顶涂层的铜的总重量百分比是10重量％，并且在顶涂层中未检测到锰。这显然证明氧化锆代替氧化铝用作顶涂层中的耐火氧化物载体材料，能抑制基础金属从底涂层的热迁移。
根据上述描述中的本发明优点，本领域技术人员能理解本发明的许多改进和其它实施方案。所以应当理解的是，本发明不限于本文公开的具体实施方案，所附权利要求的范围包括各种改进和其它实施方案。虽然本文使用了具体术语，但是这些术语仅仅作为通用和描述的意义使用，并不起限制作用。

Claims (21)

1.一种催化剂制品，其包含用于氧化气态HC和CO排放物并将NOx转化成N2的多层催化剂组合物，此催化剂制品包含：
与多层催化剂组合物粘附的基材；
多层催化剂组合物，其含有第一层、第二层以及任选地含有位于第一层和第二层之间的中间层；
第一层位于基材和第二层之间，并包含被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；
第二层包含被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；和
中间层包含耐火氧化物材料，
其中第二层基本上不含氧化铝，和/或存在中间层且中间层基本上不含氧化铝。
2.权利要求1的催化剂制品，其中第一多孔耐火氧化物材料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铈及其组合；和其中第二多孔耐火氧化物材料选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。
3.权利要求1的催化剂制品，其中基础金属氧化物选自铜、锰、铁、镍、铈、镨的氧化物及其组合。
4.权利要求1的催化剂制品，其中多层催化剂组合物包括中间层，此中间层含有选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合的耐火氧化物材料。
5.权利要求1的催化剂制品，其中第一层和第二层之一或这两者还包含储氧组分。
6.权利要求5的催化剂制品，其中储氧组分是氧化铈。
7.权利要求1的催化剂制品，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的氧化铝和任选地含有氧化铈，且第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的氧化锆和任选地含有氧化铈，和其中第二层基本上不含氧化铝。
8.权利要求7的催化剂制品，其中至少一种基础金属组分含有氧化铜和氧化锰中的至少一种，且至少一种铂族金属含有铑。
9.权利要求1的催化剂制品，其中基材具有多个用于气体流动的通道，每个通道具有被多层催化剂组合物涂覆的壁表面。
10.权利要求1的催化剂制品，其中催化剂制品在950℃下老化8小时的情况下，其特征是总基础金属含量的小于约15重量％存在于第二层中。
11.一种处理排放料流的方法，包括使得排放料流从根据权利要求1-10中任一项的催化剂制品通过，使得在催化剂制品内将排放料流内的一氧化碳和烃气体氧化并将NOx转化成N2。
12.一种用于处理排气料流的排放处理***，此排放处理***包括：
i)产生排气料流的内燃机；和
ii)根据权利要求1-10中任一项的催化剂制品，其位置是与排气料流以流体方式连通的，并用于氧化一氧化碳和烃气体和将排放料流内的NOx转化成N2，以形成经处理的排气料流。
13.一种制备催化剂制品的方法，催化剂制品包含用于氧化气态HC和CO排放物和将NOx转化成NO2的多层催化剂组合物，此方法包括：
形成第一载体涂料浆液，其含有被至少一种基础金属组分浸渍的第一多孔耐火氧化物材料；
使具有多个用于气体流动的通道的催化剂基材暴露于第一载体涂料浆液，从而用第一载体涂料浆液涂覆通道；
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第一层；
任选地，形成中间体载体涂料浆液，其含有与氧化铝不同的多孔耐火氧化物材料；
任选地，使催化剂基材暴露于中间体载体涂料浆液，从而用中间体载体涂料浆液涂覆通道；
任选地，煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成中间层；
形成第二载体涂料浆液，其含有被至少一种铂族金属浸渍的第二多孔耐火氧化物材料；
使催化剂基材暴露于第二载体涂料浆液，从而用第二载体涂料浆液涂覆通道；和
煅烧催化剂基材以在催化剂基材上形成第二层；
其中，如果在催化剂制品上不存在任选的中间层，则第二多孔耐火氧化物材料是与氧化铝不同的耐火氧化物材料。
14.权利要求13的方法，其中第一多孔耐火氧化物材料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铈及其组合；和其中第二多孔耐火氧化物材料选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合。
15.权利要求13的方法，其中基础金属组分选自铜、锰、铁、镍、铈、镨的氧化物及其组合。
16.权利要求13的方法，其中中间层含有选自二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈及其组合的耐火氧化物材料。
17.权利要求13的方法，其中第二层基本上不含氧化铝，和其中当存在中间层时，中间层基本上不含氧化铝。
18.权利要求13的方法，其中第一层和第二层之一或这两者还包含储氧组分。
19.权利要求13的方法，其中储氧组分是氧化铈。
20.权利要求13的方法，其中第一层含有被至少一种基础金属组分浸渍的氧化铝和任选地含有氧化铈，且第二层含有被至少一种铂族金属浸渍的氧化锆和任选地含有氧化铈，和其中第二层基本上不含氧化铝。
21.权利要求20的方法，其中至少一种基础金属组分含有氧化铜和氧化锰中的至少一种，且至少一种铂族金属含有铑。
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