這個(gè)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)要求2013年11月26日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.14/090861的優(yōu)先權(quán)，其全部公開(kāi)內(nèi)容在此以引文形式并入。

本發(fā)明涉及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.14/090861，標(biāo)題為“System and Methods for Using Synergized PGM as a Three-Way Catalyst”，和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.14/090915，標(biāo)題為“Method for Improving Lean performance of PGM Catalyst Systems：Synergized PGM”，以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.14/090938，標(biāo)題為“Systems and Methods for Managing a Synergistic Relationship between PGM and Copper-Manganese in a Three Way Catalyst Systems”，全部都是2013年11月26日提交的，其全部公開(kāi)內(nèi)容在此以引文形式并入。

發(fā)明背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及三效催化劑(TWC)體系，和更具體的涉及協(xié)同的PGM催化劑的儲(chǔ)氧能力(OSC)性能和熱穩(wěn)定性。

背景信息

許多現(xiàn)代功能材料是由多相實(shí)體制成的，在其中需要不同組分之間的協(xié)作行為來(lái)獲得最佳的性能。協(xié)作行為的典型情形是現(xiàn)代TWC體系，其用于車(chē)輛排氣中來(lái)降低廢氣排放。TWC體系將車(chē)輛排氣中三種主要的污染物一氧化碳(CO)，未燃燒的烴(HC)和氮的氧化物(NO_x)轉(zhuǎn)化成H₂O，CO₂和氮?dú)?。典型的TWC體系包括氧化鋁載體，在其上沉積了鉑族金屬(PGM)材料和促進(jìn)性氧化物二者。對(duì)于期望的催化轉(zhuǎn)化來(lái)說(shuō)關(guān)鍵的是促進(jìn)性氧化物和PGM金屬之間的結(jié)構(gòu)-反應(yīng)性相互影響，特別是涉及在加工條件下的氧的存儲(chǔ)/釋 放。

三效催化劑(TWC)，其包括作為活性位置的鉑族金屬(PGM)，具有大的比表面積的氧化鋁基載體，和金屬氧化物促進(jìn)劑材料(其調(diào)控了儲(chǔ)氧性能)，將其置于內(nèi)燃機(jī)的廢氣管線中，來(lái)控制NOx，CO和HC的排放。

催化劑體系中所包括的儲(chǔ)氧材料(OSM)需要在氧化性氣氛中存儲(chǔ)過(guò)量的氧，并且在還原性氣氛中釋放它。通過(guò)儲(chǔ)氧和釋放，獲得了防止在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中廢氣組成波動(dòng)的安全保證，使得所述體系能夠保持化學(xué)計(jì)量比氣氛，在其中NOx，CO和HC可以有效的轉(zhuǎn)化。

最近對(duì)于催化劑高性能的環(huán)境關(guān)注已經(jīng)增加了對(duì)于TWC在它壽命結(jié)束時(shí)的運(yùn)行的關(guān)注。還改變了用于TWC應(yīng)用的催化材料，并且該新材料在波動(dòng)的廢氣條件下必須是熱穩(wěn)定的廢氣條件。獲得關(guān)于監(jiān)控催化劑的劣化/失活程度的技術(shù)的要求需要高度活化和熱穩(wěn)定的催化劑，在其中可以提供了較少的成分來(lái)降低制造成本，提供另外的經(jīng)濟(jì)選項(xiàng)，和保持高性能材料的最佳OSC性能，同時(shí)保持用過(guò)的化學(xué)組分的氧化還原功能的熱穩(wěn)定性和易實(shí)現(xiàn)性。

由于前述原因，需要一種協(xié)同的PGM催化劑體系，其可以具有最佳的OSC性能，同時(shí)保持用過(guò)的化學(xué)組分的氧化還原功能的熱穩(wěn)定性和易實(shí)現(xiàn)性，并且其可以表現(xiàn)出最佳的協(xié)同行為，這產(chǎn)生了增強(qiáng)的活性和性能，并且高到實(shí)際催化劑的理論限度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種包括鈀(Pd)的PGM催化劑，其可以協(xié)同加入Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化TWC應(yīng)用中的OSC性能和性能。

根據(jù)一種實(shí)施方案，一種催化劑體系可以包括基底，活化涂層(WC)，外涂層(OC)和浸漬層。該優(yōu)化的催化劑體系可以使用具有氧化鋁基載體的PGM催化劑和具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石，在 多個(gè)催化劑構(gòu)造中施用具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括不同的活化涂層(WC)，外涂層(OC)或者浸漬(IM)層。在氧化鋁基載體上的PGM催化劑和具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石二者可以使用本領(lǐng)域已知的合適的合成方法來(lái)制備。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，協(xié)同的PGM(SPGM)催化劑體系可以配置有WC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)，OC層(其包括具有氧化鋁基載體的PGM催化劑)和合適的陶瓷基底；或者WC層(其包括具有氧化鋁基載體的PGM催化劑)，OC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)和合適的陶瓷基底；或者僅僅具有氧化鋁基載體的WC層，OC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)，IM層(其包括本發(fā)明的PGM，Pd)和合適的陶瓷基底；或者僅僅WC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石，其是用包括Pd和氧化鋁的漿體研磨的)和合適的陶瓷基底。本發(fā)明中全部的SPGM催化劑體系可以沒(méi)有稀土金屬。

所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的OSC性能可以使用CO和O₂脈沖在等溫振蕩條件下測(cè)試(稱(chēng)作OSC測(cè)試)，來(lái)測(cè)定O₂和CO延遲時(shí)間。所公開(kāi)的SPGM催化劑體系和市售PGM催化劑的性能可以在等溫振蕩條件下比較，在其中所公開(kāi)的SPGM催化劑體系和PGM催化劑的新的和水熱老化的樣品可以進(jìn)行等溫OSC測(cè)試。樣品可以使用大約10％蒸汽/空氣，在大約700℃-大約1000℃的溫度進(jìn)行大約4小時(shí)來(lái)水熱老化的。

根據(jù)本發(fā)明的原理，SPGM催化劑體系的OSC性能可以在大約100℃-大約600℃范圍的多個(gè)溫度，在振蕩條件下顯示OSC性能的溫度依賴性來(lái)提供的。

從本發(fā)明可以發(fā)現(xiàn)雖然催化劑的催化活性和熱和化學(xué)穩(wěn)定性在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)受到因素例如催化劑的化學(xué)組成的影響，但是所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的OSC性能可以提供用于催化劑應(yīng)用，和更具體的用于催化劑體 系的指示，所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的化學(xué)組成可以是更運(yùn)行有效的，并且從催化劑制造商的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，基本的優(yōu)點(diǎn)給出了所涉及的經(jīng)濟(jì)因素。

本發(fā)明的許多其他方面，特征和益處可以從下面的具體實(shí)施方式和結(jié)合附圖而顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明可以參考下圖來(lái)更好的理解。圖中的部件不必需是按照尺寸繪制的，代替的，將重點(diǎn)放在說(shuō)明本發(fā)明的原理上。在圖中，附圖標(biāo)記表示了整個(gè)的不同圖中相應(yīng)的零件。

圖1顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，被稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型1的一種SPGM催化劑體系構(gòu)造。

圖2顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，被稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型2的一種SPGM催化劑體系構(gòu)造。

圖3顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，被稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型3的一種SPGM催化劑體系構(gòu)造。

圖4顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，被稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型4的一種SPGM催化劑體系構(gòu)造。

圖5顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，SPGM催化劑體系類(lèi)型1的新樣品在575℃的OSC等溫振蕩測(cè)試。

圖6顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，SPGM催化劑體系類(lèi)型2的新樣品在575℃的OSC等溫振蕩測(cè)試。

圖7顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，SPGM催化劑體系類(lèi)型3的新樣品在不同溫度的OSC性能。

圖8顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，對(duì)于SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3，類(lèi)型4和具有OSM的市售PGM催化劑的新和水熱老化的樣品，在575℃進(jìn)行的OSC等溫振蕩測(cè)試的O₂延遲時(shí)間結(jié)果的比較。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在此參考附圖所示的實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)說(shuō)明，其形成了此處的一部分。可以使用其他實(shí)施方案和/或可以進(jìn)行其他變化，而不脫離本發(fā)明的主旨或范圍。具體實(shí)施方式中所述的示例性實(shí)施方案不表示對(duì)于本發(fā)明主題的限制。

定義

作為此處所用的，下面的術(shù)語(yǔ)可以具有下面的定義：

“鉑族金屬(PGM)”指的是鉑，鈀，釕，銥，鋨和銠。

“催化劑”指的是一種或多種這樣的材料，其可以用于一種或多種其他材料的轉(zhuǎn)化中。

“基底”指的是任何形狀或構(gòu)造的任何材料，其產(chǎn)生了用于沉積活化涂層和/或外涂層的足夠的表面積。

“活化涂料”指的是至少一種涂料，其包括至少一種氧化物固體，其可以沉積到基底上。

“外涂料”指的是至少一種涂料，其可以沉積在至少一種活化涂層或者浸漬層上。

“協(xié)同的鉑族金屬(SPGM)催化劑”指的是一種PGM催化劑體系，其是通過(guò)非PGM族金屬化合物在不同的構(gòu)造下協(xié)同的。

“催化劑體系”指的是至少兩層的體系，包括至少一種基底，活化涂層和/或外涂層。

“零鉑族(ZPGM)催化劑”指的是催化劑完全或者基本上沒(méi)有鉑族金屬。

“三效催化劑”指的是這樣的催化劑，其可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)同時(shí)的任務(wù)：將氮氧化物還原成氮和氧，將一氧化碳氧化成二氧化碳，和將未燃燒的烴氧化成二氧化碳和水。

“研磨”指的是將固體材料粉碎成期望的粒子或粒度的操作。

“共沉淀”指的是通過(guò)將在使用條件下通?？扇苄缘奈镔|(zhì)沉淀來(lái)取出。

“浸漬”指的是用液體化合物浸透或者飽和固體層的方法或者將一些元 素?cái)U(kuò)散穿過(guò)介質(zhì)或者物質(zhì)。

“處理著，處理的或者處理”指的是干燥，燃燒，加熱，蒸發(fā)，煅燒或者其混合物。

“煅燒”指的是在空氣存在下，對(duì)固體材料施加熱處理方法，來(lái)產(chǎn)生熱分解，相變或者在低于該固體材料熔點(diǎn)的溫度除去揮發(fā)性部分。

“儲(chǔ)氧材料(OSM)”指的是能夠從富氧流中吸收氧和能夠?qū)⒀踽尫诺截氀趿髦械牟牧稀?/p>

“儲(chǔ)氧能力(OSC)”指的是材料作為OSM，用于催化劑中來(lái)在貧含條件時(shí)存儲(chǔ)氧和在富含條件時(shí)釋放它的能力。

“吸附”指的是原子，離子或者分子從氣體，液體或者溶解的固體附著到表面上。

“解吸”指的是這樣的方法，由此來(lái)自于氣體，液體或者溶解的固體的原子，離子或者分子從表面上釋放或者穿過(guò)表面。

“轉(zhuǎn)化”指的是至少一種材料向一種或多種其他材料的化學(xué)變化。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明通?？梢蕴峁┮环N協(xié)同的PGM(SPGM)催化劑體系，其具有增強(qiáng)的催化性能和熱穩(wěn)定性，將更大活性的組分引入具有三效催化劑(TWC)性能例如改進(jìn)的氧遷移性的相材料中，來(lái)增強(qiáng)所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的催化活性。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，SPGM催化劑體系可以配置有活化涂層(WC)(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)，外涂層(OC)(其包括鈀(Pd)和氧化鋁基載體的PGM催化劑)和合適的陶瓷基底，在此稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型1；或者WC層(其包括具有氧化鋁基載體的Pd的PGM催化劑)，OC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)和合適的陶瓷基底，在此稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型2；或者僅僅具有氧化鋁基載體的WC層，OC層(其包括具有鈮-氧化鋯載體氧 化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石)，浸漬(IM)層(其包括本發(fā)明的PGM，Pd)和合適的陶瓷基底，在此稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型3；或者僅僅WC層，其包括具有鈮-氧化鋯載體氧化物的Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石，其是用包括Pd和氧化鋁的漿體研磨的，和合適的陶瓷基底，在此稱(chēng)作SPGM催化劑體系類(lèi)型4。

SPGM催化劑體系構(gòu)造，材料組合物和制備

圖1顯示了用于SPGM催化劑體系類(lèi)型1的催化劑結(jié)構(gòu)100。在這種系統(tǒng)構(gòu)造中，WC層102可以包括Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)Cu_1.0Mn_2.0O₄，其使用共沉淀方法或者本領(lǐng)域已知的任何其他制備技術(shù)負(fù)載在Nb₂O₅-ZrO₂上。

WC層102的制備可以通過(guò)將Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物研磨來(lái)制造含水漿體開(kāi)始。該Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的Nb₂O₅負(fù)載量可以是大約15％-大約30％重量，優(yōu)選大約25％，和ZrO₂負(fù)載量是大約70％-大約85％重量，優(yōu)選大約75％。

該Cu-Mn溶液可以通過(guò)將適量的硝酸錳溶液(MnNO₃)和硝酸銅溶液(CuNO₃)混合來(lái)制備，這里合適的銅負(fù)載量可以包括大約10％-大約15％重量的負(fù)載量。合適的錳負(fù)載量可以包括大約15％-大約25％重量的負(fù)載量。接下來(lái)的步驟是硝酸Cu-Mn溶液在Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物含水漿體上沉淀，其可以向其中加入適當(dāng)?shù)膲A溶液，例如來(lái)將該漿體的pH調(diào)節(jié)到合適的范圍。該沉淀的漿體可以在連續(xù)攪拌下在室溫老化大約12-24小時(shí)的時(shí)間。

隨后，該沉淀的漿體可以使用具有蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石材料涂覆到陶瓷基底106上，這里陶瓷基底106可以具有多個(gè)具有合適孔隙率的通道。Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂的含水漿體可以使用真空加料和涂覆系統(tǒng)沉積到陶瓷基底106上來(lái)形成WC層102。在本發(fā)明中，多個(gè)容量的WC負(fù)載量可以涂覆到陶瓷基底106上。該多個(gè)WC負(fù)載量可以在大約60g/L-大約200g/L變化，在本發(fā)明中特別是大約120g/L。隨后，在陶瓷基底106上沉積了合適負(fù)載量的Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂漿體之后，WC層102可以干燥和隨后在大約550℃- 大約650℃的合適的溫度，優(yōu)選在大約600℃煅燒大約5小時(shí)。WC層102的處理可以使用合適的干燥和加熱方法。市售的氣刀干燥系統(tǒng)可以用于干燥WC層102。熱處理(煅燒)可以使用市售燃燒(爐子)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。

沉積在陶瓷基底106上的WC層102的化學(xué)組成(總負(fù)載量是大約120g/L)包括Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)，其的銅負(fù)載量是大約10g/L-大約15g/L和錳負(fù)載量是大約20g/L-大約25g/L。Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的負(fù)載量可以是大約80g/L-大約90g/L。

OC層104可以包括Pd在氧化鋁基載體上的組合。OC層104的制備可以通過(guò)將氧化鋁基載體氧化物分別研磨來(lái)制造含水漿體而開(kāi)始。隨后，硝酸鈀溶液然后可以與氧化鋁的含水漿體混合，負(fù)載量是大約0.5g/ft³-大約10g/ft³。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd負(fù)載量是大約6g/ft³和WC材料的總負(fù)載量是120g/L。在Pd和氧化鋁漿體混合后，Pd可以用適量的一種或多種堿溶液鎖住，例如氫氧化鈉(NaOH)溶液，碳酸鈉(Na₂CO₃)溶液，氫氧化銨(NH₄OH)溶液和四乙基氫氧化銨(TEAH)溶液等。不需要pH調(diào)節(jié)。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd可以使用四乙基氫氧化銨(TEAH)的堿溶液鎖住。然后所形成的漿體可以老化大約12小時(shí)-大約24小時(shí)，隨后作為外涂層涂覆到WC層102上，干燥和在大約550℃燃燒大約4小時(shí)。

圖2顯示了用于SPGM催化劑體系類(lèi)型2的催化劑結(jié)構(gòu)200。在這種系統(tǒng)構(gòu)造中，WC層202可以包括Pd在氧化鋁基載體上的組合。WC層202的制備可以通過(guò)將氧化鋁基載體氧化物分別研磨來(lái)制造含水漿體而開(kāi)始。隨后，硝酸鈀溶液然后可以與氧化鋁的含水漿體混合，負(fù)載量是大約0.5g/ft³-大約10g/ft³。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd負(fù)載量是大約6g/ft³和WC材料的總負(fù)載量是120g/L。在Pd和氧化鋁漿體混合后，Pd可以用適量的一種或多種堿溶液鎖住，例如氫氧化鈉(NaOH)溶液，碳酸鈉(Na₂CO₃)溶液，氫氧化銨(NH₄OH)溶液和四乙基氫氧化銨(TEAH)溶液等。不需要pH調(diào)節(jié)。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd可以使用四乙基氫氧化銨(TEAH)的堿溶液鎖住。然后所形成 的漿體可以老化大約12小時(shí)-大約24小時(shí)，隨后作為WC層202涂覆到陶瓷基底206上，其使用了具有蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石材料，這里陶瓷基底106可以具有多個(gè)具有合適的孔隙率的通道，干燥和在大約550℃燃燒大約4小時(shí)。WC層202可以使用真空加料和涂覆系統(tǒng)沉積在陶瓷基底106上。

OC層204可以包括Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石結(jié)構(gòu)Cu_1.0Mn_2.0O₄，其使用共沉淀方法或者本領(lǐng)域已知的任何其他制備技術(shù)負(fù)載在Nb₂O₅-ZrO₂上。

OC層204的制備可以通過(guò)將Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物研磨來(lái)制造含水漿體開(kāi)始。該Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的Nb₂O₅負(fù)載量可以是大約15％-大約30％重量，優(yōu)選大約25％，和ZrO₂負(fù)載量是大約70％-大約85％重量，優(yōu)選大約75％。

該Cu-Mn溶液可以通過(guò)將適量的硝酸錳溶液(MnNO₃)和硝酸銅溶液(CuNO₃)混合來(lái)制備，這里合適的銅負(fù)載量可以包括大約10％-大約15％重量的負(fù)載量。合適的錳負(fù)載量可以包括大約15％-大約25％重量的負(fù)載量。接下來(lái)的步驟是硝酸Cu-Mn溶液在Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物含水漿體上沉淀，其可以向其中加入適當(dāng)?shù)膲A溶液，例如來(lái)將該漿體的pH調(diào)節(jié)到合適的范圍。該沉淀的漿體可以在連續(xù)攪拌下在室溫老化大約12-24小時(shí)的時(shí)間。

隨后，該沉淀的漿體可以涂覆到WC層202上。Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂的含水漿體可以使用真空加料和涂覆系統(tǒng)來(lái)沉積到WC層202上。在本發(fā)明中，多個(gè)容量的OC負(fù)載量可以涂覆到WC層202上。該多個(gè)OC負(fù)載量可以在大約60g/L-大約200g/L變化，在本發(fā)明中特別是大約120g/L。隨后，在WC層202上沉積了合適負(fù)載量的Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂漿體之后，OC層204可以干燥和隨后在大約550℃-大約650℃的合適溫度，優(yōu)選在大約600℃煅燒大約5小時(shí)。OC層204的處理可以使用合適的干燥和加熱方法。市售的氣刀干燥系統(tǒng)可以用于干燥OC層204。熱處理(煅燒)可以使用市售燃燒(爐子)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。

沉積在WC層202上的OC層204的化學(xué)組成(總負(fù)載量是大約120g/L) 包括Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)，其的銅負(fù)載量是大約10g/L-大約15g/L和錳負(fù)載量是大約20g/L-大約25g/L。

圖3顯示了用于SPGM催化劑體系類(lèi)型3的催化劑結(jié)構(gòu)300。在這個(gè)實(shí)施方案中，WC層302可以僅僅包括氧化鋁基載體。WC層302的制備可以通過(guò)將氧化鋁基載體氧化物研磨來(lái)制造含水漿體而開(kāi)始。然后，所形成的漿體可以作為WC層302涂覆到陶瓷基底308上，其使用了具有蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石材料，這里陶瓷基底308可以具有多個(gè)具有合適孔隙率的通道。WC負(fù)載量是大約120g/L和隨后干燥和在大約550℃燃燒大約4小時(shí)。WC層302可以使用真空加料和涂覆系統(tǒng)來(lái)沉積到陶瓷基底308上。

OC層304可以包括Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石結(jié)構(gòu)Cu_1.0Mn_2.0O₄，其使用共沉淀方法或者本領(lǐng)域已知的任何其他制備技術(shù)負(fù)載在Nb₂O₅-ZrO₂上。

OC層304的制備可以通過(guò)將Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物研磨來(lái)制造含水漿體開(kāi)始。該Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的Nb₂O₅負(fù)載量可以是大約15％-大約30％重量，優(yōu)選大約25％，和ZrO₂負(fù)載量是大約70％-大約85％重量，優(yōu)選大約75％。

該Cu-Mn溶液可以通過(guò)將適量的硝酸錳溶液(MnNO₃)和硝酸銅溶液(CuNO₃)混合來(lái)制備，這里合適的銅負(fù)載量可以包括大約10％-大約15％重量的負(fù)載量。合適的錳負(fù)載量可以包括大約15％-大約25％重量的負(fù)載量。接下來(lái)的步驟是硝酸Cu-Mn溶液在Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物含水漿體上沉淀，其可以向其中加入適當(dāng)?shù)膲A溶液，例如來(lái)將該漿體的pH調(diào)節(jié)到合適的范圍。該沉淀的漿體可以在連續(xù)攪拌下在室溫老化大約12-24小時(shí)的時(shí)間。在老化后，Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂漿體可以作為OC層304涂覆。在本發(fā)明中，多個(gè)容量的OC負(fù)載量可以涂覆到WC層302上。該多個(gè)OC負(fù)載量可以在大約60g/L-大約200g/L變化，在本發(fā)明中特別是大約120g/L，來(lái)包括這樣的Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)，其的銅負(fù)載量是大約10g/L-大約15g/L和錳負(fù)載量是大約20g/L-大約25g/L。該Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的負(fù)載量可以是大約80g/L- 大約90g/L。

OC層304可以干燥和隨后在大約550℃-大約650℃的合適溫度，優(yōu)選在大約600℃煅燒大約5小時(shí)。OC層304的處理可以使用合適的干燥和加熱方法。市售的氣刀干燥系統(tǒng)可以用于干燥OC層304。熱處理(煅燒)可以使用市售燃燒(爐子)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。

隨后，IMP層306可以用硝酸Pd溶液來(lái)制備，其可以浸漬到OC層304頂上來(lái)干燥和在大約550℃燃燒大約4小時(shí)來(lái)完成催化劑結(jié)構(gòu)300。Pd在催化劑體系中的最終負(fù)載量可以是大約0.5g/ft³-大約10g/ft³。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd負(fù)載量是大約6g/ft³。

圖4顯示了用于SPGM催化劑體系類(lèi)型4的催化劑結(jié)構(gòu)400。在這個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造中，WC層402可以包括Cu-Mn化學(xué)計(jì)量比的尖晶石結(jié)構(gòu)Cu_1.0Mn_2.0O₄，其使用共沉淀方法或者本領(lǐng)域已知的任何其他制備技術(shù)負(fù)載于Nb₂O₅-ZrO₂和在氧化鋁上負(fù)載的PGM上。

WC層402的制備可以通過(guò)將Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物研磨來(lái)制造含水漿體開(kāi)始。該Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物的Nb₂O₅負(fù)載量可以是大約15％-大約30％重量，優(yōu)選大約25％，和ZrO₂負(fù)載量是大約70％-大約85％重量，優(yōu)選大約75％。

該Cu-Mn溶液可以通過(guò)將適量的硝酸錳溶液(MnNO₃)和硝酸銅溶液(CuNO₃)混合來(lái)制備，這里合適的銅負(fù)載量可以包括大約10％-大約15％重量的負(fù)載量。合適的錳負(fù)載量可以包括大約15％-大約25％重量的負(fù)載量。接下來(lái)的步驟是硝酸Cu-Mn溶液在Nb₂O₅-ZrO₂載體氧化物含水漿體上沉淀，其可以向其中加入適當(dāng)?shù)膲A溶液，例如來(lái)將該漿體的pH調(diào)節(jié)到合適的范圍。該沉淀的漿體可以在連續(xù)攪拌下在室溫老化大約12-24小時(shí)的時(shí)間。

在沉淀步驟之后，該Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂漿體可以進(jìn)行過(guò)濾和清洗，然后所形成的材料可以在大約120℃干燥一整夜和隨后在大約550℃-大約650℃的合適溫度，優(yōu)選在大約600℃煅燒大約5小時(shí)。所制備的 Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂粉末可以研磨成細(xì)粒子粉末，來(lái)加入到WC層402所包括的Pd和氧化鋁中。

Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂的細(xì)粒子粉末可以隨后加入到Pd和氧化鋁基載體氧化物漿體的組合中。Pd和氧化鋁漿體的制備可以通過(guò)分別研磨氧化鋁基載體氧化物來(lái)制造含水漿體而開(kāi)始。隨后，硝酸Pd溶液然后可以與氧化鋁的含水漿體混合。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd負(fù)載量是大約6g/ft³和WC材料的總負(fù)載量是120g/L。在Pd和氧化鋁漿體混合后，Pd可以用適量的一種或多種堿溶液鎖住，例如氫氧化鈉(NaOH)溶液，碳酸鈉(Na₂CO₃)溶液，氫氧化銨(NH₄OH)溶液，四乙基氫氧化銨(TEAH)溶液等。不需要pH調(diào)節(jié)。在這個(gè)實(shí)施方案中，Pd可以使用四乙基氫氧化銨(TEAH)的堿溶液鎖住。然后所形成的漿體(包括Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂的細(xì)粒子粉末)可以老化大約12小時(shí)-大約24小時(shí)，用于隨后作為WC層402涂覆。該老化的漿體可以涂覆到陶瓷基底404上，其使用了具有蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石材料，這里陶瓷基底404可以具有多個(gè)具有合適的孔隙率的通道。Cu-Mn/Nb₂O₅-ZrO₂和Pd/氧化鋁的含水漿體可以使用真空加料和涂覆系統(tǒng)沉積到陶瓷基底404上來(lái)形成WC層402。在本發(fā)明中，多個(gè)容量的WC負(fù)載量可以涂覆到陶瓷基底404上。該多個(gè)WC負(fù)載量可以在大約60g/L-大約200g/L變化，在本發(fā)明中特別是大約120g/L。

WC層402的處理可以使用合適的干燥和加熱方法。市售的氣刀干燥系統(tǒng)可以用于干燥WC層402。熱處理(煅燒)可以使用市售燃燒(爐子)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。

沉積在陶瓷基底404上的WC層402的化學(xué)組成(總負(fù)載量是大約120g/L)包括Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)，其的銅負(fù)載量是大約10g/L-大約15g/L和錳負(fù)載量是大約20g/L-大約25g/L，和Pd負(fù)載量是大約6g/ft³。

根據(jù)本發(fā)明的原理，SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3和類(lèi)型4沒(méi)有稀土金屬基團(tuán)。在所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的制備中沒(méi)有使用鑭系元素和特別是CeO₂。SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3和類(lèi)型4可以 在OSC等溫振蕩條件下測(cè)試來(lái)測(cè)定在所選擇溫度的O₂和CO延遲時(shí)間和OSC性能。當(dāng)溫度范圍可以選擇來(lái)進(jìn)一步表征SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3和類(lèi)型4的OSC性能時(shí)，可以獲得一組不同的O₂和CO延遲時(shí)間。

來(lái)自于OSC等溫振蕩測(cè)試的結(jié)果可以比較來(lái)顯示用于在TWC條件下最佳的OSC性能和所以最佳性能的所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的最佳的組成和構(gòu)造。為了檢查本發(fā)明的SPGM催化劑體系的熱穩(wěn)定性，樣品可以使用大約10％蒸汽/空氣在大約800℃-大約1000℃的溫度水熱老化大約4小時(shí)，并且將結(jié)果與多個(gè)新樣品進(jìn)行比較，包括市售PGM催化劑(其包括儲(chǔ)氧材料(OSM))的樣品。

OSC等溫振蕩測(cè)試程序

SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3，類(lèi)型4和PGM催化劑的新和水熱老化的樣品的OSC性能測(cè)試可以在等溫振蕩條件下進(jìn)行，來(lái)測(cè)定O₂和CO延遲時(shí)間，在供料信號(hào)中達(dá)到50％的O₂和CO濃度所需時(shí)間，其作為參數(shù)用于SPGM催化劑體系和PGM催化劑的性能比較。

該OSC等溫測(cè)試可以在大約575℃的溫度，用濃度為在惰性氮?dú)?N₂)中稀釋的大約4000ppm的O₂，或者用濃度為在惰性N₂中稀釋的CO大約8000ppm的CO來(lái)進(jìn)行。該OSC等溫振蕩測(cè)試可以在石英反應(yīng)器中，使用空速(SV)60000h^-1，在干燥N₂下從室溫升溫到大約575℃的等溫溫度來(lái)進(jìn)行。在大約575℃的溫度，OSC測(cè)試可以通過(guò)將O₂流過(guò)反應(yīng)器中的催化劑樣品來(lái)開(kāi)始，并且在2分鐘后，將該供料流切換到CO，來(lái)流過(guò)反應(yīng)器中的催化劑樣品另外2分鐘，這使得CO和O₂流之間的等溫振蕩條件在總時(shí)間上是大約1000秒。另外，O₂和CO可以在不包括催化劑樣品的空的測(cè)試反應(yīng)器中流動(dòng)。隨后，測(cè)試可以進(jìn)行來(lái)使得O₂和CO在包括新或者水熱老化的催化劑樣品的測(cè)試管反應(yīng)器中流動(dòng)，并且觀察/測(cè)量催化劑樣品的OSC性能。當(dāng)催化劑樣品會(huì)具有OSC性能時(shí)，當(dāng)O₂流動(dòng)時(shí)該催化劑樣品會(huì)存儲(chǔ)O₂。 隨后，當(dāng)CO可以流動(dòng)時(shí)，不存在O₂流動(dòng)，并且存儲(chǔ)在催化劑樣品中的O₂會(huì)與CO反應(yīng)來(lái)形成CO₂?？梢詼y(cè)量催化劑樣品可以存儲(chǔ)O₂的時(shí)間和CO可以氧化來(lái)形成CO₂的時(shí)間。

SPGM催化劑體系新樣品的OSC性能

圖5顯示了用于在大約575℃的溫度SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品的OSC等溫振蕩測(cè)試500，根據(jù)一種實(shí)施方案。OSC等溫振蕩測(cè)試500可以在反應(yīng)器中，使用SV60000h^-1，在干燥N₂下從室溫升溫到大約575℃的等溫溫度來(lái)進(jìn)行。從流動(dòng)O₂和流動(dòng)CO的反復(fù)切換可以使得每2分鐘的總時(shí)間是大約1000秒。

在圖5中，曲線502(雙點(diǎn)虛線圖)顯示了將4000ppm的O₂流過(guò)空的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果，其可以用于OSC等溫振蕩測(cè)試500；曲線504(虛線圖)顯示了將8000ppm的CO流過(guò)空的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線506(單點(diǎn)虛線圖)顯示了將4000ppm的O₂流過(guò)測(cè)試反應(yīng)器(其包括SPGM催化劑體系類(lèi)型1的新樣品)的結(jié)果；和曲線508(實(shí)線圖)顯示了將8000ppm的CO流過(guò)測(cè)試反應(yīng)器(其包括SPGM催化劑體系類(lèi)型1的新樣品)的結(jié)果。

在圖5中可以觀察到如曲線506所示，在SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品存在下O₂信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線502所示的空反應(yīng)器中的O₂信號(hào)。這個(gè)結(jié)果表明大量的O₂存儲(chǔ)在SPGM催化劑體系類(lèi)型1樣品中。在SPGM催化劑體系類(lèi)型1存在下所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間(其是O₂濃度達(dá)到2000ppm(50％的供料信號(hào))所需的時(shí)間)是大約64.62秒。從OSC等溫振蕩測(cè)試500所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品具有明顯的OSC性能。

對(duì)于CO觀察到類(lèi)似的結(jié)果。可見(jiàn)曲線508所示的在SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品存在下的CO信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線504所示的空反應(yīng)器的CO信號(hào)。這個(gè)結(jié)果表明大量的CO被SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品消耗，并且所存儲(chǔ)的O₂解吸來(lái)用于CO轉(zhuǎn)化成CO₂。在SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品存在下所測(cè)量的CO延遲時(shí)間(其是達(dá)到CO濃度4000ppm所需的時(shí)間)是 大約61.53秒。從OSC等溫振蕩測(cè)試500所測(cè)量的CO延遲時(shí)間顯示SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品具有顯著的OSC性能。

所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間和CO延遲時(shí)間可以是SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品可以表現(xiàn)出增強(qiáng)的OSC的指示，其是以在等溫振蕩條件下發(fā)生的高度活化的全部和可逆的氧吸附和CO轉(zhuǎn)化為特征的。

圖6顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，用于在大約575℃的溫度的SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品的OSC等溫振蕩測(cè)試600。OSC等溫振蕩測(cè)試600可以在反應(yīng)器中，使用SV60000h^-1，在干燥N₂下從室溫升溫到大約575℃的等溫溫度來(lái)進(jìn)行。從流動(dòng)O₂和流動(dòng)CO的反復(fù)切換可以使得每2分鐘的總時(shí)間是大約1000秒。

在圖6中，曲線602(雙點(diǎn)虛線圖)顯示了將4000ppm的O₂流過(guò)空的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果，其可以用于OSC等溫振蕩測(cè)試600；曲線604(虛線圖)顯示了將8000ppm的CO流過(guò)空的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線606(單點(diǎn)虛線圖)顯示了將4000ppm的O₂流過(guò)測(cè)試反應(yīng)器(其包括SPGM催化劑體系類(lèi)型2的新樣品)的結(jié)果；和曲線608(實(shí)線圖)顯示了將8000ppm的CO流過(guò)測(cè)試反應(yīng)器(其包括SPGM催化劑體系類(lèi)型2的新樣品)的結(jié)果。

在圖6中可以觀察到如曲線606所示，在SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品存在下O₂信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線602所示的空反應(yīng)器中的O₂信號(hào)。這個(gè)結(jié)果表明大量的O₂存儲(chǔ)在所公開(kāi)的SPGM催化劑體系類(lèi)型2樣品中。在SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品存在下所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間(其是O₂濃度達(dá)到2000ppm(50％的供料信號(hào))所需的時(shí)間)是大約55.11秒。從OSC等溫振蕩測(cè)試600所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品具有明顯低于SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品所表現(xiàn)出的OSC性能的OSC性能。

對(duì)于CO觀察到類(lèi)似的結(jié)果?？梢?jiàn)曲線608所示的在SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品存在下的CO信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線604所示的空反應(yīng)器的CO信號(hào)。這個(gè)結(jié)果表明大量的CO被SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品消耗，并且 所存儲(chǔ)的O₂解吸來(lái)用于CO轉(zhuǎn)化成CO₂。在SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品存在下所測(cè)量的CO延遲時(shí)間(其是達(dá)到CO濃度4000ppm所需的時(shí)間)是大約51.37秒。從OSC等溫振蕩測(cè)試600所測(cè)量的CO延遲時(shí)間顯示SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品具有明顯低于SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品所表現(xiàn)出的OSC性能的OSC性能。

所測(cè)量的O₂延遲時(shí)間和CO延遲時(shí)間可以是SPGM催化劑體系類(lèi)型2新樣品可以表現(xiàn)出增強(qiáng)的OSC的指示，其是以在等溫振蕩條件下發(fā)生的高度活化的全部和可逆的氧吸附和CO轉(zhuǎn)化為特征的。但是，SPGM催化劑體系類(lèi)型1和SPGM催化劑體系類(lèi)型2的比較顯示SPGM催化劑體系類(lèi)型1表現(xiàn)出高于SPGM催化劑體系類(lèi)型2的OSC性能。所公開(kāi)的SPGM催化劑體系沒(méi)有鑭系元素和特別是沒(méi)有Ce化合物。所觀察的高OSC是Cu-Mn尖晶石的OSC性能的結(jié)果。

SPGM催化劑體系的OSC性能對(duì)溫度的依賴性

圖7顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，SPGM催化劑體系類(lèi)型3的新樣品隨著溫度變化的OSC性能700。

可以使用在大約100℃-大約600℃的一系列所選擇的溫度，對(duì)SPGM催化劑體系類(lèi)型3新樣品進(jìn)行了多個(gè)等溫振蕩測(cè)試。OSC等溫振蕩測(cè)試可以在反應(yīng)器中，使用SV60000h^-1，在干燥N₂下從室溫升溫到大約100℃-大約600℃的等溫溫度來(lái)進(jìn)行。從流動(dòng)O₂和流動(dòng)CO的反復(fù)切換可以使得對(duì)于每個(gè)溫度，每2分鐘的總時(shí)間是大約1000秒。

如圖7中可觀察的，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)702(菱形符號(hào))代表了在所選擇的溫度進(jìn)行的等溫振蕩測(cè)試，由其可以測(cè)量相應(yīng)的O₂延遲時(shí)間。此外，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)704(圓形符號(hào))代表了在所選擇的溫度進(jìn)行的等溫振蕩測(cè)試，由其可以測(cè)量相應(yīng)的CO延遲時(shí)間。

如圖7中可觀察的，SPGM催化劑體系類(lèi)型3新樣品的OSC性能隨著溫度增加而溫度。這種行為可以是SPGM催化劑體系類(lèi)型3的增強(qiáng)的活性的 一個(gè)指示，對(duì)于可以發(fā)生的不同的反應(yīng)和對(duì)于不同的催化劑應(yīng)用(在其中SPGM催化劑體系類(lèi)型3新樣品可以提供增強(qiáng)的OSC)，其可以在這個(gè)溫度范圍內(nèi)觀察到。SPGM催化劑體系類(lèi)型3可以提供增強(qiáng)的OSC，同時(shí)保持或者甚至通過(guò)增加溫度改進(jìn)和所用化學(xué)組分的氧化還原功能的易實(shí)現(xiàn)性。此外，從圖7中可見(jiàn)，甚至在低溫，低于300℃時(shí)，存在著O₂延遲時(shí)間所示的寬泛的OSC性能。對(duì)于SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2和類(lèi)型4也觀察到相同的溫度依賴性。

如OSC性能700中可見(jiàn)，當(dāng)SPGM催化劑體系類(lèi)型3新樣品與SPGM催化劑體系類(lèi)型1和類(lèi)型2新樣品比較時(shí)，SPGM催化劑體系類(lèi)型3在大約575℃的等溫振蕩條件的O₂延遲時(shí)間是大約53.86秒，而SPGM催化劑體系類(lèi)型1和類(lèi)型2新樣品在同樣的溫度的O₂延遲時(shí)間分別是大約64.62秒和55.11秒，這表明SPGM催化劑體系類(lèi)型1和類(lèi)型2較高的活性和OSC性能水平。

SPGM催化劑體系和市售PGM催化劑的OSC性能的比較

圖8顯示了根據(jù)一種實(shí)施方案，對(duì)于SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3，類(lèi)型4和市售的具有OSM的PGM催化劑的新和水熱老化的樣品，在575℃進(jìn)行的OSC等溫振蕩測(cè)試800的O₂延遲時(shí)間結(jié)果的比較。SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，類(lèi)型3，類(lèi)型4和市售的具有OSM的PGM催化劑的樣品可以使用大約10％蒸汽/空氣在大約900℃和大約1000℃進(jìn)行大約小時(shí)的水熱老化。

具有OSM的PGM催化劑是一種市售PGM催化劑。PGM催化劑的樣品可以是鈀(Pd)催化劑，其包括20g/ft³Pd和OSM，使用大約60重量％的負(fù)載量。OSM可以主要包括CeO₂，并且負(fù)載量是大約30％-大約40％重量。

如圖8中可見(jiàn)，曲線802(具有正方形標(biāo)記的實(shí)線)顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型1的新和老化的樣品的氧延遲時(shí)間；曲線804(虛線)顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型2的新和老化的樣品的氧延遲時(shí)間；曲線806(雙點(diǎn)虛線)顯 示了SPGM催化劑體系類(lèi)型3的新和老化的樣品的氧延遲時(shí)間；曲線808(具有三角形標(biāo)記的實(shí)線)顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型4的新和老化的樣品的氧延遲時(shí)間；和曲線810(具有星號(hào)標(biāo)記的實(shí)線)顯示了具有OSM的市售PGM催化劑的新和老化的樣品的氧延遲時(shí)間。

在圖8中，SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品所形成的氧延遲時(shí)間是大約64.62秒，和SPGM催化劑體系類(lèi)型1在大約900℃和大約1000℃的水熱老化的樣品的氧延遲時(shí)間分別是大約52.96秒和大約19.53秒。結(jié)果顯示了SPGM催化劑體系類(lèi)型2，類(lèi)型3和類(lèi)型4新樣品較低的氧延遲時(shí)間，其分別比SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品的氧延遲時(shí)間低了大約14.72％，16.65％和55.42％。具有OSM的PGM催化劑新樣品的氧延遲時(shí)間比SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品低了大約69.00％。所公開(kāi)的SPGM催化劑體系與具有OSM的PGM催化劑的新樣品的比較顯示了所公開(kāi)的SPGM催化劑體系新樣品具有比市售的具有OSM的PGM催化劑更好的性能。當(dāng)PGM催化劑可以協(xié)同加入ZPGM材料，所公開(kāi)的Cu-Mn尖晶石到PGM催化劑組合物時(shí)，存在著顯著的和逐漸增加的OSC性能。

對(duì)于在大約900℃的水熱老化的樣品，SPGM催化劑體系類(lèi)型2，類(lèi)型3和類(lèi)型4表現(xiàn)出低于SPGM催化劑體系類(lèi)型1的氧延遲時(shí)間。所形成的氧延遲時(shí)間分別比SPGM催化劑體系類(lèi)型1老化的樣品低了大約28.10％，27.47％和76.15％。在大約900℃水熱老化的具有OSM的PGM催化劑的氧延遲時(shí)間比SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品低了大約61.52％。可見(jiàn)，在PGM催化劑上加入ZPGM材料的協(xié)同效應(yīng)改進(jìn)了所公開(kāi)的SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2和類(lèi)型3的OSC性能。僅僅SPGM催化劑體系類(lèi)型4表現(xiàn)出低于具有OSM的PGM催化劑的性能。

對(duì)于在大約1000℃水熱老化的樣品，SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2，和類(lèi)型3具有比市售的PGM催化劑體系稍好的氧延遲時(shí)間。市售的具有OSM的PGM催化劑的氧延遲時(shí)間是在17.79秒測(cè)量的，同時(shí)SPGM催化劑 體系類(lèi)型1，類(lèi)型2和類(lèi)型3的氧延遲時(shí)間分別是19.53秒，23.22秒和21.78秒。SPGM催化劑體系類(lèi)型4的老化的樣品表現(xiàn)出氧延遲時(shí)間是大約3.30秒，其是在所公開(kāi)的SPGM催化劑體系的OSC等溫振蕩測(cè)試過(guò)程中所獲得的最低的氧延遲時(shí)間。

可見(jiàn)，加入ZPGM材料對(duì)于PGM催化劑的協(xié)同效應(yīng)改進(jìn)了所公開(kāi)的SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2和類(lèi)型3的OSC性能，甚至在大約900℃和大約1000℃水熱老化4小時(shí)后也是如此。所公開(kāi)的SPGM催化劑體系與市售的PGM催化劑相比具有更高的OSC性能證實(shí)了協(xié)同的PGM改進(jìn)的熱穩(wěn)定性。

基于在新和水熱老化的樣品上進(jìn)行的OSC等溫振蕩測(cè)試的結(jié)果，所公開(kāi)的SPGM催化劑體系類(lèi)型1，類(lèi)型2和類(lèi)型3可以選擇用于多個(gè)TWC應(yīng)用，并且SPGM催化劑體系類(lèi)型1新樣品在等溫振蕩條件下表現(xiàn)出最佳的性能和最佳的OSC性能。從圖8中還可以觀察到在大約900℃和大約1000℃水熱處理的SPGM催化劑體系新樣品還可以選擇作為市售的具有OSM的PGM催化劑的替代選項(xiàng)，給定它們改進(jìn)的熱穩(wěn)定性和OSC性能，和所以如新和水熱老化的樣品與市售的具有OSM的PGM催化劑相比的性能。存在著明顯增強(qiáng)的OSC性能，其是由將ZPGM材料加入PGM催化劑的協(xié)同效應(yīng)形成的。

雖然已經(jīng)公開(kāi)了不同的方面和實(shí)施方案，但是可以預(yù)期其他方面和實(shí)施方案。此處所公開(kāi)的不同的方面和實(shí)施方案是用于說(shuō)明的目的，并非打算限制下面的權(quán)利要求所示的真實(shí)范圍和主旨。