BRPI0809401A2

BRPI0809401A2 - Catalisador de três vias com duas camadas

Info

Publication number: BRPI0809401A2
Application number: BRPI0809401-2A
Authority: BR
Inventors: Roesch Martin; Lindner Dieter; Klingmann Raoul; Laura De Cola Patrizia; Richter Joerg-Michael; Schmidt Marcus
Original assignee: Umicore Ag & Co. Kg
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-02-16
Publication date: 2014-09-09
Also published as: KR101337934B1; JP2010521301A; JP5156823B2; DE502007005188D1; US20100135879A1; RU2009138372A; EP1974809A1; CN101616734B; KR20090128418A; ATE482766T1; CN101616734A; US9517462B2; EP1974809B1; WO2008113445A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CATALISADOR DE TRÊS VIAS COM DUAS CAMADAS".

Descrição

A presente invenção refere-se a um catalisador de três vias, que 5 é composto de duas camadas sobrepostas, cataliticamente ativas, é adequado para a purificação dos gases de escape de motores de combustão e apresenta uma atividade catalítica pronunciada com extraordinária estabilidade ao envelhecimento térmico.

Catalisadores de três vias são usados em grandes números de peças para a purificação dos gases de escape de motores de combustão operados de forma essencialmente estequiométrica. Eles estão em condição de converter as três substâncias poluentes gasosas essenciais do motor, isto é, hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos nítricos, simultaneamente para componentes inócuos. Nesse caso, utilizam-se frequentemente catalisadores de camada dupla, que permitem uma separação de diferentes procedimentos catalíticos e, com isso, um ótimo ajuste dos efeitos catalíticos nas duas camadas. Catalisadores desse tipo são descritos, por exemplo, na EP 1.046.423, EP 0.885.650 ou WO 95/35152. Se tais catalisadores de camada dupla contêm paládio como metal nobre cataliticamente ativo, então em sua produção, trata-se geralmente para que o paládio esteja presente de modo espacialmente separado do ródio igualmente contido como componente cataliticamente ativo. Dessa maneira, os catalisadores descritos na EP 0.885.650 e WO 95/35152 contêm sempre ródio (eventualmente na presença de platina) na segunda camada externa do catalisador, enquanto o paládio (eventualmente também na presença de platina) está sempre presente na primeira camada interna. O motivo para essa separação espacial, na maioria das vezes, realizada de forma muito cuidadosa, dos metais nobres ródio e paládio, está na suposição considerada até agora como válida, de que esses dois metais nobres, estando em contato direto um ao outro, perdem sua atividade catalítica nas altas temperaturas típicas para catalisadores de três vias devido à formação de fases intermetálicas. Isso seria equivalente com a desativação térmica irreversível do catalisador. Ao contrário, a EP 1.541.220 descreve um catalisador de três vias de uma camada, rico em paládio, no qual, na forma de concretização preferida, pelo menos 70% em peso do paládio e ródio presentes em estado não ligado em condições de liga. Os materiais de suporte contidos são prefe5 rivelmente materiais de armazenamento de oxigênio de cério/zircônio ricos em zircônio e óxido de γ-alumínio. Para preparar o catalisador descrito, todos os componentes usados são combinados em uma suspensão e revestidos em um corpo de suporte. No catalisador resultante, todos os materiais cataliticamente ativos estão, portanto, presentes em uma proximidade espa10 ciai uns aos outros.

A US 2003/180197 A1 publica um catalisador contendo um composto de metal catalítico e um composto macroporoso, em que o composto macroporoso compreende um material de armazenamento de oxigênio e um óxido de alumínio. O catalisador é caracterizado pelo fato de que pelo 15 menos 40% do volume de macroporos do material de armazenamento de oxigênio e/ou do óxido de alumínio é associado com poros com um diâmetro de poros maior do que 120 Â. Além de uma forma de concretização de duas camadas do catalisador com paládio em uma camada e ródio na outra camada, o documento também publica um catalisador de uma camada, que é 20 produzido através do revestimento de um substrato com um washcoat contendo paládio e a subsequente penetração dos 10 micrômetros superiores do revestimento com um composto de ródio.

As exigências constantemente crescentes à redução de emissões de motores de combustão necessitam de um constante desenvolvimen25 to futuro dos catalisadores. Nesse caso, as temperaturas de partida do catalisador são particularmente significativas para a conversão dos poluentes e sua estabilidade térmica. A temperatura de partida para um poluente indica, a partir de qual temperatura esse poluente é convertido em mais do que, por exemplo, 50%. Quanto mais baixas são essas temperaturas, tanto mais ce30 do os poluentes podem ser convertidos após uma partida fria. Com carga total, as temperaturas do gás de escape de até 1150°C podem ocorrer diretamente na saída do motor. Quanto melhor é a estabilidade térmica do catalisador, tanto mais próximo do motor ele pode ser disposto. Do mesmo modo, isso aumenta a purificação do gás de escape após uma partida fria.

Os catalisadores de acordo com o estado da técnica mencionado já apresentam propriedades muito boas em relação às temperaturas de partida e estabilidade térmica. Contudo, os padrões legais aumentados tornam necessária a procura por catalisadores ainda melhores.

Por conseguinte, o objetivo desta invenção foi pôr um catalisador à disposição que, comparado com os catalisadores do estado da técnica, apresenta temperaturas de partida mais baixas e uma melhor estabilidade térmica.

Esse objetivo é resolvido por um catalisador, que apresenta dois revestimentos cataliticamente ativos sobrepostos em um suporte de catalisador inerte de cerâmica ou metal. As duas camadas cataliticamente ativas contêm em cada caso um óxido de alumínio ativo e um óxido misto de cé15 rio/zircônio, que são cataliticamente ativados com paládio. Os dois materiais óxidos na segunda camada são adicionalmente ativados com ródio. Além disso, para o catalisador de acordo com a invenção, é essencial que o óxido misto de cério/zircônio na segunda camada apresente um teor de óxido de zircônio mais elevado do que o óxido misto de cério/zircônio na primeira ca20 mada.

Nesse caso, no contexto deste documento, pelo termo "primeira camada" entende-se sempre aquele revestimento, que é aplicado primeiro no suporte do catalisador inerte, isto é, a camada do lado do suporte. A assim designada "segunda camada" é, então, aplicada na camada do lado do 25 suporte, que está em contato direto com o gás de escape a ser purificado no catalisador pronto.

Através da composição selecionada das camadas descrita na reivindicação principal, obtém-se surpreendentemente uma nítida melhora do comportamento de partida e da estabilidade à temperatura do catalisador 30 de acordo com a invenção, comparado com catalisadores conforme o estado da técnica. Uma possível causa para essa melhoramento, especialmente com respeito ao catalisador descrito na EP 1.541.220, está provavelmente no fato, de que a separação espacial dos materiais de suporte oxídicos é mantida. Estudos do inventor mostraram que o suporte de ródio em um óxido de cério/zircônio rico em zircônio leva geralmente a catalisadores mais estáveis ao envelhecimento do que o suporte de ródio em óxido de cé5 rio/zircônio pobre em zircônio. Através da rígida manutenção dessa separação espacial dos materiais de suporte oxídicos, é especialmente possível, com os catalisadores de acordo com a invenção, no caso da seleção adequada das concentrações de metais nobres, satisfazer as normas de gases de escape muito rígidas para veículos SULEV e PZEV (SULEV = Veículos 10 de Omissão Super Ultra Faixas; PLEV = Veículo de Emissão Parcial Zero). Com catalisadores de acordo com o estado da técnica, isso não é possível sem mais.

Como suportes de catalisadores cataliticamente inertes prestamse corpos alveolares de cerâmica ou metal com um volume V, que apresentam canais de escoamento paralelos para os gases de escape do motor de combustão. As superfícies das paredes dos canais de escoamento são revestidas com as duas camadas de catalisadores de acordo com a invenção. Para revestir o suporte do catalisador, os sólidos previstos para a respectiva camada são suspensos em água. No caso da primeira camada, trata-se de óxido de alumínio ativo e de um primeiro óxido misto de cério/zircônio. O paládio é depositado sobre esses materiais partindo preferivelmente de nitrato de paládio de acordo com o processo descrito na US 6.103.660 com o emprego de hidróxido de bário ou hidróxido de estrôncio como base. Com a suspensão obtida dessa maneira, o suporte do catalisador pode ser imediatamente revestido. A camada aplicada é subsequentemente secada e eventualmente calcinada. Depois, aplica-se o segundo revestimento. Para isso, o óxido de alumínio ativo e um segundo óxido misto de cério/zircônio são novamente suspensos em água e o paládio e ródio são depositados sobre este através da adução de nitrato de paládio e nitrato de ródio, sendo que a deposição dos metais nobres pode ser simultaneamente efetuada em uma operação ou sucessivamente em diferentes operações.

Um total de 0,1 a 10 g/l de paládio em relação ao volume do corpo alveolar são introduzidos no catalisador de acordo com a invenção. Nesse caso, as quantidades do nitrato de paládio nos estágios de revestimento são selecionadas de modo tal que a concentração do paládio na segunda camada seja menor do que a concentração do paládio na primeira 5 camada. Preferivelmente, a proporção da concentração do paládio na segunda camada para a concentração do paládio na primeira camada, em cada caso em relação ao volume do corpo alveolar, encontra-se entre 0,001 e 0,9, de modo particularmente preferido, entre 0,01 e 0,7. Formas de concretização particularmente vantajosas são obtidas, quando a proporção descrita 10 das concentrações de paládio encontra-se entre 0,1 e 0,5.

O uso de hidróxido de bário ou hidróxido de estrôncio como base para a precipitação de nitrato de paládio na primeira camada leva, após a calcinação final, à permanência de óxido de bário ou óxido de estrôncio, o qual é depositado na superfície do óxido de alumínio ativo e do óxido misto de cério/zircônio.

A concentração de ródio na segunda camada do catalisador de acordo com a invenção importa preferivelmente entre 0,01 e 1 g/l de ródio, em relação ao volume do corpo alveolar.

Alternativamente ao procedimento descrito, os metais nobres 20 também podem ser depositados separadamente em cada componente sólido do catalisador. Somente depois, por exemplo, o óxido de alumínio ativado com paládio e óxido misto de cério/zircônio ativado com paládio são suspensos juntos em água e aplicados no suporte do catalisador. Um tal procedimento permite ajustar a concentração dos metais nobres cataliticamente ati25 vos em óxido de alumínio por um lado e óxido misto de cério/zircônio por outro lado, de forma controlada. Para a deposição separada dos metais nobres em óxido de alumínio e óxido misto de cério/zircônio utiliza-se preferivelmente o processo descrito na EP 957.064.

As concentrações de metais nobres a serem realmente aplicadas dependem das conversões do poluentes desejadas. Os maiores valores de concentrações aqui indicados são necessários para a manutenção das normas rígidas de gases de escape para veículos SULEV e PZEV. No caso de exigências particulares à atividade, o catalisador pode conter, em uma forma de concretização especial, além de paládio e ródio, também platina. Preferivelmente, depois, o óxido de alumínio ativo e/ou o óxido misto de cério/zircônio na segunda camada são adicionalmente cataliticamente ativados 5 com platina, de modo que a segunda camada contenha, então, paládio, ródio e platina. A concentração da platina, em relação ao volume do corpo alveolar, encontra-se, depois, preferivelmente entre 0,01 e 1 g/l.

O óxido de alumínio ativo da primeira e da segunda camada é preferivelmente estabilizado através de dopagem com 1 a 10% em peso de óxido de lantano, em relação ao peso total do óxido de alumínio. Essa dopagem causa um aperfeiçoamento da estabilidade térmica do catalisador.

Para obter um outro efeito aperfeiçoador com respeito à estabilidade térmica, os óxidos mistos de cério/zircônio nas duas camadas podem ser estabilizados com pelo menos um óxido dos metais selecionados do 15 grupo que consiste em ferro, manganês, titânio, silício, ítrio, lantano, praseodima, neodima, samário e misturas destes. A quantidade dos óxidos de metais de transição usados para a dopagem encontra-se preferivelmente entre

1 e 15% em peso de modo particularmente preferido, entre 5 e 10% em peso, em relação ao peso total do óxido misto estabilizado.

Nesse caso, de acordo com a invenção, o óxido misto de cé

rio/zircônio da segunda camada apresenta um teor de óxido de zinco mais elevado do que o óxido misto de cério/zircônio da primeira camada. Preferivelmente, uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,8 até 1,2 está presente no óxido misto de cério/zircônio na primeira ca25 mada. O óxido misto de cério/zircônio na segunda camada apresenta preferivelmente uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,5 a 0,1. A superfície específica desses materiais encontra-se vantajosamente em uma faixa entre 50 e 100 m2/g. No caso de exigências particulares ao comportamento de partida do catalisador, pode haver adicionalmente 30 um óxido misto de cério/zircônio com uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,5 a 0,1 na primeira camada.

Para satisfazer exigências particulares quanto a durabilidade do catalisador sob altas cargas térmicas, é possível acrescentar adicionalmente óxido de zircônio à segunda camada do catalisador de acordo com a invenção. Preferivelmente, esse óxido de zircônio é estabilizado com 1 a 30% em peso de óxido de terras raras, em relação ao seu peso total, sendo que na 5 forma de concretização particularmente adequada, não estão contidos mais do que 10% em peso de óxido de cério, em relação ao peso total do óxido de zircônio estabilizado no material.

Além disso, a adição de óxido de lantano ou óxido de neodima à primeira camada do catalisador de acordo com a invenção pode ser vantajosa.

Catalisadores, que são produzidos de acordo com o ensino técnico aqui mostrado, são especialmente adequados como catalisadores de três vias para a purificação de gases de escape de um veículo equipado com motor à gasolina. Eles podem ser usados do mesmo modo como catalisador 15 de partida próximo do motor ou como catalisador principal na região do assoalho inferior do veículo. Nesse caso, são adequadas tanto a combinação de um catalisador de partida próximo do motor correspondente com outros tipos de catalisadores, tais como, por exemplo, catalisadores de armazenamento de óxido nítrico, como também uma combinação de catalisadores de 20 partida de acordo com a invenção e catalisadores principais de acordo com a invenção, de acordo com a aplicação do veículo.

A seguir, a invenção é detalhadamente ilustrada com base em alguns exemplos e figuras. A figuras mostram:

figura 1: comparação das temperaturas de partida de um catalisador de a25 cordo com a invenção (#1) e de um catalisador de camada dupla de acordo com o estado da técnica (VK1), em que as temperaturas aplicadas são aquelas, nas quais foi obtida uma conversão-alvo de 50% (T90); figura 2: comparação das temperaturas de partida de um catalisador de acordo com a invenção (#1) e de um catalisador de camada dupla de acordo 30 com o estado da técnica (VK1), em que as temperaturas aplicadas são aquelas nas quais foi obtida uma conversão-alvo de 90% (T90); figura 3: pontos de cruzamento de secção Iambda / CO/NOx do catalisador #1 de acordo com a invenção, em comparação com um catalisador de camada dupla de acordo com o estado da técnica (VK1) com uma temperatura do gás de escape de 400°C e um ciclo λ com uma frequência de 1 Hz com uma amplitude de + A/F. Os valores de conversão para CO e NOx são 5 aplicados no ponto de cruzamento das curvas de conversão (CO/NOx) e, designado como THC3, as conversões de hidrocarboneto medidas calculadas como propano, nos pontos de cruzamento CO/NOx; figura 4: emissões relativas do catalisador #1 de acordo com a invenção no teste de veículo NEDC com os valores de emissão do catalisador de camada 10 dupla de acordo com o estado da técnica VK1 como parâmetro de referência;

figura 5: comparação das temperaturas de partida de um catalisador (#2) de acordo com a invenção e de um catalisador de acordo com a EP 1.541.220 (VK2), em que as temperaturas aplicadas são aquelas nas quais foram obtidos 50% da conversão-alvo (T50);

figura 6: comparação das temperaturas de partida de um catalisador (#2) de acordo com a invenção e de um catalisador de acordo com a EP 1.541.220 (VK2), em que as temperaturas aplicadas são aquelas nas quais foram obtidos 90% da conversão-alvo (T90);

figura 7: pontos de cruzamento de secção Iambda / CO/NOx do catalisador #2 de acordo com a invenção, em comparação com um catalisador de acordo com a EP 1.541.220 (VK2) com uma temperatura do gás de escape de 400°C e um ciclo λ com uma frequência de 1 Hz com uma amplitude de + V* A/F. Os valores de conversão para CO e NOx são aplicados no ponto de 25 cruzamento das curvas de conversão (CO/NOx) e, designados como THC3, as conversões de hidrocarboneto medidas, calculadas como propano, nos pontos de cruzamento CO/NOx;

Preparação e Teste dos Catalisadores Descritos nos Exemplos e Exemplos Comparativos:

Para preparar os catalisadores descritos nos exemplos e exem

plos comparativos, revestiram-se corpos alveolares de cordierita com um diâmetro de 10,16 cm e um comprimento de 10,16 cm. Os corpos alveolares tinham uma densidade celular de 93 células por centímetro quadrado com uma espessura da parede celular de 0,11 mm.

Duas diferentes suspensões de revestimento foram aplicadas sucessivamente nesses corpos alveolares. Após a aplicação da primeira suspensão de revestimento, as partes foram secadas e calcinadas. Em seguida, efetuou-se o revestimento com a segunda suspensão de revestimento e igualmente, uma secagem e calcinação.

Antes do teste, todos os catalisadores obtidos dessa maneira foram expostos a um envelhecimento por um período de 19 horas em um banco de ensaio de motor com motor à gasolina convencional com desligamento da força de cisalhamento. A temperatura do gás de escape antes da entrada do catalisador durante o envelhecimento importou em 950°C.

Após o envelhecimento efetuou-se, no banco de ensaio de motor, o exame das temperaturas de partida e dos pontos de cruzamento 15 CO/NOx pelos processos de teste convencionais, conhecidos pelo técnico. O exame do comportamento de partida foi efetuado em gás de escape levemente graxo, isto é, com um índice atmosférico λ do gás de escape de 0,999 até uma temperatura do gás de escape antes da entrada no catalisador de 450°C. A determinação dos pontos de cruzamento CO/NOx foi efetuada com 20 uma temperatura do gás de escape de 400°C com um ciclo λ com uma frequência de 1 Hz e uma amplitude de ± A/F. A velocidade espacial nos dois casos importou em cerca de 100.000 h'1.

Exemplo Comparativo 1 Produção da primeira camada:

Um óxido de alumínio estabilizado com 3% em peso de óxido de

lantano (superfície específica de 140 m2/g) e um óxido misto de cério/zircônio, com um teor de óxido de zircônio de 50% em peso, foram ativados de acordo com a US 6.103.660 com o emprego de hidróxido de estrôncio como base junto com paládio, partindo de nitrato de paládio. A suspen30 são resultante foi diretamente utilizada para o revestimento dos corpos alveolares. Após o revestimento, os corpos alveolares foram secados e calcinados. A primeira camada pronta continha as seguintes quantidades de revestimento:

80 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano

55 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 50% em peso de ZrC>2

10 g/l de óxido de estrôncio (em todos os componentes)

3,32 g/l de paládio (em todos os componentes)

Produção da segunda camada:

O óxido de alumínio estabilizado com óxido de lantano e um óxido misto de cério/zircônio, com um teor de óxido de zircônio de 70% em peso, foram suspensos em água. Em seguida, uma solução aquosa de nitrato 10 de ródio foi acrescentada à suspensão sob constante agitação e os corpos alveolares já providos da primeira camada foram revestidos com a segunda suspensão de revestimento, secados e calcinados. A segunda camada pronta continha as seguintes quantidades de revestimento:

70 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano 65 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 70% em peso de ZrÜ2 0,21 g/l de ródio (em todos os componentes)

Toda a carga de metal nobre do catalisador VK1 obtido importou em 3,53 g/l em relação ao volume do corpo alveolar.

Exemplo 1 Produção da primeira camada:

Um óxido de alumínio estabilizado com 3% em peso de óxido de lantano (superfície específica de 140 m2/g) e um óxido misto de cério/zircônio, com um teor de óxido de zircônio de 50% em peso, foram ativados de acordo com a US 6.103.660 com o emprego de hidróxido de estrôn25 cio como base junto com paládio, partindo de nitrato de paládio. A suspensão resultante foi diretamente utilizada para o revestimento dos corpos alveolares. Após o revestimento, os corpos alveolares foram secados e calcinados. A primeira camada pronta continha as seguintes quantidades de revestimento:

76 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano

50 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 50% em peso de ZrC>2 2 g/l de óxido de estrôncio (em todos os componentes) 2,83 g/l de paládio (em todos os componentes)

Produção da segunda camada:

O óxido de alumínio estabilizado com óxido de lantano e um óxido misto de cério/zircônio, com um teor de óxido de zircônio de 70% em pe5 so, foram suspensos em água. Em seguida, uma solução aquosa de nitrato de ródio e nitrato de paládio foi acrescentada à suspensão sob constante agitação e os corpos alveolares já providos da primeira camada foram revestidos com a segunda suspensão de revestimento, secados e calcinados. A segunda camada pronta continha as seguintes quantidades de revestimento: 10 65 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano

65 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 70% em peso de ZrO2 0,49 g/l de paládio (em todos os componentes)

0,21 g/l de ródio (em todos os componentes)

Toda a carga de metal nobre do catalisador #1 produzido dessa maneira importou em 3,53 g/l em relação ao volume do corpo alveolar. A proporção da concentração do paládio na segunda camada para a concentração do paládio na primeira camada, em cada caso em relação ao volume do corpo alveolar, importou em 0,173.

Resultados do teste do catalisador:

O catalisador #1 de acordo com a invenção foi examinado em

comparação com o catalisador igualmente de camada dupla de acordo com

o estado da técnica do exemplo 1 (VK1). Os dois catalisadores foram inicialmente submetidos ao envelhecimento já descrito e, em seguida, testados em um banco de ensaio de motor e em um veículo no banco de ensaio de rolamento.

As figuras 1 e 2 mostram uma comparação das temperaturas de partida, sendo que na figura 1 são aplicadas aquelas temperaturas nas quais foram obtidos 50% da conversão-alvo (T5o), enquanto a figura 2 mostra as temperaturas nas quais foram obtidas 90% da conversão-alvo (Tgo). O cata30 Iisador #1 de acordo com a invenção apresenta temperaturas de partida significativamente mais baixas. Especialmente os valores T9o para #1 encontram-se em 20° até 30° sob aquelas do catalisador comparativo de acordo com o estado da técnica VK1.

As vantagens da potência do catalisador de acordo com a invenção em relação ao exemplo comparativo são significativamente mais pronunciadas na secção Iambda (figura 3). Na figura 3 são mostrados os valo5 res de conversão para CO e NOx no ponto de cruzamento das curvas de conversão (CO/NOx) e, designados como THC3, as conversão de hidrocarboneto medidas, calculadas como propano, nos pontos de cruzamento de CO/NOx. Em cada caso, são indicados os valores médios das transições de gordo/magro e magro/gordo. As vantagens do catalisador de acordo com a 10 invenção podem ser atribuídas à ativação do óxido de alumínio ativo e óxido misto de cério/zircônio rico em zircônio na segunda camada através do paládio.

As vantagens do catalisador #1 de acordo com a invenção, observadas no banco de ensaio de motor em relação ao catalisador comparati15 vo de camada dupla VK1 de acordo com o estado da técnica, puderam ser comprovadas em um teste de veículo NEDC. Na figura 4 estão representados os valores de emissão medidos de forma relativa uns aos outros. As emissões totais do catalisador comparativo VK1 foram igualadas a 100 e representam o ponto de referência. Os resultados de bolsa obtidos demons20 tram uma vantagem considerável do catalisador #1 de acordo com a invenção, especialmente na fase de partida a frio (bolsa 1). Mas também nas outras fases do ciclo do teste (bolsa 2 e 3) são observadas menores emissões para #1 do que para VK1.

Exemplo comparativo 2 Para a produção de um catalisador com uma estrutura de acordo

com a EP 1.541.220, foram aplicadas duas camadas de uma suspensão de revestimento idêntica. Para a produção da suspensão de revestimento, o óxido de alumínio estabilizado com óxido de lantano, um óxido misto de cério/zircônio com um teor de óxido de zircônio de 50% em peso e um óxido 30 misto de cério/zircônio com um teor de óxido de zircônio de 70% em peso, foram suspensos em água. Em seguida, uma solução aquosa de nitrato de ródio e nitrato de paládio foi acrescentada à suspensão sob constante agitação e o corpo alveolar foi duplamente revestido, secado e calcinado. Cada camada pronta tinha a seguinte composição:

70 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano g/l de óxido misto de cério/zircônio com 50% em peso de ZrO2 32,5 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 70% em peso de ZrO2

1 g/l de óxido de estrôncio (em todos os componentes)

0,07 g/l de ródio (em todos os componentes)

0.37 g/l de paládio (em todos os componentes)

Toda a carga de metal nobre do catalisador VK2 obtido importou em 0,88 g/l em relação ao volume do corpo alveolar.

Exemplo 2

Produção da primeira camada:

A primeira camada foi preparada tal como descrito no exemplo

1. Após o acabamento, ela continha as seguintes quantidades de revestimento:

76 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano

50 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 50% em peso de ZrO2

2 g/l de óxido de estrôncio (em todos os componentes)

0,56 g/l de paládio (em todos os componentes)

Produção da segunda camada:

A preparação da segunda camada também foi efetuada da maneira descrita no exemplo 1. A segunda camada pronta continha as seguintes quantidades de revestimento:

65 g/l de óxido de alumínio estabilizado com lantano 65 g/l de óxido misto de cério/zircônio com 70% em peso de ZrO2 0,18 g/l de paládio (em todos os componentes)

0,14 g/l de ródio (em todos os componentes)

Toda a carga de metal nobre do catalisador #2 obtido dessa maneira importou em 0,88 g/l em relação ao volume do corpo alveolar. A proporção da concentração do paládio na segunda camada para a concentração do paládio na primeira camada, em cada caso em relação ao volume do corpo alveolar, importou em 0,316. Resultados do teste do catalisador:

O catalisador #2 de acordo com a invenção do exemplo 2 foi examinado em comparação com o VK2 do exemplo comparativo 2 preparado de acordo com a EP 1.541.220. Para assegurar uma melhor comparabili5 dade, utilizaram-se os mesmos materiais e os dois catalisadores foram configurados como catalisadores de camada dupla, sendo que VK2 continha duas camadas idênticas após o acabamento. Após um envelhecimento efetuado tal como descrito, os catalisadores foram testados no banco de ensaio de motor.

As figuras 5 e 6 mostram uma comparação das temperaturas de

partida, sendo que na figura 5 são aplicadas as temperaturas nas quais foram obtidos 50% da conversão-alvo (T50), enquanto a figura 6 mostra as temperaturas nas quais foram obtidos 90% da conversão-alvo (T90). As temperaturas de partida T50 do catalisador #2 de acordo com a invenção são, 15 dependendo do gás poluente considerado, em torno de 25° a 30° abaixo daquelas do catalisador comparativo VK2. No caso dos valores T90, foram determinados valores na faixa de 430 - 450°C para o catalisador #2 de acordo com a invenção, dependendo do gás poluente. Para o catalisador comparativo foram determinados valores T90 de 450°C (temperatura final 20 . para a faixa de medição) para NOx e HC. O valor T90 para CO não era determinável: uma conversão-alvo de 90% de CO não pôde ser obtida na faixa de temperatura examinada.

Também na secção Iambda (figura 7) as vantagens da potência do catalisador #2 de acordo com a invenção, em comparação com o catalisador de acordo com a EP 1.541.220 (VK2), são nitidamente evidentes.

Os dados medidos confirmam que, através da separação espacial conseqüente de certos materiais de suporte oxídicos e o impedimento do contato de ródio com o óxido misto de cério/zircônio mais pobre em zinco da primeira camada, levam a vantagens da atividade dos catalisadores resultantes, especialmente após o envelhecimento.

Claims

1. Catalisador de três vias com duas camadas em um suporte de catalisador inerte de cerâmica ou metal para a purificação dos gases de escape de motores de combustão, caracterizado pelo fato de que as duas camadas contêm em cada caso um óxido de alumínio ativo e um óxido misto de cério/zircônio, que são cataliticamente ativados com paládio, sendo que os dois materiais de óxido da segunda camada adicionalmente são cataliticamente ativados com ródio, e o óxido misto de cério/zircônio da segunda camada apresenta um teor de óxido de zircônio mais elevado do que o óxido misto de cério/zircônio da primeira camada.

2. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no caso do suporte do catalisador trata-se de um corpo alveolar de cerâmica ou metal com um volume V, que apresenta canais de escoamento paralelos para os gases de escape do motor de combustão, sendo que as superfícies das paredes dos canais de escoamento são revestidas com as duas camadas do catalisador e a concentração do paládio em relação ao volume do corpo alveolar encontra-se entre 0,1 e 10 g/i.

3. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a concentração do paládio na segunda camada é menor do que a concentração do paládio na primeira camada, em cada caso em relação ao volume do corpo alveolar.

4. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a proporção da concentração do paládio na segunda camada em relação ao volume do corpo alveolar para a concentração do paládio na primeira camada em relação ao volume do corpo alveolar encontra-se entre 0,001 e 0,9.

5. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o óxido de alumínio ativo e o óxido misto de cério/zircônio da primeira camada são adicionalmente revestidos em sua superfície com óxido de estrôncio ou óxido de bário.

6. Catalisador de três vias de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a concentração do ródio na segunda camada em relação ao volume do corpo alveolar importa entre 0,01 e 1 g/l.

7.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que na segunda camada, o óxido de alumínio ativo e/ou o óxido misto de cério/zircônio são adicionalmente cataliticamente ativados e a concentração da platina em relação ao volume do corpo alveolar encontra-se entre 0,01 e 1 g/l.

8.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óxido de alumínio ativo da primeira e segunda camada é estabilizado, em cada caso, com 1 a 10% em peso de óxido de lantano em relação ao peso total do óxido de alumínio.

9.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os óxidos mistos de cério/zircônio das duas camadas são estabilizadas, em cada caso, com 1 a 15% em peso de óxidos metálicos em relação ao peso total dos óxidos mistos, sendo que se trata de óxidos dos metais selecionados do grupo que consiste em ferro, manganês, titânio, silício, ítrio, lantano, praseodima, neodima, samário e misturas.

10.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o óxido misto de cério/zircônio da primeira camada apresenta uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,8 a 1,2 e o óxido misto de cério/zircônio da segunda camada, uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,5 a 0,1.

11. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira camada apresenta adicionalmente um óxido misto de cério/zircônio com uma proporção de peso de óxido de cério para óxido de zircônio de 0,5 a 0,1.

12.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a segunda camada contém adicionalmente óxido de zircônio.

13.Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o óxido de zircônio é estabilizado com 1 a 30% em peso de óxido de terras raras em relação ao peso total do óxido de zircônio.

14. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o óxido de zircônio não contém mais do que 10% em peso de óxido de cério em relação ao peso total do óxido de zircônio estabilizado.

15. Catalisador de três vias de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira camada contém adicionalmente óxido de lantano ou óxido de neodima.

16. Uso do catalisador de três vias como definido em uma das reivindicações precedentes, como catalisador de partida próximo do motor ou como catalisador principal na área do subsolo de um veículo equipado com um motor à gasolina para a purificação dos gases de escape do motor.