CN113677433A - 基于金属氧化物纳米颗粒的催化剂和其制造和使用方法 - Google Patents
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Abstract
当前要求保护的发明提供了一种汽车催化剂，所述汽车催化剂包括：铂族金属，所述铂族金属选自钯、铂、铑和其任何组合；金属氧化物纳米颗粒；以及载体，其中所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述载体，如氧化铝组分上。所述金属氧化物纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。当前要求保护的发明还提供了一种层状催化制品，所述层状催化制品包括催化剂，所述催化剂包括至少一种铂族金属；金属氧化物纳米颗粒；以及载体。当前要求保护的发明还提供了一种用于制备所述催化剂和所述催化制品的方法，以及一种处理气态排出流的方法，所述处理气态排出流的方法包括使所述流与所述催化剂或催化制品接触。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年4月30提交的美国临时申请第62/840428号和2019年5月31日提交的欧洲申请第19177598.0号的全部优先权权益。
技术领域
当前要求保护的发明涉及一种用于处理排出气体以减少其中所含污染物的汽车催化剂和层状催化制品。具体地，当前要求保护的发明涉及包括如铂、钯、铑或其组合等铂族金属的汽车催化剂和层状催化制品，所述铂族金属与胶体金属氧化物组分一起沉积在稳定的载体，如氧化铝上。
背景技术
为了满足严格的政府法规，通常使用位于气体排出系统中的催化剂组合物或催化制品来减少排出气体中存在的如烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等污染物。催化剂组合物或制品由如铂、钯和铑等铂族金属(PGM)制成。众所周知，基于铂族金属的催化剂，如三元转化(TWC)催化剂或四元转化(FWC)催化剂有效减少来自汽油发动机的污染物。然而，由于铂族金属昂贵，因此需要减少PGM量来提供TWC或FWC催化剂和系统。
为了满足这种需求，过去已经进行了各种尝试，所述尝试包含至少部分地用其它金属如碱金属代替PGM，这些金属便宜得多并且可以大量获得。然而，这些催化剂和系统具有一个或多个缺点，所述一个或多个缺点包含但不限于缺乏期望的氧化HC和CO并且减少NOx的效率、低热稳定性等。因此，这些催化剂仍然利用大量的PGM来实现期望的效率，这使得这些催化剂无法降低总成本。
进一步地，还发现在一些催化剂或系统中，向催化剂中添加碱金属会导致PGM中毒并导致催化效率降低。
因此，期望提供与用非PGM部分代替PGM的已知方法不同的另一种方法。因此，目前要求保护的发明旨在提高应用于汽油排放控制的三元转化(TWC)催化剂或四元转化(FWC)催化剂中的铂族金属(PGM)有效性，这进而可能会减少使用如钯等昂贵的铂族金属。
发明内容
第一方面，当前要求保护的发明提供一种汽车催化剂，所述汽车催化剂包括选自钯、铂、铑和其任何组合的铂族金属，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；金属氧化物纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量为1.0到20wt.％；以及氧化铝组分，其中通过透射电子显微镜法(TEM)分析或能量色散x射线光谱(EDS)分析确定，所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:10。
在一个或多个实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒的通过透射电子显微镜法(TEM)测量的D90直径的范围为1.0nm到50nm，并且所述铂族金属与所述金属氧化物纳米颗粒紧密接触。所述金属氧化物纳米颗粒包含但不限于氧化锆纳米颗粒、二氧化铈纳米颗粒、氧化锰、氧化铝纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒。
当前要求保护的发明还提供了一种用于制备汽车催化剂的方法，所述方法涉及i)将选自钯、铂和铑的至少一种铂族金属分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在载体上以获得催化剂。
另一方面，提供了一种层状汽车催化制品，所述层状汽车催化制品包括沉积在基材上的当前要求保护的发明的催化剂。
在一个实施例中，所述催化制品包括底层和顶层，其中所述底层包括当前要求保护的发明的催化剂，所述顶层包括至少一种铂族金属和至少一种载体；以及基材。
在另一个实施例中，所述底层包括至少一种铂族金属和至少一种载体，所述顶层包括当前要求保护的发明的催化剂。
在另一个实施例中，所述顶层和所述底层两者都包括i)负载在载体上的铑；以及ii)当前要求保护的发明的催化剂。
仍另一方面，当前要求保护的发明提供了一种用于制备层状催化制品的方法。
又另一方面，当前要求保护的发明提供了一种处理气态排出流的方法，所述方法涉及使所述排出流与根据当前要求保护的发明的所述催化剂或层状催化制品接触。
另外的方面，当前要求保护的发明提供了当前要求保护的发明的所述催化剂或所述层状催化制品的用途，其用于净化气态排出流。
仍另外的方面，当前要求保护的发明提供了一种用于内燃机的排出系统，所述排出系统包括安置在内燃机下游的催化剂或催化制品。
附图说明
为了提供对本发明的实施例的理解，参考附图，其未必按比例绘制，并且其中参考数字是指本发明的示例性实施例的组分。图式仅为示例性，并且不应理解为限制本发明。结合附图考虑以下详细描述，当前要求保护的发明的上述和其它特征、其性质以及各种优点将变得更加显而易见。
图1A是根据本发明的一个实施例的呈示例性层状配置的催化制品设计(IC-1)的示意性表示。
图1B是根据本发明的另一个实施例的呈示例性层状配置的催化制品设计(IC-2)的示意性表示。
图1C是根据本发明的其它实施例的呈示例性层状配置的催化制品设计(IC-3)的示意性表示。
图1D是根据本发明的其它实施例的呈示例性层状配置的催化制品设计(IC-5和IC-6)的示意性表示。
图2A是针对累积中床和尾管HC和NOx排放对参考催化剂(RC-1)和根据当前要求保护的发明的一个实施例的催化剂(IC-1)在车辆上进行的FTP-75测试的结果的示意性图示。
图2B是针对累积中床和尾管HC和NOx排放对参考催化剂(RC-2)和根据当前要求保护的发明的另一个实施例的催化剂(IC-2)在车辆上进行的FTP-75测试的结果的示意性图示。
图2C是针对累积中床和尾管HC和NOx排放对参考催化剂(RC-3)和根据当前要求保护的发明的仍另一个实施例的催化剂(IC-3)在车辆上进行的FTP-75测试的结果的示意性图示。
图3A是蜂窝型基材载体的透视图，所述蜂窝型基材载体可以包括根据当前要求保护的发明的一个实施例的层状催化剂组合物。
图3B是相对于图3A放大且沿平行于图3A的基材载体的端面的平面截取的局部横截面视图，其示出了图3A中所示出的多个气流通道的放大视图。
图4是相对于图3A放大的部分的剖视图，其中图3A中的蜂窝型基材表示壁流式过滤器基材整体。
图5示出了根据本发明制备的汽车催化剂和常规制备的催化剂的比较透射电子显微镜(TEM)分析。
图6示出了根据本发明制备的汽车催化剂和常规制备的催化剂的比较能量色散x射线光谱(EDS)分析。
具体实施方式
现在将在下文更充分地描述当前要求保护的发明。当前要求保护的发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限制于本文所述的实施例；而是这些实施例被提供为使得当前要求保护的发明更完全和完整，并且将本发明的范围完全地转达给所属领域技术人员。本说明书中的语言不应解释为指示任何未要求保护的元件为本公开的材料和方法的实践所必需的。
除非本文中另有指示或明显与上下文相矛盾，否则在描述本文所讨论的材料和方法的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)使用的术语“一个/种(a/an)”和“所述(the)”以及类似的指代词应被解释为涵盖单数和复数两者。
除非在本文另外指示或以其它方式与上下文明显相矛盾，否则本文所描述的所有方法可按任何适合的顺序执行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地说明材料和方法并且不对范围构成限制。
如本文所用，术语“催化剂”或“催化剂组合物”是指促进反应的材料。
如本文所用，术语“流”广义地指可能含有固体或液体微粒物质的流动气体的任何组合。
如本文所用，术语“上游”和“下游”是指根据发动机排出气体流从发动机流向排出气体尾管的流动的相对方向，其中发动机位于上游位置，排出气体尾管和如过滤器和催化剂等任何污染物减轻制品位于发动机下游。
术语“排出流”、“发动机排出流”、“排出气体流”等是指流动的发动机排出气体的任何组合，其还可以包含固体或液体颗粒物质。所述流包括气态组分，并且例如是稀燃发动机的排出，其可以含有某些非气态组分，如液滴、固体颗粒等。稀燃发动机的排出流通常进一步包括燃烧产物、不完全燃烧的产物、氮氧化物、可燃和/或含碳颗粒物质(烟灰)以及未反应的氧和/或氮。此类术语也指如本文所描述的一种或多种其它催化剂系统组分下游的流出物。
当前要求保护的发明专注于提高如三元转化(TWC)催化剂和四元转化(FWC)催化剂等用于汽油、柴油、压缩天然气和液化石油气体排放控制的催化剂中的铂族金属(PGM)有效性。在当前已知的TWC技术中，大量使用的PGM是钯，其对于HC氧化和NOx还原非常重要。
在一个实施例中，提高钯(Pd)的有效性是目标，因为钯的使用量通常比铑(Rh)大得多。当前要求保护的发明提供了使用胶体金属氧化物的有效方式，所述胶体金属氧化物包含但不限于胶体ZrO2，作为用于制备高鲁棒性TWC或FWC催化剂的高效Pd促进剂。
在一个实施例中，当前要求保护的发明提供一种汽车催化剂，所述汽车催化剂包括选自钯、铂、铑和其任何组合的铂族金属，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；金属氧化物纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量为1.0到20wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:10，其中所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上。术语“均匀分散”是指各种组分在整个基质中或基质内的均匀分布或分散。即，任何给定的表面积上的纳米颗粒装载量和PGM装载量分别基本上类似，并且没有大于100nm的PGM和纳米颗粒的聚集体。基本上类似的装载量意指变化不大于25％，优选地不大于10％。在一个实施例中，催化剂的组分的均匀分散是通过透射电子显微镜法(TEM)分析确定的并在图5中示出。在另一个实施例中，催化剂的组分的均匀分散是通过能量色散x射线光谱(EDS)分析确定的并在图6中示出。所述金属氧化物纳米颗粒包含但不限于氧化锆纳米颗粒、二氧化铈纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒。所述金属氧化物纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。在一个示例性实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
D90直径被表示为其中至少90％的颗粒所具有的预定粒度(直径)的值。换句话说，仅10％的颗粒的粒度将大于D90。粒度是通过透射电子显微镜法(TEM)测量的。在一个实施例中，可以使用电荷耦合器件(CCD)相机收集纳米颗粒的明场TEM图像，并且可以使用图像采集软件的“线测量”工具手动测量单独的颗粒的直径。在一个实施例中，粒度是通过光散射法测量的。在一个优选实施例中，所述铂族金属是钯。在示例性实施例之一中，按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量的范围为3.0到15wt.％。通常，重量被计算为催化剂或载体涂料的干重(煅烧后)。
根据当前要求保护的发明，所述铂族金属与所述金属氧化物纳米颗粒紧密接触。对“紧密接触”的提及包含具有组分在同一载体上的此种接触(例如，Pd和氧化锆)中、在直接接触中和/或在基本上接近中的使得氧化锆在Pd组分之前接触氧化铝的有效量。PGM与金属氧化物纳米颗粒的紧密接触是通过透射电子显微镜法(TEM)或扫描电子显微镜法(SEM)确定的。
铂族金属(PGM)组分是指包含PGM(Ru、Rh、Ir、Pd、Pt和/或Au)的任何组分。例如，PGM可以是零价的金属形式，或者PGM可以是氧化物形式。参考“PGM组分”允许PGM以任何价态存在。术语“铂(Pt)组分”、“铑(Rh)组分”、“钯(Pd)组分”、“铱(Ir)组分”、“钌(Ru)组分”等是指各自的铂族金属化合物、络合物等，其在煅烧或使用催化剂时分解或转化为催化活性形式，通常为金属或金属氧化物。
在一个实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化镧、钡、锰、钇、镨、钕、二氧化铈和锶的掺杂剂。按所述金属氧化物的总重量计，所述掺杂剂的量的范围为1.0到30wt.％。
在当前要求保护的发明的上下文中，术语掺杂剂是指促进剂或稳定剂。例如，氧化镧和氧化钡可以充当稳定剂，而锰、钇、镨、钕和铈可以充当促进剂。
在实施例之一中，所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化锆纳米颗粒、氧化镧-氧化锆纳米颗粒、钡-氧化锆纳米颗粒、氧化钇-氧化锆纳米颗粒、二氧化铈-氧化锆纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、二氧化铈纳米颗粒和氧化锰纳米颗粒。在另一个实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化镧-氧化铝纳米颗粒、二氧化铈-氧化铝纳米颗粒、二氧化铈-氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化镧-氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化镧-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化镧-氧化钕-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-二氧化铈-氧化铝纳米颗粒和二氧化铈-氧化锆-氧化铝纳米颗粒。在仍另一个实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒是锰-二氧化铈纳米颗粒。
在一个实施例中，所述氧化铝组分是氧化铝。在另一个实施例中，所述氧化铝组分是掺杂有掺杂剂的氧化铝，其中所述掺杂剂选自氧化镧、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆、氧化锆、氧化镧-氧化锆、氧化钡、氧化钡-氧化镧、氧化钡-氧化镧-氧化钕、氧化钡-二氧化铈、二氧化铈-氧化锆和其任何组合。按氧化铝的总重量计，所述掺杂剂的量的范围为5.0到30wt.％。在一个说明性实施例中，所述氧化铝组分是表面积>20m2/g且平均孔体积大于0.2cc/g的氧化铝或掺杂有掺杂剂的氧化铝。
在一个实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括选自铂、钯和其任何组合的铂族金属，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中所述铂族金属和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中所述铂族金属与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。
在另一个实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括选自铂、钯和其任何组合的铂族金属，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中所述铂族金属和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中所述铂族金属与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
在一个说明性实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述载体上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。
在一个说明性实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
在一个说明性实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述载体上，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为1nm到50nm。
在一个说明性实施例中，当前要求保护的发明的所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及作为载体的氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述载体上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
在一个实施例中，分散在所述载体上的所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒是热固定或化学固定的。
热固定涉及例如通过初湿浸渍法将PGM沉积到载体上，随后对所产生的PGM/载体混合物进行热煅烧。例如，将混合物在400-700℃下以1-25℃/分钟的斜变速率煅烧1-3小时。
化学固定涉及将PGM沉积到载体上，然后使用另外的试剂进行固定以化学转化PGM。作为实例，将硝酸钯水溶液浸渍到氧化铝上。没有对经过浸渍的粉末进行干燥或煅烧，而是将其添加到氢氧化钡的水溶液。作为添加的结果，酸性硝酸钯与碱性氢氧化钡反应产生不溶于水的氢氧化钯和硝酸钡。因此，Pd作为不溶性成分被化学固定在氧化铝载体的孔中和表面上。可替代地，可以将载体用第一种酸性组分浸渍，随后用第二种碱性组分浸渍。沉积到载体(例如，氧化铝)上的两种试剂之间的化学反应导致不溶性或难溶性化合物的形成，这些化合物也沉积在载体孔中和表面上。
根据另一方面，当前要求保护的发明提供了一种用于制备催化剂的方法。在一个实施例中，所述方法包括i)将选自钯、铂和铑的至少一种铂族金属分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在氧化铝组分上以获得催化剂。所述方法的特征在于所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，并且所述铂族金属与所述金属氧化物纳米颗粒紧密接触。
在一个实施例中，用于制备催化剂的所述方法包括i)将钯分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在氧化铝上以获得催化剂。所述方法的特征在于所述钯和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述载体上，并且Pd与金属氧化物纳米颗粒紧密接触。
在一个实施例中，所述方法进一步包括将所述铂族金属和/或所述金属或金属氧化物纳米颗粒热固定或化学固定在所述载体上的步骤。
在一个实施例中，用于制备催化剂的所述方法包括i)将钯分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在氧化铝上，随后热固定，以获得催化剂。所述方法的特征在于所述钯和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述载体上，并且Pd与金属氧化物纳米颗粒紧密接触。
在一个实施例中，所述方法包括添加至少一种碱土金属氧化物，所述至少一种碱土金属氧化物包括氧化钡、氧化锶、氧化镧或其任何组合，按所述催化剂的总重量计，所述至少一种碱土金属氧化物的量为1.0到20wt.％。
在一个实施例中，所述方法包括将Pd前体和胶体ZrO2溶胶材料共浸渍到氧化铝组分上，随后进行煅烧(550℃持续2小时)，之后进行浆料制备并洗涂到蜂窝陶瓷基材上。使用ZrO2溶胶材料作为Pd促进剂的目的是在纳米ZrO2上产生高度分散的Pd物种，并且预期这些纳米载纳米(nano-on-nano)实体在老化之后高度分散在基于Al2O3的载体上，由此提高TWC性能。对在有或没有胶体ZrO2的情况下制备的各种催化剂材料进行了分析。图5和6中分别提供了对比透射电子显微镜(TEM)分析和能量色散x射线光谱(EDS)分析。图5a展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd的催化剂材料的TEM图像；图5b展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd和8wt％胶体ZrO2(5-20nm)的催化剂材料的TEM图像；并且图5c展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd和8wt％大小较大的ZrO2(>100nm)的催化剂材料的TEM图像。图6a展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd的催化剂材料的STEM-EDS图像；图6b展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd和8wt％胶体ZrO2(5-20nm)的催化剂材料的STEM-EDS图像；并且图6c展示了在950℃下老化5小时的具有1.5wt％Pd和8wt％大小较大的ZrO2(>100nm)的催化剂材料的STEM-EDS图像。图5b和图6b中可以看到铂族金属和金属氧化物纳米颗粒在载体上的均匀分散。即，ZrO2跨Al2O3载体的分散非常精细和均匀，而图5c和6c展示了Al2O3载体上的非均匀和分离的ZrO2相。
根据当前要求保护的发明的另一方面，还提供了一种层状汽车催化制品，其包括沉积在基材上的当前要求保护的发明的汽车催化剂。所述催化剂可以存在于底层(第一层)或顶层(第二层)或两层中。即，当前要求保护的发明的催化剂作为顶层或底层沉积在选自流通式或壁流式金属基材和流通式或壁流式陶瓷基材的基材上。在一个实施例中，所述催化剂任选地与至少一种如钯、铂或铑等第二铂族金属一起沉积在基材上。在一个实施例中，钯装载量为0.005到0.15g/in3，铑装载量为0.001到0.02g/in3，铂装载量为0.005到0.15g/in3，金属氧化物纳米颗粒装载量为0.005到0.25g/in3，并且载体装载量为0.5到3g/in3。
术语“催化制品”或“催化剂制品”是指其中基材涂覆有用于促进期望的反应的催化剂组合物或催化剂的组分。
如本文所用，术语“基材”是指通常为含有其上含有催化组合物的多个颗粒的载体涂料的形式在其上放置有催化剂组合物的整体材料。
对“整体基材”或“蜂窝基材”的提及意指从入口到出口均匀且连续的整体结构。
在一个实施例中，所述基材选自流通式或壁流式金属基材和流通式或壁流式陶瓷基材。
催化剂制品用作载体涂料催化剂。如本文所用，术语“载体涂料”在本领域中的通常含义为施涂到基材材料(如蜂窝型载体构件)上的催化材料或其它材料的薄的粘附涂层，所述薄的粘附涂层足够多孔以允许所处理的气流通过。
载体涂料是通过在液体媒剂中制备含有一定固体含量(例如，20-60重量％)的颗粒的浆料、然后将所述浆料涂覆到基材上并且干燥以提供载体涂料层来形成的。
如本文所用的和如Heck、Ronald和Farrauto、Robert的《催化空气污染控制(Catalytic Air Pollution Control)》(纽约：Wiley-Interscience出版社,2002)第18-19页所描述的，载体涂料层包含安置在整体基材表面或底层载体涂料层上的组成不同的材料层。在一个实施例中，基材含有一个或多个载体涂料层，并且每个载体涂料层以某种方式不同(例如，可以在其物理性质方面不同，例如粒度或微晶相)和/或可以在化学催化功能方面不同。
催化剂制品可以是“新鲜的”，这意味着其是新的并且未长时间段暴露于任何热或热应力。“新鲜”还可能意指催化剂是最近制备的并且未暴露于任何排出气体中。同样，“老化”的催化剂制品不是新的并且已经长时间段(即，大于3小时)暴露于排出气体和高温(即大于500℃)下。
根据一个或多个实施例，当前要求保护的发明的催化制品的基材可以由通常用于制备汽车催化剂的任何材料构成，并且通常包括陶瓷或金属整体蜂窝结构。基材通常提供多个壁表面，在所述多个壁表面上施涂和粘附包括本文上文所描述的催化剂组合物的载体涂料，从而充当催化剂组合物的载体。
示例性金属基材包含耐热金属和金属合金，如钛和不锈钢以及其中铁是实质组分或主要组分的其它合金。这样的合金可以含有一种或多种镍、铬和/或铝，并且这些金属的总量可以有利地包括合金的至少15wt.％，例如10wt.％-25wt.％的铬、3.0％-8.0％的铝和至多20wt.％的镍。合金还可以含有少量或痕量的一种或多种金属，如锰、铜、钒、钛等。金属基材的表面可以在高温(例如，1000℃或更高)下被氧化以在基材的表面上形成氧化层，从而提高合金的耐蚀性并且促进载体涂料层与金属表面的粘附。
用于构造基材的陶瓷材料可以包含任何适合的难熔材料，例如，堇青石、莫来石、堇青石-a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、透锂长石、氧化铝、硅铝酸盐等。
可以采用任何适合的基材，如具有从基材的入口延伸到出口面使得通道打开以使流体流动的多个精细的平行气流通道的整体流通式基材。从入口到出口基本上是直线路径的通道由壁限定，所述壁上涂覆有作为载体涂料的催化材料，使得流过通道的气体接触所述催化材料。整体基材的流动通道是薄壁沟道，所述薄壁沟道呈任何适合的横截面形状，如梯形、矩形、正方形、正弦曲线形、六边形、椭圆形、圆形等。此类结构含有每平方英寸横截面约60个到约1200个或更多的气体入口开口(即，“单元格”)(cpsi)，更通常地为约300到600cpsi。流通式基材的壁厚可以变化，其中典型范围介于0.002英寸与0.1英寸之间。代表性的可商购获得的流通式基材是具有400cpsi和6.0密耳壁厚或具有600cpsi和4密耳壁厚的堇青石基材。然而，应当理解，本发明不限于特定基材类型、材料或几何形状。在替代性实施例中，基材可以是壁流式基材，其中在基材主体的一端处用无孔插塞阻塞每个通道，其中在相对的端面处阻塞交替通道。这需要气体流过壁流式基材的多孔壁以到达出口。这样的整体式基材可以含有高达约600或更高的cpsi，例如约100到400cpsi，并且更典型地为约200到约300cpsi。单元格的横截面形状可以如上文所描述的变化。壁流式基材的壁厚通常介于0.002与0.1英寸之间。代表性的可商购获得的基材由多孔堇青石构成，所述基材的实例为200cpsi并且壁厚为10密耳或300cpsi并且壁厚为8密耳，并且壁孔隙率度介于45％-65％之间。如钛酸铝、碳化硅和氮化硅等其它陶瓷材料也用作壁流式过滤器基材。然而，应当理解，本发明不限于特定基材类型、材料或几何形状。要注意，在基材是壁流式基材的情况下，催化剂组合物除了安置在壁的表面上之外还可以渗透到多孔壁的孔结构中(即，部分地或完全地使孔开口闭塞)。
图3A和3B展示了呈涂覆有如本文所描述的载体涂料组合物的流通式基材形式的示例性基材2。参考图3A，示例性基材2具有圆柱形形状和圆柱形外表面4、上游端面6和对应的下游端面8，下游端面与上游端面6相同。基材2具有形成在其中的多个平行的细气体流动通道10。如图3B所示，流动通道10由壁12形成，并且从上游端面6延伸到下游端面8延伸穿过基材2，通道10畅通无阻，以允许流体(例如气流)经由其气流通道10纵向地穿过基材2流动。如在图3中更容易看到的，壁12的尺寸和配置使得气流通道10具有基本上规则的多边形形状。如图所示，如果需要，载体涂料组合物可以多层、不同的层施加。在所展示的实施例中，载体涂料由粘附到基材构件的壁12的离散第一载体涂料层14和涂覆在第一载体涂料层14之上的第二离散第二载体涂料层16组成。在一个实施例中，当前要求保护的发明还用两个或更多个(例如，3个或4个)载体涂料层来实践并且不限于所展示的两层实施例。
图4展示了呈涂覆有如本文所描述的载体涂料层组合物的壁流式过滤器基材形式的示例性基材2。如图4所示，示例性基材2具有多个通道52。通道被过滤器基材的内壁53管状地包围。基材具有入口端54和出口端56。交替的通道在入口端用入口塞子58塞住，并且在出口端用出口塞子60塞住，以在入口54和出口56处形成相对的棋盘图案。气流62通过未堵塞的通道入口64进入，被出口塞60阻止，并通过通道壁53(其是多孔的)扩散到出口侧66。气体由于入口塞子58不能返回壁的入口侧。用于本发明的多孔壁流式过滤器被催化，因为所述元件的壁上具有或包含一种或多种催化材料。催化材料可以单独存在于元件壁的入口侧上，单独存在于出口侧上，入口侧和出口侧两者上，或者壁本身可以全部或部分地由催化材料组成。本发明包含在元件的入口和/或出口壁上使用一层或多层催化材料。
在以下非限制性实施例的帮助下对当前要求保护的发明进行了解释。
在一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)选自铂、钯和其任何组合的铂族金属，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；ii)金属氧化物纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量为1.0到20wt.％；以及iii)氧化铝组分载体，
其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:10，其中所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝载体上，
其中所述纳米颗粒的通过透射电子显微镜法(TEM)测量的D90直径的范围为1.0nm到50nm；
b)顶层，所述顶层包括至少一种铂族金属和至少一种载体，所述至少一种铂族金属包括钯、铂、铑或其任何混合物，所述至少一种载体选自氧化铝载体、储氧组分和氧化锆组分；以及
c)基材。
所述氧化铝载体包括氧化铝、氧化镧-氧化铝、二氧化铈-氧化铝、二氧化铈-氧化锆-氧化铝、氧化锆-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-氧化铝或其任何组合。
所述氧化锆组分包括氧化锆、氧化镧-氧化锆、钡-氧化锆或二氧化铈-氧化锆。
所述储氧组分包括二氧化铈-氧化锆、二氧化铈-氧化锆-氧化镧、二氧化铈-氧化锆-钇、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钇、二氧化铈-氧化锆-钕、二氧化铈-氧化锆-镨、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钕、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-镨、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钕-镨或其任何组合。
在一个实施例中，用于制备催化制品的氧化铝组分是氧化铝。在另一个实施例中，所述氧化铝组分是氧化铝或掺杂有掺杂剂的氧化铝，其中所述掺杂剂选自氧化镧、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆、氧化锆、氧化镧-氧化锆、氧化钡、氧化钡-氧化镧、氧化钡-氧化镧-氧化钕、氧化钡-二氧化铈、二氧化铈-氧化锆和其任何组合，其中按氧化铝的总重量计，所述掺杂剂的量的范围为5.0到30wt.％。
在一个实施例中，所述底层和/或所述顶层包括至少一种碱土金属氧化物，所述至少一种碱土金属氧化物包括氧化钡、氧化锶、氧化镧或其任何组合，按所述底层或所述顶层的总重量计，所述至少一种碱土金属氧化物的量为1.0到20wt.％。
在另一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；ii)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及iii)氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:10，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括至少一种铂族金属和至少一种载体，所述至少一种铂族金属包括钯、铂、铑或其任何混合物，所述至少一种载体选自氧化铝载体、储氧组分、氧化锆组分；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；ii)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及iii)氧化铝组分，其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；以及
c)基材。
在仍另一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；ii)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及iii)氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑和负载在氧化铝组分、储氧组分和氧化锆组分中的任何一种上的铂；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；ii)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及iii)氧化铝，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括负载在储氧组分和氧化铝组分上的铑和负载在氧化铝组分、储氧组分和氧化锆组分中的任何一种上的铂；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；
和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；和
催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为1.0到10wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm，
ii)负载在储氧组分上的钯；和
iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括：
i)负载在储氧组分上的铑；和
ii)负载在氧化铝组分上的铑；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
ii)负载在储氧组分上的钯；
iii)氧化钡；和
iv)氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括负载在氧化铝和储氧组分上的铑；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm，
ii.负载在储氧组分上的钯，
iii.氧化钡；和
iv.氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在氧化铝和储氧组分上的铑；ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；和
ii.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和氧化铝上的铑；和
ii.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；
ii.负载在氧化铝组分、储氧组分和氧化锆组分中的任何一种上的铂；以及
iii.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和氧化铝上的铑：
ii.负载在氧化铝组分、储氧组分和氧化锆组分中的任何一种上的铂；以及
iii.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，钯和所述氧化锆纳米颗粒两者均匀分散在氧化铝上，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm，
以及
ii)负载在储氧组分上的钯；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；以及ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
ii.负载在储氧组分上的钯；和
iii.氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；以及ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及ii)负载在储氧组分上的钯，
b)顶层，所述顶层包括：
i)负载在储氧组分和/或氧化铝载体上的铑和钯；以及
ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；ii)负载在储氧组分上的钯；和iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在储氧组分和/或氧化铝载体上的铑和钯；以及ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；ii)负载在储氧组分上的钯；和iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；ii)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；ii)负载在储氧组分上的钯；iii)氧化钡；和iv)氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑和钯；
ii.催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
iii.氧化钡；和
iv.氧化镧；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；和
ii.催化剂，所述催化剂包括铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；
氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；
以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中铂、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；和
ii.催化剂，所述催化剂包括铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中铂、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为1.0到10wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触；ii)负载在储氧组分上的钯；和iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分上的铑；和
ii.催化剂，所述催化剂包括铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂和氧化铝组分的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15
wt.％，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中铂、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在一个示例性实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到10wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；ii)负载在储氧组分上的钯；和iii)氧化钡，
其中所述顶层包括：a)负载在储氧组分上的铑；b)催化剂，所述催化剂包括铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；和氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中铂、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中铂和钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；和c)氧化钡；以及
c)基材。
在一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
b)顶层，所述顶层包括负载在储氧组分和/或氧化铝载体上的铑；以及
c)基材。
在另一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝，
其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm，
ii)负载在储氧组分上的钯；和
iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括：
i)负载在储氧组分上的铑；和
ii)负载在氧化铝组分上的铑；以及
c)基材。
在仍另一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中钯、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
ii)负载在储氧组分上的钯；
iii)氧化钡；和
iv)氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括负载在氧化铝和储氧组分上的铑；以及
c)基材。
在仍另一个实施例中，所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i)催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；
ii)负载在储氧组分上的钯；
iii)氧化钡；和
iv)氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括负载在氧化铝载体和储氧组分上的铑；和催化剂，所述催化剂包括钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及氧化铝组分，
其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中钯、钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为5.0nm到20nm；以及
c)基材。
在当前要求保护的发明的另一方面，提供一种用于制备如本文所描述的层状催化制品的方法。在一个实施例中，所述方法涉及制备底层浆料，随后将所述底层浆料沉积在基材上，以获得底层。进一步地，制备顶层浆料，并将所述顶层浆料沉积在所述底层上以获得顶层，随后在范围为400到700℃的温度下进行煅烧。
在一个实施例中，所述方法进一步包括在将所述顶层沉积在所述底层上之前进行煅烧的步骤，其中所述煅烧是在范围为400到700℃的温度下执行的。
在一个实施例中，制备所述底层浆料的步骤涉及以下步骤：
在第一步骤中，将选自钯、铂和铑的至少一种铂族金属分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在氧化铝组分载体上以获得第一混合物。
在下一步骤中，将包括铂、铑、钯或其任何组合的至少一种铂族金属沉积在选自氧化铝组分和储氧组分的至少一种载体上以获得第二混合物，将所述第一混合物和所述第二混合物混合以获得第二层浆料。
在一个实施例中，制备所述顶层浆料的步骤涉及将包括铂、铑、钯或其任何组合的至少一种铂族金属沉积在选自氧化铝载体和储氧组分的至少一种载体上。
在一个实施例中，制备所述底层浆料或所述顶层浆料的步骤包括选自以下的技术：初湿浸渍技术(A)、共沉淀技术(B)和共浸渍技术(C)。
初润浸渍技术，也被称为毛细管浸渍或干浸渍，通常用于合成非均相材料，即催化剂。典型地，金属前体溶解在水溶液或有机溶液中，并且然后将含金属的溶液添加到催化剂载体中，所述催化剂载体含有与添加的溶液体积相同的孔体积。毛细管作用将溶液吸入载体的孔中。添加的溶液超过载体孔的体积导致溶液的传输从毛细管作用过程转变为慢得多的扩散过程。催化剂被干燥和煅烧以去除溶液内的挥发性组分，将金属沉积在催化剂载体的表面上。浸渍材料的浓度分布取决于在浸渍和干燥期间孔内的传质条件。
载体颗粒通常干燥到足以吸附基本上所有的溶液以形成潮湿固体。通常利用活性金属的水溶性化合物或络合物的水溶液，如氯化铑、硝酸铑(例如，Ru(N0)3及其盐)、乙酸铑或其组合，其中铑是活性金属并且硝酸钯、四胺钯、乙酸钯或其组合，其中钯是活性金属。用活性金属溶液处理载体颗粒之后，如通过在升高的温度(例如，100-150℃)下热处理颗粒一段时间(例如，1-3小时)来对颗粒进行干燥，并且然后进行煅烧以将活性金属转化成更具催化活性的形式。示例性煅烧工艺涉及在空气中在约400-550℃的温度下热处理10分钟到3小时。可根据需要重复上述工艺，以达到期望的活性金属浸渍水平。
如上所述的催化剂组合物通常以如上所述的催化剂颗粒的形式制备。这些催化剂颗粒与水混合以形成浆料来涂覆如蜂窝型基材等催化剂基材。除了催化剂颗粒之外，浆料可以任选地含有呈氧化铝、二氧化硅、乙酸锆、胶体氧化锆或氢氧化锆形式的粘合剂、缔合增稠剂和/或表面活性剂(包含阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂)。其它示例性粘合剂包含勃姆石、γ-氧化铝或δ/θ氧化铝以及硅溶胶。当存在时，粘合剂的用量通常为总载体涂料装载量的约1.0wt.％-5.0wt.％。向浆料中添加酸性或碱性物质以相应地调节pH。例如，在一些实施例中，通过添加氢氧化铵、硝酸水溶液或乙酸来调节浆料的pH。浆料的典型pH范围为约3.0到12。
可以将浆料研磨以减小粒度并且增强颗粒混合。研磨在球磨机、连续研磨机或其它类似设备中完成，并且浆料的固体含量可以为例如约20wt.％-60wt.％，更具体地为约20wt.％-40wt.％。在一个实施例中，研磨后浆料的特征在于D90粒度为约10到约40微米，优选地约10到约30微米，更优选地约10到约15微米。D90使用专用的粒度分析仪来测定。此实例中采用的设备使用激光衍射来测量小体积浆料中的粒度。典型地，D90以微米为单位，意指按数量计，90％的颗粒具有小于所述值的直径。
使用任何本领域已知的载体涂料技术将浆料涂覆在催化剂基材上。在一个实施例中，催化剂基材在浆料中浸涂一次或多次或以其它方式用浆料涂覆。此后，经过涂覆的基材在高温(例如，100-150℃)下干燥一段时间(例如，10分钟-3小时)，并且然后通过例如在400-700℃下加热煅烧，通常持续约10分钟到约3小时。在干燥和煅烧之后，最终的载体涂料涂层被视为基本上不含溶剂。煅烧之后，可通过计算基材的涂覆和未涂覆重量的差异来测定通过上述载体涂料技术获得的催化剂装载量。如对本领域技术人员显而易见的是，可通过更改浆料流变性来修改催化剂装载量。另外，可以根据需要重复产生载体涂料的涂覆/干燥/煅烧工艺，以将涂层构造到期望的装载量水平或厚度，这意味着可能施涂多于一种载体涂料。
在某些实施例中，通过使经过涂覆的基材经受热处理来老化经过涂覆的基材。在一个具体实施例中，老化是在约850℃到约1050℃的温度下在空气中vol.％水的环境中进行持续20小时。因此在某些实施例中提供了老化的催化剂制品。在某些实施例中，具体地有效的材料包括基于金属氧化物的载体(包含但不限于基本上100％的二氧化铈载体)，其在老化(例如，在约850℃到约1050℃下，空气中10vol.％的水，20小时老化)时保持高百分比(例如，约95％-100％)的其孔体积。
在一个示例性实施例中，制备了包括以下的催化制品：底层，所述底层包括i)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；ii)D90直径的范围为5.0nm到20nm的氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及iii)氧化铝组分，其中钯和所述氧化锆，其中所述氧化锆纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，其中所述纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触；顶层，所述顶层包括负载在二氧化铈-氧化锆和氧化铝上的铑；以及基材。所述方法涉及以下步骤：初始地，将Pd前体和胶体ZrO2溶胶材料共浸渍到基于氧化铝的载体上，随后进行煅烧(550℃持续2小时)，以获得第一混合物。单独地，在添加氧化钡的情况下将钯浸渍在二氧化铈-氧化锆上以获得第二混合物。将所述第一混合物和所述第二混合物混合在一起以获得沉积在基材上的底层浆料。制备另一种浆料，其中将铑浸渍在氧化铝和二氧化铈-氧化锆载体上并沉积在所述底层上。
使用断油(浓淡)方案将载体涂覆的催化剂在950℃下在真正的发动机上老化75小时，并使用FTP-75循环在车辆上进行测试。
车辆测试结果清楚地示出，以胶体ZrO2溶胶作为基于Al2O3载体上的Pd促进剂的本发明催化剂提供了改进较大的HC和NOx性能。发现了最佳的胶体ZrO2粒度为5.0-20nm。如100nm等较大的胶体ZrO2粒度没有提供益处或甚至使TWC性能恶化。表征结果示出，使用适当大小的胶体ZrO2溶胶作为Pd促进剂可以较好地提高Pd在基于Al2O3的载体上的分散，这可能是由于Pd与纳米ZrO2之间的电子间相互作用并且会使得TWC性能大大改进。
结果示出，与参考催化剂相比，烃(HC)排放在中床中减少了30-40％并且在尾管中减少了10-20％，并且氮氧化物(NOx)排放在中床中减少了60-70％并且在尾管中减少了30-40％。通过使用ZrO2作为有效Pd促进剂使TWC性能提高对降低PGM使用量特别有益，尤其是在最近Pd价格变得高得多时。
根据当前要求保护的发明的另一方面，提供了一种处理气态排出流的方法，所述气态排出流包括烃、一氧化碳和氮氧化物，所述方法包括使所述排出流与根据当前要求保护的发明的方法获得的催化剂或层状催化制品或层状催化制品接触。
另一方面，提供了一种降低气态排出流中的烃、一氧化碳和氮氧化物水平的所述方法，所述方法包括使所述气态排出流与通过当前要求保护的方法获得的催化剂或层状催化制品或层状催化制品接触以降低排出气体中的所述烃、一氧化碳和氮氧化物水平。
仍另一方面，提供了一种催化剂或层状催化制品的用途，其用于净化包括烃、一氧化碳和氮氧化物的气态排出流。
当前要求保护的发明进一步提供了一种用于内燃机的排出系统，所述排出系统包括安置在内燃机下游或上游的催化剂或层状催化制品。在一个实施例中，所述层状催化制品在汽油发动机车辆中与常规CC2催化剂(紧密偶催化剂)一起用作CC1催化剂(紧密偶催化剂)。在另一个实施例中，所述层状催化制品在汽油发动机车辆中与常规CC1催化剂(紧密偶催化剂)一起用作CC2催化剂(紧密偶催化剂)。
以下实例更全面地说明了当前要求保护的发明的各方面，所述实例是为了说明本发明的某些方面而阐述的并且不应被解释为对本发明的限制。
实例1：层状三元催化剂(参考催化剂-1，RC-1，底层：Pd-Al，顶层：Rh-Al/OSC)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法(incipient wetness method)将硝酸钯溶液(18.52g，Pd浓度＝27.6％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝350克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(18.52克)浸渍到储氧材料(OSM)(481克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5％，Y＝5％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
在混合下将经煅烧的氧化铝载钯添加到水中。向其中添加乙酸钡(192.5g)和96的乙酸氧锆以获得混合物。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。
向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(9.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(11.1g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝481克)上。将经浸渍的氧化铝载Rh添加到含有分散于390克的水中的102.5克的分散储氧材料(分散于390克的水中的储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水上。将浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(11.1g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到340克的储氧材料(OSC＝CeO2-ZrO2)上。将OSC上经浸渍的Rh添加到含有分散于390克的水中的102.5克的分散储氧材料(分散于390克的水中的储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水上。将获得的浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pd＝0.0256g/in3，储氧材料(OSM)＝1.25g/in3，氧化铝＝0.95g/in3，ZrO2＝0.05g/in3，BaO＝0.3g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。总底部载体涂料装载量：2.6g/in3。
●顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，氧化铝＝0.5g/in3，OSM＝.35，ZrO2＝0.05g/in3，氧化铝粘合剂：0.025g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.27g/in3。
实例2：层状三元催化剂(本发明催化剂-1，IC-1，底层：Pd-胶体氧化锆-Al，并且顶层：Rh-Al/Zr)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸钯溶液(28.6g，Pd浓度＝27.6％)与98.6克的水分散的胶体氧化锆溶液(固体ZrO2＝30％，平均粒度：≤5.0-20nm，通过TEM测得)混合，并浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝593克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(28.5克)浸渍到储氧材料(OSM)(759克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
在混合下将经煅烧的氧化铝载钯-氧化锆添加到水中。向其中添加乙酸钡(300g)和98.6的乙酸氧锆以获得混合物。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(22.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。通过TEM和/或能量色散x射线光谱(EDS)对所得载体涂料进行表面分析，并且发现了钯和氧化锆均匀分散并固定在氧化铝载体上。图5b展示了均匀分散。通过TEM分析的粒度示出了5到20nm大小的氧化锆纳米颗粒。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(11.1g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝488克)上。将经浸渍的氧化铝载Rh添加到含有分散于390克的水中的102.5克的分散储氧材料(分散于390克的水中的储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水中。将获得的浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(11.1g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到340克的储氧材料(OSC＝CeO2-ZrO2)上。将OSC上经浸渍的Rh添加到含有分散于390克的水中的102.5克的分散储氧材料(分散于390克的水中的储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水中。将浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pd＝0.0256g/in3，储氧材料(OSM)＝1.25g/in3，胶体ZrO2＝0.125，氧化铝＝0.95g/in3，BaO＝0.3g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。
●总底部载体涂料装载量：2.7g/in3。
●顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，氧化铝＝0.5g/in3，OSM＝.35，ZrO2＝0.05g/in3，氧化铝粘合剂：0.025g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.27g/in3。
参考催化剂(RC-1)和本发明催化剂(IC-1)在基材上具有分层结构的设计如图1A中所示。图1A展示了铑顶涂层在两种催化剂(RC-1和IC-1)中保持相同，而两种催化剂的底涂层(第一层)都有所变化。即，本发明催化剂(IC-1)的底涂层在基于Al2O3的载体上含有Pd以及胶体ZrO2，并且参考催化剂(RC-1)的底涂层在基于Al2O3的载体上含有Pd且不含胶体氧化锆。
参考催化剂(RC-1)和本发明催化剂(IC-1)的比较测试：
将完全按照先前制备的载体涂覆的催化剂(Pd/Rh＝46/4g/ft3；4.16”×3.0”，600/4)在发动机上在950℃下老化75小时，并且然后作为CC-1催化剂在车辆上进行FTP-75循环测试。CC-2催化剂在所有测试中保持相同，它是简单的Pd底涂层和Rh顶涂层催化剂，其中Pd:Rh装载量为14/4g/ft3。
图2A示出了针对累积中床和尾管HC和NOx排放对参考催化剂(RC-1)和本发明催化剂(IC-1)在车辆上进行的FTP-75测试的结果。清楚地观察到，充当Pd促进剂的ZrO2溶胶材料使中床HC排放显著减少。发现HC减少34％。从尾管HC排放分析发现，ZrO2溶胶促进剂使HC累积排放减少14％。进一步地，与参考催化剂(RC-1)相比，含有ZrO2溶胶的本发明催化剂(IC-1)示出了中床的NOx排放的显著减少。发现减少72％。从尾管HC排放分析发现，ZrO2溶胶促进剂使NOx排放减少了39％。因此，基于HC排放结果和NOx排放结果两者，可以清楚地得出以下结论：ZrO2溶胶材料与Pd一起共浸渍到Al2O3上可以显著提高HC和NOx还原性能。
实例3：层状三元催化剂(参考催化剂-2，RC-2，顶层和底层两者都含有Al载Pd)的制备：
A.底层制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸钯溶液(11.46g，Pd浓度＝27.6％)浸渍到用4％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝303克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(17.2克)浸渍到储氧材料(OSM，606克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
将经煅烧的氧化铝载钯在约4.0-4.5的pH下在混合下添加到含有硝酸镧溶液(99g，La2O3＝30％)的水，添加硫酸钡(91.4g，BaO＝65％)。使用硝酸将混合物的pH调节至4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(59，20％固体下)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法(incipient wetness method)将硝酸钯溶液(19.95g，Pd浓度＝27.6％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝388克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(6.65g)和硝酸铑(12.06g)的溶液浸渍到储氧材料(OSM，528g，OSC＝10％CeO2)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
将经煅烧的氧化铝载钯在约4.0-4.5的pH下在混合下添加到含有硝酸镧溶液(146g，La2O3＝27％)的水。向其中添加硫酸钡(60g，BaO＝65％)。使用硝酸将混合物的pH调节至4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
将储氧材料(Ce-ZO2，10％CeO2)上经煅烧的钯/铑添加到水，并用硝酸调节pH以达到pH为约4.0-4.5。使用艾格尔磨机将浆料连续研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
如果需要，将获得的两种浆料混合，并将pH调节至约4.0-4.5。向这个混合物添加氧化铝粘合剂(52@20％固体)并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约1.9g/in3。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pd＝0.0133g/in3，储氧材料(OSM)＝1.0g/in3，氧化铝＝0.5g/in3，BaO＝0.1g/in3，La2O3＝0.05g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
●总底部载体涂料装载量：1.68g/in3。
●顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，Pd＝0.0133g/in3，氧化铝＝0.75g/in3，OSM＝1.0g/in3，La2O3＝.075g/in3，BaO＝0.075g/in3，氧化铝粘合剂：0.025g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.94g/in3。
实例4：层状三元催化剂(本发明催化剂-2，IC-2，顶层和底层两者都含有Pd-胶体氧化锆-Al)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸钯溶液(11.9g，Pd浓度＝25.8％)和143.5g胶体氧化锆(20％氧化锆固体，平均粒度：小于≤5.0-20nm)的混合物浸渍到用4.0％氧化镧(掺杂La的氧化铝＝289g)稳定的氧化铝上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(17.8克)浸渍到储氧材料(OSM)(590克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
将氧化铝-氧化锆上经煅烧的钯在约4.0-4.5的pH下在混合下添加到含有硝酸镧溶液(108.5g，La2O3＝30％)的水。向其中添加硫酸钡(88.6g，BaO＝65％)。使用硝酸将混合物的pH调节至4.5-5。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(58，20％固体下)添加到混合物并充分混合。随后将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约1.73g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸钯溶液(19.2g，Pd浓度＝25.8％)胶体氧化锆(185g，20％的ZrO2固体下)的混合物浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝373克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(6.4g)和硝酸铑(11.6g)的溶液浸渍到储氧材料(OSM)(509g)(OSC＝10％CeO2)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
将氧化铝-氧化锆上经煅烧的钯在约4.0-4.5的pH下在混合下添加到含有硝酸镧溶液(140g，La2O3＝27％)的水。向其中添加硫酸钡(57g，BaO＝65％)。使用硝酸将混合物的pH调节至4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
如果需要，将获两种浆料混合，并将pH调节至约4.0-4.5。向这个混合物添加氧化铝粘合剂(50g，20％固体下)并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.0g/in3。
整体载体涂料装载量：
底层涂料：Pd＝0.0133g/in3，储氧材料(OSM)＝1.0g/in3，氧化铝＝0.5g/in3，氧化锆(胶体)＝0.05，BaO＝0.1g/in3，La2O3＝0.05g/in3，氧化铝粘合剂：0.02g/in3。
总底部载体涂料装载量：1.73g/in3。
顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，Pd＝.0133g/in3，氧化铝＝0.75g/in3，OSM＝1.0g/in3，La2O3＝0.075g/in3，BaO＝0.075g/in3，氧化锆＝0.075，氧化铝粘合剂：0.02g/in3。
总顶部载体涂料装载量：2.0g/in3。
图1B中示出了堇青石基材上的两种载体涂覆的催化剂(参考催化剂RC-2和本发明催化剂IC-2)设计有分层结构。参考催化剂(RC-2)的顶层和底层含有氧化铝载Pd，而本发明催化剂(IC-2)顶层和底层中含有氧化铝载钯和胶体氧化锆。
参考催化剂(RC-2)和本发明催化剂(IC-2)的比较测试：
将完全按照先前制备的载体涂覆的催化剂(Pd/Rh＝46/4g/ft3；4.16”×3.0”，600/4)在发动机上在950℃下老化75小时，并且然后作为CC-1催化剂在车辆上进行FTP-75循环测试。CC-2催化剂在所有测试中保持相同，它是简单的Pd底涂层和Rh顶涂层催化剂，其中Pd:Rh装载量为14/4g/ft3。
图2B示出了针对累积中床和尾管HC和NOx排放对参考催化剂(RC-2)和本发明催化剂(IC-2)在车辆上进行的FTP-75测试的结果。发现充当Pd促进剂的ZrO2溶胶材料使中床HC排放显著减少了39％。从尾管HC排放的分析发现，HC累积排放减少21％。与实例2类似，在NOx排放方面观察到更大的差异。与参考催化剂2相比，含有ZrO2溶胶的本发明催化剂2示出了中床的NOx排放的66％减少。进一步地，发现尾管中的NOx还原减少了31％。
实例5：层状三元催化剂(参考催化剂-3，RC-3，底层：Pd-Al，并且顶层：Rh-Al)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法(incipient wetness method)将硝酸钯溶液(30.5g，Pd浓度＝27.6％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝454克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(20.4克)浸渍到储氧材料(OSM)(652克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
在混合下将经煅烧的氧化铝载钯添加到水中。向其中添加乙酸钡(247g，BaO＝60％)、122g硝酸氧锆(ZrO2＝20％)和65克的硝酸镧溶液(La2O3＝26％)以获得浆料混合物。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(9.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(27.4g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝1041克)上。将氧化铝上经浸渍的Rh添加到含有分散于水中的245克的分散储氧材料(储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水上。将浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(9.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pd＝0.0266g/in3，储氧材料(OSM)＝1.3g/in3，氧化铝＝0.9g/in3，ZrO2＝0.05g/in3，BaO＝0.3g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
●总底部载体涂料装载量＝2.6g/in3。
●顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，氧化铝＝0.85g/in3，Ce-ZrO2＝0.15g/in3，氧化铝粘合剂：0.02g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.02g/in3。
实例6：层状三元催化剂(本发明催化剂-3，IC-3，底层：Pd-胶体氧化锆-Al，并且顶层：Rh-Al)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法将29.7g硝酸钯和179g胶体氧化锆(20％ZrO2，平均粒度：≤5.0-20nm)的混合物浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝441克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(19.8克)浸渍到储氧材料(OSM)(634克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
在混合下将经煅烧的氧化铝载钯-氧化锆添加到水中。向其中添加乙酸钡(240g，BaO＝60％)、119.5g硝酸氧锆(ZrO2＝20％)和63克的硝酸镧溶液(La2O3＝26％)以获得浆料混合物。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(9.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.7g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(27.4g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝1041克)上。将氧化铝上经浸渍的Rh添加到含有分散于水中的245克的分散储氧材料(储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水上。将浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(48.5克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pd＝0.0266g/in3，储氧材料(OSM)＝1.3g/in3，氧化铝＝0.9g/in3，胶体ZrO2＝0.125g/in3，BaO＝0.3g/in3，La2O3＝0.035g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
●总底部载体涂料装载量：2.7g/in3。
●顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，氧化铝＝0.85g/in3，Ce-ZrO2＝0.15g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.02g/in3。
实例7：层状三元催化剂(催化剂-4，C-4，底层：Pd-胶体氧化锆(100nm)-Al，并且顶层：Rh-Al)的制备：
A.底层(第一层)制备：
通过使用初湿含浸法将52.5g硝酸钯和313g胶体氧化锆(20％ZrO2，平均粒度：100nm)的混合物浸渍到用4.0％氧化镧(掺杂La的氧化铝＝780克)稳定的氧化铝上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(35克)浸渍到储氧材料(OSM)(1122克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
在混合下将经煅烧的氧化铝载钯-氧化锆添加到水中。向其中添加乙酸钡(425g，BaO＝60％)、211.4g硝酸氧锆(ZrO2＝20％)和112克的硝酸镧溶液(La2O3＝26％)以获得浆料混合物。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔(Eiger)磨机将混合物连续研磨至90％时的粒度分布小于20微米。向其中添加OSM上的经煅烧的Pd，并且使用硝酸将pH调节到4.5到5.0，并且研磨至90％时的粒度分布(PSD)小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(85.8克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.7g/in3。
B.顶层(第二层)制备：
通过使用初湿含浸法将硝酸铑溶液(27.4g，Rh浓度＝10.2％)浸渍到用4.0％氧化澜稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝1041克)上。将氧化铝上经浸渍的Rh添加到含有分散于水中的245克的分散储氧材料(储氧材料CeO2-ZrO2，其具有50％CeO2和50％ZrO2和约70％的固体)的水中。将浆料的pH保持处于约4.5，并将浆料研磨至90％时的粒度分布小于14微米。
最后，将氧化铝粘合剂(9.6克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.6g/in3。
整体载体涂料装载量：
底层涂料：Pd＝0.0266g/in3，储氧材料(OSM)＝1.3g/in3，氧化铝＝0.9g/in3，ZrO2＝0.125g/in3，BaO＝0.3g/in3，La2O3＝0.035g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
总底部载体涂料装载量＝2.7g/in3。
顶层涂料：Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，氧化铝＝0.85g/in3，Ce-ZrO2＝0.15g/in3，氧化铝粘合剂＝0.02g/in3。
总顶部载体涂料装载量：1.02g/in3。
堇青石基材上的三种载体涂覆的催化剂(参考催化剂RC-3、发明催化剂IC-3和催化剂-4(C-4))设计有分层结构，以检查胶体氧化锆的粒度的影响。图1C中示出了设计。
含有铑的这些催化剂的顶层保持相同，而含有钯的催化剂的底层进行了改性。参考催化剂(RC-3)的底层包含氧化铝载Pd和二氧化铈-氧化锆载Pd。本发明催化剂(IC-3)的底层包含负载在氧化铝上的粒度的范围为5.0到10nm的胶体氧化锆载Pd以及二氧化铈-氧化锆载Pd。催化剂-4(C-4)的底层与本发明催化剂(IC-3)的底层类似，不同之处在于其上沉积有Pd的胶体氧化锆的粒度为100nm。
参考催化剂(RC-3)、本发明催化剂(IC-3)和催化剂-4(C-4)的比较测试：
将完全按照先前制备的载体涂覆的催化剂(Pd/Rh＝46/4g/ft3；4.16”×3.0”，600/4)在发动机上在950℃下老化75小时，并且然后作为CC-1催化剂在车辆上进行FTP-75循环测试。CC-2催化剂在所有测试中保持相同，它是简单的Pd底涂层和Rh顶涂层催化剂，其中Pd:Rh装载量为14/4。图2C示出了针对累积中床HC和NOx排放对参考催化剂(RC-3)、本发明催化剂(IC-3)和催化剂-4(C-4)进行的FTP-75测试的结果。发现了与参考催化剂(RC-3)相比，在本发明催化剂(IC-3)中使用粒度较小(5-10nm)的胶体ZrO2溶胶材料作为Pd促进剂使中床HC排放减少，而在催化剂(C-4)中针对Pd使用粒度较大(100nm)的胶体ZrO2溶胶材料使中床HC排放增加。在NOx排放方面观察到大小较小和大小较大的胶体ZrO2溶胶对Pd的TWC性能的影响完全相反。与参考催化剂(RC-3)相比，含有粒度较小的ZrO2溶胶作为Pd促进剂的本发明催化剂(IC-3)示出了中床的NOx排放减少了16％。相比之下，含有粒度较大的ZrO2溶胶作为Pd促进剂的催化剂(C-4)示出了中床的NOx排放增加了32％，这表明大小较大的胶体ZrO2溶胶表现出对TWC性能的失活效应。
实例8：层状三元催化剂(本发明催化剂-5，IC-5，底层：Pd/Pt-胶体氧化锆，并且顶层：Pt-Al/Rh-OSC)的制备：
A.底层制备：
通过使用初湿含浸法将32.5g硝酸钯和213g胶体氧化锆(ZrO2水平为20％，平均粒度的范围为5.0-10nm)的混合物浸渍到用4％氧化镧(掺杂La的氧化铝＝663克)稳定的氧化铝上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(32.5克)浸渍到储氧材料(OSM)(1105克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
将经煅烧的氧化铝载钯-氧化锆添加到含有73.9克四氨基氢氧化铂(Pt＝18％)的水溶液。在混合下向获得的浆料添加289g乙酸钡(BaO＝60％)、乙酸锆(30％ZrO2)和299g乙酸钡(60％BaO)。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5。使用艾格尔磨机将混合物研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
单独地，将在负载在OSC上的Pd添加到水中。将pH调节至约4.5，随后研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
将两种浆料混合，并使用硝酸将pH调节至4.5到5.0。将氧化铝粘合剂(109克)添加到混合物并充分混合。将获得的最终混合物涂覆到陶瓷基材上，干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.3g/in3。
A.顶层制备：
通过使用初湿含浸法将30.8g四氨基氢氧化铂(Pt＝16％)浸渍到用4％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝429克)上。然后将混合物添加到硝酸钯溶液(硝酸钯溶液13.2克，Pd＝38％)中。将混合物充分混合并向其中加入硫酸钡，随后研磨至90％时的粒度大小为12-14微米。
单独地，将19.65g硝酸铑溶液浸渍到644克的含有10％CeO2的储氧材料上。将Rh沉淀到载体上，并研磨至90％时的粒度分布小于12微米。
将两种浆料混合，并使用硝酸将pH调节至4.5到5.0。向其中添加氧化铝粘合剂。将获得的最终浆料涂覆到陶瓷基材上，随后干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终浆料所产生的载体涂料装载量为约1.3g/in3。
整体载体涂料装载量：
底层涂料：Pt＝0.0154g/in3，Pd＝0.0176g/in3，储氧材料(OSM)＝1.25g/in3，氧化铝＝0.75g/in3，胶体ZrO2＝0.05g/in3，BaO＝0.2g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。
总底部载体涂料装载量＝2.3g/in3。
顶层涂料：Pt＝0.0066g/in3，Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，Pd＝.0044g/in3，氧化铝＝0.5g/in3，Ce-ZrO2＝0.75g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。
总顶部载体涂料装载量＝1.3g/in3。
实例9：层状三元催化剂(本发明催化剂-6，IC-6)的制备
底层：Pd/Pt-胶体氧化锆，并且顶层：Pd/Pt-胶体氧化锆和Rh-OSC
通过使用初湿含浸法将32.5g硝酸钯和213g胶体氧化锆(20％ZrO2，平均粒度：≤5.0-20nm)的混合物浸渍到用4.0％氧化镧稳定的氧化铝(掺杂La的氧化铝＝663克)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
单独地，通过使用初湿含浸法将硝酸钯(32.5克)浸渍到储氧材料(OSM)(1105克：OSM：Ce＝40％，Zr＝60％，La 5.0％，Y＝5.0％作为氧化物)上。然后将混合物在550℃下煅烧2小时。
浆料制备：
将经煅烧的氧化铝载钯-氧化锆添加到含有73.9克四氨基氢氧化铂(Pt＝18％)的水溶液。在混合下向获得的浆料添加289克的乙酸钡(BaO＝60％)，随后添加乙酸锆(30％ZrO2)和299g乙酸钡(60％BaO)。使用硝酸将混合物的pH调节到4.5-5.0。使用艾格尔磨机将混合物研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
单独地，将在负载在OSC上的Pd添加到水中。将pH调节至约4.5，随后研磨至90％时的粒度分布小于12-14微米。
将两种浆料混合，并使用硝酸将pH调节至4.5到5.0。向这个混合物添加氧化铝粘合剂(109克，20％固体)并充分混合。将获得的最终混合物涂覆到陶瓷基材上，随后干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约2.3g/in3。
B.顶层制备：
通过使用初湿含浸法将12.87g硝酸钯和121.6g胶体ZrO2的混合物浸渍到用4.0％氧化镧(掺杂La的氧化铝＝419克)稳定的氧化铝上。然后将浆料添加到含有30g四氨基氢氧化铂(Pt＝18％)的水溶液中，随后充分混合并研磨至90％的粒度为12-14微米。
单独地，将19.2g硝酸铑溶液浸渍到629克的含有10％CeO2的储氧材料上。将Rh沉淀到载体上，随后制备浆料并将pH调节至约4.5。向其中添加25.3g硫酸钡并研磨至90％时的粒度分布小于12微米。
将两种浆料混合，并使用硝酸将pH调节至4.5到5。向其中加入氧化铝粘合剂(98克，20％固体)并充分混合。将获得的最终混合物涂覆到陶瓷基材上，随后干燥并在550℃下煅烧2小时，所述最终混合物所产生的载体涂料装载量为约1.34g/in3。
整体载体涂料装载量：
●底层涂料：Pt＝0.0154g/in3，Pd＝0.0176g/in3，储氧材料(OSM)＝1.25g/in3，氧化铝＝0.75g/in3，胶体ZrO2＝0.05g/in3，BaO＝0.2g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。
●总底部载体涂料装载量＝2.3g/in3。
●顶层涂料：Pt＝0.0066g/in3，Rh＝0.0023g/in3(Rh＝4g/ft3)，Pd＝0.0044g/in3，氧化铝＝0.5g/in3，Ce-ZrO2＝0.75g/in3，胶体氧化锆＝0.03g/in3，氧化铝粘合剂＝0.025g/in3。
●总顶部载体涂料装载量：1.3g/in3。
堇青石基材上的两种载体涂覆催化剂(本发明催化剂IC-5和本发明催化剂-IC-6)设计有分层结构。图1D中示出了设计。
IC-5和IC-6两者的底涂层保持相同，含有基于Al2O3的载体上Pd和胶体ZrO2以及Pt。顶涂层有所变化。IC-5催化剂的顶涂层含有氧化铝载Pt、Pd和OSC载Rh，而IC-6催化剂的顶涂层含有Al2O3载Pd和胶体ZrO2、Pt以及OSC载Rh。
将完全按照先前制备的载体涂覆的催化剂在发动机上在950℃下老化75小时，并且然后作为CC-1催化剂在车辆上进行FTP-75循环测试。CC-2催化剂在所有测试中保持相同，它是简单的Pd底涂层和Rh顶涂层催化剂，其中Pd:Rh装载量为14/4g/ft3。
贯穿本说明书，对“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”的引用意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构、材料或特性被包含在当前要求保护的发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的不同地方出现的词语，如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”，不一定指当前要求保护的发明的相同实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式组合。本文所公开的所有各个实施例、方面和选项可以在所有变型中组合，而不管此类特征或元素是否在本文的特定实施例描述中被明确组合。当前要求保护的发明旨在整体地阅读，使得所公开的发明的任何可分离特征或要素在其各个方面和实施例的任一个中都应当被视为旨在是可以组合的，除非上下文另外明确指示。
尽管已经参考特定实施例描述了本文所公开的实施例，但是应当理解，这些实施例仅仅是对当前要求保护的发明的原理和应用的说明。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离当前要求保护的发明的精神和范围的情况下，可对当前要求保护的发明的方法和设备进行各种修改和变型。因此，当前要求保护的发明旨在包含在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化，并且上文所描述的实施例是出于说明而非限制的目的而呈现的。本文引用的所有专利和公开案以引用的方式并入本文中用于如所提到的其特定教导，除非具体提供了其它并入声明。
Claims (31)
1.一种汽车催化剂，其包括
i)铂族金属，所述铂族金属选自钯、铂、铑和其任何组合，按所述催化剂的总重量计，所述铂族金属的量为1.0到10wt.％；
ii)金属氧化物纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量为1.0到20wt.％；以及
iii)氧化铝组分，
其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:10，
其中所述金属氧化物纳米颗粒的通过透射电子显微镜法(TEM)测量的D90直径的范围为1.0nm到50nm，
其中通过透射电子显微镜法(TEM)分析或能量色散x射线光谱(EDS)分析确定，所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述纳米颗粒的通过透射电子显微镜法(TEM)测量的D90直径的范围为5.0nm到20nm。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的催化剂，其中按所述催化剂的总重量计，所述金属氧化物纳米颗粒的量的范围为3.0到15wt.％。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的催化剂，其中所述铂族金属与所述金属氧化物纳米颗粒紧密接触。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的催化剂，其中所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化锆纳米颗粒、二氧化铈纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、锰纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的催化剂，其中所述金属氧化物纳米颗粒包括选自氧化镧、钡、锰、钇、镨、钕、二氧化铈和锶的掺杂剂，其中按所述金属氧化物的总重量计，所述掺杂剂的量的范围为1.0到30wt.％。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的催化剂，其中所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化镧-氧化锆纳米颗粒、钡-氧化锆纳米颗粒、氧化钇-氧化锆纳米颗粒和二氧化铈-氧化锆纳米颗粒。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的催化剂，其中所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化镧-氧化铝纳米颗粒、二氧化铈-氧化铝纳米颗粒、二氧化铈-氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化镧-氧化锆-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化镧-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-氧化镧-氧化钕-氧化铝纳米颗粒、氧化钡-二氧化铈-氧化铝纳米颗粒和二氧化铈-氧化锆-氧化铝纳米颗粒。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的催化剂，其中所述氧化铝组分是氧化铝或掺杂有掺杂剂的氧化铝，其中所述掺杂剂选自氧化镧、二氧化铈、二氧化铈-氧化锆、氧化锆、氧化镧-氧化锆、氧化钡、氧化钡-氧化镧、氧化钡-氧化镧-氧化钕、氧化钡-二氧化铈、二氧化铈-氧化锆和其任何组合，其中按氧化铝的总重量计，所述掺杂剂的量的范围为5.0到30wt.％。
10.根据权利要求1到9所述的催化剂，其中所述氧化铝组分是表面积＞20m2/g且平均孔体积大于0.2cc/g的氧化铝或掺杂有掺杂剂的氧化铝。
11.根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂，其中所述催化剂包括：
a)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；
b)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及
c)氧化铝组分，
其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。
12.根据权利要求1到9所述的催化剂，其中所述催化剂包括：
a)钯，按所述催化剂的总重量计，所述钯的量为1.0到10wt.％；
b)铂，按所述催化剂的总重量计，所述铂的量为1.0到10wt.％；
c)氧化锆纳米颗粒，按所述催化剂的总重量计，所述氧化锆纳米颗粒的量为3.0到15wt.％；以及
d)氧化铝组分，
其中所述金属氧化物纳米颗粒与所述氧化铝组分的重量比的范围为1:1.5到1:7，
其中钯、铂和所述氧化锆纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，
其中钯和铂与所述氧化锆纳米颗粒紧密接触，
其中所述氧化锆纳米颗粒的D90直径的范围为1.0nm到50nm。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的催化剂，其中分散在所述氧化铝组分上的所述铂族金属和所述金属氧化物纳米颗粒或所述氧化锆纳米颗粒是热固定或化学固定的。
14.一种层状汽车催化制品，其包括根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂，所述催化剂任选地与至少一种第二铂族金属一起沉积在基材上作为顶层、底层或两者，其中所述基材选自流通式或壁流式金属基材和流通式或壁流式陶瓷基材。
15.根据权利要求14所述的催化制品，其中钯装载量为0.005到0.15g/in3，铑装载量为0.001到0.02g/in3，铂装载量为0.005到0.15g/in3，金属氧化物纳米颗粒装载量为0.005到0.25g/in3，并且氧化铝组分装载量为0.5到3g/in3。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的催化制品，其中所述底层和/或所述顶层包括至少一种碱土金属氧化物，所述至少一种碱土金属氧化物包括氧化钡、氧化锶、氧化镧或其任何组合，按所述顶层或所述底层的总重量计，所述至少一种碱土金属氧化物的量为1.0到20wt.％。
17.根据权利要求14到16中任一项所述的催化制品，其中所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；
b)顶层，所述顶层包括至少一种铂族金属和至少一种载体，所述至少一种铂族金属包括钯、铂、铑或其任何混合物，所述至少一种载体选自氧化铝、储氧组分和氧化锆组分；以及
c)基材。
18.根据权利要求14到17中任一项所述的催化制品，其中所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；
b)顶层，所述顶层包括负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；以及
c)基材。
19.根据权利要求14到18中任一项所述的催化制品，其中所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括：
i.根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；
ii.负载在储氧组分上的钯；和
iii.氧化钡和/或氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分上的铑；和
ii.负载在氧化铝组分上的铑；以及
c)基材。
20.根据权利要求14到19中任一项所述的催化制品，其中所述催化制品包括：
a)底层，所述底层包括i)根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；ii)负载在储氧组分上的钯；以及iii)氧化钡；
b)顶层，所述顶层包括i)负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑；以及ii)根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；以及
c)基材。
21.根据权利要求14到20中任一项所述的催化制品，其中所述催化制品包括
a)底层，所述底层包括i)根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；ii)负载在储氧组分上的钯；iii)氧化钡；以及iv)氧化镧；
b)顶层，所述顶层包括：
i.负载在储氧组分和/或氧化铝组分上的铑和钯；
ii.根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂；
iii.氧化钡；和
iv.氧化镧；以及
c)基材。
22.根据权利要求14到21中任一项所述的催化制品，其中所述氧化铝包括氧化铝、氧化镧-氧化铝、二氧化铈-氧化铝、二氧化铈-氧化锆-氧化铝、氧化锆-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-氧化铝或其任何组合，
其中所述氧化锆组分包括氧化锆、氧化镧-氧化锆、钡-氧化锆或二氧化铈-氧化锆，并且
其中所述储氧组分包括二氧化铈-氧化锆、二氧化铈-氧化锆-氧化镧、二氧化铈-氧化锆-钇、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钇、二氧化铈-氧化锆-钕、二氧化铈-氧化锆-镨、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钕、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-镨、二氧化铈-氧化锆-氧化镧-钕-镨或其任何组合。
23.一种用于制备根据权利要求1到13中任一项所述的汽车催化剂的方法，所述方法包括i)将选自钯、铂和铑的至少一种铂族金属分散到D90直径的范围为1.0nm到50nm的胶体金属氧化物纳米颗粒中以获得混合物；以及ii)将所述混合物共浸渍在氧化铝组分上以获得催化剂，
所述方法的特征在于所述铂族金属和所述金属或金属氧化物纳米颗粒均匀分散在所述氧化铝组分上，并且所述铂族金属与所述金属氧化物纳米颗粒紧密接触。
24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括将所述铂族金属和/或所述金属或金属氧化物纳米颗粒热固定或化学固定在所述氧化铝组分上的步骤。
25.一种用于制备根据权利要求14到22中任一项所述的层状汽车催化制品的方法，其中所述方法包括：制备底层浆料；将所述底层浆料沉积在基材上以获得底层；制备顶层浆料；以及将所述顶层浆料沉积在所述底层上以获得顶层，然后在范围为400到700℃的温度下进行煅烧。
26.根据权利要求23到25中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括在将所述顶层沉积在所述底层上之前进行煅烧的步骤，其中所述煅烧是在范围为400到700℃的温度下执行的。
27.一种处理气态排出流的方法，所述气态排出流包括烃、一氧化碳和氮氧化物，所述方法包括使所述排出流与根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂或根据权利要求14到22中任一项所述的层状催化制品接触。
28.一种降低气态排出流中的烃、一氧化碳和氮氧化物水平的方法，所述方法包括使所述气态排出流与根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂或根据权利要求14到22中任一项所述的层状催化制品接触以降低排出气体中的所述烃、一氧化碳和氮氧化物水平。
29.一种根据权利要求1到13中任一项所述的催化剂的用途，其用于净化包括烃、一氧化碳和氮氧化物的气态排出流。
30.一种根据权利要求14到22中任一项所述的层状催化制品的用途，其用于净化包括烃、一氧化碳和氮氧化物的气态排出流。
31.一种用于内燃机的排出系统，所述排出系统包括安置在内燃机的下游或上游的根据权利要求14到22中任一项所述的催化制品。
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