u-Mn硝酸鹽溶液沉淀于Nb205-Zr02載體氧化物含水漿料上，為此可將合適量的氫氧化鈉(NaOH)溶液、碳酸鈉(Na2CO3)溶液、氫氧化銨(NH4OH)溶液、四乙基氫氧化銨(TEAH)溶液和其他合適的堿溶液中的一種或多種加入Cu-Mn/Nb205-Zr02漿料。對(duì)于沉淀方法，Cu-Mn/Nb205-Zr02漿料的pH可通過(guò)加入合適量的堿溶液使用合適的堿溶液而調(diào)整為約7-9的范圍。經(jīng)沉淀的漿料可在室溫下在繼續(xù)攪拌下老化約12-24小時(shí)的時(shí)間。
[0048]對(duì)于制備粉末OSM，在沉淀步驟后，漿料可經(jīng)過(guò)過(guò)濾和洗滌，其中得到的材料可在約120°C下干燥過(guò)夜，隨后在約550 °C至約650 °C的合適溫度下，優(yōu)選在約600 °C下煅燒約5小時(shí)。根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的原則，制備的所公開的OSM的粉末可用于各種催化劑體系的應(yīng)用，特別是TWC體系。
[0049]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容中的原則，OSM可作為涂層用于基材(使用具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的堇青石材料)上，其中基材可具有多個(gè)帶有合適空隙的通道。采用真空計(jì)量加料和涂覆體系，可使呈Cu-Mn/Nb205-Zr02含水漿料形式的OSM沉積在合適的基材上以形成載體涂層(WC) ο在本發(fā)明公開內(nèi)容中，可將多種容量的WC載荷涂覆在合適的基材上。多種WC載荷可在約60g/L至約200g/L變化，在本發(fā)明公開內(nèi)容中特別是約120g/L。隨后，在將合適載荷的Cu-MiVNb2O5-ZrO2沉積在基材上以后，可處理載體涂層。
[0050]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容中的一個(gè)實(shí)施方案，WC的處理能夠采用合適的干燥和加熱方法?？墒匈?gòu)的氣刀干燥體系可用于干燥WC?？墒褂每墒匈?gòu)的燒制(煅燒)體系進(jìn)行熱處理。該處理可在約550°C至約650°C的溫度下，優(yōu)選在約600°C下進(jìn)行約2小時(shí)至約6小時(shí)，優(yōu)選約4小時(shí)。
[0051]沉積在基材上的合適的OSM可具有總載荷約120g/L的化學(xué)組成，其包含具有約10g/L至約15g/L的銅載荷和約20g/L至25g/L的錳載荷的Cu-Mn尖晶石結(jié)構(gòu)。Nb2O5-ZrO2載體氧化物可具有約80g/L至約90g/L的載荷。
[0052]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容中的原則，所公開的OSM體系可經(jīng)受在OSC等溫振蕩條件下的測(cè)試以測(cè)定在所選溫度下的O2和CO延遲時(shí)間以及OSC性能。當(dāng)可選擇溫度范圍以進(jìn)一步表征OSM材料的OSC性能時(shí)，可得到一組不同的O2和CO延遲時(shí)間。由測(cè)試得到的OSC性能可用于與包含Ce基OSM的PGM催化劑比較。為了檢測(cè)不含PGM和RE金屬的所公開的OSM體系的熱穩(wěn)定性，可在約900°C下利用約10%的蒸汽/空氣將樣品水熱老化約4小時(shí)并與多個(gè)新鮮樣品比較結(jié)果。
[0053]OSC等溫振蕩測(cè)試程序
[0054]所公開的OSM的OSC性能的測(cè)試可在等溫振蕩條件下進(jìn)行以測(cè)定O2和CO延遲時(shí)間(達(dá)到進(jìn)料信號(hào)中的O2和CO濃度的50%所需要的時(shí)間)。可對(duì)新鮮的和經(jīng)水熱老化的所公開的OSM的樣品以及對(duì)PMG催化劑樣品進(jìn)行測(cè)試以比較所公開的OSM的性能。
[0055]OSC等溫測(cè)試可在約575 °C的溫度下利用具有在惰性氮?dú)?N2)中稀釋的約4，OOOppm的濃度的02，或具有在惰性N2中稀釋的約8 ,OOOpprn的濃度的CO的進(jìn)料進(jìn)行。OSC等溫振蕩測(cè)試可使用60，000hr-l的空速(SV)在石英反應(yīng)器中在干燥犯下由室溫上升至約575°C的等溫溫度進(jìn)行。在約575°C的溫度下，OSC測(cè)試可由O2在反應(yīng)器中流動(dòng)通過(guò)OSM樣品而開始，并且在2分鐘后，進(jìn)料流動(dòng)可切換到CO，其在另外2分鐘內(nèi)在反應(yīng)器中流動(dòng)通過(guò)OSM樣品，實(shí)現(xiàn)在總時(shí)間約I，000秒期間在CO和O2流動(dòng)之間的等溫振蕩條件。此外，可使O2和⑶在不含所公開的OSM的空測(cè)試反應(yīng)器中流動(dòng)。隨后，測(cè)試可使O2和CO在包含所公開的OSM的新鮮樣品的試管反應(yīng)器中流動(dòng)而進(jìn)行，并且觀察/測(cè)量所公開的OSM的OSC性能。由于所公開的OSM可具有OSC性能，在O2流動(dòng)時(shí)，OSM可儲(chǔ)存O2。隨后，當(dāng)CO可流動(dòng)時(shí)，不存在O2流動(dòng)，并且在所公開的OSM中儲(chǔ)存的O2可與CO反應(yīng)而形成C02?？蓽y(cè)量OSM可儲(chǔ)存O2的時(shí)間和CO可氧化而形成CO2的時(shí)間。
[0056]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容中的原則，OSC測(cè)試可幫助分析/測(cè)量元素碳平衡并且顯示:在CO流動(dòng)通過(guò)OSM樣品期間發(fā)生了什么，可儲(chǔ)存在所公開的OSM中的O2的解吸，以及在缺少O2料流時(shí)CO2的形成。
[0057]新鮮OSM樣品的OSC性能
[0058]圖1顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在約575°C的溫度下OSM的新鮮樣品的OSC等溫振蕩測(cè)試100。在圖1中，曲線102(雙點(diǎn)虛線圖)顯示了4，OOOppm O2流動(dòng)通過(guò)可用于OSC等溫振蕩測(cè)試100的空測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線104(虛線圖)描繪了8，000ppm CO流動(dòng)通過(guò)空測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線106(單點(diǎn)虛線圖)顯示了4，000ppm O2流動(dòng)通過(guò)包含所公開的OSM的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；以及曲線108(實(shí)線圖)描繪了8，000ppm⑶流動(dòng)通過(guò)包含所公開的OSM的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果。
[0059]在圖1中可觀察到如曲線106所示在所公開的OSM存在下O2信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線102所示的空反應(yīng)器的O2信號(hào)。該結(jié)果說(shuō)明在所公開的OSM樣品中儲(chǔ)存大量的02。測(cè)量的O2延遲時(shí)間(其為在OSM樣品存在下達(dá)到2，OOOppm的O2濃度(50 %進(jìn)料信號(hào))所需的時(shí)間)約為62.99秒。由OSC等溫振蕩測(cè)試100測(cè)量的O2延遲時(shí)間說(shuō)明所公開的OSM樣品具有顯著的OSC性能。
[0060]對(duì)于CO可觀察到相似的結(jié)果。如可見到的，曲線108所示的在所公開的OSC存在下的CO信號(hào)沒(méi)有達(dá)到曲線104所示的空反應(yīng)器的CO信號(hào)。該結(jié)果說(shuō)明通過(guò)所公開的OSM樣品消耗顯著量的CO并且解吸儲(chǔ)存的O2以用于使CO轉(zhuǎn)化成C02。測(cè)量的CO延遲時(shí)間(其為在OSM樣品存在下達(dá)到4000ppm的CO濃度所需要的時(shí)間)約為61.34秒。由OSC等溫振蕩測(cè)試100測(cè)量的CO延遲時(shí)間顯示所公開的OSM樣品具有顯著的OSC性能。
[0061 ] 測(cè)量的O2延遲時(shí)間和⑶延遲時(shí)間可說(shuō)明基本不含PGM并且不存在RE金屬下的所公開的OSM可顯現(xiàn)如在等溫振蕩條件下發(fā)生的經(jīng)高度活化的總的和可逆的氧氣吸附以及CO轉(zhuǎn)化所記錄的增強(qiáng)的0SC。
[0062]根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案，圖2描繪了可在圖1中描述的OSM的新鮮樣品的OSC等溫振蕩測(cè)試期間得到的碳平衡200的圖。碳平衡200可顯示:C0在OSM樣品上流動(dòng)期間發(fā)生了什么以及解吸儲(chǔ)存的O2以用于使CO轉(zhuǎn)化成C02。
[0063]如圖2可見，曲線202(點(diǎn)圖)顯示了在CO進(jìn)料流動(dòng)期間在空測(cè)試反應(yīng)器中碳元素的濃度，且曲線206(實(shí)線圖)顯示了在CO進(jìn)料流動(dòng)期間在測(cè)試反應(yīng)器中OSM樣品中的碳元素的濃度。在元素平衡中觀察到的狹縫顯示部分在OSM樣品中流動(dòng)的CO的吸附。此外，曲線204(虛線)描繪了在反應(yīng)器中通過(guò)所公開的OSM的新鮮樣品的CO的濃度，且曲線208(雙點(diǎn)虛線圖)顯示了在反應(yīng)器中包含所公開的OSM的新鮮進(jìn)料的反應(yīng)器中形成的CO2的濃度。
[0064]如圖2可觀察到，CO2的形成(曲線208)說(shuō)明了在CO進(jìn)料流動(dòng)期間CO的氧化和儲(chǔ)存的O2的解吸。形成CO2所需的O2由已在所公開的OSM樣品中儲(chǔ)存的O2供給。當(dāng)O2進(jìn)料流動(dòng)時(shí)在貧條件下儲(chǔ)存02，以及當(dāng)在CO進(jìn)料流動(dòng)時(shí)在富條件下釋放02，證實(shí)了所公開的OSM樣品的OSC性能。
[0065]經(jīng)老化的OSM樣品的OSC性能
[0066]圖3顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的在約575°C的溫度下經(jīng)老化的OSM樣品的OSC等溫振蕩測(cè)試300。在圖3中，曲線302(雙點(diǎn)虛線圖)顯示了4，000ppm O2流動(dòng)通過(guò)空測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線304(虛線圖)描繪了8，000ppm⑶流動(dòng)通過(guò)空測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；曲線306(單點(diǎn)虛線圖)顯示了4，000ppm O2流動(dòng)通過(guò)包含所公開的OSM的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果；以及曲線308(實(shí)線圖)描繪了8，000ppm CO流動(dòng)通過(guò)包含所公開的OSM的測(cè)試反應(yīng)器的結(jié)果。
[0067]OSC等溫振蕩