廢氣凈化用催化劑制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種廢氣凈化用催化劑，含有：第一催化劑單元，其包含產(chǎn)氫催化劑；第二催化劑單元，其包含氧吸收釋放材料及與該氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的鈣鈦礦型氧化物；將第一催化劑單元和第二催化劑單元以隔開的狀態(tài)保持的保持材料，上述產(chǎn)氫催化劑包含貴金屬和擔(dān)載該貴金屬的氧化物，該氧化物含有鑭、鋯、釹等添加元素，上述鈣鈦礦型氧化物以通式(1)表示，LaxM11?xM2O3?δ···(1)(式(1)中，La表示鑭，M1表示選自鋇、鍶及鈣中的至少1種，M2表示選自鐵、鈷及錳中的至少1種，x滿足0＜x≤1，δ滿足0≤δ≤1)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及廢氣凈化用催化劑及廢氣凈化用整體式催化劑。更詳細(xì)而言，本專利技術(shù)涉及使用了具有優(yōu)異產(chǎn)氫性能的產(chǎn)氫用催化劑的廢氣凈化用催化劑及廢氣凈化用整體式催化劑。
技術(shù)介紹
目前，為了降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷，廣泛利用除去從車輛的內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中所含的烴(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害物質(zhì)的廢氣凈化用催化劑，所述廢氣凈化用催化劑是在氧化鋁(Al2O3)等金屬氧化物載體上擔(dān)載鉑(Pt)等貴金屬而形成的。另外，近年來，也嚴(yán)格限制在烴(HC)中的非甲烷有機(jī)氣體(NMOG)的排出量。因此，在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中，通常設(shè)置有用于凈化廢氣中的有害物質(zhì)的廢氣凈化裝置。廢氣凈化裝置中，通常使用采用了貴金屬的廢氣凈化用催化劑，但貴金屬的價(jià)格高，因此，從成本降低的觀點(diǎn)來看，要求降低其使用量。而且，貴金屬中，對(duì)氮氧化物(NOx)呈現(xiàn)較高的凈化活性的銠(Rh)特別昂貴，因此，特別要求降低其使用量。另外，目前已知，在使用氧化鋁(Al2O3)或含鈰(Ce)氧化物作為催化劑載體的主成分的廢氣凈化用催化劑中，銠(Rh)固溶于氧化鋁(Al2O3)，或發(fā)生銠(Rh)被含鈰(Ce)氧化物包覆等的經(jīng)時(shí)劣化的問題。在該情況下，廢氣凈化用催化劑的氮氧化物(NOx)凈化性能降低，因此，為了彌補(bǔ)該性能降低量，需要預(yù)先增多銠(Rh)的使用量。對(duì)此，提出了一種在含有鑭(La)或鋯(Zr)的復(fù)合氧化物中擔(dān)載銠(Rh)的烴改性催化劑(參照專利文獻(xiàn)1)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本國(guó)特開2002-126522號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題但是，從擔(dān)心資源枯竭來看，要求貴金屬使用量進(jìn)一步降低，專利文獻(xiàn)1記載的烴改性催化劑中，存在活性位點(diǎn)的反應(yīng)速度不充分，氮氧化物(NOx)的凈化效率大幅降低的問題點(diǎn)。本專利技術(shù)是鑒于這種現(xiàn)有技術(shù)具有的課題而研發(fā)的。而且，本專利技術(shù)的目的在于，提供一種使用了具有優(yōu)異的產(chǎn)氫性能的產(chǎn)氫用催化劑的廢氣凈化用催化劑及廢氣凈化用整體式催化劑。用于解決技術(shù)問題的方案本專利技術(shù)人等為了達(dá)成所述目的，反復(fù)進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過含有第一催化劑單元、第二催化劑單元和保持材料，且所述第一催化劑單元包含指定的產(chǎn)氫催化劑，所述第二催化劑單元包含氧吸收釋放材料以及與氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的指定的鈣鈦礦型氧化物，所述保持材料將這些單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持，由此，可達(dá)成上述目的，并最終完成本專利技術(shù)。即，本專利技術(shù)提供一種廢氣凈化用催化劑，其含有：第一催化劑單元，其包含產(chǎn)氫催化劑；第二催化劑單元，其包含氧吸收釋放材料以及與氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的鈣鈦礦型氧化物；保持材料，其將第一催化劑單元和所述第二催化劑單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持。而且，產(chǎn)氫催化劑包含貴金屬和擔(dān)載貴金屬的氧化物，氧化物含有鑭(La)、鋯(Zr)、以及選自釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鎂(Mg)及鈣(Ca)中的至少1種添加元素。另外，鈣鈦礦型氧化物用下述通式(1)表示。LaxM11-xM2O3-δ···(1)(式(1)中，La表示鑭，M1表示選自鋇(Ba)、鍶(Sr)及鈣(Ca)中的至少1種，M2表示選自鐵(Fe)、鈷(Co)及錳(Mn)中的至少1種，x滿足0＜x≤1，δ滿足0≤δ≤1。)另外，本專利技術(shù)的廢氣凈化用整體式催化劑中，含有本專利技術(shù)的廢氣凈化用催化劑的催化劑層形成于整體式載體的廢氣流路。專利技術(shù)的效果本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：廢氣凈化用催化劑包括：含有指定的產(chǎn)氫催化劑的第一催化劑單元、含有氧吸收釋放材料及與氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的指定鈣鈦礦型氧化物的第二催化劑單元、將這些單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持的保持材料。因此，可以提供使用了具有優(yōu)異產(chǎn)氫性能的產(chǎn)氫用催化劑的廢氣凈化用催化劑及廢氣凈化用整體式催化劑。附圖說明圖1是表示各種氧化物的每個(gè)氧原子的生成熵的圖表；圖2是表示通過X射線光電子分光法(XPS)測(cè)定各例產(chǎn)氫用催化劑的銠(Rh)的狀態(tài)的結(jié)果的圖表；圖3是表示通過X射線光電子分光法(XPS)測(cè)定各例產(chǎn)氫用催化劑的鑭(La)的狀態(tài)的結(jié)果的圖表；圖4是表示對(duì)含有鑭(La)、鋯(Zr)和釹(Nd)的氧化物促進(jìn)水(H2O)吸附的機(jī)理的說明圖；圖5是表示本專利技術(shù)第二實(shí)施方式的廢氣凈化用整體式催化劑的說明圖；圖6是表示一氧化碳轉(zhuǎn)移反應(yīng)試驗(yàn)的測(cè)定程序的說明圖；圖7是表示NOx排出量測(cè)定或HC排出量測(cè)定中催化劑配置的說明圖；圖8是表示水蒸氣改性反應(yīng)試驗(yàn)的測(cè)定程序的說明圖；圖9是表示各例的烴(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOx)的轉(zhuǎn)化率的圖表。標(biāo)記說明1廢氣凈化用整體式催化劑2三元催化劑10催化劑層11廢氣凈化用催化劑12第一催化劑單元(產(chǎn)氫催化劑)12a貴金屬12b氧化物14第二催化劑單元14a氧吸收釋放材料14b鈣鈦礦型氧化物16保持材料20底涂層30整體式載體30a廢氣流路100發(fā)動(dòng)機(jī)具體實(shí)施方式以下，對(duì)使用了本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施方式的產(chǎn)氫用催化劑的廢氣凈化用催化劑及廢氣凈化用整體式催化劑進(jìn)行詳細(xì)地說明。首先，對(duì)產(chǎn)氫用催化劑進(jìn)行詳細(xì)地說明。產(chǎn)氫用催化劑包含貴金屬和擔(dān)載貴金屬的氧化物。而且，氧化物含有鑭(La)、鋯(Zr)、和選自釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鎂(Mg)及鈣(Ca)中的至少1種添加元素(以下，有時(shí)記載為“M”)。這樣，在含有鑭(La)、鋯(Zr)和釹(Nd)等特定添加元素(M)的氧化物上擔(dān)載鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等貴金屬，從而具有優(yōu)異的產(chǎn)氫性能。另外，將這種產(chǎn)氫用催化劑使用于廢氣凈化用催化劑時(shí)，生成的氫(H2)作為NOx的還原劑發(fā)揮作用，可以提高NOx凈化率。可以認(rèn)為，具有優(yōu)異的產(chǎn)氫性能的原因是，在含有鑭(La)、鋯(Zr)和釹(Nd)等特定添加元素(M)的氧化物上擔(dān)載銠(Rh)等貴金屬時(shí)，由于特定添加元素(M)，使得銠(Rh)等貴金屬的電子的結(jié)合能變低，貴金屬會(huì)更加具有如金屬單質(zhì)那樣的行為，由此，成為產(chǎn)氫性能下降的主要原因的水蒸氣改性反應(yīng)中的烴(HC)吸附中毒現(xiàn)象得以緩解。另外，可以認(rèn)為，通過添加特定添加元素(M)，貴金屬的電子的結(jié)合能變低的原因是由于，在例如具有Rh-O-M的鍵的情況下，若Rh-O鍵和M-O鍵相比，則M-O鍵更強(qiáng)。由此，Rh-O鍵易于斷開，結(jié)果，Rh-O鍵的結(jié)合電子不是共有狀態(tài)，而是偏向Rh一方存在，Rh會(huì)更加具有如金屬單質(zhì)那樣的行為。即，Rh從金屬氧化物的狀態(tài)向電子較多的狀態(tài)即金屬單質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。圖1是表示各氧化物的每個(gè)氧原子的生成熵的圖。此外，換算成每個(gè)氧原子之前的各氧化物的生成熵從化學(xué)手冊(cè)中引用而來。另外，圖1中，每個(gè)氧原子的生成熵值越大，表示M-O鍵越強(qiáng)。根據(jù)圖1可知，與現(xiàn)有的鑭氧化物(La2O3)、鋯氧化物(ZrO2)、鋁氧化物(Al2O3)相比，M-O鍵較強(qiáng)的是釹氧化物(Nd2O3)、釤氧化物(Sm2O3)、銪氧化物(Eu2O3)、鎂氧化物(MgO)、鈣氧化物(CaO)。因此，作為添加元素(M)，可以采用釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鎂(Mg)、鈣(Ca)。它們可以單獨(dú)使用1種或組合2種以上進(jìn)行使用。另外，產(chǎn)氫用催化劑中，含有鑭(La)、鋯(Zr)、以及選自釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鎂(Mg)及鈣(Ca)中的至少1種添加元素的氧化物優(yōu)選為復(fù)合氧化物。圖2是表示通過X射線光電子分光法(XPS)測(cè)定各例產(chǎn)氫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種廢氣凈化用催化劑，其含有：第一催化劑單元，其包含產(chǎn)氫催化劑；和第二催化劑單元，其包含氧吸收釋放材料、以及與該氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的鈣鈦礦型氧化物；將所述第一催化劑單元和所述第二催化劑單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持的保持材料，所述產(chǎn)氫催化劑包含貴金屬和擔(dān)載該貴金屬的氧化物，該氧化物含有鑭、鋯、以及選自釹、釤、銪、鎂和鈣中的至少1種添加元素，所述鈣鈦礦型氧化物以通式(1)表示，LaxM11?xM2O3?δ···(1)式(1)中，La表示鑭，M1表示選自鋇(Ba)、鍶(Sr)及鈣(Ca)中的至少1種，M2表示選自鐵(Fe)、鈷(Co)及錳(Mn)中的至少1種，x滿足0＜x≤1，δ滿足0≤δ≤1。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2014.05.13 JP PCT/JP2014/062666;2014.05.13 JP PCT/1.一種廢氣凈化用催化劑，其含有：第一催化劑單元，其包含產(chǎn)氫催化劑；和第二催化劑單元，其包含氧吸收釋放材料、以及與該氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的鈣鈦礦型氧化物；將所述第一催化劑單元和所述第二催化劑單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持的保持材料，所述產(chǎn)氫催化劑包含貴金屬和擔(dān)載該貴金屬的氧化物，該氧化物含有鑭、鋯、以及選自釹、釤、銪、鎂和鈣中的至少1種添加元素，所述鈣鈦礦型氧化物以通式(1)表示，LaxM11-xM2O3-δ···(1)式(1)中，La表示鑭，M1表示選自鋇(Ba)、鍶(Sr)及鈣(Ca)中的至少1種，M2表示選自鐵(Fe)、鈷(Co)及錳(Mn)中的至少1種，x滿足0＜x≤1，δ滿足0≤δ≤1。2.一種廢氣凈化用催化劑，其含有：第一催化劑單元，其包含產(chǎn)氫催化劑；第二催化劑單元，其包含氧吸收釋放材料、以及與該氧吸收釋放材料接觸設(shè)置的鈣鈦礦型氧化物；將所述第一催化劑單元和所述第二催化劑單元以隔開的狀態(tài)進(jìn)行保持的保持材料，所述產(chǎn)氫催化劑包含貴金屬和擔(dān)載該貴金屬的復(fù)合氧化物，該復(fù)合氧化物含有鑭、鋯、以及選自釹、釤、銪、鎂和鈣中的至少1種添加元素，所述鈣鈦礦型...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伊藤淳二，花木保成，內(nèi)藤哲郎，赤石美咲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP