尾氣凈化催化裝置及尾氣凈化方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)的目的在于：在尾氣溫度較低的汽油發(fā)動機，也能夠效率良好地將飽和烴凈化，并且還能夠效率良好地將飽和烴以外的芳香族烴和不飽和烴等其它尾氣成分凈化。本發(fā)明專利技術(shù)的尾氣凈化催化裝置設(shè)置在發(fā)動機的尾氣通路上且具有多個催化層，至少含有Pt作為催化劑金屬。該Pt由作為負(fù)載部件的二氧化硅-氧化鋁負(fù)載，Pt由該二氧化硅-氧化鋁負(fù)載而成的Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在尾氣最初接觸的催化層中。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種尾氣凈化催化裝置及尾氣凈化方法。
技術(shù)介紹
到目前為止，主要使用含有鉑(Pt)、鈀(Pd)及銠(Rh)作為催化劑金屬的三金屬催化劑將從汽油發(fā)動機排出的尾氣凈化。針對這樣的三金屬催化劑提出有：在單一的催化層內(nèi)混合有所述三種催化劑金屬的催化劑；以及下層的催化層含有Pd，上層的催化層含有Rh，下層和上層中的至少一層含有Pt這樣的雙層型催化劑。除此以外，針對這樣的三金屬催化劑還提出有以下各種類型的催化劑：在尾氣流動方向的上游側(cè)和下游側(cè)分離著負(fù)載所述催化劑金屬的催化劑；在蜂窩狀載體的中心部和周緣部負(fù)載有不同的催化劑金屬的催化劑；在蜂窩狀載體的中心部和周緣部催化劑金屬的負(fù)載濃度不同的催化劑等。近年來，作為下一代發(fā)動機燃燒技術(shù)備受矚目的是均勻充氣壓縮點火(HomogeneousChargeCompressionIgnition：HCCI)燃燒。HCCI燃燒是一種根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)讓燃燒室內(nèi)的汽油在稀薄混合氣的環(huán)境下自行壓縮點火而燃燒的燃燒方式。因為缸內(nèi)最高壓力(Pmax)、缸內(nèi)壓力上升率(dP/dθ)的制約，所以現(xiàn)狀是HCCI燃燒的運轉(zhuǎn)區(qū)域較窄。因此對以下發(fā)動機的研發(fā)工作比較火熱。即，讓發(fā)動機的低負(fù)荷側(cè)是HCCI燃燒的運轉(zhuǎn)區(qū)域，讓高負(fù)荷側(cè)是用火花塞點火而讓燃料燃燒的火花點火(SparkIgnition：SI)燃燒的運轉(zhuǎn)區(qū)域，對燃燒模式進行切換。本申請專利技術(shù)人對HCCI燃燒的尾氣組分做了分析明確得知：尾氣中含有較多的CO和碳原子數(shù)為5的飽和烴(正戊烷、異戊烷)。可以認(rèn)為：這是因為燃料是汽油且讓它低溫燃燒之故。通常的在理論配比附近燃燒的發(fā)動機的尾氣中含有這樣的飽和烴，但沒有HCCI燃燒發(fā)動機的尾氣中那么多。因此，就一般的汽油發(fā)動機而言，在像發(fā)動機啟動一樣尾氣處于低溫狀態(tài)的情況下，因所述催化劑金屬尚未活性化，故所述飽和烴不被充分氧化凈化就排出來了。在專利文獻1中作為用于使所述飽和烴氧化的催化劑提出了以下烴燃燒用催化劑，鉑族金屬由鋁(Al)/硅(Si)的原子比為5-60的二氧化硅-氧化鋁負(fù)載，即形成該烴燃燒用催化劑。根據(jù)專利文獻1，當(dāng)在所述催化劑中作為鉑族金屬負(fù)載有Pd的情況下，該催化劑有利于飽和烴即丙烷(C3H8)燃燒。因此，該催化劑非常適合作為利用了催化劑燃燒方式的高溫燃燒器的催化劑使用，該高溫燃燒器例如有鍋爐、飛機用噴氣式發(fā)動機、汽車用燃氣渦輪、發(fā)電用燃氣渦輪等。專利文獻1：日本公開專利公報特開平5-309270號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
-專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題-然而，雖然如上所述，專利文獻1中公開的催化劑有利于丙烷燃燒，但是尚不清楚是否能夠讓碳原子數(shù)比丙烷多、不易燃燒的戊烷(C5H12)效率良好地燃燒。還存在以下問題：像汽車發(fā)動機那樣，空燃比會隨運轉(zhuǎn)條件發(fā)生很大的變化，在剛剛啟動后不久催化劑溫度較低的情況下，不能夠充分地發(fā)揮催化性能而難以將烴凈化。特別是，因為所述HCCI燃燒時是稀薄混合氣燃燒，所以在作為催化劑金屬使用Pd的情況下，Pd維持著氧化狀態(tài)，烴就不能夠充分燃燒。再就是，作為尾氣成分，除所述飽和烴以外，還包括芳香族烴、不飽和烴。而且，除烴以外，作為尾氣成分還包括CO、NOx(氮氧化物)，做到效率良好地將它們凈化也很重要。本專利技術(shù)正是鑒于所述問題而完成的。其目的在于：針對尾氣溫度較低的汽油發(fā)動機，能夠效率良好地將飽和烴凈化，并且還能夠效率良好地將飽和烴以外的芳香族烴和不飽和烴等其它尾氣成分凈化。-用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案-為達成所述目的，本專利技術(shù)是這樣的，在尾氣凈化催化裝置中，讓二氧化硅-氧化鋁負(fù)載作為催化劑金屬的Pt，并讓從發(fā)動機排出的尾氣最初接觸的催化層含有Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁。本專利技術(shù)所涉及的尾氣凈化催化裝置是一種被設(shè)置在發(fā)動機的尾氣通路上且具有多個催化層，對從所述發(fā)動機排出的尾氣進行凈化的裝置。含有Pt作為催化劑金屬，作為所述催化劑金屬的Pt由作為負(fù)載部件的、氧化鋁由硅修飾的二氧化硅-氧化鋁負(fù)載，所述Pt由所述二氧化硅-氧化鋁負(fù)載而成的Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在所述多個催化層中的所述尾氣最初接觸的催化層中。在本專利技術(shù)所涉及的尾氣凈化催化裝置中，作為負(fù)載Pt的負(fù)載部件使用二氧化硅-氧化鋁，二氧化硅-氧化鋁的比表面積大，從而能夠提高所負(fù)載的Pt的分散性。因為二氧化硅-氧化鋁的細孔直徑小，所以不是在細孔內(nèi)負(fù)載Pt，而是能夠在表面上負(fù)載很多Pt。因此，能夠提高Pt和含有飽和烴的尾氣的接觸性。Pt對飽和烴的氧化凈化能力良好。通過提高這樣的Pt和含有飽和烴的尾氣的接觸性，就能夠高效率地通過氧化將飽和烴凈化。而且，Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁特別是對碳原子數(shù)5以上的飽和烴的氧化凈化能力優(yōu)良。這樣的Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在尾氣從發(fā)動機排出并最初接觸的催化層中，所以尾氣的溫度會由于在通過氧化而將該催化層中的碳原子數(shù)5以上的飽和烴凈化之際所產(chǎn)生的反應(yīng)熱而上升，從而能夠提高尾氣在該催化層之后才接觸的催化層的催化活性。特別是因為碳原子數(shù)較多的飽和烴的氧化所產(chǎn)生的反應(yīng)熱比其它的CO、碳原子數(shù)較少的不飽和烴等尾氣成分被氧化的情況下的反應(yīng)熱大，所以本專利技術(shù)的催化裝置中的所述效果優(yōu)良。優(yōu)選，在本專利技術(shù)所涉及的尾氣凈化催化裝置中，除含Pt以外，還含有Rh和Pd作為催化劑金屬。因為Rh有助于蒸汽重整反應(yīng)，借助該反應(yīng)生成H2，所以能夠促進NOx的還原凈化。而且，Rh也有助于飽和烴、其它芳香族烴和不飽和烴等HC和CO的部分氧化。另一方面，由于Pd的低溫氧化能力優(yōu)良，因此能夠高效率地將被Rh部分氧化的所述HC和CO氧化。結(jié)果是，能夠高效率地將尾氣凈化。優(yōu)選，在本專利技術(shù)所涉及的尾氣凈化催化裝置中，所述多個催化層層疊起來，所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在層疊起來的所述多個催化層中的所述尾氣最初接觸的最上層中。這樣做以后，因為對飽和烴的氧化凈化能力優(yōu)良的Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁在最上層中，所以Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁和飽和烴的接觸性提高，從而能夠高效率地通過氧化將飽和烴凈化。而且，在最上層中從低溫的時候就開始通過氧化將飽和烴凈化，因此而能夠防止未凈化的飽和烴妨礙下層所含有的Rh或Pd將其它尾氣成分凈化。而且，如上所述，如果通過氧化將飽和烴中C5H12等碳原子數(shù)較多的飽和烴凈化，此時所產(chǎn)生的反應(yīng)熱就大，從而能夠利用在該最上層中所產(chǎn)生的反應(yīng)熱使下層的催化劑溫度升高而能夠讓催化性能充分地發(fā)揮出來。優(yōu)選，在本專利技術(shù)所涉及的尾氣凈化催化裝置中，在最上層進一步含有Rh，在最上層下的下層含有Pd。Pd的耐熱性比Rh稍低，如果P本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種尾氣凈化催化裝置，其被設(shè)置在發(fā)動機的尾氣通路上且具有多個催化層，對從所述發(fā)動機排出的尾氣進行凈化，其特征在于：含有Pt作為催化劑金屬，作為所述催化劑金屬的Pt由作為負(fù)載部件的、氧化鋁由硅修飾的二氧化硅?氧化鋁負(fù)載，所述Pt由所述二氧化硅?氧化鋁負(fù)載而成的Pt負(fù)載二氧化硅?氧化鋁含在所述多個催化層中的所述尾氣最初接觸的催化層中。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.10.23 JP 2013-220418;2014.01.23 JP 2014-010191.一種尾氣凈化催化裝置，其被設(shè)置在發(fā)動機的尾氣通路上且具有多個催化層，對從
所述發(fā)動機排出的尾氣進行凈化，其特征在于：
含有Pt作為催化劑金屬，
作為所述催化劑金屬的Pt由作為負(fù)載部件的、氧化鋁由硅修飾的二氧化硅-氧化鋁負(fù)
載，
所述Pt由所述二氧化硅-氧化鋁負(fù)載而成的Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在所述多個催
化層中的所述尾氣最初接觸的催化層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
所述多個催化層層疊起來，
所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁含在層疊起來的所述催化層中的所述尾氣最初接觸的最
上層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
在層疊起來的所述多個催化層中的最上層進一步含有所述Rh，
在層疊起來的所述多個催化層中的最上層下的下層含有所述Pd。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
作為所述多個催化層包括層疊起來的三個催化層，
在層疊起來的所述三個催化層中的最下層含有所述Pd，
在層疊起來的所述三個催化層中的中間層含有所述Rh，
在層疊起來的所述三個催化層中的最上層含有所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
在層疊起來的所述多個催化層中最上層以外的催化層也含有所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧
化鋁，
所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁在所述最上層中的含量比所述Pt負(fù)載二氧化硅-氧化鋁
在所述最上層以外的催化層中的含量大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
該尾氣凈化催化裝置包括第一催化劑和布置在尾氣流動方向上該第一催化劑的下游
側(cè)的第二催化劑，
所述第一催化劑包括所述尾氣最初接觸的催化層，該催化層含有所述Pt負(fù)載二氧化
硅-氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
所述第一催化劑和所述第二催化劑之間保持有一定的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
該尾氣凈化催化裝置包括烴捕捉部，該烴捕捉部設(shè)置在尾氣流動方向上所述第一催化
劑的下游側(cè)且包括烴捕捉部件，
所述第二催化劑布置在尾氣流動方向上所述烴捕捉部的下游側(cè)，
所述第二催化劑包括含有作為催化劑金屬的Pd和Rh的催化層作為所述多個催化層中
的一個催化層，所述第一催化劑不含Pd和Rh。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的尾氣凈化催化裝置，其特征在于：
所述第二催化劑包括烴捕捉層，該烴捕捉層包括烴捕捉部件，
在該烴捕捉層上包括含有作為所述催化劑金屬的Pd和Rh的Pd/Rh含有層作...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：山田啟司，重津雅彥，川端久也，松村益寬，橫田和也，大住敏彥，山內(nèi)健生，小池祐輔，
申請(專利權(quán))人：馬自達汽車株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP