排气净化用催化剂制造技术

本发明专利技术提供化学上稳定的甲烷的净化性能优异的排气净化用催化剂。本发明专利技术涉及的排气净化用催化剂(5)包括划分供排气流通的小室(12)的基材(10)和设置于基材(10)的表面的催化剂层(20)。催化剂层(20)包括：包含钯的钯层(21)，其从小室(12)的作为排气流入一侧的端部的第一端部(10a)向作为排气流出一侧的端部的第二端部(10b)延伸设置；包含铂的铂层(22)，其从第二端部(10b)向第一端部(10a)延伸设置；和包含铑的铑层(23)，其与钯层(21)和铂层(22)的两者叠层。Pd层(21)中，每100g该Pd层中的碱土金属的含量为0.04摩尔以上0.16摩尔以下。Pt层(22)中，每100g该Pt层中的碱土金属的含量被限制为0.03摩尔以下。0.03摩尔以下。0.03摩尔以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气净化用催化剂


[0001]本专利技术涉及用于包含甲烷的排气的净化的排气净化用催化剂。此外，本申请主张基于2019年3月27日提出的日本专利申请第2019－061780号的优先权，其申请的全部内容作为参照被引入本说明书中。

技术介绍

[0002]从汽车等车辆等的内燃机(发动机)排出的排气中，含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO
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)等有害气体成分，并且含有以碳为主成分的颗粒状物质(Particulate Matter：PM)。限制这些有害气体或PM的排出量的排气规定逐年强化。因此，在内燃机及其周边技术中，进行着用于降低来自车辆等的有害气体或PM的排出量的研究。
[0003]作为一例，近年的车辆中，以抑制来自内燃机的CO2排出量为目的，进行“Fuel Cut(燃油切断)”(以下记作F/C。)或“Idling Stop(怠速停止)”(车辆停车时停止内燃机的运转。以下记作I/S。)等的抑制燃料自消耗的内燃机的驱动控制，进行这些控制的频度也在增加。另外，如混合动力车那样，内燃机频繁地反复停止和再启动的车辆也在增加。进而，由于每单位距离的CO2排出量低，所以也关注利用以天然气为燃料的天然气内燃机的车辆。除此之外，关于在内燃机中不能完全减少的有害气体或PM，在排气从车辆等排出以前的期间，被排气净化用催化剂无害化或捕集而被除去。排气净化用催化剂在空燃比为理论空燃比(理想配比)附近时，高效地发挥作为净化上述有害气体成分的三元催化剂的功能。作为与排气净化用催化剂相关的现有技术，例如可以列举专利文献1、2。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利申请公开2011－255378号公报
[0007]专利文献2：日本专利申请公开昭59－041706号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的技术问题
[0009]然而，排气净化用催化剂发挥功能是贵金属催化剂被排气加热到活化的温度才开始的。另外，作为从内燃机排出的HC，除了含有芳香烃、烯烃、烷烃等容易在较低温度下燃烧的成分以外，还包含化学上稳定且在低温下难以分解的甲烷(CH4)。因此，在I/S控制或混合动力车等中，在从内燃机排出的排气的温度容易降低的环境中，来自内燃机的冷启动时的排出气体的甲烷的净化困难，没有被净化的甲烷释放到大气中。虽然每单位距离的CO2排出量低，但在使用以80质量％以上由甲烷构成的天然气为燃料的天然气内燃机的情况下，这会成为特别严重的问题。
[0010]本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，其目的在于提供化学上稳定的甲烷的净化性能优异的排气净化用催化剂。
[0011]通过本专利技术，提供配置在内燃机的排气通路、净化从该内燃机排出的排气的排气
净化用催化剂。该排气净化用催化剂包括划分供排气流通的小室的基材和设置于上述基材的表面的催化剂层。该催化剂层包括钯(Pd)层、铂(Pt)层和铑(Rh)层。Pd层从上述小室的作为排气流入一侧的端部的第一端部向作为排气流出一侧的端部的第二端部延伸设置，且包含Pd。Pt层从上述第二端部向上述第一端部延伸设置，且包含Pt。Rh层与上述Pd层和上述Pt层的两者叠层，且包含Rh。而且，上述Pd层中，每100g该钯层中的碱土金属的含量为0.04摩尔以上0.16摩尔以下。另外，上述Pt层中，每100g该铂层的碱土金属的含量被限制为0.03摩尔以下。
[0012]在上述排气净化用催化剂中，作为三元催化剂的Pd、Pt和Rh分别独立设置在各自的层中。由此，即使在排气净化用催化剂的长期使用时，也能够抑制贵金属催化剂发生合金化，能够更好地发挥各个贵金属催化剂的甲烷净化性能。在上述构成中，通过将钯层设置在排气流入侧的端部，在由于内燃机的控制而变动的各种排气条件(例如、贫乏环境)中也能够实现高的甲烷净化率。另外，在上述构成中，通过将铂层设置在排气排出侧的端部，在被铑层缓和(例如接近理想配比环境)的排气条件下，铂层能够发挥极高的甲烷净化性能。另外，在上述构成中，通过将铑层与钯层和铂层接触设置，与单独形成钯层和铂层的情况相比，能够进一步提高甲烷净化性能。
[0013]此外，对贵金属催化剂带来的排气净化进行详细研究时，贵金属催化剂通过内燃机的空燃比从理想配比状态变成贫乏状态，容易被氧化而失去活性(氧化中毒)。然后，通过排气气氛从贫乏状态返回富足状态，能够从氧化中毒状态恢复。本专利技术的专利技术人在利用将钯层配置在前侧的排气净化用催化剂进行甲烷的净化时，想到通过在钯层中含有能够对贵金属发挥电子供体(还原剂)功能的碱土金属，能够快速将钯从氧中毒中恢复，进而能够引起由钯带来的甲烷的水蒸气改质，从而完成了本专利技术。另外，在前侧的钯层由甲烷生成的氢有助于配置在后侧的铂层中的铂从氧化中毒状态中快速恢复。由此，可以实现对于存在气氛变动的排气所含的甲烷，具有比现有更高的净化性能的排气净化用催化剂。
[0014]本技术的排气净化用催化剂的优选的一个方式中，上述铂层实质上不含碱土金属。通过碱土金属存在于处于氧化中毒状态的铂的附近，铂的氧化状态被稳定化，从氧化中毒状态的快速恢复受到阻碍。从该观点来看，以甲烷净化为目的的情况下，优选在铂层不存在碱土金属。
[0015]在本技术的排气净化用催化剂的优选的一个方式中，上述钯层中，上述碱土金属相对于上述钯的摩尔比为1以上3以下。由此，能够促进由铑层带来的水蒸气改质反应，能够进一步提高甲烷净化性能。
[0016]在本技术的排气净化用催化剂的优选的一个方式中，用于净化从以天然气为燃料的上述内燃机排出的排气。在内燃机以天然气为燃料的情况下，排气所含的HC的80质量％以上为甲烷。本技术的排气净化用催化剂被适用于这样的甲烷含有率高的排气的净化的情况下，能更好地发挥上述效果，因此优选。
附图说明
[0017]图1是表示一个实施方式涉及的排气净化系统的构成的示意图。
[0018]图2是示意性地表示一个实施方式涉及的排气净化用催化剂的立体图。
[0019]图3是示意性地表示一个实施方式涉及的排气净化用催化剂中的催化剂层的构成
的局部截面图。
[0020]图4是对于参考例的催化剂体，表示流入气体的氧浓度与甲烷净化率的关系的图表。
[0021]图5是对于参考例的催化剂体，表示模拟评价F/C控制后的甲烷净化性能的恢复状态的结果的图表。
[0022]图6是表示各例的催化剂体的甲烷排出量的图表。
[0023]图7是表示各例的催化剂体的每100g Pd层的碱土金属量与甲烷排出量的关系的图表。
[0024]图8是表示各例的催化剂体的每100g Pt层的碱土金属量与甲烷排出量的关系的图表。
具体实施方式
[0025]以下，参照附图对本专利技术的优选实施方式进行说明。此外，本说明书中特别提到的事项以外的事宜且对本专利技术的实施所必须的事宜能够根据该领域中的现有技术作为本领域技术人员的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排气净化用催化剂，其配置于内燃机的排气通路，将从该内燃机排出的排气净化，该排气净化用催化剂的特征在于，包括：划分供排气流通的小室的基材；和设置于所述基材的表面的催化剂层，所述催化剂层包括：包含钯的钯层，其从所述小室的作为排气流入一侧的端部的第一端部向排气流出一侧的端部的第二端部延伸设置；包含铂的铂层，其从所述第二端部向所述第一端部延伸设置；和包含铑的铑层，其与所述钯层和所述铂层的两者叠层，所述钯层中，每100g该钯层中的碱土金...

【专利技术属性】
技术研发人员：野口贵弘，尾上亮太，田崎凌，岩井桃子，松下大和，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：