废气净化用催化剂制造技术

本发明专利技术可在过渡阶段及冷起动阶段两阶段中降低ＮＯ↓［ｘ］排放。废气净化用催化剂（１）含有平均粒径在１ｎｍ至１０００ｎｍ的范围内的储氧材料（３２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及废气净化用催化剂，尤其涉及含有储氧材料的废气净化用催化剂。
技术介绍
以往，作为处理汽车等的废气的废气净化用催化剂，广泛使用在由氧化铝等无机氧化物构成的多孔载体上负载贵金属的三元催化剂。该在三元催化剂中，贵金属起到促进氮氧化物(NOx)的还原反应以及一氧化碳(CO)和烃(HC)的氧化反应的作用。另外，多孔载体起到增大贵金属的比表面积以及使反应产生的热量消散从而抑制贵金属的烧结的作用。日本特开平1-281144号公报、日本特开平9-155192号公报以及日本特开平9-221304号公报中，记载了使用氧化铈或含有铈和其它金属元素的氧化物的废气净化用催化剂。所述氧化物是具有储氧能力的储氧材料。在三元催化剂中使用储氧材料时，能使上述还原反应及氧化反应最佳化。但是，通过使用了储氧材料的三元催化剂，很难在发动机刚起动后的状态和发动机连续运转的状态两种状态中实现良好的性能。例如，增加储氧材料的含量，能够降低联邦检验法(federal testprocedure)FTP75中规定的排放测试循环的冷起动阶段(cold start phase)中的NOx排放。但是，此时该循环的过渡阶段(transient phase)中的NOx排放增加。-->减少储氧材料的含量，能够降低过渡阶段中的NOx排放。但是，此时冷起动阶段中的NOx排放增加。由此可知，难以在过渡阶段和冷起动阶段两阶段中降低NOx排放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在过渡阶段和冷起动阶段两阶段中降低NOx排放。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种废气净化用催化剂，其含有平均粒径在1nm至1000nm的范围内的储氧材料。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的一个方式的废气净化用催化剂的透视图。图2是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分扩大而表示的剖面图。图3是表示NOx排放的柱形图。图4是表示储氧材料的平均粒径与冷起动阶段中NOx排放的关系的图。具体实施方式以下，对本专利技术的方式进行说明。图1是示意性地表示本专利技术的一个方式的废气净化用催化剂的透视图。图2是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分扩大而表示的剖面图。图1及图2所示的废气净化用催化剂1是整体式催化剂。该废气净化用催化剂1含有整体式蜂窝状载体等载体基体2。载体基体2典型-->地由堇青石等陶瓷制成。载体基体2也可由金属制成。在载体基体2的隔壁上形成有催化剂载体层3。催化剂载体层3含有多孔载体31和储氧材料32。多孔载体31与储氧材料32相比热稳定性优良。作为多孔载体31的材料，例如可使用氧化铝、氧化锆或二氧化钛。多孔载体31的平均粒径，例如在1μm至30μm的范围内，典型地在2μm至20μm的范围内。多孔载体31的平均粒径是通过以下方法得到的值。即，用扫描电子显微镜(以下称SEM)拍摄催化剂载体层3的5个不同的表面。倍率设在1000倍至10000倍的范围内。然后，从各SEM图像中拍到的多孔载体31中随机地选择10个，并求出它们的面积。另外，如果选择的多孔载体31的一部分被其它的多孔载体31遮挡而看不见时，则随机地选择其它的多孔载体31来代替该多孔载体31。如上，求出50个多孔载体31各自的面积，并计算它们的平均值。然后，求出面积等于上述平均值的圆的直径。将该直径作为多孔载体31的平均粒径。储氧材料32例如为铈氧化物或含有铈及铈以外的稀土元素的氧化物。含有铈及铈以外的稀土元素的氧化物是复合氧化物和/或固溶体。作为含有铈及铈以外的稀土元素的氧化物，可以使用例如含有铈及锆的氧化物。储氧材料32也可以含有稀土元素以外的金属元素。例如，储氧材料32可以是含有铈的氧化物与碱金属氧化物的固溶体。然而，如果催化剂载体层3除了储氧材料32以外还含有碱金属和/或碱金属化合物，则多孔载体31的耐热性及后述的贵金属4的活性降低，且在载体基体2使用陶瓷时容易产生裂纹。因此，典型地，催化剂载体层3所含的储-->氧材料32以外的所有成分均是无碱金属的。储氧材料32的平均粒径在1nm至1000nm的范围内，典型地在5nm至100nm的范围内。当储氧材料32的平均粒径足够小时，废气净化用催化剂1在冷起动阶段及过渡阶段两阶段中可发挥优良的性能。另外，平均粒径过小的储氧材料，其制造本身很难。储氧材料32的平均粒径是通过以下方法得到的值。即，用SEM拍摄催化剂载体层3的5个不同的表面。倍率设在10000倍至1000000倍的范围内。然后，从各SEM图像中拍到的储氧材料32中随机地选择10个，并求出它们的面积。另外，如果选择的储氧材料32的一部分被其它的储氧材料32遮挡而看不见时，则随机地选择其它储氧材料32来代替该储氧材料32。如上，求出50个储氧材料32各自的面积，并计算它们的平均值。然后，求出面积等于上述平均值的圆的直径。将该直径作为储氧材料32的平均粒径。多孔载体31的平均粒径相对于储氧材料32的平均粒径的比，例如设为5以上，典型地设为50以上。通常，该比大时，废气净化用催化剂1在冷起动阶段及过渡阶段两阶段中可发挥优良的性能。储氧材料32占催化剂载体层3的比例，例如设定在1质量％至80质量％的范围内。虽然也依赖于废气净化用催化剂1的使用条件，但是通常该比例在上述范围内时，废气净化用催化剂1在冷起动阶段及过渡阶段两阶段中可发挥优良的性能。在催化剂载体层3上面和/或下面，可形成1个催化剂载体层，或者，也可层压2个以上的催化剂载体层。采用上述多层结构时，只要与载体基体2最近的催化剂载体层3满足关于多孔载体31及储氧材料32的上述规定即可，其它的催化剂载体层可以满足该规定，或者也可以不满足该规定。-->催化剂载体层3负载有贵金属4。贵金属4例如为铂、钯及铑等铂族元素或者它们的混合物。在催化剂载体层3上面和/或下面形成1个以上催化剂载体层时，催化剂载体层3负载的贵金属4与负载在其它的催化剂载体层上的贵金属可以相同，或者也可以不同。该废气净化用催化剂1能够在过渡阶段及冷起动阶段两阶段中实现充分降低NOx排放。因此，如以下所说明的，该废气净化用催化剂1尤其适合在冷起动阶段中的催化剂性能重要的起动转换器中使用。在以往的起动转换器中，由于重视在低温条件下的废气净化性能，有时存在高温条件下无法实现充分的废气净化性能的情况。相对于此，使用上述废气净化用催化剂1的起动转换器，不仅在低温条件下，而且在高温条件下也可实现充分的废气净化性能。即，该起动转换器可在广泛的温度范围内发挥优良的废气净化性能。因此，上述废气净化用催化剂1尤其适合在冷起动阶段中的催化剂性能重要的起动转换器中使用。以下，对本专利技术的例子进行说明。(催化剂A的制造)混合50g的0氧化铝、含有1g钯的硝酸钯水溶液和含有100g铈锆氧化物作为分散粒子的溶胶，并调制成淤浆。另外，此处使用的铈锆氧化物是氧化铈与锆的固溶体，该固溶体中的铈与锆的原子比为50∶50。并且，用SEM测定的铈锆氧化物的平均粒径为5nm。以下，称该淤浆为淤浆A。然后，将该淤浆A涂布到由堇青石构成且容积为1L的整体式蜂窝状载体上。将该整体式蜂窝状载体在250℃下干燥1小时。-->接下来，混合90g的θ氧化铝、含有0.2g铑的硝酸铑水溶液和70g的铈锆氧化物，并调制成淤浆。另外，此处使用的铈锆氧化物是氧化铈与锆的固溶体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化用催化剂，其含有平均粒径在１ｎｍ至１０００ｎｍ的范围内的储氧材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-10-20 286993/20061.一种废气净化用催化剂，其含有平均粒径在1nm至1000nm的范围内的储氧材料。2.如权利要求1所述的废气净化用催化剂，其中，所述储氧材料包括铈氧化物或含有铈和铈以外的稀土元素的氧化物。3.如权利要求1所述的废气净化用催化剂，其中，所述储氧材料的平均粒径在5nm至100nm的范围内。4.如权利要求1所述的废气净化用催化剂，具有载体基体、由所述载体基体支撑且含有所述储氧材料和多孔载体的催化剂载体层、以及负载在所述催化剂载体层上的贵金属。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤伸，水上友人，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：JP[日本]