废气净化用催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供即使在高温且氧浓度高的气氛气体中使用时也不容易发生活性下降的废气净化用催化剂。本发明专利技术的废气净化用催化剂含有碱土金属与铝的复合氧化物和铂，所述复合氧化物的至少一部分和所述铂的至少一部分形成固溶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
以往，作为处理汽车的废气的废气净化用催化剂，广泛使用在二 氧化铈、氧化铝等无机氧化物上担载铂等贵金属而形成的三元催化剂。 在该三元催化剂中，贵金属担负着促进氮氧化物的还原反应以及一氧 化碳和烃的氧化反应的作用。另外，无机氧化物担负着增大贵金属的 比表面积和使反应产生的热量消散而抑制贵金属的烧结的作用。但是，近年来，汽车等机动车辆，伴随着其发动机性能的提高， 以高速行驶的机会也增加。此外，为了防止大气污染，正在加强废气 排放的限制。基于上述背景，机动车辆的废气温度有日益升高的倾向。另外，为了抑制地球变暖，对于机动车辆要求降低二氧化碳的排 放量。因此，废气净化用催化剂在被加热至高温的状态下停止对发动 机的燃料供给的机会增加。艮P，废气净化用催化剂在比以往高的温度下使用和在高温下暴露 于氧过量的气氛气体中的机会增加。因此，为了实现即使在上述使用 环境下也发挥充分的性能的废气净化用催化剂，研究开发正在大力进 行。例如，日本特开平5-168926号公报、日本特公平6-75675号公报 和日本特开2000-169148号公报中记载了提高二氧化铈的热稳定性。具 体而言，日本特开平5-168926号公报中记载了含有铂族元素、活性氧化铝、二氧化铈、钡化合物和锆化合物的废气净化用催化剂。日本特公平6-75675号公报中记载了催化剂担载层含有铈氧化物、锆氧化物和 催化剂金属、并且这些铈氧化物和锆氧化物的至少一部分以复合氧化 物或固溶体存在的废气净化用催化剂。日本特开2000-169148号公报中记载了由通式CeL(a+b)ZraYb02.b/2表示的铈系复合氧化物。另外，日本特开平10-358号和日本特开2001-129399号中记载了 通过使铂以铂复合氧化物存在而抑制铂的烧结。具体而言，日本特开 平10-358号中记载了使用含有铂和选自碱土金属元素或IIIA族元素的 一种以上的元素的高耐热性复合氧化物的废气净化用催化剂。日本特 开2001-129399号中记载了在无机氧化物载体上设有含有铂元素和碱 土金属元素的铂复合氧化物层、并且它们之间夹着金属X(X是选自 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 La和Ce的一种以上的元素)的氧化物层的废气净化 用催化剂。但是，只提高二氧化铈的热稳定性时，在使废气净化用催化剂暴 露于例如IOO(TC至120(TC的氧过量的气氛气体中的情况下，铂烧结， 不能得到充分的活性。而且，为了生成热稳定性优良的铂复合氧化物， 必须进行高温烧成。因此，使用铂复合氧化物的废气净化用催化剂大 多比表面积小、活性不充分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供即使在高温且氧浓度高的气氛气体中使用 时也不容易发生活性下降的废气净化用催化剂。根据本专利技术的第一方面，提供一种废气净化用催化剂，其含有碱 土金属与铝的复合氧化物和铂，所述复合氧化物的至少一部分和所述 铂的至少一部分形成固溶体。根据本专利技术的第二方面，提供一种制造废气净化用催化剂的方法，包括在作为金属元素只含有碱土金属的氧化物粒子上担载铂的工序； 制备铝化合物和担载了铂的所述氧化物粒子的混合物的工序；在氧化 气氛气体中烧成所述混合物而得到碱土金属与铝的复合氧化物和钼的 固溶体的工序。附图说明图1是简略地表示本专利技术一个实施方式的废气净化用催化剂的图。图2是简略地表示图1的废气净化用催化剂在高温条件下所表现 出的状态变化的示意图。具体实施例方式下面说明本专利技术的实施方式。图1是简略地表示本专利技术一个实施方式的废气净化用催化剂的 图。该废气净化用催化剂1是使粒子凝聚而得到的颗粒催化剂，在图1 中，画出该一个粒子。该废气净化用催化剂1在例如IOO(TC至1200°C 的高温条件下使用。图1的废气净化用催化剂1含有载体11和被其担载的铂13a。载体11含有氧化物lla和lie以及化合物或组合物llb。氧化物11a是碱土金属与铝的复合氧化物。作为碱土金属，例如 可以使用镁和钙。氧化物lla的晶体结构例如为尖晶石结构。化合物或组合物lib是作为金属元素只含有碱土金属的氧化物、 作为金属元素只含有碱土金属的氢氧化物、作为金属元素只含有碱土 金属的碳酸盐或者含有上述的2个以上的混合物。典型的是，化合物 或组合物lib是只含1种金属元素的氧化物、只含1种金属元素的氢氧化物、只含1中金属元素的碳酸盐或者含有上述的2个以上且只含1种金属元素的混合物。化合物或组合物lib所含的碱土元素与氧化物lla所含的碱土元素相同。载体11也可以不含化合物或组合物llb。 氧化物lie是氧化铝。载体11也可以不含氧化物llc。上述的复合氧化物和铂形成固溶体12。典型的是，上述的复合氧 化物只有一部分与铂形成固溶体12。以标号A表示碱土金属时，固溶 体12具有例如化学式(A， Pt)Al204或A(Al, Pt)2(Xt所示的组成。在高温条件下改变气氛气体的组成时，该废气净化用催化剂1表 现出可逆的状态变化。对此，参考图2进行说明。图2是简略地表示图1的废气净化用催化剂在高温条件下所表现 出的状态变化的示意图。在图2中，"贫(Lean)"所述的状态表示，例 如在IOO(TC至120(TC的高温条件下暴露于高氧浓度气氛气体中的情况 下、例如停止对发动机的燃料供给时，废气净化用催化剂1所呈现的 状态。另一方面，"富(Rich)"所述的状态表示，例如在IOOO'C至1200 'C的高温条件下暴露于低氧浓度气氛气体中的情况下、例如持续地向 发动机供给大量燃料时，废气净化用催化剂1所呈现的状态。图2中"贫"所述的状态相当于参考图1进行说明的状态。但是， 此时，铂13a的至少一部分有可能被氧化(氧化值增加)。该状态下，主要是铂13a赋予废气净化用催化剂1活性，固溶体 12中的铂对活性几乎没有帮助。但是，废气净化用催化剂1呈现"贫" 所述的状态的时间内，废气中有害成分(例如氮氧化物、 一氧化碳、烃 等)的浓度、即气氛气体中的有害成分浓度较低。因此，废气净化用催 化剂l发挥出充分的性能。在上述的高温条件下气氛气体中的氧浓度变低时，废气净化用催 化剂1从"贫"所述的状态变为"富"所述的状态。具体而言，铂从固溶体12析出，该析出的铂在固溶体12的表面形成铂13b。废气净化用催化剂1呈现"富"所述的状态的时间内，废气中的 有害成分浓度较高。S卩，在与"富"所述的状态相对应的时间内，要 求废气净化用催化剂1有比与"贫"所述的状态相对应的时间内更高 的活性。铂13b与铂13a相比极小。例如，铂13a的尺寸为数十纳米左右， 与之相对，贵金属13b的尺寸为数纳米以下。因此，呈现出"富"所 述的状态的废气净化用催化剂1具有比呈现出"贫"所述的状态的废 气净化用催化剂1高的活性。因此，该废气净化用催化剂1即使在废 气中的有害成分浓度高时也发挥出充分的性能。在上述的高温条件下气氛气体中的氧浓度升高时，呈现出"富" 所述的状态的废气净化用催化剂1向"贫"所述的状态改变。即，铂 13b和复合氧化物形成固溶体。这样，废气净化用催化剂1发生可逆的状态变化。而且，该废气 净化用催化剂1每次从"贫"所述的状态向"富"所述的状态改变时， 在固溶体12上形成极微小的铂13b。因此，该状态通过发生从"富" 所述的状态向"淡"所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化用催化剂，其含有碱土金属与铝的复合氧化物和铂，所述复合氧化物的至少一部分和所述铂的至少一部分形成固溶体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松枝悟司，木村希夫，田中裕久，上西真里，
申请(专利权)人：卡塔勒公司，大发工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]