废气净化用催化剂制造技术

技术编号:19392655 阅读:24 留言:0更新日期:2018-11-10 03:27
本发明专利技术所涉及的废气净化用催化剂具有基材(10)和催化剂涂层(30)。催化剂涂层(30)具有下层(34)和上层(32)。上层(32)作为贵金属催化剂含有Rh和/或Pt。下层(34)作为贵金属催化剂含有Pd。下层(34)包括位于上游侧的前段下层(34a)和位于下游侧的后段下层(34b)。前段下层(34a)为不含含Ce氧化物的无Ce层。后段下层(34b)为包含烧绿石型结构的含Ce氧化物的含Ce层。

Catalyst for exhaust gas purification

The catalyst for exhaust gas purification has the base material (10) and the catalyst coating (30). The catalyst coating (30) has a lower layer (34) and an upper layer (32). Upper (32) as noble metal catalyst contains Rh and / or Pt. The lower layer (34) contains Pd as a noble metal catalyst. The lower level (34) includes the lower anterior segment (34a) located upstream, and the lower posterior segment (34B) on the downstream side. The lower layer (34a) is a Ce free layer without Ce oxide. The lower layer (34B) is a Ce containing layer containing Ce oxide containing pyrochlore type structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气净化用催化剂
本专利技术涉及废气净化用催化剂。详细而言涉及具有基材和形成在该基材的表面上的催化剂涂层的废气净化用催化剂。其中,本国际申请基于2016年3月22日提出的日本专利申请第2016-057142号主张优先权,该申请的全部内容作为参照引入本说明书中。
技术介绍
为了净化从汽车发动机等内燃机排出的废气,常使用含有Pt(铂)、Pd(钯)和Rh(铑)的贵金属中的至少一种的三元催化剂。在这样的三元催化剂的一个典型的构成中,在高耐热性陶瓷基材的表面形成由氧化铝构成的催化剂涂层,在该催化剂涂层中载持Pt、Pd和Rh的贵金属中的一种或两种以上。这些贵金属中,Pd主要有助于一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的净化性能,Rh主要有助于NOx的净化性能(还原净化能力)。因此,通过将Pd和Rh并用,能够更加高效地将废气中的有害成分一次性净化。为了使用这样的三元催化剂有效地对废气中的成分进行净化,希望作为供给到发动机的空气与汽油的混合比率的空燃比在理论空燃比(理论配比)附近。在现有技术中,为了缓和催化剂能够有效工作的空燃比的气氛变动,作为上述贵金属的载体,广泛使用具有氧储藏能力(OSC:OxygenStorageCapacity,储氧性能)的含Ce氧化物(例如氧化铈-氧化锆复合氧化物)(例如专利文献1)。含Ce氧化物能够发挥在废气的空燃比为贫燃时(即氧过剩侧的气氛)储存废气中的氧、而在废气的空燃比为富燃时(即燃料过剩侧的气氛)放出被储存的氧的作用。由此,即使在废气中的氧浓度发生变动时,也能够得到稳定的催化剂性能,催化剂的净化性能提高。另外,近年来,为了使废气净化用催化剂的性能进一步提高,开了出不将全部贵金属催化剂载持于一个载体层,而是将催化剂涂层形成为至少具有上下两层的叠层结构,分别在一个层中分离载持Pd、在另一个层中分离载持Rh的催化剂。例如,专利文献1中公开了在蜂窝状载体的整体涂敷Pd层、并在该Pd层涂敷Rh层而形成的废气净化用催化剂。在该专利文献的公报中,提出了Pd层具有前段部和后段部,通过将前段部与后段部的氧释放材料的量的比率设为前段部>后段部来改善NOx净化性能的方案。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2011-212639号公报专利文献2:日本特开2010-167381号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而,通常在发动机刚启动后等废气温度尚低的情况下,由于废气净化用催化剂尚未充分预热,所以存在催化剂的净化性能降低的缺点。特别是由于低温的废气中含有大量的作为燃料的未燃物质的HC(ColdHC),所以需求在发动机刚启动后的低温状态下能够发挥良好的ColdHC净化性能的废气净化用催化剂。另外,在刚启动后片刻催化剂的温度充分上升后的情况下,进而在发动机受到高负荷的状态或发动机再启动时,存在从发动机排出大量NOx(HotNOx)的倾向。因此,需求在高负荷运转时和再启动时能够发挥良好的HotNOx净化性能的废气净化用催化剂。即,需求能够以高水平实现兼备ColdHC净化性能和HotNOx净化性能的废气净化用催化剂。本专利技术是鉴于这样的情况完成的,其主要目的在于提供一种具有上下双层结构的废气净化用催化剂,该废气净化用催化剂能够以高水平兼备ColdHC净化性能和HotNOx净化性能。本专利技术的专利技术人为了解决上述课题进行了深入研究,结果想到在具有上下双层结构的废气净化用催化剂中,通过在下层的前段部分设置无Ce层,能够使ColdHC净化性能提高,进一步发现通过使下层的后段部分含有烧绿石型结构的含Ce氧化物,能够以高水平兼备ColdHC净化性能和HotNOx净化性能,从而完成了本专利技术。即,由本专利技术提供的废气净化用催化剂配置于内燃机的排气通路内,是净化废气中所含的NOx的废气净化用催化剂,具有基材和形成在该基材的表面上的催化剂涂层。上述催化剂涂层形成为叠层结构,该叠层结构具有以靠近上述基材表面的一侧为下层、以相对远离上述基材表面的一侧为上层的上下层。上述上层包含作为贵金属催化剂的Rh和/或Pt以及含Ce氧化物。上述下层包含作为贵金属催化剂的Pd。上述下层具有在上述废气的流通方向上位于上游侧的前段下层和位于下游侧的后段下层。上述前段下层为不含含Ce氧化物的无Ce层。另外,上述后段下层为包含烧绿石型结构的含Ce氧化物的含Ce层。根据这样的构成,通过在配置有Pd的下层的前段部分设置不含含Ce氧化物的无Ce层,催化剂的预热性能有效地提高。因此,即使在发动机刚启动后的低温状态下也能够表现出高的催化剂活性,能够将废气中的ColdHC良好地净化。另外,为了使ColdHC净化性能良好而在下层的前段部分设置无Ce层时,反而会存在HotNOx净化性能降低的趋势,但根据本专利技术的构成,通过在下层的后段部分含有烧绿石型结构的含Ce氧化物,HotNOx净化性能的降低能够得到有效抑制。因此,根据本专利技术,能够提供抑制HotNOx的排放量、并且ColdHC净化性能更好地提高的最佳的废气净化用催化剂。本专利技术所公开的废气净化用催化剂的优选的一个方式中,上述后段下层中的上述烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量以CeO2换算计相对于每1L上述基材的体积为10g/L~20g/L。在这样的后段下层所含的烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量的范围内时,能够更好地兼备HotNOx净化性能和ColdHC净化性能。本专利技术所公开的废气净化用催化剂的优选的一个方式中,上述后段下层还含有非烧绿石型结构的含Ce氧化物。非烧绿石型结构含Ce氧化物的储氧速度比烧绿石型结构含Ce氧化物快。因此,通过含有储氧速度快的非烧绿石型结构含Ce氧化物,能够在高负荷运转时发挥适当速度的氧储藏释放性能(气氛缓冲性能),能够更有效地抑制NOx的排放量。本专利技术所公开的废气净化用催化剂的优选的一个方式中,在将上述后段下层中的上述烧绿石型结构含Ce氧化物和上述非烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量的合计设为100质量%时,上述烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量为10质量%~30质量%。储氧速度较快的非烧绿石型结构含Ce氧化物有效地参与高负荷运转时的HotNOx的净化,而储氧速度较慢的烧绿石型结构含Ce氧化物有效地参与再启动时的HotNOx的净化。根据上述构成,烧绿石型结构含Ce氧化物和非烧绿石型结构含Ce氧化物的比率处于适当的平衡,因此能够以高水平兼备高负荷运转时的HotNOx净化性能和再启动时的HotNOx净化性能,能够更好地发挥上述效果。本专利技术所公开的废气净化用催化剂的优选的一个方式中,上述后段下层中的上述烧绿石型结构含Ce氧化物和上述非烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量的合计以CeO2换算计相对于每1L上述基材的体积为60g/L~70g/L。在这样的后段下层所含的Ce量的范围内时,能够以更高水平兼备HotNOx净化性能和ColdHC净化性能。本专利技术所公开的废气净化用催化剂的优选的一个方式中,上述前段下层形成在从上述基材的废气入口侧的端部朝向废气出口侧相当于上述基材的长度的至少30%的部分。另外,上述后段下层形成在从上述基材的废气出口侧的端部朝向废气入口侧相当于上述基材的长度的至少30%的部分。在这样的前段下层和后段下层的长度的范围内时,能够以更高的水平实现HotNOx净化性能的提高和ColdHC净化性能的提高。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种废气净化用催化剂,其配置于内燃机的排气通路内,对从该内燃机排出的废气进行净化,该废气净化用催化剂的特征在于:具有基材和形成于该基材的表面上的催化剂涂层,所述催化剂涂层形成为叠层结构,该叠层结构具有以靠近所述基材表面的一侧为下层、以相对远离所述基材表面的一侧为上层的上下层,所述上层包含作为贵金属催化剂的Rh和/或Pt、以及含有铈的含Ce氧化物,所述下层包含作为贵金属催化剂的Pd,所述下层包括在所述废气的流通方向上位于上游侧的前段下层和位于下游侧的后段下层,所述前段下层为不含含Ce氧化物的无Ce层,所述后段下层为包含烧绿石型结构含Ce氧化物的含Ce层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 JP 2016-0571421.一种废气净化用催化剂,其配置于内燃机的排气通路内,对从该内燃机排出的废气进行净化,该废气净化用催化剂的特征在于:具有基材和形成于该基材的表面上的催化剂涂层,所述催化剂涂层形成为叠层结构,该叠层结构具有以靠近所述基材表面的一侧为下层、以相对远离所述基材表面的一侧为上层的上下层,所述上层包含作为贵金属催化剂的Rh和/或Pt、以及含有铈的含Ce氧化物,所述下层包含作为贵金属催化剂的Pd,所述下层包括在所述废气的流通方向上位于上游侧的前段下层和位于下游侧的后段下层,所述前段下层为不含含Ce氧化物的无Ce层,所述后段下层为包含烧绿石型结构含Ce氧化物的含Ce层。2.如权利要求1所述的废气净化用催化剂,其特征在于:所述后段下层中的所述烧绿石型结构含Ce氧化物的Ce量以CeO2换算计相对于每1L所述基材的体积为10g/L~20g/L。3.如权利要求1或2所述的废气净化用催化剂,其特征在于:所述后段下层还含有非烧绿石型结构含Ce氧化物。4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:小野塚敬泷健一村上恭介
申请(专利权)人:株式会社科特拉
类型:发明
国别省市:日本,JP

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