排出气体净化用催化剂以及排出气体净化用催化剂构成体制造技术

排出气体净化用催化剂，其包含：含有将硼酸铝中的铝原子的2.5~11.5at%用Fe、Co、Ga或Ni进行了置换的置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd；以及，排出气体净化用催化剂构成体，其包含：含有陶瓷或金属材料的催化剂支撑体、以及在该催化剂支撑体上担载的上述排出气体净化用催化剂的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】排出气体净化用催化剂，其包含：含有将硼酸铝中的铝原子的2.5~11.5at%用Fe、Co、Ga或Ni进行了置换的置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd；以及，排出气体净化用催化剂构成体，其包含：含有陶瓷或金属材料的催化剂支撑体、以及在该催化剂支撑体上担载的上述排出气体净化用催化剂的层。【专利说明】排出气体净化用催化剂以及排出气体净化用催化剂构成体
本专利技术涉及排出气体净化用催化剂以及排出气体净化用催化剂构成体，更详细而言，涉及储氧能力优异、高温耐久后的排出气体净化性能、尤其是富相区域的NOx净化性能优异的排出气体净化用催化剂以及排出气体净化用催化剂构成体。
技术介绍
从汽车等的内燃机中排放的排出气体中包含烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。因而，一直以来，为了净化这些有害成分以进行无害化，使用了三效催化剂。在这样的三效催化剂中，作为催化剂活性成分而使用Pt、Pd、Rh等贵金属，作为载体而使用了氧化铝、氧化铈、氧化锆、具备吸氧能力的氧化铈-氧化锆复合氧化物等，作为催化剂支撑体而使用由陶瓷或金属材料制成的蜂窝、板、粒料等形状的支撑体。随着汽车排出气体的法规的强化，作为内燃机排出气体净化用催化剂的主要催化剂活性成分的Pt和Rh的需求增加，价格高涨，尤其是对于Rh，由于其价格变动的影响大，因此在贵金属之中期望用廉价的Pd来进行代替，研究了通过将比较廉价的Pd用作催化剂活性成分，从而削减排出气体净化用催化剂的成本，并提出了各种手段(例如，参照专利文献1、2、3)。另外，还有使用硼酸铝作为载体的例子，通过使压粉体担载催化剂成分来实现气体扩散性的提高，所述压粉体包含用硼酸铝晶须覆盖外侧且在其内部形成有中空部的粉状体(参照专利文献4)。现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开平06-099069号公报 专利文献2:日本特开平07-171392号公报 专利文献3:日本特开平08-281071号公报 专利文献4:日本特开2002-370035号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题 然而，有报告Pd在高温的还原性气氛下会因烧结而导致排出气体净化性能的降低，面向今后的节省贵金属催化剂的设计，抑制Pd的烧结已经成为不可避免的课题。另外，硼酸铝晶须为针状，因此比表面积小，并且无法避免耐久后的贵金属的凝集，耐久性存在问题。本专利技术的目的在于，提供储氧能力优异、高温耐久后的排出气体净化性能、尤其是富相区域的NOx净化性能优异的排出气体净化用催化剂。用于解决问题的手段 本专利技术人等为了实现上述目的而进行了深入研究，结果发现，将耐热性优异的具有笼(cage)型结构的硼酸铝中的一部分铝原子用Fe、Co、Ga、Ni等原子进行了置换的置换硼酸铝系化合物、尤其是用Fe、Ni进行了置换的硼酸铝系化合物用作Pd的载体时，表现出储氧能力，其富相区域的NOx净化活性与将未置换硼酸铝或La稳定化氧化铝用作Pd的载体时相比大幅提闻，从而完成了本专利技术。需要说明的是，关于硼酸铝的特性及其制造方法等，例如在Siba P.Ray,“Preparation and Characterization of Aluminum Borate，，，J.Am.Ceram.Soc., 75〔9〕，p2605-2609 (1992)等中有所记载。以往,硼酸招通过化学分析而用式9A1203.2B203 (Al18B4O33)表示,但Martin等的 “Crystal-chemistry of mullite- type aluminoborates Al18B4O33 and Al5BO9:Astoichiometry puzzle”，Journal of Solid State Chemistry 184 (2011) 70-80 中记载T:根据晶体结构分析，硼酸铝可用Al5BO9 (5A1203:B203、A12QB4036)、即式IOAl2O3.2B203来表示，相对于硼酸铝，式 9A1203.2B203 (Al18B4O33)和 Al5BO9 (5A1203:B203> Al20B4O36)这两者都是允许的(即为同一物质)。因此，本专利技术中使用的硼酸铝包括用式IOAl2O3.2B203 (5A1203:B203> Al20B4O36)表示的硼酸招、或者用式9A1203.2B203 (Al18B4O33)表示的硼酸招。即，本专利技术的排出气体净化用催化剂的特征在于，其包含:含有将硼酸铝中的铝原子的2.5^11.5&丨％用Fe、Co、Ga或Ni进行了置换的置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd。此处，本专利技术中的硼酸铝为氧化铝与氧化硼之比为10:2、:2的硼酸铝，包括用式IOAl2O3.2Β203 (5A1203:B2O3、Al2tlB4O36)表示的硼酸铝、或者用式 9Α1203.2Β203 (Al18B4O33)表示的硼酸铝。所述硼酸铝可以通过X射线衍射来确定为用式IOAl2O3.2Β203表示的硼酸铝，但作为X射线衍射的标准图，还存在式9Α1203.2Β203(Al18B4O33),也可确定为式9Α1203.2Β203(Al J8B4O33) ο可以记载的是，本专利技术的排出气体净化用催化剂的特征在于，其包含:含有用通式MmAl20-H1B4O36 (式中，M为F e、Co、Ga或Ni，m为0.5^2.3)表示的M置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd。另外，还可以记载的是，本专利技术的排出气体净化用催化剂的特征在于，其包含:含有用通SMnAl 18_nB4033 (式中，M为Fe、Co、Ga或Ni，η为0.45~2.07)表示的M置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd。本专利技术的排出气体净化用催化剂中，载体优选为铁置换硼酸铝。另外，本专利技术的排出气体净化用催化剂构成体的特征在于，其包含:由陶瓷或金属材料制成的催化剂支撑体、以及在该催化剂支撑体上担载的上述排出气体净化用催化剂的层。专利技术效果 本专利技术的排出气体净化用催化剂的储氧能力优异、高温耐久后的排出气体净化性能、尤其是富相区域的NOx净化性能优异。【专利附图】【附图说明】图1是参考例I中得到的铁置换硼酸铝的XRD图和参考例2中得到的未置换硼酸铝的XRD图。图2是表示参考例3中得到的铁置换硼酸铝的吸氧放氧行为和参考例4中得到的未置换硼酸铝的吸氧放氧行为的图。图3是表示由排出气体净化用催化剂的空燃比的变化引起的对CO的催化剂性能的图表。图4是表示由排出气体净化用催化剂的空燃比的变化引起的对HC的催化剂性能的图表。图5是表示由排出气体净化用催化剂的空燃比的变化引起的对NOx的催化剂性能的图表。【具体实施方式】本专利技术的排出气体净化用催化剂中使用的载体是将硼酸铝中的铝原子的2.5~11.5&丨％用Fe、Co、Ga或Ni进行了置换的置换硼酸铝。这样的置换硼酸铝可以用通式MmAl20^B4O36 (式中，M 为 Fe、Co、Ga 或 Ni，m 为 0.5~2.3)表示，也可以用通式 ΜηΑ118_ηΒ4033 (式中，M 为 Fe、Co、Ga 或 Ni，η 为 0.45~2.07)表示。置换硼酸铝中，硼酸铝中的被置换的铝原子的量不足2.5at% 本文档来自技高网...

【技术保护点】
排出气体净化用催化剂，其特征在于，其包含：含有将硼酸铝中的铝原子的2.5~11.5at%用Fe、Co、Ga或Ni进行了置换的置换硼酸铝的载体、以及担载于该载体的Pd。

【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：佐藤隆广，中原祐之辅，町田正人，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP