废气净化催化剂、使用它的废气净化过滤器和废气净化方法技术

废气净化催化剂包含：载体，所述载体包含氧化铝作为主要组分；和活性种细粒，所述活性种细粒包含硫酸银作为主要组分且具有3nm至小于100nm的平均晶粒尺寸，其中活性种细粒负载于载体表面上。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】废气净化催化剂、使用它的废气净化过滤器和废气净化方 法 专利技术背景 1.专利
本专利技术涉及。 2.相关技术描述 内燃机排出的气体包含有害材料，例如通过燃烧产生的颗粒状物质（PM)和灰，包 括油中的添加剂。在有害材料中，颗粒状物质称为对动物和装置具有不利影响的空气污染 物。因此，使用净化过滤器（柴油颗粒物过滤器；DPF)以收集内燃机排放的废气中包含的 颗粒状物质。由于DPF中收集的PM导致压力损失提高，使DPF的温度定期地提高至高温以 将PM燃烧，由此使DPF再生。同时，为改进燃料效率和材料的耐久性，优选DPF在低温下再 生，且PM氧化催化剂载入DPF中。 作为该PM氧化催化剂，日本专利申请公开No. 2009-45584 (JP2009-45584A)公 开了用于净化内燃机排放的废气中的颗粒状物质的废气净化催化剂，和使用它的废气控 制装置。该废气净化催化剂包含：具有释氧能力的复合氧化物（例如LaMn0 3、（：^1<)2或 CoTa2O6);和共同负载于复合氧化物中的Ag和贵金属（例如Ru、Pd或Pt)，其中复合氧化物 包含至少两种选自碱土金属元素、过渡金属元素、12族元素和13族元素的元素。然而，JP 2009-45584A中公开的废气净化催化剂的问题的是Ag催化剂的活性由于被燃料或油中包 含的硫组分毒害而明显降低。特别地，在使用高碱性载体如二氧化铈的催化剂中，活性在初 始阶段中极高，但由于硫组分导致的活性降低是明显的。因此，当该高碱性载体暴露于含硫 气体下时，其PM氧化活性不是充分的。 另外，日本专利申请公开No. 2011-218295CJP 2011-218295A)公开了废气净化过 滤器，其在内燃机的废气流动路径中提供并收集内燃机排放的废气中的颗粒状物质以净化 废气。该废气净化过滤器包含蜂窝结构，所述结构包含：外周壁；以多边形格栅形状在外周 壁中提供的多孔单元壁；和在单元壁中划分的多个单元。在单元中，流入侧单元的下游端和 排放侧单元的上游端由塞子阻塞，流入气体侧单元充当废气吸收的流入侧流动路径，且排 放侧单元充当排放侧流动路径，通过其经过单元壁的废气被排放。包含Ag和氧化催化剂的 PM燃烧催化剂负载于单元壁上，PM燃烧催化剂由催化剂材料形成，所述催化剂材料通过将 Ag分散于层状氧化铝中而得到，且氧化催化剂至少将废气中的CO氧化。PM燃烧催化剂负 载于流入侧单元的壁表面上，而不负载氧化催化剂。至少氧化催化剂负载于排放侧单元的 壁表面上。然而，在JP 2011-218295A公开的废气净化过滤器中，负载于氧化铝上的Ag催 化剂的分散性是低的，且Ag颗粒是粗糙的。因此，Ag颗粒与PM之间的接触可能性是低的。 因此，当Ag催化剂由于硫中毒而转化成硫酸银时，其活性降低。因此，当Ag催化剂暴露于 含硫气体下时，其PM氧化活性是不充分的。 另外，日本专利申请公开No. 2012-219715(JP 2012-219715A)公开了包含氧化催 化剂的废气控制装置。该氧化催化剂包含载体和负载于载体上的含银材料。载体由至少一 种选自Ca的硫酸盐和磷酸盐的金属盐形成。含银材料为选自银、氧化银、碳酸银、硫酸银和 磷酸银的至少一种。根据以上专利文件的描述，可提供废气控制装置，其中充分地抑制由 于灰沉积导致的颗粒状物质氧化性能降低，且颗粒状物质氧化性能在灰沉积以后也是优秀 的。然而，最近对废气净化催化剂的要求提高，需要即使在暴露于含硫气体下时能够显示出 足够高的PM氧化活性的废气净化催化剂。 专利技术概述 本专利技术提供即使在暴露于含硫气体下时能够显示出足够高的PM氧化活性的废气 净化催化剂，以及使用它的废气净化过滤器和废气净化方法。 由于关于实现上述目的的加强研宄，本专利技术人发现，令人惊讶的是通过使包含硫 酸银作为主要组分的活性种细粒负载于包含氧化铝作为主要组分的载体的表面上，所得废 气净化催化剂即使在暴露于含硫气体下时可显示出足够高的PM氧化活性。基于这一发现， 完成本专利技术。 即，根据本专利技术第一方面，提供废气净化催化剂。该废气净化催化剂包含：载体，所 述载体包含氧化铝作为主要组分；和活性种细粒，所述活性种细粒包含硫酸银作为主要组 分且具有3nm至小于IOOnm的平均晶粒尺寸，其中活性种细粒负载于载体表面上。 在该方面中，硫酸银的负载量相对于载体和活性种细粒的总量根据金属银可以为 2-50质量％。 另外，在该方面中，载体的比表面积可以为5_300m2/g。 根据本专利技术第二方面，提供废气净化过滤器。该废气净化过滤器包含：透气性基 质；和负载于透气性基质上的根据本专利技术以上方面的废气净化催化剂。 另外，根据本专利技术第三方面，提供废气净化方法。该废气净化方法包括：通过使内 燃机排放的废气与根据本专利技术以上方面的废气净化催化剂接触而将颗粒状物质（PM)氧化 并除去。 通过使用根据本专利技术方面的废气净化催化剂以及使用它的废气净化过滤器和废 气净化方法，即使在暴露于含硫气体时，可显示出足够高的PM氧化活性。原因不是清楚的， 但专利技术人认为原因如下。 即，在本专利技术中，所用且同时负载于包含氧化铝作为主要组分的载体表面上的硫 酸银与金属银或氧化银相比可能较小地受硫中毒影响。另外，由于用作活性种细粒的硫酸 银具有与金属银或氧化银相比在用作载体的氧化铝上更高的分散性，其与颗粒状物质（PM) 的接触可能性改进，因此显示出足够高的PM氧化活性。另外，作为活性物种的硫酸银甚至 在高温下在包含氧化铝作为主要组分的载体表面上是稳定的且不分解。因此，即使硫酸银 暴露于含硫气体下，可保持高PM氧化活性。因此，本专利技术人认为，即使废气净化催化剂暴露 于含硫气体，可保持足够高的PM氧化活性。 在下文中，参考图1(a)至1(d)描述废气净化催化剂的初始状态及其在硫中毒再 生期间的状态，所述图为显示废气净化催化剂的初始状态及其在硫中毒再生期间的状态的 示意图。首先，如图1(c)所示，在其中银（Ag)颗粒负载于氧化铝（Al 2O3)上的相关技术废气 净化催化剂的初始状态下，银（Ag)颗粒负载于载体氧化铝（Al 2O3)的一部分表面上。氧活 性物种吸附在银（Ag)颗粒表面上，该氧活性物种通过氧化铝载体转移至颗粒状物质（PM)， 且该氧活性物种可将PM氧化。如图1(d)所示，当相关技术废气净化催化剂暴露于含硫气 体下时，负载于氧化铝载体表面上的一部分银颗粒可由于硫中毒而转化成硫酸银。氧活性 物种不能吸附在硫中毒的Ag颗粒的表面上。另外，由于AG颗粒是粗糙的，在负载于氧化铝 载体表面上的Ag的一部分表面上产生的硫酸银与PM的接触可能性是低的。因此，推测活 性降低。这样，在其中银颗粒负载于氧化铝载体表面上的相关技术废气净化催化剂中，当暴 露于含硫气体下时，负载于氧化铝载体上的一部分Ag颗粒可转化成硫中毒的硫酸银，且该 硫酸银不贡献于PM氧化。 另一方面，在本专利技术废气净化催化剂中，包含硫酸银作为主要组分且具有3nm至 小于IOOnm的平均晶粒尺寸的活性种细粒负载于包含氧化铝作为主要组分的载体的表面 上。在本专利技术废气净化催化剂的初始状态下，如图1(a)所示，为负载于载体如氧化铝表面 上的活性种细粒的硫酸银细粒的氧可用于将硫酸银细粒附近的颗粒状物质（PM)氧化。硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
废气净化催化剂，其特征在于包含：载体，所述载体包含氧化铝作为主要组分；和活性种细粒，所述活性种细粒包含硫酸银作为主要组分且具有3nm至小于100nm的平均晶粒尺寸，其中：活性种细粒负载于载体表面上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊川将嗣，山崎清，祖父江优一，大河原诚治，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP