废气净化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及含有C-Fe-Ce的废气净化催化剂，并且提供一种新型的废气用催化剂，其对于剧烈的温度变化具有耐久性。本发明专利技术提出一种废气净化催化剂，其具有在催化剂颗粒上进一步负载贵金属而成的构成，该催化剂颗粒具有在无机多孔质载体上负载混合物而成的构成，该混合物包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)、以及在铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上的添加元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以用于净化从内燃机排出的废气的废气净化催化剂。
技术介绍
以汽油为燃料的汽车的废气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。需要利用催化剂使上述烃(HC)氧化而转化为水和二氧化碳、使上述一氧化碳(CO)氧化而转化为二氧化碳，使上述氮氧化物(NOx)还原而转化为氮气，从而净化各种有害成分。作为这样的用于处理废气的催化剂(下文中称为“废气净化催化剂”)，使用了可以将CO、HC和NOx氧化还原的三元催化剂(Threewaycatalysts：TWC)。作为这种三元催化剂，已知例如在具有高比表面积的耐火性氧化物多孔质体、例如具有高比表面积的氧化铝多孔质体上负载有铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属，将其负载在基材(例如耐火性陶瓷或能够形成金属制蜂窝结构的整装(monolith)型基材)上或者负载在耐火性颗粒上而成的三元催化剂。在这种三元催化剂中，贵金属具有以下功能：氧化废气中的烃而转换成二氧化碳和水，氧化一氧化碳而转换成二氧化碳；另一方面，将氮氧化物还原为氮。为了使对该两反应的催化作用同时有效地发生，优选使燃料与空气之比(空燃比)保持恒定(理论空燃比)。汽车等的内燃机根据加速、减速、低速行驶、高速行驶等运行情况而导致空燃比变化较大，因此，使用氧传感器(氧化锆)将因发动机的工作条件而变动的空燃比(A/F)控制为恒定。但是，仅仅通过这样控制空燃比(A/F)无法使催化剂充分地发挥净化催化性能，因此还要求催化剂层自身也具有控制空燃比(A/F)的作用。于是，出于通过催化剂本身的化学作用来防止因空燃比变化所引起产生的催化剂净化性能的降低的目的，使用了在作为催化剂活性成分的贵金属中加入有助催化剂的催化剂。作为这样的助催化剂，已知具有在还原气氛中放出氧、在氧化气氛中吸收氧的储氧能力(OSC：OxygenStoragecapacity)的助催化剂(称为“OSC材料”)。例如二氧化铈(氧化铈、CeO2)或二氧化铈-氧化锆复合氧化物等作为具有储氧能力的OSC材料是众所周知的。然而，如所述那样，催化剂的大部分价格被贵金属所占，由于贵金属的价格高，因而正在进行代替贵金属的新型催化剂活性成分的开发。例如，专利文献1(日本特开2005-296735号公报)中公开了将氧化铁负载于含有二氧化铈-氧化锆复合氧化物的载体上而成的催化剂。另外，专利文献2(日本特开2004-160433号公报)中公开了由二氧化铈、氧化锆、选自由铝、钛和锰组成的组中的至少一种金属与铁的复合氧化物构成的催化剂。专利文献3(日本特开2008-18322号公报)中公开了一种催化剂，其结构为氧化铁分散于二氧化铈-氧化锆复合氧化物中从而至少部分固溶而成。此外，专利文献4(日本特开2012-50980号公报)中公开了由碳(C)-铁(Fe)-铈(Ce)构成的废气净化催化剂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-296735号公报专利文献2：日本特开2004-160433号公报专利文献3：日本特开2008-18322号公报专利文献4：日本特开2012-50980号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题对于汽车用的催化剂，要求除了具有对于剧烈的温度变化的耐久性外，还具有即使废气的流速发生变化也可以发挥稳定的净化性能的性能。为了保证上述废气净化催化剂的耐久性，在大气中以900℃～1,000℃的高温长时间进行加热处理时，上述废气催化剂因烧结而导致表面积减少，催化剂活性趋于降低。尤其是，含有碳(C)-铁(Fe)-铈(Ce)的催化剂(称为“C-Fe-Ce催化剂”)的催化剂活性特别高，因此存在烧结倾向强的问题。因而，本专利技术的目的涉及含有C、Fe和Ce的废气净化催化剂，提供一种新型的废气用催化剂，其对于剧烈的温度变化具有耐久性。用于解决课题的方案为了达到上述目的，本专利技术提出一种废气净化催化剂，其具有在催化剂颗粒上进一步负载贵金属而成的构成，该催化剂颗粒具有在无机多孔质载体上负载混合物而成的构成，该混合物包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)、以及在铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上的添加元素。专利技术的效果本专利技术中，将除了碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)外还包含铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上添加元素的混合物负载于无机多孔质载体上，在所形成的催化剂颗粒上进一步负载贵金属，结果确认到，即使暴露于900℃的高温下也可抑制烧结，其结果，对于剧烈温度变化的耐久性高，能够以高水平发挥稳定的净化性能。附图说明图1是在实施例的催化剂的性能试验中使用的测定模型气体浓度的装置的示意图。图2是图1的装置中的反应管的示意图。图3是针对实施例1和比较例1中得到的催化剂粉末，对于耐久处理前(新)和耐久处理后(老化)的催化剂粉末分别示出温度与NOx的转化率的关系的图。图4是针对实施例1和比较例1中得到的催化剂粉末，对于耐久处理前(新)和耐久处理后(老化)的催化剂粉末分别示出温度与CO的转化率的关系的图。图5是对于实施例2中得到的催化剂粉末示出催化剂粉末的性能试验的结果的图，是示出Mn/Fe的质量比例与CO的T50或T90的关系的图。图6是对于实施例2中得到的催化剂粉末示出催化剂粉末的性能试验的结果的图，是示出Mn/Fe的质量比例与NOx的T50或T90的关系的图。图7是对于实施例1、3、4和5中得到的催化剂粉末示出催化剂粉末的性能试验的结果的图，是对于各元素分别示出温度与CO的转化率的关系的图。图8是对于实施例1、3、4和5中得到的催化剂粉末示出催化剂粉末的性能试验的结果的图，是对于各元素分别示出温度与NOx的转化率的关系的图。具体实施方式接着，对本专利技术的具体实施方式进行说明。但是，本专利技术不限于下面说明的实施方式。<废气净化催化剂>作为本专利技术的实施方式的一例的废气净化催化剂(称为“本催化剂”)具有在催化剂颗粒上进一步负载贵金属而成的构成，该催化剂颗粒具有在无机多孔质载体上负载混合物而成的构成，该混合物除了包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)以外，还进一步包含铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上的添加元素(称为“M元素”)。此处，作为包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)和M元素的上述混合物，可以举出含有碳化铁(Fe3C)、氧化铁、氧化铈和M元素的氧化物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化催化剂，其具有在催化剂颗粒上进一步负载贵金属而成的构成，该催化剂颗粒具有在无机多孔质载体上负载混合物而成的构成，该混合物包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)、以及在铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上的添加元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.29 JP 2013-2478821.一种废气净化催化剂，其具有在催化剂颗粒上进一步负载贵金属而成的构成，
该催化剂颗粒具有在无机多孔质载体上负载混合物而成的构成，该混合物包含碳(C)、
铁(Fe)、铈(Ce)、以及在铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)和锰(Mn)中的一种或两种以上的添加
元素。
2.如权利要求1所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述混合物包含碳化铁
(Fe3C)、氧化铁、氧化铈和所述添加元素的氧化物。
3.如权利要求1所述的废气净...

【专利技术属性】
技术研发人员：中原祐之辅，森内诚治，奥村博昭，木俣文和，津田丰史，龟山秀雄，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP