废气净化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种含有Fe和Ce的废气净化催化剂，提供一种新废气用催化剂，其能够进一步提高对于剧烈的温度变化的优异的耐久性，本发明专利技术提出了一种废气净化催化剂，该废气净化催化剂含有具备下述构成的催化剂颗粒，所述构成为钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镁(Mg)、镧(La)和锶(Sr)中的一种或两种以上的元素(称为“M元素”)、与铁(Fe)、铈(Ce)、贵金属负载在无机多孔质载体颗粒上而成，其中，随机选择100个粒径6μm以上的催化剂颗粒，对这些催化剂颗粒分别进行基于EDX的定量映射时，具备Ce存在1at％以上、且Fe存在0.1at％以上、且M元素存在0.1at％以上的构成的催化剂颗粒占有80个以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种废气净化催化剂，其能够用于净化从内燃机排出的废气。
技术介绍
以汽油为燃料的汽车废气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。需要利用催化剂对各个有害成分进行净化，使所述烃(HC)发生氧化而转化为水和二氧化碳，使所述一氧化碳(CO)发生氧化而转化为二氧化碳，使所述氮氧化物(NOx)发生还原而转化为氮。作为这样的用于处理废气的催化剂(以下称为“废气净化催化剂”)，使用可以对CO、HC和NOx进行氧化还原的三元催化剂(Three Way Catalysts：TWC)。作为这样的三元催化剂，已知有在具有高比表面积的耐火性氧化物多孔质体上，例如在氧化铝多孔质体上，负载铂(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型(monolithic)基材)上而成的三元催化剂。在这种三元催化剂中，贵金属具有下述功能：使废气中的烃发生氧化，变换为二氧化碳和水，使一氧化碳发生氧化，变换为二氧化碳，另一方面，使氮氧化物还原成氮，为了同时且有效地产生对于这两种反应的催化作用，优选使空气和燃料之比(空燃比)保持为理论空燃比。汽车等的内燃机根据加速、减速、低速行驶、高速行驶等运转状况，空燃比发生较大变化，因此使用氧传感器(例如稳定化氧化锆)，将由于发动机的工作条件而发生变动的空燃比(A/F)控制为恒定。但是，如此仅对空燃比(A/F)进行控制，催化剂无法充分发挥净化催化剂性能，因此对于催化剂层本身，也要求控制空燃比(A/F)的作用。因此，为了利用催化剂本身的化学作用来防止由于空燃比的变化而产生的催化剂的净化性能的下降，使用在作为催化剂活性成分的贵金属中添加助催化剂而得到的催化剂。作为这样的助催化剂，已知有具有在还原气氛下放出氧且在氧化气氛下吸收氧的储氧能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)的助催化剂(称为“OSC材料”)。作为具有储氧能力的OSC材料，已知有例如二氧化铈(氧化铈、CeO2)、二氧化铈-氧化锆复合氧化物等。但是，甚至据称催化剂的价格几乎为贵金属所占，贵金属的价格高，因此进行代替贵金属的新催化剂活性成分的开发，其中，提出了含有铁(Fe)作为催化剂活性成分的废气用催化剂。例如专利文献1(日本特开2008-18322号公报)中公开了一种构成如下的催化剂，所述构成为氧化铁分散在二氧化铈-氧化锆复合氧化物中且至少部分固溶而成。专利文献2(日本特开2012-50980号公报)中公开了一种包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的废气净化催化剂。此外，专利文献3(日本特开2014-42880号公报)中也公开了一种废气净化催化剂，其特征在于，其具备含有作为碳(C)与铁(Fe)的化合物的碳化铁(Fe3C)和铈(Ce)的混合物负载在无机多孔质粉末状载体上而成的构成，并记载了下述内容：该废气净化催化剂通过使含有碳化铁(Fe3C)和铈(Ce)的混合物负载在无机多孔质粉末状载体上，从而即使暴露于900～1,000℃的高温中也能够抑制烧结，其结果是，耐久性高，即使废气的流速发生变化，也能够以高水平发挥稳定的净化性能。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-18322号公报专利文献2：日本特开2012-50980号公报专利文献3：日本特开2014-42880号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题对于汽车用的催化剂，不仅要求对于剧烈的温度变化的耐久性，而且还要求即使废气的流速发生变化也能够发挥稳定的净化性能的性能。但是，已知：根据实际的使用条件在大气中以900～1,000℃的高温对所述废气净化催化剂进行长时间加热处理
时，所述废气催化剂由于烧结而存在表面积减小、催化剂活性降低的趋势。尤其是，含有铁(Fe)和铈(Ce)的催化剂存在在如上所述那样的高温环境下发生烧结的趋势强的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种新废气用催化剂，其实现了含有Fe和Ce的废气净化催化剂的进一步改良，且能够进一步提高对于剧烈的温度变化的优异的耐久性。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本专利技术提出了一种废气净化催化剂，该废气净化催化剂含有具备下述构成的催化剂颗粒，所述构成为钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镁(Mg)、镧(La)和锶(Sr)中的一种或两种以上的元素(称为“M元素”)、与铁(Fe)、铈(Ce)、贵金属负载在无机多孔质载体颗粒上而成，其特征在于，随机选择100个粒径6μm以上的催化剂颗粒，对这些催化剂颗粒分别进行基于EDX的定量映射时，具备Ce存在1at％以上，且Fe存在0.1at％以上，且M元素存在0.1at％以上的构成的催化剂颗粒占有80个以上。专利技术效果在本专利技术提出的废气净化催化剂中，进行基于EDX的定量映射时，具备Ce存在1at％以上，且Fe存在0.1at％以上，且M元素存在0.1at％以上的构成的催化剂颗粒占有80个以上，即占有大部分，这表示Ce、Fe和M元素各自不偏在地负载在均匀的无机多孔质载体上的催化剂颗粒占有本专利技术提出的废气净化催化剂的大部分。如此Ce、Fe和M元素各自不偏在地负载在无机多孔质载体上的催化剂颗粒占有大部分，结果可知即使暴露于高温中，也能够抑制烧结。由此，本专利技术提出的废气净化催化剂能够进一步提高对于剧烈的温度变化的耐久性，且能够以更高水平发挥稳定的净化性能。附图说明图1为比较例1中得到的样品的EDX Mapping照片，(A)为示出SEM图像的图，(B)为示出铝(Al)的分布状态的图，(C)为示出铈(Ce)的分布状态的图，(D)为示出铁(Fe)
的分布状态的图，(E)为示出钴(Co)的分布状态的图。图2为实施例1中得到的样品的EDX Mapping照片，(A)为示出SEM图像的图，(B)为示出铝(Al)的分布状态的图，(C)为示出铈(Ce)的分布状态的图，(D)为示出铁(Fe)的分布状态的图，(E)为示出钴(Co)的分布状态的图。图3为实施例14中得到的样品的EDX Mapping照片，(A)为示出SEM图像的图，(B)为示出铝(Al)的分布状态的图，(C)为示出铈(Ce)的分布状态的图，(D)为示出铁(Fe)的分布状态的图，(E)为示出钴(Co)的分布状态的图。图4为实施例15中得到的样品的EDX Mapping照片，(A)为示出SEM图像的图，(B)为示出铝(Al)的分布状态的图，(C)为示出铈(Ce)的分布状态的图，(D)为示出铁(Fe)的分布状态的图，(E)为示出钴(Co)的分布状态的图。图5为对于实施例/比较例中使用各种元素作为M元素得到的催化剂粉末，将耐久试验后的微晶粒径、即烧结的程度进行比较示出的曲线图。具体实施方式接着，对于本专利技术具体实施方式进行说明。但是，本专利技术并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”)为含有具备下述构成的催化剂颗粒(称为“本催化剂颗粒”)的废气净化催化剂(称为“本催化剂”)，所述构成为钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镁(Mg)、镧(La)和锶(Sr)中的一种或两种以上的元素(称为“M元素”)、与铁(Fe)、铈(Ce)、贵金属负载在无机多孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化催化剂，该废气净化催化剂含有具备下述构成的催化剂颗粒，所述构成是称为“M元素”的钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镁(Mg)、镧(La)和锶(Sr)中的一种或两种以上的元素、与铁(Fe)、铈(Ce)、贵金属负载在无机多孔质载体颗粒上而成，其中，随机选择100个粒径6μm以上的催化剂颗粒，对这些催化剂颗粒分别进行基于EDX的定量映射时，具备Ce存在1at％以上、且Fe存在0.1at％以上、且M元素存在0.1at％以上的构成的催化剂颗粒占有80个以上。

【技术特征摘要】
2015.04.30 JP 2015-0932861.一种废气净化催化剂，该废气净化催化剂含有具备下述构成的催化剂颗粒，所述构成是称为“M元素”的钴(Co)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、镁(Mg)、镧(La)和锶(Sr)中的一种或两种以上的元素、与铁(Fe)、铈(Ce)、贵金属负载在无机多孔质载体颗粒上而成，其中，随机选择100个粒径6μm以上的催化剂颗粒，对这些催化剂颗粒分别进行基于EDX的定量映射时，具备Ce存在1at％以上、且Fe存在0.1at％以上、且M元素存在0.1at％以上的构成的催化剂颗粒占有80个以上。2.如权利要求1所述的废气净化催化剂，其中，铁(Fe)的总原子浓度为0.1at％～20at％，铈(Ce)的总原子浓度为1at％～36at％，M元素的总原...

【专利技术属性】
技术研发人员：中原祐之辅，木下和也，奥村博昭，木俣文和，津田丰史，
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