排气净化用催化剂制造技术

技术编号:15023303 阅读:144 留言:0更新日期:2017-04-05 00:40
本发明专利技术所涉及的排气净化用催化剂(10)包含贵金属(20)和构成CZ复合氧化物颗粒的微晶(30),该CZ复合氧化物颗粒为载持该贵金属的载体,并且至少含有锆(Zr)和铈(Ce)。CZ复合氧化物颗粒(微晶)(30)还包含抑制该CZ复合氧化物颗粒的晶体成长的晶体成长抑制微粒(40),该晶体成长抑制微粒(40)为以熔点为1500℃以上的金属元素M为主体的金属微粒。以氧化物换算计,CZ复合氧化物颗粒(30)所包含的金属元素M的含有率为该氧化物整体的0.5摩尔%以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在内燃机的排气系统设置的排气净化用催化剂。另外,本国际申请基于2013年12月9日申请的日本国特许申请第2013-254480号主张优先权,其申请的全部内容作为参照纳入本说明书中。
技术介绍
为了高效除去汽车发动机等的内燃机的排气所包含的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)等有害成分,利用能够同时进行CO、HC的氧化和NOx的还元的所谓三元催化剂。作为这种三元催化剂,利用在包括氧化铝(Al2O3)等的金属氧化物的多孔质载体中,载持铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等的属于铂族的贵金属(PGM)的催化剂。这种具备有包括多种PGM的贵金属的三元催化剂能够对理论空燃比(理论配比:A/F=14.7)附近的混合气体在内燃机燃烧而生成的排气发挥特别高的排气净化催化作用。然而,难以将实际使用内燃机时(典型的为汽车运行时)供给的混合气体的空燃比维持在理论配比附近,例如根据汽车的行驶条件等,混合气体的空燃比有时成为燃料过剩状态(富足:A/F<14.7),有时成为氧过剩状态(贫乏:A/F>14.7)。因此,近年来,使具有氧吸收释放能力(OSC:OxygenStorageCapacity)的无机材料,即OSC材料包含于载体中的方式成为一般化。三元催化剂中,作为OSC材料,一直使用以二氧化铈(CeO2)和氧化锆(ZrO2)为主体的复合氧化物(以下,也称为“CZ复合氧化物”。)。例如,下述专利文献1中,公开了具备包含CZ复合氧化物的OSC材料的以往的排气净化用催化剂的一例,其特征在于,该CZ复合氧化物中,锆氧化物相对于铈氧化物的固溶度为50%以上,并且构成该CZ复合氧化物的颗粒的微晶的平均直径为100nm以下。另外,下述专利文献2中,介绍了CZ复合氧化物颗粒的制造方法,该CZ复合氧化物用作OSC材料,并且微晶直径为10nm左右。现有技术文献专利文献专利文献1:日本国特许申请公开平成09年第155192号公报专利文献2:日本国特许申请公开2008-289985号公报
技术实现思路
然而,作为用作这种OSC材料的CZ复合氧化物的缺点之一,可以列举耐热性低。即,在以往的包括CZ复合氧化物的颗粒(一次颗粒)中,构成该颗粒的微晶的晶体成长在高温时(例如耐久试验时)容易发生,与之相伴随,包括该CZ复合氧化物的OSC材料所载持的贵金属的凝集也进行,结果,存在引起活性点的减少的担忧。因此,要求提高用作OSC材料的CZ复合氧化物的耐热性,更具体而言,要求如下的耐热性提高,即,该耐热性能够抑制构成CZ复合氧化物颗粒的微晶的晶体成长,并能够抑制贵金属的凝集和OSC作用的降低。因此,要求提高用作OSC材料的CZ复合氧化物的耐热性,更具体而言,要求如下的耐热性提高,即,该耐热性能够抑制构成CZ复合氧化物颗粒的微晶的晶体成长,并能够抑制贵金属的凝集和OSC作用的降低。本专利技术就是为了解决这种OSC材料相关的上述课题而做出的发明,其主要目的在于,提供具备如下耐热性的排气净化用催化剂,该耐热性能够抑制微晶的晶体成长,并能够抑制贵金属的凝集和OSC作用的降低。为了实现上述目的,这里公开的排气净化用催化剂配置于内燃机的排气管,对从该内燃机排出的排气进行净化,该排气净化用催化剂包含贵金属和构成CZ复合氧化物颗粒的微晶,该CZ复合氧化物颗粒为载持该贵金属的载体,并且至少含有锆(Zr)和铈(Ce)。上述CZ复合氧化物颗粒(微晶)还包含抑制该CZ复合氧化物颗粒的晶体成长的晶体成长抑制微粒,该晶体成长抑制微粒为以熔点为1500℃以上的金属元素M为主体的微粒。以氧化物换算计,上述CZ复合氧化物颗粒所包含的上述金属元素M的含有率为该氧化物整体的0.5摩尔%以下。另外,在本说明书中,所谓“微晶”是指由一组连续的晶格构成,可看作单晶体的基本构造的最大的集合(颗粒)。微晶的性状能够通过例如进行XRD(X射线衍射)测定、进行Rietveld解析等而进行研究。另外,微晶的存在状态能够通过电子显微镜(典型的为TEM)观察而确认。另外,能够通过组合进行电子显微镜观察和EDX(能量弥散式X射线分光光度法)(例如TEM-EDX)而进行作为对象的微晶的元素分析和组成分析。根据上述构成,载持贵金属的CZ复合氧化物颗粒(微晶)包含晶体成长抑制微粒,由此,在如热耐久试验这样的高温条件下使用时,也由于该晶体成长抑制微粒成为屏障,阻止晶体成长,从而抑制该CZ复合氧化物颗粒所载持的贵金属的凝集以及OSC作用的降低。因此,能够稳定地维持高的性能(例如三元催化剂的三元性能)。优选为,这里公开的排气净化用催化剂中,以氧化物换算计,CZ复合氧化物所包含的上述金属元素M的含有率为该氧化物整体的0.5摩尔%以下(优选为0.005摩尔%~0.1摩尔%)。根据这种构成,在高温条件下使用时,也能够有效地抑制晶体成长,因此能够维持高的催化能力(典型的为三元性能)。这里公开的排气净化用催化剂的优选的一个方式中,上述金属元素M为选自位于元素周期表的第5族~第10族,并且属于第5周期和第6周期的元素中的至少一种。另外,上述金属元素M优选为,包括该元素M的金属单体的熔点为2000℃以上的金属元素。例如,上述金属元素M为选自Nb、Mo、Ta和W中的至少一种。这些金属元素在高温条件下也难以熔化,并且适当地阻止CZ复合氧化物颗粒的晶体成长,因此,能够适合用作适于本专利技术的目的的晶体成长抑制微粒。这里公开的排气净化用催化剂的优选的一个方式中,通过下述式(1)计算的相关系数σ(Ce,M)为0.6以上。这种上述相关系数σ越大(接近于1),表示包含金属元素M的微粒在CZ复合氧化物颗粒中越均匀分散。σ(Ce,M)=125×Σn=125[{ICe(n)-ICe(Av)本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种排气净化用催化剂,其特征在于:该排气净化用催化剂配置于内燃机的排气管,对从该内燃机排出的排气进行净化,该排气净化用催化剂包含贵金属和构成CZ复合氧化物颗粒的微晶,该CZ复合氧化物颗粒为载持该贵金属的载体,并且至少含有锆(Zr)和铈(Ce),所述CZ复合氧化物颗粒(微晶)还包含抑制该CZ复合氧化物颗粒的晶体成长的晶体成长抑制微粒,该晶体成长抑制微粒为以熔点为1500℃以上的金属元素M为主体的微粒,以氧化物换算计,所述CZ复合氧化物颗粒所包含的所述金属元素M的含有率为该氧化物整体的0.5摩尔%以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.09 JP 2013-2544801.一种排气净化用催化剂,其特征在于:
该排气净化用催化剂配置于内燃机的排气管,对从该内燃机排出
的排气进行净化,
该排气净化用催化剂包含贵金属和构成CZ复合氧化物颗粒的微
晶,该CZ复合氧化物颗粒为载持该贵金属的载体,并且至少含有锆
(Zr)和铈(Ce),
所述CZ复合氧化物颗粒(微晶)还包含抑制该CZ复合氧化物颗
粒的晶体成长的晶体成长抑制微粒,该晶体成长抑制微粒为以熔点为
1500℃以上的金属元素M为主体的微粒,
以氧化物换算计,所述CZ复合氧化物颗粒所包含的所述金属元素
M的含有率为该氧化物整体的0.5摩尔%以下。
2.如权利要求1所述的排气净化用催化剂,其特征在于:
所述金属元素M为选自位于元素周期表的第5族~第10...

【专利技术属性】
技术研发人员:松枝悟司平井章雅泷健一
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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