排气净化催化剂、排气净化方法和排气净化系统技术方案

本发明专利技术提供一种能够抑制多个微粒的晶粒生长的排气净化催化剂。本发明专利技术的排气净化催化剂具有含有Pd和Rh的复合金属微粒，并且，Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例在0.5原子％以上且6.5原子％以下，并且，在将X射线波长设为

Exhaust Purification Catalyst, Exhaust Purification Method and Exhaust Purification System

The invention provides an exhaust purification catalyst capable of inhibiting grain growth of multiple particles. The exhaust purification catalyst of the present invention has composite metal particles containing Pd and Rh, and the average ratio of the total number of Rh atoms to the total number of Pd and Rh atoms is above 0.5 atoms% and below 6.5 atoms%, and the X-ray wavelength is set to 0.5 atoms.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气净化催化剂、排气净化方法和排气净化系统
本专利技术涉及排气净化催化剂、排气净化方法和排气净化系统。
技术介绍
从汽车等的内燃机、例如汽油发动机或柴油发动机等内燃机排出的排气中包含有害成分，例如一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NOx)等。因此，一般而言，在内燃机中设置用于将这些有害成分分解除去的排气净化装置，通过安装在该排气净化装置内的排气净化催化剂将这些有害成分实质上无害化。以往，作为这些排气净化催化剂的例子，已知使金属氧化物载体粒子担载铂族元素的微粒、例如钯(Pd)微粒等的催化剂。但是，暴露在高温排气中的Pd微粒发生烧结，由此其催化剂活性可能下降。再者，“烧结”是指微粒在该微粒的熔点以下的温度发生晶粒生长的现象。考虑到Pd微粒发生烧结的可能性，在包含Pd微粒的以往的排气净化催化剂中，Pd微粒的量与初期所需要的量相比为过量。另外，Pd等铂族元素的出产地区少，其出产地区集中存在于南非和俄罗斯等特定地区。因此，铂族元素是价格非常高的稀有元素。而且，铂族元素的使用量与汽车的排气限制强化一同增加，担心其被用尽。因此，正在开发用于降低催化剂所含有的铂族元素的使用量，并且阻止高温下的催化剂活性下降的技术。再者，专利文献1的复合金属胶体包含多种金属元素。专利文献1中记载了，该复合金属胶体的平均粒径为2～12nm，并且多种金属元素在该复合金属的粒子内实质上均匀地分布。具体而言，专利文献1中公开了以摩尔比计为1：1混合氯化钯溶液和氯化铑溶液而得到的复合金属胶体分散体。现有技术文献专利文献1：日本特开2002-102679号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够抑制多个微粒的晶粒生长的排气净化催化剂。本专利技术人发现通过以下手段能够解决上述课题。<1>一种排气净化催化剂，具有含有Pd和Rh的复合金属微粒，并且，Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例在0.5原子％以上且6.5原子％以下，并且，在将X射线波长设为且衍射面为Pd(111)的晶格面的条件下进行XRD分析的情况下，确定表示在所述衍射面的衍射峰位置的衍射角2θ，通过使用这些值，根据有关维加德定律的下式(I)算出理论晶格常数B的值，并根据有关布拉格定律和晶格常数的下式(II)算出实测晶格常数C的值，理论晶格常数B与实测晶格常数C之间的差的绝对值在以下：B＝-8.5459×10-2×A+3.890105(I)[式中，A是Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例]，C＝λ×(h2+k2+l2)1/2/(2sinθ)(II)[式中，λ是所述X射线波长，h、k和l是所述密勒指数，θ是所述衍射角2θ的一半]。<2>根据<1>项所述的排气净化催化剂，还具有载体粒子，并且在所述载体粒子担载所述复合金属微粒。<3>根据<2>项所述的排气净化催化剂，所述载体粒子是选自二氧化硅、氧化镁、二氧化锆、二氧化铈、氧化铝、二氧化钛和它们的固溶体、以及它们的组合中的载体粒子。<4>一种排气净化方法，在理论值气氛中，使<1>～<3>项的任一项所述的排气净化催化剂接触含有HC、CO和NOx的排气，由此将HC和CO氧化，并且将NOx还原从而净化。<5>一种排气净化系统，包含：排出排气的内燃机；对所述排气进行处理的第一排气净化催化剂装置；以及对所述第一排气净化催化剂装置中处理过的所述排气进行进一步处理的第二排气净化催化剂装置，所述第一排气净化催化剂装置具有：基材；配置在所述基材上的下层催化剂层；以及配置在所述下层催化剂层上的上层催化剂层，所述上层催化剂层具有面向所述排气的流路的表面，所述上层催化剂层包含相对于1L体积的所述基材为0.1g以上且1.1g以下的<1>项记载的所述Pd-Rh复合金属微粒，并且所述下层催化剂层和所述上层催化剂层中，所述Pd-Rh复合金属微粒的浓度最高的位置是所述上层催化剂层的所述表面。<6>一种排气净化系统，包含：排出排气的内燃机；对所述排气进行处理的第一排气净化催化剂装置；以及对所述第一排气净化催化剂装置中处理过的所述排气进行进一步处理的第二排气净化催化剂装置，所述第一排气净化催化剂装置具有：基材；配置在所述基材上的下层催化剂层；以及配置在所述下层催化剂层上的上层催化剂层，所述上层催化剂层具有面向所述排气的流路的表面，所述上层催化剂层包含相对于1L体积的所述基材为0.1g以上且1.2g以下的<1>项记载的所述Pd-Rh复合金属微粒，并且所述上层催化剂层中，在厚度方向上所述Pd-Rh复合金属微粒的浓度大致均匀。<7>一种排气净化系统，包含：排出排气的内燃机；对所述排气进行处理的第一排气净化催化剂装置；以及对所述第一排气净化催化剂装置中处理过的所述排气进行进一步处理的第二排气净化催化剂装置，所述第一排气净化催化剂装置具有：基材；配置在所述基材上的下层催化剂层；以及配置在所述下层催化剂层上的上层催化剂层，所述上层催化剂层具有面向所述排气的流路的表面，所述下层催化剂层包含相对于1L体积的所述基材为75g以下的担载有<1>项记载的所述Pd-Rh复合金属微粒的二氧化铈系载体粒子，所述下层催化剂层中，在厚度方向上所述Pd-Rh复合金属微粒的浓度大致均匀。<8>根据<7>项所述的排气净化系统，所述基材具有：所述排气进入的入口部分即上游端、以及所述排气退出的出口部分即下游端，所述下层催化剂层从所述基材的上游端开始以所述基材总长的80％以下的长度向下游端形成。根据本专利技术，可提供一种能够抑制上述微粒的晶粒生长的排气净化催化剂。附图说明图1是表示排气净化催化剂制造方法的一实施方式的概略图。图2是对于热耐久试验表示时间t和温度℃的关系的概略图。图3表示实施例1～3、比较例1和2以及参考例的排气净化催化剂的X射线衍射图案。图4对于实施例1～3、比较例1和2以及参考例的排气净化催化剂，表示Rh/(Pd+Rh)(原子％)和晶格常数的关系。图5对于实施例1～3、比较例1和2以及参考例的排气净化催化剂，表示Rh/(Pd+Rh)(原子％)和根据谢乐公式算出的微粒的平均粒径(nm)的关系。图6对于实施例1～3、比较例1和2以及参考例的排气净化催化剂，表示500℃时的HC和CO的净化率(％)。图7(a)是热耐久试验后的比较例1的排气净化催化剂的透射电子显微镜(TEM：TransmissionElectronMicroscope)像，图7(b)是热耐久试验后的实施例3的排气净化催化剂的TEM像。图8是本专利技术的排气净化系统的概略图。图9是本专利技术的排气净化系统的第一排气净化催化剂装置的概略图。图10是对于实施例A1、A3和A7、以及比较例A1、A3和A7的排气净化催化剂装置，表示500℃时的THC净化率(℃)的图。图11是对于实施例A2～A6和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气净化催化剂，具有含有Pd和Rh的复合金属微粒，并且，Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例在0.5原子％以上且6.5原子％以下，并且，在将X射线波长设为

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.13 JP 2016-0805941.一种排气净化催化剂，具有含有Pd和Rh的复合金属微粒，并且，Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例在0.5原子％以上且6.5原子％以下，并且，在将X射线波长设为且衍射面为Pd(111)的晶格面的条件下进行XRD分析的情况下，确定表示在所述衍射面的衍射峰位置的衍射角2θ，通过使用这些值，根据有关维加德定律的下式(I)算出理论晶格常数B的值，并根据有关布拉格定律和晶格常数的下式(II)算出实测晶格常数C的值，理论晶格常数B与实测晶格常数C之间的差的绝对值在以下：B＝-8.5459×10-2×A+3.890105(I)式中，A是Rh的原子总数相对于Pd和Rh的原子总数的平均比例，C＝λ×(h2+k2+l2)1/2/(2sinθ)(II)式中，λ是所述X射线波长，h、k和l是所述密勒指数，θ是所述衍射角2θ的一半。2.根据权利要求1所述的排气净化催化剂，还具有载体粒子，并且在所述载体粒子担载所述复合金属微粒。3.根据权利要求2所述的排气净化催化剂，所述载体粒子是选自二氧化硅、氧化镁、二氧化锆、二氧化铈、氧化铝、二氧化钛和它们的固溶体、以及它们的组合中的载体粒子。4.一种排气净化方法，在理论值气氛中，使权利要求1～3的任一项所述的排气净化催化剂接触含有HC、CO和NOx的排气，由此将HC和CO氧化，并且将NOx还原从而净化。5.一种排气净化系统，包含：排出排气的内燃机；对所述排气进行处理的第一排气净化催化剂装置；以及对所述第一排气净化催化剂装置中处理过的所述排气进行进一步处理的第二排气净化催化剂装置，所述第一排气净化催化剂装置具有：基材；配置在所述基材上的下层催化剂层；以及配置在所述下层催化剂层上的上层催化剂层，所述上层...

【专利技术属性】
技术研发人员：白川翔吾，三浦真秀，五十井俊广，饭冢光祐，二桥裕树，内藤功，永田贵宽，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：日本,JP