废气净化催化剂制造技术

本发明专利技术涉及具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构的废气净化催化剂，提供发挥优异的催化活性、可以作为三效催化剂有效地使用的新的废气净化催化剂。提出了一种废气净化催化剂，其特征在于，其具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构，将通过X射线光电子能谱法(XPS：X‑ray Photoelectron Spectroscopy)测定的、Cu2p及Al2p的各峰面积的总计面积设为100％时，Cu2p的峰面积的比率为7～28％。

Catalyst for Waste Gas Purification

The invention relates to an exhaust gas purification catalyst with a structure formed by the presence of copper element on the surface of alumina particles, providing a new exhaust gas purification catalyst with excellent catalytic activity and can be effectively used as a three-way catalyst. A new catalyst for waste gas purification is proposed. It has a structure consisting of copper element on the surface of alumina particles. When the total area of each peak area of Cu2p and Al2p is set to 100% by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS: X ray Photoelectron Spectroscopy), the ratio of the peak area of Cu2p is 7-28%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气净化催化剂
本专利技术涉及对从内燃机排出的废气进行净化时可以使用的废气净化催化剂。
技术介绍
在以汽油为燃料的汽车的废气中，包含碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。需要用催化剂对以下各有害成分进行净化：对于前述碳化氢(HC)，使其氧化而转化为水和二氧化碳；另外，对于前述一氧化碳(CO)，使其氧化而转化为二氧化碳；另外，对于前述氮氧化物(NOx)，使其还原而转化为氮。作为用于处理这样的废气的催化剂(以下称为“废气净化催化剂”)，使用能够将CO、HC及NOx氧化还原的三效催化剂(Threewaycatalysts：TWC)。该三效催化剂通常是以转换器的形式安装在排气管的引擎与消音器(muffler)的中间位置。作为这样的三效催化剂，已知有：在具有高比表面积的耐火性氧化物多孔体例如具有高比表面积的氧化铝多孔体上负载铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属，再将其负载于基材例如耐火性陶瓷或金属制的以蜂窝结构形成的单片型(monolithic)基材、或负载于耐火性颗粒而成的催化剂。但是，由于铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属非常昂贵，因此在废气净化催化剂的开发中，谋求削减贵金属元素的用量。因此，提出了代替这些贵金属的、例如将作为过渡金属的铜(Cu)作为活性成分负载于催化剂载体(氧化铝、沸石等)而成的催化剂(参照例如专利文献1)。另外，专利文献2开发了一种废气净化催化剂，其通过将含有Cu的化合物与氧化铝混合来制备混合物，将前述混合物在850℃以上且不足1200℃下进行热处理来获得。专利文献3开发了一种催化剂，其特征在于，其为添加了稀土元素的包含具有尖晶石晶体结构的CuAl2O4的催化剂，前述稀土元素为镧系元素，CuO以负载于前述CuAl2O4的表面的状态存在，在利用Cu-Kα射线得到的X射线衍射图案中，具有归属于CuO及CuAl2O4的衍射峰，并且不具有归属于α-Al2O3的衍射峰。该专利文献3中记载了如下主旨：使Cu负载于氧化铝，在CuAl2O4的生成的温度下进行焙烧([0030])，由此使得CuO以负载于CuAl2O4的表面的状态存在，因此能够确保由CuO带来的催化活性，并且能够利用CuAl2O4的促进作用([0009])。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-96132号公报专利文献2：日本特开2012-071271号公报专利文献3：日本特开2012-115771号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术人着眼于作为催化活性成分的铜(Cu)，对具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构的废气净化催化剂进行了研究，结果发现，即使提高Cu的负载量，催化活性也不会提高到所期待的程度。进而对其原因进行了研究，结果知晓了：由于CuAl2O4的生成，阻碍了Cu的催化活性。基于所述见解，关于具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构的废气净化催化剂，本专利技术人想要提供能够发挥优异的催化活性、作为三效催化剂有效地使用的新的废气净化催化剂。用于解决问题的方案为了解决所述问题，本专利技术提出了一种废气净化催化剂，其特征在于，其具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构，将通过X射线光电子能谱法(XPS：X-rayPhotoelectronSpectroscopy)测定的、与Cu的2p轨道(Cu2p)及Al的2p轨道(Al2p)的键能相对应的各峰的总计面积设为100％时，Cu2p的峰面积的比率(也称为“Cu覆盖率”)为7～28％。专利技术的效果根据本专利技术提出的废气净化催化剂，即使作为催化活性成分不负载贵金属，也可发挥优异的催化活性、可以作为三效催化剂有效地使用。具体实施方式接着，基于实施方式例对本专利技术进行说明。但是，本专利技术不限定于以下说明的实施方式。<本废气净化催化剂>本专利技术的实施方式的一例的废气净化催化剂(称为)“本废气净化催化剂”为具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构的废气净化催化剂。(氧化铝颗粒)上述氧化铝颗粒可以为包含Al2O3的颗粒，可以为除了Al2O3以外还含有其他成分的颗粒。作为上述氧化铝颗粒可含有的除Al2O3以外的上述“其他成分”，例如可列举出镧系元素、钡(Ba)的氧化物。作为该镧系元素，例如可列举出选自镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)中的一种或两种以上。关于上述“其他成分”的含量，若从防止通过Cu与该“其他成分”反应而Cu的分散性降低从而催化活性降低的观点出发，相对于Al2O3优选为5质量％以下、特别是更优选为3质量％以下。另一方面，从确保热稳定性的观点出发，该“其他成分”的含量相对于Al2O3优选为0.5质量％以上。作为结构氧化铝颗粒的Al2O3的晶体结构，可列举出δ-Al2O3、γ-Al2O3、θ-Al2O3及α-Al2O3。其中，对于本废气净化催化剂，从耐热性与比表面积的平衡的观点出发，优选γ-Al2O3及θ-Al2O3，其中，从能够在维持耐热性的状态下提高Cu的分散性的观点出发，特别优选θ-Al2O3。需要说明的是，上述氧化铝颗粒可以为多个所述晶体结构不同的2种以上Al2O3组合而成的氧化铝颗粒。(平均粒径)氧化铝颗粒的平均粒径(D50)优选为1μm～60μm。氧化铝颗粒的平均粒径(D50)为1μm以上时，能够维持剥离强度并且维持耐热性，因此优选。另一方面，该氧化铝的平均粒径(D50)为60μm以下时，能够维持剥离强度并且提高气体接触性，因此优选。从所述观点出发，氧化铝颗粒的平均粒径(D50)优选为1μm～60μm，其中，优选大于3μm或50μm以下，其中，特别优选为5μm以上或40μm以下。(Cu元素)存在于氧化铝颗粒的表面的Cu元素包含以CuOx(0≤x≤1)、CuAl2O4等状态存在的情况。此时，对于该CuAl2O4，可以认为在氧化铝颗粒的表面，Cu元素以固溶于氧化铝的状态存在，并且可以认为该CuOx(0≤x≤1)以负载于氧化铝颗粒表面的状态存在。本废气净化催化剂中，关于存在于氧化铝颗粒的表面的Cu元素的存在比率，将通过X射线光电子能谱法(XPS：X-rayPhotoelectronSpectroscopy)测定的、与Cu的2p轨道(也称为“Cu2p”)及Al的2p轨道(也称为“Al2p”)的键能相对应的各峰的总计面积设为100％时，Cu2p的峰面积的比率即Cu覆盖率优选为7～28％。此时，可以说通过X射线光电子能谱法测定的、Cu2p的峰面积相对于Cu2p及Al2p的各峰面积的总计面积的比率表示氧化铝颗粒表面的Cu元素的存在比率。由于露出至表面的Cu作为活性种而起作用，因此Cu覆盖率越大越好，但若过大则会发生烧结。从所述观点出发，上述Cu覆盖率优选为7～28％，其中，从防止Cu的烧结、进一步提高NOx净化性能的观点出发，更优选设为20％以下，其中，优选为18％以下、特别优选为15％以下。需要说明的是，“在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素”，包括例如：Cu元素以形成CuAl2O4的方式固溶于氧化铝的状态存在的情况；另外还包括以CuO等的形式负载于氧化铝颗粒表面的状态存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废气净化催化剂，其特征在于，其具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构，将通过X射线光电子能谱法(XPS：X‑ray Photoelectron Spectroscopy)测定的、与Cu的2p轨道(Cu2p)及Al的2p轨道(Al2p)的键能相对应的各峰的总计面积设为100％时，Cu2p的峰面积的比率为7～28％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.06 JP 2016-1127951.一种废气净化催化剂，其特征在于，其具备在氧化铝颗粒的表面存在Cu元素而成的结构，将通过X射线光电子能谱法(XPS：X-rayPhotoelectronSpectroscopy)测定的、与Cu的2p轨道(Cu2p)及Al的2p轨道(Al2p)的键能相对应的各峰的总计面积设为100％时，Cu2p的峰面积的比率为7～28％。2.根据权利要求1所述的废气净化催化剂，其特征在于，通过所述X射线光电子能谱法(XPS：X-rayPhotoelectronSpectroscopy)测定而得到的、925eV～935eV的峰面积相对于925eV～940eV的峰面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀村弘幸，植野弘嗣，铃木骏平，守屋利春，岩品克哉，中原祐之辅，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP