废气净化催化剂制造技术

一种废气净化催化剂（１），含有稀土元素、碱土元素、锆和贵金属，其中碱土元素相对于稀土元素和锆的总和的原子比为１０原子％或更多，一部分稀土元素和一部分锆与至少一部分碱土元素形成复合氧化物，并且该复合氧化物和一部分贵金属形成固溶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种废气净化催化剂。 .
技术介绍
已经广泛使用三元催化剂作为废气净化催化剂处理汽车的废气，该三元催化剂具有由例如氧化铈或氧化铝的无机氧化物负载的例如铂的贵金属。在该三元催化剂中，贵金属起加速氮氧化物还原以及一氧化碳和烃类氧化的作用。此外，无机氧化物起增加贵金属的比表面积和抑制贵金属由于反应产生的散热而发生烧结的作用。具体地，氧化 铈具有储氧能力并且能够优化所述氧化和还原反应。近年来，在高速下驾驶例如汽车的机动车的情形随着发动机性能 改善而增加。另外，为了避免空气污染，对废气制定了更加严格的法 规。面对这样的背景，由机动车排出的废气温度处于上升趋势。此外，机动车被要求减少二氧化碳排放，以抑制全球变暖。为此， 在废气净化催化剂被加热到高温的情况下，切断向发动机的燃料供应 的情形正在增加。艮P，废气净化催化剂在比过去更高的温度下使用，并且在高温下 暴露于含有过量氧气的气氛中的情形正在增加。为此，积极地进行研 究和开发，以便提供即使在这种条件下使用时仍能供给足够性能的废 气净化催化剂。例如，JP-A 5-168926 (KOKAI)、 JP-A 6-75675 (KOUHYO)和JP陽A 2000-169148 (KOKAI)描述了改善氧化铈的热稳定性，以抑制其储氧能力等的下降。具体地，JP-A 5-168926 (KOKAI)描述了一种包含铂族元 素、活性氧化铝、氧化钸、钡化合物和锆化合物的废气净化催化剂。JP-A 6-75675 (KOUHYO)描述了一种废气净化催化剂，其中催化剂负载层含 有氧化铈、氧化锆和催化剂金属，并且至少部分氧化铈和氧化锆作为 复合氧化物或固溶体存在。JP-A 2000-169148 (KOKAI)描述了一种如以 下通式表示的铈基复合氧化物Ce1(a+b)ZraYb02-b/2。此外，JP-A 10-358 (KOKAI)和JP-A 2001-129399 (KOKAI)描述了 制备以铂复合氧化物形式存在的铂，来抑制铂的烧结。具体地，JP-A 10-358 (KOKAI)描述了一种使用耐高温复合氧化物的废气净化催化 剂，其含有铂和碱土金属元素或一种或多种IIIA族元素。JP-A 2001-129399 (KOKAI)描述了一种废气净化催化剂，其包括在无机氧化 物载体上的含有铂和碱土金属元素的铂复合氧化物层，其中金属X的 氧化层在其间插入，所述金属X为选自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 La和Ce 的至少一种元素。但是，即使氧化铈的热稳定性得到改善，当废气净化催化剂在高 温下，例如在l，OO(TC到1,20(TC暴露于含有过量氧气的气氛中时，铂 的烧结仍会发生，并且将得不到足够的活性。同样，为了制备具有高 温稳定性的铂复合氧化物，在高温下进行焙烧是必须的。因此，使用 铂复合氧化物的大多数废气净化催化剂比表面积小且活性不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废气净化催化剂，即使在氧浓度高的气 氛中在高温下使用时，其也较不易于引起活性减少。根据本专利技术的一个方面，提供一种废气净化催化剂，其包括稀土 元素、碱土元素、锆和贵金属，碱土元素相对于稀土元素和锆的总和 的原子比为10原子％或更高， 一部分稀土元素和一部分锆与至少一部 分碱土元素形成复合氧化物，并且该复合氧化物和一部分贵金属形成固溶体。附图说明图1为示意性示出本专利技术具体实施方式的废气净化催化剂的视图2为示意性示出图1中所示废气净化催化剂在高温条件下显示出的状态变化的视图3为显示在实施例1中制备的粉末的X射线衍射谱的图4为实施例2的废气净化催化剂的TEM照片-,图5为示出在实施例2的废气净化催化剂上获得的，与气氛构成的变化相关的X射线衍射谱的变化图；和图6为示出在实施例2的废气净化催化剂上获得的，与气氛构成的变化相关的固溶体形成比率的变化图。具体实施例方式以下将描述本专利技术的具体实施方式。图1为示意性示出本专利技术具体实施方式的废气净化催化剂的视 图。废气净化催化剂1为由聚集颗粒形成的丸状催化剂，并且图1中 示出颗粒之一。废气净化催化剂1在例如l,OO(TC到1，20(TC的高温条 件下使用。废气净化催化剂1包括载体11、部分覆盖载体的复合氧化物12a 到12c，和由载体11负载的贵金属13a。载体11含有稀土元素的氧化物作为主要组分。载体11可以进一 步含有例如氧化锆(Zr02)。载体11可以含有例如稀土元素和锆的复合 氧化物作为主要组分。复合氧化物12a含有稀土元素和碱土元素的复合氧化物作为主要组分。复合氧化物12b含有锆和碱土元素的复合氧化物作为主要组分。复合氧化物12c含有稀土元素、锆和碱土元素的复合氧化物作为主要组 分。包含在复合氧化物12a到12c中的稀土元素与包含在载体11中的 稀土元素相同，并且复合氧化物12a到12c含有相同的碱土元素。同样， 复合氧化物12a到12c包含与贵金属13a相同的贵金属，以形成固溶体。在此，作为实例，设想载体11包含氧化铈(Ce02)作为主要组分， 复合氧化物12a由化学式BaCe03表示的复合氧化物组成，复合氧化物 12b由化学式BaZr03表示的复合氧化物组成，并且复合氧化物12c由 化学式Ba(Zr，Ce)03表示的复合氧化物组成。此外，设想包含在复合氧 化物12a到12c中的贵金属和贵金属13a为铂(Pt)。即，设想铈用作稀 土元素，钡用作碱土元素，且铂用作贵金属。应指出，复合氧化物12a 和铂的固溶体可以例如由化学式Ba(Ce，Pt)03表示，复合氧化物12b和 铂的固溶体可以例如由化学式Ba(Zr，Pt)03表示，并且复合氧化物12c 和铂的固溶体可以例如由化学式Ba(Zr,Ce，Pt)03表示。废气净化催化剂1在气氛构成在高温条件下发生变化的情况下显 示可逆变化。这一点将参考图2加以描述。图2为示意性示出图1中所示废气净化催化剂在高温条件下显示 出的状态变化的视图。在图2中，标明为"贫"的情况表示当向发动 机的燃料供给被切断时，当在例如l，OO(TC到1,20(TC的高温条件下暴 露于具有高氧浓度的气氛时，废气净化催化剂1显示的情况。标明为"富"的情况表示例如当向发动机连续供给充足的燃料时，当在例如 l，OO(TC到1，200'C的高温条件下暴露于具有低氧浓度的环境时，废气净 化催化剂1显示的情况。图2中表明为"贫"的情况对应于参考图1所述的情况。此时，至少一部分贵金属13a可能被氧化；换言之，其氧化数可能增加。在这种情况下，贵金属13a主要贡献于废气净化催化剂1的活性， 而在复合氧化物12a到12c中的铂对于所述活性几乎没有贡献。但是， 在经过废气净化催化剂1处于标明为"贫"的情况期间，在废气中的 例如氮氧化物、 一氧化碳、烃等有害(offensive)组分的浓度，即在气氛 中的有害组分浓度相对低。因此，废气净化催化剂l提供充分的性能。当在所述气氛中的氧浓度在上述高温条件下降低时，废气净化催 化剂1产生由标明为"贫"的情况到标明为"富"的情况的变化。具 体地，铂从复合氧化物12a到12c中析出，并且该析出的铂在复合氧化 物12a到12c的表面上形成贵金属13b。在整个废气净化催化剂1处于标明为"富"的情况下期间，废气 中的有害组分浓度相对高。即，与对应于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化催化剂，包括稀土元素、碱土元素、锆和贵金属，碱土元素相对于稀土元素和锆的总和的原子比为１０原子％或更多，一部分稀土元素和一部分锆与至少一部分碱土元素形成复合氧化物，并且该复合氧化物和一部分贵金属形成固溶体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松枝悟司，木村希夫，平井章雅，成田庆一，田中裕久，上西真里，丹功，谷口昌司，
申请(专利权)人：卡塔勒公司，大发工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]