用以净化柴油机尾气的催化剂制造技术

一种用以净化柴油机尾气的催化剂，该催化剂包括一个载体、一个在载体上形成的催化剂携带层和至少一种载负在催化剂携带层上的催化成分，分内外两部分的该催化剂携带层内含一种活性氧化铝和一种耐热无机氧化物；构成催化剂携带层表层的耐热无机氧化物包括一种无定形双链结构粘土矿，催化成分由铂、铑、钯中选取，该催化剂能转化烟粒和硫酸盐以防止其排出，能以一个较高的效率转化ＨＣ、ＣＯ。同时提高了催化剂携带层对载体的附着力。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用以净化柴油机尾气的催化剂，更具体的说，本专利技术涉及一种应用在捕集式尾气净化系统或开放式直流尾气净化系统内清除有害成份如包含在柴油机尾气中的一氧化碳(CO)、烃类(HC)及可溶性有机(此后称“SOF”)成份的催化剂。捕集式尾气净化系统或捕集式尾气净化工艺是指一种用壁流式蜂窝体(柴油机微粒滤清器(DPF))作为催化剂载体的尾气净化系统或过程。这种壁流式是将单元槽开口在一端或另一端以交错方式插入形成的一种蜂窝状结构。开放式尾气净化系统或过程是一种用直流式蜂窝体作为催化剂载体的尾气净化系统或过程。就汽油机而言，因为对尾气的排放有严格的管制，排出尾气中的有害成份正不断地减少，技术的进步也确保了符合这些管制。另一方面，柴油机尾气排放的管制相比汽油机而言要较为宽松，而且，迄今为止，处理柴油机尾气方面的技术发展不如处理汽油机尾气方面的快，这是由于一些特殊条件造成的，即柴油机排出的有害物质大部分是微粒，因此净化柴油机排出尾气中的有害物质需要一个较长的过程。如今常用柴油机尾气净化工艺可以大致分为捕集式和开放式两种，捕集式可进一步分为带催化剂和不带催化剂两种。在不装催化剂的捕集式净化工艺中，柴油机尾气中的微粒被捕集以防其排出。这些微粒包括“SOF”、烟粒(干烟粒)和硫酸盐，在捕集过程中，微粒内被捕集的成份如“SOF”和烟粒通常是加热至一定温度后得以除去以达到循环的目的，这同时也存在一个问题捕集过程中捕集部件会因受热而开裂。解决此问题的对策是采取措施降低热解温度，如另外载负催化剂。在装有催化剂的捕集过程中，柴油机尾气中的微粒连同CO、HC一起被清除。例如，第2-32，934号日本审查过的专利公告刊出了一种载负钒或铂类催化剂的捕集式尾气净化系统。日本第3-38,255号未经审查的专利公报刊出了一种开放式净化工艺。如文中呈述，同净化汽油机尾气的催化剂一样，有一个开放式“SOF”氧化催化剂，该催化剂包括一个由活性氧化铝或类似物形成的催化剂携带层，及一种载负在催化剂携带层上的铂类催化剂(即一种氧化催化剂)。该开放式“SOF”氧化催化剂将柴油机尾气中的微粒中的SOF连同CO、HC一起氧化以净化柴油机尾气。该催化剂存在一个缺陷，即它清除微粒中的烟粒的速率较低，但是，烟粒的数量可以通过改善柴油机或燃油的品质来减少。此外，基于开放式“SOF”氧化催化剂不需要再生，迄今为止工程师们已经深入地研究了它。带有催化剂的捕集过程和开放式“SOF”氧化催化剂都采用一种常用的催化剂以净化尾气，结果，不论是装有催化剂的捕集过程还是开放式“SOF”氧化催化剂都很难减少柴油机微粒的排放，这是由于用于净化尾气的常用催化剂上形成的活性氧化铝有一种吸收SO2的特性，柴油机尾气中的SO2会吸附在活性氧化铝层上，当常用催化剂被加热至一个较高温度时，吸附的SO2会被载负在活性氧化铝层上的催化成份氧化，结果SO2以SO3的形式排出，增加了柴油机微粒的数量，此结果是由于SO2不作为烟粒看待而SO3则是作为烟粒看待的。具体说，由于柴油机排出的尾气中存在足够数量的气态氧使得SO2很有可能被氧化，此外，SO3很容易和尾气中大量存在的水蒸气反应形成硫酸雾。当SO2以SO2形式排出时，SO2仍有可能和空气中的O3反应产生SO3，但是，SO2和O3在空气中反应的可能性很小，需要经过较长时间才能产生SO3，因而，以SO2形式排入大气造成的问题远不如以SO3形式排出产生的问题严重，因此，人们希望尽可能地减少排入大气的SO3量。基于上文描述的情形，本专利技术得以完成，本专利技术的目的是提供一种用于净化柴油机排出的尾气的催化剂，它能抑制柴油机烟粒和硫酸盐的排出，同时以一个较高的效率转化HC、CO。一种用于净化柴油机尾气的本专利技术催化剂能实现上述目标，该催化剂包括催化剂载体；在该催化剂载体上形成的催化剂携带层，该层由一个表层和一个处于表层下的内层组成，包括一种活性氧化铝粉和一种耐热无机氧化物；该耐热无机氧化物包括转变为无定形态的双链结构的粘土矿，并构成了该催化剂携带层的表层，而且，所述催化剂携带层上至少载负了一种选自铂、铑、钯的催化成份。注意，此术语“无定形态”是指双链结构的粘土矿内缺少长程有序结构。本专利技术催化剂中作为耐热无机氧化物的双链结构的粘土矿最好是已转变为无定形态的海泡石，或是通过离子交换法载负了铁元素的无定形海泡石。下面将对用于净化柴油机尾气的本催化剂的操作和优点进行描述。本催化剂中，覆盖在催化剂载体上的催化剂携带层由一种无定形双链结构的粘土矿和一种活性氧化铝组成、或由一种载负了铁元素的无定形双链结构的粘土矿和活性氧化铝组成，而且在催化剂携带层上至少应载负一种催化剂成份。组成催化剂携带层的无定形双链结构的粘土矿的主要成份是二氧化硅，其对催化剂载体的附着力较差，但是一种内含Al(OH3)形式羟基的活性氧化铝(具体如γ-氧化铝粉)对催化剂载体的附着力fcb很好。鉴于此，本催化剂将活性氧化铝作为催化剂携带层的内层，而将无定形态双链结构粘土矿作为表层。因此本催化剂不存在由于振动和类似情况使催化剂携带层从催化剂载体上剥落这样的问题。如上文描述的本催化剂同时也改善了催化剂的催化活力，例如本专利技术催化剂携带层的表层由无定形双链结构粘土矿或载负了铁元素的无定形双链结构粘土矿组成。因而使该催化剂能在一个较低的温度下氧化HC、CO和SOF，同时也可抑制SO2被氧化产生硫酸盐。再有，无定形双链结构粘土矿或类似物能吸附尾气中的HC、CO和SOF，但很难吸附SO2，被吸附的成份很容易被载负在催化剂携带层上的催化成份(如贵金属)的催化作用氧化，另一方面，活性氧化铝可吸附尾气中几乎所有的气体成份(如HC、CO和SOF)，被吸附气体中的HC、CO和SOF同样会被载负的催化成份的催化作用转化，但被吸附的SO2也同时氧化产生硫酸盐，因此由于活性氧化铝的使用形成了前面已强调的缺陷。相反，正如较前一部分中的描述，本专利技术同时结合了无定形双链结构粘土矿或载负了铁元素的无定形双链结构粘土矿和活性氧化铝的优益特性，因而，提高了本催化剂在选择性氧化HC、CO和SOF方面的能力。具体说，该催化剂中，无定形双链结构粘土矿或载负了铁元素的无定形双链结构粘土矿处于该催化剂的最外层(即催化剂携带层的表层)，因而可以吸附HC、CO和SOF，相应地，催化剂携带层中HC和CO的分压会减小，促使该催化剂周围的HC和CO进一步迁移到该催化剂内，被处于催化剂携带层内层的活性氧化铝吸收，因为SO2很难被无定形双链结构粘土矿或类似物吸收，所以尾气中SO2气体的分压几乎不变，这使得，SO2进入该催化剂的可能性很小。因此，催化剂携带层内层吸收了大量的HC和CO，随后这些成份被催化成份(如贵金属)的催化作用氧化，氧化反应产生的热使该催化剂的温度升高，增加了吸附在该催化剂表面的SOF被氧化的可能性。所以，本专利技术催化剂可以有选择地氧化HC、CO和SOF。写到这里，可以明显地看出本专利技术催化剂提高了尾气净化性能，增加了催化剂携带层对催化剂载体的附着力。上面已将本专利技术的大概作了描述，为了获得进一步的理解，下面将讲述具体的实施方案，这些实施方案仅仅是进一步说明而不是限制后附的权利要求书的范围。用于净化柴油机尾气的本专利技术催化剂可以按下列方式准备首先将一催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化柴油机尾气的催化剂，包括：催化剂载体；在所述的载体上形成的催化剂携带层，该携带层具有一表层和设置于该表层内的内层，并包括活性氧化铝及耐热无机氧化物；该耐热无机氧化物包括一种已转变为无定形态的双链结构的粘土矿，构成了该 催化剂携带层的表层；而且，所述催化剂携带层上至少载负了一种选自铂、铑、钯的催化成份。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青野纪彦，笠原光一，永见哲夫，佐藤明美，坂野幸次，渡边佳英，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]