废气净化用催化剂制造技术

一种具有第1催化剂层(12)的废气净化用催化剂，其中，第1催化剂层(12)沿废气的流动方向具有第一分区(14)和第二分区(15)，第一分区(14)与第二分区(15)相比位于废气的流动方向的上游侧，第一分区(14)和第二分区(15)均具有包含特定元素的催化活性成分，所述特定元素的浓度为第一分区(14)高于第二分区(15)，第一分区(14)中的催化剂层(12)的厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度相对于第二分区(14)的该厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度是平缓的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气净化用催化剂
本专利技术涉及废气净化用催化剂。
技术介绍
以往，提出了用于净化从柴油发动机、汽油发动机等内燃机排出的一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)这3种成分的废气净化用催化剂。这3种成分主要通过贵金属净化。在利用贵金属的废气净化作用的废气净化用催化剂中，提出了于废气流动方向的上游侧和下游侧将催化剂层划分为不同的构成的催化剂。例如专利文献1中记载了一种使贵金属浓度在下层催化剂层中的废气流动方向的上游侧和下游侧不同的废气净化用催化剂。另外，专利文献2记载了一种废气净化用催化剂，其中，催化剂层中的贵金属从废气流动方向的上游侧到下游侧逐渐减少，将贵金属集中在上游端部附近。现有技术文献专利文献专利文献1：US2013150236A1专利文献2：US2018023444A1
技术实现思路
以往，如专利文献1和2，认为在废气净化用催化剂的废气流动方向的上游侧，使贵金属比下游侧更多地含有时，作为发热反应的CO、HC氧化在上游侧活跃地发生，从而能够高效地使催化剂整体升温，该升温提高NOx还原能力，因此与在上游侧和下游侧均等地配置贵金属的情况相比，能够提高CO、HC、NOx的低温下的净化性能。然而，在近年来的环境基准的严格化和成本降低的基础上，反复行驶所带来的热耐久性能的要求越来越强。因此，在抑制贵金属的用量的同时提高废气的温度低的内燃机起动时的净化率成为重要的课题，但是如专利文献1的记载所示，在仅使废气流动方向的上游侧比下游侧配置更多的贵金属的情况下，难以说对解决上述技术课题的效果充分。另外，如专利文献2所述，在使贵金属量沿废气流动方向具有梯度的方法中，在基于反复行驶的热耐久条件下，催化活性成分容易聚集，难以得到催化剂的热耐久性。因此，本专利技术的课题在于提供一种能够解决上述现有技术所具有的课题的废气净化用催化剂。本专利技术人对不仅能够在抑制贵金属量的同时提高内燃机的起动时的废气净化性能，而且能够具有优异热耐久性的废气净化用催化剂的结构进行了深入研究。其结果，令人惊讶地发现，通过沿废气流动方向将催化剂层划分为2个以上的分区，设置为不仅使上游侧分区的贵金属的浓度高于下游侧分区，并且使废气流动方向的上游侧分区中的该贵金属浓度的厚度方向的梯度比下游侧分区平缓的结构，能够获得催化活性成分的分散性，提高内燃机的起动时的废气净化性能，并实现废气净化用催化剂的热耐久性。本专利技术是基于上述见解而完成的，提供一种废气净化用催化剂，其为具有第1催化剂层的废气净化用催化剂，所述第1催化剂层沿废气的流动方向具有第一分区和第二分区，前述第一分区与前述第二分区相比位于废气的流动方向的上游侧，前述第一分区和所述第二分区均具有包含特定元素的催化活性成分，前述特定元素的浓度为前述第一分区高于前述第二分区，前述第一分区中的所述第1催化剂层的厚度方向上的前述特定元素的浓度梯度比前述第二分区的厚度方向上的前述特定元素的浓度梯度平缓。附图说明图1是针对本专利技术的一个实施方式的废气净化用催化剂，显示被收纳在废气流通的壳体中的状态的示意图。图2是图1的废气净化用催化剂的I-I’线截面的局部放大示意图。图3表示另一个实施方式中的相当于图2的图。图4是对废气净化用催化剂进行取样而得到的、为了由沿废气流动方向X的特定元素的浓度变化得到拐点而制作的曲线图的例子。图5表示由对实施例2的废气净化用催化剂的第一分区和第二分区进行使用EDX的线分析得到的波动曲线。图6是绘制各实施例和比较例的高速升温、低速升温时各自的T50以及500℃下的净化率而得到的曲线图。具体实施方式以下，对本专利技术基于其优选的实施方式进行说明，但本专利技术不限于下述实施方式。本实施方式的废气净化用催化剂的例子如图1和图2所示。如图1所示，废气净化用催化剂10配置在壳体20内，设置于由内燃机(未图示)排出的废气的流通路径上。如图1和图2所示，废气净化用催化剂10具有多孔质基材11和形成在该多孔质基材11上的催化剂层18。催化剂层18可以是一层，也可以是由两层以上的不同组成的催化剂层构成的多层。当催化剂层18为多层时，其中的一层具有沿废气流动方向X配置的第一分区14和第二分区15即可。第一分区14相对于第二分区15位于废气流动方向X的上游侧。在图2所示的例子中，催化剂层18具有下层催化剂层12、以及形成于下层催化剂层12中的与多孔质基材11相反侧的表面上的上层催化剂层13，下层催化剂层12具有第一分区14和第二分区15。在图2所示的例子中，第一分区14和第二分区15与多孔质基材11接触，但也可以是在多孔质基材11与催化剂层12之间隔着其它催化剂层的状态。另外，在上层催化剂层13中的与下层催化剂层12相反侧的表面上，存在形成有其它催化剂层的情况，或者还存在上层催化剂层13为最外层的情况。第一分区14相对于第二分区15位于废气流动方向X的上游侧。关于第一分区14和第二分区15，如后所述，作为催化活性成分的特定元素在催化剂层12的厚度方向上的浓度梯度成为彼此不同。具有第一分区14和第二分区15的催化剂层12沿废气流动方向X从第一分区14到第二分区15无间隙地接触，这在容易通过由第一分区14中的催化活性成分促进的HC氧化、CO氧化这样的发热反应所产生的热使第二分区15高效地升温方面是优选的。以下，当简称为厚度方向时，是指催化剂层12的厚度方向。在图2所示的例子中，下层催化剂层12具有位于第二分区15的废气流动方向X下游侧的第三分区16。催化剂层12沿废气流动方向X从第二分区15到第三分区16无间隙地接触，其容易通过由第二分区15中的催化活性成分促进的HC氧化、CO氧化这样的发热反应所产生的热使第三分区16高效地升温，因此优选。关于第三分区16和第二分区15，如后所述，特定元素在厚度方向上的浓度梯度成为彼此不同，也优选特定元素的浓度为彼此不同。需要说明的是，废气净化用催化剂10如图3所示也可以不具有第三分区16。作为多孔质基材11的形状，可列举出蜂窝、DPF或GPF。另外，作为这种多孔质基材11的材质，例如可列举出：氧化铝(Al2O3)、莫来石(3Al2O3-2SiO2)、堇青石(2MgO-2Al2O3-5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)、碳化硅(SiC)等陶瓷、不锈钢等金属材料。将具有多孔质基材11和形成于其表面的催化剂层的废气净化用催化剂10也称作催化转化器。在图1所记载的例子中，多孔质基材11在一个方向上具有长的形状，以其废气流动方向X与长度方向一致的方式配置。第一分区14、第二分区15和根据需要具有的第三分区16均含有特定元素。特定元素是一种元素，可列举出钯(Pd)、铂(Pt)或铑(Rh)，尤其是从一氧化碳(CO)和烃(HC)的净化性能高且能够得到暖化功能的方面出发，优选钯(Pd)或铂(Pt)，特别优选钯(Pd)。关于废气净化用催化剂10，第一分区14的特定元素在厚度方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废气净化用催化剂，其为具有第1催化剂层的废气净化用催化剂，/n所述第1催化剂层沿废气的流动方向具有第一分区和第二分区，所述第一分区与所述第二分区相比位于废气的流动方向的上游侧，/n所述第一分区和所述第二分区均具有包含特定元素的催化活性成分，/n所述特定元素的浓度为所述第一分区高于所述第二分区，/n所述第一分区中的所述第1催化剂层的厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度比所述第二分区的厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度平缓。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180328 JP 2018-0631191.一种废气净化用催化剂，其为具有第1催化剂层的废气净化用催化剂，
所述第1催化剂层沿废气的流动方向具有第一分区和第二分区，所述第一分区与所述第二分区相比位于废气的流动方向的上游侧，
所述第一分区和所述第二分区均具有包含特定元素的催化活性成分，
所述特定元素的浓度为所述第一分区高于所述第二分区，
所述第一分区中的所述第1催化剂层的厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度比所述第二分区的厚度方向上的所述特定元素的浓度梯度平缓。


2.根据权利要求1所述的废气净化用催化剂，其中，
将所述第一分区沿所述第1催化剂层的厚度方向二等分时，将存在于该第1催化剂层的表面侧的所述特定元素的质量a1相对于存在于与该第1催化剂层的表面侧处于相反侧的所述特定元素的质量a2的浓度梯度设为a1/a2，
将所述第二分区沿所述第1催化剂层的厚度方向二等分时，将存在于该第1催化剂层的表面侧的所述特定元素的质量b1相对于存在于与该第1催化剂层的表面侧处于相反侧的所述特定元素的质量b2的浓度梯度设为b1/b2的情况下，
a1/a2相对于b1/b2之比为0.33以上且0.95以下。


3.根据权利要求1或2所述的废气净化用催化剂，其中，
所述浓度梯度a1/a2为0.9～2.5。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中裕树，清水春香，稻村昌晃，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP