废气净化用催化剂制造技术

本发明专利技术涉及废气净化用催化剂。课题：提供在高Ga条件下、A/F反复浓/稀的过渡区域中净化性能得到提高的废气净化用催化剂。解决手段：废气净化用催化剂，其在基材上具有催化剂涂层，该催化剂涂层包含：贵金属、包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物、以及包含氧化铝的复合氧化物，其中，在催化剂涂层中，涂层的平均厚度为20μm～100μm，采用水中重量法测定的空隙率为50容量％～80容量％，空隙整体的0.5容量％～50容量％由5以上的长径比的高长径比细孔构成，高长径比细孔的与基材的废气流动方向垂直的催化剂涂层截面的截面图像中的细孔圆当量直径为2μm～50μm，且平均长径比为10～50，贵金属载持于空隙的周边以及两种复合氧化物。

【技术实现步骤摘要】
废气净化用催化剂
本专利技术涉及废气净化用催化剂。更详细地说，涉及废气净化用催化剂，其特征在于，在包含一定比例的高长径比的细孔的催化剂涂层中，贵金属载持于空隙的周边和整个载体材料。
技术介绍
从汽车等的内燃机排出的废气中含有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、未燃烧的烃(HC)等有害气体。将这样的有害气体分解的废气净化用催化剂也被称为三元催化剂，一般是在由堇青石等制成的蜂窝状的整体式基材上将包含具有催化活性的贵金属粒子和具有储氧能力(OSC：OxygenStorageCapacity)的助催化剂的浆料洗涂从而设置催化剂涂层而成的材料。为了提高废气净化用催化剂中的净化效率，进行了各种尝试。作为其一例，已知为了提高催化剂涂层内的废气的扩散性而在催化剂涂层的内部形成空隙的手法。作为在催化剂涂层的内部形成空隙的方法，已知增大催化剂粒子的粒径的方法、或者使用在制造的最终阶段将催化剂烧成时消失的造孔材料来设置空隙的方法等。例如，专利文献1中记载了通过添加粒径为0.1～3.0μm的氧化镁以形成催化剂层从而设置空隙的方法。但是，在催化剂层的内部设置空隙时，相应地催化剂层的厚度增加，因此催化剂的压力损失上升，有可能招致发动机输出功率的降低和/或油耗的恶化。另外，在采用上述的方法设置空隙的情况下，也存在着催化剂层的强度降低、或者设置的空隙间缺乏连接而得不到充分的效果等问题。鉴于这样的问题，例如专利文献2中记载了如下方法：混合规定形状的碳化合物材料，使其在催化剂烧成时消失，从而在催化剂层内设置与截面的长径比(D/L)有关的频率分布的众数(最频值)为2以上的空隙。另一方面，作为向催化剂涂层载持贵金属的技术，进行了用于控制贵金属的载持密度和载持部位的研究。例如，专利文献3中记载了一种催化转换器，其为由废气流通的孔(cell)结构的基材和在基材的孔壁面形成的催化剂层构成的催化转换器，上述催化剂层在废气的流动方向的上游侧具有第一催化剂层，在废气的流动方向的下游侧具有第二催化剂层，上述第一催化剂层在厚度方向上以均匀的浓度具有贵金属催化剂，上述第二催化剂层具有贵金属催化剂的浓度从表层向基材侧降低的浓度分布，上述第一催化剂层以上述基材的上述上游侧的端部为起点，形成于该基材的全长的10～90％的范围，上述第二催化剂层中，将从该第二催化剂层的表层到总厚度的20％的范围设为表层部，将从该第二催化剂层的基材侧的端面到总厚度的20％的范围设为深部，将表层部中的贵金属催化剂的浓度设为A(质量％)，将深部中的贵金属催化剂的浓度设为B(质量％)时，A/B大于1。进而，专利文献4中记载了一种废气净化装置，其特征在于，包括：捕集催化剂，其设置于发动机的废气通路、具有吸留废气中的氮氧化物并将其还原的功能并且表层侧的贵金属载持密度设定得比基层侧高；和氧化催化剂，其设置在上述捕集催化剂的上游侧、具有将上述氮氧化物氧化的功能并且基层侧的贵金属载持密度设定得比表层侧高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-104897号专利文献2：日本特开2012-240027号专利文献3：日本特开2017-104825号专利文献4：日本特开2017-115690号
技术实现思路
专利技术要解决的课题对于对应SULEV20等严格的废气规定而言，在加速时等的吸入空气量多的条件下(高吸入空气量或高Ga条件下：与高空速或高SV条件下同义)、空燃比(A/F)反复浓/稀的过渡区域中的净化性能成为问题。在这样的区域中，即使是可看到净化性能的提高的专利文献1～4，为了应对更严格的废气规定，也需要大量使用高价的贵金属。即，考虑成本，需要用于以更少的贵金属量提高净化性能的新的贵金属载持技术。因此，本专利技术的课题在于提供在高Ga条件下、A/F反复浓/稀的过渡区域中净化性能得到提高的废气净化用催化剂。用于解决课题的手段本专利技术人研究了上述问题，结果发现：在使用具有规定形状的有机纤维作为造孔材料而制备的、具有连通性优异、气体扩散性优异的高长径比细孔的催化剂涂层中，通过使贵金属载持于空隙的周边以及整个载体材料(包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物以及包含氧化铝的复合氧化物)，从而在高Ga条件下、A/F反复浓/稀的过渡区域中，NOx净化性能得到提高，完成了本专利技术。即，本专利技术的要点如下所述。(1)废气净化用催化剂，是在基材上具有催化剂涂层的废气净化用催化剂，所述催化剂涂层包含：贵金属、包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物、以及包含氧化铝的复合氧化物，启示，在催化剂涂层中，涂层的平均厚度在20μm～100μm的范围内，采用水中重量法测定的空隙率在50容量％～80容量％的范围内，空隙整体的0.5容量％～50容量％由具有5以上的长径比的高长径比细孔构成，所述高长径比细孔的与所述基材的废气流动方向垂直的催化剂涂层截面的截面图像中的细孔的圆当量直径在2μm～50μm的范围内，并且平均长径比在10～50的范围内，并且贵金属载持于空隙的周边以及包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物和包含氧化铝的复合氧化物。(2)(1)所述的废气净化用催化剂，其中，在所述催化剂涂层中，用所述高长径比细孔的长径方向矢量与所述基材的废气流动方向矢量所成的角(圆锥角)的角度基准的累计角度分布中的累计80％角度的值计，所述高长径比细孔在0～45度的范围内取向。(3)(1)或(2)所述的废气净化用催化剂，其中，在所述催化剂涂层中，被覆量在所述基材的每单位体积50g/L～300g/L的范围内。(4)废气净化用催化剂的制造方法，所述废气净化用催化剂在基材上具有催化剂涂层，所述方法包括：将具有催化活性的贵金属原料、包含氧化铝的复合氧化物粒子、包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物粒子、和相对于所述包含氧化铝的复合氧化物粒子以及包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物粒子100质量份为0.5质量份～9.0质量份的纤维状有机物混合以制备催化剂浆料，其中，所述纤维状有机物的平均纤维直径在1.7μm～8.0μm的范围内并且平均长径比在9～40的范围内；和将所述催化剂浆料在基材上涂布，然后进行烧成，从而将所述纤维状有机物的至少一部分除去，在基材上形成催化剂涂层。(5)(4)所述的方法，其中，催化剂浆料通过在包含贵金属原料的溶液中将包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物粒子、包含氧化铝的复合氧化物粒子、纤维状有机物依次混合，每次混合后进行搅拌而制备。专利技术效果根据本专利技术，提供在高Ga条件下、A/F反复浓/稀的过渡区域中净化性能得到提高的废气净化用催化剂。附图说明图1为例示对本专利技术的废气净化用催化剂的与基材的废气流动方向垂直的催化剂涂层截面的连续截面图像进行解析而得到的细孔的三维信息的二维投影图。图2为表示图1的A～E中的催化剂涂层截面的细孔的概略图。图3为在图1的二维投影图中表示高长径比细孔的圆锥角的概略图。图4为示意地表示本专利技术的废气净化用催化剂的构成的一例的图。图5为表示实施例1和比较例1～4的废气净化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.废气净化用催化剂，是在基材上具有催化剂涂层的废气净化用催化剂，所述催化剂涂层包含：贵金属、包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物、以及包含氧化铝的复合氧化物，其中，在催化剂涂层中，/n涂层的平均厚度在20μm～100μm的范围内，/n采用水中重量法测定的空隙率在50容量％～80容量％的范围内，/n空隙整体的0.5容量％～50容量％由具有5以上的长径比的高长径比细孔构成，所述高长径比细孔的与所述基材的废气流动方向垂直的催化剂涂层截面的截面图像中的细孔的圆当量直径在2μm～50μm的范围内，并且平均长径比在10～50的范围内，并且/n贵金属载持于空隙的周边以及包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物和包含氧化铝的复合氧化物。/n

【技术特征摘要】
20190509 JP 2019-0887081.废气净化用催化剂，是在基材上具有催化剂涂层的废气净化用催化剂，所述催化剂涂层包含：贵金属、包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物、以及包含氧化铝的复合氧化物，其中，在催化剂涂层中，
涂层的平均厚度在20μm～100μm的范围内，
采用水中重量法测定的空隙率在50容量％～80容量％的范围内，
空隙整体的0.5容量％～50容量％由具有5以上的长径比的高长径比细孔构成，所述高长径比细孔的与所述基材的废气流动方向垂直的催化剂涂层截面的截面图像中的细孔的圆当量直径在2μm～50μm的范围内，并且平均长径比在10～50的范围内，并且
贵金属载持于空隙的周边以及包含氧化铈和氧化锆的复合氧化物和包含氧化铝的复合氧化物。


2.根据权利要求1所述的废气净化用催化剂，其中，在所述催化剂涂层中，用所述高长径比细孔的长径方向矢量与所述基材的废气流动方向矢量所成的角(圆锥角)的角度基准的累计角度分布中的累计80％角度的值计，所述高长径比细孔在0～45度...

【专利技术属性】
技术研发人员：镇西勇夫，三浦真秀，仲东圣次，铃木宏昌，森川彰，山本敏生，加藤悟，小野塚敬，小里浩隆，冈田满克，星野将，
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