甲烷净化用催化剂材料制造技术

本发明专利技术提供一种化学上稳定的甲烷的净化性能优异的甲烷净化用催化剂。本发明专利技术涉及的甲烷净化用催化剂材料(30)包括：包含氧化铝的载体(32)、和直接载持于载体(32)的包含钯和钯氧化物的至少一种的催化剂(34)。而且关于使用甲烷净化用催化剂材料(30)得到的排气净化用催化剂供试体，在以25℃时的甲烷净化率为基准时，甲烷净化率达到其50％的环境温度即甲烷50％净化温度为347℃以下。另外，载体(32)的比表面积优选为80m2/g以下。/g以下。/g以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲烷净化用催化剂材料


[0001]本专利技术涉及用于净化包含甲烷的排气的甲烷净化用催化剂材料。此外，本国际申请主张基于2019年6月20日申请的日本专利申请2019－114458号的优先权，其申请的全部内容作为参照被引入本说明书中。

技术介绍

[0002]从车辆等的内燃机(发动机)排出的排气中，含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO
x
)等有害的气体成分，并且含有以碳为主成分的颗粒状物质(Particulate Matter：PM)。限制这些有害气体或PM的排出量的排气规定逐年强化。因此，在内燃机及其周边技术中，进行着用于降低从车辆等排出的有害气体或PM的排出量的研究。
[0003]而且，近年来，由于每单位距离的CO2排出量低，而利用以天然气体为燃料的天然气体内燃机的车辆(例如、CNG(Compressed Natural Gas，压缩天然气)车辆)备受关注。这里，从以汽油为燃料的汽油内燃机排出的HC为芳香烃、烯烃、链烷烃等容易在比较低的温度燃烧的成分，而相对于此，从天然气内燃机排出的HC基本为化学上稳定、低温难以分解的甲烷(CH 4
)。因此，要求实现能够适当净化从内燃机产生的有害气体成分、特别是甲烷的排气净化用催化剂。作为关于用于净化天然气内燃机的排气所含的甲烷的催化剂的现有技术，例如可以列举专利文献1～5。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利申请公开2002－336655号公报
[0007]专利文献2：日本专利申请公开2002－263491号公报
[0008]专利文献3：日本专利申请公开2001－190931号公报
[0009]专利文献4：日本专利申请公开2008－246473号公报
[0010]专利文献5：日本专利申请公开2014－091119号公报

技术实现思路

[0011]然而，排气净化用催化剂发挥功能是由于催化剂被加热至被活化的温度。因此，内燃机的冷启动时的排出气体中的甲烷的净化困难，存在没有被净化的甲烷大量被释放到大气中的担忧。以天然气为燃料的天然气内燃机虽然每单位距离的CO2排出量低，但是由于甲烷相比于CO2而言，变暖潜能值很高，为约25倍，会造成严重的问题。
[0012]本专利技术是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供化学上稳定的甲烷的净化性能优异的甲烷净化用催化剂材料。
[0013]通过本专利技术，提供用于净化甲烷的甲烷净化用催化剂材料。该甲烷净化用催化剂材料包括：包含氧化铝的载体、和直接载持于上述载体的包含钯和钯氧化物的至少一种的催化剂。而且，关于使用该甲烷净化用催化剂材料得到的排气净化用催化剂供试体，在以25℃时的甲烷净化率为基准时，甲烷净化率达到其50％的环境温度即甲烷50％净化温度为
347℃以下。通过上述构成，这里所公开的甲烷净化用催化剂材料的甲烷50％净化温度被降低到了前所未有的水平，能够以比以往低的温度发挥高的甲烷净化性能。
[0014]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料的优选的一个方式中，上述载体的比表面积为80m2/g以下。采用这样的构成后，通过使催化剂在上述载体上适当地析出，可以合适地实现达到上述甲烷50％净化温度的甲烷净化用催化剂材料，故而优选。
[0015]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料的优选的一个方式中，上述催化剂与上述载体的接合面中的上述催化剂的结晶面中，Pd(100)和PdO(101)所占的比例为35个数％以上。通过这样的构成，可以合适地实现达到上述甲烷50％净化温度的甲烷净化用催化剂材料，故而优选。
[0016]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料的优选的一个方式中，上述催化剂的平均粒径为20nm以下。平均粒径更优选为10nm以下。通过这样的构成，也可以合适地实现达到上述甲烷50％净化温度的甲烷净化用催化剂材料，故而优选。
[0017]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料的优选的一个方式中，上述催化剂在上述载体和上述催化剂的总量中所占的载持率为10质量％以下。这里所公开的甲烷净化用催化剂材料能够以较少的催化剂量发挥高的甲烷净化性能。因此，即使催化剂的载持率为10质量％以下，也可以显著地发挥其效果，故而优选。
[0018]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料能够通过在包含钯源和多元羧酸的液相中，使钯和/或钯氧化物在包含氧化铝的载体上析出，而能够合适地获得。此外，关于该甲烷净化用催化剂材料的甲烷净化性能，推测很大程度上依赖作为催化剂的钯和/或钯氧化物的特征性的结晶性。
[0019]在由本技术所提供的甲烷净化用催化剂材料优选用于净化从以天然气为燃料的内燃机排出的排气。在内燃机以天然气为燃料的情况下，排气所含的HC的80质量％以上为甲烷。本技术的排气净化用催化剂在应用于这样的甲烷含有率高的排气的情况下，能够更好地发挥上述效果，故而优选。
附图说明
[0020]图1是示意性地表示一个实施方式所涉及的甲烷净化用催化剂材料的构成的局部剖视图。
[0021]图2是表示一个实施方式所涉及的排气净化系统的构成的示意图。
[0022]图3是示意性地表示一个实施方式所涉及的排气净化用催化剂的立体图。
[0023]图4是示意性地表示一个实施方式所涉及的排气净化用催化剂中的催化剂层的构成的局部剖视图。
[0024]图5是对各例的甲烷净化用催化剂材料表示载体的比表面积与甲烷50％净化温度的关系的曲线图。
[0025]图6是对各例的甲烷净化用催化剂材料表示载体的比表面积与催化剂的平均粒径的关系的曲线图。
[0026]图7是对各例的甲烷净化用催化剂材料表示载体的比表面积与催化剂的析出界面中的特定结晶面的比例的关系的曲线图。
[0027]图8是对各例的甲烷净化用催化剂材料表示催化剂的平均粒径与甲烷50％净化温
度的关系的图表。
[0028]图9是对各例的甲烷净化用催化剂材料表示催化剂的析出界面中的特定结晶面的比例与甲烷50％净化温度的关系的图表。
[0029]图10是对例2、5～8的甲烷净化用催化剂材料表示催化剂的析出界面中的特定结晶面的比例与甲烷50％净化温度的图表。
具体实施方式
[0030]以下，参照附图对本专利技术的优选的实施方式进行说明。需要说明的是，在本说明书特别提及的事项以外且是实施本专利技术所必须的事宜，可以理解为基于本领域现有技术的本领域技术人员的设计事项。本专利技术能够根据本说明书所公开的内容和该领域的技术知识来实施。此外，在以下的附图中，对于发挥相同作用的部件、部位标注相同的符号，有时省略或者简化重复的说明。各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不一定反应实际的尺寸关系。另外，在本说明书中，表示数值范围的“A～B”的标记是指“A以上B以下”的意思。
[0031]图1是表示一个实施方式所涉及的甲烷净化用催化剂材料30的构成的剖面示意图。这里所公开的甲烷净化用催化剂材料30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种甲烷净化用催化剂材料，其为用于净化甲烷的甲烷净化用催化剂材料，其特征在于，包括：包含氧化铝的载体；和直接载持于所述载体的包含钯和钯氧化物中至少一种的催化剂，关于使用该甲烷净化用催化剂材料得到的排气净化用催化剂供试体，以25℃时的甲烷净化率为基准时，作为甲烷净化率达到其50％的环境温度的甲烷50％净化温度为347℃以下。2.如权利要求1所述的甲烷净化用催化剂材料，其特征在于：所述载体的比表面积为80m2/g以下。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田直人，成田庆一，今井启人，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：