排气净化用催化剂制造技术

通过本发明专利技术提供具有基材11和设置于基材11上的催化剂层20的排气净化用催化剂。催化剂层20包含催化剂金属和载持于上述催化剂金属的载持材料21。载持材料21包含具有氧吸留能力的OSC材料22和OSC材料以外的载体23。OSC材料22的平均粒径Dx为1.5μm以上，并且大于上述OSC材料以外的载体23的平均粒径Dy。OSC材料以外的载体23的平均粒径Dy。OSC材料以外的载体23的平均粒径Dy。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气净化用催化剂


[0001]本专利技术涉及排气净化用催化剂。
[0002]并且，本申请基于2019年9月2日申请的日本专利申请2019－159780号主张优先权，其申请的全部内容在本说明书中作为参照援引。

技术介绍

[0003]从汽车发动机等的内燃机排出的排气中含有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等的有害成分。为了将这些有害成分从排气中高效地捕集和除去，以往利用排气净化用催化剂。作为与排气净化用催化剂相关的现有技术文献，例如可以列举专利文献1～3。
[0004]专利文献1中公开了一种排气净化用催化剂，其具有为了提高催化剂层中的气体扩散性、混合性而含有粒度不同的2种以上的载体、和贵金属的催化剂层。专利文献1中，记载了作为大粒径的载体使用包含二氧化硅、氧化铝的颗粒，作为小粒径的载体使用包含氧化铈、氧化锆、且具有氧吸留能力(OSC：oxygen storage capacity)的氧吸留材料(OSC材料)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开2015/037613号公报
[0008]专利文献2：日本专利申请公开平9－253454号公报
[0009]专利文献3：日本专利申请公开2017－189735号公报

技术实现思路

[0010]OSC材料发挥在排气的空燃比为贫乏气氛(即，相比于理论空燃比氧过剩的气氛)时吸留排气中的氧，并在排气的空燃比为富足(即，相比于理论空燃比燃料过剩的气氛)时释放所吸留的氧这样的缓解气氛变动的作用。由此，在例如排气的空燃比因汽车的行驶条件等而发生变动时，也能够实现稳定的催化性能。作为OSC材料的一例，可以列举CeO2－ZrO2系复合氧化物。
[0011]然而，近年来，从用少的贵金属量保证排气的净化的观点考虑，对于排气净化用催化剂要求提高耐热性。然而，现有的排气净化用催化剂存在排气净化性能随着重复使用而降低的问题。本专利技术的专利技术人反复进行深入研究，结果发现，其主要原因之一可以认为是OSC材料的低耐热性。即，在排气净化用催化剂长时间暴露于高温的排气中时，OSC材料由于烧结(sintering)而粗大化，比表面积减少。由于OSC材料的比表面积降低，吸收外气和氧的活性位点的数量减少，速度降低。并且，伴随烧结，结构缺陷的数量减少(例如，作为OSC材料的CeO2－ZrO2系复合氧化物发生相分离)，OSC量降低。另外，此时，如果吸留能力以上的氧流入排气净化用催化剂，由于OSC能力降低，无法保持三元活性最高的理论配比状态。结果，排气成为氧过剩的气氛，排气净化性能、特别是NOx的净化性能大幅降低。而且，发生载体的劣
化和贵金属的烧结，伴随贵金属的表面积降低，催化剂活性降低。随着贵金属自身的氧化还原状态的变化，也会发生贵金属的烧结，因此，提高载体的耐热性、特别是OSC材料的耐热性很重要。
[0012]本专利技术鉴于上述情况作出，其目的在于提供OSC材料的耐热性高且提高了耐久性的排气净化用催化剂。
[0013]根据本专利技术，提供具有基材和设置于上述基材上的催化剂层的排气净化用催化剂。上述催化剂层包含催化剂金属和载持上述催化剂金属的载持材料。上述载持材料包含具有氧吸留能力的OSC材料和OSC材料以外的载体。基于电子显微镜观察得到的上述OSC材料的体积基准的平均粒径Dx为1.5μm以上，并且大于基于电子显微镜观察得到的上述OSC材料以外的载体的体积基准的平均粒径Dy(Dy＜Dx)。
[0014]通过使OSC材料的粒径与OSC材料以外的载体的粒径相互不同，能够使反应容易发生的“颗粒的表面(界面)”增加。这里所说的颗粒，是指构成催化剂层的催化剂金属、OSC材料、非OSC材料的全部颗粒。通过在催化剂层内增加界面，能够提高催化剂层与排气的接触性。并且，根据本专利技术的专利技术人的研究，OSC材料的粒径与耐热性的相关性高。即，OSC材料存在粒径越大，则耐热性越高的趋势。因此，通过使OSC材料的粒径大于OSC材料以外的载体的粒径，能够提高OSC材料的耐热性。因此，在上述构成中，即使重复使用，OSC材料也能够稳定地发挥氧吸留能力。结果，上述排气净化用催化剂的催化性能不容易降低，能够实现优异的耐久性。
[0015]在本专利技术的优选的一个方式中，上述OSC材料的上述平均粒径Dx相对于上述OSC材料以外的载体的上述平均粒径Dy的比(Dx/Dy)为1.3以上20以下。由此，能够提高催化剂层内的气体扩散性、排气与OSC材料的接触性。
[0016]在本专利技术的优选的一个方式中，将上述OSC材料设为100质量份时，上述OSC材料以外的载体的含有比例为25～200质量份。由此，能够更适当地发挥上述的效果。
[0017]在本专利技术的优选的一个方式中，上述OSC材料以外的载体的上述平均粒径Dy为3μm以下。由此，能够更适当地提高催化剂层的耐久性、耐热性。
[0018]在本专利技术的优选的一个方式中，上述OSC材料的上述平均粒径Dx为15μm以下。由此，能够确保排气与催化剂层(例如OSC材料)的接触更宽，能够很好地提高排气净化性能。
[0019]在本专利技术的优选的一个方式中，上述OSC材料为包含氧化铈(ceria)的含Ce氧化物。通过使OSC材料包含氧化铈，能够很好地提高氧吸留能力。
[0020]在本专利技术的优选的一个方式中，上述OSC材料以外的载体为包含氧化铝(alumina)的含Al氧化物。通过使OSC材料以外的载体包含氧化铝，能够很好地提高催化剂层的耐热性。
[0021]在本专利技术的优选的一个方式中，上述催化剂层形成于上述基材的表面，在上述催化剂层上形成包含与上述催化剂层不同种类的上述催化剂金属的第二催化剂层。由此，能够进一步提高排气净化性能。
[0022]在本专利技术的优选的一个方式中，上述催化剂层含有Pd作为上述催化剂金属，上述第二催化剂层含有Rh作为上述催化剂金属。由此，能够进一步提高排气净化性能。
[0023]在本专利技术的优选的一个方式中，在从排气流入的流入口朝向排气流出的流出口的排气的流动方向上，上述催化剂层在上游侧和下游侧分别具有组成不同的上述催化剂层。
由此，能够以高水平兼顾氧吸留能力和耐热性。
[0024]在本专利技术的优选的一个方式中，将上述催化剂层在上述排气的流动方向上分成两个部分，将靠近上述流入口的一侧作为前段部，将靠近上述流出口的一侧作为后段部时，上述前段部所包含的上述OSC材料以外的载体多于上述后段部。由此，能够提高催化剂层的耐久性(特别是耐热性)，长期以高水平兼顾氧吸留能力和耐热性。
附图说明
[0025]图1是表示第一实施方式所涉及的排气净化系统的示意图。
[0026]图2是示意表示第一实施方式所涉及的排气净化用催化剂的立体图。
[0027]图3是示意表示第一实施方式所涉及的催化剂层的构成的部分截面图。
[0028]图4是示意表示第二实施方式所涉及的催化剂层的截面图。
[0029]图5是表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排气净化用催化剂，其特征在于：具有基材和设置于所述基材上的催化剂层，所述催化剂层包含催化剂金属和载持所述催化剂金属的载持材料，所述载持材料包含具有氧吸留能力的OSC材料和OSC材料以外的载体，基于电子显微镜观察得到的所述OSC材料的体积基准的平均粒径Dx为1.5μm以上，并且大于基于电子显微镜观察得到的所述OSC材料以外的载体的体积基准的平均粒径Dy。2.如权利要求1所述的排气净化用催化剂，其特征在于：所述OSC材料的所述平均粒径Dx相对于所述OSC材料以外的载体的所述平均粒径Dy的比Dx/Dy为1.3以上20以下。3.如权利要求1或2所述的排气净化用催化剂，其特征在于：将所述OSC材料设为100质量份时，所述OSC材料以外的载体的含有比例为25～200质量份。4.如权利要求1～3中任一项所述的排气净化用催化剂，其特征在于：所述OSC材料以外的载体的所述平均粒径Dy为3μm以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的排气净化用催化剂，其特征在于：所述OSC材料的所述平均粒径Dx为15μm以下。6.如权利要求1～5中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田贵也，大石隼辅，高须亮佑，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：