排气净化用催化剂制造技术

本发明专利技术提供一种排气净化用催化剂(10)，其包括：基材(11)；重整反应层(20)，其配置于基材(11)上，且含有稀土元素氧化物和过渡金属氧化物(但不包括Rh、Ru以外的贵金属)中的至少一种作为将排气中的未燃成分转化成H2的制氢催化剂；和催化剂层(30)，其含有对上述未燃成分进行净化的贵金属，重整反应层(20)中的上述制氢催化剂的含量相对于基材(11)的每单位体积为5g/L以上。5g/L以上。5g/L以上。

【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]本专利技术涉及一种排气净化用催化剂。特别涉及一种对含有氮氧化物(NOx)的排气进行净化的排气净化用催化剂。本申请基于2020年11月10日提交的日本专利申请第2020
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187482号要求优先权，该申请的全部内容作为参考被引入本说明书。

技术介绍

[0002]从车辆等的内燃机排出的排气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等未燃成分(有害成分)。为了高效地将这些未燃成分反应以从排气中除去，一直以来都在利用排气净化用催化剂。典型的排气净化用催化剂具备含有Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)等贵金属的催化剂层。排气中所含的NOx被催化剂层还原而转化成氮。作为排气净化用催化剂的相关现有技术文献，可以举出专利文献1～4。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2002
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282697号公报
[0006]专利文献2：日本特开2005
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185966号公报
[0007]专利文献3：日本特开2011
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183319号公报
[0008]专利文献4：国际公开2020/128786号

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的技术问题
[0010]然而近年来，以欧洲的RDE(实际行驶污染物排放：Real Driving Emission)法规为代表，即使对例如车辆出现突然加速或减速，排气的空燃比(A/F：Air/fuel ratio)的控制略微偏离理想状态(A/F＝14.5)的情形，也要求对排气进行适当净化。然而，根据本专利技术的专利技术人的研究，如图14所示，当排气的空燃比处于氧过量的贫乏环境(14.5＜A/F)的状态时，贵金属无法发挥充分的NOx净化性能，NOx净化率降低。因此，对贫乏环境下的NOx净化性能的提高也有需求。
[0011]本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，其目的在于：提供一种贫乏环境下的NOx净化性能得到了提高的新型排气净化用催化剂。
[0012]用于解决技术问题的技术方案
[0013]根据本专利技术的专利技术人的研究，在贫乏环境下，催化剂层中的贵金属通常处于氧化物状态。但是，贵金属在氧化物状态下的活性较低，无法充分发挥净化排气的功能。因此，本专利技术的专利技术人考虑到利用已知的强还原剂氢来还原贵金属，迅速实现金属化，由此提高排气中的未燃成分的氧化反应速度。然后，经过进一步反复认真研究，从而实现了本专利技术。
[0014]根据本专利技术，提供一种排气净化用催化剂，其配置于内燃机的排气通道，对从上述内燃机排出的排气中的未燃成分进行净化，上述排气净化用催化剂包括：基材；重整反应层，其配置于上述基材上，且含有稀土元素氧化物和过渡金属氧化物(但不包括Rh、Ru以外
的贵金属)中的至少一种作为将上述排气中的上述未燃成分转化成H2的制氢催化剂；和催化剂层，其含有对上述未燃成分进行净化的贵金属，上述重整反应层中的上述制氢催化剂的含量相对于上述基材的每单位体积为5g/L以上。
[0015]上述排气净化用催化剂包括含有制氢催化剂的重整反应层。重整反应层能够将排气中的未燃成分(例如HC、CO)转化成反应性高的氢分子(H2)。另外，通过H2，能够将贵金属从氧化物状态还原成活性高的金属状态。而且，通过重整反应层不含Rh、Ru以外的贵金属，能够避免氧化反应所导致的与排气净化反应的竞争，能够促进向上述H2的转化反应。其结果是上述排气净化用催化剂能够提高排气的氧化反应速度，能够提高贫乏环境下的NOx净化性能。因此，即使在例如因车辆行驶条件等使排气的空燃比略有波动的情形下，也能够稳定发挥优异的NOx净化性能。
[0016]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述重整反应层还含有具有氧吸蓄能力的OSC材料。通过制氢催化剂和OSC材料的协同效果，能够促进重整反应层中未燃成分向H2的转化。因此，能够进一步提高NOx净化性能。
[0017]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，在上述重整反应层中，上述OSC材料的含量相对于上述制氢催化剂的含量之比为0.5～10。由此，不仅能够更适当地促进未燃成分向H2的转化，而且能够控制重整反应层的涂布量，从而降低压损和成本。
[0018]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述制氢催化剂的含量为20g/L以下。由此能够兼具贫乏环境下的NOx净化性能和优异的低温活性。
[0019]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述制氢催化剂含有Pr、Nd、Co、Ni中的至少一种。由此能够以高水平发挥本说明书所记载的技术效果。
[0020]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述重整反应层不含贵金属。由此能够减少价格飙升的贵金属的使用量，实现低成本化。
[0021]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述催化剂层配置于上述重整反应层上。由此能够抑制因重整反应层所产生的H2而被过量还原的物质(例如NOx被还原而产生的氨)未经再氧化就从排气净化用催化剂排出的情形。此外，还能够使排气先于重整反应层而与催化剂层接触，提高重整反应层的耐久性。
[0022]在本说明书所记载的排气净化用催化剂的一个优选实施方式中，上述催化剂层具有：含有氧化催化剂作为上述贵金属的第一催化剂层；和设置于上述第一催化剂层上且含有Rh作为上述贵金属的第二催化剂层。通过这样的构成，能够实现下述中的至少一种效果：(1)抑制制氢催化剂的失活，并抑制伴随制氢催化剂的使用的Rh的氧化，从而长期发挥本说明书所记载的技术效果；(2)使用由制氢催化剂所生成的H2，将NOx还原净化成N2和H2O，或将氧化物状态的贵金属转化成金属。
附图说明
[0023]图1是一个实施方式的排气净化系统的示意图。
[0024]图2是图1的排气净化用催化剂的立体示意图。
[0025]图3是图2的排气净化用催化剂沿筒轴方向截断后的截面图。
[0026]图4是表示试验例1的空燃比(A/F)与NOx净化率的关系的图。
[0027]图5是试验例1的贫乏环境下的NOx净化率的比较图。
[0028]图6是表示试验例2的空燃比(A/F)与NOx净化率的关系的图。
[0029]图7是试验例2的贫乏环境下的NOx净化率的比较图。
[0030]图8是表示试验例3的空燃比(A/F)与NOx净化率的关系的图。
[0031]图9是表示试验例3的氧化镍含量与NOx T50的A/F的关系的图。
[0032]图10是试验例2的例4与试验例3的例6的比较图。
[0033]图11为表示试验例3的氧化镍含量与NOx T50的关系的图。
[0034]图12是表示试验例4的空燃比(A/F)与NOx净化率的关系的图。
[0035]图13是试验例4的贫乏环境下的NOx净化本文档来自技高网...

【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，其配置于内燃机的排气通道，对从所述内燃机排出的排气中的未燃成分进行净化，所述排气净化用催化剂的特征在于，包括：基材；重整反应层，其配置于所述基材上，且含有稀土元素氧化物和过渡金属氧化物中的至少一种作为将所述排气中的所述未燃成分转化成H2的制氢催化剂，所述过渡金属氧化物不包括Rh、Ru以外的贵金属；和催化剂层，其含有对所述未燃成分进行净化的贵金属，所述重整反应层中的所述制氢催化剂的含量相对于所述基材的每单位体积为5g/L以上。2.如权利要求1所述的排气净化用催化剂，其特征在于：所述重整反应层还含有具有氧吸蓄能力的OSC材料。3.如权利要求2所述的排气净化用催化剂，其特征在于：在所述重整反应层中，所述OSC材料的含量相对于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高须亮佑，尾上亮太，平尾哲大，户田阳介，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：