氧吸放材料及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种兼顾了提高低温下的氧吸放能力和确保耐热性的氧吸放材料及其制造方法。本发明专利技术的氧吸放材料包含含有二氧化铈(CeO2)和二氧化锆(ZrO2)的二氧化铈

【技术实现步骤摘要】
氧吸放材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及氧吸放材料及其制造方法，特别是涉及排气净化催化剂用氧吸放材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]从汽车等的内燃机排出的排气中包含一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、未燃的烃(HC)等有害气体。分解这种有害气体的排气净化催化剂(所谓的三元催化剂)，在净化排气的贵金属以外，还包含具有氧吸放能力(也称为储氧能力(Oxygen Storage Capacity、OSC))的氧吸放材料(也称为储氧材料、OSC材料)。氧吸放材料通过吸放氧而调整空燃比(A/F)，由此能够抑制伴随排气组成变动的净化率降低。
[0003]作为氧吸放材料，广泛使用二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，特别是含有作为有序相的烧绿石相或Kappa相(κ相)的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，由于氧吸放量多而优选。
[0004]作为这种含有烧绿石相或κ相的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，专利文献1公开了粒径1.5～4.5μm的一次粒子相对于复合氧化物的全部一次粒子以粒子数为基准计为50％以上的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物。在专利文献1中，通过作为一次粒子提高粒径较大的粒子的存在比例，降低粒径小于1.5μm的微细粒子的存在比例，来确保耐热性。
[0005]另外，专利文献2公开了二次粒径(D50)为3～7μm的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，并公开了通过控制二次粒径能够提高氧吸放速度。
>[0006]另外，专利文献3公开了一种二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，其在二氧化铈和二氧化锆以外，还以预定比例含有选自镨、镧和钇中的至少一种添加元素，并公开了通过含有添加元素能够促进二氧化铈的还原，促进氧吸放功能。
[0007]近年来，受到CO2限制提高的影响，在燃油效率提高和车辆电动化的推进过程中，排气的温度降低，要求在低温下就体现氧吸放功能的氧吸放材料。如专利文献1～3所公开的具有烧绿石相或κ相的氧吸放材料，虽然氧吸放量多，但在低温下难以体现氧吸放功能。一般而言，已知二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的粒径减小而比表面积增加时，低温下的氧吸放能力提高，但粒径减小时耐热性会恶化。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献1：日本特开2015
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34113号公报
[0010]专利文献2：日本特开2018
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38999号公报
[0011]专利文献3：日本特开2015
‑
818号公报

技术实现思路

[0012]如前所述，在以往的氧吸放材料中，如果减小二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的粒径而提高氧吸放能力，则耐热性会恶化，提高低温下的氧吸放能力和确保耐热性难以兼顾。因此，本专利技术的目的是提供一种氧吸放材料，兼顾了提高低温下的氧吸放能力和确保耐
热性这两点。
[0013]本专利技术人对用于解决前述课题的手段进行了各种研究，结果发现，通过小粒径化来提高低温下的氧吸放能力，进而通过提高元素的均匀性使晶体结构稳定化来确保耐热性，由此在氧吸放材料中，能够兼顾提高低温下的氧吸放能力和确保耐热性，从而完成了本专利技术。
[0014]即，本专利技术的主旨如下所述。
[0015](1)一种氧吸放材料，包含含有二氧化铈(CeO2)和二氧化锆(ZrO2)的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，
[0016]所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物含有镨(Pr)或钕(Nd)作为添加元素，
[0017]所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的至少部分具有κ相和烧绿石相中的至少一种有序相，
[0018]相对于所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的全部一次粒子，以粒子数为基准存在40％～100％的粒径为0.4μm～1.5μm的一次粒子，
[0019]将所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物在大气中以1100℃的温度条件加热5小时后由使用CuKα的X射线衍射测定得到X射线衍射图谱，根据所述X射线衍射图谱求出的2θ＝14.5
°
的衍射线与2θ＝29
°
的衍射线的强度比{I(14/29)值}为0.015以上，并且2θ＝28.5
°
的衍射线与2θ＝29
°
的衍射线的强度比{I(28/29)}值为0.08以下。
[0020](2)根据上述(1)记载的氧吸放材料，其是使用含有镨(Pr)或钕(Nd)作为添加元素的萤石型二氧化铈
‑
二氧化锆系固溶体粉末而得到的，所述固溶体粉末在大气中以1200℃的温度条件加热5小时后，Ce
0.5
Zr
0.5
O2晶体相对于晶体整体的比例y(％)和所述固溶体粉末中的氧化镨(Pr6O
11
)或氧化钕(Nd2O3)的含量x(重量％)满足下式(1)：
[0021]y≥－0.7079x2+5.3331x+9.4883
ꢀꢀꢀ
(1)
[0022](式中，x>0)。
[0023](3)根据上述(1)或(2)记载的氧吸放材料，所述添加元素为Pr。
[0024](4)一种氧吸放材料的制造方法，是制造上述(1)记载的氧吸放材料的方法，包含：
[0025]准备固溶体粉末的工序，所述固溶体粉末是含有镨(Pr)或钕(Nd)作为添加元素的萤石型二氧化铈
‑
二氧化锆系固溶体粉末，将其在大气中以1200℃的温度条件加热5小时后，Ce
0.5
Zr
0.5
O2晶体相对于晶体整体的比例y(％)和所述固溶体粉末中的氧化镨(Pr6O
11
)或氧化钕(Nd2O3)的含量x(重量％)满足下式(1)：
[0026]y≥－0.7079x2+5.3331x+9.4883
ꢀꢀꢀ
(1)
[0027](式中，x>0)；
[0028]对所述二氧化铈
‑
二氧化锆系固溶体粉末进行加压成型的工序；以及
[0029]在1400℃以上且小于1700℃对加压成型后的二氧化铈
‑
二氧化锆系固溶体粉末成型体进行热处理而实施还原处理的工序。
[0030](5)根据上述(4)记载的氧吸放材料的制造方法，所述添加元素为Pr。
[0031]根据本专利技术，可以提供一种兼顾了提高低温下的氧吸放能力和确保耐热性的氧吸放材料。
附图说明
[0032]图1是对于实施例1～7和比较例1～6的二氧化铈
‑
二氧化锆
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氧化镨复合氧化物，表示粒径为0.4μm～1.5μm的一次粒子的比例、加热处理后的元素分散度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧吸放材料，包含含有二氧化铈(CeO2)和二氧化锆(ZrO2)的二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物，所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物含有镨(Pr)或钕(Nd)作为添加元素，所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的至少部分具有κ相和烧绿石相中的至少一种有序相，相对于所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物的全部一次粒子，以粒子数为基准存在40％～100％的粒径为0.4μm～1.5μm的一次粒子，将所述二氧化铈
‑
二氧化锆系复合氧化物在大气中以1100℃的温度条件加热5小时后由使用CuKα的X射线衍射测定得到X射线衍射图谱，根据所述X射线衍射图谱求出的2θ＝14.5
°
的衍射线与2θ＝29
°
的衍射线的强度比即I(14/29)值为0.015以上，并且2θ＝28.5
°
的衍射线与2θ＝29
°
的衍射线的强度比即I(28/29)值为0.08以下。2.根据权利要求1所述的氧吸放材料，其是使用含有镨(Pr)或钕(Nd)作为添加元素的萤石型二氧化铈
‑
二氧化锆系固溶体粉末而得到的，所述固溶体粉末在大气中以1200℃的温度条件加热5小时后，Ce
0.5
Zr
0.5
O2晶体相对于晶体整体的比例y和所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉本英理子，高木信之，奥田卓也，宇田川雄平，原田崇弘，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：