氧化催化剂及其制造方法技术

一种制造氧化催化剂的方法，包括在４００至８００℃热处理含有作为一个成分的Ｍｇ和／或Ａｌ的双链结构型粘土矿物以将该矿物改变成至少部分有无定形结构的无定形粘土矿物，用过渡金属元素取代至少一部分无定形结构的Ｍｇ和／或Ａｌ成分，取代量与所述Ｍｇ和／或Ａｌ成分的原子总数的比值为０．０５至０．８０，和将至少一种铂族元素载于被取代的无定形粘土矿物上的步骤。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
氧化催化剂及其制造方法本专利技术涉及一种氧化催化剂，该催化剂可以氧化烃(HC)、一氧化碳(CO)和可溶性有机馏份(下文称为“SOF”)以在低温下将其分解，而且该催化剂可以抑制二氧化硫(SO2)在高温下变成硫酸以减少颗粒物料(下文简称为“PM”)的排出。HC、CO、“SOF”和SO2例如是尾气中所含的，所述尾气是指从内燃机(如柴油机)排出的。本专利技术还涉及一种制造这样一种氧化催化剂的方法。用于氧化含于尾气中的HC和CO的氧化催化剂通常包括一种多孔载体，和一种载在该多孔载体上的铂族催化元素。至于多孔载体，通常使用无机多孔载体。例如，日本未审专利公开(KOKAI)No.62-201648公开了使用氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和二氧化硅-三氧化二铝作为无机多孔载体。日本未审专利公开(KOKAI)No.55-147153和日本未审专利公开(KOKAI)No.64-4220建议使用“A”型沸石、“X”型沸石、丝光沸石和结晶沸石作为无机多孔载体。然而，最近内燃机的性能已经得到了改进，从而所排出的尾气含有许多有毒有害成分，而且其温度也剧烈波动。结果是，常规的含有无机多孔载体和载在该载体上的Pt的氧化催化剂不能完全氧化该尾气中所含的HC和CO。这样，人们一直希望提供一种具有较高氧化活性的氧化催化剂。-->日本未审专利公开No.平4-363138公开了这样一种氧化催化剂。这种氧化催化剂包括含有一种无定形粘土矿物的载体，和载于该载体上的Pt和/或Pd。该无定形粘土矿物至少部分被转化成无定形的，而且其构成元素如Mg和/或Al被一种过渡金属取代，取代量为相对于成分Mg和/或Al的总量的10％(wt)或更少。正如日本未审专利公开(KOKAI)No.平4-363138中所揭示的，氧化催化剂可以按下列步骤顺序制备；即：在400至800℃范围的温度下热处理双链结构型粘土矿物(海泡石、坡缕石和绿坡缕石)，从而至少一部分该粘土矿物结构被转变成一种无定形粘土矿物。在所得到的无定形粘土矿物中，构成元素如Mg等可能被其它元素取代。从而使用一种过渡元素如铁等来取代Mg等，靠此制备一种被取代的无定形粘土矿物。在所得到的被取代的无定形粘土矿物中，过渡元素几乎以原子状态分散，因为过渡元素取代了至少一部分Mg等。最后，将Pt等载于被取代的无定形粘土矿物上。在所得到的氧化催化剂中，被载带的Pt之类几乎以原子状态被载带，因为被取代的无定形粘土矿物已被转变成至少部分无定形的。Pt之类的原子分散是由微细晶体界面(或不对称表面)的增加以及该结构中暴露的OH基的增加引起的。这样制得的氧化催化剂可以以高吸附性吸附有毒物质如HC和CO。该优点是由被取代的无定形粘土矿物有多孔(后面称为“通道”)并表现出大的BET比表面积这种结构而产生的。该优点还起源于过渡金属几乎以原子态分散来吸附HC这种方式。另外，该氧化催化剂可以在低温有效地氧化HC和CO。这一额外的优点归因-->于Pt等几乎以原子状态分散。然而，当使用在日本未审专利公开(KOKAI)No.平4-363138中公开的氧化催化剂来净化从例如柴油机中排出的尾气时，它表现出在低温下的不适当的HC氧化活性，并产生硫酸盐而不利地增加高温下“PM”的放出。在该氧化催化剂中，SO2被大量地吸附在被取代的无定形粘土矿物上，该矿物的构成元素如Mg和/或Al被一种过渡金属元素取代，取代量为相对成分Mg和/或Al的总重的10％(wt)或更少，所吸附的SO2被Pt氧化并在高温下转变成硫酸。这样，在高温下“PM”的排放增加。除了气态HC、CO和SO2外，从柴油机排出的尾气包括“PM”，“PM”是由“SOF”、烟灰和硫酸盐构成。为了通过使用催化剂减少“PM”的排放，催化剂应当使“SOF”分解并同时抑制由SO2氧化而导致的硫酸盐的生成。日本未审专利公开(KOKAI)No.7-75738公开了一种克服所述问题的氧化催化剂。该氧化催化剂按下列步骤顺序制造；即：通过一个第一热处理过程制备无定形粘土矿物，即至少部分转变成无定形的无定形粘土矿物；该无定形粘土矿物的构成元素如Mg和/或Al被一种过渡金属元素取代，取代量相对成分Mg和/或Al的总重为10％(wt)或更少；并且所得到的被取代的无定形粘土矿物在500至900℃的温度下进行第二次热处理。在被取代的无定形粘土矿物中，未被取代的成分Mg和/或Al吸附SO2，并且吸附的SO2在高温下被Pt氧化生成硫酸。硫酸是产生上述问题的原因之一。因此，在日本未审专利公开(KOKAI)-->No.7-75738中，未被取代的Mg和/或Al的吸附SO2的能力通过第二次热处理而降低，从而被取代的无定形粘土矿物的吸附SO2的能力下降。相应地，硫酸盐的排放可以减少，并且可使“PM”的排放减至最少。降低被取代的无定形粘土矿物(即载体)的吸附SO2的能力是降低硫酸盐的排放的措施之一。然而，通过降低该载体的吸附SO2的能力不能完全抑制硫酸盐的产生。从而一直希望进一步改进抑制硫酸盐的产生。另外，当含有如日本未审专利公开(KOKAI)No.平4-363138和7-75738中所述的其Mg和/或Al被一种过渡金属元素部分取代的被取代的无定形粘土矿物的氧化催化剂进行寿命试验时，发现该氧化催化剂表现出与其初始转化率(即它进行寿命试验之前的HC和CO转化率)相同的HC和CO转化率，但表现出比其初始转化率低的下降的“PM”转化率。注意到，在寿命试验中，氧化催化剂被暴露到从柴油机中排出的温度在约250至600℃范围内的尾气中。按照对该缺点的原因的研究，未被过渡金属元素取代的并存在于被取代的无定形粘土矿物之中的构成元素如Mg和/或Al与尾气中所含的SO2反应生成硫酸盐如硫酸镁(MgSO4)。该硫酸盐阻塞了被取代的无定形粘土矿物中的通道。结果是，在寿命试验后，被取代的无定形粘土矿物的BET比表面积为20m2/g，该值为其初始BET比表面积的约1/10。这样，寿命试验后，发现起源于被取代的无定形粘土矿物和过渡金属元素的吸附“PM”成分如-->“SOF”的吸附能力下降，并发现被吸附的和分解的“PM”成分量较少。本专利技术的开发着眼于上述情况。从而本专利技术的一个目的是提供一种制造氧化催化剂的方法。所得到的氧化催化剂可以甚至在低温下氧化和分解在尾气中所含的HC和CO，可以甚至在高温下抑制硫酸盐的生成以减少“PM”的排放，并且可以甚至在其进行寿命试验后保持“PM”净化不变差。本专利技术的第一方面可以达到上述目的。按照本专利技术的第一方面，一种制造氧化催化剂的方法包括下述步骤：在400至800℃范围的温度下热处理含有作为一个成分的选自镁和铝的至少一种元素的一种双链结构型粘土矿物以使该双链结构型粘土矿物改变成至少部分有无定形结构的一种无定形粘土矿物；用一种过渡金属元素取代该无定形结构的所述成分以制备一种被取代的无定形粘土矿物，所述取代与所述无定形粘土矿物成分的原子总数的比值为0.05至0.80；和将至少一种选自铂族元素的元素载于该被取代的无定形粘土矿物上。通过本专利技术的第一方面制得的一种氧化催化剂包括：一种无定形粘土矿物，该矿物有在双链结构型粘土矿物中的至少一部分无定型结构，所述双链结构型粘土矿物含有作为一个成分的至少一种选自镁和铝的元素；和载于无定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造氧化催化剂的方法，包括下述步骤：在４００至８００℃范围的温度下热处理含有作为一个成分的选自镁和铝的至少一种元素的一种双链结构型粘土矿物以使该双链结构型粘土矿物改变成至少部分具有无定形结构的一种无定形粘土矿物；用一种过渡金属元素取代该无定形结构的所述成分，以制备一种被取代的无定形粘土矿物，所述取代量与无定形粘土矿物的该成分的原子总数的比值为０．０５至０．８０；和将至少一种选自铂族元素的元素载于该被取代的无定形粘土矿物上。２．按权利要求１的方法，其中所述双链结构型粘土矿物是至）、坡缕石）的物质。

【技术特征摘要】
JP 1995-7-13 177661/95;JP 1995-3-16 57598/951.一种制造氧化催化剂的方法，包括下述步骤：在400至800℃范围的温度下热处理含有作为一个成分的选自镁和铝的至少一种元素的一种双链结构型粘土矿物以使该双链结构型粘土矿物改变成至少部分具有无定形结构的一种无定形粘土矿物；用一种过渡金属元素取代该无定形结构的所述成分，以制备一种被取代的无定形粘土矿物，所述取代量与无定形粘土矿物的该成分的原子总数的比值为0.05至0.80；和将至少一种选自铂族元素的元素载于该被取代的无定形粘土矿物上。2.按权利要求1的方法，其中所述双链结构型粘土矿物是至少一种选自海泡石(Si12Mg8O30(OH)4·(OH2)4·8H2O)、坡缕石((Mg，Al)5Si8O20(OH)2·(OH2)4·4H2O)和绿坡缕石((Mg，Al)5Si8O20(OH)2·(OH2)4)·4H2O)的物质。3.按权利要求1的方法，其中所述改变步骤是在600至700℃范围的温度下加热该双链结构型粘土矿物。4.按权利要求1的方法，其中所述取代步骤按离子交换法进行。5.按权利要求4的方法，其中所述取代步骤通过将无定形粘土矿物分散到该无定形粘土矿物重量的10倍或更多的水中来进行。6.按权利要求4的方法，其中离子交换过程通过使用盐形式的过渡金属元素来进行。7.按权利要求1的方法，进一步包括在无定形粘土矿物的表面上吸附一种过渡金属元素并在被取代的无定形粘土矿物的表面上形成无定形过渡金属氧化物的步骤，该步骤在所述取代步骤和所述载带步骤之间进行。8.按照权利要求1的方法，其中所述过渡金属元素是至少一种选自Fe、Co、Ni、Mn和Cu的元素。9.按权利要求1的方法，其中所述过渡金属元素是铁。10.一种氧化催化剂，包括：一种无定形粘土矿物，该矿物有至少一部分在双链结构型粘土矿物中的无定型结构，所述双链结构型粘土矿物含有作为一个成分的至少一种选自镁和铝的元素；和一种载于无定形粘土矿物上的铂族元素，所述至少一部分无定形结构的所述成分至少部分被一种过渡金属元素取代，取代量与无定形粘土矿物的所述成分的原子总数的比值为0.05至0.80。11.按照权利要求10的氧化催化剂，其中双链结构型粘土矿物是至少一种选自海泡石(Si12Mg8O30(OH)4·(OH2)4·8H2O)、坡缕石((Mg，Al)5Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下公一，永见哲夫，佐藤明美，坂野幸次，杉浦正洽，渡边佳英，熊井叶子，笠原光一，青野纪彦，
申请(专利权)人：其他，
类型：发明
国别省市：JP[日本]