尾气净化用催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种尾气净化用催化剂。在载体上具备粒子成分A和粒子成分B混合存在的催化剂层。上述粒子成分A由催化剂金属掺杂CeZr类复合氧化物粉末组成，具有一个在100nm以上300nm以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布，CeO2量在CeO2和ZrO2的合计量中所占的比例在30质量％以上75质量％以下。粒子成分B由从活性氧化铝粉末、由活性氧化铝粒子负载Zr类氧化物而形成的Zr类氧化物负载氧化铝粉末以及催化剂金属未固溶于其中的CeZr类复合氧化物粉末中选出的至少一种粉末组成，粒子成分B中至少一部分粒子成分B的粒径比粒子成分A的大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种尾气净化用催化剂。
技术介绍
一般情况下，在对发动机尾气中的HC (碳化氢)、C0 ( —氧化碳)以及NOx (氮氧化物)进行净化的尾气净化用催化剂(三效催化剂)中，除了含有Pt、Pd、Rh等催化剂金属以外，还含有活性氧化铝、含Ce氧化物等。活性氧化铝因为其耐热性高且比表面积大，所以到目前为止活性氧化铝一直被作为催化剂金属的负载材料使用。活性氧化铝负载催化剂金属，该催化剂金属较分散，即使该尾气净化用催化剂暴露于高温尾气中，也能够维持该较分散的状态。还有，含Ce氧化物因为其会根据尾气中氧浓度的变化而储存或释放氧，所以被作为增大A/F窗(催化剂能够同时净化HC、C0以及NOx的空燃比的范围)的氧储放材料使用。就上述含Ce氧化物而言，含有Ce和&的类复合氧化物已为众人所知。该 Cdr类复合氧化物因为其耐热性比二氧化铈高，其晶格因ττ的固溶而歪扭，且氧的缺位增多，而能够发挥并不逊色二氧化铈的氧储放能力。Nd、Y、La等稀土金属固溶于类复合氧化物的情况也有。但是，一般是粒径1 μ m左右的上述类复合氧化物用于催化剂。如果利用蒸干法、浸渍负载法等物理方法在该类复合氧化物粒子表面负载催化剂金属，则氧储放量会增大。可以认为这是因为该催化剂金属成为促进Ce^ 类复合氧化物对氧的储存、释放的介质之故。即使在该情况下，Ce^ 类复合氧化物的氧储放量也比理论值少很多。可以认为这是因为只有粒径Iym左右的粒子表层部用于储存氧之故。使催化剂金属固溶于类复合氧化物所得到的催化剂金属掺杂类复合氧化物(日本公开特许公报2004-174490号公报)作为改善了上述不良之处的氧储放材料已为众人所知。这里，掺杂指的是催化剂金属固溶于该复合氧化物，位于该复合氧化物的晶格或者原子之间。与未掺杂催化剂金属的Ce^ 类复合氧化物相比，该催化剂金属掺杂类复合氧化物的氧储放量与氧储放速度有飞跃的提高。可以认为这是因为一部分催化剂金属在粒子内部，促进了氧原子在该粒子内部的移动之故。也就是说，可以认为有飞跃提高的原因在于不仅粒子的表层部被用于储存、释放氧，粒子内部也被用来储存、释放氧。根据上述催化剂金属掺杂复合氧化物，不仅具有氧储放性能提高的优点，还具有能够大幅度地减少催化剂中的催化剂金属的量的优点。该催化剂金属掺杂类复合氧化物并不限于用在上述三效催化剂中，还可以用在对从稀薄燃烧汽油发动机排出的NOx进行净化的富氧NOx催化剂或者被捕捉在柴油微粒过滤器上的PM(颗粒物质particulate matter)效率良好地氧化燃烧的PM燃烧催化剂等中。但是，在上述催化剂金属掺杂类复合氧化物粒子的情况下，不是所有的催化剂金属都存在于粒子表面，而仅仅是一部分催化剂金属露出在粒子表面而已。因此，催化剂金属和尾气接触的机会少，掺杂催化剂金属所带来的对尾气进行净化的净化性能的提高有限。本专利技术申请人在日本公开特许公报2006-334490号公报中对此提出了一个解决措施。该解决措施是，在未掺杂催化剂金属的第一复合氧化物(Ce&类复合氧化物)粒子表面负载粒径比它小的催化剂金属掺杂型第二复合氧化物(Cdr类复合氧化物)粒子。根据这样的催化剂粒子，因为表面一侧的催化剂金属浓度比其内部的催化剂金属浓度高，所以即使催化剂金属量少，也能够获得较高的催化活性。
技术实现思路
但是，在日本公开特许公报2006-334490号公报中所记载的催化剂粒子的情况下存在以下问题若催化剂粒子暴露于高温尾气中，尾气净化性能则容易下降。能够考虑到的原因之一是，小粒径催化剂金属掺杂类复合氧化物粒子凝聚在未掺杂催化剂金属的大粒径第一复合氧化物粒子表面。也就是说，让第一复合氧化物粉末分散在Ce、Zr以及催化剂金属的硝酸盐溶解在其中的水溶液里，再向该水溶液里添加氨水，而让催化剂金属掺杂类复合氧化物的前驱体析出在第一复合氧化物粒子表面，之后进行干燥、焙烧处理，即可获得上述催化剂粒子。在该制备方法下，第一复合氧化物粒子表面所负载的催化剂金属掺杂Ce^ 类复合氧化物粒子，例如成为粒径在几十纳米以下的极其微小的微粒子，表面能量提高。其结果是，在高温下，该第一复合氧化物粒子表面的催化剂金属掺杂类复合氧化物粒子相互凝聚， 导致催化活性下降。 因此，本专利技术的目的在于，进一步提高利用了上述催化剂金属掺杂类复合氧化物的尾气净化用催化剂的尾气净化性能，并且抑制高温下其催化活性的下降。为达成上述目的，本专利技术采用的催化剂具有以下结构。即，使上述催化剂金属掺杂 Ce^ 类复合氧化物具有一个在IOOnm以上300nm以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布， 并让该催化剂金属掺杂类复合氧化物粉末和粒径较大的其它催化剂粉末混合存在于催化剂层中。也就是说，这里所公开的尾气净化用催化剂具备在载体上含有以下粒子成分A与粒子成分B的催化剂层。所述粒子成分A，由催化剂金属固溶于类复合氧化物而形成的催化剂金属掺杂类复合氧化物粉末组成。所述粒子成分B由从以下三种粉末中选出的至少一种粉末组成。这三种粉末分别是活性氧化铝粉末、由活性氧化铝粒子负载^ 类氧化物而形成的^ 类氧化物负载氧化铝粉末以及催化剂金属未固溶于其中的类复合氧化物粉末。所述粒子成分A具有一个在IOOnm以上300nm以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布，且( 量在( 和^O2的合计量中所占的比例在30质量％以上75质量％以下。所述粒子成分B中至少一部分粒子成分B的粒径比所述粒子成分A的粒径大。该粒子成分A 和粒子成分B混合存在于所述催化剂层中。粒子成分A (催化剂金属掺杂类复合氧化物粉末)具有一个在IOOnm以上 300nm以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布，意味着其粒径相当小，因此其比表面积大。 因此，所述粒子成分A显示出比现有技术下的粒径1 μ m左右的粒子更加优良的氧储放性能。粒径小则意味着催化剂金属在粒子表面的露出量多。因此，粒子成分A的氧储放性能更加优良，催化剂金属更易于与尾气接触，有利于尾气的净化。还有，在日本公开特许公报2006-334490号公报中所记载的、由第二复合酸化物粒子负载的极微小催化剂金属掺杂 CeZr类复合氧化物粒子的情况下，该极微小催化剂金属掺杂类复合氧化物粒子的表面能量高，容易凝聚，但是在具有所述粒子成分A那样的粒度分布的情况下，表面能量不会过高，暴露于高温尾气时的凝聚也会减少。如上所述，在所述催化剂层中，所述粒径较小的粒子成分A和粒径较大的粒子成分B(从活性氧化铝粉末、由活性氧化铝粒子负载含ττ的ττ类氧化物而形成的ττ类氧化物负载氧化铝粉末以及催化剂金属未固溶于其中的类复合氧化物粉末中选出的至少一种粉末)混合存在表明所述催化剂层呈现一种小粒子成分A在大粒子成分B周围，至少一部分粒子成分A附着在粒子成分B上的状态。因此，由于大粒子成分B的存在而使得小粒子成分A的分散性更加良好，氧储放性能与催化活性提高，并且有利于抑制暴露于高温尾气之际的凝聚。因此，根据所述尾气净化用催化剂，获得了优良的尾气净化性能，并且暴露于高温尾气时催化剂性能的下降也少。有关粒子成分B，在优选实施方式中，活性氧化铝粉末的个数平均粒径在5 μ m以上30 μ m以下，&类氧化物负载氧化铝粉末的个数平均粒径在10 μ m以上50 μ m以下，未固溶有本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种尾气净化用催化剂，其特征在于：该尾气净化用催化剂在载体上具备含粒子成分Ａ和粒子成分Ｂ的催化剂层，所述粒子成分Ａ，由催化剂金属固溶于ＣｅＺｒ类复合氧化物而形成的催化剂金属掺杂ＣｅＺｒ类复合氧化物粉末组成；所述粒子成分Ｂ由从以下三种粉末中选出的至少一种粉末组成，该三种粉末分别是：活性氧化铝粉末、由活性氧化铝粒子负载Ｚｒ类氧化物而形成的Ｚｒ类氧化物负载氧化铝粉末以及未固溶有所述催化剂金属的ＣｅＺｒ类复合氧化物粉末；所述粒子成分Ａ具有在１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布，且ＣｅＯ２量在ＣｅＯ２和ＺｒＯ２的合计量中所占的比例在３０质量％以上７５质量％以下；所述粒子成分Ｂ中至少一部分粒子成分Ｂ的粒径比所述粒子成分Ａ的粒径大，该粒子成分Ａ和该粒子成分Ｂ混合存在于所述催化剂层中。

【技术特征摘要】
2010.06.07 JP 2010-1301651.一种尾气净化用催化剂，其特征在于该尾气净化用催化剂在载体上具备含粒子成分A和粒子成分B的催化剂层，所述粒子成分A，由催化剂金属固溶于Ce^ 类复合氧化物而形成的催化剂金属掺杂 CeZr类复合氧化物粉末组成；所述粒子成分B由从以下三种粉末中选出的至少一种粉末组成，该三种粉末分别是 活性氧化铝粉末、由活性氧化铝粒子负载ττ类氧化物而形成的ττ类氧化物负载氧化铝粉末以及未固溶有所述催化剂金属的类复合氧化物粉末；所述粒子成分A具有在IOOnm以上300nm以下的粒径范围内具有峰值的粒度分布，且 CeO2量在( 和^O2的合计量中所占的比例在30质量％以上75质量％以下；所述粒子成分B中至少一部分粒子成分B的粒径比所述粒子成分A的粒径大，该粒子成分A和该粒子成分B...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤峰真明，重津雅彦，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP