废气净化催化剂及其制备方法技术

一种废气净化催化剂，其包括：一体式载体；和形成在该一体式载体上的催化剂涂层。所述催化剂涂层包含催化剂成分并满足以下表达式（Ａ）：Ｐ≥０．１７Ｗ－０．０４－－（Ａ）。Ｐ表示单位质量（ｇ）催化剂涂层的孔隙容积总和（ｍｌ），所述孔隙的孔径为０．１μｍ～１μｍ。Ｗ表示单位质量（ｇ）催化剂涂层的催化剂涂层体积（ｍｌ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废气净化催化剂(exhaust gas purging catalyst)及其制备方 法。更具体而言，上述废气净化催化剂包括具有特定层结构的催化剂涂层。
技术介绍
车辆废气等具有极高的气体流速。因此，废气净化催化剂必须在与废 气的短时间接触中将其净化。然而，在这种情况下，废气不可能扩散到废 气净化催化剂的催化剂涂层的内部。就此而言，EP1364706(JP2002253968^特开2002-253968号公报]的同催化剂涂层的孔径和孔容积，以致改善废气扩散性能。另 一方面，通常要求废气净化催化剂即使在空燃比(air-to-fliel ratio)波动 的情况下仍显示出高的净化性能。例如，在氧化气氛下(稀薄气氛(lean atmosphere)),邻近贵金属配置具有储氧能力(虽然缩写为OSC，就功能而言 其含义为氧气储藏和排放能力)的助催化剂(共催化剂)，以致确保净化性能
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供废气扩散性能优异并能够抑制贵金属烧结的 废气净化催化剂。本专利技术的另 一个目的是提供上述废气净化催化剂的制备方法。根据本专利技术的第一个方面，废气净化催化剂包括 一体式载体 (integrated carrier);和形成在该一体式载体上的催化剂涂层。该催化剂涂层 包含催化剂成分并满足以下表达式(A)P 2 0.17W-0.04…(A)。 P表示单位 质量(g)催化剂涂层的孔隙容积总和(ml)。所述孔隙的孔径为0.1 (am 1 pm。 W表示单位质量(g)催化剂涂层的催化剂涂层体积(ml)。根据本专利技术的第二个方面，第 一 方面的废气净化催化剂的制备方法包 括制备浆料，该浆料包含催化剂成分，以及成孔剂(poreformer)和平均粒径为1.0 nm或以下的活性碳中的至少一种；将该浆料涂覆在一体式载 体上；以及对该浆料进行烧结。将参考附图根据下述说明可以理解本专利技术的其它目的和特征。附图说明图1A为常规催化剂涂层的截面示意图，而图1B为本专利技术的催化剂涂 层的截面示意图。图2A为包括催化剂涂层和一体式载体的废气净化催化剂的截面图，图 2B为催化剂涂层局部的放大截面图，以及图2C为图2B进一步的放大图。 图3A和图3B各自显示烧结操作(机制)，使贵金属粒子劣化的因素。 图4为显示气体流速与催化活化(CO转化率)关系的曲线图。具体实施例方式废气净化催化剂的结构此后，将对本专利技术的废气净化催化剂的结构进行详述。在随后的说明 中，浓度、混合量、填充量等的"％，，表示质量百分比，除非另作规定。本专利技术的废气净化催化剂3包括一体式载体5和形成在一体式载体5 上的催化剂涂层4。而且，该催化剂涂层4包含催化剂成分4A并且满足以 下表达式(A):P 2 0.17W-0.04-—(A)其中P表示单位质量(g)催化剂涂层4的孔隙7(其孔径为0.1 pm 1 pm) 容积总和(ml)， W表示单位质量(g)催化剂涂层4的催化剂涂层4体积(ml)。在本申请中， 一体式栽体5可为常规可用的一体式载体，其实例包括 如堇青石等陶瓷材料制成的蜂窝载体，和由不锈金属制成的蜂窝载体等。此外，催化剂涂层4涂覆在一体式载体5上并满足表达式(A)。对于表达式(A)，P〈 0.17W- 0.04抑制了废气6向催化剂涂层4中扩散， 不能够使废气6充分到达(催化剂涂层4的)催化剂的活性位置(active point)， 从而造成废气净化效率降低。图1A为常规催化剂涂层100的截面示意图，而图1B为本专利技术"催化 剂涂层4的截面示意图。与图1A中的常规催化剂涂层100相比，图1B中 本专利技术的催化剂涂层4在催化剂粉末颗粒(即催化剂成分4A)之间具有较大.的和增加的孔隙7，从而产生优异的废气扩散性能。由此，废气6可充分到达(催化剂涂层4的)催化剂的活性位置，从而提高废气净化效率。在催化剂涂层4中，催化剂成分4A为粒状。这些粒状催化剂成分4A 相互接触或结合，从而形成多孔催化剂涂层4。本专利技术的废气净化催化剂3的粒状催化剂成分4A优选在1 nm 100nm 的范围内具有孔径分布峰。在孔径分布小于1 nm的情况下，通过催化剂涂层4的孔隙7进行扩散 的废气6未能在催化剂成分4A中进一步扩散，由此造成的情况可能是降低 废气净化效率。同时，在孔径分布超过100nm的情况下，尽管通过催化剂 涂层4的孔隙7进行扩散的废气6可在催化剂成分4A中扩散，但在这种情 况下，超过100 nm的大孔径使得废气6和催化剂成分4A之间的接触面积 减小，由此降低了废气净化效率，并降低了源于颗粒生长的耐热性，从而 造成活性下降。在本申请中，对催化剂成分4A没有特殊限制，其实例包括1) 贵金属，例如铂(Pt)、 4巴(Pd)、铑(Rh)等，2) 含Zr、 La、 Nd、 Pr、 Y等的含铈氧化物如Ce02或者Ce，以及3) 铝氧化物和锆氧化物中的至少一种，例如，八1203、掺Ce的Ab03、 掺La的Al203、 Zr-La复合氧化物、Zr-La-Ce复合氧化物、Zr-La-Nd复合氧化物等。含铈氧化物主要作为助催化剂(共催化剂)。例如，将含铈氧化物添加到 y-Al203中时，含铈氧化物有助于改善A1203的耐久性。在本专利技术的废气净化催化剂3中，催化剂涂层4的贵金属1优选具有2 nm 10 nm的平均粒径，含铈氧化物2优选具有5 nm 30 nm的平均粒径。此外，优选贵金属1与含铈氧化物2接触或结合。还优选用上述铝氧 化物和锆氧化物中的至少一种涂覆与贵金属1接触或结合的上述含铈氧化 物2。图2A、图2B和图2C显示本专利技术实施方案的废气净化催化剂3的催化 剂涂层4等的截面示意图。具体而言，图2A为包括催化剂涂层4和一体式 载体5的废气净化催化剂3的截面图，图2B为催化剂涂层4局部的放大截 面图，以及图2C为图2B进一步的放大图。如图2B和图2C所示，含铈氧化物颗粒2与贵金属颗粒1结合，产生所谓的固着效应(anchoreffect),从而抑制贵金属颗粒1的移动以将其固定。 除此之外，在图2B和图2C中，包覆与含铈氧化物颗粒2结合的贵金属颗 粒1的Al氧化物和Zr氧化物中的至少一种(图2B和2C中未示出，^f旦所述 氧化物在图3A和3B中以标记"9 "表示)与贵金属颗粒1物理连接以将贵 金属颗粒1固定。图3A和图3B显示下述烧结操作(机制)，使贵金属颗粒1劣化的因素1) 在图3A中，热滞后作用(thermalhysteresis)使由氧化铝(Al203)等制成 的基体8上承载的贵金属颗粒l(图3A中的Pt)移动，进而造成了贵金属颗 粒1的相互团聚(即增大贵金属颗粒1)，从而造成钝化，以及2) 在图3B中，i)热滞后作用造成的收缩，或者ii)热滞后作用造成的比 表面积下降使由氧化铝等制成的基体本身移动，进而使基体8上承载的贵 金属颗粒l团聚以致增大，从而造成钝化。根据本实施方案，含铈氧化物颗粒2产生的固着效应有效地抑制了图 3A中贵金属颗粒1自身移动所造成的烧结。同时，如上所述，包覆与含铈氧化物颗粒2结合的贵金属颗粒1的Al 氧化物9和Zr氧化物9中的至少一种有效地抑制了基体8(对应于本实施方 案的含铈氧化物颗粒2)移动所造成的烧结(图3B)。如上所述，根据本实施方案，贵金属1和作为助催化剂的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气净化催化剂，其包括：一体式载体；和形成在一体式载体上的催化剂涂层，所述催化剂涂层包含催化剂成分并满足以下表达式（Ａ）：Ｐ≥０．１７Ｗ－０．０４－－－（Ａ）其中Ｐ表示单位质量（ｇ）催化剂涂层的孔隙容积总和（ｍｌ），所述孔隙的孔径为０．１μｍ～１μｍ，以及Ｗ表示单位质量（ｇ）催化剂涂层的催化剂涂层体积（ｍｌ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：花木保成，宫村利春，柴山晴彦，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]