本发明专利技术提供了一种用于净化废气的催化剂装置，其包括各自包含表面涂覆有两层以上的催化剂组合物的蜂窝结构的两种以上的蜂窝结构型催化剂。该催化剂布置在内燃机排放的废气流路中。使废气通过该催化剂以净化一氧化碳（ＣＯ）、烃（ＨＣ）和氮氧化物（ＮＯｘ）。所述净化废气的催化剂装置的特征在于，位于上游侧的蜂窝结构型催化剂（Ｘ）和位于下游侧的蜂窝结构型催化剂（Ｙ）各自在下层中包含催化剂组合物，该催化剂组合物包含：基本不含Ｒｈ组分并具有沉积在基材上的Ｐｔ组分和Ｐｄ组分中至少之一的无机氧化物基材；含铈氧化物；和碱土金属组分。该装置的特征还在于所述催化剂（Ｘ）和所述催化剂（Ｙ）各自的上层催化剂组合物包含氧化物基材和沉积在其上的Ｒｈ组分，并且基本不含Ｐｔ组分和Ｐｄ组分，而且所述蜂窝结构型催化剂（Ｘ）和蜂窝结构型催化剂（Ｙ）具有不同的构成。还提供了一种用于净化废气的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于净化汽车所排放废气的催化剂装置和使用该催化剂装置净化废 气的方法，特别涉及适合作为三元催化剂(TWC)装置用于净化汽油汽车所排放的废气中的 一氧化碳(Co)、烃(HC)和氮氧化物(NOx)的净化废气的催化剂装置以及净化废气的方法。
技术介绍
对应于其目的，已将各种催化剂用于净化汽车等内燃机所排放废气的催化剂装置 中。作为其主要的催化剂组分，有钼族金属，其通常以高度分散状态负载在具有高表面积的 耐火性无机氧化物(如活性氧化铝)上进行使用(参见专利文件1)。至于作为催化剂组分的钼族金属，钼(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)是已知的，其被广泛 用作净化汽车等内燃机所排放废气的催化剂。在上述TWC中，在氧化活性方面出众的催化 活性物质如Pt和Pd，与在NOx的净化活性方面出众的Mi在许多情况下组合使用。近年来， 对于有害物质(特别是废气中包含的NOx)的管制的严厉性日益提高。因此，需要有效使用 在NOxW净化活性方面出众的他。此外，Mi的产量低，价格高且其市场价格近年来一直上 升。因此，考虑到资源保护或成本方面，优选减少Mi作为催化活性物质的使用量。此外，在用于净化废气的催化剂中，已经研究在净化废气的催化剂中添加除钼族 金属之外的各种助催化剂组分，以获得进一步提高的净化性能。作为这样的助催化剂组分， 已知有储氧组分(OSC)、碱土金属、氧化锆、沸石等。其中，OSC用于在废气中储存和放出氧，已知的有氧化铈。当废气中的氧浓度高时， 氧化铈储存氧成为CeO2,而当氧浓度低时通过转化为Ce2O3放出氧。放出的氧是活性氧并通 过Pt或Pd的氧化作用而促进HC或CO的净化。此外，通过储存和放出氧，OSC还用于缓冲 废气中的氧浓度变化。通过这种作用，在TWC中提高废气的净化性能。TWC通过一种催化 剂进行氧化和还原，并在设计方面具有适于净化的废气组分范围。该范围在许多情况下取 决于空/燃比。这样的范围被称作窗口，在许多情况下，在临近理论空/燃比时燃烧的废气 被设定为窗口区。通过废气中氧浓度变化的缓冲可长期维持该窗口区并有效进行废气的净 化。据报道这尤其对通过Mi进行的NOx净化性能有影响。作为这样的氧化铈，也可使用纯的氧化铈，然而，其作为与锆的复合氧化物使用 (参见专利文件幻。铈-锆复合氧化物具有高耐热性，并据报道具有高的氧储存和放出速 率。认为其原因是铈-锆复合氧化物的晶体结构稳定，因此作为主要OSC组分的氧化铈的 作用不被妨碍，并且甚至可以在颗粒内部利用作为OSC的作用。在该用1 的NOx净化中，认为通过1 组分而如下促进蒸汽重整反应。HC+H20------------- C0x+H2 -—(1)H2+N0X----------- N2+H20 (2)并且，据报道氧化锆通过与1 组分一起使用而促进蒸汽重整反应(参见专利文件 3)。除此之外，作为助催化剂组分，已知有碱土金属如Ba组分(参见专利文件4)。Ba组分暂时储存废气中所含的NOx，并通过废气中所含的还原组分还原成队而净化储存的NOx。一般而言，当供应至发动机的燃料量少而空气量多时，产生大量N0X。Ba组分暂时 吸收以该方式产生的N0X。当废气中的NOx浓度低且CO浓度变高时，由Ba组分吸收的NOx从Ba组分中放出。 上述实例得以持续是源于Ba(NO3)2与CO反应变成BaCO3并可称为化学平衡。如上所述，从 Ba组分放出的NOx在Rh组分表面与还原组分反应而被还原净化。该助催化剂组分可以两种以上类型组合使用，例如，已知使用Ba组分和氧化铈的 TffC (参见专利文件幻。然而，取决于催化剂材料的组合，净化性能可能下降，例如，据报道， 在同一组合物中存在Ml组分和Ba组分降低了 NOx的净化性能(参见专利文件6)。其原因 尚未明确，但是，由于碱土金属组分具有储存NOx的作用，因此认为1 组分中NOx的净化性 能受到妨碍，或者Ba组分和1 组分可形成合金。这样，存在催化剂组分的各种组合，并且由于催化剂组分的相互作用而经过复杂 的反应路径，因此已进行大量研究工作以寻找发挥最大净化性能的催化剂组分的组合。应注意，将净化废气的催化剂布置在废气流路中的一个位置可能就足以，但是，可 能存在布置在两个位置以上的情况。因为以这种方式，催化剂的表面积增加，所以废气的净 化性能提高。然而，如上所述，由于净化废气的催化剂如TWC在设计方面具有窗口区，因此 多种催化剂的简单布置在某些情况下可能不能提供所需的净化废气的催化剂。这是因为前 期通过催化剂的废气组分与刚从发动机排放的废气组分不同，因此需要设计由此随窗口区 发生变化的废气组成。本申请人还提出一种催化剂体系，其中在废气流路中布置具有钼族金属和储氧组 分(OSC)作为催化剂组分的两种催化剂(参见专利文件7)。以这种方式能够达到通常无法 达到的废气净化性能。然而，近年来，对于废气的管制日益严格，并且期望出现使用多种催化剂从而发挥 更优越的废气净化性能的催化剂装置。在废气中，特别是对于NOx的规定值已变得更严格， 且对于TWC来说，越来越需要在NOx净化性能方面出众的净化废气的催化剂装置。现有技术文件专利文件专利文件1JP-A-5-237390专利文件2JP-B-6-75675专利文件3JP-A1-2000/027508，第 14 页专利文件4JP-A-2007-319768，第 0003 段专利文件5JP-A-03-106446专利文件6JP-A-2002-326033，第 0013 段专利文件7JP-A-2008-6822
技术实现思路
鉴于上述常规问题，本专利技术的一个目的是提供一种净化废气的催化剂装置和净化 废气的方法，其通过使汽车等内燃机排放的废气中所含的有害物质与催化剂接触而净化，特别是提供一种作为使用TWC催化剂的净化废气的催化剂装置在NOx净化性能方面出众的 。本专利技术人深入研究了解决上述常规问题的方法，并发现可以通过以下方法有效净 化烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)，其通过在内燃机排放的废气流路中提供两种 或更多种蜂窝结构型催化剂来配置用于净化烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的净 化废气的催化剂装置，其中所述蜂窝型结构的表面涂覆有两层以上的催化剂组合物，并且 使废气通过；并且通过设定使得位于上游侧的蜂窝结构型催化剂和位于下游侧的蜂窝结构 型催化剂在所有的下层中包含基本不含Mi组分并且负载Pt组分和Pd组分中至少之一的 无机氧化物载体材料、含铈氧化物和碱土金属组分；另一方面，通过设定使得上层的催化剂 组合物在每个特定的氧化锆载体材料上负载Mi组分，且基本不含Pt组分和Pd组分；由此 完成了本专利技术。也就是说，根据本专利技术的第一方面，通过在内燃机排放的废气流路中提供两种以 上的蜂窝结构型催化剂并使废气通过而提供一种净化烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物 (NOx)的用于净化废气的催化剂装置，其中所述蜂窝型结构的表面涂覆有两层以上的催化 剂组合物，其特征在于位于上游侧的蜂窝结构型催化剂(X)和位于下游侧的蜂窝结构型催化剂(Y)在所 有的下层中都包含由基本不含Mi组分并且负载Pt组分和Pd组分中至少之一的无机氧化 物载体材料、含铈氧化物和碱土金属组分构成的催化剂组合物；另一方面，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于净化废气的催化剂装置，其通过在内燃机排放的废气的流路中提供两种以上的蜂窝结构型催化剂并且使废气通过从而净化烃（ＨＣ）、一氧化碳（ＣＯ）和氮氧化物（ＮＯ↓［ｘ］），其中蜂窝型结构的表面涂覆有两层以上的催化剂组合物，其特征在于： 位于上游侧的蜂窝结构型催化剂（Ｘ）和位于下游侧的蜂窝结构型催化剂（Ｙ）在所有的下层中都包含由基本不含Ｒｈ组分并负载Ｐｔ组分或Ｐｄ组分中的至少一种的无机氧化物载体材料、含铈氧化物和碱土金属组分构成的催化剂组合物；另一方面，上层的催化剂组合物具有以下构成： ＜蜂窝结构型催化剂（Ｘ）＞ 所述催化剂（Ｘ）包含作为主组分的氧化锆载体材料和含铈氧化物，所述氧化锆载体材料上负载Ｒｈ组分且基本不含铈组分，所述含铈氧化物基本不负载Ｒｈ组分，并且所述催化剂（Ｘ）基本不含Ｐｔ组分和Ｐｄ组分， ＜蜂窝结构型催化剂（Ｙ）＞ 所述催化剂（Ｙ）包含作为主组分的铈－锆复合氧化物载体材料，所述铈－锆复合氧化物载体材料上负载Ｒｈ组分且包含按氧化物当量计为１～２０重量％的铈和按氧化物当量计为９９～８０重量％的锆，并且催化剂（Ｙ）基本不含Ｐｔ组分和Ｐｄ组分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP2008-1923892008年7月25日1.一种用于净化废气的催化剂装置，其通过在内燃机排放的废气的流路中提供两种 以上的蜂窝结构型催化剂并且使废气通过从而净化烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物 (NOx)，其中蜂窝型结构的表面涂覆有两层以上的催化剂组合物，其特征在于位于上游侧的蜂窝结构型催化剂(X)和位于下游侧的蜂窝结构型催化剂(Y)在所有的 下层中都包含由基本不含Mi组分并负载Pt组分或Pd组分中的至少一种的无机氧化物载 体材料、含铈氧化物和碱土金属组分构成的催化剂组合物；另一方面，上层的催化剂组合物 具有以下构成〈蜂窝结构型催化剂(X) >所述催化剂(X)包含作为主组分的氧化锆载体材料和含铈氧化物，所述氧化锆载体材 料上负载Mi组分且基本不含铈组分，所述含铈氧化物基本不负载Mi组分，并且所述催化剂 ⑴基本不含Pt组分和Pd组分，〈蜂窝结构型催化剂(Y)>所述催化剂(Y)包含作为主组分的铈-锆复合氧化物载体材料，所述铈-锆复合氧化 物载体材料上负载1 组分且包含按氧化物当量计为1 20重量％的铈和按氧化物当量计 为99 80重量％的锆，并且催化剂⑴基本不含Pt组分和Pd组分。2.根据权利要求1所述的用于净化废气的催化剂装置，其特征在于，在所述蜂窝结构 型催化剂(X)和所述蜂窝结构型催化剂(Y)的下层中包含的所述无机氧化物载体材料为氧 化铝。3.根据权利要求1所述的用于净化废气的催化剂装置，其特征在于，在所述蜂窝结构 型催化剂(X)和所述蜂窝结构型催化剂(Y)的下层中包含的所述碱土金属组分为钡组分。4.根据权利要求1所述的用于净化废气的催化剂装置，其特征在于，在所述蜂窝...
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤克昭，
申请(专利权)人：恩亿凯嘉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP
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