用于净化机动车辆废气的催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种催化剂和生产该催化剂的方法，以及净化废气的方法。此种催化剂因采用铑而非常有效，其特征是在难熔基体上形成层状的催化结构，内层含二氧化铈和铂，外层则含氧化锆和铑。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于净化汽车等内燃机废气的催化剂及其制造方法。更准确地说，本专利技术涉及一种用于净化废气的催化剂，该催化剂主要含有基本上为催化剂惰性的、耐熔的整块支持体，支持体上有一层含具有催化活性、耐熔氧化物的内层，以及在内层上有一层含具有催化活性、耐熔氧化物的外层，本专利技术还涉及该催化剂的制造方法。现已知道有一种包含支持体及2层或更多层耐熔氧化物的催化剂。例如，日本公开专利申请公报145381/1975号公开了一种用于净化废气的载带有催化剂的结构，该结构含有一种绝热陶瓷载体和至少两层含催化剂的氧化铝层或氧化锆层，在含催化剂的氧化铝层或氧化锆层上的催化剂是互不相同的。日本公开专利申请公报105240/1982号公开了一种用于废气净化的含有至少2种铂族金属的催化剂，该催化剂至少含有两层耐熔金属氧化物的载体层(该金属氧化物含不同种类铂族金属中的一种铂族金属)，以及按照要求，该催化剂在此二层载体层之间和/或在这些载体层的外层上面还有一层不含铂族金属的耐熔金属氧化物层。日本公开专利申请公报52530/1984号公开了一种催化剂，它含有一层由无机物基体及沉积在此基体表面上的耐热贵金属型催化剂所组成的第一多孔载体层，以及含有一层在其表面上沉积有贵金属型催化剂的第二耐热无孔粒状载体层，该第二载体层是在第一载体层的表面上形成的，而且它具有抗催化剂中毒的能力。日本公开专利申请公报127649/1984号公开了一种用于净化废气的催化剂，该催化剂包含有一种无机的载体基体，如堇青石;一层在此基体表面上形成的氧化铝层，在此氧化铝层上面沉积有至少一种稀土金属，如镧及铈，还沉积上铂与钯之中的至少一种金属;以及在上述氧化铝层上面形成的另一氧化铝层，在此氧化铝层上面沉积有一种贱金属，如铁或镍，和至少一种稀土金属，如镧，还沉积有铑。日本公开专利申请公报19036/1985号公开了一种用于净化废气的催化剂，它具有在低温下较强清除一氧化碳的能力，该催化剂包含一种由例如堇青石所组成的基体和两层叠压到此基体表面上的活性氧化铝薄层，其中，下层氧化铝含有沉积在其上面的铂或钒，上层氧化铝含有沉积在其上面的铑和铂，或者铑和钯。日本公开专利申请公报31828/1985号公开了一种用于净化废气的催化剂，它包含一种蜂窝状载体及一种对净化废气具有催化作用的贵金属，该载体由一内层及一外层的氧化铝层所覆盖，内层所吸附的贵金属较外层的多;此外还提出了该催化剂的制造方法。日本公开专利申请公报232253/1985号公开了一种用于净化废气的整块催化剂，该种催化剂呈柱形，并包含有许多孔室，孔室的排列方向是从废气的入口端朝向废气的出口端，氧化铝层形成于每一个孔室的内壁表面上，而催化剂成分就沉积在氧化铝层上，该氧化铝层由里面的第一氧化铝层和在表面的第二氧化铝层所组成，第一氧化铝层带有沉积在它上面的钯和钕，而第二氧化铝层带有沉积在它上面的铂和铑。上述专利文献中没有一篇公开过这样的一种双层式催化剂，它有一层含具有催化活性、耐熔氧化物的内层，该内层的基本组份为氧化铈及铂，每升催化剂中内层含量为10～200g;该催化剂还有一层含具有催化活性、耐熔化合物的外层，该外层的基本组分为锆化合物及铑，每升催化剂中外层的含量为5～60g。已经知道，在对含一氧化碳、烃类及氮氧化物的废气进行净化时，铑显示出很重量的催化作用。已经知道在很多种用于废气净化的含铑的催化剂。铑是这些铂族催化剂之一，它的资源非常有限。况且，由于铑的价格很高，所以在应用铑的催化特性来制造净化废气的催化剂时，希望尽量减少铑的用量。根据这个观点，在过去已知的用于净化废气的含铑催化剂中，没有一种能被证明是令人满意的。本专利技术的一个目的是提供一种这样的催化剂，它既能尽量地显示铑的催化特性而又能将铑的用量减少到最低限度。本专利技术的另一目的是提供一种制造上述含铑催化剂的方法。上述目的可用这样一种净化废气的催化剂来达到，该催化剂主要含有一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体表面上的含具有催化活性耐熔氧化物的内层及一层在内层上面的含具有催化活性耐熔氧化物的外层，其特征在于该支持体具有纵向连续不受阻挡的流动通道，每一通道皆贯通整个支持体，其周围为一薄壁，内层沉积于通道壁上，内含氧化铈及铂，每升催化剂中内层重量为10～200g，外层沉积在与层表面之上，内含一种锆化合物及铑，每升催化剂中外层重量为5～60g;以及有催化活性的耐熔氧化物是细碎的，其比表面积至少约为10m2/g。本专利技术的另一目的是用净化废气的催化剂的制造方法来达到的，该催化剂含有一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体表面上的含具有催化活性、耐熔氧化物的内层及一层在内层表面上的含具有催化活性、耐熔氧化物的外层，其中该支持物具有纵向连续不受阻挡的流动通道，每一通道皆贯通整个支持体，其周围为一薄壁，内层沉积于流动通道的壁上，内含氧化铈及铂，每升催化剂中内层含量为10～200g，外层沉积于内层表面之上，内含一种锆化合物及铑，每升催化剂中外层含量为5～60g，还有有催化活性的耐熔氧化物是细碎的，其比表面积至少约10m2/g;该方法包括，把一种含有细碎的有催化活性的耐熔氧化物和/或其前体，氧化铈或另一种铈化合物，以及铂或铂化合物的浆液沉积于一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体上，然后把一种含有细碎的有催化活性的耐熔氧化物和/或其前体，氧化锆或另一种锆的化合物以及铑或铑化合物的浆液沉积于支持体上面，然后把这带有如此沉积在其上面的浆液的支持体加以煅烧。下面将对本专利技术作详细叙述。〔A〕首先，将对本专利技术的用于净化废气的催化剂进行叙述。本专利技术的用于净化废气的催化剂主要包含一个基本上为催化剂惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体表面上形成的并含具有催化活性、耐熔氧化物的内层，即下层，还有在内层表面之上形成的含具有催化活性、耐熔氧化物的外层，即上层。所谓支持体“基本上为催化惰性的”其意思是指，本专利技术的催化剂的催化活性，至少是大部分依赖于内层及外层的催化活性而不依赖于支持体的催化活性。当然，支持体本身也可以是催化剂活性的。支持体可以由例如一种耐熔金属氧化物或一种耐熔金属所组成。这些耐熔金属氧化物的例子包括堇青石、富铝红柱石、α-氧化铝、硅线石、硅酸镁、锆石、透锂长石、锂辉石和硅铝酸盐。耐熔金属的例子包括耐熔铁基合金如不锈钢和费克拉洛伊合金(Fecralloy)、耐熔镍基合金和耐熔铬基合金。由堇青石构成的支持体是最理想的支持体之一。支持体是一种整块的结构，它具有纵向连续不受阻挡的流动通道，每一通道皆贯通整个支持体，周围为一薄壁表面。该薄壁的厚度可以小到任何程度，只要支持体具有成品催化剂所需的强度即可。把含有催化活性耐熔氧化物的一层(内层)沉积于支持体的通道壁上。构成内层的具有催化活性、耐熔氧化物的例子是活性氧化铝、α-氧化铝、二氧化硅、氧化硅-氧化铝和二氧化钛。活性氧化铝，例如γ-氧化铝是较理想的。最好活性氧化铝的比表面积为10～300m2/g。有催化活性的耐熔氧化物的含量通常为7～160g/l催化剂，最好为20～130g/l催化剂。该具有催化活性的耐熔氧化物可占内层的50～95%(重量)，最好为60～85%(重量)。含催化活性耐熔氧化物的内层的基本组分为氧化铈和铂。每升催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化废气的催化剂，主要包含一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的内层，还有一层在内层上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的外层，其特征在于：支持体具有纵向连续不受阻挡的流动通 道，每条通道贯通整个支持体，其周围为一薄壁，内层沉积在通道的壁上，内含氧化铈及铂，每升催化剂中内层重量为１０～２００ｇ，外层沉积在内层上面，内含锆的化合物及铑，每升催化剂中外层重量为５～６０ｇ，有催化活性的耐熔氧化物是细碎的，它 的比表面积至少约为１０ｍ↓［２］／ｇ。

【技术特征摘要】
JP 1986-9-30 230026/861.一种用于净化废气的催化剂，主要包含一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的内层，还有一层在内层上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的外层，其特征在于支持体具有纵向连续不受阻挡的流动通道，每条通道贯通整个支持体，其周围为一薄壁，内层沉积在通道的壁上，内含氧化铈及铂，每升催化剂中内层重量为10～200g，外层沉积在内层上面，内含锆的化合物及铑，每升催化剂中外层重量为5～60g，有催化活性的耐熔氧化物是细碎的，它的比表面积至少约为10m2/g。2.按照权利要求1中所述的催化剂，其中内层的厚度为5～110μm，外层的厚度为3～35μm。3.按照权利要求1或2中所述的催化剂，其中具有催化活性的耐熔氧化物为活性氧化铝。4.按照权利要求1至3中任意一项所述的催化剂，其中的支持体由堇青石组成。5.按照权利要求1至3中任意一项所述的催化剂，其中的支持体由金属组成。6.按照权利要求1至5中任意一项所述的催化剂，其中氧化铈的含量以内层重量作基准为15～40%(重量)。7.按照权利要求1至6中任意一项所述的催化剂，其中铂的含量以内层重量作基准为0.1～3.5%(重量)。8.按照权利要求1至7中任意一项所述的催化剂，其中锆的化合物为氧化锆。9.按照权利要求1至8中任意一项所述的催化剂，其中锆化合物的含量以外层重量作基准为10～30%(重量)。10.按照权利要求1至9中任意一项中所述的催化剂，其中铑的含量以外层的重量作基准为0.05～2.00%(重量)。11.一种用于净化废气的催化剂的制造方法，该催化剂主要包含一个基本上为催化惰性的、耐熔的整块支持体，一层在支持体上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的内层，还有一层在内层上面形成的含具有催化活性的耐熔氧化物的外层，其中支持体具有纵向连续不受阻挡的流动通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：千叶忠男，船曳正起，渡部纲雄，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]