用于转化废气的催化剂制造技术

用于转化废气的催化剂，包括基底和催化层。所述催化层包括下催化层、第一上催化层和第二上催化层。在基底上形成载有Pd和/或Pt的下催化层。载有Pd的第一上催化层覆盖下催化层的上游侧，并在整个第一上催化层被视为100质量％时具有落在4.5至12质量％范围内的负载Pd浓度。载有Rh的第二上催化层覆盖下催化层的下游侧。

【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废气的催化剂。特别地，本专利技术涉及在废气流道中的、包含分别载有不同种类的催化成分的上游侧和下游侧的用于净化废气的催化剂。
技术介绍
用于转化废气的催化剂将汽车发动机排出的废气转化，在基底表面上具有催化层。该催化层包含催化成分，例如Pt、Pd和 Rh，以及用于在其上负载催化成分的载体。催化成分和载体根据各自的组分发挥不同的功能。因此，考虑到温度与废气组分在催化剂中的各部分或区域之间表现出梯度的事实，开发出了下述催化剂，以使各组分可有效展现它们的性能分区涂布的催化剂，其中不同组分分别位于基底的上游侧和下游侧中；和包含分别分开位于基底的内层和外层之间的组分的催化剂。例如，日本未审专利公报(KOKAI) No. 2007-38, 072公开了制造在上游段内层中的富含二氧化铈的二氧化铈-氧化锆复合氧化物的载体、制造在上游段外层中的富含氧化锆的氧化锆-二氧化铈复合氧化物另一载体、和制造在下游段中的富含氧化锆的氧化锆-二氧化铈复合氧化物又一载体。上游段内层中的富含二氧化铈的复合氧化物吸附废气的组分，然后催化层中包含的贵金属将吸附的废气组分分解。该设置提高了废气转化性能，尤其增强了废气的可燃性。此外，PCT申请公报No. 9-500, 570的公开日文译本公开了一种催化剂，其内层包括二氧化铈和第一钯催化成分，且其外层包括氧化铝和第二钯催化成分。由于在内层中二氧化铈与第一钯催化成分密切接触，该内层促进了二氧化铈在高温(例如500°C或更高)下表现出的氧化/还原特性。外层中的第二钯催化成分在初始加热过程中和甚至在500°C或更低的运行温度下充分表现出催化活性。因此，在内层和外层之间改变载体类型改进了钯的功能，由此增宽催化剂的可工作温度范围。此外，日本未审专利公报(KOKAI) No. 2006-326, 428公开了如下布置的催化剂在上游侧中包括Rh ;在下游侧中包括Rh和非Rh的催化贵金属，并且在下游侧上载有比Rh更多的非Rh的催化贵金属。该设置能在可能变高温的上游侧上抑制Rh与其它贵金属形成合金。此外，该设置使下游侧表现出由非Rh的催化贵金属产生的转化作用。但是，在上述三个专利公报中公开的所有用于转化废气的催化剂中，在充分考虑催化贵金属的各自转化特性后，催化层根本不处在基底中的适当部位或区域。Rh、Pt和Pd可供用作催化贵金属。Pt和Pd主要有助于通过氧化而转化CO和HC。Rh主要有助于通过还原转化N0X。因此，希望设计能使催化贵金属充分表现出转化特性的的某些设置。此外，车辆数最近开始增加，车辆发动机频繁运行然后停止，或停止然后运行，如此反复。因此，希望升级催化剂在低温下的转化性能。为了实现该目的，可能考虑提高催化贵金属的负载量。但是，增加负载量导致提高催化剂的材料成本。此外，催化剂的升温性能受上游段上负载的催化贵金属的活性和该催化剂有多大的可能升温、即该催化剂的热容影响。在上游侧和下游侧具有分别具有不同组成的催化层的分区涂布催化剂中，据信，上游侧上的催化贵金属的活性在很大程度上取决于上游侧上的上游侧催化层的长度和涂布量。此外，据信，该催化剂有多大的可能升温通常也在很大程度上取决于上游侧催化层的涂布量和组分。因此，据信，上游侧催化层存在一个最佳长度和涂布量以提高该催化剂整体的升温能力。此外，在分区涂布的催化剂中，下游侧催化层的位置越下游，其越容易被硫和降级的环境毒化。另一方 面，下游侧催化层的位置越上游，就越会提升下游侧催化层的催化贵金属的利用效率。因此，据信，有一个长度对下游侧催化层而言是最佳平衡的。因此，为了使分区涂布的催化剂最大发挥性能，重要的是分别设置上游侧催化层和下游侧催化层的最佳长度和涂布量。
技术实现思路
已根据这些情况开发了本专利技术。因此本专利技术的一个目的是提供用于转化废气的催化剂，所述催化剂可充分展现催化成分的转化特性，表现出更高的低温转化性能。本专利技术的用于转化废气的催化剂包含用于形成气流通道的基底，废气在所述气流通道中流动；和在所述基底上形成的催化层；所述催化层包含下催化层，该下催化层在所述基底上形成，并具有不与所述基底接触的表面，该表面由上游侧和下游侧构成，所述上游侧相对于废气的流向位于催化层的上游侧，所述下游侧在废气的流向上比所述上游侧的位置更位于下游侧；覆盖所述下催化层的上游侧的第一上催化层；覆盖所述下催化层的下游侧的第二上催化层；负载在所述下催化层中的选自由钯(Pd)和钼(Pt)组成的组的至少一种；负载在所述第一上催化层中的Pd ；当整个第一上催化层被视为100质量％时，第一上催化层具有落在4. 5至12质量％范围内的负载Pd浓度；和负载在所述第二上催化层中的铑(Rh)。本专利技术用于转化废气的催化剂包含下催化层、第一上催化层和第二上催化层。下催化层包含选自由Pd和Pt组成的组的至少一种。第一上催化层包含Pd。第二上催化层包含Rh。在第一上催化层中，Pd主要通过氧化而实施废气中的HC (或烃)的转化。HC较不可能扩散到上游侧催化层内部，因为它们具有比较大的分子结构。此外，HC比CO和NOx较不可能分解，因为HC的分子量大于CO和N0X。因此，与CO和NOx的转化反应需要的活化能相比，HC的转化反应需要高的活化能。因此，HC的反应环境优选具有较高温度。因此，在本专利技术的用于转化废气的催化剂中，能够转化HC的Pd负载在上游侧的第一或前置上催化层上，该第一或前置上催化层位于HC可能扩散进去并另外可能处于高温的上侧(或表面侧)上。因此，Pd很有机会与HC接触。此外，Pd在高温条件下可以非常有效地转化HC。此外，在本专利技术的用于转化废气的催化剂中，当整个第一上催化层被视为100质量％时，将负载在第一上催化层中的Pd浓度设置落在4. 5至12质量％的范围内。当以整个第一上催化层为100质量％ Pd负载浓度小于4. 5质量％时，通过Pd转化的HC量可能较低，因为该催化成分的绝对量太小。即使在以整个第一上催化层为100质量％ Pd负载浓度大于12质量％时，Pd也可能以较低转化量转化HC。此外，当Pd以大于12质量％的浓度负载在第一上催化层中时，Pd转化HC的能力开始下降。因此，在第一上催化层中以比此前使用的浓度较高的浓度负载Pd，即当整个第一上催化层被视为100质量％时在第一上催化层中以4. 5至12质量％的量负载Pd能使本专利技术的用于转化废气的催化剂表现出比常规催化剂高的低温活性。此外，如上所述在第一上催化层中负载Pd可抑制本催化剂整体成本的升高。 同时，Rh主要在下游侧第二上催化层处通过还原而实施废气中的NOx的转化。Rh使尚未在第一上催化层通过氧化转化的废气中的剩余HC通过氢重整反应产生氢。所得氢通过还原而转化废气中的NOx，因为其表现出还原力。CO是废气中的组分之一，具有相对较小的分子结构，并表现出比较快的扩散速度。因此，CO可以快速扩散到比第一上催化层和第二上催化层的位置更靠内的下催化层中。因此，负载在下催化层中的Pd和/或Pt主要通过氧化而转化CO和剩余He。如上所述，本专利技术的用于转化废气的催化剂包含以催化成分的特性而言位于催化剂中的最佳部位或区域的催化成分或催化贵金属。因此，催化成分可分别非常有效地发挥转化特性。此外，本催化剂展现出提高的低温催化活性，因为催化成分之一 Pd的负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.04 JP 000163/2010;2010.06.18 JP 138915/2011.用于转化废气的催化剂，该催化剂包含 用于形成气流通道的基底，废气在所述气流通道中流动；和 在所述基底上形成的催化层； 所述催化层包含 下催化层，该下催化层在所述基底上形成，并具有不与所述基底接触的表面，该表面由上游侧和下游侧构成，所述上游侧相对于废气的流向位于催化层的上游侧，所述下游侧在废气的流向上比所述上游侧的位置更位于下游侧； 覆盖所述下催化层的上游侧的第一上催化层； 覆盖所述下催化层的下游侧的第二上催化层； 负载在所述下催化层中的选自由钯(Pd)和钼(Pt)组成的组的至少一种； 负载在所述第一上催化层中的Pd ； 当整个第一上催化层被视为100质量％时，第一上催化层具有落在4. 5至12质量％范围内的负载P...

【专利技术属性】
技术研发人员：砂田智章，植野秀章，青木悠生，吉田健，中原正博，河合将昭，坂神新吾，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：