复合材料、复合材料基材、复合材料分散流体、及其制造方法技术

一种包括聚集体的复合材料，该聚集体含有第一金属粒子和第二金属氧化物微粒，所述第一金属粒子构成核，第二金属氧化物微粒包裹第一金属粒子并具有１到１００ｎｍ的平均初级粒径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种复合材料及其制造方法， 一种使用该复合材料的 复合材料基材，和一种复合材料分散流体以及用其制造复合材料基材 的方法。专利技术背景对于汽油发动机，由于严格的排气规定和能够应付规定的技术进 展，废气中有害组分已经稳步减少。但是，关于柴油发动机，对于废 气净化仍然遗留许多技术问题，因为这种废气含有微粒(微粒物质例如由碳微粒或可溶性有机馏份(SOF)组成的烟灰，以下称为PM)。因此，近年来，已经研发了在低温下能够氧化PM，特别是烟灰组 分的氧化催化剂。例如，日本未审专利申请公布No. 2004-4202l(文献 l)公开了一种催化剂组合物，含有银(Ag)和/或钴(Co)稳定的氧化铈 (Ce02)，其在DPF再生过程中促进烟灰氧化。这里，Ag和氧化铈之间 的摩尔比优选为4:1到1:4 (相对于Ce和Ag的总量，换算成Ag的含 量(mol。/。)为20 mol。/。到80 mol%)，并更优选为3:1到1:3 (相对于Ce和 Ag的总量，换算成Ag的含量(mol。/。)为33moI。/o到67mo1。/。)。另外， 据报道具有75 mol% Ag含量和25 mol% Ce含量的混合物具有最高的 活性度。同时，据报道即使当氧用作唯一的氧化剂时，具有25 mol%Ag 含量和75mol。/。Ce含量的混合物在烟灰氧化中也具有活性。在这种情 况下，活性氧可以在气相中产生。这里，文献1中所述制备催化剂的 方法是得到其中孔径集中于约70到200 A的孔隙度和14到150 m2/g 高比表面积的催化剂组合物的方法。通过用硝酸盐前体浸渍纤维素材料(Whatman(注册商标)FilterPaper 540)，并在室温干燥材料过夜之后，在60CTC煅烧纤维素两个小 时，来制备催化剂组合物。该文献1中大致采用了两种评价方法。 一种是测量物质的分解速 率的方法，例如，通过使内燃机烟灰和催化剂组合物与刮勺松散接触， 在10%氧气气氛下，借助于TGA得到。另一种是借助于DPF进行压降 平衡测试的方法。另外，在例如Ag含量为75moiy。的催化剂组合物的 TGA评价中，即使在N02: 1010ppm和O2: 10%的优良条件下和使用 最好的催化剂组合物，323'C下的氧化速度等于0.117 hr—。也即，即使 在有足量强力氧化剂例如N02的条件下， 一小时中将被氧化的烟灰的 比例也仅等于11.7%。同时，在压降平衡测试中，Ag-Ce基催化剂组合 物CPF-15被认为能够在大约325'C的温度下氧化大部分PM，但是本 测试结果同先前的测试结果矛盾。因此，本专利技术人认为烟灰组分等在 实际压降平衡测试中被遗漏。因此，由文献1中公开的催化剂组合物， 即仅以存在Ag和Ce02组或Co和Ce02组，不可能在低温下充分氧化 例如烟灰的含碳组分和例如HC、 CO或NO的组分。同时，日本未审专利申请公布No. 2005-144402 (文献2)公开了一 种烃类的部分氧化催化剂，其具有核-壳结构，其中核部分由选自铁族 金属的金属微粒制成的催化活性组分形成，核部分的外围涂布有选自 二氧化硅、氧化铝、氧化锆和二氧化钛的任一种的催化剂载体组分制 成的壳部分。此外，J.Colloid Int.Sci. 283 (2005) 392-396 (文献3)公开了一种由 称为Stober法的溶胶-凝胶法，用二氧化硅涂布Ag纳米粒子的方法。但是，在具有牢固涂布有壳部分的催化活性组分的部分氧化催化 剂中(例如文献2公开的催化剂)和在具有其中胶囊涂层由文献3公 开的縮合反应形成的核-壳结构的粒子中，难以获得核部分的组分的活 性。因此，在低温下，不可能充分氧化例如烟灰的含碳组分和例如HC、CO或NO的组分。
技术实现思路
鉴于常规技术的上述问题，完成本专利技术。本专利技术的目的在于提供 一种作为氧化催化剂等非常有用的复合材料，其在低温下能够充分氧化例如烟灰的含碳组分和例如HC、 CO或NO的组分；提供一种使用该材料的复合材料基材，和能够有效和安全地获得该复合材料和该复 合材料基材的制造方法。作为达到该目的锐意研究的结果，本专利技术人已经发现通过形成一种结构，使得构成核的第一金属粒子被平均初级粒径为1到100 nm的 第二金属氧化物微粒包裹，能够获得作为氧化催化剂等非常有用的复 合材料，其在低温下能够充分氧化例如烟灰的含碳组分和例如HC、 CO 或NO的组分。本专利技术的复合材料包括含有第一金属粒子和第二金属氧化物微粒 的聚集体，该第一金属粒子构成核，第二金属氧化物微粒包裹第一金 属粒子并具有1到100 rnn的平均初级粒径。根据本专利技术，构成第一金属粒子的第一金属优选具有等于或低于 Zn的离子化倾向。更优选第一金属为至少一种选自Ag、 Pt、 Rh、 Pd、 Ru、 Ir、 Os、 Au和Cu的物质。优选的是本专利技术第一金属粒子为氧游离材料构成的氧游离粒子， 该氧游离材料被构造成从含氧物质游离氧和产生活性氧。尤其，特别 优选的是氧游离材料含有Ag。本专利技术构成第二金属氧化物微粒的第二金属优选为可变价金属。 更优选，构成第二金属氧化物微粒的第二金属氧化物为至少一种选自 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、Lu、 Y、 Zr、 Fe、 Ti、 Al、 Mg、 Co、 Ni、 Mn、 Cr、 Mo、 W禾口 V的氧化物、其固溶体、和其复合氧化物的物质。此外，特别优选的是构成 第二金属氧化物微粒前体的第二金属化合物微粒作为构成第一金属粒 子前体的第一金属化合物的还原剂。优选的是本专利技术第二金属氧化物微粒为由活性氧传输材料构成的 活性氧传输微粒，该活性氧传输材料能够传输由氧游离材料产生的活 性氧。尤其，该活性氧传输材料优选是含有Ce02和Ce中任一种的复 合氧化物，和更优选进一步含有至少一种选自La、 Nd、 Pr、 Sm、 Y、 Ca、 Ti、 Fe、 Zr和Al的物质作为添加金属。在本专利技术的复合材料中，优选的是在空气中于50(TC煅烧5小时 之后，第二金属氧化物微粒和第一金属粒子的平均初级粒径分别为1 到75 nm和10到100 nm，而且第一金属粒子的平均初级粒径比第二金 属氧化物微粒的大至少1.3倍。另外，优选的是在含有10体积％氧气 和90体积％氮气的气氛中于800'C煅烧5小时之后，第二金属氧化物 微粒和第一金属粒子的平均初级粒径分别为8到100 nm和10到400 urn,而且第一金属粒子的平均初级粒径比第二金属氧化物微粒的大至 少1.3倍。在本专利技术的复合材料中，优选的是聚集体的平均粒径为0.05到0.5 Mm，而且等于或高于全部聚集体60体积％的部分具有与平均粒径相差 ±50%以内的粒径。本专利技术的复合材料可以进一步包括负载在第二金属氧化物微粒表 面上的第三金属超细粒子。构成第三金属超细粒子的第三金属优选具 有比H低的离子化倾向。更优选的是第三金属与构成第一金属粒子的 第一金属相同。本专利技术的复合材料作为氧化催化剂等非常有用。方法包括以下步骤从含有第一金属 盐和第二金属盐的溶液产生聚集体前体，使得得自第一金属盐的第一 金属粒子被得自第二金属盐的第二金属化合物微粒包裹，和通过煅烧 获得的聚集体前体，得到包括聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，包括：聚集体，其含有：构成核的第一金属粒子；和包裹第一金属粒子并具有１到１００ｎｍ平均初级粒径的第二金属氧化物微粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：香山智之，坂野幸次，山崎清，横田幸治，
申请(专利权)人：株式会社丰田中央研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]