排气净化催化剂制造技术

排气净化催化剂包括：基底；第一段催化剂，其包括储氧(OSC)材料并在排气流向上的上游侧位于基底上；和第二段催化剂，其包括OSC材料并在排气流向上的下游侧位于基底上。第一段催化剂和第二段催化剂中包括的OSC材料包括其上未负载贵金属的OSC材料。其上未负载贵金属并包含在第二段催化剂中的OSC材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的OSC材料的总量的比例在0至50重量％的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气净化催化剂
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及排气净化催化剂，更特别涉及通过在催化剂中使用储氧/释氧能力材料(下面也缩写为“0SC材料”)的特定组合，即使在持久经受波动的空/燃(A/F)比条件后也能提供高NOx净化能力的排气净化催化剂。在本说明书中，“高NOx净化能力”是指与常规排气净化催化剂相当或更高的NOx净化能力。2.相关技术描述汽车和其它内燃机排放的废气含有HC、CO和NOx。用排气净化催化剂清洁这些物质，然后释放到大气中。由负载在多孔氧化物载体，如氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)或二氧化钛(TiO2)上的贵金属，如钼(Pt)、钯(Pd)或铑(Rh)构成的三效催化剂作为典型的排气净化催化剂被广泛使用。这样的三效催化剂通过将排气中的HC和CO氧化并还原NOx进行净化，并对净化来自已经在近化学计量空-燃比下燃烧的化学计量气氛的排气最为有效。最近，特别地，由于希望提高汽油里程数，如在高温下提高燃料切断(FC)数之类的修改已提高了排气净化催化剂基于高温下A/F比的波动而暴露在快速大气波动下的几率。这样的快速大气波动极大加速催化剂劣化。在排气净化催化剂中，由于行驶条件如加速和减速，进入催化剂的气体的A/F比不断发生大的变化。一般而言，通过置于排气净化催化剂下游的氧传感器将催化剂内部控制为化学计量。因此，希望催化剂具有快速的氧储存/释放速率，这可以承受A/F比的过度变化。同时，在行驶模式中还存在车速变化缓慢的行驶区域，因此还希望能在进入催化剂的气体的A/F比的变化缓慢的情况中表现出长期储氧力的能力。此外，由于排气净化催化剂中所用的贵金属昂贵并在资源方面造成某些挑战，需要提高催化剂性能并降低此类金属的用量。同时，希望符合正变得越来越严格的排放标准。出于这些考虑，正进行各种研究以期提高排气净化催化剂的活性。例如，日本专利申请公开N0.2008-62130 (JP-A-2008-62130)描述了含有储氧材料粒子的排气净化催化剂。该催化剂通过混合具有第一数均粒径的第一铈基储氧材料粒子(A)和具有与上述粒子(A)相同组成并具有比第一数均粒径大的第二数均粒径的第二铈基储氧力材料粒子(B)而获得以将所得储氧容量劣化时间调节至预定时间。但是，此公开没有提到该催化剂的催化性能。国际公开N0.2008-93471公开了用在汽车废气净化装置中的催化剂体系，该催化剂体系使用两种或更多种排气净化催化剂，包括负载在具有无机结构的载体上的第一催化剂和包括不同于第一催化剂的第二催化剂。第一催化剂负载在位于废气流通道中的上游侧的无机结构载体部分上，第二催化剂负载在位于废气流通道中的下游侧的无机结构载体部分上并在晶体结构中包括含有烧绿石相的铈锆基复合氧化物(A)。具体实施例中给出的结果是空气过量比、[(实际空/燃比)/(化学计量空/燃比)]为1.02或更大，NOx净化率降至60%以下。此外，日本专利申请公开N0.2009-19537 (JP-A-2009-19537)公开了一种排气净化催化剂，其具有位于上游侧催化剂部分的由负载在氧化铝粒子上的钯构成的Pd/氧化铝和由负载在储氧能力材料粒子上的铑构成的Rh/OSC材料，并具有位于下游侧催化剂部分的由负载在氧化铝粒子上的钼构成的Pt-氧化铝和由负载在储氧能力材料粒子上的铑构成的Rh/OSC材料。位于上游侧催化剂部分的储氧能力材料粒子由重量比Zr02/Ce02为I或更大的复合氧化物构成。但是，没有提到由含有自由OSC材料(其中OSC材料不负载贵金属)的催化剂制成的任何材料。由于这些专利公开中描述的排气净化催化剂在长期经受波动的A/F比条件后没有充足的NOx净化能力，需要具有更高的NOx净化能力的排气净化催化剂。
技术实现思路
本专利技术提供了即使在长期经受波动的A/F比条件后也能提供高NOx净化能力的排气净化催化剂。本专利技术的专利技术人已经发现，在相关技术中的借助Ce/Zr摩尔比和比表面积和通过提高OSC(例如氧化铈-氧化锆固溶体)材料中负载的贵金属的量来控制氧储存/释放反应速率的排气净化催化剂中，例如如果降低Ce/Zr摩尔比以提高氧储存/释放反应的速率，则储氧能力降低且不能实现长效0SC;如果降低比表面积，已负载的贵金属容易发生粒子生长，降低净化能力；如果通过上述参数控制来控制氧储存/释放反应的速率和降低贵金属的量，难以实现在长期经受波动的A/F比条件后的高NOx净化能力。这些发现最终促成本专利技术。相应地，本专利技术的一个方面涉及排气净化催化剂。这种排气净化催化剂具有:基底；第一段催化剂，其包括储氧能力材料，且其位于基底上在排气流向上的基底上游侧；和第二段催化剂，其包括储氧能力材料，且其位于基底上在排气流向上的基底下游侧。第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料包括其上未负载贵金属的储氧能力材料，其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例在0至50重量％的范围内。在上述排气净化催化剂中，第一段催化剂和第二段催化剂可以邻接布置。在上述排气净化催化剂中，第一段催化剂和第二段催化剂可各自由一个或多个涂层组成，第一段催化剂和第二段催化剂中至少之一可包括其上负载贵金属的储氧能力材料，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的至少一部分可以与其上负载贵金属的储氧能力材料存在于相同涂层中。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属的储氧能力材料可具有烧绿石相型有序阵列结构。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例可以在3至36重量％的范围内。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例可以在O至35重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例可以在3至30重量％的范围内。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例可以在0至34重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例可以在3至25重量％的范围内。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例可以在0至35重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例可以在5至30重量％的范围内。在上述排气净化催化剂中，其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例可以在0至34重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例可以在8至25重量％的范围内。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.22 JP 237550/20101.排气净化催化剂，其包含: 基底； 第一段催化剂，其包括储氧能力材料，且其位于基底上在排气流向上的基底上游侧；和 第二段催化剂，其包括储氧能力材料，且其位于基底上在排气流向上的基底下游侧， 其中第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料包括其上未负载贵金属的储氧能力材料， 其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例在O至50重量％的范围内。2.根据权利要求1的排气净化催化剂，其中第一段催化剂和第二段催化剂邻接布置。3.根据权利要求1或权利要求2的排气净化催化剂，其中 第一段催化剂和第二段催化剂各自由一个或多个涂层组成， 第一段催化剂和第二段催化剂中至少之一包括其上负载贵金属的储氧能力材料，且 其上未负载贵金属的储氧能力材料的至少一部分与其上负载贵金属的储氧能力材料存在于相同涂层中。4.根据权利要求1至3中任一项的排气净化催化剂，其中其上未负载贵金属的储氧能力材料具有烧绿石相型有序阵列结构。5.根据权利要求 1至4中任一项的排气净化催化剂，其中其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例在3至36重量％的范围内。6.根据权利要求1至4中任一项的排气净化催化剂，其中其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例在0至35重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例在3至30重量％的范围内。7.根据权利要求6的排气净化催化剂，其中其上未负载贵金属并包括在第二段催化剂中的储氧能力材料的量相对于其上未负载贵金属并包括在第一段催化剂和第二段催化剂中的储氧能力材料的总量的比例在0至34重量％的范围内，且其上未负载贵金属的储氧能力材料的量相对于第一段催化剂和第二段催化剂中包括的储氧能力材料的总量的比例在3至25重量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：信川健，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：