[發明專利]用于廢氣凈化的金屬載體催化劑

有效

• 申請號: 01111387.1
• 申請日: 2001-01-23
• 公開（公告）號: CN1367041A
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: 久保田晃夫;白畑潤也;佐藤真康;尾澤照彥;橫山直記
• 申請（專利權）人: 科塔拉株式會社
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01D53/94;F01N3/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王彥斌

本發明涉及一種用于空氣凈化的金屬載體催化劑，它使用金屬載體，用于凈化從內燃機所排放的廢氣。

在汽車和摩托車中，排放廢氣的凈化設備被用于對所排出的廢氣進行凈化。具有多種廢氣凈化設備，例如一種熱反應堆類型、一種貧燃類型、一種發動機改變類型和一種催化劑類型。

在上述各種類型的凈化設備中，被廣泛地使用是催化劑類型的廢氣凈化設備。該設備使用催化劑貴金屬例如Pt(鉑)、Rh(銠)和Pd(鈀)來凈化廢氣。作為一種在廢氣凈化設備中所使用的用于廢氣凈化的催化劑體(下文中被簡稱為“廢氣凈化催化劑”)，已經使用這樣一種催化劑：在該催化劑中，由活性鋁(γ-alumina)制成的載體層被形成在催化劑載體的表面上，一種貴金屬催化劑被支承在所述載體層上。

根據催化劑載體的形狀，將廢氣凈化催化劑分為單塊形狀、顆粒形狀和管狀。耐熱材料例如一種包括瑩青石的陶瓷和一種包括不銹鋼的耐熱金屬被用于充當催化劑載體，由于催化劑載體被暴露在高溫廢氣中，所以需要具有耐熱特性。

相對于所承受的機械震動，由陶瓷材料制成的催化劑載體的強度不足，并且排放阻力大。因此，為了降低排放系統的壓力損耗，增加載體的耐熱特性，由金屬制成的催化劑載體(金屬載體)已經被使用。

在使用金屬載體的廢氣凈化催化劑中，通過將鋼件例如奧氏體不銹鋼SUS304(18Cr-8Ni)或鐵素體不銹鋼SUS430(16Cr鐵素體不銹鋼)軋制成金屬箔或板材，制成金屬載體。在金屬載體的表面上形成載體層，催化劑金屬被支承在所述載體層上。

然而，在使用金屬載體廢氣凈化催化劑中，由于催化劑的活化作用，被支承在金屬載體表面上的催化劑金屬可能會腐蝕金屬載體。因而，可能會降低催化劑對廢氣的凈化能力。

具體地說，由于催化劑金屬和載體層是直接支承在催化劑載體上的，所以金屬載體可能會被催化劑金屬的活化反應所氧化和腐蝕。金屬載體的氧化物(氧化鐵)進入載體層和催化劑金屬中，使催化劑金屬的催化反應變差，金屬載體的腐蝕也導致用于支承催化劑金屬的載體層脫落。

此外，當使用普通的沒有添加元素例如鉻的鋼件制造金屬載體時，金屬載體容易出現上述的氧化和腐蝕現象。金屬載體上所出現的氧化和腐蝕現象使得利用金屬載體作為催化劑載體成為不可能。

具體地說，從摩托車的發動機所排放的廢氣包含相當多的水，具有氧化性。為此，使用金屬的用于廢氣凈化的催化劑出現金屬載體被腐蝕現象，所述廢氣的氧化特性導致所述腐蝕。

根據上述情況，開發本發明，本發明目的在于提供一種用于廢氣凈化的金屬載體催化劑，該催化劑能夠降低由于氧化和腐蝕而導致的金屬載體催化劑的凈化能力的下降。

為了克服現有技術的缺陷，發明人注意到載體層和催化劑金屬和具有氧化性組份的金屬載體的接觸導致金屬載體腐蝕。他們研究了避免金屬載體與載體層和催化劑金屬直接接觸的方式和途徑。因而他們發現，通過一個載體覆蓋膜，將催化劑金屬支承在催化劑載體的表面，能夠解決上述問題。

也就是說，本發明的用于廢氣凈化的金屬載體催化劑包括一個由鐵系金屬箔或鐵系金屬板制成的金屬載體、一個形成在所述金屬載體的表面上的載體覆蓋膜、一個形成在所述載體覆蓋膜的表面上的載體層和一種支承在所述載體層上的催化劑金屬。

在用于廢氣凈化的金屬載體催化劑中，由于使用載體覆蓋膜覆蓋了催化劑載體，催化劑載體不能直接接觸催化劑金屬，因而，在金屬載體上不產生腐蝕。因而，廢氣凈化能力沒有下降的金屬載體催化劑可以保持長時間的保持良好的凈化能力。

本發明的用于廢氣凈化的金屬載體催化劑可以具有多種形式，將在下文中介紹各種形式。

(i)金屬載體由鐵系金屬箔或鐵系金屬板制成。鐵系金屬形成鐵系金屬箔或鐵系金屬板意味著，金屬以鐵作為主要組份，具有足夠的金屬載體特性。此外，廣泛地被用于金屬催化劑的不銹鋼(SUS403、SUS436)、通用的鋼材料例如冷軋鋼板(SPCC)也可以被用作這種鐵系金屬。

根據用途，金屬載體可以具有不同的形狀。例如這樣一種蜂巢體，在該種蜂巢體中，由金屬箔等制成的平板和波形板交錯堆積，或這樣一種蜂巢體，在該蜂巢體中，平板和波形板被堆積，并被軋成一個轉子形狀。在一個外圓筒中包括蜂巢體可以保持機械強度。可以使用與蜂巢體具有相同組份的金屬板制成所述外圓筒。可以采用常用方式，將外圓筒和蜂巢體合并。總之，可以根據用途來確定金屬箔和金屬板的厚度。

金屬載體可以具有一個管狀，使用金屬箔或金屬板制成上述管。可以使用一個具有十字型或波形的載體板分隔金屬催化劑的內部空間。