[發明專利]汽車廢氣催化轉化器

有效

• 申請號: 201180051483.2
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN103180563A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 瀨川佳秀
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;B01D53/94
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 徐國棟;林柏楠

發明背景

1.發明領域

本發明涉及汽車廢氣催化轉化器，更特別是具有包含Rh作為貴金屬的催化劑層和包含Rh和Pt或Pd作為貴金屬的其它催化劑層的特殊結構以能夠在空氣-燃料比波動的條件下提供高NO_x還原性能的汽車廢氣催化轉化器。

2.相關技術描述

從汽車中排放的廢氣包括HC、CO和NO_x，并將這些物質在通過廢氣催化轉化器轉化成無毒物質以后排放到空氣中。作為本文所用的典型廢氣催化轉化器，廣泛使用三元催化轉化器，其中貴金屬如鉑(Pt)、銠(Rh)和鈀(Pd)負載于多孔氧化物載體如氧化鋁(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化鋯(ZrO₂)和二氧化鈦(TiO₂)上。

三元催化轉化器將HC和CO氧化并將廢氣中的NO_x還原，所述廢氣被排放到發動機的下游側以將它們轉化成無毒物質。三元催化轉化器在催化轉化器接收在接近理論空氣-燃料比下燃燒的化學計量大氣中的廢氣時最有效。然而，近年來非常需要燃料效率的改進，且廢氣催化轉化器經受快速大氣波動使得在一些情況下燃料中斷的數目在1,000℃的高溫下提高，或氧化或還原在高溫下基于空氣-燃料比的波動而進行。這種快速大氣波動顯著促進催化減活，其中在三元催化轉化器中發生貴金屬組分的晶粒生長，因此催化轉化器的性能劣化。

在三元催化轉化器的組分中，Rh為主要組分，且ZrO₂和Al₂O₃用作載體以防止Rh的晶粒生長。另外，改進載體的耐熱性的技術是已知的。然而，通過改進載體的耐熱性而防止Rh的晶粒生長的嘗試顯示出對熱劣化的作用，但對防止由于大氣波動導致的Rh劣化具有不足的作用。另一方面，嘗試改變在基層材料上形成的催化劑層的結構以改進廢氣催化轉化器的催化性能。

例如，日本專利申請公開No.2006-326428(JP-A-2006-326428)描述了廢氣催化轉化器在高溫下具有高NO_x還原性能，其具有在上游側且僅含有Rh或含有比例為1:1重量計的Rh和不同于Rh的貴金屬的A區催化劑涂層和在下游側上且具有更高含量的不同于Rh的貴金屬的B區催化劑涂層。另外，JP-A-2006-326428描述了HC50%氧化速率實現溫度作為具體實例。然而，在說明書中沒有提到在催化轉化器在空氣-燃料比波動條件下經受耐久性試驗以后的NO_x還原性能。

PCT申請No.2007-38072(JP-A-2007-38072)的公開日本翻譯描述了一種廢氣催化轉化器，其具有催化劑基層材料和在催化劑基層材料上形成的催化劑涂層，其中催化劑涂層具有在廢氣流向的上游側提供的上游段和在下游側提供的下游段，且上游段具有包含上游段內層和上游段外層的層結構。JP-A-2007-38072還描述了在下游段中使用Rh和不同于Rh的貴金屬的組合和在上游段和下游段中都僅包含Rh作為貴金屬的廢氣催化轉化器。然而，說明書中沒有提到在催化轉化器在空氣-燃料比波動條件下經受耐久性試驗以后的NO_x還原性能。

此外，日本專利申請公開No.2010-5592(JP-A-2010-5592)描述了一種廢氣催化轉化器，其具有薄且含有Pd的上游催化劑層和包含在下游側上且含有Pt的催化劑內層和含有Rh的催化劑外層的下游催化劑層，其中催化劑外層的厚度相對于催化劑內層的厚度之比為1.5-2.5。JP-A-2010-5592還描述了具體實施例使得Pd和Pt獨立地用作不同于Rh的貴金屬。然而，說明書中沒有提到在催化轉化器在空氣-燃料比波動條件下經受耐久性試驗以后的NO_x還原性能。

即，上述JP-A-2006-326428、JP-A-2007-38072和JP-A-2010-5592中公開的廢氣催化轉化器在催化轉化器在空氣-燃料比波動條件下經受耐久性試驗以后提供不足的NO_x還原性能。因此，需要具有比相關技術更高的NO_x還原性能的汽車廢氣催化轉化器。

發明概述

本發明的目的是提供甚至在空氣-燃料比波動條件下可提供高NO_x還原性能的汽車廢氣催化轉化器。