[發明專利]廢氣凈化用催化劑組合物以及汽車用廢氣凈化用催化劑

無效

• 申請號: 201380013411.8
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN104168999A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 安藤龍兒;山田貴志;原浩幸
• 申請（專利權）人: 恩億凱嘉股份有限公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/94;B01J23/58;F01N3/10
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所(普通合伙) 11216
• 代理人: 劉激揚

技術領域

本發明涉及廢氣凈化用催化劑組合物以及汽車用廢氣凈化用催化劑，更具體涉及：特別是對于由汽油汽車排出的廢氣中的一氧化碳(CO)、烴(HC)、氮氧化物(NO_x)的凈化性能優異，并且適合用作三元催化劑(TWC：Three?Way?Catalyst)的廢氣凈化用催化劑組合物以及汽車用廢氣凈化用催化劑。

背景技術

在將由汽車等的內燃機排出的廢氣進行凈化的催化裝置中，根據其目的而使用著各種各樣的催化劑。在其主要的催化劑成分中存在有鉑族金屬，通常高分散地負載于活性氧化鋁等表面積高的耐火性無機氧化物上而使用(參照專利文獻1)。

在作為催化劑成分的鉑族金屬中，已知有鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)，廣泛用于將由汽車等的內燃機排出的廢氣進行凈化的催化劑中。在前述的TWC中，大多將Pt、Pd等氧化活性優異的催化活性中心與NOx的凈化活性優異的Rh進行組合而使用。近年來，對于廢氣中所含的有害物質的管制的嚴厲性、特別是對于NOx的管制的嚴厲性增大。因此，需要有效地使用NOx凈化活性優異的Rh。另外，Rh的產出量既少又昂貴，近年市場價格也在高漲。因此，關于作為催化活性中心的Rh，從資源保護的觀點考慮，并且從成本方面考慮，優選減少其用量。

另外，在廢氣凈化催化劑中，為了謀求進一步地提高凈化性能，正在研究向催化劑中除了添加鉑族金屬之外，還添加各種各樣的助催化劑成分。作為這樣的助催化劑成分，已知有氧吸藏釋放成分(Oxgen?Storage?Component：OSC)、堿土金屬、鋯氧化物、沸石等。

其中，OSC是將廢氣中的氧進行吸藏/釋放的物質，已知有氧化鈰。關于氧化鈰，在廢氣中的氧濃度高時以CeO₂的形式將氧吸藏，在氧濃度為低時變為Ce₂O₃而釋放氧。所釋放的氧是活性的氧，通過在基于Pt和/或Pd的氧化作用中使用從而促進CO、HC的凈化。另外，OSC通過氧的吸藏/釋放從而也發揮緩沖廢氣中的氧濃度變化的作用。通過該作用，使得在TWC中廢氣的凈化性能提高。TWC利用一個催化劑進行氧化和還原，在設計上存在有適于進行凈化的廢氣成分的范圍。該范圍大多依賴于空燃比。將這樣的范圍稱為窗口，在很多的情況下，將在稱作化學計量的理論空燃比的附近進行燃燒而得到的廢氣設定為窗口域。通過將廢氣中的氧濃度的變化進行緩沖，從而長時間保持該窗口域而有效地進行廢氣的凈化。可以說這特別是對于Rh的NOx凈化特性有影響。

作為這樣的氧化鈰，可使用純粹的鈰氧化物，但是大多以與鋯的復合氧化物的形式使用(參照專利文獻2)。可以說鈰/鋯復合氧化物的耐熱性高，并且氧的吸藏/釋放速度也快。可認為這是因為鈰/鋯復合氧化物的晶體結構穩定，不阻礙作為主要的OSC成分的鈰氧化物的作用，因而甚至顆粒的內部也作為OSC而起作用。

另一方面，可認為在Rh對NOx的凈化中，例如蒸汽重整反應(スチームリフォーミング反応)和/或CO+NO反應通過Rh成分而如以下那樣得到促進，將NOx凈化。

HC+H₂O→COx+H₂?????????(1)

H₂+NOx→N₂+H₂O????????(2)

CO+NO→CO₂+1/2N₂?????????(3)

而且，鋯氧化物與Rh成分一起使用時，則促進蒸汽重整反應和/或CO+NO反應，這成為公知技術(參照專利文獻3)。

通過使這樣的反應在除了以下所示的基于HC而進行的NOx凈化反應之外發生，從而進一步加速NOx的凈化，因此除了鋯氧化物以外的將蒸汽重整反應進行加速的助催化劑的存在是非常重要的。

NOx+HC→CO₂+H₂O+N₂???????(4)

作為助催化劑成分，此外也知有Ba成分等堿土金屬(參照專利文獻4)。Ba成分將廢氣中所含的NOx暫時性地吸藏，利用廢氣中所含的還原成分將吸藏了的NOx還原為N₂，從而凈化。

一般而言，在供給于發動機的燃料少時，在空氣的量多時，或者在燃燒溫度高時，大量地產生NOx。Ba成分將這樣產生的NOx暫時性地吸收。