[發明專利]鈀催化劑

在審

• 申請號: 201380014992.7
• 申請日: 2013-02-15
• 公開（公告）號: CN104203400A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 若林譽;柴田陽介;中原祐之輔;安田清隆
• 申請（專利權）人: 三井金屬礦業株式會社
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/94;B01J35/10;F01N3/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;褚瑤楊

技術領域

本發明涉及一種催化劑，其是能夠用于凈化從兩輪或四輪機動車等的內燃機排出的尾氣的催化劑，特別是催化劑活性物質的主要成分為鈀(Pd)的鈀催化劑。

背景技術

在以汽油為燃料的機動車的尾氣中含有烴(THC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分，因此需要利用催化劑對各種有害成分進行凈化，使上述烴(THC)發生氧化而轉化成水和二氧化碳、使上述一氧化碳(CO)發生氧化而轉化成二氧化碳、使上述氮氧化物(NOx)發生還原而轉化成氮。

作為這樣的用于處理尾氣的催化劑(下文中稱為“尾氣凈化催化劑”)，使用可以將CO、THC和NOx氧化還原的三元催化劑(Three?way?catalysts：TWC)，該三元催化劑通常以轉換器的形式安裝在排氣管的發動機與消聲器的中間位置。

作為這種三元催化劑，已知有：將貴金屬擔載于具有高比表面積的耐火性氧化物多孔質體(例如具有高比表面積的氧化鋁多孔質體)，并將由此形成的物質擔載于基材(例如耐火性陶瓷或以金屬制蜂窩結構形成的整體式(monolithic)基材)上、或者擔載于耐火性顆粒上。

對于這種三元催化劑而言，貴金屬具有將尾氣中的烴氧化而轉換成二氧化碳和水，將一氧化碳氧化而轉換成二氧化碳，而將氮氧化物還原成氮的功能，為了同時有效地對這兩種反應產生催化作用，優選使燃料與空氣之比(空燃比)保持恒定(理論空燃比)。

對于機動車等的內燃機而言，空燃比根據加速、減速、低速行駛、高速行駛等運行情況而發生較大變化，因此使用氧傳感器(氧化鋯)使隨著發動機的工作條件而發生變動的空燃比(A/F)控制為恒定。但是，僅通過如上所述控制空燃比(A/F)，催化劑還不能充分發揮凈化催化性能，因此要求催化劑層自身也具有控制空燃比(A/F)的作用。因此，出于利用催化劑本身的化學作用防止因空燃比的變化而產生的催化劑凈化性能下降的目的，使用了對作為催化劑活性成分的貴金屬添加了助催化劑的催化劑。

作為這種助催化劑，已知在還原氣氛中放出氧、在氧化氣氛中吸收氧這樣的具有儲氧能力(OSC：Oxygen?Storage?capacity)的助催化劑(稱作“OSC材料”)。作為具有儲氧能力的OSC材料已知有例如二氧化鈰(氧化鈰，CeO₂)、二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物等。

二氧化鈰(CeO₂)具有如下特性：其依賴于尾氣中的氧分壓的高低而可以進行氧化鈰中的吸附氧和晶格氧的脫離和吸收，從而擴大能夠高效凈化CO、THC和NOx的空燃比的范圍(窗口)。即，尾氣為還原性時，氧化鈰使氧脫離〔CeO₂→CeO_2-x+(x/2)O₂〕而向尾氣中供給氧從而發生氧化反應；另一方面，尾氣為氧化性時，相反地氧化鈰在氧缺陷中吸入氧〔CeO_2-x+(x/2)O₂→CeO₂)而使尾氣中的氧濃度減少，從而發生還原反應。如此，氧化鈰發揮作為減小尾氣的氧化性、還原性的變化的緩沖劑的功能，具有維持催化劑的凈化性能的功能。

另外，在這種二氧化鈰中固溶有氧化鋯的二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的儲氧能力(OSC)更加優異，因此被添加在許多催化劑中作為OSC材料。

關于使用了二氧化鈰、二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物等OSC材料的三元催化劑，以往以來公開有如下所述的發明。

例如在專利文獻1(日本特開平6-219721號公報)中，作為新型的具有催化特性的金屬-金屬氧化物催化劑，公開了一種在金屬氧化物顆粒中均勻地含有金屬顆粒的催化劑，其含有Pt、Pd、Rh、Au中的任一種作為貴金屬，并含有CeO₂作為金屬氧化物。

在專利文獻2(日本特開2011-140011號公報)中，作為能夠在包括低溫的大范圍的溫度下顯示出CO氧化活性的CO氧化催化劑，公開了在CeO₂載體顆粒上擔載Pd并在氧化性氣氛中于850～950℃范圍的溫度下進行加熱處理而成的CO氧化催化劑。

在專利文獻3(日本特開平10-277394號公報)中，作為烴、一氧化碳和氮氧化物的轉換率良好、并且具有卓越的耐熱性和抗老化性的只含有鈀的催化劑，公開了在惰性基材上具有一層具有催化作用的涂膜層的機動車尾氣催化劑，所述涂膜層由a)微細且穩定化后的活性氧化鋁、b)至少一種微細的儲氧成分、c)以及附加的高分散性氧化鈰、氧化鋯和氧化鋇以及d)作為唯一的催化作用貴金屬的鈀構成。