[發明專利]廢氣凈化催化劑

在審

• 申請號: 201480046643.8
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN105473226A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 中原祐之輔;森內誠治;奧村博昭;木俁文和;津田豐史;龜山秀雄
• 申請（專利權）人: 三井金屬礦業株式會社;鈴木株式會社
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01D53/94;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

本發明涉及可以用于凈化從內燃機排出的廢氣的廢氣凈化催化劑。

背景技術

以汽油為燃料的汽車的廢氣中含有烴(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。需要利用催化劑使上述烴(HC)氧化而轉化為水和二氧化碳、使上述一氧化碳(CO)氧化而轉化為二氧化碳，使上述氮氧化物(NOx)還原而轉化為氮氣，從而凈化各種有害成分。

作為這樣的用于處理廢氣的催化劑(下文中稱為“廢氣凈化催化劑”)，使用了可以將CO、HC和NOx氧化還原的三元催化劑(Threewaycatalysts：TWC)。

作為這種三元催化劑，已知例如在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上負載有鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)等貴金屬，將其負載在基材(例如耐火性陶瓷或能夠形成金屬制蜂窩結構的整裝(monolith)型基材)上或者負載在耐火性顆粒上而成的三元催化劑。

在這種三元催化劑中，貴金屬具有以下功能：氧化廢氣中的烴而轉換成二氧化碳和水，氧化一氧化碳而轉換成二氧化碳；另一方面，將氮氧化物還原為氮。為了使對該兩反應的催化作用同時有效地發生，優選使燃料與空氣之比(空燃比)保持恒定(理論空燃比)。

汽車等的內燃機根據加速、減速、低速行駛、高速行駛等運行情況而導致空燃比變化較大，因此，使用氧傳感器(氧化鋯)將因發動機的工作條件而變動的空燃比(A/F)控制為恒定。但是，僅僅通過這樣控制空燃比(A/F)無法使催化劑充分地發揮凈化催化性能，因此還要求催化劑層自身也具有控制空燃比(A/F)的作用。于是，出于通過催化劑本身的化學作用來防止因空燃比變化所引起產生的催化劑凈化性能的降低的目的，使用了在作為催化劑活性成分的貴金屬中加入有助催化劑的催化劑。

作為這樣的助催化劑，已知具有在還原氣氛中放出氧、在氧化氣氛中吸收氧的儲氧能力(OSC：OxygenStoragecapacity)的助催化劑(稱為“OSC材料”)。例如二氧化鈰(氧化鈰、CeO₂)或二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物等作為具有儲氧能力的OSC材料是眾所周知的。

然而，如所述那樣，催化劑的大部分價格被貴金屬所占，由于貴金屬的價格高，因而正在進行代替貴金屬的新型催化劑活性成分的開發。

例如，專利文獻1(日本特開2005-296735號公報)中公開了將氧化鐵負載于含有二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的載體上而成的催化劑。

另外，專利文獻2(日本特開2004-160433號公報)中公開了由二氧化鈰、氧化鋯、選自由鋁、鈦和錳組成的組中的至少一種金屬與鐵的復合氧化物構成的催化劑。

專利文獻3(日本特開2008-18322號公報)中公開了一種催化劑，其結構為氧化鐵分散于二氧化鈰-氧化鋯復合氧化物中從而至少部分固溶而成。

此外，專利文獻4(日本特開2012-50980號公報)中公開了由碳(C)-鐵(Fe)-鈰(Ce)構成的廢氣凈化催化劑。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-296735號公報

專利文獻2：日本特開2004-160433號公報

專利文獻3：日本特開2008-18322號公報

專利文獻4：日本特開2012-50980號公報

發明內容

發明要解決的課題

對于汽車用的催化劑，要求除了具有對于劇烈的溫度變化的耐久性外，還具有即使廢氣的流速發生變化也可以發揮穩定的凈化性能的性能。為了保證上述廢氣凈化催化劑的耐久性，在大氣中以900℃～1,000℃的高溫長時間進行加熱處理時，上述廢氣催化劑因燒結而導致表面積減少，催化劑活性趨于降低。尤其是，含有碳(C)-鐵(Fe)-鈰(Ce)的催化劑(稱為“C-Fe-Ce催化劑”)的催化劑活性特別高，因此存在燒結傾向強的問題。

因而，本發明的目的涉及含有C、Fe和Ce的廢氣凈化催化劑，提供一種新型的廢氣用催化劑，其對于劇烈的溫度變化具有耐久性。

用于解決課題的方案

為了達到上述目的，本發明提出一種廢氣凈化催化劑，其具有在催化劑顆粒上進一步負載貴金屬而成的構成，該催化劑顆粒具有在無機多孔質載體上負載混合物而成的構成，該混合物包含碳(C)、鐵(Fe)、鈰(Ce)、以及在銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)和錳(Mn)中的一種或兩種以上的添加元素。

發明的效果