[發明專利]排氣凈化催化劑

有效

• 申請號: 201580046648.5
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN106794449B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 木村聰朗;堀村弘幸;山口拓未;遠藤武士;飯室昭宏;大島亮一;法師人央記;中原祐之輔
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社;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;B01J37/02;F01N3/28
• 代理公司: 北京格羅巴爾知識產權代理事務所(普通合伙) 11406
• 代理人: 白銀環

本發明涉及一種排氣凈化催化劑，其能夠維持所需的OSC能力，且減少OSC材，并能夠提高貴金屬的耐熱性和反應性。提出一種排氣凈化催化劑，其具有：形成于由陶瓷或金屬形成的基材的表面的第一催化劑層、和形成于該第一催化劑層的上側的第二催化劑層，前述第一催化劑層含有貴金屬、OSC材和氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁＝1：7～1：3的質量比率含有OSC材和氧化鋁，前述第二催化劑層含有貴金屬、OSC材和氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁＝1：1～10：0的質量比率含有OSC材和氧化鋁。

技術領域

本發明涉及能夠適用于凈化自四輪汽車、兩輪汽車等的內燃機排出的排氣的排氣凈化催化劑。

背景技術

從以汽油作為燃料的內燃機排出的排氣中包含碳氫化合物(THC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分，因此，需要使前述碳氫化合物(THC)氧化而轉化為水和二氧化碳，使前述一氧化碳(CO)氧化而轉化為二氧化碳，使前述氮氧化物(NOx)還原而轉化為氮氣，而用催化劑凈化各有害成分。

作為用于處理這樣的排氣的催化劑(以下，稱為“排氣凈化催化劑”)，使用有能夠氧化還原CO、THC和NOx的三元催化劑(Three way catalysts：TWC)。

作為這樣的三元催化劑，已知有：將貴金屬負載于具有高的比表面積的無機多孔質體、例如具有高的比表面積的氧化鋁多孔質體，并將其負載于基材、例如以耐火性陶瓷或金屬制蜂窩結構形成的整體型(monolithic)基材，或負載于耐火性顆粒而成的催化劑。

此種三元催化劑中，貴金屬具有將排氣中的碳氫化合物氧化而轉化為二氧化碳和水，將一氧化碳氧化而轉化為二氧化碳，另一方面，將氮氧化物還原至氮氣的功能，為了同時有效地產生對該兩個反應的催化作用，優選將燃料與空氣的比(空燃比)保持為一定(理論空燃比)。

汽車等的內燃機根據加速、減速、低速行進、高速行進等運轉情況而空燃比發生較大變化，因此，使用氧氣傳感器(氧化鋯)，根據發動機的工作條件將變動的空燃比(A/F)控制為一定。然而，如此僅控制空燃比(A/F)時，催化劑無法充分地發揮凈化催化性能，因此對于催化劑層本身也要求有控制空燃比(A/F)的作用。因此，為了利用催化劑本身的化學作用防止由于空燃比的變化而產生的催化劑凈化性能的降低，使用了：在作為催化活性成分的貴金屬中加入助催化劑的催化劑。

作為這樣的助催化劑，已知有：具有在還原氣氛中釋放氧氣、在氧化氣氛中吸收氧氣的儲氧能力(OSC：Oxygen Storage capacity)的助催化劑(稱為“OSC材”)。例如已知有氧化鈰(氧化鈰、CeO₂)、氧化鈰-氧化鋯復合氧化物等作為具有儲氧能力的OSC材。

對于氧化鈰(CeO₂)，依賴于排氣中的氧氣分壓的高低而能夠進行氧化鈰中的附著氧和晶格氧的脫離和吸收，具有擴大能夠效率良好地凈化CO、THC和NOx的空燃比的范圍(窗)的特性。即，排氣為還原性時，氧化鈰使氧氣脫離〔CeO₂→CeO_2-x+(x/2)O₂〕，而供給氧氣至排氣中以產生氧化反應，另一方面，排氣為氧化性時，相反地，氧化鈰在缺氧狀態下攝入氧氣〔CeO_2-x+(x/2)O₂→CeO₂)而使排氣中的氧氣濃度減少以產生還原反應。如此氧化鈰發揮作為使排氣的氧化性、還原性的變化減小的緩沖劑的功能，具有維持催化劑的凈化性能的功能。

另外，這樣的氧化鈰中固溶有氧化鋯的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的儲氧能力(OSC)更優異，因此作為OSC材而被加入到大多數催化劑中。

氧化鈰-氧化鋯復合氧化物與貴金屬的相容性良好，氧化鈰-氧化鋯復合氧化物中負載貴金屬時，發揮錨固效果，即使施加熱負荷也不易燒結(sintering)，可以維持分散性。因此，氧化鈰-氧化鋯復合氧化物不僅可以作為OSC材使用，還可以作為貴金屬的負載體使用。