[發(fā)明專利]排氣凈化催化劑及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710637561.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN107824185B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金沢孝明;芳我俊介;內(nèi)藤功;千葉明哉;阿部元哉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社;株式會(huì)社科特拉
• 主分類號(hào): B01J23/63
• 分類號(hào): B01J23/63;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/02;B01D53/94
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

本發(fā)明提供一種因高溫耐久中的貴金屬催化劑的凝聚所致的劣化的抑制效果優(yōu)異的排氣凈化催化劑及其制造方法。本發(fā)明是由多孔載體和擔(dān)載于該多孔載體的貴金屬催化劑構(gòu)成的排氣凈化催化劑的制造方法，多孔載體由氧化鋁－二氧化鈰－氧化鋯系復(fù)合氧化物的粒子構(gòu)成，準(zhǔn)備以900℃煅燒5小時(shí)后的物性值計(jì)上述粒子的細(xì)孔直徑為2～20nm范圍、該粒子的比表面積為75～115m²/g范圍、該粒子所含的二氧化鈰－氧化鋯復(fù)合氧化物的微晶的大小為4～6nm范圍、該粒子的體積密度的大小為0.5～0.9cm³/g范圍的多孔載體，使用硝酸鉑溶液、硝酸鈀溶液或硝酸銠溶液，使鉑等的聚集體的粒徑被調(diào)整為1nm以下的貴金屬藥液與多孔載體接觸而使貴金屬催化劑擔(dān)載于該多孔載體，制造排氣凈化催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及排氣凈化催化劑及其制造方法。

背景技術(shù)

在各種產(chǎn)業(yè)界，針對(duì)減少環(huán)境影響負(fù)荷的各種各樣的努力在世界范圍進(jìn)行，其中，在汽車產(chǎn)業(yè)，不用說對(duì)于燃料消耗性能優(yōu)異的汽油引擎車，對(duì)于混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等所謂的環(huán)保車的普及及其進(jìn)一步的性能提高的開發(fā)也在日益發(fā)展。除了這種環(huán)保車的開發(fā)以外，與凈化從引擎排出的排氣的排氣凈化催化劑相關(guān)的研究也正在積極地進(jìn)行。

該排氣凈化催化劑包含氧化催化劑或三效催化劑、NO_x吸留還原催化劑等，該排氣凈化催化劑中，體現(xiàn)催化劑活性的是鉑(Pt)或鈀(Pd)、銠(Rh)等貴金屬催化劑，貴金屬催化劑通常以擔(dān)載于由氧化鋁(Al₂O₃)等多孔氧化物構(gòu)成的多孔載體的狀態(tài)使用。

連接車輛引擎與消聲器的排氣的排氣系統(tǒng)通常配設(shè)有用于凈化排氣的催化轉(zhuǎn)換器。引擎有時(shí)會(huì)排出CO或NOx、未燃燒的HC或VOC等對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，為了將這樣的有害物質(zhì)變換成能容許的物質(zhì)，使排氣通過在基材單元壁面上配設(shè)催化劑層而成的催化轉(zhuǎn)換器，上述催化劑層是將如Rh或Pd、Pt的貴金屬催化劑擔(dān)載于多孔載體而成的，從而CO轉(zhuǎn)化成CO₂，NOx轉(zhuǎn)化成N₂和O₂，VOC進(jìn)行燃燒而生成CO₂和H₂O。

作為擔(dān)載貴金屬催化劑的多孔載體，可舉出二氧化鈰－氧化鋯系復(fù)合氧化物(稱為CeO₂-ZrO₂固溶體、CZ材等)，其也被稱為助催化劑，在同時(shí)除去排氣中的有害成分即CO或NOx、HC的上述三效催化劑中為必須成分，作為該助催化劑中的必須成分，可舉出CeO₂。

該CeO₂根據(jù)其所暴露的排氣中的氧分壓而其氧化數(shù)變?yōu)镃e³⁺、Ce⁴⁺，為了補(bǔ)償電荷的過與不足，具有吸附放出氧的功能、儲(chǔ)存氧的功能(儲(chǔ)氧能力(OSC:Oxygen StorageCapacity))。然后，為了保持該三效催化劑的凈化窗，可以將排氣的氣氛變動(dòng)吸收·緩和并保持在理論空燃比附近。

然而，排氣凈化催化劑具有由于暴露于高溫而催化性能下降的問題，其課題是耐熱性的提高。

這里，在現(xiàn)有的排氣凈化催化劑中，為了維持擔(dān)載有貴金屬催化劑的多孔載體的耐久后的比表面積，在多孔載體的粉末內(nèi)形成大量較大的細(xì)孔且避免多孔載體燒結(jié)的方向進(jìn)行開發(fā)。

然而，由于在多孔載體的粉末內(nèi)形成大量較大的細(xì)孔，使貴金屬催化劑的燒結(jié)(凝聚)抑制效果下降，進(jìn)而，由于增大多孔載體的粉末的體積，會(huì)產(chǎn)生成為整塊上的涂布量受到限制的主要原因這樣的另外的問題。另外，通過減少細(xì)孔量，比表面積下降，貴金屬催化劑的擔(dān)載變難，因此從兼具貴金屬催化劑的擔(dān)載與耐久后的貴金屬催化劑的凝聚抑制的觀點(diǎn)出發(fā)，細(xì)孔量的調(diào)整處于極其困難的狀況。

這里，專利文獻(xiàn)1中公開了一種排氣凈化用催化劑，其涉及由多孔載體和擔(dān)載于多孔載體的催化劑貴金屬構(gòu)成的排氣凈化用催化劑，多孔載體由從金屬醇鹽制備的鋁－鈰－鋯復(fù)合氧化物的粒子構(gòu)成，粒子的組成以摩爾比計(jì)為Ce/Zr＝1/3～3/1且Al/(Ce+Zr)＝2～10的范圍。