[發明專利]用以凈化柴油機尾氣的催化劑

無效

• 申請號: 96121490.2
• 申請日: 1996-12-25
• 公開（公告）號: CN1165911A
• 公開（公告）日: 1997-11-26
• 發明（設計）人: 青野紀彥;笠原光一;永見哲夫;佐藤明美;坂野幸次;渡邊佳英
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 徐汝巽

本發明涉及一種用以凈化柴油機尾氣的催化劑，更具體的說，本發明涉及一種應用在捕集式尾氣凈化系統或開放式直流尾氣凈化系統內清除有害成份如：包含在柴油機尾氣中的一氧化碳(CO)、烴類(HC)及可溶性有機(此后稱“SOF”)成份的催化劑。

捕集式尾氣凈化系統或捕集式尾氣凈化工藝是指一種用壁流式蜂窩體(柴油機微粒濾清器(DPF))作為催化劑載體的尾氣凈化系統或過程。這種壁流式是將單元槽開口在一端或另一端以交錯方式插入形成的一種蜂窩狀結構。

開放式尾氣凈化系統或過程是一種用直流式蜂窩體作為催化劑載體的尾氣凈化系統或過程。

就汽油機而言，因為對尾氣的排放有嚴格的管制，排出尾氣中的有害成份正不斷地減少，技術的進步也確保了符合這些管制。

另一方面，柴油機尾氣排放的管制相比汽油機而言要較為寬松，而且，迄今為止，處理柴油機尾氣方面的技術發展不如處理汽油機尾氣方面的快，這是由于一些特殊條件造成的，即：柴油機排出的有害物質大部分是微粒，因此凈化柴油機排出尾氣中的有害物質需要一個較長的過程。

如今常用柴油機尾氣凈化工藝可以大致分為捕集式和開放式兩種，捕集式可進一步分為帶催化劑和不帶催化劑兩種。

在不裝催化劑的捕集式凈化工藝中，柴油機尾氣中的微粒被捕集以防其排出。這些微粒包括“SOF”、煙粒(干煙粒)和硫酸鹽，在捕集過程中，微粒內被捕集的成份如“SOF”和煙粒通常是加熱至一定溫度后得以除去以達到循環的目的，這同時也存在一個問題：捕集過程中捕集部件會因受熱而開裂。解決此問題的對策是采取措施降低熱解溫度，如另外載負催化劑。

在裝有催化劑的捕集過程中，柴油機尾氣中的微粒連同CO、HC一起被清除。例如，第2-32，934號日本審查過的專利公告刊出了一種載負釩或鉑類催化劑的捕集式尾氣凈化系統。

日本第3-38,255號未經審查的專利公報刊出了一種開放式凈化工藝。如文中呈述，同凈化汽油機尾氣的催化劑一樣，有一個開放式“SOF”氧化催化劑，該催化劑包括一個由活性氧化鋁或類似物形成的催化劑攜帶層，及一種載負在催化劑攜帶層上的鉑類催化劑(即一種氧化催化劑)。該開放式“SOF”氧化催化劑將柴油機尾氣中的微粒中的SOF連同CO、HC一起氧化以凈化柴油機尾氣。該催化劑存在一個缺陷，即它清除微粒中的煙粒的速率較低，但是，煙粒的數量可以通過改善柴油機或燃油的品質來減少。此外，基于開放式“SOF”氧化催化劑不需要再生，迄今為止工程師們已經深入地研究了它。

帶有催化劑的捕集過程和開放式“SOF”氧化催化劑都采用一種常用的催化劑以凈化尾氣，結果，不論是裝有催化劑的捕集過程還是開放式“SOF”氧化催化劑都很難減少柴油機微粒的排放，這是由于用于凈化尾氣的常用催化劑上形成的活性氧化鋁有一種吸收SO₂的特性，柴油機尾氣中的SO₂會吸附在活性氧化鋁層上，當常用催化劑被加熱至一個較高溫度時，吸附的SO₂會被載負在活性氧化鋁層上的催化成份氧化，結果SO₂以SO₃的形式排出，增加了柴油機微粒的數量，此結果是由于SO₂不作為煙粒看待而SO₃則是作為煙粒看待的。具體說，由于柴油機排出的尾氣中存在足夠數量的氣態氧使得SO₂很有可能被氧化，此外，SO₃很容易和尾氣中大量存在的水蒸氣反應形成硫酸霧。

當SO₂以SO₂形式排出時，SO₂仍有可能和空氣中的O₃反應產生SO₃，但是，SO₂和O₃在空氣中反應的可能性很小，需要經過較長時間才能產生SO₃，因而，以SO₂形式排入大氣造成的問題遠不如以SO₃形式排出產生的問題嚴重，因此，人們希望盡可能地減少排入大氣的SO₃量。

基于上文描述的情形，本發明得以完成，本發明的目的是提供一種用于凈化柴油機排出的尾氣的催化劑，它能抑制柴油機煙粒和硫酸鹽的排出，同時以一個較高的效率轉化HC、CO。

一種用于凈化柴油機尾氣的本發明催化劑能實現上述目標，該催化劑包括：

催化劑載體；

在該催化劑載體上形成的催化劑攜帶層，該層由一個表層和一個處于表層下的內層組成，包括一種活性氧化鋁粉和一種耐熱無機氧化物；