廢氣純化催化劑制造技術

廢氣純化催化劑包括限定廢氣通道的基質(1)；形成于基質上的下部催化劑層(2)，和形成于下部催化劑層(2)上的上部催化劑層(3)。下部催化劑層(2)具有含有Pt和Pd中至少一種的下部催化貴金屬和負載下部催化貴金屬的下層載體。上部催化劑層(3)具有含有Rh的上部催化貴金屬和負載上部催化貴金屬的上層載體。上層載體包括含有Ce、Zr、Al、Nd和至少一種選自不同于Ce的稀土元素和堿土元素的元素的無機混合氧化物；Nd不均勻地分布于覆蓋層中，所述覆蓋層覆蓋無機混合氧化物內的內部區域的表面。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】廢氣純化催化劑
技術介紹
1.專利
本專利技術涉及負載有催化貴金屬如Rh(銠)、Pt(鉬)和Pd(鈀)的廢氣純化催化劑。2.相關技術描述純化來自汽車的廢氣的廢氣純化催化劑一般包含形成于基質表面上的催化劑層。催化劑層由貴金屬催化劑如Rh、Pt和Pd，和負載貴金屬催化劑的載體組成。當廢氣通過催化劑層時，廢氣組分在貴金屬催化劑上純化。為有效地使貴金屬催化劑的催化性能最佳化，可形成上游和下游催化劑層，或多個催化劑層可在基質上。 例如PCT申請No. 2000-51076公開日語翻譯版本(JP-A-2000-510761)的實施例I為一種催化劑，其中上游催化劑層和下游催化劑層分別在氣體通道的上游和下游形成。下游催化劑層進一步分離成形成于基質表面上的下部催化劑層和形成于下部催化劑層表面上的上部催化劑層。在JP-A-2000-510761的實施例I中，上游催化劑層負載Pd，下游催化劑層的下部催化劑層負載Pd/Pt，且其上部催化劑層負載Pt/Rh。然而，當從發動機中排出的高溫廢氣通過上述催化劑時，上部催化劑層上負載的Rh傾向于遷移至下部催化劑層或可被燒結。按照慣例，通常將CeO2 ( 二氧化鈰)加入催化劑層中。二氧化鈰能在氧化氣氛下儲存氧并在還原氣氛下釋放氧(下文中稱為0SC)。因此，二氧化鈰可用于保持通過催化劑層的廢氣中的穩定氧濃度以改進催化劑活性。特別地，通常將大量二氧化鈰摻入下部催化劑層中，在那里氧濃度傾向于變低。然而，由于二氧化鈰的強堿性，含在上部催化劑層中的Rh傾向于遷移至下部催化劑層中的二氧化鈰中。因此，當在含有二氧化鈰的下部催化劑層上提供的含有Rh的上部催化劑層暴露于高溫氣氛下時，Rh傾向于下部催化劑層中所含的二氧化鈰。Rh遷移導致與廢氣具有更大接觸比率的上部催化劑層中Rh的缺少。另外，當Rh與下部催化劑層中所含的Pt熔合時，Rh和Pt的純化性能均降低。在這種情況下下，日本專利申請公開No. H06-63403 (JP-A-H06-63403)描述了將Ce(鈰)和Nd(釹)固溶于ZrO2(氧化鋯)中以抑制層之間的Rh遷移。日本專利申請公開No. 2003-170047 (JP-A-2003-170047)描述了將 Rh 和 Ba (鋇)負載于Ce · Zr · Nd復合氧化物上以抑制Rh的燒結。然而，即使如JP-H-06-63403所述將鈰和釹固溶于氧化鋯中，不能充分地抑制Rh從上部催化劑層至下部催化劑層的遷移。Rh的遷移被認為是由于保持上部催化劑層中的Rh的力與吸引Rh至下部催化劑層的力之間的競爭。因此，使上層載體保持Rh在上部催化劑層中的性能與下層載體吸引Rh至下部催化劑層的性能之間的平衡最佳化。然而，當如JP-2003-170047所提出將Rh和Ba負載于Ce · Zr · Nd復合氧化物上時，不能充分地抑制Rh的燒結，因此不能得到對烴(HC)、一氧化碳(CO)和氧化氮(NOx)的充分純化性能。專利技術概述本專利技術提供一種抑制Rh的遷移和燒結且具有優異廢氣純化性能的廢氣純化催化劑。本專利技術廢氣純化催化劑包含限定廢氣流過的氣體通道的基質、形成于基質表面上的下部催化劑層和形成于下部催化劑層表面上的上部催化劑層，且特征在于下部催化劑層包含含有Pt和Pd中至少一種的下部催化貴金屬和負載下部催化貴金屬的下層載體，上部催化劑層包含含有Rh的上部催化貴金屬和負載上部催化貴金屬的上層載體，上層載體包含無機混合氧化物，所述無機混合氧化物含有Ce、Zr、鋁(Al)、Nd和至少一種選自不同于Ce的稀土元素和堿土元素的元素，無機混合氧化物具有內部區域和覆蓋相應內部區域的表面的覆蓋層，且Nd不均勻地分布于覆蓋層中。 上述廢氣純化催化劑具有含有Pt和Pd中至少一種的下部催化劑層和含有Rh的上部催化劑層。負載于上部催化劑層的上層載體上的Rh的量優選為O. 1-0. 3克/升基質。上部催化劑層主要執行使用Rh將廢氣中的NOx還原純化。S卩，在Rh的存在下，廢氣中的HC經受臨氫重整以產生氫氣，氫氣又通過其還原力將廢氣中的NOx還原和純化。另一方面，廢氣中所含CO具有相對小的分子結構且具有相對高的擴散速率。為此，CO可即刻擴散于置于上部催化劑層下的下部催化劑層中。因此，下部催化劑層中負載的Pt和/或Pd可主要氧化和純化CO和He。負載Rh的上層載體包含無機混合氧化物，所述無機混合氧化物含有Ce、Zr、Al、Nd和至少一種選自不同于Ce的稀土元素和堿土元素的元素。無機混合氧化物具有內部區域和表面層(或覆蓋層)。上層載體中的Nd顯示出與Rh的強相互作用且具有強Rh吸引力。由于Nd不均勻地分布于無機混合氧化物的表面層中，Rh存在于非常接近Nd處。因此，Nd的Rh吸引力可有效地運作。因此，當暴露于高溫下時，Rh容納并保留于上部催化劑層中并以高度分散的狀態負載。即，可抑制Rh遷移至下部催化劑層并可抑制Rh與下部催化劑層中的Pt或Pd熔合。另外，下部催化劑層中的Pt或Pd可有效地用于HC和CO的純化。優選上層載體的無機混合氧化物含有10-20質量％的量的Ce02。還優選整個上部催化劑層中的CeO2濃度為5-16質量％。當CeO2的濃度在上述范圍內時，可實現足夠的OSC性能(儲氧性能)，同時充分達到Rh固有的NOx純化性能。優選下層載體包含復合氧化物的顆粒，所述復合氧化物含有CeO2和不同于CeO2的金屬氧化物，且復合氧化物顆粒中的CeO2濃度為20-30質量％。另外，整個下部催化劑層中的CeO2濃度優選為10-24質量％且下部催化劑層優選具有25-50 μ m的厚度。在以上情況下，由于下層載體的復合氧化物顆粒中的CeO2濃度相對小，下層載體的復合氧化物顆粒中CeO2吸引上部催化劑層中的Rh的性能弱。因此，可進一步抑制Rh至下部催化劑層的遷移并抑制Rh與下部催化劑層中所含Pt或Pd的熔合。另外，催化劑可顯示出在低溫下優異的純化性能且CeO2的OSC性能(儲氧性能)高。因此，根據本專利技術廢氣純化催化劑，由于Rh負載于Nd不均勻地分布于其表面層中的無機混合氧化物上，可抑制Rh的遷移和保持Rh為高度分散狀態。因此，催化劑具有優異的廢氣純化性能。附圖簡述參考附圖，本專利技術的特征、優點和技術和工業重要性將描述于以下本專利技術實例實施方案的詳述中，其中類似的數字表示類似的元件，且其中圖I為根據實施例I的廢氣純化催化劑的橫截面視圖；圖2為顯示測量I中所測量的實施例I和2和對比例I的上部催化劑層中的Rh濃度的圖； 圖3為顯示通過測量I中所測量的實施例I和2和對比例I的催化劑得到的HC5Q、CO5tl和NOx5tl (HC50%、C050%和N0X50%)純化溫度的說明性圖；圖4為顯示制備上層載體的無機混合氧化物中所用Nd/Zr比與無機混合氧化物的Nd/Zr比之間的關系的圖；圖5為顯示當上層載體的無機混合氧化物中的CeO2濃度改變時，上部催化劑層中Rh含量的變化的圖；圖6為顯示當上層載體的無機混合氧化物中的CeO2濃度改變時，催化劑的HC5tl純化溫度的變化的圖；圖7為顯示當下層載體的復合氧化物顆粒中的CeO2濃度改變時，上部催化劑層中Rh含量的變化的圖；圖8為顯示當下層載體的復合氧化物顆粒中的CeO2濃度改變時，催化劑的HC5tl純化溫度的變化的圖；和圖9為顯示當下層本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：青木悠生，吉田健，坂神新吾，河合將昭，畑中美穗，田邊稔貴，高橋直樹，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，株式會社科特拉，
類型：
國別省市：