尾氣凈化用催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種尾氣凈化用催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在安裝了柴油機(jī)等稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車的尾氣通路中，設(shè)置有捕集尾氣中的顆 粒物(炭質(zhì)微粒子等PM:Particulate matter(顆粒物質(zhì)））的顆粒濾清器。如果該濾清器的 PM沉積量增多，則會(huì)導(dǎo)致濾清器的篩眼堵塞。因此，根據(jù)由設(shè)置在濾清器前后的壓力傳感器 檢測(cè)出的壓力差等來(lái)推算PM沉積量，在該沉積量達(dá)到規(guī)定值的時(shí)刻，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料 噴射控制(增加燃料、后噴射等），來(lái)提高到達(dá)濾清器的尾氣的溫度，從而使PM燃燒并將其去 除。為了使PM效率良好地燃燒，在尾氣通路中的濾清器的上游側(cè)設(shè)置柴油機(jī)氧化催化劑 (D0C)，并且在濾清器內(nèi)的尾氣通路壁上負(fù)載有催化劑。
[0003] 具體而言，設(shè)置D0C的主要目的在于將流入濾清器的尾氣溫度升高至PM起火的程 度的溫度，在執(zhí)行上述的后噴射控制時(shí)，包含在尾氣中的未燃燒HC、C0被D0C氧化燃燒，流入 濾清器的尾氣的溫度因該反應(yīng)熱而升高。另一方面，設(shè)置在顆粒濾清器的尾氣通路壁上的 催化劑，不僅通過(guò)使PM的起火性提高(使起火溫度下降）、確保該燃燒的持續(xù)性，來(lái)抑制PM釋 放到大氣中，而且縮短濾清器的再生時(shí)間，因而能夠減少用于該再生的燃料噴射量，即還有 助于抑制耗油量增加，其中，所述PM沉積在形成濾清器之尾氣通路的壁的微孔上。
[0004] 如上所述的D0C例如公開(kāi)于專利文獻(xiàn)1中。專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下內(nèi)容，即：在具 有壁流式氣體流通單元的濾清器催化劑的載體上設(shè)置有催化劑，該催化劑包括:選自氧化 鋁、硅石、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、沸石的無(wú)機(jī)氧化物；以及負(fù)載在上述無(wú)機(jī)氧化物上的 選自Pt(鉑）、Pd(鈀）、Rh(銠）、Ag(銀）、Au(金）、Ir(銥）的催化劑金屬。
[0005] 另一方面，如上所述那樣在尾氣通路壁上設(shè)置有催化劑的帶催化劑顆粒濾清器例 如公開(kāi)于專利文獻(xiàn)2中。專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種帶催化劑顆粒濾清器，該帶催化劑顆粒濾 清器具有如下結(jié)構(gòu)，即：將對(duì)尾氣中的顆粒物捕集的濾清器的尾氣通路壁上設(shè)置有催化劑 層，該催化劑層包括:含Ce復(fù)合氧化物、不含Ce的含Zr復(fù)合氧化物、活性氧化鋁、催化劑金 屬。此外，在專利文獻(xiàn)2中，在上述活性氧化鋁上負(fù)載有Pt。
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本公開(kāi)專利公報(bào)特開(kāi)2013-031849號(hào)公報(bào) [0007] 專利文獻(xiàn)2:日本公開(kāi)專利公報(bào)特開(kāi)2009-039632號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] -發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題-
[0009] 雖然在上述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中沒(méi)有記載關(guān)于作為催化劑成分來(lái)包含的氧 化鋁的詳細(xì)內(nèi)容，但是由于近年來(lái)要求尾氣凈化用催化劑具有耐熱性，因此通常使用耐熱 性高的含La氧化鋁，該含La氧化鋁包含以氧化物換算時(shí)的3~5質(zhì)量％左右的La(鑭）。此外， 已知在氧化鋁上負(fù)載有作為催化劑金屬的Pt的負(fù)載有Pt的氧化鋁在氧化催化劑、稀薄N0 X 捕集催化劑中具有將NO氧化為N02的功能，而且N02有助于PM燃燒也已為人所知。由此，可以 說(shuō)將負(fù)載有Pt的氧化鋁負(fù)載在DOC等氧化催化劑、顆粒濾清器上是有用的。
[0010]然而，就上述含La氧化鋁而言，從其晶體結(jié)構(gòu)來(lái)看，其比表面積大而有利于負(fù)載催 化劑金屬，從而歸類于適合用于催化劑的γ_氧化鋁。但是，上述含La氧化鋁具有尺寸大這 樣的特征。因此，在為了大幅改善上述PM的燃燒性而增加作為催化劑成分的含La氧化鋁的 含量并且欲使該氧化鋁負(fù)載較多Pt的情況下，作為尾氣流路的濾清器的微孔會(huì)變窄，從而 容易發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)的背壓上升、濾清器的篩眼堵塞的情況。因背壓上升而發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性惡 化，因篩眼堵塞而濾清器的再生頻率升高，這些都會(huì)導(dǎo)致耗油量的增加。這樣的背壓上升情 況并不是只在濾清器型載體中發(fā)生的，在通常的蜂窩載體中也會(huì)發(fā)生上述情況。
[0011]此外，在只將含La氧化鋁用作氧化鋁并將其作成懸浮液(slurry)狀后涂覆在載體 上的情況下，隨著含La氧化鋁的含量增加，該懸浮液的粘度增大，因此涂覆到載體上的涂覆 性會(huì)惡化。并且，想要在不使懸浮液的粘度增大的情況下進(jìn)行涂覆，則需要分多次實(shí)施，從 而制備成本升高。因此，難以為了提高PM燃燒性能而增加負(fù)載有Pt的氧化鋁的含量。
[0012] 本發(fā)明是鑒于所述問(wèn)題而完成的。其目的在于:獲得一種尾氣凈化用催化劑，該尾 氣凈化用催化劑能夠提高PM的燃燒效率，并且能夠防止背壓的上升、濾清器的篩眼堵塞以 及耗油量增加。
[0013] -用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案-
[0014] 為了達(dá)到所述目的，在本發(fā)明中，將尾氣凈化用催化劑構(gòu)成為包含分別負(fù)載有Pt 的多種γ-氧化鋁。
[0015] 具體而言，本發(fā)明所涉及的尾氣凈化用催化劑的特征在于，所述尾氣凈化用催化 劑為一種布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣通路中并且在載體上設(shè)置有催化劑層的尾氣凈化用催化劑， 催化劑層包括:成分不同的多種γ -氧化鋁；以及負(fù)載在多種所述γ -氧化鋁上的Pt。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所涉及的尾氣凈化用催化劑，如上所述，由于將Pt負(fù)載在適合用于催 化劑的γ-氧化鋁上而成的材料用作催化劑層的材料，因此能夠高效地將尾氣中的no氧化 為N〇2。如上所述，由于N〇2有助于促進(jìn)PM燃燒，因此，在通過(guò)氧化反應(yīng)能夠產(chǎn)生大量N〇2的本 發(fā)明的催化劑的作用下，能夠促進(jìn)PM燃燒。而且，不是只使用如含La氧化鋁那樣的大尺寸氧 化鋁，而是還使用其它氧化鋁，也就是說(shuō)使用多種氧化鋁，由此，即使氧化鋁的總量增加，也 能夠抑制其尺寸。由此，能夠防止設(shè)置有催化劑層的載體發(fā)生微孔的篩眼堵塞、背壓上升的 情況。此外，在將催化劑的懸浮液涂覆在載體上之際，通過(guò)使用上述的多種氧化鋁，從而能 夠抑制催化劑整體的尺寸增大來(lái)防止懸浮液的粘度增大，從而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的涂覆性。因 此，還能夠增加負(fù)載有Pt的氧化鋁的量，其中，所述負(fù)載有Pt的氧化鋁有助于生成促進(jìn)PM燃 燒的N〇2。
[0017] 在本發(fā)明所涉及的尾氣凈化用催化劑中，優(yōu)選：多種γ-氧化鋁包括:不含添加劑 的第一氧化鋁；以及將La作為添加劑來(lái)含有的第二氧化鋁。
[0018] 如上所述，含La的第二氧化鋁具有耐熱性高、尺寸大這樣的特征。不是只使用這樣 的第二氧化鋁，而是還將不含添加劑的第一氧化鋁也一起使用，由此能夠在不會(huì)大幅影響 催化劑的耐熱性的情況下抑制總尺寸。因此，能夠防止載體的微孔的狹小化，從而能夠防止 載體的微孔的篩眼堵塞以及背壓上升。并且，作為氧化鋁，不是只使用含La氧化鋁亦即第二 氧化鋁，而是還使用純氧化鋁亦即第一氧化鋁，因此，即使氧化鋁含量升高，催化劑的懸浮 液的粘度也不會(huì)過(guò)于增大，從而能夠提高該懸浮液的、涂覆到載體上的涂覆性。因此，能夠 提高懸浮液中的負(fù)載有Pt的氧化鋁量，因此能夠進(jìn)一步促進(jìn)從NO氧化為有助于PM燃燒的 N〇2，從而能夠提高PM燃燒效率。
[0019] 在本發(fā)明所涉及的尾氣凈化用催化劑中，如上所述，為了提高PM的燃燒效率，優(yōu) 選:催化劑層設(shè)置于在顆粒濾清器的上游側(cè)設(shè)置的用于柴油機(jī)氧化催化劑的蜂窩載體上或 者用于捕集顆粒物的濾清器上。
[0020] 在所述載體為用于捕集顆粒物的濾清器的例子中，優(yōu)選:所述催化劑層除了包括 成分不同的多種γ-氧化鋁和負(fù)載在多種上述γ-氧化鋁上的Pt外，還包括:釋放活性氧的 復(fù)合氧化物；以及負(fù)載在該復(fù)合氧化物上的Pt。
[0021] 通過(guò)采用成分不同的多種γ-氧化鋁，能夠防止濾清器的篩眼堵塞、背壓上升，其 結(jié)果是，能夠減少濾清器再生頻率，能夠防止耗油量的增加。此外，由于催化劑層包括釋放 活性氧的復(fù)合氧化物，因此當(dāng)沉積在濾清器上的ΡΜ與催化劑接觸時(shí)，ΡΜ借助該催化劑而氧 化燃燒，即使催化劑與ΡΜ處于非接觸狀態(tài)，也會(huì)從復(fù)合氧化物向ΡΜ供給活性氧，因此ΡΜ燃燒 的持續(xù)性良好。
[0022] 在所述載體為用于捕集顆粒物的濾清器的例子中，優(yōu)選:作為多種所述γ-氧化 鋁，包括:不含添加劑的第一氧化鋁；以及含La的第二氧化鋁。
[0023] 如上所述，含La的第二氧化鋁具有耐熱性高、尺寸大這樣的特征。不是只使用這樣 的第二氧化鋁，而是還將不含添加劑的第一氧化鋁也一起使用，由此能夠在不會(huì)大幅影響 催化劑的耐熱性的情況下抑制總尺寸。因此，能夠防止濾清器的微孔的狹小化，從而能夠防 止濾清器的篩眼堵塞以及背壓上升。其結(jié)果是，能夠減少濾清器再生頻率，能夠防止耗油量 的增加。
[0024] 在所述載體為用于捕集顆粒物的濾清器的例子中，優(yōu)選:作為所述復(fù)合氧化物，包 括:不含Ce且含Zr的Zr類復(fù)合氧化物；以及含Ce和Zr的CeZr類復(fù)合氧化物。
[0025]可以認(rèn)為是:Zr類復(fù)合氧化物具有氧交換能力，其氧化物離子傳導(dǎo)性高，能夠釋放 大量的有助于PM燃燒的活性氧。因此，如果使含Zr的復(fù)合氧化物負(fù)載Pt，則氧交換反應(yīng)經(jīng)由 Pt而得到促進(jìn)，從而具有出色的PM燃燒性能。并且，可以認(rèn)為是:含CeZr的復(fù)合氧化物具有