專利名稱：廢氣凈化催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化由汽油或柴油汽車，鍋爐等的內(nèi)燃機(jī)所排放的廢氣中的一氧化碳(CO)，烴(HC)和氮氧化物(NOx)的廢氣凈化催化劑。更特別的，本發(fā)明涉及一種凈化在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在低溫范圍內(nèi)排出的大量HC的廢氣凈化催化劑，其中三元催化劑沒(méi)有活化。
背景技術(shù)：
迄今，為了凈化來(lái)自汽車等的內(nèi)燃機(jī)的廢氣，已廣泛使用用于同時(shí)進(jìn)行一氧化碳(CO)和烴(HC)的氧化和氮氧化物(NOx)的還原的三元催化劑。但由于廢氣溫度低且位于廢氣通道上的三元催化劑在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后不能立即達(dá)到活化溫度，此時(shí)排出的大量冷HC不能凈化。
近年來(lái)，為了凈化這些冷HC，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出HC吸附/凈化催化劑(HC捕集催化劑)作為具有HC吸附功能的三元催化劑，包括烴吸附劑(HC吸附劑)和凈化催化劑如三元催化劑。
HC捕集催化劑暫時(shí)吸附和保留在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在低溫范圍內(nèi)排出的冷HC，其中三元催化劑沒(méi)有活化。然后，當(dāng)三元催化劑因廢氣的溫度升高而活化時(shí)，HC捕集催化劑逐漸解吸HC并通過(guò)凈化催化劑凈化被解吸的HC。
作為HC吸附劑，一般使用沸石。作為凈化從HC吸附劑中解吸的HC的催化劑，已經(jīng)提出一種通過(guò)在同一層上混合貴金屬物質(zhì)如銠(Rh)，鉑(Pt)和鈀(Pd)而得到的催化劑和一種具有包括Rh和Pd層的多層結(jié)構(gòu)的催化劑。
日本專利延遲公開(kāi)出版物H2-56247(出版于1990)公開(kāi)了一種廢氣凈化催化劑，包括主要包含沸石的第一層和位于第一層上的第二層。第二層主要包含貴金屬如Pt，Pd和Rh。
其它的HC捕集催化劑已公開(kāi)于日本專利延遲公開(kāi)出版物H6-74019(出版于1994)，H7-144119(出版于1995)，H6-142457(出版于1994)，H5-59942(出版于1993)，H7-102957(出版于1995)，H7-96183(出版于1995)和H11-210451(出版于1999)。

發(fā)明內(nèi)容
如果使用常規(guī)HC捕集催化劑，在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)吸附到HC吸附劑上的冷HC開(kāi)始隨著溫度升高而解吸。但由于HC解吸的起始溫度低于三元催化劑活化的起始溫度，早先解吸的HC被排出而沒(méi)有被HC捕集催化劑中的三元催化劑所凈化。為了總體上在廢氣凈化體系中進(jìn)一步提高HC凈化效率，需要控制這些未凈化HC的排放。
另外，因?yàn)檠趸磻?yīng)在吸附的HC被解吸和凈化時(shí)發(fā)生，在HC捕集催化劑的凈化催化劑層周圍的空氣處于缺氧狀態(tài)。因?yàn)槿呋瘎┰诨瘜W(xué)計(jì)量空氣/燃料比率范圍內(nèi)具有最佳的凈化催化劑作用，在缺氧的大氣中不能充分地發(fā)揮凈化催化劑的作用。因此，HC，CO和NOx不能在良好平衡下凈化，且難以充分增加對(duì)冷HC的凈化效率。
為了增加對(duì)冷HC的凈化效率，已經(jīng)研究了以下凈化方法。在一種凈化方法中，廢氣通道的一個(gè)開(kāi)關(guān)在三元催化劑充分活化之后控制所要解吸的吸附HC，且解吸的HC通過(guò)三元催化劑凈化。在另一凈化方法中，電加熱器升高三元催化劑的溫度以加速活化三元催化劑。在其它的凈化方法中，外部空氣的引入加速了三元催化劑的活化。但這些方法由于復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)而昂貴，且不能充分增加對(duì)冷HC的凈化效率。
另外，在HC捕集催化劑中，溫度和氣體氣氛在由發(fā)動(dòng)機(jī)排出至HC捕集催化劑的廢氣流中在上游側(cè)和下游側(cè)不同。在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的上游側(cè)廢氣溫度高，并向下游降低。上游和下游之間在溫度條件上的這種不同也出現(xiàn)在單個(gè)HC捕集催化劑中。例如，在使用具有多個(gè)用作廢氣通道的單元的蜂窩載體的HC捕集催化劑中，在每個(gè)單元中流動(dòng)的廢氣的溫度在上游側(cè)和下游側(cè)不同。
另外，因?yàn)镠C的吸附/解吸反應(yīng)和HC的凈化反應(yīng)發(fā)生在每個(gè)單元中，氣體氣氛也隨著這些反應(yīng)的進(jìn)行而在上游區(qū)域和下游區(qū)域不同。但由于在常規(guī)類型的HC捕集催化劑中由上游區(qū)域至下游區(qū)域形成相同的結(jié)構(gòu)和組成，在HC捕集催化劑的每個(gè)區(qū)域尚未實(shí)現(xiàn)最佳的結(jié)構(gòu)和組成。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種更有效地凈化在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在低溫范圍內(nèi)排出的HC的廢氣凈化催化劑。
按照本發(fā)明第一方面的廢氣凈化催化劑包括具有多個(gè)單元作為廢氣通道的載體，在每個(gè)單元的載體上形成的HC吸附劑層，位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的上游側(cè)的上催化劑層和位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的下游側(cè)的下催化劑層。上催化劑層包含比下催化劑層多的O2儲(chǔ)存材料。下催化劑層包含一種活化范圍比上催化劑層更寬的催化劑。注意，具有較寬活化范圍的催化劑是指一種具有為產(chǎn)生催化官能而所需的寬溫度和氣體氣氛條件的催化劑。
按照本發(fā)明第二方面的廢氣凈化催化劑包括具有多個(gè)單元作為廢氣通道的載體，在每個(gè)單元載體上的至少上游區(qū)域上形成的HC吸附劑層，和在HC吸附劑層上形成的凈化催化劑層。在此，廢氣通道的下游側(cè)上的實(shí)質(zhì)截面積比其上游側(cè)上的實(shí)質(zhì)截面積要窄。另外，該凈化催化劑層包括位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的上游側(cè)的上催化劑層和位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的下游側(cè)的下催化劑層。上催化劑層包含比下催化劑層多的O2儲(chǔ)存材料。下催化劑層包含一種活化范圍比上催化劑層更寬的催化劑。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是按照本發(fā)明第一方面的廢氣凈化催化劑的透視圖。
圖2A和2B是放大的橫截面視圖，分別給出了與第一實(shí)施方案廢氣凈化催化劑的單元中的廢氣流垂直的橫截面，圖2C是給出了平行于該單元中廢氣流的橫截面的放大的橫截面視圖。
圖3是放大的橫截面視圖，給出了與第一實(shí)施方案中的另一廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖4是放大的橫截面視圖，給出了與按照第一實(shí)施方案的對(duì)比例廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖5給出了用于評(píng)估催化劑的凈化效率的凈化體系配置。
圖6A和6B是表格，給出了按照第一實(shí)施方案的實(shí)施例I-1至I-11和對(duì)比例I-1至I-5中的廢氣凈化催化劑的條件，圖6C是表格，給出了包含在廢氣凈化催化劑中的貴金屬的總量，并給出了利用圖5所示凈化體系測(cè)定的該廢氣凈化催化劑的HC吸附率和HC凈化率。
圖7A和7B是放大的橫截面視圖，分別給出了與第二實(shí)施方案的實(shí)施例II-1和II-10的廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流垂直的橫截面，圖7C是放大的橫截面視圖，給出了與該單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖8-11是放大的橫截面視圖，分別給出了與第二實(shí)施方案中的實(shí)施例II-2至II-5的廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖12-15是放大的橫截面視圖，給出了與第二實(shí)施方案中的實(shí)施例II-6至II-9和II-11的廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖16-21是放大的橫截面視圖，分別給出了與涉及第二實(shí)施方案的對(duì)比例II-1至II-5的廢氣凈化催化劑單元中的廢氣流平行的橫截面。
圖22A-22C是表格，給出了按照第二實(shí)施方案的實(shí)施例II-1至II-11和對(duì)比例II-1至II-6的廢氣凈化15催化劑的條件，和圖22D是表格，給出了包含在廢氣凈化催化劑中的貴金屬的總量，并給出了已利用圖5所示凈化體系測(cè)定的該廢氣凈化催化劑的HC吸附率和HC凈化率。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方案)如圖1所示，按照本發(fā)明第一實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑是一種HC捕集催化劑100，它在具有多個(gè)用作廢氣通道的單元的的蜂窩載體10上具有HC吸附劑層和催化劑層。
按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑100的特征在于，包括在廢氣流的上游側(cè)和下游側(cè)組成不同的凈化催化劑層。
圖2A-2C給出了按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑100的單元結(jié)構(gòu)。如圖2A-2C所示，主要包含沸石的HC吸附劑層20在每個(gè)單元的載體10上形成，且凈化催化劑層在HC吸附劑層20上形成。凈化催化劑層分為位于廢氣流上游側(cè)的上催化劑層311和位于其下游側(cè)的下催化劑層321。上催化劑層311包含比下催化劑層321多的O2儲(chǔ)存材料。下催化劑層321包含一種活化范圍比上催化劑層311更寬的催化劑。
O2儲(chǔ)存材料是一種具有氧儲(chǔ)存能力的材料。如果其周圍氣氛變得缺氧，O2儲(chǔ)存材料發(fā)揮氧釋放功能。具有寬活化范圍的催化劑是指一種在表現(xiàn)活化態(tài)時(shí)具有寬條件的催化劑，即，該凈化催化劑在寬溫度和氣體氣氛條件下用于凈化。具體地，這種催化劑是指一種在溫度較低或在氧濃度較低的條件下表現(xiàn)出活化態(tài)的催化劑。
在單元50中流動(dòng)的上游區(qū)域中的廢氣因?yàn)楦拷l(fā)動(dòng)機(jī)而具有高的溫度。與廢氣接觸的上催化劑層311迅速升高其溫度并早先活化，并進(jìn)行HC凈化反應(yīng)。但由于氧在HC凈化反應(yīng)中消耗，該單元的下游區(qū)域往往變得缺氧。如果發(fā)生缺氧，包含在催化劑層中的催化劑的活化功能下降。但在按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑中，在上催化劑層311中包含較多的O2儲(chǔ)存材料在周圍氧濃度下降時(shí)釋放氧，并解決往往發(fā)生在該單元下游側(cè)的缺氧，這樣保持周圍氧的濃度恒定。因此，可以加速由HC吸附劑層20解吸的HC的凈化反應(yīng)。
如果使用圖5所示的廢氣凈化催化劑，因?yàn)槿呋瘎┪挥贖C捕集催化劑的上游，廢氣中的氧在三元催化劑活化之后通過(guò)三元催化劑的催化反應(yīng)而消耗。因此，即使廢氣中的空氣/燃料比率是化學(xué)計(jì)量比率，氧濃度也低。如果凈化反應(yīng)在HC捕集催化劑中進(jìn)行，該單元下游區(qū)域的氧濃度變低。因此，由O2儲(chǔ)存材料產(chǎn)生的在HC捕集催化劑上游區(qū)域中的氧釋放作用變得甚為重要。
作為O2儲(chǔ)存材料，例如，氧化鈰是可利用的。具體地，作為這種氧化鈰，可利用一種表示為Ce-[A]-Ob的鈰和元素A的氧化物化合物。元素A是選自鋯，鑭，氧化釔，鐠和釹的至少一種。
上催化劑層311和下催化劑層321分別包含貴金屬作為承載在該氧化物和類似物上的催化劑組分。因?yàn)檠趸嬜鳛镺2儲(chǔ)存材料具有比氧化鋁和類似物較小的BET表面積，它不能承載在高分散下表現(xiàn)催化功能的貴金屬。因此，下催化劑層321最好主要使用與氧化鈰相比可在較高分散下承載貴金屬的氧化鋁。作為催化劑的貴金屬在高分散下承載在氧化鋁上，并因此可增加廢氣和催化劑的接觸效率，這樣加寬了該催化劑的活化范圍。如上所述，由于在單元50下游側(cè)的廢氣的溫度低于上游側(cè)，下催化劑層321的溫度升高慢于上游側(cè)。但因?yàn)橄麓呋瘎?21包含與上催化劑層311相比具有較寬活化范圍的催化劑，下催化劑層321甚至可在氧濃度低的區(qū)域中開(kāi)始活化。因此，可加速解吸的HC的凈化反應(yīng)。
最好在上催化劑層311中主要使用Ce-[A]-Ob作為催化劑載體和在下催化劑層321主要使用氧化鋁作為催化劑載體。
另外，最好較早地開(kāi)始活化上催化劑層311并使用在150-300℃范圍內(nèi)活化的催化劑。因此，最好使用活化起始溫度較低的Pd作為上催化劑層311的催化劑組分同時(shí)，對(duì)于下催化劑層321，最好使用即使在缺氧狀態(tài)下也能夠在較低溫度下活化并具有寬活化范圍的催化劑。因此，除了包含Pd的催化劑，最好使用包含Pt，Rh等的催化劑。
具體地，在圖2C所示的單元中，上催化劑層311主要使用載有Pd的Ce-[A]-Ob，且下催化劑層321主要使用載有Pd的Ce-Al2O3。注意，Ce-Al2O3表示Ce摻雜的Al2O3。因?yàn)镃e-Al2O3包含Ce，可得到氧釋放作用。另外，Ce-Al2O3可在高分散性承載Pd，因?yàn)檠趸X是基材。因此，廢氣和作為催化劑的Pd的接觸效率和接觸時(shí)間增加，這樣可在較低溫度下和較低的氧濃度下活化該催化劑。具體地，因?yàn)橄麓呋瘎?21根據(jù)上游側(cè)的催化劑組分而具有寬活化范圍，可整體上提高HC捕集催化劑100的HC凈化效率。
注意，載有Pd的Ce-Al2O3可加入上催化劑層311。在這種情況下，Ce和Pd的可分散性得到提高，并可提高HC凈化效率。
下催化劑層321可包含載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2中的任一種，或其任意組合。
優(yōu)選在按照第一實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑中，載體具有整體結(jié)構(gòu)，且上催化劑層提供在從上游側(cè)至下游側(cè)在載體總長(zhǎng)度的50-90％范圍內(nèi)。
蜂窩載體可在上游側(cè)和下游側(cè)分為兩個(gè)載體，且相互組成不同的催化劑層可分別在兩個(gè)單獨(dú)的載體上形成。但如果采用整體結(jié)構(gòu)，且相互組成不同的上和下催化劑層311和321在一個(gè)載體上提供，那么相當(dāng)?shù)乜刂茻嶂镣獠康奶右荩蚁麓呋瘎?21卻較早受熱活化。因此，在這種情況下，與將載體一分為二的情形相比可得到較高的HC凈化效率。
盡管沸石可用作HC吸附劑層20，但并不特別限定其材料。如果使用沸石，它對(duì)冷HC的吸附能力受到廢氣中HC物質(zhì)的組成和沸石孔直徑之間關(guān)系的影響。因此，優(yōu)選使用具有最佳孔直徑，分布和骨架結(jié)構(gòu)的沸石。
盡管一般使用MFI型，但單獨(dú)使用具有其它孔直徑的沸石，例如，USY，或混合多種這些沸石，并因此可控制沸石的孔直徑分布。但在長(zhǎng)期使用之后，由于在取決于沸石種類的孔直徑扭曲和吸附/解吸特性上的差異，廢氣中的HC物質(zhì)的吸附變得不足。
作為用于HC吸附劑層20的HC吸附劑，可利用將Si/2Al比率設(shè)定為10-1000的H型β-沸石。由于這種H型β-沸石具有寬孔分布和高耐熱性，H型β-沸石在提高HC吸附效率和耐熱性方面是合適的。
另外，如果將選自MFI，Y型沸石，USY，絲光沸石和鎂堿沸石或其任意混合物中的一種與H型β-沸石結(jié)合用作HC吸附劑，那么可擴(kuò)大該材料的孔直徑分布。因此，可進(jìn)一步提高HC吸附劑層的HC吸附效率。
對(duì)于HC吸附劑層20，除了以上沸石基材料，可以加入選自鈀(Pd)，鎂(Mg)，鈣(Ca)，鍶(Sr)，鋇(Ba)，銀(Ag)，釔(Y)，鑭(La)，鈰(Ce)，釹(Nd)，磷(P)，硼(B)和鋯(Zr)或其混合物中的一種。由于沸石的吸附能力和耐熱性可相應(yīng)地增加更多，可延遲解吸被吸附的HC。
另外，HC吸附劑層20可包含上述沸石作為主要組分，且可另外包含選自Pt，Rh和Pd或其混合物中的一種，在金屬中包含1-40mol％的選自Ce，Nd，鐠(Pr)和La或其混合物中的一種的氧化鋯，和氧化鋁。因此，由于將凈化催化劑組分加入HC吸附劑層20，可提高對(duì)解吸HC的凈化效率。
并不特別限定蜂窩載體10的材料，且可以使用通常已知的材料。具體地，可以使用堇青石，金屬和碳化硅。
盡管以上已描述了按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑，但上催化劑層和下催化劑層不必位于兩個(gè)完全分開(kāi)的區(qū)域中，且可部分相互重疊。此外，HC捕集催化劑可形成使得其組成由上游側(cè)至下游側(cè)逐漸變化。
實(shí)施例I圖6A的表格給出了實(shí)施例I-1至I-9中的催化劑的規(guī)格，且圖6B的表格給出了對(duì)比例I-1至I-5中的催化劑的規(guī)格。
(實(shí)施例I-1)圖2A-2C給出了實(shí)施例I-1的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例I-1的HC捕集催化劑中，上催化劑層311包含載有Pd的Ce-[A]-Ob。具體地，使用La0.01Ce0.69Zr0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層321包含載有Pd的Ce-Al2O3。
相應(yīng)的催化劑層通過(guò)以下方法制成。
<HC吸附劑層20>
將800gβ-沸石粉末(Si/2Al＝35)，1333.3g硅石溶膠(固體部分15％)和1000g純水倒入由氧化鋁制成的球磨機(jī)罐中，隨后研磨60分鐘，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有300個(gè)單元/6密爾(46.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0152cm)和催化劑容量1.0L的整體載體上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后在50℃空氣流中干燥30分鐘，然后在150℃空氣流中干燥15分鐘之后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是350g/dm3。這樣得到HC吸附劑層20。
<上催化劑層311>
將包含1mol％La和30mol％Zr的氧化鈰粉末(Ce 69mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-b)。該“粉末-b”的Pd濃度是1.0％。
將4g前述的載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-b)，190g硝酸氧化鋁溶膠(19g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在對(duì)應(yīng)于廢氣入口側(cè)(上游側(cè))的前述HC吸附劑層20的1/3部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是33.3g/dm3。這樣得到上催化劑層311。
<下催化劑層321>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)。該“粉末-a”的Pd濃度是4.0％。
將628g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)，140g硝酸氧化鋁溶膠(14g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)，25g碳酸鋇(17g BaO)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在對(duì)應(yīng)于廢氣下游側(cè)的前述HC吸附劑層20的2/3部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是66.7g/dm3。這樣得到下催化劑層321。
(實(shí)施例I-2)圖3給出了實(shí)施例I-2的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例I-2的HC捕集催化劑中，上催化劑層312包含載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3。類似于實(shí)施例I-1，使用La0.01Ce0.69Zr0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層322包含載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2。
HC吸附劑層20按照類似于實(shí)施例I-1的方法制成，且上催化劑層312和下催化劑層322分別通過(guò)以下方法制成。
<上催化劑層312>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-c)。該“粉末-c”的Pd濃度是8.0％。
將包含1mol％La和30mol％Zr的氧化鈰粉末(Ce 69mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-d)。該“粉末-d”的Pd濃度是4.0％。
將200g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-c)，71g前述的載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-d)，120g硝酸氧化鋁溶膠(12g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)，50g碳酸鋇(33g BaO)和1000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在對(duì)應(yīng)于廢氣入口側(cè)(下游側(cè))的事先通過(guò)類似于實(shí)施例I-1的方法制成的HC吸附劑層20的1/3部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是33.3g/dm3。這樣得到上催化劑層312。
<下催化劑層322>
將包含3mol％Zr的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸銠水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Rh的氧化鋁粉末(粉末-e)。該“粉末-e”的Rh濃度是1.5％。
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用二硝基二胺鉑水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pt的氧化鋁粉末(粉末-f)。該粉末-f”的Pt濃度是1.5％。
將包含1mol％La和20mol％Ce的氧化鋯粉末(Al 97mol％)用二硝基二胺鉑水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋯粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋯粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋯粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pt的氧化鋯粉末(粉末-g)。該“粉末-g”的Pt濃度是1.5％。
將157g前述的Rh承載的氧化鋁粉末(粉末-e)，236g前述的Pt承載的氧化鋁粉末(粉末-f)，236g前述的Pt承載的氧化鋯粉末(粉末-g)和380g硝酸氧化鋁溶膠倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在對(duì)應(yīng)于廢氣釋放側(cè)(下游側(cè))的事先通過(guò)類似于實(shí)施例I-1的方法制成的前述HC吸附劑層20的2/3部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是66.7g/dm3。這樣得到下催化劑層322。
上催化劑層312和下催化劑層322的總貴金屬承載量是0.71g/dm3的Pt，1.88g/dm3的Pd，和0.24g/dm3的Rh。
(實(shí)施例I-3至I-6)以下HC捕集催化劑通過(guò)使用類似于實(shí)施例I-1方法的方法而制成。如圖2A-2C所示，每個(gè)HC捕集催化劑包含在上催化劑層311中的載有Pd的Ce-[A]-Ob和在下催化劑層321中的載有Pd的Ce-Al2O3。作為Ce-[A]-Ob，La0.01Ce0.69Pr0.3Ob用于實(shí)施例I-3，La0.01Ce0.69Nd0.3Ob用于實(shí)施例I-4，La0.01Ce0.69Pr0.2Nd0.1Ob用于實(shí)施例I-5，和La0.01Ce0.69Zr0.2Pr0.1Ob用于實(shí)施例I-6。
(實(shí)施例I-7至I-11)以下HC捕集催化劑通過(guò)使用類似于實(shí)施例I-2方法的方法而制成。如圖3所示，每個(gè)HC捕集催化劑包含在上催化劑層312中的載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3，并在類似于實(shí)施例I-2的下催化劑層322中包含載有Pd的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2。
作為Ce-[A]-Ob，La0.01Ce0.69Pr0.3Ob用于實(shí)施例I-7，La0.01Ce0.69Nd0.3Ob用于實(shí)施例I-8，La0.01Ce0.69Pr0.2Nd0.1Ob用于實(shí)施例I-9，La0.01Ce0.69Pr0.3Ob用于實(shí)施例10，和La0.01Ce0.69Zr0.2Y0.3Ob用于實(shí)施例I-11。
(對(duì)比例I-1)圖4給出了對(duì)比例I-1的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。對(duì)比例I-1的HC捕集催化劑包括在上游和下游具有相同組成的催化劑層。如圖4所示，催化劑層131在事先按照實(shí)施例I-1的類似方法制成的HC吸附劑層120的整個(gè)區(qū)域上形成。
類似于實(shí)施例I-2的上催化劑層312，催化劑層131包含載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3。作為Ce-[A]-Ob，使用La0.01Ce0.69Zr0.3Ob。
催化劑層131在以下條件下制備。
<催化劑層131>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)。該“粉末-a”的Pd濃度是4.0％。
將包含1mol％La和30mol％Zr的氧化鈰粉末(Ce 69mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-h)。該“粉末-h”的Pd濃度是2.0％。
將565g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)，283g前述的載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-h)，120g硝酸氧化鋁溶膠(12g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)，40g碳酸鋇(27gBaO)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在HC吸附劑層20上，在空氣流中去除過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是90.0g/dm3。這樣得到催化劑層131。
整個(gè)催化劑層上的貴金屬承載量是2.83g/dm3的Pd。
(對(duì)比例I-2)通過(guò)類似于對(duì)比例I-1催化劑層131的方法形成的上催化劑層在從上端起該單元總長(zhǎng)度約90％的區(qū)域上形成。注意，使用了637g載有Pd的氧化鈰粉末(承載的Pd的濃度4％)和708g載有Pd的氧化鋁粉末(承載的Pd的濃度4％)。下催化劑層在從下端起該單元總長(zhǎng)度約10％的區(qū)域上形成。
(對(duì)比例I-3)上催化劑層中不含載有Pd的Ce-[A]-Ob。該上催化劑層的制備方法與實(shí)施例I-2的上催化劑層的制備方法一致，且沒(méi)有使用載有Pd的氧化鈰粉末，但使用了708g載有Pd的氧化鋁粉末(承載的Pd的濃度4％)。對(duì)于下催化劑層，使用與下催化劑層I-1相同的一種。
(對(duì)比例I-4)將實(shí)施例I-1的催化劑切成其中形成有上催化劑層的催化劑單元和其中形成有下催化劑層的催化劑單元，并將這兩種催化劑串聯(lián)排列。不同于此，催化劑在類似于實(shí)施例I-1的條件下制備。
(對(duì)比例I-5)將實(shí)施例I-1催化劑的上催化劑層和下催化劑層的排列反轉(zhuǎn)。不同于此，催化劑在類似于實(shí)施例I-1的條件下制備。
<評(píng)估方法>
將實(shí)施例I-1至I-11和對(duì)比例I-1至I-5的每種催化劑用作圖5所示廢氣凈化體系的HC捕集催化劑100，并測(cè)定HC吸附率和HC凈化效率。在該凈化體系中，三元催化劑200(容量1.0dm3(L))位于用于發(fā)動(dòng)機(jī)300排氣的廢氣通道400的上游區(qū)域中，且實(shí)施例或?qū)Ρ壤腍C捕集催化劑100(容量1.0dm3(L))位于其下游。注意，空氣/燃料比率傳感器500和氧傳感器600位于廢氣通道400上。三元催化劑200在以下條件下制備。另外，使用以下的評(píng)估條件。結(jié)果示于圖6C的表格。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例I-1至I-11的HC捕集催化劑與對(duì)比例I-1至I-5的催化劑相比具有優(yōu)異的HC吸附/凈化能力。
<三元催化劑>
將530g“粉末-a”，236g“粉末-b”，70g硝酸氧化鋁溶膠(14g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)，40g碳酸鋇(27g BaO)和1000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有900個(gè)單元/2密爾(139.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0051cm)和催化劑容量1.0dm3的整體載體上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。涂布進(jìn)行使得烘烤之后的涂層重量是78g/dm3。這樣得到“催化劑-a”。
將313g“粉末-e”，100g包含1moL％La和20mol％Ce的氧化鋯粉末，170g硝酸氧化鋁溶膠(17g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)和1000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在“催化劑-a”上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。涂布進(jìn)行使得烘烤之后的涂層重量是43g/dm3。該催化劑上的貴金屬承載量是2.35g/dm3的Pd，和0.47g/dm3的Rh。
<耐久性條件>
發(fā)動(dòng)機(jī)排量3000cc燃料汽油(Nisseki Dash)催化劑入口氣體溫度 650℃耐久性時(shí)間 100小時(shí)<車輛性能試驗(yàn)>
發(fā)動(dòng)機(jī)排量 Nissan Motor Co.，Ltd.的在線四缸2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)估方法 北美廢氣試驗(yàn)方法的LA4-CH的A-袋(第二實(shí)施方案)類似于按照第一實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑，按照本發(fā)明第二實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑是一種其中催化劑組成和催化劑結(jié)構(gòu)在上游區(qū)域和下游區(qū)域中改變的催化劑。
類似于按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑，按照第二實(shí)施方案的HC捕集催化劑的特征在于，上催化劑層包含比下催化劑層更多的O2儲(chǔ)存材料，且下催化劑層包含一種與下催化劑層相比具有較寬活化范圍的催化劑。另外，按照第二實(shí)施方案的HC捕集催化劑的特征在于，其下游區(qū)域中的廢氣通道的橫截面積窄。因?yàn)橄掠螀^(qū)域中的廢氣通道窄，廢氣和下催化劑層的接觸得到增強(qiáng)，且下催化劑層被廢氣熱迅速加熱并可活化。因此，該的HC捕集催化劑的HC凈化效率得到提高。
以下參考附圖描述按照第二實(shí)施方案的HC捕集催化劑。
圖7A-7C給出了按照第二實(shí)施方案的第一HC捕集催化劑的單元的結(jié)構(gòu)例子。如圖7A-7C所示，HC主要包含沸石的吸附劑層20在每個(gè)單元的載體10上形成。HC吸附劑層20的膜厚度在下游區(qū)域比在上游區(qū)域更厚，因此下游區(qū)域中的廢氣通道的實(shí)質(zhì)橫截面積變得小于上游區(qū)域。具體地，在第一HC捕集催化劑中，當(dāng)HC吸附劑層20在載體10上形成時(shí)，HC吸附劑層20的淤漿涂布量在下游區(qū)域中增加，因此HC吸附劑層20的厚度在下游區(qū)域中加厚。
將上催化劑層331堆積在HC吸附劑層20的上游區(qū)域中，并將下催化劑層341堆積在HC吸附劑層20的下游區(qū)域中。上催化劑層331包含比下催化劑層341更多的O2儲(chǔ)存材料，且下催化劑層341包含與上催化劑層331相比具有較寬活化范圍的催化劑。
類似于按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑，優(yōu)選地，上催化劑層331主要使用O2儲(chǔ)存材料氧化鈰作為催化劑載體，且下催化劑層341主要使用能夠高度分散催化劑的氧化鋁作為催化劑載體。優(yōu)選地，除了Pd，下催化劑層341主要使用具有寬活化范圍的Pt，Rh等。
具體地，上催化劑層331使用載有Pd的Ce-[A]-Ob作為主要組分。參考代號(hào)A表示至少一種選自鋯，鑭，氧化釔，鐠和釹的元素。注意，載有Pd的Ce-Al2O3可在上催化劑層331中混合。下催化劑層341可包含任何的載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2，或其任意組合。
因?yàn)閳D7A-7C所示的第一HC捕集催化劑使用上述上催化劑層331和下催化劑層341，其HC凈化效率可通過(guò)按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑的類似作用而提高。另外，因?yàn)閺U氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄，下催化劑層341和廢氣的接觸效率得到增強(qiáng)，廢氣熱有效地加熱該催化劑，這樣催化劑可迅速地活化。注意，最好將下催化劑層341加熱至100-400℃，且下催化劑層341也可通過(guò)在操作過(guò)程中使用溫度傳感器等而控制。
以下，圖8給出了按照第二實(shí)施方案的第二HC捕集催化劑的單元結(jié)構(gòu)。
如圖8所示，在第二HC捕集催化劑中，主要包含沸石的HC吸附劑層20僅在每個(gè)單元的載體10上的上游區(qū)域中形成，且主要包含氧化鋁的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在載體10的下游區(qū)域中形成。在第二HC捕集催化劑中，耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22的膜厚度在上游區(qū)域中變得厚于HC吸附劑層20，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。
上催化劑層331在HC吸附劑層20上形成，且下催化劑層341在耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22上形成。對(duì)于上催化劑層331和下催化劑層341，可以使用類似于圖7A-7C所示第一HC捕集催化劑的組成。
另外在第二HC捕集催化劑中，下游區(qū)域中的廢氣通道的實(shí)質(zhì)橫截面積通過(guò)在該單元下游區(qū)域中形成的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22而變窄，類似于第一HC捕集催化劑。因此，下催化劑層341和廢氣的接觸效率得到增強(qiáng)，這樣可迅速地加熱下催化劑層341。
在下游區(qū)域中形成的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22比由沸石等制成的具有高孔隙率的HC吸附劑層20更密實(shí)。因此，如果在HC吸附劑層20中擴(kuò)散的HC達(dá)到下游區(qū)域中的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22，其擴(kuò)散流動(dòng)在此處受阻礙。另外，HC的擴(kuò)散速率在耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22中減慢。因?yàn)镠C的解吸可以這種方式延遲，可提高下催化劑層341對(duì)解吸的HC的凈化效率。注意，耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22優(yōu)選包含具有顆粒直徑范圍1-3μm的γ-氧化鋁作為主要組分。
在HC吸附劑層20上形成的上催化劑層331可使用載有Pd的Ce-[A]-Ob作為主要組分。載有Pd的Ce-Al2O3可在上催化劑層331中混合。在耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22上形成的下催化劑層341可包含任何的載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2，或其任意組合。在圖9-11所示的HC捕集催化劑中，改變了圖8所示的上催化劑層和下催化劑層HC捕集催化劑的組成。
以下，圖12給出了第三HC捕集催化劑的單元結(jié)構(gòu)。
如圖12所示，第三HC捕集催化劑是一種在上游區(qū)域中使用具有較少單元數(shù)的第一蜂窩載體11并在下游區(qū)域中使用與第一蜂窩載體11相比具有較大單元數(shù)的第二蜂窩載體12的HC捕集催化劑。第一蜂窩載體11和第二蜂窩載體12可完全成為整體。另外，可以使用相互鄰近的單獨(dú)的載體。
HC吸附劑層20在位于上游側(cè)的第一蜂窩載體11上形成，且上催化劑層331在HC吸附劑層20上形成。下催化劑層341直接在位于下游側(cè)的第二蜂窩載體12上形成。優(yōu)選，相應(yīng)催化劑層331和341的組成與第一HC捕集催化劑類似。
如上所述，因?yàn)榈谌鼿C捕集催化劑在下游區(qū)域使用具有較大單元數(shù)的第二蜂窩載體，下游區(qū)域每個(gè)單元中的廢氣通道的橫截面可變窄。因此，廢氣和在第二蜂窩載體12上形成的下催化劑層341的接觸效率得到增強(qiáng)，下催化劑層341的溫度升高可得到加速。具體地，第二蜂窩載體12的單元數(shù)最好為第一蜂窩載體11的單元數(shù)的2-5倍。
盡管下催化劑層341直接在第二蜂窩載體12上形成，HC吸附劑層可插入第二蜂窩載體12和下催化劑層341之間。
上催化劑層331可使用載有Pd的Ce-[A]-Ob作為主要組分。另外，Ce-Al2O3可上催化劑層331中混合。在耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22上形成的下催化劑層341可包含任何的載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2，或其任意組合。在圖13-15所示的HC捕集催化劑中，改變了第三HC捕集催化劑的上催化劑層和下催化劑層的組成。
以上已描述了按照第二實(shí)施方案的第一至第三HC捕集催化劑。在每個(gè)HC捕集催化劑的廢氣通道中，當(dāng)上游側(cè)的廢氣通道的平均橫截面積A1和下游側(cè)的廢氣通道的平均橫截面積A2滿足關(guān)系A(chǔ)1∶A2＝1∶0.99-0.6，可增加催化劑部分上游側(cè)的廢氣的接觸率和時(shí)間。上游側(cè)的平均橫截面積A1是指其中形成有上催化劑層331的區(qū)域中的廢氣通道的實(shí)質(zhì)平均橫截面積。下游側(cè)的平均橫截面積A2是指其中形成有下催化劑層341的區(qū)域中的廢氣通道的實(shí)質(zhì)平均橫截面積。
如果蜂窩載體是整體型的，優(yōu)選，上催化劑層331在每個(gè)單元的上游區(qū)域上形成，占其總長(zhǎng)度的50-90％。如果第一蜂窩載體11和第二蜂窩載體12分開(kāi)形成，最好將通過(guò)第一蜂窩載體11的單元長(zhǎng)度和第二蜂窩載體12的單元長(zhǎng)度相加而得到的總長(zhǎng)度的50-90％設(shè)定為第一蜂窩載體11的單元長(zhǎng)度。具體地，在上游區(qū)域中占單元總長(zhǎng)度50-90％的部分最好設(shè)定為上催化劑層331。
對(duì)于用于按照本發(fā)明第二實(shí)施方案的HC捕集催化劑的HC吸附劑層20和蜂窩載體10-12的材料，可以使用類似于按照第一實(shí)施方案的HC捕集催化劑的那些。
實(shí)施例II圖22A和22B的表格給出了實(shí)施例II-1至II-11的催化劑的規(guī)格，且圖22C的表格給出了對(duì)比例II-1至II-6的催化劑的規(guī)格。
(實(shí)施例II-1)圖7A-7C給出了實(shí)施例II-1的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-1的HC捕集催化劑中，下游區(qū)域中的HC吸附劑層20得到增厚，這樣下游區(qū)域中的廢氣通道的橫截面積變窄。另外，上催化劑層主要包含載有Pd的Ce-[A]-Ob。具體地，使用La0.01Ce0.69Zr0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層341主要包含載有Pd的Ce-Al2O3。
相應(yīng)層通過(guò)以下方法制備。
<HC吸附劑層20>
將800gβ-沸石粉末(Si/2Al＝35)，1333.3g硅石溶膠(固體部分15wt％)和1000g純水倒入由氧化鋁制成的球磨機(jī)罐中，隨后研磨60分鐘，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有300個(gè)單元/6密爾(46.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0152cm)和催化劑容量1.0dm3(L)的整體載體上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后在50℃空氣流中干燥30分鐘，然后在150℃空氣流中干燥15分鐘之后在400℃下烘烤1小時(shí)。重復(fù)涂覆步驟，直到烘烤之后的涂布量達(dá)到300g/dm3。另外，將前述淤漿涂覆在該整體載體的單元從下端起約1/4總體長(zhǎng)度的廢氣通道區(qū)域上，直到烘烤之后的涂布量達(dá)到50g/dm3。這樣得到HC吸附劑層20。
<上催化劑層331>
將包含1mol％La和32mol％Zr的氧化鈰粉末(Ce 67mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-b)。該“粉末-b”的Pd濃度是1.0％。
將628g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-b)，390g硝酸氧化鋁溶膠(39g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將硝酸10％加入勃姆石氧化鋁10％而得到溶膠)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在對(duì)應(yīng)于下游側(cè)的前述HC吸附劑層20的3/4部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是66.7g/dm3。這樣得到上催化劑層331。
<下催化劑層341>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)。該“粉末-a”的Pd濃度是8.0％。
將275g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)，240g硝酸氧化鋁溶膠(24g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將硝酸10％加入勃姆石氧化鋁10％而得到溶膠)，50g碳酸鋇(17g Ba0)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在HC吸附劑層20下游區(qū)域中的1/4部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是33.3g/dm3。這樣得到下催化劑層341。
(實(shí)施例II-2)圖8給出了實(shí)施例II-2的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-2的HC捕集催化劑中，厚的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在下游區(qū)域中形成，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。注意，γ-氧化鋁用作耐熱性無(wú)機(jī)材料。上催化劑層331主要包含載有Pd的Ce-[A]-Ob。具體地，使用La0.01Ce0.69Pr0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層341主要包含載有Pt的Ce-Al2O3。
HC吸附劑層20和耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22通過(guò)以下方法制備。
上催化劑層331和下催化劑層341在類似于實(shí)施例II-1的條件下制備。但在制備上催化劑層331時(shí)，氧化鈰粉末中包含Pr以替代Zr。
<HC吸附劑層20>
將800gβ-沸石粉末(Si/2Al＝35)，1333.3g硅石溶膠(固體部分15wt％)和1000g純水倒入由氧化鋁制成的球磨機(jī)罐中，隨后研磨60分鐘，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有300個(gè)單元/6密爾(46.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0152cm)和催化劑容量1.0L的整體載體上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后在50℃空氣流中干燥30分鐘，然后在50℃空氣流中干燥15分鐘之后在400℃下烘烤1小時(shí)。在位于廢氣上游側(cè)的3/4部分上重復(fù)涂覆步驟，直到烘烤之后的涂布量達(dá)到263g/dm3。這樣得到HC吸附劑層20。
<耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22>
將950gγ-氧化鋁，500g硝酸氧化鋁溶膠和1000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。此時(shí)的平均顆粒直徑是1.0-1.5μm。將該淤漿溶液涂覆在前述HC吸附劑層20的廢氣下游側(cè)的1/4部分上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是90g/dm3。這樣得到耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22。
(實(shí)施例II-3)
圖9給出了實(shí)施例II-3的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-3的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)中，厚的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在下游區(qū)域中形成，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。HC吸附劑層20和耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在與實(shí)施例II-2相同的條件下制備。
上催化劑層332主要包含載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3。具體地說(shuō)，使用La0.01Ce0.69Nd0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層341包含載有Pd的Ce-Al2O3。
下催化劑層341在與實(shí)施例II-2相同的條件下制備。上催化劑層332在以下條件下制備。
<上催化劑層332>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-c)。該“粉末-c”的Pd濃度是1.0％。
將包含1mol％La和30mol％Nd的氧化鈰粉末(Ce 69mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用其進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-d)。該“粉末-d”的Pd濃度是1.0％。
將400g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-c)，228g前述的載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-d)，140g硝酸氧化鋁溶膠(14g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將硝酸10％加入勃姆石氧化鋁10％而得到溶膠)，25g碳酸鋇(17gBaO)和1000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在事先形成的HC吸附劑層20上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是66.7g/dm3。這樣得到上催化劑層332。
(實(shí)施例II-4)圖10給出了實(shí)施例II-4的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-4的HC捕集催化劑中，厚的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在下游區(qū)域中形成，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。HC吸附劑層20和耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在與實(shí)施例II-2相同的條件下制備。
上催化劑層333主要包含載有Pd的Ce-[A]-Ob。
具體地，使用La0.01Ce0.69Pr0.1Nd0.3Ob是用作Ce-[A]-Ob。下催化劑層包含載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2。上催化劑層333通過(guò)類似于實(shí)施例II-1的方法制成。但在制備上催化劑層333時(shí)，氧化鈰粉末中包含Pr和Nd以替代Zr。另外，載有Pd的氧化鈰粉末的Pd濃度是3.0％。
下催化劑層343通過(guò)以下制備方法制備。
<下催化劑層343>
將包含3mol％Zr的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸銠水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Rh的氧化鋁粉末(粉末-e)。該“粉末-e”的Rh濃度是1.5％。
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用二硝基二胺鉑水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pt的氧化鋁粉末(粉末-f)。該“粉末-f”的Pt濃度是1.5％。
將包含1mol％La和20mol％Ce的氧化鋯粉末(Al 97mol％)用二硝基二胺鉑水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋯粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋯粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋯粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pt的氧化鋯粉末(粉末-g)。該“粉末-g”的Pt濃度是1.5％。
將157g前述的Rh承載的氧化鋁粉末(粉末-e)，236g前述的Pt承載的氧化鋁粉末(粉末-f)，236g前述的Pt承載的氧化鋯粉末(粉末-g)和380g硝酸氧化鋁溶膠倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是33.3g/dm3。這樣得到下催化劑層343。
(實(shí)施例II-5)圖11給出了實(shí)施例II-5的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-5的HC捕集催化劑中，厚的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在下游區(qū)域中形成，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。HC吸附劑層20和耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層22在與實(shí)施例II-2相同的條件下制備。
上催化劑層334主要包含載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3。具體地，使用La0.01Ce0.69Zr0.2Pr0.1Ob作為Ce-[A]-Ob。下催化劑層343包含載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2。
上催化劑層334通過(guò)類似于實(shí)施例II-3的方法而制成。注意，使用400g具有3.0％Pd的載有Pd的氧化鋁粉末和228g具有3％Pd的載有Pd的氧化鈰粉末。下催化劑層343在實(shí)施例II-4相同的條件下制備。
(實(shí)施例II-6)圖12給出了實(shí)施例II-6的HC捕集催化劑的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-6的HC捕集催化劑中，將具有單元數(shù)300(46.5個(gè)單元/cm2)的第一蜂窩載體11用于上游區(qū)域，并將具有單元數(shù)900(139.5個(gè)單元/cm2)的第二蜂窩載體12用于下游區(qū)域，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域變窄。
HC吸附劑層20在第一蜂窩載體11上制備，且包含載有Pd的Ce-[A]-Ob的上催化劑層331在HC吸附劑層20上制備。具體地說(shuō)，使用La0.01Ce0.69Pr0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。主要包含載有Pd的Ce-Al2O3的下催化劑層341之直接在第二蜂窩載體12上形成。如果在廢氣凈化體系使用該實(shí)施例中的HC捕集催化劑，第一蜂窩載體11和第二蜂窩載體12相互鄰近地排列在一個(gè)催化劑轉(zhuǎn)化器中。
以下描述相應(yīng)層的制備方法。
<HC吸附劑層20>
將800gβ-沸石粉末(Si/2Al＝35)，1333.3g硅石溶膠(固體部分15wt％)和1000g純水倒入由氧化鋁制成的球磨機(jī)罐中，隨后研磨60分鐘，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有300個(gè)單元/6密爾(46.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0152cm)和催化劑容量1.0dm3(L)的整體載體上。然后，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后將該淤漿溶液在50℃空氣流中干燥30分鐘，然后在150℃空氣流中干燥15分鐘之后在400℃下烘烤1小時(shí)。重復(fù)涂覆步驟，直到烘烤之后的涂布量達(dá)到350g/dm3。這樣得到HC吸附劑層20。
<上催化劑層33>
將包含1mol％La和32mol％Zr的氧化鈰粉末(Ce 67mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鈰粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鈰粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鈰粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鈰粉末(粉末-b)。該“粉末-b”的Pd濃度是1.0％。
將628g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-b)，390g硝酸氧化鋁溶膠(39g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將硝酸10％加入勃姆石氧化鋁10％而得到溶膠)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在形成于第一蜂窩載體11上的HC吸附劑層20上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。重復(fù)涂布步驟，直到烘烤之后的涂層重量是66.7g/dm3。這樣得到上催化劑層331。
<下催化劑層341>
將包含3mol％Ce的氧化鋁粉末(Al 97mol％)用硝酸鈀水溶液浸漬，或在高速攪拌氧化鋁粉末的同時(shí)用它進(jìn)行噴射。在氧化鋁粉末在150℃下干燥24小時(shí)之后，將干燥的氧化鋁粉末在400℃下烘烤1小時(shí)，并隨后在600℃下烘烤1小時(shí)，這樣得到載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)。該“粉末-a”的Pd濃度是8.0％。
將275g前述的載有Pd的氧化鋁粉末(粉末-a)，240g硝酸氧化鋁溶膠(24g，以Al2O3計(jì)，通過(guò)將10％硝酸加入10％勃姆石氧化鋁而得到溶膠)，50g碳酸鋇(17g BaO)和2000g純水倒入磁性球磨機(jī)，隨后混合并研磨，這樣得到淤漿溶液。將該淤漿溶液涂覆在具有900個(gè)單元/2密爾(139.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.005cm)和催化劑容量0.25dm3(L)的第二蜂窩載體12上，在通過(guò)空氣流去除單元中的過(guò)量淤漿之后干燥，然后在400℃下烘烤1小時(shí)。烘烤之后的涂層重量是33.3g/dm3。這樣得到下催化劑層341。
(實(shí)施例II-7)圖13給出了實(shí)施例II-7的結(jié)構(gòu)。將具有單元數(shù)300的第一蜂窩載體11用于上游區(qū)域，并將具有單元數(shù)900的第二蜂窩載體12用于下游區(qū)域。制備出在上催化劑層332包含載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3并在下催化劑層341中包含載有Pd的Ce-Al2O3的HC捕集催化劑層。
HC吸附劑層20和上催化劑層332在類似于實(shí)施例II-3的條件下制備。下催化劑層341在與實(shí)施例II-6相同的條件下制備。注意，使用La0.01Ce0.69Nd0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。
(實(shí)施例II-8)圖14給出了實(shí)施例II-8的結(jié)構(gòu)。將具有單元數(shù)300(46.5個(gè)單元/cm2)的第一蜂窩載體11用于上游區(qū)域，并將具有單元數(shù)900(139.5個(gè)單元/cm2)的第二蜂窩載體12用于下游區(qū)域。載有Pd的Ce-[A]-Ob包含在上催化劑層331中。載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2包含在下催化劑層343中。
HC吸附劑層20和上催化劑層333在類似于實(shí)施例II-4的條件下制備。下催化劑層343在與實(shí)施例II-4相同的條件下制備。注意，使用La0.01Ce0.69Pr0.2Nd0.1Ob作為Ce-[A]-Ob。
(實(shí)施例II-9)圖15給出了實(shí)施例II-9的結(jié)構(gòu)。類似于實(shí)施例II-6，將具有單元數(shù)300的第一蜂窩載體11用于上游區(qū)域，并將具有單元數(shù)900的第二蜂窩載體12用于下游區(qū)域。載有Pd的Ce-[A]-Ob和載有Pd的Ce-Al2O3包含在上催化劑層334中。載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Zr-Al2O3，載有Pt的LaCe-ZrO2包含在下催化劑層343中。
HC吸附劑層20和上催化劑層332在類似于實(shí)施例II-7的條件下制備。下催化劑層343在與實(shí)施例II-8相同的條件下制備。注意，使用La0.01Ce0.69Zr0.2Pr0.1Ob作為Ce-[A]-Ob。
(實(shí)施例II-10)實(shí)施例II-10的HC捕集催化劑具有與圖7A-7C所示的實(shí)施例II-1相同的結(jié)構(gòu)。下游區(qū)域中的HC吸附劑層被加厚，這樣廢氣通道的橫截面積在下游區(qū)域中變窄。實(shí)施例II-10的HC捕集催化劑使用類似于實(shí)施例II-1的方法制備。注意，在上催化劑層中使用La0.01Ce0.69Y0.3Ob作為Ce-[A]-Ob。
(實(shí)施例II-11)實(shí)施例II-11的HC捕集催化劑具有與圖13所示的實(shí)施例II-7相同的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例II-11的HC捕集催化劑使用類似于實(shí)施例II-7的方法制備。注意，在上催化劑層中使用La0.01Ce0.69Zr0.2Y0.1Ob作為Ce-[A]-Ob。
(對(duì)比例II-1)圖16給出了對(duì)比例II-1的結(jié)構(gòu)。在對(duì)比例II-1的結(jié)構(gòu)中，將實(shí)施例II-1結(jié)構(gòu)的上游區(qū)域和下游區(qū)域反轉(zhuǎn)。具體地，上游區(qū)域的HC吸附劑層120被加厚，這樣上游通道的橫截面積變窄。另外，上催化劑層1341的組成類似于實(shí)施例II-1的下催化劑層341，且下催化劑層1331的組成類似于實(shí)施例II-2的上催化劑層331。對(duì)于其它的制備條件，使用類似于實(shí)施例II-1的那些。
(對(duì)比例II-2)圖17給出了對(duì)比例II-2的結(jié)構(gòu)。對(duì)比例II-2構(gòu)成使得HC吸附劑層120的厚度從實(shí)施例II-1結(jié)構(gòu)的上游至下游變得均勻。對(duì)于其它的條件，使用類似于實(shí)施例II-1的那些。
(對(duì)比例II-3)圖18給出了對(duì)比例II-3的結(jié)構(gòu)。在對(duì)比例II-3的結(jié)構(gòu)中，將實(shí)施例II-2結(jié)構(gòu)的上游區(qū)域和下游區(qū)域反轉(zhuǎn)。具體地，厚的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層122在上游區(qū)域中形成，這樣上游通道的橫截面積變窄。另外，上催化劑層1351的組成類似于實(shí)施例II-2的下催化劑層341，且下催化劑層1331的組成類似于實(shí)施例II-2的上催化劑層331。對(duì)于其它的制備條件，使用類似于實(shí)施例II-2的那些。
(對(duì)比例II-4)圖19給出了對(duì)比例II-4的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例II-2的結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有在下游區(qū)域中提供耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層，且下催化劑層1341直接在蜂窩載體110上形成。除了這些，使用類似于實(shí)施例II-2的條件用于制備。
(對(duì)比例II-5)圖20給出了對(duì)比例II-5的結(jié)構(gòu)。在對(duì)比例IL-5中，將實(shí)施例II-6的上游區(qū)域和下游區(qū)域反轉(zhuǎn)。具體地，具有大單元數(shù)的第二蜂窩載體112位于上游區(qū)域中，且具有小單元數(shù)的第一蜂窩載體111位于下游區(qū)域中。對(duì)于其它的條件，使用類似于實(shí)施例II-6的那些。
(對(duì)比例II-6)圖21給出了對(duì)比例II-6的結(jié)構(gòu)。對(duì)比例II-6構(gòu)成使得，如實(shí)施例II-6構(gòu)造的第二蜂窩載體被替換為具有與第一蜂窩載體110相同的單元數(shù)的載體130，即，具有300個(gè)單元/6密爾(46.5個(gè)單元/cm2，壁厚度0.0152cm)的載體130。
<評(píng)估方法>
將實(shí)施例II-1至II-11和對(duì)比例II-1至II-6的每種催化劑用作圖5所示廢氣凈化體系的HC捕集催化劑100，并測(cè)定HC吸附率和HC凈化效率。使用與第一實(shí)施方案相同的評(píng)估條件。使用與第一實(shí)施方案中的三元催化劑200相同的三元催化劑。結(jié)果示于圖22D的表格。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與在對(duì)比例II-1至II-6中得到的催化劑相比，在實(shí)施例II-1至II-11中得到的HC捕集催化劑具有優(yōu)異的HC吸附/凈化能力。
日本專利申請(qǐng)P2001-336188(2001年11月1日遞交)，P2001-336227(2001年11月1日遞交)和P2002-294435(2002年8月8日遞交)的整個(gè)內(nèi)容在此作為參考并入本發(fā)明。盡管以上已根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方案。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員根據(jù)以上教導(dǎo)可以想到對(duì)上述實(shí)施方案的改進(jìn)和變化。本發(fā)明的范圍根據(jù)以下的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化催化劑，包括具有多個(gè)單元作為廢氣通道的載體；在每個(gè)單元的載體上形成的HC吸附劑層；和位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的上游側(cè)的上催化劑層和位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的下游側(cè)的下催化劑層，其中上催化劑層包含比下催化劑層多的O2儲(chǔ)存材料，且下催化劑層包括一種活化范圍比上催化劑層更寬的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層包括載有Pd的Ce-[A]-Ob，Ce-[A]-Ob是鈰和A的氧化物化合物，和A是至少一種選自鋯，鑭，氧化釔，鐠和釹的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層進(jìn)一步包括載有Pd的Ce-Al2O3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的廢氣凈化催化劑，其中下催化劑層包括選自Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Ce-Al2O3和包含Zr的CeO2中的至少一種作為主要組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的廢氣凈化催化劑，其中載體是整體結(jié)構(gòu)型的，且上催化劑層在上游區(qū)域總體長(zhǎng)度的50-90％范圍內(nèi)提供。
6.一種廢氣凈化催化劑，包括具有多個(gè)單元作為廢氣通道的載體；至少在每個(gè)單元載體上的上游區(qū)域上形成的HC吸附劑層；和在HC吸附劑層上形成的凈化催化劑層，其中凈化催化劑層包括位于每個(gè)廢氣通道的上游側(cè)的上催化劑層和位于每個(gè)廢氣通道的下游側(cè)的下催化劑層，其中上催化劑層包含比下催化劑層多的O2儲(chǔ)存材料，且下催化劑層包括一種活化范圍比上催化劑層更寬的催化劑，和廢氣通道的橫截面積在下游側(cè)比在上游側(cè)更窄。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的廢氣凈化催化劑，其中其中形成有上催化劑層的區(qū)域的平均通道橫截面積A1和其中形成有下催化劑層的區(qū)域的平均通道橫截面積A2滿足以下關(guān)系A(chǔ)1∶A2＝1∶0.99-0.6。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的廢氣凈化催化劑，其中HC吸附劑層覆蓋每個(gè)單元載體的整個(gè)區(qū)域，和在廢氣通道的下游區(qū)域中形成的HC吸附劑層比在其上游區(qū)域中形成的HC吸附劑層要厚。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的廢氣凈化催化劑，進(jìn)一步包括在每個(gè)單元載體的下游區(qū)域中形成的耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層，其中HC吸附劑層在上游區(qū)域中在載體上形成，和耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層比HC吸附劑層厚。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的廢氣凈化催化劑，其中耐熱性無(wú)機(jī)氧化物層包括具有顆粒直徑1-3μm的γ-氧化鋁作為主要組分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層包括Ce-[A]-Ob作為主要組分，Ce-[A]-Ob是鈰和A的氧化物化合物，和A是至少一種選自鋯，鑭，氧化釔，鐠和釹的元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層進(jìn)一步包括載有Pd的Ce-Al2O3。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的廢氣凈化催化劑，其中下催化劑層包括選自載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Ce-Al2O3和包含Zr的CeO2中的至少一種作為主要組分。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的廢氣凈化催化劑，其中載體是整體結(jié)構(gòu)型的，且上催化劑層在上游區(qū)域總體長(zhǎng)度的50-90％范圍內(nèi)提供。
15.根據(jù)權(quán)利要求6的廢氣凈化催化劑，其中載體包括位于上游側(cè)的第一載體；和位于下游側(cè)的第二載體，所述第二載體具有大于第一載體的單元數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的廢氣凈化催化劑，其中第二載體的單元數(shù)是第一載體的單元數(shù)的2-5倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的廢氣凈化催化劑，其中在第一載體的每個(gè)單元中，HC吸附劑層在第一載體上形成且上催化劑層在HC吸附劑層上形成，和在第二載體的每個(gè)單元中，下催化劑層在第二載體上形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層包括Ce-[A]-Ob作為主要組分，Ce-[A]-Ob是鈰和A的氧化物化合物，和A是至少一種選自鋯，鑭，氧化釔，鐠和釹的元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的廢氣凈化催化劑，其中上催化劑層進(jìn)一步包括載有Pd的Ce-Al2O3。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的廢氣凈化催化劑，其中下催化劑層包括選自載有Pd的Ce-Al2O3，載有Pt的Ce-Al2O3，載有Rh的Ce-Al2O3和包含Zr的CeO2中的至少一種作為主要組分。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種廢氣凈化催化劑，包括具有多個(gè)單元作為廢氣通道的載體，在每個(gè)單元的載體上形成的HC吸附劑層，以及位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的上游側(cè)的上催化劑層和位于HC吸附劑層上的每個(gè)廢氣通道的下游側(cè)的下催化劑層。上催化劑層包括比下催化劑層多的O
文檔編號(hào)F01N13/02GK1415411SQ02149809
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月1日
發(fā)明者高谷真弘, 山本伸司, 平本純章 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社