[发明专利]废气净化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气净化催化剂。

背景技术

已经广泛使用三元催化剂作为废气净化催化剂处理汽车的废气，该三元催化剂具有由例如氧化铈或氧化铝的无机氧化物负载的例如铂的贵金属。在该三元催化剂中，贵金属起加速氮氧化物还原以及一氧化碳和烃类氧化的作用。此外，无机氧化物起增加贵金属的比表面积和抑制贵金属由于反应产生的散热而发生烧结的作用。具体地，氧化铈具有储氧能力并且能够优化所述氧化和还原反应。

近年来，在高速下驾驶例如汽车的机动车的情形随着发动机性能改善而增加。另外，为了避免空气污染，对废气制定了更加严格的法规。面对这样的背景，由机动车排出的废气温度处于上升趋势。

此外，机动车被要求减少二氧化碳排放，以抑制全球变暖。为此，在废气净化催化剂被加热到高温的情况下，切断向发动机的燃料供应的情形正在增加。

即，废气净化催化剂在比过去更高的温度下使用，并且在高温下暴露于含有过量氧气的气氛中的情形正在增加。为此，积极地进行研究和开发，以便提供即使在这种条件下使用时仍能供给足够性能的废气净化催化剂。

例如，JP-A 5-168926(KOKAI)、JP-A 6-75675(KOUHYO)和JP-A2000-169148(KOKAI)描述了改善氧化铈的热稳定性，以抑制其储氧能力等的下降。具体地，JP-A 5-168926(KOKAI)描述了一种包含铂族元素、活性氧化铝、氧化铈、钡化合物和锆化合物的废气净化催化剂。JP-A6-75675(KOUHYO)描述了一种废气净化催化剂，其中催化剂负载层含有氧化铈、氧化锆和催化剂金属，并且至少部分氧化铈和氧化锆作为复合氧化物或固溶体存在。JP-A 2000-169148(KOKAI)描述了一种如以下通式表示的铈基复合氧化物：

Ce_1-(a+b)Zr_aY_bO_2-b/2。

此外，JP-A 10-358(KOKAI)和JP-A 2001-129399(KOKAI)描述了制备以铂复合氧化物形式存在的铂，来抑制铂的烧结。具体地，JP-A10-358(KOKAI)描述了一种使用耐高温复合氧化物的废气净化催化剂，其含有铂和碱土金属元素或一种或多种IIIA族元素。JP-A2001-129399(KOKAI)描述了一种废气净化催化剂，其包括在无机氧化物载体上的含有铂和碱土金属元素的铂复合氧化物层，其中金属X的氧化层在其间插入，所述金属X为选自Mg、Ca、Sr、Ba、La和Ce的至少一种元素。

但是，即使氧化铈的热稳定性得到改善，当废气净化催化剂在高温下，例如在1,000℃到1,200℃暴露于含有过量氧气的气氛中时，铂的烧结仍会发生，并且将得不到足够的活性。同样，为了制备具有高温稳定性的铂复合氧化物，在高温下进行焙烧是必须的。因此，使用铂复合氧化物的大多数废气净化催化剂比表面积小且活性不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种废气净化催化剂，即使在氧浓度高的气氛中在高温下使用时，其也较不易于引起活性减少。

根据本发明的一个方面，提供一种废气净化催化剂，其包括稀土元素、碱土元素、锆和贵金属，碱土元素相对于稀土元素和锆的总和的原子比为10原子％或更高，一部分稀土元素和一部分锆与至少一部分碱土元素形成复合氧化物，并且该复合氧化物和一部分贵金属形成固溶体。

附图说明

图1为示意性示出本发明具体实施方式的废气净化催化剂的视图；

图2为示意性示出图1中所示废气净化催化剂在高温条件下显示出的状态变化的视图；

图3为显示在实施例1中制备的粉末的X射线衍射谱的图；

图4为实施例2的废气净化催化剂的TEM照片；

图5为示出在实施例2的废气净化催化剂上获得的，与气氛构成的变化相关的X射线衍射谱的变化图；和

图6为示出在实施例2的废气净化催化剂上获得的，与气氛构成的变化相关的固溶体形成比率的变化图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式。

图1为示意性示出本发明具体实施方式的废气净化催化剂的视图。废气净化催化剂1为由聚集颗粒形成的丸状催化剂，并且图1中示出颗粒之一。废气净化催化剂1在例如1,000℃到1,200℃的高温条件下使用。

废气净化催化剂1包括载体11、部分覆盖载体的复合氧化物12a到12c，和由载体11负载的贵金属13a。