[发明专利]排放气体净化催化剂、排放气体净化系统和排放气体净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及在净化内燃机等的排放气体中使用的具有低温活性的排放气体净化催化剂、排放气体净化系统和排放气体净化方法。

背景技术

有关用于净化柴油机或汽油机等内燃机等的排放气体的排放气体净化装置，进行了各种研究并提出了各种方案。其中，配置了DPF(柴油颗粒过滤器)、净化NOx(氮氧化物)的NOx净化催化剂的排放气体净化装置已经得到使用。作为该NOx净化催化剂，使用了三元催化剂、NOx吸附还原型催化剂、添加尿素的SCR催化剂(选择性接触催化剂)、NOx直接还原型催化剂等。

而且，在柴油机的排放气体净化装置中，在上述DPF或NOx净化催化剂的上游侧配置氧化催化剂，进行如下过程。当排放气体的温度较低时，通过后喷射或排放管喷射将HC等还原剂供给至排放气体中，利用氧化催化剂将该还原剂氧化。由此，使氧化催化剂和氧化催化剂的下游侧的排放气体升温，从而在保持该氧化催化剂为活性温度以上的同时，促进下游侧的DPF的PM燃烧，或保持下游侧的NOx净化催化剂为活性温度以上。

另外，对于在SCR催化剂的上游侧配置有氧化催化剂的排放气体净化装置来说，利用该氧化催化剂还可以促进NO(一氧化氮)转化为NO₂(二氧化氮)的反应，促进与SCR催化剂上的NH₃(氨)的反应。

该氧化催化剂除了具有使排放气体升温的作用效果以外，还可以发挥使CO(一氧化碳)、HC(烃)、NO氧化等的作用效果。该氧化催化剂还具有促进下游侧的DPF的PM(粒子状物质)的NO₂燃烧以及确保NOx净化催化剂的性能的作用。

该氧化催化剂主要使用在贵金属氧化物上担载了贵金属的催化剂，根据其不同用途选择适当的构成、成分和担载量。但是，在这些氧化催化剂中，存在着在内燃机的起动时或低负荷时等排放气体温度是低温的情况下，催化剂活性不高的问题。

因此，为了提高该氧化催化剂的性能，使其作为低温活性高的氧化催化剂发挥作用，使用吸附HC、CO的助催化剂，或添加具有氧吸附能力(OSC)的材料作为助催化剂。

另外，如在例如日本的特开2006-207524号公报和日本的特开2006-207549号公报中所记载的，提出了利用氧贮藏物质在吸附氧时的自放热作用使催化剂温度升温的排放气体净化装置的升温方法和排放气体净化装置。该氧贮藏物质在排放气体的空燃比状态是较浓的状态下放出氧，而在较稀的状态下吸附氧并进行自放热。作为该氧贮藏物质，使用含有Ce(铈)元素的物质。

另外，从迄今为止的有关催化剂的实验分析和性能评价可以知道，即使在氧浓度高的柴油机的排放气体中，从氧吸附材料中放出的活性氧也大大有助于HC、CO的低温活性。此外还知道，作为提高具有氧吸附材料的催化剂的低温活性的对策，使活性氧的放出温度低温化是有效的。

但是，目前的状况是，即便在内燃机的起动时或低负荷时等排放气体温度是低温的情况下也具有充分的催化剂活性的催化剂还尚未实用化，期待着具有低温活性的排放气体净化催化剂。

专利文献1：日本特开2006-207524号公报

专利文献2：日本特开2006-207549号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的是提供即便在内燃机的起动时或低负荷时的低温排放气体中活性也高的排放气体净化催化剂、排放气体净化系统和排放气体净化方法。

用于实现上述目的的排放气体净化催化剂如下构成：将具有氧吸附能力的氧化物、和氧化物半导体混合并担载在用于净化排放气体的排放气体净化催化剂中。而且，上述排放气体净化催化剂中，上述具有氧吸附能力的氧化物由含有铈(Ce)的氧化物形成，上述氧化物半导体由二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y₂O₃)中的任何一种或它们的组合形成。进而，在上述具有氧吸附能力的氧化物上担载有贵金属，或在上述氧化物半导体上担载有贵金属。

即，通过组合CeO₂等具有氧吸附能力的材料和TiO₂等氧化物半导体，可以从低温开始就发挥氧吸附特性，成为作为低温活性高的氧化催化剂而发挥作用的催化剂。由该具有氧吸附能力的氧化物和氧化物半导体混合得到的催化剂从低温开始就表现出氧吸附能力的原因被认为是，由于氧吸附材料和氧化物半导体的共存而产生电子能量的平行移动，从而产生不稳定状态的能带偏移效果。本发明利用该能带偏移效果来提供低温活性的排放气体净化催化剂。