[发明专利]汽车废气催化转化器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及汽车废气催化转化器，更特别是具有包含Rh作为贵金属的催化剂层和包含Rh和Pt或Pd作为贵金属的其它催化剂层的特殊结构以能够在空气-燃料比波动的条件下提供高NO_x还原性能的汽车废气催化转化器。

2.相关技术描述

从汽车中排放的废气包括HC、CO和NO_x，并将这些物质在通过废气催化转化器转化成无毒物质以后排放到空气中。作为本文所用的典型废气催化转化器，广泛使用三元催化转化器，其中贵金属如铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)负载于多孔氧化物载体如氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锆(ZrO₂)和二氧化钛(TiO₂)上。

三元催化转化器将HC和CO氧化并将废气中的NO_x还原，所述废气被排放到发动机的下游侧以将它们转化成无毒物质。三元催化转化器在催化转化器接收在接近理论空气-燃料比下燃烧的化学计量大气中的废气时最有效。然而，近年来非常需要燃料效率的改进，且废气催化转化器经受快速大气波动使得在一些情况下燃料中断的数目在1,000℃的高温下提高，或氧化或还原在高温下基于空气-燃料比的波动而进行。这种快速大气波动显著促进催化减活，其中在三元催化转化器中发生贵金属组分的晶粒生长，因此催化转化器的性能劣化。

在三元催化转化器的组分中，Rh为主要组分，且ZrO₂和Al₂O₃用作载体以防止Rh的晶粒生长。另外，改进载体的耐热性的技术是已知的。然而，通过改进载体的耐热性而防止Rh的晶粒生长的尝试显示出对热劣化的作用，但对防止由于大气波动导致的Rh劣化具有不足的作用。另一方面，尝试改变在基层材料上形成的催化剂层的结构以改进废气催化转化器的催化性能。

例如，日本专利申请公开No.2006-326428(JP-A-2006-326428)描述了废气催化转化器在高温下具有高NO_x还原性能，其具有在上游侧且仅含有Rh或含有比例为1:1重量计的Rh和不同于Rh的贵金属的A区催化剂涂层和在下游侧上且具有更高含量的不同于Rh的贵金属的B区催化剂涂层。另外，JP-A-2006-326428描述了HC50%氧化速率实现温度作为具体实例。然而，在说明书中没有提到在催化转化器在空气-燃料比波动条件下经受耐久性试验以后的NO_x还原性能。

PCT申请No.2007-38072(JP-A-2007-38072)的公开日本翻译描述了一种废气催化转化器，其具有催化剂基层材料和在催化剂基层材料上形成的催化剂涂层，其中催化剂涂层具有在废气流向的上游侧提供的上游段和在下游侧提供的下游段，且上游段具有包含上游段内层和上游段外层的层结构。JP-A-2007-38072还描述了在下游段中使用Rh和不同于Rh的贵金属的组合和在上游段和下游段中都仅包含Rh作为贵金属的废气催化转化器。然而，说明书中没有提到在催化转化器在空气-燃料比波动条件下经受耐久性试验以后的NO_x还原性能。

此外，日本专利申请公开No.2010-5592(JP-A-2010-5592)描述了一种废气催化转化器，其具有薄且含有Pd的上游催化剂层和包含在下游侧上且含有Pt的催化剂内层和含有Rh的催化剂外层的下游催化剂层，其中催化剂外层的厚度相对于催化剂内层的厚度之比为1.5-2.5。JP-A-2010-5592还描述了具体实施例使得Pd和Pt独立地用作不同于Rh的贵金属。然而，说明书中没有提到在催化转化器在空气-燃料比波动条件下经受耐久性试验以后的NO_x还原性能。

即，上述JP-A-2006-326428、JP-A-2007-38072和JP-A-2010-5592中公开的废气催化转化器在催化转化器在空气-燃料比波动条件下经受耐久性试验以后提供不足的NO_x还原性能。因此，需要具有比相关技术更高的NO_x还原性能的汽车废气催化转化器。

发明概述

本发明的目的是提供甚至在空气-燃料比波动条件下可提供高NO_x还原性能的汽车废气催化转化器。