[发明专利]NOX净化催化剂

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及氮氧化物(更多地，有时缩写为“NO_X”)净化催化剂，更具体而言，涉及包括含有金原子和铁原子的颗粒并且能够在低温下和/或在氧化性气氛中净化NO_X的新型NO_X净化催化剂。

2.背景技术

近年来，从保护全球环境的角度出发，在世界各地，排气法规已一年比一年严厉。作为应对此的一种措施，内燃机中在使用排气净化催化剂。在此类排气净化催化剂中，为高效地移除排气中的HC(烃类)、一氧化碳(CO)和NO_X，已使用铂、金、铑和其它贵金属作为催化剂成分。

在使用此类净化催化剂的机动车辆如汽油发动机车辆和柴油发动机车辆中，正使用各种系统来改善催化活性和燃料经济性。例如，为改善稳态运行过程中的燃料经济性，使燃料在贫(氧气过剩)空-燃比(A/F)的条件下燃烧，而为改善催化活性，使燃料在暂时地化学计量(化学计量的空-燃比，A/F＝14.7)到富(燃料过剩)空-燃比的条件下燃烧。

这些条件适用，这是因为传统已知的铂、金、铑及其它贵金属催化剂在低温下及在氧化条件下表现出低的NO_X净化性能。为改善净化性能，净化催化剂必须在高温下工作并且目前必须加入HC或CO等来建立还原气氛。因此，甚至在稳态运行过程中也不可能增大空-燃比(A/F)。

使用上述贵金属催化剂，燃料经济性的可能改善因此存在限制。在此类传统已知的贵金属催化剂中，为获得净化性能，用以使净化催化剂升至高温的能量、用以暂时地暴露净化催化剂于还原性气氛的燃料以及发动机中空-燃比(A/F)的减少都是需要的。因此，为改善汽车发动机及其它内燃机中的燃料经济性，人们正在寻求能够在低温下和/或在氧化性气氛中表现出良好的NO_X净化性能的新的净化催化剂。

此外，所有上述贵金属催化剂都面临着资源枯竭的问题。因此人们正在寻求使用其它金属来获得净化性能等于或优于常规贵金属催化剂的净化性能的或者能够减少贵金属的用量的NO_X净化催化剂。

例如，日本专利公开(A)第10-216518号描述了一种金合金催化剂，其包括金和一种或更多种选自铂、钯、银、铜和镍中的金属(M)、具有1/9至9/1的Au/M重量比并且在合金中具有量为20至80重量％的溶质金(solute gold)。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为在Al₂O₃载体上负载了金和钯或铂金属的金合金。这些催化剂在还原性气氛中表现出高的NO_X净化性能，但在低温下和/或在氧化性气氛中具有低的NO_X净化性能。

此外，日本专利公开(A)第10-216519号描述了一种通过在含氧气氛中热处理金属化合物而产生的负载金属微粒的氧化物催化剂，其中所述金属化合物包括一种或更多种选自金、铂、钯、铑、银、铱、钌和锇的元素及一种或更多种选自金属锶、铌、锂、镧、铝、硅、镁、钙、钡、铈、钕、钛、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钒、钽、铬、钼、钨、钠、钾、铍、钪、钇、铟、锡、铅和铋的元素。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为包括在Al₂O₃载体上结合了锶或镧的金合金的催化剂。它们在还原性气氛中表现出较高的NO_X净化性能，但在低温下和/或在氧化性气氛中具有极低的NO_X净化性能。

此外，日本专利公开(A)第2001-239161号描述了一种包括碳质材料载体上的金属氧化物的低温有害气体净化催化剂，其使用高温/高压流体来负载至少一种选自铂、钯、铑、钌、铱、锇、金、银、铜、锰、铁和镍中的金属的超细颗粒。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为负载铂、钯、铑、钌、镍或金中的一种的净化催化剂。它们在还原性气氛中表现出良好的NO_X净化性能。