[发明专利]排气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有氮氧化物(下文有时缩写为“NO_X”)净化催化剂的排气净化系统，更具体而言，涉及甚至对于包含烃(下文有时缩写为“HC”)和氧气(下文有时缩写为“O₂”)的排气组成也具有NO_X净化性能的排气净化系统。

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，在内燃机中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)、一氧化碳(CO)和NO_X，正使用铂、钯、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。

这是因为传统上已知的铂、钯、铑及其它贵金属催化剂在低温和氧化性条件下具有低的NO_X净化性能。为改善净化性能，必须使净化催化剂处于高温下并且必须加入HC或CO等来建立还原性气氛。由于对催化活性的影响，因而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，燃料经济性的改善因此存在限制。在此类传统上已知的贵金属催化剂中，为获得良好的净化性能，用以使净化催化剂升至高温的能量、用以暂时地为净化催化剂营造还原性气氛的燃料以及发动机处空-燃比(A／F)的减少成为必要。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和／或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。另一方面，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催化剂或者能够减少贵金属的用量的排气净化催化剂。

为此，人们正在对净化催化剂尝试各种改进。

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)、其中Au／M重量比为1／9至9／1并且溶质金(solute gold)在合金中的量为20至80重量％。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为在Al₂O₃载体上负载了金和金属钯或铂的金合金的催化剂。这些催化剂在还原性气氛中表现出高的NO_X净化性能，但在低温和／或氧化性气氛下具有低的NO_X净化性能。

此外，日本专利公开(A)第10-216519号描述了一种低温毒气净化催化剂，其包括金属氧化物或碳质材料的载体，在所述载体上通过使用高温高压流体而负载有选自铂、钯、铑、钌、铱、锇、金、银、铜、锰、铁和镍中的至少一种金属的超细颗粒。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、镍或金中的至少一种元素的净化催化剂。它们在还原性气氛中表现出NO_X净化性能。

因此作为相关技术，有上面的日本专利公开(A)第10-216518号、日本专利公开(A)第10-216519号和日本专利公开(A)第2001-239161号。

发明内容

因此，使用具有这些已知NO_X净化催化剂的排气净化系统，难以减少贵金属的用量以及难以在低温下和/或在氧化性气氛中获得良好的NO_X净化性能。这是因为NO_X净化催化剂的NO_X反应活性受排气组成的影响。因此，本发明的一个目的是提供一种具有NO_X净化催化剂的排气净化系统，其减少贵金属的用量、能够在低温下和/或在氧化性气氛中具有NO_X净化性能并且甚至对于包含HC和O₂的排气组成也具有NO_X净化性能。

本发明涉及一种排气净化系统，其具有NO_X净化催化剂和在所述NO_X净化催化剂的上游侧的位置处的氧化催化剂，所述NO_X净化催化剂设置在排气通道中并且包括载体颗粒，在所述载体颗粒上负载有其中以紧邻状态包含金原子和镍原子的纳米颗粒，所述氧化催化剂氧化排气中的HC。