[发明专利]废气用催化剂载体和废气净化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及可以用于对从内燃机排出的废气进行净化的废气净化催化剂以及具有储氧能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)的废气用催化剂载体(在本发明中也称为“OSC材料”)。

背景技术

以汽油为燃料的汽车的废气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。需要利用催化剂使上述烃(HC)氧化而转化为水和二氧化碳，使上述一氧化碳(CO)氧化而转化成二氧化碳，使上述氮氧化物(NOx)还原而转化为氮气，从而净化各种有害成分。

作为这样的用于处理废气的催化剂(下文中称为“废气净化催化剂”)，使用了可以将CO、HC和NOx氧化还原的三元催化剂(Three way catalysts：TWC)。

作为这种三元催化剂，已知有下述物质：在具有高比表面积的耐火性氧化物多孔质体、例如具有高比表面积的氧化铝多孔质体上负载有铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属，将其负载在基材(例如耐火性陶瓷或能够形成金属制蜂窝结构的整装型(monolithic)基材)上、或负载在耐火性颗粒上而成的三元催化剂。

在三元催化剂中，贵金属具有以下功能：将废气中的烃氧化而使其转换成二氧化碳和水，将一氧化碳氧化而使其转换成二氧化碳，另一方面，将氮氧化物还原为氮。为了使针对这两个反应的催化作用同时有效地发生，优选使燃料与空气之比(空燃比)保持恒定(理论空燃比)。

汽车等的内燃机根据加速、减速、低速行驶、高速行驶等运行情况而导致空燃比变化较大，因此，使用氧传感器将因发动机的工作条件而变动的空燃比(A/F)控制为恒定。但是，仅仅通过这样控制空燃比(A/F)无法使催化剂充分地发挥净化催化性能，因此还要求催化剂自身也具有控制空燃比(A/F)的作用。于是，出于通过催化剂本身的化学作用来防止因空燃比变化所引起产生的催化剂净化性能的降低的目的，使用了在作为催化剂活性成分的贵金属中加入有助催化剂的催化剂。

作为这样的助催化剂，已知具有在还原气氛中放出氧、在氧化气氛中吸收氧的储氧能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)的助催化剂(OSC材料)。例如二氧化铈(氧化铈、CeO₂)或二氧化铈-氧化锆复合氧化物等作为具有储氧能力的OSC材料是众所周知的。

二氧化铈随着价数变化而表现出氧的授予接受特性，通过固溶氧化锆，进一步促进二氧化铈的价数变化，因此使用二氧化铈-氧化锆复合氧化物的技术最近作为废气净化催化剂的主流技术而被采用。

关于二氧化铈-氧化锆复合氧化物，例如在专利文献1(日本特开2005-296735号公报)中公开了在含有二氧化铈-氧化锆复合氧化物的载体上负载氧化铁而成的催化剂。

另外，在专利文献2(日本特开2004-160433号公报)中公开了包含选自由二氧化铈、氧化锆、铝、钛和锰组成的组中的至少一种金属与铁的复合氧化物的催化剂。

在专利文献3(日本特开2008-18322号公报)中公开了如下构成的催化剂，所述构成是氧化铁分散在二氧化铈-氧化锆复合氧化物中并至少进行部分性固溶而成的。

在专利文献4(日本特开2009-84061号公报)中公开了在大气中、1000℃的温度条件下加热5小时后烧绿石相型的规则排列相残留50％以上的二氧化铈-氧化锆系复合氧化物。

此外，在专利文献5(日本特开2011-219329号公报)中公开了一种OSC材料，其是包含二氧化铈和氧化锆的复合氧化物的二氧化铈-氧化锆系复合氧化物，其中，上述复合氧化物中的铈与锆的含有比例以摩尔比([铈]：[锆])计处于43：57～48：52的范围，该OSC材料含有抑制二氧化铈的相分离而得到的二氧化铈-氧化锆系复合氧化物、即萤石型二氧化铈-氧化锆复合氧化物和烧绿石型二氧化铈-氧化锆复合氧化物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-296735号公报

专利文献2：日本特开2004-160433号公报

专利文献3：日本特开2008-18322号公报

专利文献4：日本特开2009-84061号公报

专利文献5：日本特开2011-219329号公报

发明内容

发明所要解决的问题