[发明专利]复合氧化物材料和使用该材料的废气净化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及具有储氧能力的复合氧化物材料和使用该材料的废气净化催化剂。

背景技术

从汽车等的内燃机排出的废气中，含有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、未燃烧的烃(HC)等有害气体。作为分解这样的有害气体的废气净化催化剂(所谓的三元催化剂)，使用具有储氧能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)的氧化铈-氧化锆复合氧化物等。具有储氧能力的物质(储氧材料)通过吸收和放出氧而在微小空间中控制空燃比(A/F)，发挥抑制净化率随着废气组成变动而降低的效果。期望储氧材料即使暴露于高温的废气中也不劣化。

专利文献1中记载了，将氧化铈-氧化锆固溶体粉末中的铈与锆的含有比率以摩尔比计设为43:57～48:52的范围，在将该氧化铈-氧化锆固溶体粉末以规定的压力加压成型后，在规定的温度条件下进行还原处理，由此所得到的氧化铈-氧化锆复合氧化物的耐热性明显提高，即使长时间暴露于高温后也能够发挥极高水准的优异的储氧能力。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2011-219329号

发明内容

专利文献1中记载的氧化铈-氧化锆复合氧化物，适合于在300℃以上的温度比较高的条件下使用的废气净化用催化剂。但是，如专利文献1所记载的具有烧绿石结构的氧化铈-氧化锆复合氧化物，在暴露于超过假定的高温的情况下，预想会由于在表面发生再排列，晶体结构变得不稳定，导致储氧能力降低。因此，谋求高温下的稳定性更加优异的储氧材料。

本发明人针对氧化铈-氧化锆复合氧化物的烧绿石结构在高温下容易发生表面再排列，着眼于氧化镧-氧化锆复合氧化物的烧绿石结构即使在高温下也稳定，想到了利用氧化镧-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体，防止氧化铈-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体由热导致的相变。本发明的主旨如下所述。

(1)一种复合氧化物材料，其特征在于，包含：氧化铈-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体粒子、和存在于所述粒子表面的氧化镧-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体，所述氧化镧-氧化锆复合氧化物的晶体的至少一部分在所述氧化铈-氧化锆复合氧化物的晶体粒子表面固溶。

(2)根据(1)所述的复合氧化物材料，氧化铈-氧化锆复合氧化物与氧化镧-氧化锆复合氧化物的重量比在1:1～9:1的范围。

(3)一种废气净化催化剂用储氧材料，由(1)或(2)所述的复合氧化物材料形成。

(4)一种废气净化催化剂，包含(1)或(2)所述的复合氧化物材料。

本发明的复合氧化物材料具有高的储氧能力，并且具有即使在高温下储氧能力也难以降低的特性。本发明的复合氧化物材料作为废气净化催化剂用储氧材料特别有用。

本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本专利申请2012-268559号的说明书、权利要求书和附图中记载的内容。

附图说明

图1是示意性地表示烧绿石CZ与烧绿石LZ的边界区域的晶体结构的图。

图2是在实施例中得到的烧绿石LZ/CZ的通过SEM-EDX分析的元素映射图像。

图3是实施例中得到的烧绿石LZ/CZ的XRD谱。

图4是表示高温耐久试验前后的I_14/29值的图。

具体实施方式

本发明的复合氧化物材料的特征是，包含氧化铈-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体(Ce₂Zr₂O₇：以下也称为烧绿石型氧化铈-氧化锆复合氧化物或烧绿石CZ)的粒子、即一次粒子或二次粒子、和以修饰或被覆该晶体粒子的表面的方式存在的氧化镧-氧化锆复合氧化物的具有烧绿石结构的晶体(La₂Zr₂O₇：以下也称为烧绿石型氧化镧-氧化锆复合氧化物或烧绿石LZ)。

在氧化铈-氧化锆复合氧化物中，具有烧绿石结构意味着构成了具有由铈离子和锆离子形成的烧绿石型的有序排列结构的晶体相(烧绿石相)。烧绿石CZ具有氧缺陷位点，氧原子进入该位点，由此烧绿石相相变为κ相(Ce₂Zr₂O₈)。另一方面，κ相通过放出氧原子能够相变为烧绿石相。氧化铈-氧化锆复合氧化物的储氧能力，是通过在烧绿石相与κ相之间相互地相变，吸收和放出氧而产生的。