[发明专利]废气净化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及废气净化催化剂，其能够用于净化由二轮机动车或四轮机动车等的内燃机排出的废气。

背景技术

以汽油为燃料的汽车等的内燃机的废气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分，因此需要使用氧化还原反应同时净化各种有害成分并进行排气。例如需要使烃(THC)发生氧化而转化为水和二氧化碳，使一氧化碳(CO)发生氧化而转化为二氧化碳，使氮氧化物(NOx)发生还原而转化为氮，从而进行净化。

作为这种用于处理来自内燃机的废气的催化剂(以下称作“废气净化催化剂”)，使用可以对CO、THC和NOx进行氧化还原的三元催化剂(ThreeWayCatalysts：TWC)。

作为这种三元催化剂，已知例如下述构成：在具有高表面积的氧化铝多孔质颗粒等耐火性氧化物多孔质颗粒中负载贵金属，将其涂布在基材、例如耐火性陶瓷或能够形成金属制蜂窝结构的整装(monolith)型基材上而形成催化剂层而成。

但是，作为催化剂活性成分的贵金属与基材的结合力并不很强，另外，基材自身的比表面积也并没有那么大，因此即使想要在基材上直接负载贵金属，也难以高分散地负载充足的负载量。因此，为了使充足量的催化剂活性成分高分散地负载于基材的表面，进行了使贵金属负载于具有高比表面积的颗粒状催化剂载体。

作为这种催化剂载体，例如已知有由二氧化硅、氧化铝、二氧化钛化合物等耐火性无机氧化物构成的多孔质颗粒。其中，由γ相氧化铝和δ相氧化铝的混合物构成的活化氧化铝具有特别高的表面积，是作为催化剂载体优异的材料。

然而，机动车的废气等的气体流速快，因此存在着下述课题：废气难以扩散到催化剂层的深层部，无法发挥充分的性能。因此，为了提高气体扩散性从而提高净化性能，提出了在催化剂层中形成空隙的如下方案。

例如在专利文献1(日本特开2002-191988号公报)和专利文献2(日本特开2002-253968号公报)中提出了一种NOx吸留还原型催化剂，其中，使贵金属和NOx吸留剂负载于由设置了具有特定的孔径的细孔的多孔质结构体构成的涂布层，从而提高废气的气体扩散性，使NOx的净化效率提高。

专利文献3(日本特开2004-025013号公报)中公开了一种废气净化用催化剂，其是由蜂窝状的基材和形成于该基材的表面的催化剂涂布层构成的废气净化用催化剂，该废气净化用催化剂的特征在于，该催化剂涂布层至少包含氧吸留放出材料的粉末，具有中心细孔径为0.1μm以上的细孔，并且中心细孔径的±50％的范围的细孔的细孔容积为0.05cc/g以上。

专利文献4(日本特开2006-110485号公报)中，作为提高催化剂层中的废气的气体扩散性而使催化剂效率提高的废气催化剂，公开了一种废气净化催化剂，其是至少具备载体和形成于该载体上的2个以上的层而成的废气催化剂，其中，所述2个以上的层的至少一个层含有催化剂成分，并且在该层中具有空隙，所述空隙的平均径为0.2～500μm。

另外，作为在催化剂层内形成较大的空隙的方法，公开了下述方法：预先添加碳颗粒或树脂颗粒等，进行烧制从而将该碳颗粒或树脂颗粒烧去，由此形成了较大的空隙。例如在专利文献5(日本特开2012-240027号公报)中公开了下述方法：将催化剂颗粒和碳化合物材与溶剂一同混合，制备催化剂浆料，在之后的工序中将其烧去，从而在催化剂层内制造与碳化合物材料的形状相同形状的空隙。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-191988号公报

专利文献2：日本特开2002-253968号公报

专利文献3：日本特开2004-025013号公报

专利文献4：日本特开2006-110485号公报

专利文献5：日本特开2012-240027号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，对于废气净化催化剂而言，提高催化剂层的气体扩散性在提高催化剂性能方面是非常重要的解决课题之一。作为其解决手段，已知有下述方法：例如如专利文献5所公开的那样，预先混配碳颗粒或树脂颗粒等，将它们烧去从而在催化剂层内形成较大的空隙，由此确保气体扩散路径。但是，可知利用这种方法时，即使能够在催化剂层内制作较大的空隙，空隙的连续性也不充分，并且，空隙内的气体的混合性和扩散性也不充分，因此无法如期待的那样提高气体扩散性。

因此，本发明提出了一种新型的废气净化催化剂，其可以提高催化剂层中的气体扩散性/混合性，由此可以发挥优异的催化剂性能。

用于解决问题的手段