[发明专利]废气净化催化剂、使用它的废气净化过滤器和废气净化方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及废气净化催化剂、使用它的废气净化过滤器和废气净化方法。

2.相关技术描述

内燃机排出的气体包含有害材料，例如通过燃烧产生的颗粒状物质(PM)和灰，包括油中的添加剂。在有害材料中，颗粒状物质称为对动物和装置具有不利影响的空气污染物。因此，使用净化过滤器(柴油颗粒物过滤器；DPF)以收集内燃机排放的废气中包含的颗粒状物质。由于DPF中收集的PM导致压力损失提高，使DPF的温度定期地提高至高温以将PM燃烧，由此使DPF再生。同时，为改进燃料效率和材料的耐久性，优选DPF在低温下再生，且PM氧化催化剂载入DPF中。

作为该PM氧化催化剂，日本专利申请公开No.2009-45584(JP2009-45584A)公开了用于净化内燃机排放的废气中的颗粒状物质的废气净化催化剂，和使用它的废气控制装置。该废气净化催化剂包含：具有释氧能力的复合氧化物(例如LaMnO₃、CeZrO₂或CoTa₂O₆)；和共同负载于复合氧化物中的Ag和贵金属(例如Ru、Pd或Pt)，其中复合氧化物包含至少两种选自碱土金属元素、过渡金属元素、12族元素和13族元素的元素。然而，JP 2009-45584A中公开的废气净化催化剂的问题的是Ag催化剂的活性由于被燃料或油中包含的硫组分毒害而明显降低。特别地，在使用高碱性载体如二氧化铈的催化剂中，活性在初始阶段中极高，但由于硫组分导致的活性降低是明显的。因此，当该高碱性载体暴露于含硫气体下时，其PM氧化活性不是充分的。

另外，日本专利申请公开No.2011-218295(JP 2011-218295A)公开了废气净化过滤器，其在内燃机的废气流动路径中提供并收集内燃机排放的废气中的颗粒状物质以净化废气。该废气净化过滤器包含蜂窝结构，所述结构包含：外周壁；以多边形格栅形状在外周壁中提供的多孔单元壁；和在单元壁中划分的多个单元。在单元中，流入侧单元的下游端和排放侧单元的上游端由塞子阻塞，流入气体侧单元充当废气吸收的流入侧流动路径，且排放侧单元充当排放侧流动路径，通过其经过单元壁的废气被排放。包含Ag和氧化催化剂的PM燃烧催化剂负载于单元壁上，PM燃烧催化剂由催化剂材料形成，所述催化剂材料通过将Ag分散于层状氧化铝中而得到，且氧化催化剂至少将废气中的CO氧化。PM燃烧催化剂负载于流入侧单元的壁表面上，而不负载氧化催化剂。至少氧化催化剂负载于排放侧单元的壁表面上。然而，在JP 2011-218295A公开的废气净化过滤器中，负载于氧化铝上的Ag催化剂的分散性是低的，且Ag颗粒是粗糙的。因此，Ag颗粒与PM之间的接触可能性是低的。因此，当Ag催化剂由于硫中毒而转化成硫酸银时，其活性降低。因此，当Ag催化剂暴露于含硫气体下时，其PM氧化活性是不充分的。

另外，日本专利申请公开No.2012-219715(JP 2012-219715A)公开了包含氧化催化剂的废气控制装置。该氧化催化剂包含载体和负载于载体上的含银材料。载体由至少一种选自Ca的硫酸盐和磷酸盐的金属盐形成。含银材料为选自银、氧化银、碳酸银、硫酸银和磷酸银的至少一种。根据以上专利文件的描述，可提供废气控制装置，其中充分地抑制由于灰沉积导致的颗粒状物质氧化性能降低，且颗粒状物质氧化性能在灰沉积以后也是优秀的。然而，最近对废气净化催化剂的要求提高，需要即使在暴露于含硫气体下时能够显示出足够高的PM氧化活性的废气净化催化剂。

发明概述

本发明提供即使在暴露于含硫气体下时能够显示出足够高的PM氧化活性的废气净化催化剂，以及使用它的废气净化过滤器和废气净化方法。

由于关于实现上述目的的加强研究，本发明人发现，令人惊讶的是通过使包含硫酸银作为主要组分的活性种细粒负载于包含氧化铝作为主要组分的载体的表面上，所得废气净化催化剂即使在暴露于含硫气体下时可显示出足够高的PM氧化活性。基于这一发现，完成本发明。

即，根据本发明第一方面，提供废气净化催化剂。该废气净化催化剂包含：载体，所述载体包含氧化铝作为主要组分；和活性种细粒，所述活性种细粒包含硫酸银作为主要组分且具有3nm至小于100nm的平均晶粒尺寸，其中活性种细粒负载于载体表面上。

在该方面中，硫酸银的负载量相对于载体和活性种细粒的总量根据金属银可以为2-50质量％。

另外，在该方面中，载体的比表面积可以为5-300m²/g。