[发明专利]内燃机排气的净化催化剂以及使用该催化剂的排气净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机排气的净化催化剂和使用该催化剂的排气净化方法。更详细而言，本发明涉及对长期暴露于内燃机排气条件下的钯性能下降进行抑制的技术。

背景技术

随着汽车排气规定的强化，越来越要求长期维持排气净化性能。这意味着对作为排气净化的后处理装置的催化剂的长寿命化、即长期耐久性的要求在提高。若长期暴露于排气，则催化剂的净化性能会由于贵金属颗粒的烧结、排气中含有的磷引起的贵金属颗粒中毒(以后记作磷中毒)而降低。为了满足今后将日益严格的排气规定，抑制贵金属颗粒烧结、由磷中毒引起的催化性能的下降是重要的课题。

关于抑制贵金属颗粒的烧结的方法已经进行了各种研究，例如，已提出如下方案：通过具备形成于催化剂用载体的表面且含有钯和氧化铝的第1催化剂层、以及形成于该第1催化剂层的外表面且含有钯和氧化铈的第2催化剂层，从而在催化剂层的层厚方向上分散性良好地含有钯，可以避免热劣化(专利文献1)。

此外，含有铂族元素、氧化铈的催化剂在高温下容易劣化。因此提出了如下方案：各种钡化合物和锆化合物的添加会显示出铂族元素和氧化铈的烧结抑制效果(专利文献2)。

进而提出了如下方案：通过使用包含氧化铝载体、负载于该氧化铝载体的铂、以及覆盖所负载的铂和氧化铝载体的铈氧化物层的技术，从而铂的聚集受到抑制、烧结受到抑制(专利文献3)。

另一方面，已知磷中毒是排气中所含的二烷基二硫代磷酸锌等源自润滑油添加剂的磷化合物在催化剂层上堆积/渗透而引起的。已知一旦发生该磷中毒，则催化性能会降低(非专利文献1)。

已知磷中毒引起的催化性能下降是因为发生了如下现象。由于在催化剂层上堆积/渗透的磷化合物而导致在催化剂层中的排气的扩散受到阻碍。此外，三元催化剂中广泛使用的氧吸纳释放物质的氧化铈与磷化合物会进行反应形成磷酸铈。一旦形成磷酸铈，则难以进行氧吸纳释放，因此在排气气氛发生稀释、富化的变动时，变得难以进行缓冲。由于发生这些现象，排气净化率降低。

公开了如下方案：为了抑制磷中毒，在使用钯的催化剂中使用氧化铈与氧化锆的复合氧化物，从而相对于铈单独的情况，可以减缓性能下降(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-226096号公报

专利文献2：日本特开平5-168926号公报

专利文献3：日本特开平8-131830号公报

专利文献4：日本特开平8-38898号公报

非专利文献

非专利文献1:A.Scott et.al.，SAE Paper，961898，(1996)

发明内容

发明要解决的问题

但是，如专利文献1那样将氧化铈用作钯的负载基材时，氧化铈的耐热性低，暴露于高温时氧化铈会发生烧结，存在所负载的钯发生烧结的可能性。此外，就负载于氧化铝的钯而言，由于没有用于捕获磷的元素而存在钯发生磷中毒的可能性。

此外，在专利文献2的方法中，由于锆的表面积比氧化铝低，因此所负载的钯的分散性低，存在容易发生烧结的可能性。

进而，在专利文献3的方法中，贵金属被铈氧化物层覆盖，因此与负载于基材表面的贵金属相比，贵金属的露出减少，贵金属与排气的接触受到抑制，存在催化活性下降的可能性。

专利文献4的方法公开了：相对于氧化铈单独的情况，通过添加氧化锆，耐受磷中毒后的催化性能比现有技术提高，从而磷中毒与现有技术相比得到了抑制。但是，铈与锆的复合氧化物是作为助催化剂添加的，钯则负载于氧化铝。因此，就氧化铝上的钯而言，由于没有用于捕获磷的元素，存在钯受到磷中毒影响的可能性。

因此，本发明的目的在于，即使长期暴露于含磷的高温排气的情况下也会抑制贵金属的烧结，并且抑制催化性能下降。

用于解决问题的方案

上述课题通过下述(1)～(9)而得以克服。

(1)一种排气净化用催化剂，其包括在以氧化铈换算含有3～60质量％的铈的铈-铝复合氧化物上负载的钯。

(2)根据前述(1)所述的排气净化用催化剂，其中，该铈-铝复合氧化物中的铈在该铈-铝复合氧化物中均匀地分散。

(3)根据前述(1)或(2)所述的排气净化用催化剂，其中，所述排气净化用催化剂被暴露于1000℃以上的高温后，在利用CuKα射线进行的X射线衍射测定中所负载的钯的一部分为铝-铈-钯复合物。