[发明专利]含有过渡金属氧化物的二氧化铈粒子

说明书

本发明提供一种含有过渡金属氧化物的二氧化铈粒子，其课题是提供一种能够发挥高催化性能的担载有氧化物的粒子，该担载有氧化物的粒子能够促进一氧化氮与二氧化氮的反应，提高净化效率，并且，降低贵金属催化剂的使用量，抑制净化系统、净化装置的成本升高。含有氧化物的粒子(1)(含有过渡金属氧化物的二氧化铈粒子)发挥催化性能，在二氧化铈粒子(2)的表面(2a)至少具备包含铁成分的铁氧化物(3a)及包含锰成分的锰氧化物(3b)，铁氧化物(3a)及锰氧化物(3b)的粒径比二氧化铈粒子(2)小，铁氧化物(3a)及锰氧化物(3b)的含有率为15.0质量％～35.0质量％的范围。

技术领域

本发明涉及含有过渡金属氧化物的二氧化铈粒子。更详细而言，涉及无需增加贵金属催化剂的使用量就能够净化氮氧化物等的、发挥催化性能的含有过渡金属氧化物的二氧化铈粒子(以下，仅称为“含有氧化物的粒子”。)。

背景技术

近年来，为了对由柴油发动机等内燃机排出的废气进行净化处理的目的，在该发动机的排气路径的中途设置多个净化用过滤器。例如作为对来自柴油发动机的废气进行净化处理的装置，可使用柴油机颗粒过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter)。进而，随着对废气排放基准的限制进一步加强，在上述DPF的下游位置设置有使用了选择还原催化剂(SCR：Selective Catalytic Reduction)的SCR催化转换器等(参照图4)，该选择还原催化剂具有通过还原反应在废气中选择性地还原被净化成分的功能。

此处，DPF具有通过多孔质性的蜂窝结构体主要捕集废气中的烟灰等粒子状物质(PM：Particulate Matter)而防止该粒子状物质直接释放到大气中的功能。另一方面，SCR催化转换器能够利用由配置于排气路径的上游侧的尿素喷射器喷射的尿素分解生成的氨(NH₃)，将废气中的氮氧化物(NO_x)还原，转化为氮气及水。

上述DPF中，通常在陶瓷制蜂窝结构体上担载有包含贵金属的金属催化剂，以便氧化除去一氧化碳(CO：Carbon Oxide)、碳化氢(HC：Hydro Carbon)。因此，需要进行燃烧除去因废气净化而存积在蜂窝结构体内部的烟灰的燃烧再生处理。此时，通过所担载的催化剂促进烟灰的燃烧。

另一方面，关于尿素SCR系统，已知从反应速度的观点考虑，优选使流入SCR催化转换器的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)的比率为1：1，以便将氮氧化物分解为氮气及水。但是，位于SCR催化转换器的上游的、由柴油机氧化催化剂(DOC：Diesel OxidationCatalyst)及催化烟灰过滤器(CSF：Catalyzed Soot Filter)构成的DPF(参照图4)因粒子状物质(PM)的燃烧而消耗二氧化氮(NO₂)。因此，从DPF排出并导入SCR催化转换器的气体中的一氧化氮(NO)比二氧化氮(NO₂)多很多。因此，无法维持上述优选的比率，氮氧化物(NO_x)的净化效率有可能降低。

因此，尝试想要使导入SCR催化转换器的气体中的一氧化氮和二氧化氮的比率接近1：1的优选比。此时，为了使一氧化氮和二氧化氮的比率为1：1，使铂等贵金属催化剂担载于DPF的后段的CSF，将一氧化氮的一部分氧化而转化为二氧化氮。但是，由于铂等贵金属催化剂昂贵，所以导致DPF整体的成本升高的可能性较大。此外，贵金属催化剂的氧化能力高，因此，还存在难以将一氧化氮和二氧化氮的比率调整为适当的1：1的问题。

此外，废气净化系统整体的申请给出了：作为SCR催化转换器的前段的氧化催化剂，使用一氧化钴(CoO)、二氧化锰(MnO₂)或者一氧化锆(ZrO)(参见专利文献1～3等)。进而，已经公开了使用氧化物催化剂的担载有催化剂的蜂窝(参见专利文献4)或具有净化氮氧化物的催化剂的废气净化装置(参见专利文献5)。

现有技术文献

专利文献