[发明专利]汽油贫燃发动机用LNT层叠催化剂、及使用其的废气净化装置

说明书

本发明提供NO_x吸留率进一步提高、能呈现更高NO_x净化率的汽油贫燃发动机用LNT层叠催化剂及使用其的废气净化装置等。汽油贫燃发动机用LNT层叠催化剂具备基材(11)、第1催化剂层(L1)和第2催化剂层(R1)，第1催化剂层包含负载了Pt及Pd以及BaO的二氧化铈氧化铝系母材粒子，第2催化剂层包含负载了Pt及Rh的二氧化铈氧化铝系母材粒子，相对于第1催化剂层的固态成分总量，第1催化剂层中含有的Pt的含量以金属换算计为0.45～0.85质量％，第1催化剂层含有的Pt中，深度区域(L1a)、(L1b)的含有比例为88质量％～90质量％，深度区域(L1c)的含有比例为10～12质量％，相对于第1催化剂层的总量，第1催化剂层含有的Ba的含量以氧化物换算计为4～11质量％，第2催化剂层实质上不含Ba。

技术领域

本发明涉及提高了NO_x吸留率的汽油贫燃发动机用LNT层叠催化剂、及使用其的废气净化装置。

背景技术

为了满足大气污染防治法等排放限制标准，必须减少来自客车等中使用的内燃机、例如发动机的氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)、及烃(HC)等的排出。在使用以往的三元催化剂(TWC)的废气净化系统中，通过使发动机在化学计量的空燃比(空气/燃料的比率，A/F)条件或其附近条件下运行，并且将规定的三元催化剂安装于发动机出口的排气管中，从而同时减少这三种污染物质。

另一方面，从防止近年来的由二氧化碳(CO₂)导致的地球温室效应、有效利用有限资源等的观点考虑，高效地利用少量燃料的内燃机、例如稀薄燃烧(贫燃)型汽油发动机及柴油发动机受到关注。向稀薄燃烧发动机供给的燃烧混合物中，空气与燃料之比被维持为大幅超过化学计量比，因此结果是，产生的废气是稀薄的，即氧含量较高。

稀薄燃烧发动机提供高的燃料效率，但由于发动机中吸入的空气的量比化学计量的空燃比多，因此产生与以往的废气净化不同的优点、缺点。即，作为优点，可举出：由于空气多于化学计量量，因此作为还原性成分的HC、CO容易被剩余的氧氧化除去。另一方面，作为缺点，可举出：由于空气多于化学计量量，因此作为氧化性成分的NO_x因HC、CO等还原性成分的不足而难以被还原除去。另外，在稀薄燃烧发动机中，由于始终持续地使空气的量多于化学计量量，因此不仅原本NO_x自身就容易生成，而且因HC、CO等还原剂的不足，NO_x的还原净化非常困难。基于这些理由等，作为用于对从稀薄燃烧发动机产生的废气进行处理的催化剂，与以往的三元催化剂不同，要求充分地确保NO_x的还原净化的设计。

作为用于以高效率进行从稀薄燃烧发动机排出的NO_x的还原净化的催化剂，研究了贫NO_x捕获(Lean NOx Trap：LNT)催化剂。LNT催化剂中，作为NO_x吸留材料等，使用了钡、镁、钙、锶等碱土金属氧化物、锂、钠、钾、铷等碱金属氧化物、铈、镧、镨、钕等稀土氧化物成分。

另外，LNT催化剂中，除上述的NO_x吸留催化剂等外，还经常使用铂·钯·铑这样的贵金属系活性种、二氧化铈、二氧化锆、二氧化铈-二氧化锆系复合氧化物等助催化剂成分。这些二氧化铈、二氧化锆等助催化剂成分在燃料过浓工作期间(富含(rich))内促进水性气体转变反应、蒸汽重整反应，起到将废气中的CO、HC转换为H₂的作用。通过这些助催化剂的功能，转换得到的H₂具有高的NO_x还原效率，因此，能够以少的燃料量高效率地将吸留于NO_x吸留材料中的NO_x还原。

作为LNT催化剂的现有技术，例如提出了下述氮氧化物储存催化剂，其特征在于，其是在支承体上具有被膜的氮氧化物储存催化剂，上述被膜包含氮氧化物储存材料，所述氮氧化物储存材料含有在粒子上负载碱土金属氧化物的二氧化铈粒子，上述二氧化铈的微晶尺寸为约10～20nm，上述碱土金属氧化物的微晶尺寸为约20～40nm(参见专利文献1)。