[发明专利]无机氧化物和使用该无机氧化物获得的用于净化废气的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及无机氧化物和使用该无机氧化物获得的用于净化废气的催化剂

背景技术

为了甚至在高温使用长时间时仍保持催化活性，要求用于净化内燃机等的废气的净化废气催化剂具有耐受非常高的温度的性能。

例如，其中具有催化活性的金属负载在由粒状金属氧化物制成的载体上的净化废气催化剂是已知的。例如，为了增强这种净化废气催化剂的耐热性，日本未审专利申请公开05-285386(文献1)公开了使用一种固溶体作为载体而获得的催化剂，该固溶体是通过将稀土元素的氧化物溶于氧化锆粒子中而形成的。日本未审专利申请公开09-141098(文献2)公开了一种催化剂，该催化剂是通过使用氧化铝和稀土元素的氧化物的组合作为载体而获得的。

但是，常规催化剂，例如文献1和2中公开的那些，耐热性仍然不足。

日本未审专利申请公开2006-55836(文献3)公开了一种粒状无机氧化物，其包含氧化铝、不与氧化铝形成复合氧化物的金属氧化物、和包括至少一种稀土元素和碱土元素的附加元素。在该粒状无机氧化物中，以其氧化物含量计，附加元素相对于附加元素、氧化铝中的铝、所述金属氧化物中的金属元素总量的百分含量为1.5摩尔％至5.6摩尔％(以元素含量计，为3.0原子％至11.2原子％)。无机氧化物中至少80％的初级粒子具有100nm或更小的粒径。至少一部分初级粒子具有表面集中区，其中所述附加元素的百分含量在其表面层部分局部地增大。该文献的说明书描述了所述 无机氧化物，其中以氧化物量计，相对于所述无机氧化物全部含量的1质量％至5质量％的所述附加元素存在于该表面集中区。

但是，即使文献3中描述的使用无机氧化物作为载体而获得的催化剂由于载体的耐热性提高而具有较高的耐热性，但是，这种催化剂并不必然具有足够的耐热性。

发明内容

考虑到传统技术中的上述问题，研究出了本发明。本发明的一个目标是提供具有优异耐热性的无机氧化物和使用该无机氧化物获得的用于净化废气的催化剂。

为了实现上述目的，本发明人进行了积极的研究。结果本发明人发现，基础附加元素(它们通常被认为提高了耐热性)的百分含量不必处于常规催化剂(例如文献3中的催化剂)中的适宜范围。

为了实现上述目的，本发明人进一步进行了研究。结果，本发明人发现：在包含氧化铝、不与氧化铝形成复合氧化物的金属氧化物和特定附加元素的粒状无机氧化物中，其中无机氧化物中包含的所述附加元素使得附加元素在无机氧化物中初级粒子表面层部分中的浓度局部变高，无机氧化物中附加元素的百分含量被调整在极为特别的范围，而且所述附加元素在该附加元素的浓度局部增大的区域(表面集中区)的量被调整在适宜的范围；这样，出人意料地，可以获得耐热性极为优异的无机氧化物。该发现使得本发明人完成了本发明。

本发明的无机氧化物是一种粒状无机氧化物，包含氧化铝、不与氧化铝形成复合氧化物的金属氧化物和至少一种选自由稀土元素和碱土元素组成的组的附加元素。在本发明的无机氧化物中，以元素含量计，附加元素相对于氧化铝中的铝、所述金属氧化物中的金属元素和所述附加元素的总量的百分含量为1.1原子％至8.0原子％。无机氧化物中至少80％的初级粒子具有100nm或更小的粒径。至少一部分初级粒子具有表面集中区，其中所述附加元素的百分含量在其表面层部分局部地增大。以氧化物的量 计，所述表面集中区中附加元素相对于所述无机氧化物总量的含量为0.06质量％至0.98质量％。

在本发明的无机氧化物中，所述金属氧化物优选至少含有氧化锆。

此外，在本发明的无机氧化物中，所述金属氧化物更优选包含至少一种选自由ZrO₂、ZrO₂-CeO₂、ZrO₂-Y₂O₃、ZrO₂-La₂O₃、ZrO₂-Nd₂O₃和ZrO₂-Pr₂O₃组成的组的氧化物。

在本发明的无机氧化物中，所述附加元素优选为至少一种选自由Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc和Ce组成的组的元素，更优选为至少一种选自由Y、La、Pr、Nd、Yb、Mg、Ca和Ba组成的组的元素，特别优选为至少一种选自由La和Nd组成的组的元素。