[发明专利]废气净化催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及废气净化催化剂(exhaust gas purifying catalyst)及其制造方法，所述废气净化催化剂适用于对内燃机排放的废气进行净化处理。

背景技术

目前，贵金属例如铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)作为三元催化剂的催化剂活性成分是已公知的，所述三元催化剂能够同时净化废气中所含的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO_x)。另外，这些贵金属承载在例如氧化物载体(例如氧化铝、氧化锆和二氧化钛)上的废气净化催化剂是已公知的。如下形成所述废气净化催化剂：将所述废气净化催化剂涂覆在堇青石等制成的蜂窝基体的内壁表面上，并对从内燃机引入所述蜂窝基体的废气进行净化。

另外，作为废气净化催化剂，为提高催化性能，向其中添加助催化剂成分。所述助催化剂成分为例如过渡金属的氧化物。添加助催化剂成分以使其接触或接近作为催化剂活性成分的贵金属粒子，由此发挥作为活性部位的作用，从而可提高催化活性。

近年来，在汽油发动机排量提高以及高速行驶增加的背景下，汽车废气的温度日趋升高。另外，在这种发动机起动时，为了将蜂窝基体的温度快速升高到废气净化催化剂能够净化废气的温度，将其中形成有废气净化催化剂的蜂窝基体直接置于发动机下。由此可见，废气净化催化剂已开始在比以往高的温度范围内使用。

常规的催化剂在实际废气中的耐久性差，并且在一些情况下，由于高温，在贵金属自身当中发生晶粒(grain)生长，从而降低了所述贵金属的活性。

在添加有助催化剂成分的废气净化催化剂中，将助催化剂成分置于贵金属粒子周围，从而可通过过渡金属或过渡金属化合物抑制贵金属粒子周围的气氛变化。由此可见，已尝试提高贵金属粒子在实际废气中的耐久性(参考特开H8-131830号公报(1996年出版)、特开平2005-000829号公报、2005-000830号公报和2003-117393号公报)。应当注意的是，根据所述公报披露的这些方法，除提高贵金属粒子的耐久性之外，还可期待提高贵金属粒子的活性。

发明内容

然而，在采用普通浸渍法制造助催化剂成分置于贵金属粒子周围的废气净化催化剂时，贵金属粒子和助催化剂成分在制造过程中易于凝聚。因而，造成助催化剂成分粒子易于热凝聚的状态。由此可见，难以期待催化剂耐久性和活性的提高。

另外，当在废气净化催化剂中贵金属粒子承载在氧化铝(广泛用作金属氧化物载体)上时，贵金属粒子在高温气氛下移动并相互接触，从而使得贵金属粒子凝聚。另外，由于过渡金属化合物易于固溶在氧化铝中，所以仅仅通过将过渡金属化合物置于贵金属粒子周围，难以获得提高贵金属粒子活性的效果。

此外，当在废气净化催化剂中承载贵金属粒子的氧化铝被氧化铈(CeO₂)包封时，尽管贵金属粒子的移动得以抑制，但由于氧化铈的耐久性差，所以使得高温下催化活性下降。因而，难以提高催化剂的耐久性和活性。

本发明的废气净化催化剂包括：贵金属粒子；第一化合物，其与贵金属粒子接触并抑制贵金属粒子的移动；以及第二化合物，其包封贵金属粒子和第一化合物，抑制贵金属粒子的移动并抑制第一化合物相互接触之后的凝聚，其中第一化合物承载贵金属粒子，并且承载贵金属粒子的第一化合物的单体(single piece)或聚集体包含在被第二化合物彼此隔开的区域中，并且第一化合物为包含稀土元素的复合物。

另外，本发明的废气净化催化剂的制造方法包括：预先烧结第一化合物，然后将贵金属粒子承载于所述第一化合物之上；对承载贵金属粒子的第一化合物进行研磨；在承载贵金属粒子的经研磨的第一化合物的周围，形成第二化合物。

附图说明

结合附图，在本发明实施方案的详细说明中，本发明的上述和其它目的、特征和优势将更加充分地显现，其中：

图1为本发明实施方案的废气净化催化剂构造的示意图；

图2A和2B为显示本发明的废气净化催化剂实例的金属结构图；

图3为显示D2/D1与HC转化率达到50％时的温度的关系图；

图4为显示本发明的催化剂粉末的结构显微图；

图5为显示贵金属粒径与贵金属表面积的关系图；

图6为显示贵金属粒径与贵金属原子数的关系图；

图7为显示D2/D3与贵金属粒子表面积的关系图。

具体实施方式

以下将利用附图对本发明的废气净化催化剂的实施方案进行说明。