[发明专利]高耐热性催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于对内燃机排放的废气进行净化处理等的高耐热性催 化剂及其制造方法。

背景技术

近年来，为了除去由内燃机排放的废气中所含的烃类化合物(HC)、一 氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)等有害物质，在氧化铝(Al₂O₃)等金属氧化物载 体中负载有铂(Pt)等贵金属粒子的废气净化用催化剂得到了广泛应用。为了 提高贵金属粒子抵御周围气体氛围变化的耐久性，在传统的废气净化用催 化剂中使用了大量贵金属粒子。可是，从保护地球资源的角度出发，不主 张大量使用贵金属粒子。

鉴于上述背景，最近，已有下述关于提高贵金属粒子耐久性的尝试： 通过浸渍法将作为OSC(Oxygen Storage Component：储氧物质)材料发挥作 用的铈(Ce)或锰(Mn)等过渡金属或过渡金属化合物设置在贵金属粒子附近， 利用过渡金属或过渡金属化合物来抑制贵金属粒子周围的气体氛围变化(参 见专利文献1～4)。需要说明的是，利用这类方法，不但可提高贵金属粒子 的耐久性，同时还可期待提高贵金属粒子的活性。

专利文献1：日本特开平8-131830号公报

专利文献2：日本特开2005-000829号公报

专利文献3：日本特开2005-000830号公报

专利文献4：日本特开2003-117393号公报

发明内容

当利用过渡金属化合物来抑制贵金属粒子周围的气体氛围变化时，必 须满足贵金属粒子和过渡金属化合物粒子这二者均为微粒且相互接触。可 是，当使用浸渍法时，即使可以使贵金属粒子与过渡金属化合物粒子相互 接触也无法使二者均为微粒，或者，即使二者均为微粒也无法实现相互接 触、或是仅有少量能够相互接触，因此，很难按照预期将过渡金属化合物 粒子设置在贵金属粒子附近。另外，要提高贵金属粒子的耐久性时，贵金 属粒子的平均粒径优选在2[nm]以上；要提高贵金属粒子的活性时，贵金属 粒子的平均粒径优选在5[nm]以下。可是，由于当采用浸渍法时，贵金属粒 子的平均粒径达到1.5[nm]以下，因此很难期待贵金属粒子的耐久性提高及 活性提高。

另外，由于过渡金属化合物易于与被广泛用作金属氧化物载体的氧化 铝发生固溶，因此，仅通过将过渡金属化合物设置在贵金属粒子附近很难 取得提高贵金属粒子的活性的效果。这里，为解决上述问题，可考虑在不 与过渡金属化合物发生固溶的载体上负载过渡金属化合物的方法，但在使 用该方法时，过渡金属化合物在高温气体氛围中会发生移动而导致过渡金 属化合物间相互接触，进而引发过渡金属化合物发生聚集。另外，为了防 止过渡金属化合物聚集，还考虑通过采用逆向胶束法来制造具有较大表面 积的过渡金属化合物粒子的方法，但由于该方法中使用了有机溶剂，导致 制造成本高、且对环境造成较大负担。

此外，还考虑在比传统技术更高的温度环境下使用废气净化用催化剂， 但是，传统的废气净化用催化剂在高温下的耐热性不够充分。例如，对于 直接将贵金属粒子负载在高耐热性载体上而形成的催化剂，高温下，贵金 属粒子会在载体表面移动而趋向聚集，其结果，使得贵金属在超高温度下 很难保持其催化剂活性。另外，作为利用浸渍法将过渡金属或过渡金属化 合物设置在贵金属粒子附近而形成的催化剂，贵金属粒子在含浸液中易发 生相互聚集，其结果，会使制得的催化剂处于易于发生热聚集的状态，进 而导致催化剂的耐久性不足。此外，作为将贵金属粒子负载在氧化铝上而 形成的催化剂，由于负载在该氧化铝上的贵金属粒子在高温下会发生聚集， 因而会降低其在高温下的催化剂性能。另外，作为用二氧化铈包覆负载有 贵金属粒子的氧化铝粒子而形成的催化剂，包覆材料二氧化铈无耐热性， 其结果，会导致催化剂活性不够充分。