[发明专利]废气净化用催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及废气净化用催化剂。具体而言，涉及净化性能优良的废气净化用催化剂的载体。

本国际申请要求基于2011年6月24日申请的日本专利申请第2011-140237号的优先权，该申请的所有内容均作为参考被援引至本说明书中。

背景技术

作为用于有效地净化由内燃机排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)等的废气净化用催化剂，广泛使用三元催化剂。作为三元催化剂的代表性的构成，可列举使选自作为铂族元素的铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等中的一种或多种催化剂金属负载在由具有高耐热性的氧化物构成的多孔载体的表面上的构成。

上述废气净化用催化剂中，所使用的催化剂金属与多孔载体之间，可以说相容性有好有坏，根据催化剂性能提高、制造效率提高等各种目的存在合适的组合。例如，以往，在采用某种催化剂金属的情况下，研究能够有效地抑制该催化剂金属在高温条件下的烧结(粒子生长)的多孔载体的组成等。另外，作为用于系统地控制和理解如上所述的优选的催化剂金属和载体组成的组合的一个指标，着眼于上述催化剂金属元素或构成上述载体的元素的电负性，尝试由此规定优选的组合的范围(例如专利文献1～3)。

但是，在使用两种以上的催化剂金属作为上述催化剂金属的情况下，催化剂在高温条件下(例如800～1000℃)的使用过程中，由于该催化剂金属的烧结导致的比表面积的降低或者多种催化剂金属的合金化等，发生催化剂活性的降低。因此，为了抑制这些现象，提出了使上述两种以上的催化剂金属空间分离地负载在不同的载体上而将催化剂构成制成多层型(典型的为两层型的层叠结构)的方案。例如，专利文献4中公开了在基材的表面上具有负载有铂(Pt)的第一催化剂层且在该第一催化剂层上具有负载有铑(Rh)的第二催化剂层的废气净化用催化剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-281192号公报

专利文献2：日本特开2006-43634号公报

专利文献3：日本特开2004-195327号公报

专利文献4：日本特开2010-51847号公报

发明内容

现有技术中，如上述专利文献4中记载的至少具有两种以上的催化剂层的废气净化用催化剂(例如，具有铑催化剂层和铂催化剂层的废气净化用催化剂)，大多通过主要对各催化剂层内的催化剂金属和载体组成的组合独立地进行优化并层叠各催化剂层而形成。具体而言，例如，作为铑的载体，从抑制铑的烧结的观点出发，倾向于采用氧化锆、氧化铝，另外，作为铂的载体，以抑制铂的烧结为目的，倾向于采用氧化铈等碱性较高的氧化物。

即，以往，虽然对各催化剂层的层内的催化剂劣化的主要原因(例如，催化剂金属的烧结等)进行了很多探讨，但是，对于在各层的层间发生的现象所导致的催化剂劣化的主要原因基本没有考虑过。但是，在实际的多层型催化剂的使用过程中，会产生如下问题：各催化剂层中应被负载的催化剂金属在层间移动而与其他层的催化剂金属接触，两者发生合金化，从而催化剂活性降低。

本发明是为了解决上述问题而创新出的发明，目的在于提供具有铑催化剂层和铂催化剂层的废气净化用催化剂，其通过抑制作为催化剂金属的铂和/或铑的层间移动，抑制该催化剂金属的合金化，由此提高净化性能。

本发明人从多种角度进行了研究，完成了能够实现上述目的的本发明。

即，这里公开的废气净化用催化剂具备基材和形成在该基材的表面上的催化剂层。另外，上述催化剂层具备具有第一载体和负载在该第一载体上的铑的铑催化剂层以及具有第二载体和负载在该第二载体上的铂的铂催化剂层。而且特征在于，对上述铑催化剂层中含有的元素中除铂族元素和氧之外的元素计算出的鲍林电负性的摩尔平均值(X)与对上述铂催化剂层中含有的元素中除铂族元素和氧的元素计算出的鲍林电负性的摩尔平均值(Y)的关系为1.30≤X≤1.45且1.47≤Y≤2.0。

在此，本说明书中的“鲍林电负性”或“电负性”是指莱纳斯·鲍林著的“The Nature of the chemical Bond”第3版、康奈尔大学出版局(1960年)中主张的电负性，其具体的数值定义为上述著作中记载的电负性的值。