[发明专利]尾气净化用催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾气净化用催化剂及其制备方法。

背景技术

到目前为止，为了对从汽车发动机排出的HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)以及NO_x(氮氧化物)等有害物质进行净化而使用Pt、Pd或Rh等催化剂金属被由氧化物形成的负载材负载的尾气净化用催化剂(三效催化剂)。

已知：作为尾气净化用催化剂使用的是例如由CeO₂负载Pt的催化剂，该催化剂具有有优良的氧储放能力，对CO和HC的氧化净化性能优良。而且，该催化剂还会借助水气变换反应(water gas shift react i on)高效率地生成H₂，利用该H₂促进对NO_x的还原净化。

尾气净化用催化剂达到规定的温度后会活化而能够通过氧化或还原将尾气中的所述有害物质净化为无害气体，但是在发动机尚未热起来的启动初期，因为尾气温度低，所以催化剂不会活化。因此，在发动机启动初期,尾气在其中的有害物质未被净化的情况下就被释放到大气中。因此，至今一直在寻求一种即使在低温区域也会活化的高尾气净化性能催化剂。

日本公开特许公报特开2003-265958号公报中公开了以下催化剂材。即，在该催化剂中作为催化剂金属的贵金属由含有作为主要成分的CeO₂和ZrO₂的复合氧化物负载，该催化剂在还原环境中在600℃～1000℃的温度下进行了热处理。根据日本公开特许公报特开2003-265958号公报中所公开的催化剂材，贵金属成为进行CeO₂中的晶格氧的吸放的出入口，在低温区域在还原性环境下也能够释放氧，显示出了良好的尾气净化性能。

发明内容

如果上述尾气净化用催化剂暴露在高温尾气中，就会出现对有害物质的净化性能下降的情况。这是因为负载材所负载的催化剂金属会凝结，或者会固溶于负载材，催化剂金属的与尾气接触的表面积就会减小，催化剂的活化点减少之故。其结果是，尾气会在其中的有害物质未被充分净化的情况下被释放到大气中。

已知：上述催化剂金属中的Rh具有对NO_x进行还原的作用、对HC和CO进行部分氧化的作用。如果Rh处于氧化状态，对NO_x的还原作用就会减弱，另一方面，如果Rh完全处于还原状态，对HC和CO的部分氧化作用就会减弱。催化性能就这样随着Rh的性质和状态而发生变化。而且，催化性能对负载Rh的负载材的性质和状态也有影响。为获得从低温域就开始发挥催化剂活性且高效率的尾气净化能，就需要使Rh具有能够发挥出最佳催化性能的性质和状态，增加催化剂的活化点，由非常适于提高催化性能的负载材来负载Rh。

本发明正是鉴于上述问题而完成的。其目的在于：获得在低温域也会活化、能够高效率地对尾气中的有害物质进行净化的高催化性能的催化剂。

本申请发明人为达成上述目的，进一步做了实验与研究。结果发现：含有对Rh负载Zr系复合氧化物进行了还原处理的复合氧化物的尾气净化用催化剂，在低温域也会活化，能够高效率地对尾气中的有害物质进行净化，最终完成了本发明。其中，Rh被由Zr、和Ce以外的稀土族金属形成的Zr系复合氧化物负载即形成上述Rh负载Zr系复合氧化物。

亦即，本发明所涉及的尾气净化用催化剂是一种在基材上设置有含Rh的含Rh催化剂层的尾气净化用催化剂，含Rh催化剂层含有Rh被由Zr、和Ce以外的稀土族金属形成的Zr系复合氧化物负载的Rh负载Zr系复合氧化物，事先对Rh负载Zr系复合氧化物进行了还原处理。

在本发明所涉及的尾气净化用催化剂中，含Rh催化剂层中含有Zr系复合氧化物，因为该Zr系复合氧化物具有氧离子传导性，能够通过氧离子传导释放活性氧，所以能够通过氧离子传导释放出活性氧，因而能够促进对HC和CO的氧化净化。而且，Rh负载Zr系复合氧化物会促进蒸汽再形成反应(steam refo rmi ng react i on)，通过该反应生成H₂，也能够促进对NOx的还原净化。