[发明专利]排气净化催化剂用复合氧化物粉末及其制造方法、排气净化催化剂以及排气净化催化剂过滤器

说明书

本申请是申请日为2007年10月12日、申请号为200780044437.3、发明名称为“排气净化催化剂用复合氧化物和排气净化催化剂以及柴油机排气净化用过滤器”的专利申请的分案申请。

相关申请的描述

本申请以2006年12月1日申请的日本专利申请2006－326161号作为在先申请，要求优先权。

技术领域

本发明涉及适于燃烧从汽车等的柴油发动机排出的排气中的颗粒状物质(以下有时称为PM。)的排气净化催化剂用复合氧化物(多种元素与氧构成的氧化物)和使用该复合氧化物的排气净化催化剂以及柴油机排气净化用过滤器。

背景技术

作为从柴油发动机排气中除去PM的一般方法，使用在排气流路中设置由多孔质体陶瓷形成的柴油机微粒过滤器(以下有时称为DPF。)来捕集(trap)PM的方法。这里的PM是以碳为主体的微粒。因此，在该DPF中捕集的PM间歇或连续地进行燃烧处理，该DPF再生为PM捕集前的状态。并且，该DPF再生处理一般使用如下方法：通过电加热器、燃烧炉等从外部强制加热燃烧PM的方法；将氧化催化剂设置在发动机侧而非DPF中，通过该氧化催化剂将排气中含有的NO转化为NO₂，通过该NO₂的氧化作用燃烧PM的方法等。

另一方面，作为柴油发动机排气的问题，可以列举氮氧化物(NOx)、烃和一氧化碳的排出。而且，为了降低这些氮氧化物(NOx)、烃、一氧化碳，已经提出了各种氧化催化剂(参照专利文献1～3)。

专利文献1：日本特开2006-130444号公报

专利文献2：日本特开平7-51544号公报

专利文献3：日本特开平6-211525号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，为了DPF再生处理，使用电加热器、燃烧炉时需要在外部设置动力源，另外需要用于确保和操作这些动力源的构造等，系统本身复杂化。另外，具有各种应该解决的问题：使用氧化催化剂时，该氧化催化剂的催化活性越充分发挥，排气温度越不高；在柴油发动机没有在规定的驾驶状况下时，在排气中将不含有PM燃烧所需量的NO等。

因此，作为DPF的更理想的再生处理方法，本发明人等考虑到了将催化剂负载于DPF自身上，通过该负载催化剂的催化作用降低PM的燃烧温度，然后使PM燃烧的方法。

因此，本发明人等进行了研究，结果，在将催化剂金属Pt负载于高比表面积氧化铝或氧化铈等而获得的氧化催化剂中，在接近排气温度的温度水平下，Pt的燃烧PM的催化作用很低，因此难以燃烧除去PM。此外，根据本发明人等的研究，还具有后述硫中毒而降低催化活性的问题。

这里说明由于硫中毒而导致的催化活性降低。在柴油发动机中使用的燃料中含有少量的硫成分。该燃料中的硫成分在发动机中燃烧，形成硫氧化物，混入到排气中，因此，上述氧化催化剂长时间接触该排气中的硫氧化物。于是，氧化催化剂的表面和内部与该硫氧化物发生反应，引起催化功能降低(硫中毒)，从而使PM的燃烧温度升高。

鉴于这种现状，本发明所要解决的问题是提供能够在更低温度下燃烧柴油发动机排气中的PM，而且可抑制由于该排气中含有的硫氧化物导致的催化功能降低(即具有高耐硫性)的排气净化催化剂用复合氧化物和排气净化催化剂以及柴油机排气净化用过滤器。

用于解决问题的方案

发明人等进行了深入研究，结果发现，以Ce、Bi、M(其中M是选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种以上的元素。)和氧作为构成元素的复合氧化物，或者该复合氧化物进一步含有R(其中R是选自Zr、Pr、Tb中的一种以上的元素。)作为构成元素的复合氧化物可以实现上述目的，从而完成了本发明。

也就是说，用于解决上述问题的第1种方案为，排气净化催化剂用复合氧化物，其特征在于，由Ce、Bi、M(其中M是选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种以上的元素。)和氧构成。

第2种方案为，排气净化催化剂用复合氧化物，其特征在于，由Ce、Bi、M(其中M是选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种以上的元素。)、R(其中R是选自Zr、Pr、Tb中的一种以上的元素。)和氧构成。