[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

柴油机的尾气处理装置通常由氧化催化剂(DOC)部和设置在该氧化催化剂部下游的柴油机颗粒物滤清器(diesel Particulate filter，DPF)构成。利用DOC对尾气中的HC(碳氢化合物)和CO进行氧化净化，NO_x(氮氧化物)中的NO被氧化成NO₂。利用DOC的催化反应热使DPF升温，NO₂所具有的较强的氧化能力促进沉积在DPF上的颗粒物(Particulate Matter，PM)燃烧。发动机刚起动后的DOC的活性较低，因而将沸石作为HC捕集材而设置在DOC部中，以便HC不会以未被净化的状态直接被排出。

另一方面，为了净化NO_x，在稀薄混合汽油机(lean burn gasoline engine)、柴油机中还利用稀薄NO_x捕集催化剂(LNT催化剂)。当尾气的空燃比因储NO_x材而过大时，该LNT催化剂储藏NO_x。然后，利用使发动机的空燃比变为较小值的高浓度净化(rich purge)处理，来进行NO_x的释放以及利用未燃气体将NO_x还原。储NO_x材能够使用碱金属或碱性稀土族金属。但是，碱金属会在晶粒边界形成玻璃相来使载体强度降低，因而实际生产中通常采用不会引起如上所述的问题的碱性稀土族金属，上述晶粒边界是形成催化剂载体的堇青石的晶粒边界。

然而，如专利文献1中的记载那样，有如下的提议，即：汽油机的尾气净化用催化剂中，在一体结构型载体上以层叠状态设置含沸石的HC吸附材层和含储NO_x材的金属催化剂层。在该金属催化剂层上设置有负载有Pd(钯)的氧化铝、负载有Pd的铈(Ce)氧化物、负载有Rh的氧化铝以及负载有Pt的氧化铝。

此外，专利文献2中关于LNT催化剂有如下的记载，即：LNT催化剂包括下层和上层，使Pt(铂)、Rh(铑)以及储NO_x材浸渗在上述两个层中来将Pt、Rh以及储NO_x材负载在上述两个层上，该下层以混合状态含有活性氧化铝和CePr(铈镨)复合氧化物，该上层以混合状态含有负载有Rh的氧化铝和掺杂Rh的CeZr(铈锆)复合氧化物。

专利文献1：日本公开专利公报特开2001－113173号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2006－43541号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在专利文献1、2中记载的负载有Rh的氧化铝对还原NO_x有用，通过将Rh负载在活性氧化铝上来实现Rh的高分散化。然而，由于Rh与氧化铝的亲和性高，因此如果使Rh暴露在高温尾气中，则存在Rh被活性氧化铝埋藏而失去活性这样的问题。富氧氛围下Rh本身被氧化，从而还存在催化剂活性降低这样的问题。

本发明是鉴于所述问题而完成的。其目的在于：解决在包括下侧催化剂层和上侧催化剂层的尾气净化用催化剂中将Rh负载在活性氧化铝上之际的上述问题来提高对HC、CO以及NO_x的净化性能，该下侧催化剂层具有对HC和CO的氧化能力，该上侧催化剂层具有对NO_x的还原能力。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述问题，在本发明中，将Rh以掺杂在含Ce氧化物中的状态负载在活性氧化铝上。

即，在此提出的尾气净化用催化剂的特征在于，在载体上包括下侧催化剂层和上侧催化剂层，上述下侧催化剂层具有氧化HC和CO的催化能力，上述上侧催化剂层具有还原NO_x的催化能力，

上述下侧催化剂层中含有沸石、含Ce氧化物、活性氧化铝以及作为金属催化剂的Pt和Pd，

上述上侧催化剂层中含有负载有掺杂Rh的含Ce氧化物的活性氧化铝和储NO_x材。

在此，掺杂Rh的含Ce氧化物是一种Rh固溶在含Ce氧化物中(Rh配置在含Ce氧化物的晶格结点上或者晶格结点之间)的物质。含Ce氧化物可以是氧化铈(Ce)，也可以是Ce和Zr、Pr、Nd(钕)等其他过渡金属中的一种或者两种以上物质的复合氧化物。