[发明专利]催化剂组合物和废气净化方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及催化剂组合物和废气净化方法。本发明特别涉及用于净化汽车内燃机等的废气的废气净化催化剂和废气净化方法。

2.相关技术描述

在来自内燃机，如汽车发动机的废气中含有氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、烃(HC)等。因此，通常，在用氧化CO和HC并还原NOx的废气净化催化剂净化后，将该废气排放到空气中。

此外，内燃机排出的废气除氮氧化物和其它上述物质外还含有被称作颗粒物(PM)或微粒的粒状材料。近年来，对PM的限制变得比以前更严格，因此要求与氮氧化物和其它物质一起有效除去PM。

为了除去PM，在一种方法中将PM收集在过滤器，如柴油机微粒过滤器上，并通过间歇提高该过滤器的温度而氧化除去收集的PM。

但是，需要高温才能通过氧化除去收集在过滤器上的PM，这可能造成燃料消耗变差。此外，在依赖于过滤器的PM脱除中，归因于该过滤器的压力损失也可能造成燃料消耗变差。

对于这一问题，提出一种借助具有强氧化能力的催化剂促进PMs的氧化脱除的方法。

关于这一点，日本专利申请公开No.2010-196552(JP2010-196552A)提出一种方法，其中在进行理论空燃比(化学计量)运行的内燃机的废气净化中，使用具有二氧化铈(Ce₂O₃)或氧化镨(Pr₂O₃)作为主要组分的材料和具有氧化钕(Nd₂O₃)作为主要组分的材料，并按需要，废气的空燃比在理论空燃比(14.5)附近轻微和连续波动，更具体地，例如，该空燃比在14.0至15.0的范围内连续波动，由此将二氧化铈或氧化镨氧化和还原并由此生成活性氧，并通过用活性氧氧化而除去废气中的PMs。

本发明提供了用于通过氧化除去PMs的废气净化催化剂和废气净化方法。

JP2010-196552A提出一种在进行理论空燃比(化学计量)运行的内燃机中通过氧化除去PMs的方法。但是，根据该方法，由于推测净化来自进行理论空燃比(化学计量)运行的内燃机的废气，燃料消耗仍有改进的空间。

发明概述

另一方面，本发明的废气净化催化剂用于来自从燃料消耗的角度被认为优选的贫燃发动机，如贫燃汽油发动机或柴油发动机的废气中所含的PMs的氧化脱除。

本发明人幸运地发现，氧化镨和氧化钕的组合优选用于贫燃发动机的废气中的PMs的氧化脱除。

本发明的一个实施方案的催化剂组合物包括：选自氧化镨、氧化铽及其组合的第一金属氧化物；为氧化钕的第二金属氧化物；为二氧化锆或二氧化锆和二氧化铈的组合形式的第三金属氧化物；和选自氧化镧、氧化钇、氧化钡、氧化钙、氧化锶、氧化硅及其组合的第四金属氧化物。

该实施方案的催化剂组合物可包括为氧化镧和氧化钇的组合或氧化镧和氧化硅的组合的第四金属氧化物。

该实施方案的催化剂组合物可包括第一至第四金属氧化物，在各自中形成含有这些氧化物的复合氧化物。

该实施方案的催化剂组合物可包括在转换为三价氧化物时1:9至9:1重量比的第一金属氧化物和第二金属氧化物。

该实施方案的催化剂组合物可以使得在第一和第二金属氧化物转换为三价氧化物时第一和第二金属氧化物的总和与第三金属氧化物的重量比为1:9至9:1。

该实施方案的催化剂组合物可以使得在第一和第二金属氧化物转换为三价氧化物时第一和第二金属氧化物的总和与第四金属氧化物的重量比为10:0.1至10:5。

该实施方案的催化剂组合物可进一步包括负载在第一和第二金属氧化物上的贵金属。

该实施方案的催化剂组合物可以是废气净化催化剂。

该实施方案的催化剂组合物可以是用于贫燃发动机的废气净化催化剂。

本发明的该实施方案的催化剂装置可包括基底材料和负载在该基底材料上的该实施方案的催化剂组合物。

该实施方案的催化剂装置可进一步包括负载在该基底材料上的二氧化铈颗粒。

该实施方案的催化剂装置可包括为直流式蜂窝基底材料的基底材料。

该实施方案的净化废气的方法可包括使贫燃发动机的废气与该实施方案的催化剂组合物接触或将贫燃发动机的废气引入该实施方案的催化剂装置。

该实施方案的净化废气的方法可以使得该贫燃发动机是作为贫燃发动机的贫燃汽油发动机或柴油发动机。