專利名稱：廢氣凈化催化劑的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種廢氣凈化催化劑。更具體地，其涉及一種應(yīng)用具有高O2貯存能力的氧化鈰的廢氣凈化催化劑。
相關(guān)技術(shù)描述從內(nèi)燃機(jī)如汽車發(fā)動機(jī)排放出的廢氣含有有害組分如烴(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOX)等。當(dāng)包含這些有害組分的廢氣以其自身形式排放時，就已經(jīng)發(fā)生了環(huán)境污染，或者說環(huán)境受到了破壞。因此包含有害組分的廢氣需要應(yīng)用廢氣凈化催化劑凈化后才能排放。
廢氣凈化催化劑通常以如下方式制備。在催化劑載體基質(zhì)的表面上形成一層負(fù)載層。所述負(fù)載層由耐熱的無機(jī)氧化物如氧化鋁組成。催化組分載帶于負(fù)載層上。另外，根據(jù)催化劑載體基質(zhì)的形狀，廢氣凈化催化劑可以被分為單塊、顆粒狀以及管狀的廢氣凈化催化劑。對于催化劑載體基質(zhì)的材料，應(yīng)用耐熱材料，這是因?yàn)榇呋瘎┹d體基質(zhì)暴露于高溫廢氣中。這種材料可以是陶瓷如堇青石、耐熱金屬如不銹鋼。
最近已經(jīng)開發(fā)了多種能夠凈化有害組分的廢氣凈化催化劑。
當(dāng)利用廢氣凈化催化劑凈化廢氣時，HC的凈化強(qiáng)烈地受廢氣溫度影響。相應(yīng)地，HC通常在300℃或更高的溫度下凈化。因此，當(dāng)廢氣溫度很低時，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)剛剛啟動之后，催化組分的催化活性很低，以至于很難凈化廢氣中的HC。另外，當(dāng)發(fā)動機(jī)剛剛啟動后，HC大量排出，占廢氣很大比例。
因此，在廢氣凈化中抑制在低溫下HC的排放是一個很重要的問題。
為了處理這個問題，已經(jīng)開發(fā)了如下廢氣凈化催化劑，正如在如下五個專利文件中所公開的日本待審專利公開(KOKAI)No.2001-212,464；
PCT申請No.2000-507,877的翻譯版本的國家公開；日本待審專利公開(KOKAI)No.2000-117,106；日本待審專利公開(KOKAI)No.7-16,460；和日本待審專利公開(KOKAI)No.56-124,442。
日本待審專利公開(KOKAI)No.2001-212,464公開了一種廢氣凈化催化劑，其包括整體結(jié)構(gòu)的載體、層壓于整體結(jié)構(gòu)載體上的HC吸附層、以及層壓于HC吸附層上的H2產(chǎn)生-NOX凈化催化層。另外，該公開物公開了在H2產(chǎn)生-NOX凈化催化層中含有載帶Pd的氧化鈰和載帶Rh的氧化鋯，它們分別用作HC重整組分和CO-和-蒸汽重整組分。
PCT申請No.2000-507,877的翻譯版本的國家公開公開了一種催化組合物，該組合物包括作為第一基質(zhì)的氧化鈰和氧化鋯，其中鈰/鋯的原子比至少為1，還包括作為第二基質(zhì)的選自釔、鑭和鐠氧化物的至少一種氧化物。對于所述催化組合物，該公開物公開的氧化物組合物由化學(xué)通式CexZryMzO2表示。
日本待審專利公開(KOKAI)No.2000-117,106公開了一種用于貧燃發(fā)動機(jī)的廢氣凈化催化劑，該廢氣凈化催化劑包括載帶有鉑的耐火無機(jī)氧化物、載帶有鈀的含鈰氧化物、以及堿金屬和/或堿土金屬的氧化物。
日本待審專利公開(KOKAI)No.7-16,460公開了一種可用于廢氣凈化催化劑的復(fù)合氧化物。該復(fù)合氧化物包括氧化鋯和含鈰的稀土元素。
日本待審專利公開(KOKAI)No.56-124,442公開了一種廢氣凈化催化劑，其包括由基質(zhì)和包含氧化鋯并在基質(zhì)表面上形成的多孔層組成的載體、以及載帶在載體上的貴金屬。
另外，在廢氣凈化催化劑中，不僅需要進(jìn)一步提高HC凈化能力，而且需要提高其它凈化能力。
發(fā)明概述在上述情況下開發(fā)了本發(fā)明。因此本發(fā)明的目的是提供一種廢氣凈化催化劑，該催化劑不僅能夠在低溫區(qū)域內(nèi)，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)剛剛啟動之后，表現(xiàn)出有效的凈化性能，而且具有增強(qiáng)的整體凈化性能。
本發(fā)明的發(fā)明者們反復(fù)研究廢氣凈化催化劑中的HC凈化和廢氣凈化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)廢氣凈化催化劑包括一負(fù)載層時可以實(shí)現(xiàn)這一目的，所述負(fù)載層主要由具有高O2貯存能力的氧化鈰組成。因此他們完成了本發(fā)明。
例如，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑包括催化劑載體基質(zhì)；在催化劑載體基質(zhì)上形成的負(fù)載層，所述負(fù)載層含有當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時總量為80wt％或更多的氧化鈰和氧化鋯、或者當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時其量為80wt％或更多的鈰-鋯化合物、以及選自釔、鑭、鐵和鉀的至少一種添加劑組分；以及載帶在負(fù)載層上的催化組分。
本發(fā)明的廢氣凈化催化劑配有一包含具有高O2貯存能力的氧化鈰的負(fù)載層。因此，其表現(xiàn)出高的O2貯存能力以及好的廢氣凈化能力。
附圖的簡要描述當(dāng)組合考慮附圖及詳細(xì)說明書時，參考如下詳細(xì)描述可以更完全地理解本發(fā)明及其許多優(yōu)點(diǎn)，所有附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分

圖1的圖線描述了在壽命試驗(yàn)前利用實(shí)施例1-7及比較例1-4的廢氣凈化催化劑所得到的CO轉(zhuǎn)化率測量結(jié)果；以及圖2的圖線描述了在壽命試驗(yàn)后利用實(shí)施例1-7及比較例1-4的廢氣凈化催化劑所得到的CO轉(zhuǎn)化率測量結(jié)果。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述在已經(jīng)概括描述了本發(fā)明后，通過參考具體的優(yōu)選實(shí)施方案可以進(jìn)一步理解本發(fā)明，而所述優(yōu)選實(shí)施方案在這里僅針對描述目的而提供，并不打算對所附權(quán)利要求的范圍構(gòu)成限制。
本發(fā)明的廢氣凈化催化劑包括催化劑載體基質(zhì)、負(fù)載層和催化組分。在本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，負(fù)載層含有氧化鈰和氧化鋯或者鈰-鋯化合物、以及選自釔、鑭、鐵和鉀的至少一種添加劑組分。當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時，氧化鈰和氧化鋯的總量或者鈰-鋯化合物的量為80wt％或更多。
當(dāng)負(fù)載層含有氧化鈰和氧化鋯或鈰-鋯化合物時，可以構(gòu)造不太耐熱的帶有氧化鈰的負(fù)載層。具體地，當(dāng)氧化鈰暴露于800℃或更高溫度的熱時，其很難表現(xiàn)出比表面積，從而在催化劑載體基質(zhì)上負(fù)載大量氧化鈰是很難的。但當(dāng)按照與氧化鋯共存的方式而在催化劑載體基質(zhì)上負(fù)載氧化鈰時，或者當(dāng)在催化劑載體基質(zhì)上負(fù)載氧化鈰而形成鈰-鋯化合物時，可以形成本發(fā)明廢氣凈化催化劑的帶有氧化鈰的負(fù)載層，因?yàn)榧词乖?00℃或更高溫度的熱下暴露時，與鋯共存的氧化鈰或鈰-鋯化合物不可能表現(xiàn)出降低的比表面積。
當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％，負(fù)載層包含總量為80wt％或更多的氧化鈰和氧化鋯，或者其量為80wt％或更多的鈰-鋯化合物時，氧化鈰和氧化鋯作為主要組分形成了負(fù)載層。已知的是氧化鈰能表現(xiàn)出高的O2貯存能力。因此包含氧化鈰的廢氣凈化催化劑表現(xiàn)出高的O2貯存能力。因此，這種廢氣凈化催化劑表現(xiàn)出改進(jìn)的凈化性能。另外，氧化鋯不僅在與氧化鈰共存時抑制氧化鈰比表面積的降低，而且也可以用來凈化廢氣。另外，鈰-鋯化合物同時表現(xiàn)出氧化鈰和氧化鋯的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)果是，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑可以顯示出顯著提高的凈化性能。需要注意的是氧化鈰和氧化鋯的總量或者鈰-鋯化合物的量，優(yōu)選在80-90wt％內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選為85-95wt％，其中取整個負(fù)載層為100wt％。
所述負(fù)載層進(jìn)一步包括選自釔、鑭、鐵和鉀的至少一種添加劑組分。當(dāng)負(fù)載層進(jìn)一步包括添加劑組分時，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑表現(xiàn)出完全適宜于凈化廢氣的凈化性能。具體地，所述添加劑組分改進(jìn)了廢氣凈化催化劑的CO凈化性能。應(yīng)該注意的是添加劑組分在負(fù)載層中所占的含量沒有具體限定。但優(yōu)選的是負(fù)載層可以包含其量為1-10wt％的添加劑組分，進(jìn)一步為1-5wt％，其中取整個負(fù)載層為100wt％。
負(fù)載層可以優(yōu)選含有氧化鈰和氧化鋯；并且氧化鈰與氧化鋯的重量比可以優(yōu)選為1∶2至5∶1。當(dāng)氧化鈰與氧化鋯的重量比落在該范圍內(nèi)時，對這些氧化物來說，最可能形成負(fù)載層。當(dāng)氧化鈰的含量較低時，具體當(dāng)氧化鈰與氧化鋯的重量比小于1/2時，氧化鈰在負(fù)載層中的含量太低，以至于不能完全實(shí)現(xiàn)以氧化鈰作為主要組分形成的負(fù)載層所具有的高O2貯存能力的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，當(dāng)氧化鈰的含量過多時，具體當(dāng)氧化鈰與氧化鋯的重量比超過5/1時，氧化鈰在負(fù)載層中的含量太高，以至于作為負(fù)載層不可能保持比表面積。例如，氧化鈰表現(xiàn)出小的比表面積。具體地，當(dāng)被加熱至800℃或更高時，氧化鈰表現(xiàn)出明顯降低的比表面積。應(yīng)該注意的是廢氣凈化催化劑通常被廢氣加熱到這一溫度或更高的溫度。
在本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，對鈰-鋯化合物不作具體限定，只要其為含有鈰和鋯的化合物即可。例如，對于鈰-鋯化合物來說，可以為鈰-鋯復(fù)合氧化物。另外，鈰-鋯化合物可以與添加劑組分形成復(fù)合氧化物，例如鈰-鋯-釔復(fù)合氧化物。另外，復(fù)合氧化物可以在其中部分形成固溶體。
對于催化劑載體基質(zhì)，可以應(yīng)用在常規(guī)廢氣凈化催化劑中應(yīng)用的催化劑載體基質(zhì)。例如，對于催化劑載體基質(zhì)來說，可以應(yīng)用由陶瓷如堇青石和耐熱金屬如不銹鋼制成的單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)。
負(fù)載層在催化劑載體基質(zhì)上形成，并且其載帶有催化組分。當(dāng)負(fù)載層包含大量孔時，可以確保提供具有大的比表面積的負(fù)載層。負(fù)載層的比表面積越大，與廢氣接觸的負(fù)載層的面積擴(kuò)大得越多。在本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，即使當(dāng)負(fù)載層是由具有較小比表面積的氧化鈰作為主要組分形成的，對于上述廢氣凈化催化劑來說，也可能確保負(fù)載層具有足夠大的比表面積。
催化劑組分載帶在負(fù)載層上并且凈化廢氣。對于催化劑組分，可以應(yīng)用通常已知的催化劑組分。例如，可以應(yīng)用選自鉑(Pt)、鈀(Pd)和銠(Rh)的至少一種物質(zhì)。對在負(fù)載層上載帶的催化劑組分的量不作具體限定。但對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，優(yōu)選載帶其量為0.1-10g的催化組分，進(jìn)一步為0.1-5g，更優(yōu)選為0.1-3g。
本發(fā)明的廢氣凈化催化劑的制備方法不作具體限定。但本發(fā)明的廢氣凈化催化劑可以按以下方式制備。
首先，形成氧化鈰和氧化鋯的復(fù)合氧化物。然后制備含復(fù)合氧化物、添加劑組分和粘合劑的漿液。在催化劑載體基質(zhì)表面上涂覆所得到的漿液，干燥并且煅燒。最后，將涂有漿液的催化劑載體基質(zhì)浸入催化組分的溶液中，并干燥或煅燒從而完成本發(fā)明的廢氣凈化催化劑。按照這種過程，可以生產(chǎn)本發(fā)明的廢氣凈化催化劑。
應(yīng)該注意的是，當(dāng)應(yīng)用在上述制備方法中應(yīng)用的這種漿液形成本發(fā)明的廢氣凈化催化劑的負(fù)載層時，可以通過漿液中的固體含量確定在負(fù)載層中被氧化鈰和氧化鋯組分占據(jù)的重量比。
在本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，負(fù)載層由具有高O2貯存能力的氧化鈰作為主要組分形成。因此，負(fù)載層本身表現(xiàn)出高的O2貯存能力。因此，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑表現(xiàn)出明顯增強(qiáng)了的廢氣凈化性能。
實(shí)施例下面通過參考具體的實(shí)施例更為詳細(xì)地描述本發(fā)明。
作為本發(fā)明的實(shí)施例，下面的廢氣凈化催化劑按下文所述進(jìn)行制備。
(實(shí)施例1)首先，向硝酸鋯溶液中加入氧化鈰粉末，其加入量使氧化鈰與氧化鋯的重量比為2∶1。充分?jǐn)嚢杌旌衔锶芤汉?，脫除水分以干燥固體物質(zhì)。然后用電爐在加熱溫度為400-700℃下煅燒所述固體物質(zhì)。隨后，充分粉碎所得到的產(chǎn)品以制備氧化鈰和氧化鋯的混合物粉末。
然后，依次向純水中加入混合物粉末、釔化合物(例如硝酸釔)和粘合劑而制備漿液。應(yīng)該注意的是，粘合劑為氧化鋁溶膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化為Al2O3時其含有10wt％的氧化鋁。另外，當(dāng)取這樣制備的漿液的重量為100wt％時，在純水中加入混合物粉末和釔化合物，使它們分別占這樣制備的漿液的90wt％和5wt％。
以50g/m2的量在單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)的表面上涂覆所得到的漿液。應(yīng)該注意的是，所述催化劑載體基質(zhì)由不銹鋼形成，具有直徑45mm和長度80mm，并且蜂窩含量約為100個蜂窩/英寸2。然后，將涂覆的漿液在400℃下煅燒1小時形成負(fù)載層。
再者，用硝酸鉑水溶液浸漬所述負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。另外，進(jìn)一步用硝酸銠水溶液浸漬負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。應(yīng)該注意的是，相對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，催化組分的負(fù)載量分別為1.0g鉑和0.2g銠。
按照上述過程，制備實(shí)施例1的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例2)
除了用鑭化合物(例如硝酸鑭)替代釔化合物外，按照與實(shí)施例1的廢氣凈化設(shè)備相同的方式制備實(shí)施例2的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例3)除了用鉀化合物(例如硝酸鉀)替代釔化合物外，按照與實(shí)施例1的廢氣凈化設(shè)備相同的方式制備實(shí)施例3的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例4)除了用鐵化合物(例如硝酸鐵)替代釔化合物外，按照與實(shí)施例1的廢氣凈化設(shè)備相同的方式制備實(shí)施例4的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例5)首先，向硝酸鋯溶液中加入氧化鈰粉末和氧化釔粉末，其加入量使氧化鈰、氧化鋯和氧化釔之間的重量比為55∶40∶5。充分?jǐn)嚢杌旌衔锶芤汉螅摮忠愿稍锕腆w物質(zhì)。然后用電爐在加熱溫度為400-700℃下煅燒所述固體物質(zhì)。隨后，充分粉碎所得到的產(chǎn)品以制備氧化鈰、氧化鋯和氧化釔的混合物粉末。
然后，依次向純水中加入混合物粉末、鑭化合物(例如硝酸鑭)和粘合劑而制備漿液。應(yīng)該注意的是，粘合劑為氧化鋁溶膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化為Al2O3時其含有10wt％的氧化鋁。另外，當(dāng)取這樣制備的漿液的重量為100wt％時，在純水中加入混合物粉末和鑭化合物，使它們分別占這樣制備的漿液的90wt％和5wt％。
以50g/m2的量在單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)的表面上涂覆所得到的漿液。應(yīng)該注意的是，所述催化劑載體基質(zhì)由不銹鋼形成，具有直徑45mm和長度80mm，并且蜂窩含量約為100個蜂窩/英寸2。然后，將涂覆的漿液在400℃下煅燒1小時形成負(fù)載層。
再者，用硝酸鉑水溶液浸漬所述負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。另外，進(jìn)一步用硝酸銠水溶液浸漬負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。應(yīng)該注意的是，相對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，催化組分的負(fù)載量分別為1.0g鉑和0.2g銠。
按照上述過程，制備實(shí)施例5的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例6)
除了用鉀化合物(例如硝酸鉀)替代鑭化合物外，按照與實(shí)施例5的廢氣凈化設(shè)備相同的方式制備實(shí)施例6的廢氣凈化催化劑。
(實(shí)施例7)除了用鐵化合物(例如硝酸鐵)替代鑭化合物外，按照與實(shí)施例5的廢氣凈化設(shè)備相同的方式制備實(shí)施例7的廢氣凈化催化劑。
(比較例1)首先，稱重并混合氧化鈰粉末和氧化鋯粉末，從而使所得到的混合物含有分別為70wt％和30wt％的氧化鈰和氧化鋯。將混合物加入酸性溶液(例如pH值為1.5的硝酸水溶液)中。充分?jǐn)嚢杷嵝匀芤汉螅摮忠愿稍锕腆w物質(zhì)。然后用電爐在加熱溫度為400-700℃下煅燒所述固體物質(zhì)。隨后，充分粉碎所得到的產(chǎn)品以制備氧化鈰和氧化鋯的混合物粉末。
然后，依次向純水中加入混合物粉末、氧化鋁粉末(例如α-氧化鋁)、鑭化合物(例如硝酸鑭)和粘合劑而制備漿液。應(yīng)該注意的是，粘合劑為氧化鋁溶膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化為Al2O3時其含有10wt％的氧化鋁。另外，當(dāng)取這樣制備的漿液的重量為100wt％時，在純水中加入氧化鋁粉末、混合物粉末和鑭化合物，使它們分別占這樣制備的漿液的60wt％、30wt％和5wt％。
以50g/m2的量在單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)的表面上涂覆所得到的漿液。應(yīng)該注意的是，所述催化劑載體基質(zhì)由不銹鋼形成，具有直徑45mm和長度80mm，并且蜂窩含量約為100個蜂窩/英寸2。然后，將涂覆的漿液在400℃下煅燒1小時形成負(fù)載層。
再者，用硝酸鉑水溶液浸漬所述負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。另外，進(jìn)一步用硝酸銠水溶液浸漬負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。應(yīng)該注意的是，相對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，催化組分的負(fù)載量分別為1.0g鉑和0.2g銠。
按照上述過程，制備比較例1的廢氣凈化催化劑。
應(yīng)該注意的是，在比較例1中，氧化鈰和氧化鋯的總量占負(fù)載層的總量的比例較低。
(比較例2)當(dāng)取漿液的重量為100wt％時，除了在純水中加入混合物粉末和氧化鋁粉末以使它們分別占所形成的漿液的60wt％和30wt％外，按照與比較1相同的方式制備比較例2的廢氣凈化催化劑。
應(yīng)注意在比較例2中，氧化鈰和氧化鋯的總量占整個負(fù)載層的總量的比例較低。
(比較例3)依次向純水中加入氧化鈰、氧化鋁粉末和粘合劑而制備漿液。應(yīng)該注意的是，粘合劑為氧化鋁溶膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化為Al2O3時其含有10wt％的氧化鋁。另外，當(dāng)取這樣制備的漿液的重量為100wt％時，在純水中加入氧化鋁粉末和氧化鈰，使它們分別占這樣制備的漿液的60wt％和35wt％。
以50g/m2的量在單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)的表面上涂覆所得到的漿液。應(yīng)該注意的是，所述催化劑載體基質(zhì)由不銹鋼形成，具有直徑45mm和長度80mm，并且蜂窩含量約為100個蜂窩/英寸2。然后，將涂覆的漿液在400℃下煅燒1小時形成負(fù)載層。
再者，用硝酸鉑水溶液浸漬所述負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。另外，進(jìn)一步用硝酸銠水溶液浸漬負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。應(yīng)該注意的是，相對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，催化組分的負(fù)載量分別為1.0g鉑和0.2g銠。
按照上述過程，制備比較例3的廢氣凈化催化劑。
在比較例3中，應(yīng)注意在負(fù)載層中不含鋯組分和過渡金屬(或添加劑組分)如釔，并且其中氧化鈰含量的比例較低。
(比較例4)依次向純水中加入氧化鈰和粘合劑而制備漿液。應(yīng)該注意的是，粘合劑為氧化鋁溶膠，當(dāng)轉(zhuǎn)化為Al2O3時其含有10wt％的氧化鋁。另外，當(dāng)取這樣制備的漿液的重量為100wt％時，在純水中加入氧化鈰，使其占這樣制備的漿液的95wt％。
以50g/m2的量在單塊蜂窩狀催化劑載體基質(zhì)的表面上涂覆所得到的漿液。應(yīng)該注意的是，所述催化劑載體基質(zhì)由不銹鋼形成，具有直徑45mm和長度80mm，并且蜂窩含量約為100個蜂窩/英寸2。然后，將涂覆的漿液在400℃下煅燒1小時形成負(fù)載層。
再者，用硝酸鉑水溶液浸漬所述負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。另外，進(jìn)一步用硝酸銠水溶液浸漬負(fù)載層，并在300℃下干燥1小時。應(yīng)該注意的是，相對于1L催化劑載體基質(zhì)來說，催化組分的負(fù)載量分別為1.0g鉑和0.2g銠。
按照上述過程，制備比較例4的廢氣凈化催化劑。
在比較例4中，應(yīng)注意負(fù)載層由氧化鈰作為主要組分形成。
(評價)為了評價實(shí)施例1至7和比較例1至4的廢氣凈化催化劑，對這些廢氣凈化催化劑分別進(jìn)行壽命試驗(yàn)。需要注意的是在壽命試驗(yàn)前后檢測各廢氣凈化催化劑的CO轉(zhuǎn)化率。
CO轉(zhuǎn)化率按如下方式測量。將各種廢氣凈化催化劑裝在配備有排氣量為125C.C的4沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際車輛的廢氣系統(tǒng)上。發(fā)動機(jī)在EC-40模式下驅(qū)動。在這樣運(yùn)行發(fā)動機(jī)的同時，檢測各種廢氣凈化催化劑對廢氣中包含的CO組分的轉(zhuǎn)化率。
另外，當(dāng)廢氣凈化催化劑裝在實(shí)際車輛的廢氣系統(tǒng)中時，對各種廢氣凈化催化劑進(jìn)行壽命試驗(yàn)，其中發(fā)動機(jī)在全節(jié)流(throttle)的5,000rpm下運(yùn)轉(zhuǎn)50小時。壽命試驗(yàn)后，按上文所述檢測廢氣凈化催化劑的CO轉(zhuǎn)化率。
圖1和圖2描述了實(shí)施例1至7以及比較例1至4的各種廢氣凈化催化劑所表現(xiàn)出的CO轉(zhuǎn)化率的測量結(jié)果。
圖1描述了壽命試驗(yàn)前的CO轉(zhuǎn)化率的測量結(jié)果。從圖1可以看出，與比較例1至4的廢氣凈化催化劑相比，實(shí)施例1至7的廢氣凈化催化劑表現(xiàn)出更高的CO轉(zhuǎn)化率。
圖2描述了壽命試驗(yàn)后的CO轉(zhuǎn)化率的測量結(jié)果。從圖2也可以看出，與比較例1至4的廢氣凈化催化劑相比，即使在壽命試驗(yàn)后，實(shí)施例1至7的廢氣凈化催化劑仍然表現(xiàn)出更高的CO轉(zhuǎn)化率。
具體地，比較例1和2的廢氣凈化催化劑不能表現(xiàn)出氧化鈰的O2貯存能力，這是因?yàn)檠趸嫼脱趸喌目偭空钾?fù)載層總量的比例較小。比較例3的廢氣凈化催化劑不能表現(xiàn)出氧化鈰的O2貯存能力，這是因?yàn)樨?fù)載層不含鋯組分和過渡金屬(或添加劑組分)，還因?yàn)樨?fù)載層含有少量氧化鈰。另外，比較例4的廢氣凈化催化劑不能表現(xiàn)出氧化鈰的O2貯存能力，這是因?yàn)樨?fù)載層不含鋯組分和過渡金屬(或添加劑組分)。另外，比較例4的廢氣凈化催化劑在壽命試驗(yàn)后表現(xiàn)出明顯劣化的CO轉(zhuǎn)化率，這是因?yàn)楫?dāng)比較例4的廢氣凈化催化劑進(jìn)行壽命試驗(yàn)后氧化鈰的比表面積降低。
現(xiàn)在已經(jīng)全面描述了本發(fā)明，但對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，很明顯的是在不偏離這里所描述的包括所附權(quán)利要求在內(nèi)的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行許多變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化催化劑，包括催化劑載體基質(zhì)；在所述催化劑載體基質(zhì)上形成的負(fù)載層，所述負(fù)載層含有當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時總量為80wt％或更多的氧化鈰和氧化鋯、或者當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時其量為80wt％或更多的鈰-鋯化合物、以及選自釔、鑭、鐵和鉀的至少一種添加劑組分；以及載帶在所述負(fù)載層上的催化組分。
2.權(quán)利要求1所述的廢氣凈化催化劑，其中所述負(fù)載層含有氧化鈰和氧化鋯；并且氧化鈰與氧化鋯的重量比范圍為1∶2至5∶1。
3.權(quán)利要求1所述的廢氣凈化催化劑，其中氧化鈰和氧化鋯的總量或者鈰-鋯化合物的量在80-90wt％范圍內(nèi)，其中取整個負(fù)載層為100wt％。
4.權(quán)利要求1所述的廢氣凈化催化劑，其中所述負(fù)載層含有總量為1-10wt％的添加劑組分，其中取整個負(fù)載層為100wt％。
全文摘要
一種廢氣凈化催化劑，包括催化劑載體基質(zhì)、在催化劑載體基質(zhì)上形成的負(fù)載層、和在負(fù)載層上載帶的催化組分。負(fù)載層含有氧化鈰和氧化鋯或鈰－鋯化合物以及至少一種選自釔、鑭、鐵和鉀的添加劑組分。當(dāng)取整個負(fù)載層為100wt％時，氧化鈰和氧化鋯的總量或鈰－鋯化合物的量為80wt％或更多。該廢氣凈化催化劑顯示出明顯提高的廢氣凈化性能，因?yàn)樨?fù)載層由具有高O
文檔編號B01D53/94GK1530168SQ20041002825
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者白 潤也, 白畑潤也 申請人:株式會社科特拉