BR112013032848B1 - Catalisador de controle de emissão de exaustão - Google Patents

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Abstract

catalisador de controle de emissão de exaustão um catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é equipado com uma camada catalítica de ródio e uma camada catalítica de platina, e é caracterizado em que uma relação entre uma média molar (x) de uma eletronegatividade 5 de pauling que é calculada quanto a elementos incluídos na camada catalítica de ródio exceto elementos do grupo de platina e oxigênio e uma média molar (y) de uma eletronegatividade de pauling que é calculada quanto a elementos incluídos na camada catalítica de platina exceto elementos do grupo de platina e oxigênio é 1,30 menor igual x menor igual 1,45 e 1,47 menor igual y menor igual 2,0. de acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, uma transferência intercamada de platina e/ ou ródio e a liga de platina e/ ou ródio são suprimidas durante o uso do catalisador, e alto desempenho de purificação de gás de exaustão pode ser exercido.

Description

“CATALISADOR DE CONTROLE DE EMISSÃO DE EXAUSTÃO”
CAMPO TÉCNICO
A invenção refere-se a um catalisador de controle de emissão de exaustão. Mais especificamente, a invenção refere-se a um portador de um catalisador de controle de emissão de exaustão com excelente desempenho de purificação.
Incidentalmente, o presente pedido internacional reivindica a prioridade com base no Pedido de Patente Japonês No. 2011-140237, que foi depositado em 24 de Junho de 2011, e o conteúdo total do pedido é incorporado para referência no presente relatório descritivo.
ANTECEDENTES
Conforme os catalisadores de controles de emissão de exaustão para eficientemente purificar monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOx) e os similares que são descarregados a partir de motores de combustão interna, os catalisadores de três vias tem sido usado em larga escala. Como uma configuração representativa de um catalisador de três vias, é possível mencionar uma configuração em que um ou uma pluralidade de metais catalíticos que são selecionados a partir de platina (Pt), paládio (Pd), ródio (Rh) e os similares como elementos do grupo da platina são apoiados sobre uma superfície de um portador poroso que é feito de óxidos possuindo resistência a calor elevado.
Em cada catalisador de controle de emissão de exaustão supracitado, há um tipo de afinidade boa ou ruim entre os metais catalíticos usados e o portador poroso, e há uma combinação adequada dependendo de vários objetos tal como uma melhora no desempenho catalítico, o aumento da eficiência na manufatura e os similares. Por exemplo, convencionalmente, estudos têm sido conduzidos na composição e os similares de um portador poroso capazes de efetivamente suprimir a sinterização (crescimento de grão) sob uma condição de alta temperatura de um certo metal catalítico no caso onde o metal catalítico é adotado. Além disso, tentativas têm sido feitas para definir a variação de uma combinação adequada ao focar atenção na eletronegatividade relacionada aos elementos de metais catalíticos supracitados ou elementos constituindo o portador supracitado como um índice para sistematicamente controlar e entender uma combinação adequada de metais catalíticos e uma composição de portador conforme acima descrito (por exemplo, Documentos de Patente 1 a 3).
A propósito, no caso onde dois ou mais metais catalíticos são usados como os metais catalíticos supracitados, a atividade catalítica pode talvez se deteriorar devido a uma diminuição na área de superfície específica resultando a partir da sinterização dos metais catalíticos ou devido à liga de uma pluralidade de metais catalíticos e os similares, no processo de uso do catalisador sob condição de alta temperatura (por exemplo, 800 a 1000 °C). Deste modo, com uma visão para suprimir a ocorrência desse fenômeno, tem sido proposto
2/21 separar espacialmente os supracitados dois ou mais metais catalíticos a partir de um outro, tendo os apoiado em diferentes portadores respectivamente, e realiza uma configuração de catalisador do tipo multicamadas (tipicamente uma estrutura do tipo de camada dupla laminada). Por exemplo, no Documento de Patente 4, é descoberto um catalisador de controle de emissão de exaustão com uma primeira camada catalítica que possui platina (Pt) apoiado sobre uma superfície de um substrato, e uma segunda camada catalítica que possui ródio (Rh) apoiado sobre a primeira camada catalítica.
Documentos relacionados à técnica
Documentos de Patente
Documento de Patente
1: Publicação do
Pedido de
Patente
Japonês
No.
2009281192 (JP-2009-281192 A)
Documento de Patente
2: Publicação do
Pedido de
Patente
Japonês
No.
200643634 (JP-2006-43634 A)
Documento de Patente
3: Publicação do
Pedido de
Patente
Japonês
No.
2004195327 (JP-2004-195327 A)
Documento de Patente
4: Publicação do
Pedido de
Patente
Japonês
No.
201051847 (JP-2010-51847 A)
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Na técnica convencional, um catalisador de controle de emissão de exaustão possuindo ao menos duas ou mais camadas catalíticas (por exemplo, um catalisador de controle de emissão de exaustão possuindo uma camada catalítica de ródio e uma camada catalítica de platina) conforme descrito no supracitado Documento de Patente 4 é comumente formado ao laminar as respectivas camadas catalíticas uma à outra após independentemente otimizar uma combinação de metais catalíticos e uma composição de portador principalmente em cada uma das camadas catalíticas. Especificamente, por exemplo, zircônia e alumina tendem a ser adaptados como um portador de ródio a partir do ponto de vista de supressão da sinterização do ródio, enquanto que óxidos com basicidade relativamente alta tal como céria e os similares tendem a ser adotados como um portador de platina para a finalidade de suprimir a sinterização de platina.
Isso é, convencionalmente, embora uma grande quantidade de inspeções tenha sido realizada sobre os fatores de uma deterioração catalítica em cada uma das camadas catalíticas (por exemplo, a sinterização de metais catalíticos e os similares), fatores de uma deterioração catalítica imputáveis a um fenômeno que podem surgir dentre as respectivas camadas não foram muito considerados.
Contudo, no processo atual de uso de um catalisador do tipo de multicamadas, o metal catalítico que deveria ter sido apoiado em cada uma das camadas catalíticas transfere dentre as camadas, e entra em contato com o metal catalítico nas outras camadas. Em se
3/21 guida, ambos os metais catalíticos são ligados para causar um problema de uma deterioração na atividade catalítica.
A invenção tem sido criada para solucionar esse problema. É um objeto de a invenção fornecer um catalisador de controle de emissão de exaustão que possui uma camada catalítica de ródio e uma camada catalítica de platina, e suprime uma transferência intercamada de platina e/ou ródio como metais catalíticos e consequentemente, a liga dos metais catalíticos para conseguir assim uma melhora no desempenho de purificação.
Como um resultado de realizar inspeções a partir de vários ângulos, os inventores têm vindo a criar a invenção capaz de realizar o objeto supracitado.
Isto é, um catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é equipado com um substrato e uma camada catalítica que é formada sobre uma superfície do substrato. Além disso, a camada catalítica supracitada é equipada com uma camada catalítica de ródio, que é equipada com um primeiro portador e suportada de ródio no primeiro portador, e uma camada catalítica de platina, que é equipada com um segundo portador e suportada de platina no segundo portador. Além disso, o catalisador de controle de emissão de exaustão é caracterizado em que a relação entre uma média molar (X) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada quanto aos elementos incluídos na camada catalítica de ródio supracitada exceto elementos do grupo de platina e oxigênio e uma média molar (Y) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada quanto aos elementos incluídos na camada catalítica de platina supracitada exceto elementos do grupo de platina e oxigênio é 1,30 < X < 1,45 e 1,47 < Y < 2,0.
Deve ser aqui notado que “a eletronegatividade de Pauling” ou “a eletronegatividade” no presente relatório descritivo significa uma eletronegatividade proposta na terceira edição da “The Nature of the Chemical Bond”, que foi escrita por Linus Pauling e publicada pela Cornell University Press (em 1960), e o valor numérico concreto da mesma é definida para ser um valor da eletronegatividade descrita no livro acima.
De acordo com o catalisador de controle de emissão de exaustão em que os valores de X conforme a supracitada camada catalítica de platina estão dentro das variações supracitadas respectivamente, mesmo no caso onde o catalisador é usado sob uma condição de alta temperatura (por exemplo, 800 a 1000 °C), a platina suportada na supracitada camada catalítica de platina é impedida de fazer uma transferência intercamada para a camada catalítica de ródio. Como resultado, a liga de platina e ródio é suprimida, e uma melhora no desempenho de purificação (tipicamente, uma melhoria no desempenho de purificação de NOx) do supracitado catalisador de controle de emissão de exaustão, o aumento da resistência ao calor do supracitado catalisador de controle de emissão de exaustão, e o prolongamento da vida útil do supracitado catalisador de controle de emissão de exaustão podem ser atingidos.
4/21
Além disso, de acordo com o catalisador de controle de emissão de exaustão em que o valor de X na supracitada camada catalítica de ródio é dentro da variação supracitada, no processo de utilizar o catalisador sob uma condição de alta temperatura (por exemplo, 800 a 1000 °C), o crescimento do grão (sinterização) do ródio na supracitada camada catalítica de ródio é suprimida. Deste modo, neste catalisador de controle de emissão de exaustão, o desempenho de reduzir NOx é melhorado especialmente sob condição de alta temperatura.
Incidentalmente, no geral, a eletronegatividade dos elementos exceto oxigênio em um óxido tende a ser correlacionado com a acidez ou basicidade do óxido. Especificamente, um exemplo de Céria (CeO2), alumina (Al2O3) e sílica (SiO2), que são óxidos que podem ser adotados como portadores do catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com a invenção, serão descritos. Como para céria como um óxido exibindo relativamente alta basicidade, a eletronegatividade do elemento exceto oxigênio (cério) no óxido é relativamente pequena (a eletronegatividade do cério: 1,1). Por outro lado, como para alumina e sílica como óxidos exibindo relativamente alta acidez, a eletronegatividade dos elementos exceto oxigênio (alumínio e silício) no óxido é relativamente grande (a eletronegatividade do alumínio: 1,5, a eletronegatividade do silício: 1,8). Isso é, a acidez de um óxido constituído de um elemento e oxigênio geralmente tende a aumentar conforme a eletronegatividade do elemento aumenta.
Deve ser notado aqui que se o valor de X de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio e o valor de Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina estão dentro da supracitada variação descoberta no presente relatório descritivo respectivamente, lá está inevitavelmente estabelecida uma relação: X < Y. Consequentemente, se o supracitado X e o supracitado Y estão dentro da supracitada variação respectivamente, o segundo portador de acordo com a supracitada camada catalítica de platina tende a ser constituída de um óxido exibindo acidez mais alta que o primeiro portador de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio.
Conforme descrito acima, nas técnicas convencionais, um óxido exibindo alta basicidade tende a ser adotado por uma camada catalítica de platina. Por isso, o conceito técnico de acordo com a invenção pode ser considerado como uma contradição aos conceitos técnicos de acordo com essas técnicas convencionais.
Em um aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto, a supracitada camada catalítica de platina é formada sobre a superfície do supracitado substrato da supracitada camada catalítica, e a supracitada camada catalítica de ródio é formado sobre uma superfície da supracitada camada catalítica de platina que não está em contato com o substrato na supracitada camada catalítica, de modo que a supracitada camada catalítica seja formada em uma estrutura laminada.
5/21
De acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, a camada catalítica com a qual o gás de exaustão contendo uma grande quantidade de componentes nocivos para serem purificados primeiro entra em contato é a supracitada camada catalítica de ródio. Por esse motivo, o desempenho de purificação do supracitado catalisador de ródio pode ser alavancado ao máximo, e esse catalisador de controle de emissão de exaustão pode exercer alto desempenho de purificação de NOx. Além disso, na supracitada camada catalítica de platina com a qual o gás de exaustão subsequentemente entra em contato, a sinterização da platina e o envenenamento do catalisador de platina são suprimidos, de modo que a camada catalítica de platina pode ser impedida de se deteriorar em um processo de uso do catalisador. Desse modo, o catalisador de controle de emissão de exaustão pode exercer excelente função catalítica de três vias com um catalisador como um todo.
Outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado em que o supracitado primeiro portador na supracitada camada catalítica de ródio inclui ao menos um dos CeO2, ZrO2 e Al2O3.
De acordo com o catalisador de controle de emissão de exaustão, tanto resistência à alta temperatura e excelente desempenho de purificação podem ser alcançados.
Além disso, ainda outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato do supracitado segundo portador na supracitada camada catalítica de platina incluir ao menos um dos Al2O3 e SiO2.
De acordo com o catalisador de controle de emissão de exaustão, tanto a resistência à alta temperatura e mais excelente desempenho de purificação podem ser alcançados.
Ainda outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato de que um teor de porcentagem contabilizado pelo CeO2 no supracitado segundo portador é igual a ou menor que 10% em massa se o supracitado segundo portador na supracitada camada catalítica de platina é assumida ser 100% em massa.
De acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, o valor de Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina se torna elevada (ou o ponto base no supracitado segundo portador diminui), de modo que uma transferência intercamada de platina suportada sobre a supracitada camada catalítica de platina pode ainda ser suprimida. Como um resultado, esse catalisador de controle de emissão de exaustão exibe alto desempenho de purificação (especialmente alto desempenho de purificação de NOx).
Ainda outro aspecto preferido de catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato do segundo portador na supracitada camada catalítica de platina não contem substancialmente CeO2.
De acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, o valor de Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina se torna mais alta (ou o ponto base no
6/21 supracitado segundo portador diminui adiante), de modo que uma transferência intercamada de platina suportada na supracitada camada catalítica de platina pode ser adiante suprimida. Como um resultado, esse catalisador de controle de emissão de exaustão exibe alto desempenho de purificação (especialmente alto desempenho de purificação de NOx).
Ainda outro aspecto preferido de catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato do segundo portador na supracitada camada catalítica de platina não contem substancialmente ZrO2.
De acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, o valor de Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina se torna mais alta (ou o ponto base no supracitado segundo portador diminui adiante), de modo que uma transferência intercamada de platina suportada na supracitada camada catalítica de platina pode ser adiante suprimida. Como um resultado, esse catalisador de controle de emissão de exaustão exibe alto desempenho de purificação.
Incidentalmente, no presente relatório descritivo, a expressão “não contem substancialmente CeO2 (ou ZrO2)” significa abster-se de artificialmente (intencionalmente) misturar CeO2 (ou ZrO2) no catalisador durante a fabricação do mesmo, e é um termo que permite uma ligeira quantidade de CeO2 para ser misturada no catalisador a partir de outra camada durante a fabricação do catalisador ou na fase de uso do mesmo.
Ainda outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato de um conteúdo em porcentagem caracterizado pelo supracitado Al2O3 no supracitado segundo portador é de 20 a 70% em massa, e um conteúdo em porcentagem do supracitado SiO2 é de 30 a 80% em massa se o supracitado segundo portador na supracitada camada catalítica de platina é considerada ser 100% em massa.
De acordo com esse catalisador de controle de emissão de exaustão, o valor de Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina tende a ser relativamente alta (ou a acidez do supracitado segundo portador tende a ser relativamente alto). Por esse motivo, uma transferência intercamada de platina suportada sobre a supracitada camada catalítica de platina é suprimida, e o catalisador é impedido de se deteriorar devido à liga do supracitado ródio e da supracitada platina. Além disso, Al2O3 ou SiO2 possui alta resistência ao calor e alta área de superfície específica. Por isso, esse catalisador de controle de emissão de exaustão exerce alto desempenho de purificação mesmo durante o uso do catalisador sob uma condição de alta temperatura (por exemplo, 800 a 1000 °C).
Ainda outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado pelo fato de um conteúdo em porcentagem caracterizado pelo supracitado CeO2 no supracitado primeiro portador é de 10 a 40% em massa, um conteúdo em porcentagem do supracitado ZrO2 é de 20 a 40% em massa, e um conteúdo em porcentagem do supracitado Al2O3 é de 20 a 60% em massa se o supracitado primeiro por
7/21 tador na supracitada camada catalítica de ródio é considerada ser 100% em massa.
De acordo com o catalisador de controle de emissão de exaustão, mesmo no caso onde a temperatura do leito do catalisador se torna alta (por exemplo, 800 a 1000 °C), a sinterização do ródio suportado na supracitada camada catalítica de ródio é suprimida, e o catalisador é impedido de se deteriorar.
Ainda outro aspecto preferido do catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é caracterizado por ser um catalisador de controle de emissão de exaustão que é utilizado como um catalisador sob o piso para um veículo a motor.
O catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto exibe alto desempenho de purificação para monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), e óxidos de nitrogênio (NOx) devido a um desempenho de purificação de três vias. O catalisador de controle de emissão de exaustão é excelente no desempenho de reduzir o NOx especialmente devido à ação da supracitada camada catalítica de ródio, e é também excelente no desempenho de oxidar hidrocarbonetos retardadores de chama (metano, parafina e os similares) especialmente devido à ação da supracitada camada catalítica de platina. Deste modo, este catalisador de controle de emissão de exaustão é especialmente adequado como um catalisador sob o piso para um veículo a motor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma visão geral de um catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com uma modalidade da invenção.
A Figura 2 é uma visão mostrando uma configuração de uma região de parede frisada no catalisador de controle de emissão de exaustão da Figura 1, e é uma visão ilustrando esquematicamente uma configuração catalítica do catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com a modalidade da invenção.
A Figura 3 é uma visão mostrando uma relação entre um valor de X de acordo com uma camada catalítica de ródio e desempenho de purificação de NOx no caso onde um valor de Y de acordo com uma camada catalítica de platina é ajustado para 1,47 (um eixo de ordenada: temperatura de purificação de 50% de NOx (°C), um eixo de abcissas: X).
A Figura 4 é uma visão mostrando uma relação entre o valor de Y de acordo com a camada catalítica de platina e desempenho de purificação de NOx no caso onde o valor de X de acordo com a camada catalítica de ródio é ajustado para 1,37 (um eixo de ordenada: temperatura de purificação de 50% de NOx (SC), um eixo de abcissas: X).
MODO PARA EXECUTAR A INVENÇÃO
Uma modalidade preferida da invenção será descrita doravante.
Incidentalmente, uma questão que é necessária para executar a invenção, exceto aquelas especificamente mencionadas no presente relatório descritivo, pode ser compreendida como uma questão de variação de design baseadas na técnica convencional do campo
8/21 relevante. A invenção pode ser executada nas bases do conteúdo descoberto no presente relatório descritivo e no conhecimento técnico geral comum no campo relevante. Incidentalmente, um catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com a invenção não está limitado à seguinte modalidade do mesmo, mas pode ser realizado em várias formas após ser submetido a modificações, melhorias e os similares que podem ser feitos por aqueles com habilidade na técnica, sem se afastar da essência da invenção.
O catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto é equipado com um substrato e uma camada catalítica que é formada sobre uma superfície do substrato. Deve ser aqui notado que vários materiais em várias formas, os quais tem sido convencionalmente usados para este tipo de propósito, podem ser usados como o substrato supracitado. Por exemplo, um substrato de favo de mel equipado com uma estrutura de favo de mel formada a partir de uma cerâmica tal como um carboneto de silício, cordierita exibindo alta resistência a choque térmico ou os similares ou uma liga (inoxidável ou os similares), e os similares podem ser adequadamente adotados. Como um exemplo, é possível mencionar um substrato de favo de mel que possui uma forma exterior cilíndrica, é fornecido com orifício de passagem (células) como passagens de gás de exaustão na direção de um eixo do cilindro do mesmo, e possui divisórias (paredes frisadas) as quais dividem as respectivas células a partir de uma outra e com a qual o gás de exaustão pode entrar em contato. É apropriado adotar uma forma cilíndrica elíptica ou uma forma cilíndrica poligonal ao invés da supracitada forma cilíndrica, como a forma exterior de todo o substrato.
A Figura 1 é uma visão esquemática de um típico exemplo de um catalisador de controle de emissão de exaustão aqui descoberto. Isso é, um catalisador de controle de emissão de exaustão 10 de acordo com essa modalidade da invenção é equipado com uma pluralidade de células dispostas regularmente 14, e um substrato de favo de mel 12 possuindo paredes frisadas 16 que constituem as células 14.
Além disso, a supracitada camada catalítica constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto é equipada com uma camada catalítica de ródio e uma camada catalítica de platina.
Deve ser aqui notado que a supracitada camada catalítica de ródio e a supracitada camada catalítica de platina não estão limitadas no arranjo em particular, e podem assumir várias configurações. Por exemplo, é possível adotar uma configuração em que a supracitada camada catalítica de ródio e a supracitada camada catalítica de platina são formadas sobre o substrato em uma tal maneira como aleatoriamente continuar uns com os outros ao longo da direção do fluxo do gás de exaustão. Além disso, por exemplo, é também possível adotar uma configuração na qual a supracitada camada catalítica de platina (ou a supracitada camada catalítica de ródio) é formada sobre a superfície do substrato, e a supracitada camada catalítica de ródio (ou a supracitada camada catalítica de platina) é formada sobre a
9/21 superfície da camada catalítica de platina (ou da camada catalítica de ródio), pelo qual uma estrutura laminada possuindo uma camada superior e uma camada inferior é formada.
A Figura 2 é uma visão ilustrando uma forma do catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto. Incidentalmente, a Figura 2 é também uma visão esquematicamente mostrando, em uma escala ampliada, a configuração de uma região de superfície das paredes frisadas (a seguir designado também como o substrato) 16 do substrato de favo de mel 12 no catalisador de controle de emissão de exaustão 10 mostrado na Figura 1.
Conforme mostrado na Figura 2, em uma modalidade do catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto, a supracitada camada catalítica de platina 20 é formada sobre a superfície do substrato 16, e a supracitada camada catalítica de ródio 22 é formada sobre a superfície da supracitada camada catalítica de platina 20, de modo que uma camada catalítica 32 é formada. A supracitada camada catalítica de platina 20 é equipada com um segundo portador 24, e platina (partículas de Pt) 26 que é suportada no segundo portador 24. Além disso, a supracitada camada catalítica de ródio 22 que é formada sobre a superfície da supracitada camada catalítica de platina 20 é equipada com um primeiro portador 28, e ródio (partículas de Rh) 30 que é suportado no primeiro portador 28.
Além disso, a supracitada camada catalítica 32 constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto é caracterizada pelo fato de uma relação entre uma média molar (X) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada como para elementos incluídos na supracitada camada catalítica de ródio 22 exceto os elementos do grupo da platina e oxigênio e uma média molar (Y) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada como para elementos incluídos na supracitada camada catalítica de platina 20 exceto os elementos do grupo da platina e oxigênio é 1,30 < X < 1,45 (mais preferivelmente 1,35 < X < 1,40) e 1,47 < Y < 2,0 (mais preferivelmente Y > 1,60, e ainda mais preferencialmente Y > 1,70).
Deve ser aqui notado que o valor numérico concreto da “eletronegatividade de Pauling” adotada no presente relatório descritivo é, conforme descrito acima, o valor da eletronegatividade descrita na terceira edição da “The Nature of the Chemical Bond” escrita por Pauling (em 1960). A Tabela 1 mostra um extrato de valores da eletronegatividade de vários elementos descritos no supracitado livro escrito por Pauling.
Tabela 1
Elemento Ba Sr Ce Pr Nd La
Eletronegatividade de Pauling* 0,9 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1
Elemento Y Mg Zr Al Si P
Eletronegatividade de Pauling* 1,2 1,2 1,4 1,5 1,8 2,1
10/21
Fonte: L. Pauling, “The Nature of the Chemical Bond”, Terceira ed., Cornell Univ. Press (1960)
Deve ser aqui notado que a média molar da supracitada eletronegatividade indica uma média de eletronegatividade que tem sido sucessivamente comparada por um teor em porcentagem (uma concentração de mol) de um elemento alvo. Especificamente, esse valor é obtido ao obter um valor obtido ao multiplicar uma eletronegatividade de um certo elemento por uma quantidade misturada de uma matéria-prima ou um teor em porcentagem (uma concentração de mol) do elemento calculado através de uma análise elementar de uma amostra de teste, e somação desses valores quanto aos respectivos elementos alvo.
Se X de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio 22 é muito menor que 1,30, o ródio suportado 30 está em um estado oxidado, e a atividade de purificação tende a deteriorar. Além disso, se o supracitado X é muito maior que 1,45, a sinterização do supracitado ródio 30 pode talvez ser promovido. Por esse motivo, essa opção não é muito favorável. Se Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina 20 é muito menor que 1,47, a platina 26 pode talvez fazer uma transferência intercamada para ser ligada com o ródio 30. Além disso, se o supracitado Y é muito maior que 2,0, a sinterização da platina 26 talvez possa ser promovida.
O primeiro portador 28 de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio 22 constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto é preferivelmente constituído principalmente de ao menos um dos CeO2, ZrO2, e Al2O3. Além disso, o primeiro portador 28 pode incluir outros compostos constituintes, por exemplo, BaO, Pr6O11, Nd2O3, La2O3, Y2O3, SiO2, MgO, SrO, P2O7 e os similares. Os óxidos constituindo o supracitado primeiro portador 28 podem ser usados sozinhos ou como uma mistura. Em adendo, um óxido compósito (ou solidificado e solubilizado) constituído de dois ou mais óxidos podem também ser utilizados.
Dentre os óxidos supracitados, Al2O3 e ZrO2 são preferivelmente usados a partir do ponto de vista de possuir alta resistência ao calor e alta área de superfície específica. Além disso, outros óxidos compósitos (por exemplo, um óxido compósito de CeO2-ZrO2Al2O3 e os similares) que contem CeO2, um óxido compósito de CeO2-ZrO2 (ou uma solução sólida) ou CeO2 são preferencialmente usados a partir do ponto de vista de possuir uma capacidade para ocluir/ descarregar oxigênio. Além disso, raros óxidos da terra tais como Pr6O11, Nd2O3, La2O3, Y2O3 e os similares são preferencialmente usados a partir do ponto de vista de possuir um efeito de suprimir a sinterização. Além disso, BaO é preferencialmente utilizado porque o supracitado portador pode ser comunicado com basicidade, e a partir do ponto de vista de possuir uma capacidade de ocluir NOx.
A partir do ponto de vista que o ródio 30 suportado sobre a superfície do portador pode ser mantido em um alto estado de dispersão, é desejável que a área de superfície es
11/21 pecífica (uma área de superfície específica medida de acordo com o método de BET, o mesmo será verdadeiro daqui em diante) do portador seja suficientemente grande. É preferível que a área de superfície específica do primeiro portador 28 seja de 10 a 500 m2/g (mais preferivelmente de 20 a 300 m2/g, e ainda mais preferível de 50 a 200 m2/g). Se a área de superfície específica do supracitado primeiro portador 28 é muito menor que 10 m2/g, o ródio 30 suportado no portador pode talvez ser sinterizado. Se a área de superfície específica do portador é muito maior que 500 m2/g, a resistência ao calor do próprio portador talvez possa diminuir.
É preferível que o teor em porcentagem contabilizado pelo supracitado CeO2 no supracitado primeiro portador 28 seja de 10 a 40 % em massa (mais preferivelmente de 20 a 40 % em massa, e ainda mais preferivelmente de 25 a 35 % em massa), que o teor em porcentagem do supracitado ZrO2 seja de 20 a 40 % em massa (mais preferivelmente de 25 a 35 % em massa), e que o teor em porcentagem do supracitado Al2O3 seja de 20 a 60 (mais preferivelmente de 20 a 50 % em massa, ainda mais preferencialmente de 20 a 40 % em massa, e ainda muito mais preferencialmente de 25 a 35 % em massa) se o supracitado primeiro portador 28 de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio 22 é assumida ser de 100 % em massa. Se o teor em porcentagem contabilizado pelo CeO2 no supracitado primeiro portador 28 é muito menor que 10 % em massa, o valor de X na supracitada camada catalítica de ródio 22 pode talvez se tornar muito grande (ou a basicidade do supracitado primeiro portador 28 pode talvez se tornar insuficiente), e o efeito da capacidade de oclusão/ descarga de oxigênio (OSC) é improvável que seja obtido. Além disso, se o teor em porcentagem do supracitado CeO2 é muito maior que 40 % em massa, a resistência ao calor do catalisador de controle de emissão de exaustão 10 talvez possa diminuir, e o ródio 30 talvez pode ser sinterizado durante o uso em alta temperatura. Se o teor em porcentagem contabilizado pelo Al2O3 no supracitado primeiro portador 28 é muito menor que 20 % em massa, a área de superfície específica do supracitado primeiro portador 28 tende a ser pequena, e daí o ródio suportado 30 talvez possa ser sinterizado. Além disso, se o teor em porcentagem do supracitado Al2O3 é muito maior que 60 % em massa, o valor de X na supracitada camada catalítica de ródio tende a ser muito grande (ou a acidez do supracitado primeiro portador 28 tende a ser muito alta), e a sinterização do ródio 30 suportado no portador talvez possa ser promovida.
O segundo portador 24 de acordo com a supracitada camada catalítica de platina 20 constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto é preferivelmente constituído principalmente de Al2O3 e/ ou SiO2. Além disso, o segundo portador 24 pode incluir outros compostos constituintes, por exemplo, BaO, Pr6O11, Nd2O3, La2O3, Y2O3, CeO2, ZrO2, MgO, SrO, P2O7 e os similares. Os supracitados óxidos podem ser utilizados sozinhos ou como uma mistura. Em adendo, um óxido compósito (ou solidifi
12/21 cado e solubilizado) constituído de dois ou mais óxidos pode também ser usado. Dentre os compostos constituindo o supracitado segundo portador 24, Al2O3 e SiO2 são preferencialmente usados a partir do ponto de vista que os elementos constituintes exceto oxigênio possuem uma relativamente grande eletronegatividade e são excelente em resistência ao calor. Além disso, raros óxidos da terra tais como Pr6O11, Nd2O3, La2O3, Y2O3 e os similares são preferencialmente usados a partir do ponto de vista de possuir um efeito que suprime a sinterização.
A partir do ponto de vista que a platina 26 apoiada sobre a superfície do portador pode ser mantida em um alto estado de dispersão, é desejável que a área de superfície específica do portador seja suficientemente grande. É preferível que a área de superfície específica do segundo portador 24 seja de 10 a 500 m2/g (mais preferivelmente de 20 a 300 m2/g, e ainda mais preferencialmente de 50 a 200 m2/g). Se a área de superfície específica do supracitado segundo portador 24 é muito menor que 10 m2/g, a platina 26 suportada no portador pode talvez ser sinterizada. Se a área de superfície específica do portador é muito maior que 500 m2/g, a resistência ao calor do próprio portador talvez possa diminuir.
É preferível que o teor em porcentagem contabilizado pelo supracitado Al2O3 no supracitado segundo portador 24 seja de 20 a 70 % em massa (mais preferivelmente de 20 a 50 % em massa), e que o teor em porcentagem contabilizado pelo supracitado SiO2 seja de 30 a 80 % em massa (mais preferivelmente de 50 a 80 % em massa) se o supracitado segundo portador 24 na supracitada camada catalítica de platina 20 é assumida para ser de 100 % em massa. Além disso, é preferível que o teor em porcentagem do supracitado CeO2 seja igual a ou menor que 10 % em massa (mais preferivelmente igual a ou menor que 5 % em massa, mais além, igual a ou menor que 3 % em massa, e ainda mais além, igual a ou menor que 1 % em massa e ainda mais preferivelmente o supracitado portador 24 substancialmente não contem CeO2. Além disso, é preferível que o teor em porcentagem do supracitado ZrO2 seja igual a ou menor que 10 % em massa (mais preferivelmente igual a ou menor que 5 % em massa, mais além, igual a ou menor que 3 % em massa, e ainda mais além, igual a ou menor que 1 % em massa, e ainda mais preferivelmente o supracitado segundo portador 24 substancialmente não contem ZrO2).
Se o teor em porcentagem contabilizado pelo Al2O3 no supracitado segundo portador 24 é muito menor que 20 % em massa, a área de superfície específica do portador tende a diminuir, e além disso, a resistência ao calor do próprio catalisador pode talvez também diminuir. Além disso, se o teor de conteúdo contabilizado pelo SiO2 no supracitado segundo portador 24 é muito maior que 80 % em massa, a área de superfície específica do portador tende a ser insuficiente, e daí a platina 26 suportada no portador pode talvez ser sinterizada. Se o teor de porcentagem contabilizado pelo CeO2 no supracitado segundo portador 24 é muito maior que 10 % em massa, o valor de Y na supracitada camada catalítica de platina
13/21 tende a ser pequena (ou a basicidade do supracitado segundo portador 24 tende a ser muito alta), e a platina 26 pode talvez fazer uma transferência intercamada neste catalisador de controle de emissão de exaustão 10. Por esse motivo, essa opção é desfavorável. Se o teor de conteúdo contabilizado pelo ZrO2 no supracitado segundo portador 24 é muito maior que 10 % em massa bem como no caso do supracitado CeO2, o valor de Y na supracitada camada catalítica de platina 20 tende a ser pequena, e a platina 26 pode talvez fazer uma transferência intercamada. Por isso, essa opção é desfavorável.
A supracitada camada catalítica de ródio 22 constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto inclui partículas de Rh 30. Além disso, a supracitada camada catalítica de platina 20 constituindo o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto inclui partículas de Pt 26. É preferível que esses metais catalíticos (tipicamente as partículas de Rh 30 e as partículas de Pt 26) possuam um diâmetro de partícula suficientemente pequeno, a partir do ponto de vista de garantir uma área suficiente de contato com o gás de exaustão. É preferível que o diâmetro da partícula médio do supracitado metal nobre (a média de diâmetros de partículas obtidos através da observação de MET, o mesmo será verdade daqui em diante) seja de 1 a 20 nm (mais preferivelmente igual a ou menor que 15 nm, ainda mais preferível igual a ou menor que 10 nm, e ainda muito mais preferível, igual a ou menor que 5 nm).
A quantidade de partículas de Rh 30 suportadas na supracitada camada catalítica de ródio 22 e a quantidade de partículas de Pt 26 suportadas na supracitada camada catalítica de platina 20 não estão limitadas em particular, mas são adequadas para ser de 0,05 a 3 % em massa (preferivelmente 0,1 a 2 % em massa, e mais preferivelmente de 0,1 a 1,5 % em massa) respectivamente para os portadores nas respectivas camadas. Se a quantidade de partículas de Rh 30 na supracitada camada catalítica de ródio 22 ou a quantidade de partículas de Pt 26 na supracitadas camada catalítica de platina 20 é muito menor que um dos correspondentes supracitados intervalos, a atividade catalítica resultando a partir de metais catalíticos é improvável que seja obtida. Por isso, essa opção é desfavorável. Além disso, se a quantidade dos metais catalíticos suportados é maior que o supracitado intervalo, o crescimento do grão dos metais catalíticos é provável que ocorra durante o uso do catalisador a uma alta temperatura, e também uma desvantagem surge em termos de custo.
O método de possuir as partículas de Rh 30 suportadas no primeiro portador 28 na supracitada camada catalítica de ródio 22 ou o método de possuir as partículas de Pt suportadas no segundo portador 24 na supracitada camada catalítica de platina 20 é não limitada em particular. Por exemplo, um método de impregnação ou um método de adsorção podem ser empregados. Em um método de suportar um metal catalítico baseado em um método de impregnação típico, uma solução aquosa contendo sal de ródio ou sal de platina é impregnada com pó portador, e então seca e calcinada para fazer a preparação possível. A tempe
14/21 ratura de calcinação apropriada neste momento é de aproximadamente 300 a 700 °C. Se a temperatura de calcinação é muito maior que 700 °C, o crescimento do grão do metal catalítico apoiado no portador pode talvez progredir. Por esse motivo, essa opção é desfavorável. Além disso, se a temperatura de calcinação é muito menor que 300 °C, o tempo de calcinação tende a ser prolongado, e a eficiência de manufatura diminui. Por isso, essa opção é desfavorável.
A supracitada camada catalítica de ródio 22 e a supracitada camada catalítica de platina 20 pode talvez ser equipada com paládio (Pd), rutênio (Ru), ósmio (Os), irídio (Ir) e os similares como metais catalíticos, em adendo ao supracitado ródio 30 e a supracitada platina 26.
O método de manufaturar o catalisador de controle de emissão de exaustão 10 possuindo uma estrutura laminada no qual a camada catalítica 32 possui uma camada superior e uma camada inferior, conforme uma modalidade do catalisador de controle de emissão de exaustão 10 aqui descoberto é não limitado em particular, e um método empregado convencionalmente pode ser usado. Por exemplo, em um método de manufatura baseado em um método de lavagem de revestimento usando uma pasta fluída, em primeiro lugar, a superfície do substrato acima citado (tipicamente o substrato de favo de mel 12) é revestido por lavagem com uma pasta fluída incluindo componentes da supracitada camada catalítica de platina 20 como a camada inferior, secada, e calcinada. Subsequentemente, a superfície da camada inferior é revestida por lavagem com uma pasta fluída incluindo componentes da supracitada camada catalítica de ródio 22 como a camada superior, secada e calcinada. Deste modo, o supracitado catalisador de controle de emissão de exaustão 10 possuindo a camada superior e a camada inferior pode ser manufaturado. A condição de secagem e calcinação da pasta fluída neste caso depende do formato e dimensão do substrato ou do portador. Tipicamente, contudo, é preferível que a pasta fluída seja secada a aproximadamente 80 a 120 °C (por exemplo, 100 a 110 °C) por aproximadamente 1 a 10 horas. Além disso, é preferível que a pasta fluída seja calcinada a aproximadamente 400 a 900 °C (por exemplo, 500 a 700 °C) por aproximadamente 2 a 4 horas.
A supracitada pasta fluída para a camada inferior ou a supracitada pasta fluída para a camada superior podem ser feitas para conter uma quantidade apropriada de um ligante (por exemplo, sol de alumina, sol de sílica ou os similares), com vista a aumentar a adesividade da pasta fluída. Além disso, a viscosidade da pasta fluída deve ser configurada de tal modo que a pasta fluída pode facilmente fluir dentro das células 14.
A quantidade de moldagem da supracitada camada catalítica 32 não é limitada em particular. Contudo, por exemplo, é preferível que a quantidade total da supracitada camada catalítica de ródio 22 e a supracitada camada catalítica de platina 20 seja de 10 a 500 g (mais preferivelmente de 50 a 300 g, e ainda mais preferivelmente de 100 a 200g), por vo
15/21 lume de 1 L o substrato de favo de mel 12. Se a quantidade da camada catalítica 32 por 1 L do substrato é muito menor que 10 g, a função como portador catalítico é fraca, e os metais catalíticos suportados podem talvez ser sinterizados. Além disso, se a quantidade da supracitada camada catalítica 32 exceder 500 g, uma ascensão na perda de pressão durante a passagem de gás de exaustão nas células 14 do substrato de favo de mel 12 pode talvez ser causado.
Alguns exemplos relacionados à invenção serão descrito aqui adiante. No entanto, a invenção não pretende ser limitada para aqueles que são indicados por estes exemplos concretos.
Exemplos Para Manufaturar Catalisadores de Controle de Emissão de Exaustão (Exemplo 1)
Em primeiro lugar, um segundo pó portador no qual partículas de platina para uma camada inferior são suportadas (uma camada de Pt) foi preparada. Especificamente, 5 g de pó de céria (CeO2), 5 g de pó de zircônia (ZrO2), e 40 g de pó de alumina (Al2O3) foram pesadas por 1 L do substrato, e uma solução foi preparada por dispersão destes pós em uma quantidade adequada de água destilada. Então, uma solução de nitrato de platina de dinitrodiamina possuindo uma concentração adequada foi preparada, e misturada com o supracitado líquido de dispersão. Neste caso, a quantidade de conversão de átomo de platina na solução de nitrato de platina de dinitrodiamina misturada foi feita para se tornar igual a 1,1 % em massa para a quantidade total de vários óxidos no supracitado líquido de dispersão (1,0 g se convertido dentro de uma massa de platina por 1 L do substrato). O líquido composto obtido foi agitado por 2 horas, secado a 130 °C por 3 horas, e depois disso calcinado a 500 °C por 1 hora para preparar o pó de apoio de partícula de Pt.
Então, o primeiro pó portador sobre o qual as partículas de ródio para uma camada superior (uma camada de Rh) estão suportadas foi preparado. Especificamente, 30 g de pó de céria, 30 g de pó de zircônia, e 30 g de pó de alumina foram pesados por 1 L do substrato, e um líquido de dispersão foi preparado por dispersão destes pós em uma quantidade adequada de água destilada. Então, uma solução de nitrato de ródio possuindo uma concentração adequada foi preparada, e misturada com o supracitado líquido de dispersão. Neste caso, a quantidade de conversão de átomo de ródio na solução de nitrato de ródio misturada foi feita para e tornar igual a 0,4 % em massa para a quantidade total de vários óxidos no supracitado líquido de dispersão (0,2 g se convertido dentro de uma massa de ródio por 1 L do substrato). O líquido composto obtido foi agitado por 2 horas, secado a 130 °C por 3 horas, e depois disso calcinado a 500 °C por 1 hora para preparar o pó de apoio de partícula de Rh.
Uma pasta fluída para a camada inferior foi preparada ao misturar uma quantidade adequada de água destilada com pó de apoio de partícula de Pt para a supracitada camada
16/21 inferior (a camada de Pt). Além disso, a pasta fluída para a camada superior foi preparada ao misturar uma quantidade adequada de água destilada com pó de apoio de partícula de Rh para a supracitada camada superior (a camada de Rh).
Um favo de mel de cerâmica possuindo células retangulares (3,5 mm / 600 cpsi, φ103 mm x L 105 mm) foi preparado como o subtrato. A superfície do substrato de favo de mel foi revestida com lavagem com a supracitada pasta fluída para a camada inferior, seca a 100 °C por 1 hora, e depois disso calcinada a 500 °C por 1 hora para formar a camada inferior (a camada de Pt) do catalisador de controle de emissão de exaustão.
Subsequentemente, a superfície da supracitada camada inferior foi revestida por lavagem com a supracitada pasta fluída para a camada superior, secada a 100 °C por 1 hora, e calcinada a 500 °C por 1 hora para formar a camada superior (a camada de Rh) do catalisador de controle de emissão de exaustão.
Um catalisador de controle de emissão de exaustão manufaturado através das supracitadas séries de processos é definido como um catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com o Exemplo 1.
(Exemplos 2 a 7, Exemplos Comparativos 1 a 4)
Em cumprimento com o processo de manufatura do catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com o supracitado Exemplo 1, o catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com os Exemplos 2 a 7 e Exemplos Comparativos 1 a 4 foi manufaturado. As quantidades misturadas (g / substrato - L) de vários óxidos por 1 L do substrato na manufatura dos portadores das respectivas camadas catalíticas no supracitado catalisador de controle de emissão de exaustão são mostrados na Tabela 2. Neste caso, no catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com todos os Exemplos e todos os Exemplos Comparativos, a quantidade de platina suportada sobre a camada inferior (a camada de Pt) foi configurada para 1,0 g / substrato - L, e a quantidade de ródio suportado sobre a camada superior (a camada de Rh) foi configurada para 2,0 g / substrato - L.
Tabela 2
Camada Catalítica Quantidade Misturada Do Portador Matéria-prima (g / substrato - L)
CeO2 ZrO2 Al2O2 SiO2
Exemplo 1 Camada de Rh 30 30 30 0
Camada de Pt 5 5 40 0
Exemplo 2 Camada de Rh 30 30 30 0
Camada de Pt 0 0 50 0
Exemplo 3 Camada de Rh 30 30 30 0
Camada de Pt 0 0 50 10
Exemplo 4 Camada de Rh 30 30 30 0
17/21
Camada de Pt 0 0 30 20
Exemplo 5 Camada de Rh 30 30 30 0
Camada de Pt 0 0 15 35
Exemplo 6 Camada de Rh 10 30 50 0
Camada de Pt 5 5 40 0
Exemplo 7 Camada de Rh 45 30 15 0
Camada de Pt 5 5 40 0
Exemplo Com- parativo 1 Camada de Rh 3 7 50 0
Camada de Pt 30 30 25 0
Exemplo Comparativo 2 Camada de Rh 3 7 50 0
Camada de Pt 5 5 40 0
Exemplo Comparativo 3 Camada de Rh 30 30 30 0
Camada de Pt 10 10 30 0
Exemplo Comparativo 4 Camada de Rh 60 20 10 0
Camada de Pt 5 5 40 0
[Cálculo da Média molar da Eletronegatividade]
As relações de composição (% em massa) dos portadores nas respectivas camadas catalíticas como para os catalisadores de controle de emissão de exaustão obtidos são mostrados na Tabela 3. Neste caso, as médias de mol (X ou Y) da eletronegatividade de 5 Pauling calculadas como para os elementos incluídos nas respectivas camadas catalíticas exceto elementos do grupo de platina e oxigênio são mostrados na Tabela 3. Especificamente, os supracitados X (ou Y) foram calculados conforme segue.
(Exemplo Concreto do Método de Cálculo: Como para X de Acordo com o Exemplo 1)
A % de mol de céria, zircônia e alumina contidos na camada catalítica de ródio do catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com o Exemplo 1 são calculadas como 24,48 % em mol de (CeO2), 34,20 % em mol de (ZrO2), e 41,31 % em mol de (Al2O3) a partir das quantidades misturadas dos respectivos óxidos mostrados na Tabela 2 e pesos moleculares dos respectivos óxidos.
Neste caso, X é obtido a partir da soma de (produtos da eletronegatividade e concentração mol dos respectivos elementos). Por este motivo, especificamente, X de acordo com o Exemplo 1 é calculado conforme segue, usando os valores da eletronegatividade mostrados na Tabela 1.
18/21
X = (1,1x24,48(% em mol)+1,4x34,20(% em mol)+1,5x41,31(% em mol))/100 = 1,37 (três dígitos efetivos)
Tabela 3
Camada Catalítica Composição de relação (% em massa) de Portador em Cada Camada Catalítica Média molar de eletronegatividade Temperatura de Purificação de 50 % de NOx (°C)
CeO2 ZrO2 Al2O2 SiO2
Exemplo 1 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 365
Camada de Pt 10 10 80 0 (Y) 1,47
Exemplo 2 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 360
Camada de Pt 0 0 100 0 (Y)1,50
Exemplo 3 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 353
Camada de Pt 0 0 83 17 (Y)1,58
Exemplo 4 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 348
Camada de Pt 0 0 60 40 (Y)1,66
Exemplo 5 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 345
Camada de Pt 0 0 30 70 (Y) 1,74
Exemplo 6 Camada de Rh 11 33 56 0 (X) 1,44 370
Camada de Pt 10 10 80 0 (Y) 1,47
Exemplo 7 Camada de Rh 50 33 17 0 (X)1,30 372
Camada de Pt 10 10 80 0 (Y) 1,47
Exemplo Camada 5 12 83 0 (X) 1,48 380
19/21
Comparativo 1 de Rh
Camada de Pt 35 35 29 0 (Y) 1,36
Exemplo Compa- rativo 2 Camada de Rh 5 12 83 0 (X) 1,48 375
Camada de Pt 10 10 80 0 (Y) 1,47
Exemplo Compa- rativo 3 Camada de Rh 33 33 33 0 (X) 1,37 372
Camada de Pt 20 20 60 0 (Y) 1,43
Exemplo Compa- rativo 4 Camada de Rh 67 22 11 0 (X)1,24 380
Camada de Pt 10 10 80 0 (Y) 1,47
[Tratamento de Durabilidade]
O catalisador de controle de emissão de exaustão de acordo com os Exemplos 1 a 7 e como os Exemplos Comparativos 1 a 4 foram submetidos a um tratamento de durabilidade. Especificamente, os supracitados catalisadores de controle de emissão de exaustão 5 foram colocados dentro de um forno elétrico, e aquecidos no ar a 950 °C por 50 horas.
[Avaliação do Desempenho de Purificação]
O desempenho de purificação para óxidos de nitrogênio (NOx) foi avaliado como para os supracitados catalisadores de controle de emissão de exaustão submetidos a um tratamento de durabilidade. Especificamente, os supracitados catalisadores de controle de 10 emissão de exaustão foram instalados em um dispositivo de avaliação, um gás com uma relação ar-combustível (A/C) de 14,6 foi levado a fluir para dentro dos supracitados catalisadores de controle de emissão de exaustão a uma taxa de fluxo de gás de 15 L/min enquanto era aquecido a uma velocidade de aquecimento de 10 °C /min, e concentrações de NOx em uma saída foram medidos. Neste caso, temperaturas à qual 50 % de mol de NOx no mo15 mento de infusão de gás diminuíram através da purificação pelos catalisadores de controle de emissão de exaustão (temperaturas de purificação de 50% de NOx (°C)) foram calculadas.
Um resultado das temperaturas de purificação de 50% de NOx obtidas é mostrado
20/21 na Tabela 3. Deve ser aqui notado que o desempenho de purificação de NOx é feito para ser melhorado conforme a temperatura de purificação de 50% de NOx cai.
A fim de investigar uma relação entre a média molar (X) da eletronegatividade de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio e o desempenho de purificação de NOx como para os catalisadores de controle de emissão de exaustão de acordo com os Exemplos e Exemplos Comparativos, a Figura 3 mostra a temperatura de purificação de 50% de NOx no momento quando X de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio é mudada de 1,24 para 1,48 enquanto a média molar (Y) da eletronegatividade de acordo com a supracitada camada catalítica de platina está sob uma condição constante de estar a 1,47.
Como é evidente a partir de um resultado mostrado na Figura 3, foi confirmado que a temperatura de purificação de 50% de NOx possui um valor mínimo local dentro de um intervalo onde X é de 1,35 a 1,40 se o valor de Y é configurado a 1,47. Especificamente, a temperatura de purificação de 50% de NOx substancialmente indicou 373 °C ou menos no intervalo de 1,30 < X < 1,45, e além disso, a temperatura substancialmente indicou 367 °C ou menos no intervalo de 1,35 < X < 1,40. Isso é, foi confirmado que o intervalo preferível de X é 1,30 < X < 1,45 (mais preferivelmente 1,35 < X < 1,40). O desempenho de purificação de NOx dos catalisadores de controle de emissão de exaustão melhorou quando X foi dentro do supracitado intervalo, porque a sinterização do ródio foi efetivamente suprimida na camada catalítica de ródio dentro do supracitado intervalo.
Em seguida, a fim de investigar uma relação entre a média mol Y da eletronegatividade de acordo com supracitada camada catalítica de platina e o desempenho de purificação de NOx, a Figura 4 mostra a temperatura de purificação de 50% de NOx no momento quando Y de acordo com a supracitada camada catalítica de platina é mudada de 1,36 para 1,74 enquanto X de acordo com a supracitada camada catalítica de ródio assume um valor constante, nomeadamente, 1,37.
Como é evidente a partir de um resultado mostrado na Figura 4, foi confirmado que a temperatura de purificação de 50% de NOx tende a cair e o desempenho de purificação tende a melhorar conforme o valor de Y aumenta de 1,36 quando o valor de X é configurado para 1,37. Especificamente, a temperatura de purificação de 50% de NOx substancialmente indicou 372 °C ou menos no intervalo de Y > 1,43, a temperatura substancialmente indicou 365 °C ou menos no intervalo de Y > 1,47, a temperatura substancialmente indicou 350 °C ou menos no intervalo de Y > 1,60, e além disso a temperatura substancialmente indicou 346 °C ou menos no intervalo de Y > 1,70. Isso é, foi confirmado que o intervalo preferível de Y é Y > 1,43 (mais preferivelmente > 1,47, ainda mais preferivelmente > 1,60, e ainda muito mais preferencialmente > 1,70). Os catalisadores de controle de emissão de exaustão exerceram alto desempenho de purificação de NOx quando Y estava dentro do supracitado
21/21 intervalo, porque uma transferência intercamada de platina e/ou ródio e a liga de ambos os metais foram suprimidas dentro do supracitado intervalo.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
De acordo com a invenção, um catalisador de controle de emissão de exaustão com excelente desempenho de purificação pode ser fornecido ao impedir um catalisador de se deteriorar devido à liga de metais catalíticos.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Catalisador de controle de emissão de exaustão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:
    um substrato (16); e uma camada catalítica (32) que é formada sobre uma superfície do substrato, onde a camada catalítica (32) é equipada com uma camada catalítica de ródio (22), que é equipada com um primeiro portador e ródio suportado no primeiro portador, e uma camada catalítica de platina (20), que é equipada com um segundo portador e platina suportada no segundo portador, o primeiro portador na camada catalítica de ródio (22) incluindo CeO2, ZrO2 e Al2O2, e uma relação entre uma média molar (X) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada como aos elementos incluídos na camada catalítica de ródio (22) exceto elementos do grupo de platina e oxigênio e uma média molar (Y) de uma eletronegatividade de Pauling que é calculada como aos elementos incluídos na camada catalítica de platina (20) exceto elementos do grupo de platina e oxigênio é
    1,30 < X < 1,45 e 1,47 < Y < 2,0.
  2. 2. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada catalítica de platina (20) é formada sobre a superfície do substrato (16) na camada catalítica (32), e a camada catalítica de ródio (22) é formada sobre a superfície da camada catalítica de platina (20) que não está em contato com o substrato (16) na camada catalítica (32), de modo que a camada catalítica (32) seja formada em uma estrutura laminada.
  3. 3. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo portador na camada catalítica de platina (20) inclui Al2O2 e SiO2.
  4. 4. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um teor em porcentagem contabilizado para CeO2 no segundo portador é igual a ou menor que 10 % em massa se o segundo portador na camada catalítica de platina (20) é considerado como sendo de 100 % em massa.
  5. 5. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo portador na camada catalítica de platina (20) não contém substancialmente CeO2.
  6. 6. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo portador na camada catalítica de platina (20) não contém substancialmente ZrO2.
  7. 7. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma
    2/2 das reivindicações de 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que um teor em porcentagem contabilizado para AfO3 no segundo portador é de 20 a 70 % em massa e um teor em porcentagem de SiO2 é de 30 a 80 % em massa se o segundo portador na camada catalítica de platina (20) é considerado como sendo de 100 % em massa.
  8. 8. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que um teor em porcentagem contabilizado para CeO2 no primeiro portador é de 10 a 40 % em massa, um teor em porcentagem de ZrO2 é de 20 a 40 % em massa, e um teor em porcentagem de AfO3 é de 20 a 60 % em massa se o primeiro portador na camada catalítica de ródio (22) é considerado como sendo de 100 % em massa.
  9. 9. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a média molar (X) é 1,30 < X < 1,4.
  10. 10. Catalisador de controle de emissão de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a média molar (Y) é 1,60 < Y < 2,0.
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