BRPI0924487B1

BRPI0924487B1 - Exhaust gas purification catalyst for a vehicle type selim.

Info

Publication number: BRPI0924487B1
Application number: BRPI0924487-5A
Authority: BR
Inventors: Masatani Tadahisa; Horimura Hiroyuki; Tsuji Masateru; Ito Sadaaki; Mitsukawa Makoto; Miyata Hiroaki; Chai Maorong; Kawasaki Mutsuro; Ohno Daigo
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2017-11-28
Also published as: JPWO2010109734A1; EP2412437A1; CN102361691B; CN102361691A; CN103285857A; BRPI0924487A2; CN103285857B; EP2412437A4; EP2412437B1; WO2010109734A1; JP5425888B2

Description

“CATALISADOR DE PURIFICAÇÃO DE GÁS DE ESCAPAMENTO PARA UM VEÍCULO TIPO SELIM” Campo Técnico A presente invenção refere-se a um catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim, em que o catalisador suprime a metalização de PdO (óxido de paládio) servindo como um componente de catalisador, para assim suprimir a redução da atividade catalítica causada pela sinterização de partículas finas de Pd devido à metalização de PdO, e assim a atividade catalítica é menos provável de ser reduzida, mesmo quando o catalisador é empregado em uma atmosfera de gases de gás de escapamento de um veículo tipo selim, na qual a concentração de oxigênio, HC (hidrocarbonetos), ou CO (monóxido de carbono) muda drasticamente, e a janela A/F é muito ampla.

Fundamentos da Técnica Gás de escapamento descarregado de um motor de combustão interna de, por exemplo, um automóvel contem componentes tais como HC, CO, e NOx (óxidos de nitrogênio). Até agora, catalisadores temários forma usados para remover tais componentes. Tal um catalisador contem um metal nobre como um componente principal. Particularmente, um catalisador para um veículo tipo selim (por exemplo, uma motocicleta) geralmente contem um metal nobre tal como Pt ou Rh.

Tentativas foram feitas para reduzir o custo requerido para um catalisador de purificação de um gás de escapamento para um veículo tipo selim substituindo Pt ou Rh, como um componente ativo principal, com Pd, que é menos caro que Pt ou Rh. Quando comparado com o caso de um catalisador contendo Rh como um componente, um catalisador contendo Pd exibe desempenho inferior de redução de NOx sob condições improdutivas, e exibe atividade catalítica diminuída sob condições ricas como um resultado de sinterização de partículas de Pd via redução de PdO a Pd metálico por um componente de redução do gás de escapamento. Assim, desde que Pd exibe durabilidade inferior, Pd coloca problemas quando usado em um catalisador. De modo a resolver tal problema, foi proposto um catalisador incluindo duas camadas de catalisador: uma camada superior contendo Rh ou Rh + Pt como um componente do catalisador, e uma camada inferior contendo Pd (ver, por exemplo, documento de patente 1 ou 2). Tal catalisador convencional destina-se a se usado como um catalisador para um veículo comum de quatro rodas acionado sob estequiometria para condições pobres, que é clara para a prática do teste de desempenho do catalisador sendo realizado em um sistema de escapamento de um motor a gasolina em que o combustível é queimado sob estequiometria para atmosfera pobre (A/F ~ 15). Portanto, tal catalisador para um veículo tipo selim, que é frequentemente acionado sob condições ricas, e em que a janela A/F é mais ampla que no caso de um veículo de quatro rodas. Documento da Técnica Anterior Documento de Patente Documento de patente 1: Pedido de patente japonês aberto à inspeção (kokai) N° 2009-000648 Documento de patente 2: Pedido de patente japonês aberto à inspeção (kokai) N°H10-296085 Sumário da Invenção Problemas a Serem Resolvido Pela Invenção Em vista do acima exposto, um objeto da presente invenção é fornecer um catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim, em que o catalisador suprime a metalização de PdO, e assim a atividade catalítica é menos provável de ser reduzida, mesmo quando o catalisador é empregado em uma atmosfera de gases de gás de escapamento de um veículo tipo selim, na qual a concentração de oxigênio, HC, ou CO muda drasticamente, e a janela A/F é muito ampla.

Meios Para Resolver os Problemas De modo a alcançar o objeto acima mencionado, os presentes inventores conduziram extenso estudos, e como um resultado verificaram que quando um catalisador é formado de duas camadas de catalisador: uma camada inferior preparada distribuindo Pd metálico ou óxido de Pd sobre um material específico de óxido compósito de cério-zircônio tendo alto desempenho de OSC em que a massa de óxido de cério é maior que o óxido de zircônio; e uma camada superior preparada distribuindo Rh ou (Rh + Pt) sobre um material específico de óxido compósito de cério-zircônio, redução de PdO é suprimida sob mudança na A/F, e a camada contendo paládio exibe durabilidade e estabilidade melhorada. Os presentes inventores também verificaram que quando Nd (terceiro elemento) e La (quarto elemento) são incorporados na forma de solução sólida em tal óxido compósito de cério-zircônio de modo que a estabilidade térmica do óxido de cério (que geralmente exibe estabilidade térmica inferior) é melhorada, e de modo que o óxido compósito mantém alto desempenho de OSC, etc. mesmo quando exposto ao gás de escapamento de um veículo tipo selim por um longo período de tempo, o óxido compósito exibe desempenho de OSC melhorado, e um catalisador formado suportando um metal nobre no óxido compósito (por exemplo, carreado) exibe desempenho de limpeza de gás de escapamento e durabilidade melhorados, e portanto o catalisador pode ser empregado em motor de veículo tipo selim sob a assim chamada condições pobres e também sob condições ricas (i.e., razão média ar/combustível (A/F) é 14,5 ou menos).

Assim, a presente invenção fornece um catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim, caracterizado por compreender um suporte formado de um material cerâmico ou um material metálico; uma primeira camada de catalisador formada em uma superfície do suporte; e uma segunda camada de catalisador formada na primeira camada de catalisador, onde a primeira camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido compósito de cério-zircônio tendo um teor de Ce02 de 45 a 70% em massa, um teor de Zr02 de 20 a 45 % em massa, e Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Pd metálico ou óxido de Pd; e a segunda camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido compósito de zircônio tendo um teor de Zr 02 de 50 a 95 % em massa, um teor de Ce02 de 0 a 40% em massa, e um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente catalisador que é suportado no carreador e contém Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico ou óxido de Rh quanto Pt metálico ou óxido de Pt.

Efeitos da Invenção No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo um veículo tipo selim da presente invenção, em que um componente do catalisador (i.e., Pd metálico ou óxido de Pd) é suportado em um carreador específico formado de um óxido de compósito de cério-zircônio tendo alto desempenho OSC onde a massa de óxido de cério é maior que aquela do óxido de zircônio, metalização de PdO (componente do catalisador) é suprimida, e assim a redução de atividade catalítica que é causada pela sinterização de partículas finas de Pd devido à metalização de PdO é suprimida. Portanto, mesmo quando o catalisador de purificação de gás de escapamento é empregado em uma atmosfera de gás de escapamento de um veículo tipo selim, em que a concentração de oxigênio, HC, ou CO muda drasticamente, e a janela A/F é muito ampla, a atividade catalítica do catalisador é menos provável de ser baixado. Assim, apesar de empregar Pd, o catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção exibe durabilidade melhorada e desempenho de limpeza de gás de escapamento. Mesmo quando um motor do veículo tipo selim incorporando o catalisador de purificação de gás de escapamento é operado sob condições superiores (i.e., razão média ar/combustível (A/F) é 14,5 ou menos, o catalisador pode manter sua durabilidade e desempenho de limpeza de gás de escapamento.

Breve Descrição dos Desenhos A Fig. 1 são vistas esquemáticas de seção transversal parcial dos catalisadores da presente invenção tendo uma estrutura de duas camadas. A Fig. 2 é um gráfico mostrando a correlação entre T-50 e o teor de CeC>2 de um óxido compósito em uma camada inferior. A Fig. 3 é um gráfico mostrando a correlação entre percentual de remoção a 400°C e o teor de Ce02 de um óxido compósito em uma camada inferior. A Fig. 4 é uma vista lateral esquemática de uma motocicleta empregando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. A Fig. 5 é uma vista lateral esquemática de uma motocicleta tipo scooter empregando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. A Fig. 6 esquematicamente mostra um aparelho de limpeza de gás de escapamento da motocicleta mostrado na figura 4 e componentes periféricos do aparelho, a motocicleta incorporando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. A Fig. 7 esquematicamente mostra um aparelho de limpeza de gás de escapamento da motocicleta mostrada na figura 4 e um silencioso, a motocicleta incorporando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. A Fig. 8 é um gráfico mostrando condições de acionamento para determinar a razão ar/combustível em uma motocicleta e um veículo comum de quatro rodas. A Fig. 9 é um gráfico mostrando a correlação entre a quilometragem e percentual de remoção de CO. A Fig. 10 é um gráfico mostrando a correlação entre quilometragem e percentual de remoção de HC. A Fig. 11 é um gráfico mostrando a correlação entre quilometragem e percentual de remoção de NOx. A Fig. 12 é um gráfico mostrando a correlação entre o teor de Nd203 (% em massa) de um carreador e a área de superfície específica de BET ou desempenho de OSC de catalisadores referenciais teimicamente tratados 1 a 4. A Fig. 13 é um quadro mostrando os dados de XRD de catalisadores referenciais termicamente tratados 1,3 e 4. A Fig. 14 é um quadro mostrando dados de TPR de catalisadores 1 a 5 que foram submetidos a condições severas.

Descrição das Modalidades Modalidades da presente invenção serão descritas em detalhes.

Como usado aqui, o termo “veículo tipo selim” engloba veículos comuns do tipo selim (por exemplo, um veículo de duas rodas do tipo selim, e um veículo de quatro rodas do tipo selim), bem como motocicletas tipo scooter. O catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção inclui um suporte formado de um material cerâmico ou um material metálico; uma primeira camada de catalisador formada em uma superfície do suporte; e uma segunda camada de catalisador formada na primeira camada de catalisador, onde a primeira camada de catalisador inclui um carreador formado de um oxido compósito de cério-zircônio tendo um teor de Ce02 de 45 a 70% em massa, um teor de Zr02 de 20 a 45 % em massa, e Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Pd metálico ou óxido de Pd. O carreador empregado na primeira camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção pode ser obtido através do seguinte procedimento: uma solução contendo um composto de Ce que pode ser convertido em Ce02 através de queima, um composto de Nd que pode ser convertido em Nd203 através de queima, e um composto de La que pode ser convertido em La203 através de queima é preparado; o pH da solução é ajustado a cerca de 6,0 a cerca de 8,0; e o precipitado resultante é filtrado, lavado, e completamente seco, seguido de queima (isto é, queima a 1000°C por três horas). O componente do catalisador (isto é, Pd metálico ou óxido de Pd) empregado na primeira camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção pode ser suportado sobre o carreador obtido acima pela adição do carreador a uma solução aquosa de um composto de paládio solúvel em água sob agitação de modo que o carreador absorve a solução, seguido por completamente secar, e depois queimar (por exemplo, queima a 500°C por três horas).

Na primeira camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, de preferência, o carreador na qual o componente de catalisador (i.e., Pd metálico ou óxido de Pd) é suportado contém Ce02 numa quantidade de 45 a 70% em massa e Zr02 numa quantidade de 20 a 45 % em massa onde a massa de Ce02 é maior que aquela do Zr02, de modo que a redução da atividade catalítica que é causada pela sinterização de partículas finas de Pd devido à metalização de PdO é suprimida, e assim, e mesmo quando o catalisador de purificação de gás de escapamento é empregado numa atmosfera de gás de escapamento de um veículo tipo selim, em que a concentração de oxigênio, HC, ou CO muda drasticamente, e janela A/F é muito ampla, a atividade catalítica do catalisador é menos provável de ser baixada. Quando o teor de Ce02 excede 70% em massa ou o teor de Zr 02 é menor que 20% em massa, ou quando 0 teor de Ce02 é menor que 45% em massa ou 0 teor de Zr 02 é menos que 20% em massa, ou quando 0 teor de Ce02 é menos que 45% em massa ou 0 teor de Zr02 excede 45% em massa, as espécies ativas podem falhar para suficientemente exibir seu desempenho, e área de superfície específica do suporte pode ser consideravelmente reduzida a uma alta temperatura (por exemplo, 900°C ou maior), resultando em deterioração térmica do catalisador, que não é preferido. Quando 0 teor de Ce02 é menos que 45% em massa, a habilidade para suprimir a redução de PdO tende a ser inferior, enquanto que quando 0 teor de Zr02 excede 45% em massa, 0 teor de Ce02 diminui proporcionalmente com ele, que não é preferido.

Na primeira camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, 0 carreador de óxido compósito de cério-zircônia em que 0 componente de catalisador (isto é, Pd metálico ou óxido de Pd) é suportado ainda contém Nd203 e La203. Quando Nd203 e La203 são incorporados, Ce02 exibe estabilidade térmica melhorada, e 0 carreador de óxido compósito de cério-zircônia exibe desempenho de OSC melhorado, com 0 que 0 catalisador formado suportando 0 metal nobre no carreador exibe desempenho melhorado de limpeza de gás de escapamento e alta durabilidade. A realização destes efeitos requer um teor de Nd203 de 2% em massa ou mais e um teor de La203 de 1% em massa ou mais. Entretanto, quando 0 teor de Nd203 excede 20% em massa ou 0 teor de La203 excede 10% em massa, a relação do teor de Ce02 ou Zr02 diminui proporcionalmente com ela, e 0 carreador de óxido composto de cério-zircônio tende a exibir propriedades enfraquecidas. A primeira camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção emprega, como um componente de catalisador, óxido de Pd ou Pd metálico, que é um metal nobre relativamente barato. Quando o teor componente de catalisador é menos que 0,3% em massa (quando reduzido a Pd metálico) na base da massa do carreador, o desempenho da limpeza de gás de escapamento tende a se tomar insuficiente, enquanto que quando o teor do componente do catalisador excede 5% em massa (quando reduzido a Pd metálico), o custo requerido para o catalisador de purificação de gás de escapamento aumenta, mas um efeito proporcional com um aumento no custo pode não ser alcançado. Portanto, o teor do componente do catalisador é de preferência 0,3 a 5% em massa (quando reduzido a Pd metálico) na base da massa do carreador.

No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, a segunda camada de catalisador formada sobre a primeira camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido compósito de zircônio tendo um teor de Zr02 de 50 a 95% em massa, um teor de Ce02 de 0 a 40% em massa, e um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado sobre um carreador e contem Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt.

Na segunda camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, o carreador na qual o componente de catalisador (por exemplo, Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt) é suportado é formado de um óxido compósito de zircônio tendo um teor de Zr02 de 50 a 95% em massa, um teor de Ce02 de 0 a 40% em massa, e um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa. O carreador pode ser obtido através do seguinte procedimento: uma solução contendo um composto de zircônio que pode ser convertido em Zr02 através de queima, um composto de Ce que pode ser convertido em Ce02 através de queima, um composto de Nd que pode ser convertido em Nd203 através de queima, e um composto de La que pode ser convertido em La203 através de queima é preparado; o pH da solução é ajustado a cerca de 6,0 a cerca de 8,0; e o precipitado resultante é filtrado, lavado, e completamente seco, seguido de queima (isto é, queima a 1000°C por três horas). O componente do catalisador (isto é, Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt) empregado na segunda camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção pode ser suportado sobre o carreador obtido acima pela adição do carreador obtido acima pela adição do carreador a uma solução aquosa de um composto de ródio solúvel em água ou uma solução aquosa contendo um composto de platina solúvel em água sob agitação de modo que o carreador absorve a solução, seguido por completamente secar, e depois queimar (por exemplo, queima a 500°C por três horas).

Na segunda camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, de preferência, o carreador na qual o componente de catalisador (i.e., Rh metálico ou óxido de Rh, tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt) é suportado contém Zr02 numa quantidade de 50 a 95% em massa e Ce02 numa quantidade de 0 a 40% em massa, de modo que o componente de catalisador pode mais eficazmente remover HC, CO ou NOx contido no gás de escapamento a temperatura mais baixa, e o catalisador exibe resistência térmica e pode ser evitado de ser termicamente degradado. Isto é, mesmo quando o carreador da segunda camada de catalisador não contem Ce02 , os efeitos pretendidos da presente invenção podem ser alcançados. Quando o teor de Zr02 excede 95% em massa, o teor de Nd203 ou La203 diminui consideravelmente com ele, e os efeitos pretendidos da presente invenção podem estar prejudicados, mesmo quando o teor de Zr02 é menor do que 50% em massa, o carreador tende a exibir propriedades prejudicadas.

Na segunda camada de catalisador do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, o carreador de compósito de zircônio na qual o componente de catalisador (por exemplo, Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt) é suportado ainda contém Nd2C>3 e La203. Quando Nd203 e La203 são incorporados, o carreador de compósito de zircônio exibe desempenho de OSC melhorado, com o que o catalisador formado suportando o metal nobre no carreador exibe desempenho de limpeza de gás de escapamento drasticamente melhorado e alta durabilidade. A realização destes efeitos requer um teor de Nd203 de 2% em massa ou mais e um teor de La203 de 1% em massa ou mais. Entretanto, quando o teor de Nd203 excede 20% em massa ou o teor de La203 excede 10% em massa, a relação do teor de Ce02 ou Zr02 diminui proporcionalmente com ela, e o carreador de óxido compósito de zircônio tende a exibir propriedades prejudicadas.

No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, do ponto de vista de manter atividade relativamente alta a um custo relativamente baixo (em consideração aos preços de Pd, Rh, e Pt), de preferência, quando o componente de catalisado da segunda camada de catalisado é Rh metálico ou óxido de Rh, a razão em massa de Pd/Rh, quando reduzido a metal, é 1/1 a 20/1, ou quando o componente de catalisado da segunda camada de catalisado é tanto Rh metálico ou óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt, a razão em massa de (Pt = Pd)/Rh, quando reduzido a metal, é 1/1 a 20/1.

No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, como no caso de um catalisador temário de limpeza de gás de escapamento convencional suportado sobre um suporte, a primeira camada de catalisador acima mencionada e a segunda camada de catalisado são suportadas em um suporte formado de um material cerâmico ou metálico. Nenhuma limitação particular é imposta na forma do suporte formado de um material cerâmico ou metálico. Entretanto, o suporte é em geral na forma de um monolito (por exemplo, alveolar ou placa) ou pelotas, e de preferência na forma alveolar. Exemplos do material de suporte incluem materiais cerâmicos tais como alumina, mulita, e cordierita; e materiais metálicos tais como aço inoxidável.

Para produção do catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, primeiramente, 0 carreador acima mencionado tendo o componente de catalisador (Pd metálico ou óxido de Pd) suportado no mesmo (50 a 80% em massa), um componente de alumina resistente ao calor (10 a 40% em massa), um material ligante (teor de sólido: 5 a 20% em massa) e água destilada (quantidade apropriada) são adicionados a um moinho de bola e moídos a úmido, para assim preparar um líquido de lavagem-revestimento. Subsequentemente, um suporte formado de um material cerâmico ou metálico (por exemplo, um suporte em forma alveolar metálico de aço inoxidável (peça de teste, 300 células, φ30 x 30 1, capacidade: 21 cm3)) é imerso no líquido de lavagem-revestimento. Depois disso, excesso de líquido de lavagem-revestimento nas células do suporte é removido através de sopro de ar, seguido por secagem e queima (por exemplo, a 500°C por uma hora), para assim formar uma primeira camada de catalisador. Neste caso, de preferência, o teor do componente de catalisador é ajustado a 0,7 a 5,5 g (quando reduzido a Pd metálico) na base de 1 1 do catalisador. Quando o teor do componente de catalisador é menor do que 0,7 g (quando reduzido a Pd metálico) na base de 1 1 do catalisador, o catalisador tende a exibir desempenho de limpeza de gás de escapamento ineficiente, mesmo quando o teor do componente de catalisador excede 5,5 g (quando reduzido a Pd metálico) na base de 1 1 do catalisador, o custo requerido parta o catalisado de limpeza de gás de escapamento aumenta, mas um efeito proporcional com um aumento do custo pode não ser alcançado. Portanto, o teor do componente de catalisador é de preferência 0,7 a 5,5 g (quando reduzido a Pd metálico) na base de 1 1 do catalisador.

Após isso, o carreador acima mencionado tendo o componente de catalisado (Rh metálico ou oxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt) suportado no mesmo (50 a 80% em massa), um componente de alumina resistente ao calor (10 a 40% em massa), um material ligante (teor de sólido: 5 a 20% e massa), e água destilada (quantidade apropriada) são adicionados a um moinho de bola e moídos a úmido, para assim preparar um líquido de lavagem-revestimento. Subsequentemente, o suporte tendo no mesmo a primeira camada de catalisador é imerso no líquido de lavagem-revestimento. Depois disso, excesso de líquido de lavagem-revestimento nas células do suporte é removido através de sopro de ar, seguido por secagem e queima (por exemplo, a 500°C por uma hora), para assim formar uma segunda camada de catalisador. Neste caso, de preferência, a quantidade total de Pd, Ph, e Pt é ajustado a 0,7 a 6,5 g (quando reduzido a metal) na base de 1 1 do catalisador. Quando o teor do componente de catalisador total é menor do que 0,7 g (quando reduzido a metal) na base de 1 1 do catalisador, o catalisador tende a exibir desempenho de limpeza de gás de escapamento ineficiente, mesmo quando o teor do componente de catalisador excede 6,5 g (quando reduzido a metal) na base de 1 1 do catalisador, o custo requerido para o catalisador de purificação de gás de escapamento aumenta, mas um efeito proporcional com um aumento do custo pode não ser alcançado. Portanto, o teor do componente de catalisador é de preferência 0,7 a 6,5 g (quando reduzido a metal) na base de 11 do catalisador. O componente de alumina resistente ao calor empregado na presente invenção pode ser qualquer daqueles geralmente usados nos catalisadores temários convencionais de limpeza de gás de escapamento. Contudo, o componente de alumina resistente ao calor é de preferência AI2O3, óxido do compósito de La203, óxido do compósito de Ba0-Al203, óxido do compósito Mg0-Al203, óxido do compósito de Zr02-Ce02-Al203, ou uma mistura dos mesmos.

No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, a razão em massa da primeira camada do catalisador para a segunda camada do catalisador (primeira camada do catalisador: segunda camada do catalisador) é de preferência de 1 a 3:1, do ponto de vista de, por exemplo, custo e desempenho. Quando a razão em massa da primeira camada do catalisador para a segunda camada do catalisador é menor do que 1:1 (isto é, quando a massa da segunda camada do catalisador é maior do que aquela da primeira camada do catalisador), um alto custo é requerido para produzir um catalisador tendo 0 mesmo desempenho quando um catalisador em que a razão (primeira camada do catalisador : segunda camada do catalisador) cai dentro da variação acima preferida, mesmo quando a razão em massa da primeira camada do catalisador para a segunda camada do catalisador é maior do 3:1 (isto é, quando a massa da segunda camada do catalisador é menor do que aquela da primeira camada do catalisador, 0 catalisador resultante tende a exibir desempenho fraco, quando comparado com um catalisador cuja massa é a mesma como 0 do catalisador e em que a razão (primeira camada do catalisador : segunda camada do catalisador) cai dentro da varação acima preferida. O catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção inclui duas camadas de catalisador; especificamente, a camada inferior (isto é, a primeira camada de catalisador) contendo Pd, e a camada superior (isto é, a segunda camada de catalisador) contendo Rh ou (Rh + Pt), que exibe alta habilidade para remover gás redutor e alta durabilidade. Portanto, gás redutor ou difusão na camada inferior contendo Pd pode ser suprimido mesmo quando a razão ar/combustível está no estado rico ou muda, e assim a durabilidade da camada inferior contendo Pd, que foi melhorada pelo carteador específico acima mencionado, pode ser ainda melhorada.

No catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, gás redutor ou difusão na camada inferior contendo Pd pode ser suprimido mesmo quando a razão ar/combustível está no estado rico. Portanto, no caso onde o catalisador da presente invenção está montado em um motor de um veículo tipo selim, mesmo quando o motor é operado em uma razão média de ar/combustível de 14,5 ou menos, que é mais rica que a razão estequiométrica ar/combustível (isto é, 14,6), a camada inferior contendo Pd exibe durabilidade melhorada como descrito acima, e também exibe desempenho melhorado de remoção de NOx. A presente invenção será a seguir descrita com re3ferência a Exemplos de produção, Exemplos, Exemplos comparativos, testes de desempenho, e testes de referência. Nos Exemplos de produção descritos abaixo, Exemplos, Exemplos comparativos, e testes de referência, a quantidade relativa (partes em massa) de cada componentes não inclui a quantidade ume meio de dispersão ou um solvente.

Exemplo de produção 1 (correspondendo aos Exemplos comparativos) Nitrato de cério (88 partes em massa, quando reduzido a CeOo), nitrato de neodímio (10 partes em massa, quando reduzido a Nd203), e nitrato de lantânio (2 partes em massa, quando reduzido a La2C>3) foram adicionados a um frasco de 5 1, e água pura (2.000 1) foi adicionada ao mesmo, seguido pela agitação por uma hora, para assim preparar uma solução uniforme. Enquanto a solução estava sendo agitada, uma solução de NH4OH IN foi adicionada gota a gota à mesma até que um pH de 7 foi alcançado. O precipitado resultante foi filtrado, lavado, e secado a 80°C por 15 horas, seguido pela queima a 1000°C por três horas, para assim preparar 0 óxido do compósito BI 88CeO2-10Nd2O3-2La2O3 (isto é, óxido compósito não contendo Zr02 e tendo um teor de Ce02 caindo fora do escopo da presente invenção).

Exemplo de produção 2 Nitrato de cério (65 partes em massa, quando reduzido a Ce02), nitrato de zircônio (25 partes em massa, quando reduzido a Zr02), nitrato de neodímio (8 partes em massa, quando reduzido a Nd203), e nitrato de lantânio (2 partes em massa, quando reduzido a La203) foram adicionados a um frasco de 5 1, e água pura (2.000 1) foi adicionada ao mesmo, seguido pela agitação por uma hora, para assim preparar uma solução uniforme. Enquanto a solução estava sendo agitada, uma solução de NH4OH IN foi adicionada gota a gota à mesma até que um pH 7 foi alcançado. O precipitado resultante foi filtrado, lavado, e secado a 80°C por 15 horas, seguido pela queima a 1000°C por três horas, para assim preparar 0 óxido do compósito B2 Exemplo de produção 3 O procedimento do exemplo de produção 2 foi repetido, exceto que 0 nitrato de cério (46 partes em massa, quando reduzido a Ce02), nitrato de zircônio (46 partes em massa, quando reduzido a Zr02), nitrato de neodímio (6 partes em massa, quando reduzido a Nd203), e nitrato de lantânio (2 partes em massa, quando reduzido a La203) foram empregados, para assim preparar 0 óxido do compósito B3í Exemplo de produção 4 O procedimento do exemplo de produção 2 foi repetido, exceto que o nitrato de cério (30 partes em massa, quando reduzido a CeC^), nitrato de zircônio (60 partes em massa, quando reduzido a Zr02), nitrato de neodímio (8 partes em massa, quando reduzido a Nd203), e nitrato de lantânio (2 partes em massa, quando reduzido a La203) foram empregados, para assim preparar o óxido do compósito B4 30Ce02-60Zr02-8Nd203-2La203.

Exemplo de produção 5 O procedimento do exemplo de produção 2 foi repetido, exceto que o nitrato de zircônio (92 partes em massa, quando reduzido a Zr02), nitrato de neodímio (5 partes em massa, quando reduzido a Nd203), e nitrato de lantânio (3 partes em massa, quando reduzido a La203) foram empregados, e nitrato de cério não foi empregado, para assim preparar o óxido do compósito B5 Exemplo de produção 6 O procedimento do exemplo de produção 2 foi repetido, exceto que o nitrato de cério (46 partes em massa, quando reduzido a Ce02) e nitrato de zircônio (54 partes em massa, quando reduzido a Zr02) foram empregados, e nenhum nitrato de neodímio nem nitrato de lantânio foi empregado, para assim preparar o óxido do compósito B6 46Ce02-54Zr02 (isto é, óxido da composição não contendo nem Nd203nem La203.

Exemplo 1 Pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 (60 partes em massa), pó de alumina ativa (35 partes em massa), um ligante de sol alumina (5 partes em massa, quando reduzido a alumina), e água pura (150 partes em massa) foram adicionados a um moinho de bola e moídos a úmido por oito horas, para assim preparar uma pasta (líquido lavagem-revestimento) para uma camada inferior.

Separadamente, pó de óxido do compósito B4 preparado no exemplo de produção 4 (30 parte em massa), pó de alumina ativa (65 partes em massa), um ligante de sol alumina (5 partes em massa, quando reduzido a alumina), e água pura (200 partes em massa) foram adicionados a um moinho de bola e moídos a úmido por oito horas, para assim preparar uma pasta (líquido lavagem-revestimento) para uma camada superior.

Foram fornecidos dois suportes metálicos de aço inoxidável do tipo alveolar; especifícamente, uma peça de teste (300 células, tamanho do núcleo: φ40 x 90 1, capacidade do núcleo: 113 cm . Primeiramente, cada suporte metálico tipo alveolar foi lavado-revestido com a pasta acima mencionada para uma camada inferior, seguido pela secagem e queima a 500°C por uma hora, para assim formar uma camada de revestimento inferior. A quantidade da camada de3 lavagem-revestimento inferior era de 100 g na base de 11 da base de suporte.

Subsequentemente, o suporte metálico tipo alveolar tendo no mesmo a camada de revestimento inferior acima mencionada foi imerso em uma solução aquosa de nitrato de paládio (concentração específica), e depois o produto resultante foi removido da solução, seguido pela queima a 500°C por uma hora, para assim formar uma camada de catalisador inferior suportado em paládio. A seguir, o suporte metálico do tipo alveolar tendo no mesmo a camada de catalisador inferior suportado em paládio foi lavado-revestido com a pasta acima mencionada para uma camada superior, seguido pela secagem e queima a 500°C por uma hora, para assim formar uma camada de revestimento superior. A quantidade da camada de lavagem-revestimento superior era de 50 g na base de 11 da base de suporte.

Depois, o suporte metálico do tipo alveolar tendo no mesmo a camada de revestimento superior acima mencionada foi imersa em uma mistura de nitrato de ródio (concentração específica) e uma solução de platina e ácido nítrico, e o produto resultante foi removido da mistura, seguido por queima a 500°C por uma hora, para assim preparar um catalisador tendo uma estrutura de duas camadas incluindo a camada inferior suportada em paládio e a camada superior suportada em platina-ródio. A figura 1 mostra vistas transversais parciais esquemáticas dos assim preparados catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas. A figura l(a) mostra um catalisador metálico do tipo alveolar, e a figura l(b) mostra um catalisador em monólito do tipo alveolar. Nas figuras l(a) e l(b), referência numérica 1 denota um suporte metálico de aço inoxidável do tipo alveolar; 2 uma camada inferior suportada em paládio (primeira camada de catalisador); 3 uma camada superior suportada em platina-ródio (segunda camada de catalisador); e 4 um suporte cerâmico do tipo alveolar. Em cada um dos catalisadores acima preparados, a quantidade de paládio suportado na camada inferior foi verificado por ser 1,5 g (quando reduzido a Pd) na base de 1 1 da base do suporte; a quantidade do paládio suportado na camada superior foi verificada ser 0,75 g (quando reduzido a Pt) na base de 1 1 da base do suporte; e a quantidade de ródio suportado na camada superior foi verificada ser 0,15 g (quando reduzido a Rh) na base de 11 da base do suporte.

Exemplo 2 O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 foi substituído com pó do óxido do compósito B3 preparado no exemplo de produção 3 para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 1 (camada inferior cai fora do escopo da presente invenção) O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 foi substituído com pó do óxido do compósito BI preparado no exemplo de produção 1 para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 2 (camada inferior cai fora do escopo da presente invenção) O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 foi substituído com pó do óxido do compósito B4 preparado no exemplo de produção 4 para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 3 (camada inferior cai fora do escopo da presente invenção) O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 foi substituído com pó do óxido do compósito B5 preparado no exemplo de produção 5 para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo 3 O procedimento do exemplo 2 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B4 preparado no exemplo de produção 4 foi substituído com pó do óxido do compósito B5 preparado no exemplo de produção 5 para a preparação de uma pasta para uma camada superior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo 4 O procedimento do exemplo 2 foi repetido, exceto que a quantidade da camada de lavagem-revestimento inferior da base de 11 da base do suporte foi aumentada de 100 g para 150 g, e a quantidade da camada de lavagem-revestimento superior na base de 11 do suporte de base foi reduzido de 50 g para 30 g, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo 5 O procedimento do exemplo 2 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B3 preparado no exemplo de produção 3 (30 partes em massa), pós de alumina ativa (65 partes em massa), um ligante de sol alumina (5 partes em massa, quando reduzido a alumina), e água pura (150 partes em massa) foram empregados para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, para assim prepara catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 4 (camada superior cai fora do escopo da presente invenção) O procedimento do exemplo 2 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B4 preparado no exemplo de produção 4 foi substituído com pó do óxido do compósito B3 preparado no exemplo de produção 3 para a preparação de uma pasta para uma camada superior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 5 (tanto a camada inferior e a camada superior não contem Nd203 nem La203) O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 foi substituído com pó do óxido do compósito B6 preparado no exemplo de produção 6 para a preparação de uma pasta para uma camada inferior, e pó do óxido do compósito B4 preparado no exemplo de produção 4 foi substituído com pó do óxido do compósito B6 preparado no exemplo de produção 6 para a preparação de uma pasta para uma camada superior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 6 (camada inferior não contém óxido do compósito) O procedimento do exemplo 1 foi repetido, exceto que o pó do óxido do compósito B2 preparado no exemplo de produção 2 não foi empregado, e pós de alumina ativa (95 partes em massa), um ligante de sol alumina (5 partes em massa, quando reduzido a alumina), e água pura (150 parte4s em massa) foram empregados para a preparação de uma pasta para a camada inferior, para assim preparar catalisadores tendo uma estrutura de duas camadas.

Exemplo comparativo 7 (catalisador de camada única) Foram fornecidos dois suportes metálicos de aço inoxidável do tipo alveolar; especificamente, uma peça de teste (300 células, tamanho do núcleo: φ30 x 30 1, capacidade do núcleo: 25,6 cm3), e um suporte para avaliação em um veículo real (tamanho do núcleo: φ40 x 90 1, capacidade do o núcleo: 113 cm). Cada suporte metálico do tipo alveolar foi lavado-revestido com uma pasta para uma camada inferior produzida da mesma maneira como aquela descrita no exemplo 2, seguido por secagem e queima a 500 °C por uma hora, para assim formar uma camada de revestimento. A massa da camada de lavagem-revestimento foi de 150 g na base de 1 1 da base de suporte. Subsequentemente, o suporte metálico alveolar tendo no mesmo a camada de revestimento acima mencionado foi imerso numa mistura de nitrato de paládio (concentração específica) e uma solução de ácido nítrico de nitrato de ródio e platina, e o produto resultante foi removido da mistura, seguido pela queima a 500 °C por uma hora, para assim preparar um catalisador de camada única tendo paládio, platina, e ródio suportado no mesmo. Em cada um dos catalisadores assim preparados, a quantidade de paládio suportado foi verificada ser 1,5 g (quando reduzido a Pd) na base de 1 1 da base de suporte; a quantidade de platina suportada foi verificada ser 0,75 g (quando reduzido a Pt) na base e 11 da base de suporte; e a quantidade de ródio suportado foi verificada ser 0,15 g (quando reduzido a Rh) na base de 1 1 da base de suporte.

As composições dos óxidos compósitos produzidas nos exemplos de produção 1 a 6 são sumarizadas na tabela 1. As estruturas dos catalisadores preparadas nos exemplos 1 a 5 e exemplos comparativos 1 a 7 são sumarizados na tabela 2.

Tabela 1 Modelo de teste do desempenho de limpeza de gás do catalisador Cada um dos catalisadores em peça de teste preparados nos exemplos 1 a 5 e exemplos comparativos 1 a 7 foram colocados em um forno elétrico mantido a 900°C, e o catalisador foi termicamente tratado por 24 horas sob uma corrente de uma mistura de gás CO-N2 de 1 % em volume a 20 1/min, seguido pelo resfriamento para temperatura ambiente. Subsequentemente, cada um dos catalisadores foi exposto a um gás modelo tendo a composição abaixo descrita e o desempenho de limpeza de gás do catalisador foi avaliado determinando a redução percentual (remoção percentual) de HC, CO, ou NOx (óxidos de nitrogênio) contido no modelo de gás a 400 °C, e a temperatura na qual a remoção percentual de HC, CO, NOx alcançou 50% [isto é, T-50 (°C)]. Cada catalisador foi avaliado sob as seguintes condições. Os resultados da avaliação são mostrados na tabela 3.

Composição do gás modelo: CO: 0,9%, C3H6: 900 ppm, C3H8: 450 ppm, NO: 500 ppm, 02: 0,5%, C02: 14%, H20: 10%, N2: balança A/F - 14,4 Velocidade do gás: 25 1/min Razão da elevação da temperatura: 10 graus (°C)/min Tabela 3 Figuras 2 e 3 mostram os resultados do teste de desempenho de limpeza de gás modelo dos catalisadores do exemplo comparativo 1 (o teor de Ce02 do óxido compósito empregado na camada inferior: 88 % em massa), exemplo 1 (o teor de Ce02 do óxido compósito empregado na camada inferior: 65 % em massa), exemplo 2 (o teor de Ce02 do óxido compósito empregado na camada inferior: 46 % em massa), exemplo comparativo 2 (o teor de Ce02 do óxido compósito empregado na camada inferior: 30 % em massa), e exemplo comparativo 3 (o teor de Ce02 do óxido compósito empregado na camada inferior: 0 % em massa). Especificamente, a figura 2 é um gráfico mostrando a correlação entre T-50 e o teor de Ce02 do óxido compósito empregado. Como está claro das figuras 2 e 3, resultados favoráveis são obtidos quando o teor de Ce02 do óxido compósito na camada inferior é 45 a 70% em massa. O catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção é empregado para um veículo tipo selim. Exemplos de tal veículo tipo selim incluem uma motocicleta mostrada na figura 4 e uma motocicleta tipo scooter mostrada na figura 5. A figura 6 esquematicamente mostra um aparelho de limpeza de gás de escapamento da motocicleta (isto é, veículo tipo selim) mostrado na figura 4 e4 componentes periféricos do aparelho, a motocicleta incorporando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. O aparelho de limpeza de gás de escapamento 10 é montado na motocicleta, em que um combustível é fornecido de um injetor de combustível 13a (o injetor de combustível pode ser substituído com um carburador) para ar fornecido através de um limpador de ar 11 a um motor (motor de combustão interna) 12. O aparelho de limpeza de gás de escapamento 10 inclui um dispositivo alimentador de ar secundário 20 para fornecer ar secundário (ar fresco) limpo pelo limpador de ar 11 a uma porta de escapamento 12B do motor 12; o silencioso de escapamento 15 conectado por um tubo de escapamento 14 a porta de escapamento 12B do motor 12; e um conversor catalítico 30 fornecido no silencioso de escapamento 15. Na figura 6, a seta X corresponde ao fluxo de ar; a seta Y corresponde à pressão de vácuo; e a seta Z corresponde ao fluxo de gás por sopro gerado no cárter.

No purificador de ar 11, o interior de um invólucro do limpador de ar 11a é dividido por uma parede de partição 11B em duas câmaras; uma câmara lateral suja 11C e uma câmara lateral limpa 11 D. Um elemento de filtro 11F é fornecido na parede de partição 11B de modo a cobrir uma abertura para comunicação da câmara lateral suja 11C da câmara lateral limpa 11D, pela qual o ar contido na câmara lateral suja 11C é limpa através de um elemento de filtro 11F, e depois alimentada na câmara lateral limpa 11D. Uma porta de saída de ar 11G é fornecida na câmara lateral limpa 11 D, e é conectada, por um tubo de conexão 16, para uma válvula de borboleta 13b e o injetor de combustível 13a. A porta de saída do ar 11G também se comunica com uma porta de entrada 12a do motor 12. O motor 12 é um motor de quatro ciclos de cilindro único geralmente montado na motocicleta. O motor 12 inclui uma válvula de admissão 12D para abrir ou fechar a porta de saída 12A que se comunica com um cilindro 12C. Um pistão 12F deslizavelmente fornecido no cilindro 12C é conectado a um virabrequim 12H por uma biela 12G. Mediante um processo de admissão (descida do pistão 12F) em um estado onde a válvula de admissão 12D do motor 12 é aberta (a válvula de escapamento 12E é fechada), ar na câmara lateral limpa 11D do limpador de ar 11 é alimentado em um espaço acima do pistão 12F no cilindro 12C por meio de pressão negativa (no lado do motor 12) gerado pela inclinação do pistão 12F, e um combustível é fornecido do injetor de combustível 13a. Assim, a mistura de gás do combustível e ar é fomecidal2H ao motor 12.

Subsequentemente, um processo de compressão e um processo de combustão que são comuns em um motor de quatro ciclos, são realizados, seguido de um processo de escapamento (ascensão do pistão 12F) em um estado onde a válvula de descarga 12B é aberta (a válvula de admissão 12D é fechada). Assim , o gás de combustão (gás de escapamento) é descarregado através da porta de escapamento 12B para o tubo de escapamento 14. O silencioso do escapamento 15 é conectado por um tubo de conexão 17 a extremidade traseira do tubo de escapamento 14. O silencioso do escapamento 15 funciona como um silencioso para silenciar e descarregar gás de escapamento de alta pressão, alta temperatura que passou através do tubo de escapamento 14. Como mostrado na figura 6, o silencioso do escapamento 15 é dividido em uma pluralidade de câmaras por uma pluralidade de paredes de partição 15A e 15B, e as câmaras se comunicam com outra por meio de tubos de comunicação 15C, 15D, e 15E. O conversor de catalisador 30 é provido na câmara mais a montante do silencioso. O tubo de escapamento 14 (porção principal), o silencioso do escapamento 15 (porção de acomodação), e o tubo de conexão 17 (porção de conexão), juntos, formam o tubo de escapamento do veículo acima mencionado. O dispositivo secundário de alimentação de ar tem um mecanismo pelo qual o ar (ar secundário) na câmara lateral de limpeza 11D do limpador de ar 11 é alimentado à porta de escapamento 12B do motor 12, e inclui um tubo secundário de alimentação de ar 21 conectando a câmara lateral de limpeza 11D do limpador de ar 11 e a porta de escapamento 12B do motor 12. O tubo secundário de alimentação de ar 21 tem no mesmo uma unidade de válvula 22, tem também, entre a unidade válvula 22 e a porta de escapamento 12B, uma válvula de chumbo 23 para evitar o fluxo reverso do gás de escapamento através da porta de escapamento 12B para o tubo de secundário de alimentação de ar 21. Como mostrado na figura 6, a válvula de chumbo 23 é provida numa posição próxima a porta de escapamento 12B (isto é, acima do motor 12), do ponto de vista de melhoramento no seguinte desempenho da válvula de chumbo 23. A unidade de válvula 22 inclui uma válvula de controle de alimentação de ar 24 para evitar o suprimento de ar secundário a porta de escapamento 12B sob desaceleração do motor. A válvula secundária de controle de alimentação de ar 24 é configurada de modo a operar com relação à pressão de vácuo na porta de admissão 12A que é transmitida por um tubo de comunicação 25 conectando a unidade de válvula 22 e a porta de admissão 12A do motor 12.

Na figura 6, o numeral de referência 35 denota um tubo de comunicação conectando a câmara lateral limpa 11D do limpador de ar 11 e o cárter do motor 12. O tubo de comunicação 35 funciona como um dispositivo de controle de emissão do cárter para retomar o gás soprado gerado no cárter para o motor 12 pela câmara lateral de limpeza 11D e o tubo de conexão 16, assim evitando a liberação do gás soprado.

Como descrito acima, o aparelho de limpeza de gás de escapamento 10 inclui, o tubo de conexão 17, e o conversor catalítico 30 provido no silencioso do escapamento 15. O tubo de conexão 17 conecta o tubo de escapamento 14 e o silencioso do escapamento 15 que tem diâmetros internos diferentes, de modo a não impedir o fluxo do gás de escapamento do tubo de escapamento 14 para o silencioso do escapamento 15.0 silencioso do escapamento 15 é formado de modo a ter um diâmetro interno maior que aquele do tubo de escapamento 14, do ponto de vista de melhoramento no desempenho da emissão do gás. Portanto, o diâmetro interno do tubo de conexão 17 na extremidade conectada ao tubo de escapamento 14 é quase igual a aquele do tubo de escapamento 14, e o diâmetro interno do tubo de conexão 17 na extremidade conectada ao silencioso do escapamento 15 é quase igual ao daquele do silencioso do escapamento 15; isto é, o tubo de conexão 17 está em uma forma afilada com uma mudança suave no diâmetro de uma extremidade para a outra extremidade. A junta entre o tubo de escapamento 14 e o tubo de conexão 17 é soldada, e a junta entre o tubo de conexão 17 e o silencioso do escapamento 15 é também soldada. A figura 7 esquematicamente mostra um aparelho de limpeza de gás de escapamento da motocicleta mostrada na figura 4 e um silencioso, a motocicleta incorporando o catalisador de purificação de gás de escapamento da presente invenção. Como no caso mostrado na figura 6, um silencioso do escapamento 15 é conectado por um tubo de conexão 17 para a extremidade traseira de um tubo de escapamento 14, e o tubo de conexão 17 conecta o tubo de escapamento Meo silencioso do escapamento 15 que tem diferentes diâmetros internos, de modo a não impedir o fluxo do gás de escapamento do tubo de escapamento 14 para o silencioso do escapamento 15. O silencioso do escapamento 15 é formado de modo a ter um diâmetro interno maior que aquele do tubo de escapamento 14, do ponto de vista de melhoramento no desempenho da emissão do gás. Portanto, o diâmetro interno do tubo de conexão 17 na extremidade conectada ao tubo de escapamento 14 é quase igual a aquele do tubo de escapamento 14, e o diâmetro interno do tubo de conexão 17 na extremidade conectada ao silencioso do escapamento 15 é quase igual ao daquele do silencioso do escapamento 15; isto é, o tubo de conexão 17 está em uma forma afilada com uma mudança suave no diâmetro de uma extremidade para a outra extremidade. O silencioso do escapamento funciona como um silenciador para silenciar e descarregar gás de escapamento de alta pressão, alta temperatura que possui através do tubo de escapamento 14. O silencioso do escapamento 15 inclui no mesmo um conversor catalítico 30. O tubo de escapamento 14 (porção principal), o silencioso do escapamento 15 (porção de acomodação), e o tubo de conexão 17 (porção de conexão), juntos, formam a tubulação de escapamento do veículo acima mencionado. O conversor catalítico 30 da presente modalidade emprega o catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção, em que o catalisador é caracterizado por incluir um suporte formado de um material de cerâmica ou um material metálico; uma primeira camada de catalisador formada sobre uma superfície do suporte; e uma segunda camada de catalisador formada sobre a primeira camada de catalisador, em que a primeira camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido compósito de cério-zircônio tendo um teor de Ce02 de 45 a 70% em massa, um teor de Zr02 de 20 a 45% em massa, um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Pd metálico ou óxido de Pd; e a segunda camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido de compósito de zircônio tendo um teor de Zr02 de 50 a 95% em massa, um teor de Ce02 de 0 a 40% em massa, um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt. O suporte formando o conversor de catalisador 30 é formado de um material resistente ao calor; por exemplo, um material de cerâmica tal como alumina, mulita, ou cordierita, ou um material metálico tal como aço inoxidável ou uma liga de ferro-alumínio-cromo. Nenhuma limitação particular é imposta na forma do suporte. No entanto, o suporte está em geral na forma de monólito (por exemplo, alveolar ou placa) ou pelotas, e é de preferência na forma alveolar.

Uma motocicleta e um veículo comum de quatro rodas foram acionados sob as condições de condução mostradas na figura 8, para assim determinar a razão ar/combustível.

Tabela 4 Como está claro dos dados mostrados na tabela 4, quando uma motocicleta e um veículo comum de quatro rodas são acionados sob as mesmas condições de condução, o motor da motocicleta é operado sob condições altas de carga (isto é, condições ricas, razão média de ar/combustível = 14,5 ou menos), quando comparado com o caso do veículo de quatro rodas.

Teste para avaliação do desempenho de limpeza de gás de escapamento do veículo real Cada um dos catalisadores preparados nos exemplo 1 a 5 e exemplos comparativos 1 a 7 foi submetido às seguintes condições severas para avaliação do desempenho de limpeza de gás de escapamento de um veículo real.

Capacidade do motor: 1300 cm3 Combustível: gasolina sem chumbo Temperatura do gás na admissão do catalisador: 730°C

Duração: 32 horas Mudança A/F: corte de combustível: 10 segundos, pico rico (corte de ar secundário): 40 segundos Subsequentemente, cada um dos catalisadores que foram submetidos às condições severas acima mencionadas foi incorporado em um silencioso de uma motocicleta tendo a configuração básica como mostrado na figura 6 (corte de ar secundário), e o desempenho do catalisador para limpeza de gás de escapamento do veículo real foi avaliado sob as seguintes condições. Os resultados (valores de emissão) são mostrados na tabela 5.

Veículo empregado: motocicleta com um motor de cilíndrico único (125 cm3) Combustível: gasolina sem chumbo Modo de condução: um ciclo = variação de 0 a 1200 segundos mostrado na figura 8, velocidade máxima do veículo: 70 km/h Método de medição: ISSO 6460 Teste para avaliação de durabilidade e desempenho de limpeza de gás de escapamento do veículo real O catalisador de purificação de gás de escapamento do exemplo 2, exemplo comparativo 6, ou exemplo comparativo 7 foi incorporado na motocicleta empregada no teste de desempenho de limpeza de gás de escapamento acima mencionado, e a correlação entre quilometragem (distância da corrida) e percentagem de remoção de CO, HC ou NOx foi determinada. A figura 9 mostra a correlação entre quilometragem e percentagem de remoção de CO; a figura 10 mostra a correlação entre quilometragem e percentagem de remoção de HC; e figura 11 mostra a correlação entre quilometragem e percentagem de remoção de NOx.

Teste referencial O catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim da presente invenção foi avaliado em termos do efeito da adição de ND2O3 na primeira camada de catalisador (camada inferior), estabilidade térmica da primeira camada de catalisador, e 0 efeito de suprimir a redução de PdO. Quando a segunda camada de catalisador (camada superior) está presente, Rh ou Pt podem afetar a primeira camada de catalisador e faz a avaliação difícil. Portanto, um catalisador referencial foi preparado suportando somente a primeira camada de catalisado sobre um suporte, e 0 catalisador foi empregado para avaliação. Especificamente, um catalisador referencial foi preparado suportando Pd (1,50 g/1) em cada dos seguintes carreadores: 48Ce02-44Zr02-6Nd203-2La203 (catalisador referencial 1); 46Ce02-36Zr02-16Nd203-2La203 (catalisador referencial 2); 46Ce02-49Zr02-5La203 (catalisador referencial 3); 46CeO2-28ZrO2-24Nd2O3-2La203 (catalisador referencial 4); e 3 0CeO2-60ZrO2-8Nd2O3-2La2O3 (catalisador referencial 5).

Cada um dos catalisadores referenciais 1 a 4 foi colocado em um forno elétrico mantido a 900°C, e o catalisador foi termicamente tratado por 24 horas sob um corrente de uma mistura de gás 1% em volume de CO-N2 a 20 1/min. Subsequentemente, a camada de revestimento do catalisador foi raspada, e o pó resultante foi empregado para determinação da área de superfície específica BET, desempenho OSC, e tamanho do cristalito de Pd (através de XRD). Os resultados são mostrados na tabela 6.

Tabela 6 A figura 12 é um gráfico mostrando a correlação entre o teor de Nd203 (% em massa) de um carreador e a área de superfície específica BET ou desempenho OSC mostrado na tabela 6 com relação aos catalisadores referenciais 1 a 4. Como está claro do gráfico mostrado na figura 12, quando o teor de Nd203 de um carreador é 2 a 20% em massa, resultados favoráveis são obtidos.

Catalisadores referenciais 1, 3, e 4 foram termicamente tratados sob as condições acima mencionadas (900°C, 24 horas), seguido pela análise XRD. Figura 13 é um quadro mostrando os dados assim obtidos. Como está claro do quadro mostrado na figura 13, catalisador referencial 1 exibe estabilidade térmica melhorada (isto é, nenhuma separação de fase mesmo após tratamento térmico); catalisador referencial 3, que não contém Nd203 exibe estabilidade térmica inferior (isto é, separação de fase após tratamento térmico); e catalisador referencial 4, que contém excesso de Nd203 (24% em massa), exibe estabilidade inferior (i.e., separação de fase a um alto ângulo após tratamento térmico).

Catalisadores referenciais 1 a 5 foram submetidos às condições severas descritas abaixo (condições superiores), seguido por análise TPR. Figura 14 é um quadro mostrando os dados TOR assim obtidos. Como está claro do quadro mostrado na figura 14, PdO permanece no caso do catalisador referencial 1, na qual o carreador da primeira camada de catalisador satisfaz as exigências da presente invenção. Em contraste, PdO é perdido no caos do catalisador de referência 5, em que o carreador da primeira camada de catalisador não satisfaz as exigências da presente invenção.

Condições severas: Λ Capacidade do motor: 1300 cm Combustível: gasolina sem chumbo Temperatura do gás na admissão do catalisador: 730°C

Duração: 32 horas Mudança A/F: corte de combustível: 10 segundos, pico rico (corte de ar secundário): 40 segundos REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim, caracterizado pelo fato de que compreende um suporte formado de um material cerâmico ou um material metálico; uma primeira camada de catalisador formada sobre uma superfície do suporte; e uma segunda camada de catalisador formada sobre a primeira camada de catalisador, onde a primeira camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido do compósito cério-zircônio tendo um teor de Ce02 de 45 a 70% em massa, um teor de Zr02 de 20 a 45% em massa, um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Pd metálico ou óxido de Pd; e a segunda camada de catalisador inclui um carreador formado de um óxido de compósito de zircônio tendo um teor de em massa, um teor de Ce02 de 0 a 40% em massa, um teor de Nd203 de 2 a 20% em massa, e um teor de La203 de 1 a 10% em massa, e um componente de catalisador que é suportado no carreador e contém Rh metálico ou óxido de Rh, ou tanto Rh metálico quanto óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt.

2. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na primeira camada de catalisador, a quantidade do componente de catalisador contendo Pd metálico ou óxido de Pd é 0,3 a 5% em massa, quando reduzido a Pd metálico, na base da massa do carreador.

3. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, quando o componente de catalisador da segunda camada de catalisador é formada de Rh metálico ou óxido de Rh, a razão em massa de Pd/Rh, quando reduzido a metal, é 1/1 a 20/1, ou quando o componente de catalisado da segunda camada de catalisado é formada de Rh metálico ou óxido de Rh e Pt metálico ou óxido de Pt, a razão em massa de (Pt + Pd)/Rh, quando reduzido a metal, é 1/1 a 20/1.

4. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de catalisador inclui o carreador e o componente de catalisador numa quantidade total de 50 a 80% em massa, um componente de alumina resistente ao calor numa quantidade de 10 a 40% em massa, e um material ligante numa quantidade sólida de 5 a 20% em massa, e a quantidade de Pd suportado no carreador é 0,7 a 5,5 g, quando reduzido a metal, na base de 1L do catalisador.

5. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a segunda camada de catalisador inclui o carreador e o componente de catalisador numa quantidade total de 50 a 80% em massa, um componente de alumina resistente ao calor numa quantidade de 10 a 40% em massa, e um material ligante numa quantidade sólida de 5 a 20% em massa, e a quantidade de Pd, Rh, e Pt suportado no carreador é 0,7 a 5,5 g, quando reduzido a metal, na base de 1L do catalisador.

6. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a razão em massa da primeira camada de catalisador para a segunda camada de catalisador é 1 a 3:1.

7. Catalisador de purificação de gás de escapamento para um veículo tipo selim de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que é para uso com um motor de um veículo tipo selim em que a razão média ar/combustível (A/f) é 14,5 ou menos.