CN101157032B - 排气净化用催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在包含助催化剂的排气净化用催化剂中,提高助催化剂的耐久性、在高温下也具有优异的催化性能的排气净化用催化剂。一种排气净化用催化剂,其特征在于,具备:助催化包接体16,其中,助催化成分颗粒14被高耐热性氧化物15覆盖;和催化活性物种13,其与该助催化包接体16接近。
Description
技术领域
本发明涉及有效净化汽车用发动机等的排气中所含的一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)和氮氧化物(NOx)的排气净化用催化剂。
背景技术
到如今,作为同时净化排气中所含的一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)和氮氧化物(NOx)的三元催化剂,广泛使用铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等贵金属作为催化活性成分。公知将这些贵金属负载到例如氧化铝、氧化锆、二氧化钛等氧化物载体的排气净化用催化剂。这些排气净化用催化剂被涂布形成于堇青石制等的蜂窝基材的内壁表面,净化被导入到蜂窝基材的排气。
此外,为了提高催化性能而在排气净化用催化剂中添加助催化成分。该助催化成分为例如过渡金属的氧化物,通过添加成与作为催化活性成分的贵金属颗粒接触或接近,可以发挥作为活性部位(active site)的功能,提高催化活性。
近年来,在以汽油发动机的高输出化或高速行驶的增加等为背景中,存在汽车的排气气体温度变高的倾向。此外,为了在发动机启动时使蜂窝基材迅速升温至排气净化催化剂可净化排气气体的温度,在发动机的正下方配置形成有排气净化催化剂的蜂窝基材。根据这些,排气净化催化剂在比以前更高的温度范围内被使用。
对于现有的催化剂而言,缺乏实际的排气中的耐久性,高温使得贵金属自身产生颗粒生长,活性降低。
进行了如下尝试,即,将助催化成分配置于贵金属颗粒附 近,这样可通过过渡金属或过渡金属化合物来抑制贵金属颗粒周围的气氛变化,因此,由此可提高贵金属颗粒的耐久性(参照专利文献1~4)。另外,根据这样的方法,不仅可以提高贵金属颗粒的耐久性,而且还期待提高贵金属颗粒的活性。
专利文献1: 日本特开平8-131830号公报
专利文献2: 日本特开2005-000829号公报
专利文献3: 日本特开2005-000830号公报
专利文献4: 日本特开2003-117393号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,被加入到催化剂中的助催化成分,其也与催化活性成分同样因高温而相互凝聚,产生颗粒生长,减少助催化成分颗粒的表面积,由此降低了助催化性能。助催化成分的颗粒生长不仅降低了助催化性能,而且有可能降低使催化活性成分的耐久性提高的效果。
解决问题的方法
有效解决了上述问题的本发明的排气净化用催化剂,其主旨在于,具备:
助催化包接体,其中,助催化成分的颗粒被高耐热性氧化物覆盖;
催化活性物种,其与该助催化包接体接近。
本发明的排气净化用催化剂中,对于上述催化活性物种,可以如下构成:
(1)在贵金属颗粒被负载于金属氧化物的催化活性颗粒的周围,配有与负载所述贵金属的金属氧化物不同的金属氧化物,或者,
(2)在具有贵金属和稀土类元素的复合氧化物的周围配有金属氧化物。
发明效果
根据本发明的排气净化催化剂,对于接近于催化活性物种的助催化剂,其具有助催化成分被高耐热性氧化物覆盖的结构,由此可以抑制助催化成分的移动凝聚,进而可以抑制助催化成分的表面积的减少,由此,使具有高温排气气体中的耐久性的排气净化用催化剂成为可能。
附图说明
图1表示参考例的排气净化催化剂的一个例子的示意图。
图2表示参考例的排气净化催化剂的其它例子的示意图。
图3表示本发明的排气净化催化剂的一个例子的示意图。
图4表示本发明的排气净化催化剂的其它例子的示意图。
符号说明
10、20、30、40排气净化用催化剂
11、21、31贵金属颗粒
12金属氧化物颗粒
13、26、36、46催化活性物种
14助催化成分颗粒
15高耐热性氧化物
16助催化包接体
25、35、45金属氧化物
41复合氧化物颗粒
具体实施方式
本发明的排气净化用催化剂,其要点在于,具备:催化活性物种,其具有净化排气的催化活性;和,助催化包接体,其接近于该催化活性物种。该催化活性物种和助催化包接体存在各种实施方式。催化活性物种可以是公知的物质,以下说明适合方式的具有催化活性物种的本发明的实施方式的排气净化用催化剂的例子。
图1所示的排气净化用催化剂10具有:贵金属颗粒11,其与排气接触,使有害成分净化,有活性;金属氧化物颗粒12,其作为负载该贵金属颗粒11的载体。由该贵金属颗粒11和金属氧化物颗粒12构成催化活性物种13。在该催化活性物种13的附近配设有助催化成分颗粒14。该助催化成分颗粒14各自被高耐热性氧化物15覆盖外表面,隔着高耐热性氧化物15而位于催化活性物种13的附近。由该助催化成分颗粒14和高耐热性氧化物15构成助催化包接体16。
该排气净化用催化剂10中,贵金属颗粒11被负载于金属氧化物颗粒12上。因此,贵金属颗粒11与该金属氧化物颗粒12结合,借助与该金属氧化物颗粒12的锚定效果(anchor effect),抑制颗粒的移动。因此可以抑制贵金属颗粒11在高温时移动并凝聚,并抑制作为其结果的颗粒生长导致催化活性降低。
此外,助催化包接体16的助催化成分颗粒14被高耐热性氧化物15覆盖。由此,高耐热性氧化物15防止了助催化成分颗粒14各自接触、凝聚。因此,抑制了助催化成分颗粒14由于颗粒生长导致的表面积减少,进而抑制了性能降低,其结果,即便在高温下使用排气净化用催化剂的情形中,也可以长期维持优异的助催化性能。此外,由于助催化成分颗粒14的颗粒生长受到抑制,因而可维持具有助催化成分颗粒14的贵金属颗粒11周围的气氛变化的抑制效果,由此可实现提高贵金属颗粒11的耐久性,提高活性。此外,助催化成分颗粒14虽然被高耐热性氧 化物15覆盖,但该高耐热性氧化物15为具有通气性的多孔材料,因此即便被高耐热性氧化物15覆盖也几乎不损害助催化成分颗粒14的功能,可充分发挥溢出(spillover)效果。
接近于助催化包接体16的催化活性物种,并不限于图1所示的贵金属颗粒11被负载于金属氧化物颗粒12的催化活性物种13的形态。以下对具有其它形态的催化活性物种的排气净化催化剂进行说明。
图2所示的排气净化用催化剂20与图1所示的排气净化用催化剂10同样具有由助催化成分颗粒14和覆盖该助催化成分颗粒14的高耐热性氧化物15组成的助催化包接体16。
与包含该助催化剂颗粒14的助催化包接体16接近地配设有催化活性物种26。该催化活性物种26具有:具有催化活性的贵金属颗粒21、和覆盖该贵金属颗粒21的金属氧化物25。由该贵金属颗粒21和金属氧化物25构成催化活性物种26。
图2所示的排气净化用催化剂20中,助催化包接体16具有与图1所示的排气净化用催化剂10的助催化包接体16同样的结构,因此,具有与先前图1所示实施方式的排气净化用催化剂中说明的同样的作用效果。
此外,该排气净化用催化剂20中,催化活性物种26具有贵金属颗粒21被金属氧化物25覆盖的形态。因此,贵金属颗粒21通过该金属氧化物25的包接效果而抑制了颗粒的移动。因此,可以抑制由于贵金属颗粒21在高温时移动并凝聚且作为其结果的颗粒生长导致的催化活性降低。另外,贵金属颗粒21被金属氧化物25覆盖,由于该金属氧化物25为具有通气性的多孔材料,因而即便被金属氧化物25覆盖,排气也会充分到达贵金属颗粒21并被贵金属颗粒21净化,因此,几乎不损害贵金属颗粒21的功能。
图3中表示本发明的排气净化催化剂的例子。图3为本发明的排气净化用催化剂的示意图。该图所示的排气净化用催化剂30与图1和图2所示的排气净化用催化剂10和20同样具有由助催化成分颗粒14、和覆盖该助催化成分颗粒14的高耐热性氧化物15组成的助催化包接体16。
并且,与包含该助催化成分颗粒14的助催化包接体16接近地配设有催化活性物种36。该催化活性物种36具有:具有催化活性的贵金属颗粒31、和负载该贵金属颗粒31的金属氧化物颗粒32、和配置于该金属氧化物颗粒32和贵金属颗粒31的周围并覆盖这些金属氧化物颗粒32和贵金属颗粒31的金属氧化物35,由该贵金属颗粒31、金属氧化物颗粒32和金属氧化物35构成催化活性物种36。
图3所示的本实施方式的排气净化用催化剂30中,助催化包接体16具备与图1和图2所示的排气净化用催化剂10和20的助催化包接体16同样的结构,因此,具有与先前图1所示实施方式的排气净化用催化剂中说明的相同的作用效果。
此外,本实施方式的排气净化用催化剂30中,对于催化活性物种36,贵金属颗粒31被金属氧化物颗粒32负载。因此,贵金属颗粒31与该金属氧化物颗粒32结合,通过与该金属氧化物颗粒32的锚定效果而抑制颗粒的移动。并且,贵金属颗粒31具有被金属氧化物35覆盖的形态。因此,该贵金属颗粒31通过该金属氧化物35的包接效果而进一步抑制颗粒的移动。因此,可以更加抑制贵金属颗粒31在高温时移动并凝聚且作为其结果的颗粒生长导致的催化活性降低。另外,贵金属颗粒31被金属氧化物35覆盖,由于该金属氧化物35为具有通气性的多孔材料,因而即便被金属氧化物35覆盖,排气也会充分到达贵金属颗粒31并被贵金属颗粒31净化,因此,几乎不损害贵金属颗粒31的 功能。
图4中表示本发明的排气净化催化剂另一例子。图4为本发明的排气净化用催化剂的另一例子的示意图。该图所示排气净化用催化剂40与图1~图3所示的排气净化用催化剂10、20和30同样具有由助催化成分颗粒14、和覆盖该助催化成分颗粒14的高耐热性氧化物15组成的助催化包接体16。
与包含该助催化成分颗粒14的助催化包接体16接近地配设催化活性物种46。该催化活性物种46具有包含贵金属和希土类元素的复合氧化物颗粒41,并且具有覆盖该复合氧化物颗粒41的金属氧化物45,由该复合氧化物颗粒41和金属氧化物45构成催化活性物种46。
图4所示的本实施方式的排气净化用催化剂40中,对于助催化包接体16,具有与图1~图3所示的排气净化用催化剂10、20和30的助催化包接体16同样的结构,因此,具有与先前图1~图3所示的排气净化用催化剂中说明的相同的作用效果。
此外,本实施方式的排气净化用催化剂40中,对于催化活性物种46,具有贵金属和希土类元素的复合氧化物颗粒41由于具有耐热性,因而贵金属的氧化物的分解受到抑制。由此提高了排气净化催化剂的耐热性。
此外,由于具有该复合氧化物颗粒41被金属氧化物45覆盖的形态,因此,该复合氧化物颗粒41通过该金属氧化物45的包接效果而抑制颗粒的移动。因此,可以抑制复合氧化物颗粒41在高温时移动并凝聚且作为其结果的颗粒生长导致催化活性的降低。另外,复合氧化物颗粒41被金属氧化物45覆盖,由于该金属氧化物45为具有通气性的多孔材料,因而即便被金属氧化物45覆盖,排气也会充分到达复合氧化物颗粒41并被复合氧化物颗粒41所含的贵金属成分所净化,因此,几乎不损害具有催 化活性的贵金属的功能。
对于各实施方式的排气净化用催化剂,助催化成分颗粒14为包含选自Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的至少1种的氧化物,并且,高耐热性氧化物15至少包含ZrO2,根据需要还优选含有选自CeO2、Y2O3、La2O3、Ca0和Nd2O3中的至少1种。Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn的氧化物均为作为助催化剂而有效发挥作用的氧化物,作为本发明的排气净化用催化剂的助催化剂是合适的。助催化成分为上述的氧化物时,作为覆盖助催化成分颗粒14的高耐热性氧化物15优选组合使用至少含有ZrO2,并含有CeO2、Y2O3、La2O3、CaO或者Nd2O3中的0种或者1种以上的物质。助催化成分为选自这些Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn的氧化物中的至少1种时,作为高耐热性氧化物15,可以选择ZrO2或者包含ZrO2的复合氧化物作为优选材料。这是因为ZrO2可以具有多孔形状,在排气净化用催化剂的使用环境下不与前述的助催化用氧化物反应,可以维持助催化包接体16的形态。此外,除ZrO2 以外,由于CeO2、Y2O3、La2O3、CaO或者Nd2O3在高耐热性氧化物15包含ZrO2时具有提高高耐热性氧化物15的耐热性的稳定化剂的作用,因此优选与ZrO2同时含有。
此外,本发明的排气净化用催化剂中,助催化成分并不限于前述的Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn的氧化物。助催化成分还优选为包含选自Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy中的至少1种的氧化物。Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy的氧化物均为作为助催化剂而有效发挥作用的氧化物,作为本发明的排气净化用催化剂的助催化剂是优选的。助催化成分为上述的Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy的氧化物时,作为覆盖助催化成分颗粒1 4的高耐热性氧化物15优选组合使用至少包含Al2O3,并含有CeO2、Y2O3、La2O3 和Nd2O3中的0种或者1种以上的物质。助催化成分为选自这些 Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy的氧化物中的至少1种时,作为高耐热性氧化物15可以选择Al2O3作为优选材料。这是因为Al2O3具有耐热性,并可以具有多孔形状,在排气净化用催化剂的使用环境下不与助催化用的氧化物反应,可以维持助催化包接体16的形态。此外,除Al2O3以外,还可选择含有CeO2、Y2O3、La2O3、CaO或者Nd2O3作为优选材料。
作为助催化成分颗粒14与高耐热性氧化物的组合的更优选组合,可列举如下物质。
(1)助催化成分颗粒14为Mn的氧化物、高耐热性氧化物15为ZrO2-Y2O3的组合。
(2)助催化成分颗粒14为Fe的氧化物、高耐热性氧化物15为ZrO2-Y2O3的组合。
(3)助催化成分颗粒14为Ni的氧化物、高耐热性氧化物15为ZrO2-Y2O3的组合。
(4)助催化成分颗粒14为Co的氧化物、高耐热性氧化物15为ZrO2-Y2O3的组合。
(5)助催化成分颗粒14为Ce的氧化物、高耐热性氧化物15为Al2O3的组合。
(6)助催化成分颗粒14为CeO2-ZrO2、高耐热性氧化物15为Al2O3的组合。
这些(1)~(6)的组合均可维持优异的助催化性能。另外,本发明的排气净化用催化剂并不限于这些(1)~(6)的组合。
图1所示的排气净化用催化剂10中,优选贵金属颗粒11为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种。因为这些贵金属成分是作为通过浸渍法负载于作为载体的金属氧化物颗粒12的贵金属颗粒11所适合的成分。
此外,该图1所示的排气净化用催化剂10中,负载上述贵金属颗粒11的金属氧化物颗粒12优选为选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、CeO2、Y2O3、La2O3、CaO和Nd2O3中的至少1种。这是因为这些金属氧化物为负载贵金属颗粒11、并通过锚定效果而抑制贵金属颗粒11的移动、进而可抑制贵金属颗粒的颗粒生长的金属氧化物。
图2所示的排气净化用催化剂20中,贵金属颗粒21优选为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种。这是因为这些贵金属成分为图2所示的排气净化用催化剂所适合使用的适合的成分。
此外,该图2所示的排气净化用催化剂20中,覆盖上述贵金属颗粒21的金属氧化物25优选为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种。这是因为这些金属氧化物为覆盖贵金属颗粒21、并通过包接效果而抑制贵金属颗粒21的移动、进而可抑制贵金属颗粒的颗粒生长的金属氧化物。
图3所示的实施方式的排气净化用催化剂30中,贵金属颗粒31优选为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种。这是因为这些贵金属成分是作为被负载于作为载体的金属氧化物颗粒32的贵金属颗粒31所适合的成分。
此外,该图3所示的实施方式的排气净化用催化剂30中,负载上述贵金属颗粒31的金属氧化物颗粒32优选为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种。这是因为这些金属氧化物为负载贵金属颗粒31、并通过锚定效果而抑制贵金属颗粒31的移动、进而可抑制贵金属颗粒的颗粒生长的金属氧化物。
此外,该图3所示的实施方式的排气净化用催化剂30中,为了覆盖上述贵金属颗粒31而配置在该贵金属颗粒31的周围的金 属氧化物35优选为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3 中的至少1种。这是因为这些金属氧化物35为覆盖贵金属颗粒31、并通过包接效果而抑制贵金属颗粒31的移动、进而可抑制贵金属颗粒的颗粒生长的金属氧化物。此外,这些金属氧化物35中,负载贵金属颗粒31的金属氧化物颗粒32为选自上述的Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种时,是作为覆盖贵金属颗粒31的金属氧化物35所适合的氧化物。
图4所示的实施方式的排气净化用催化剂40中,构成复合氧化物颗粒4 1的贵金属优选为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种。这是因为这些贵金属成分在形成复合氧化物时具有催化活性,是作为该复合氧化物颗粒41所合适的成分。
上述与贵金属形成复合氧化物的希土类元素优选为选自La、Ce、Pr、Nd和Sm中的至少1种。这些希土类元素由于上述的贵金属的氧化物与希土类元素的氧化物形成复合氧化物颗粒41,且该复合氧化物颗粒41具有耐热性,因而即便高温环境下,贵金属的氧化物的分解也受到抑制,由此,排气净化用催化剂40的耐热性提高。
为了覆盖该复合氧化物颗粒41而配置在复合氧化物颗粒41的周围的金属氧化物45优选为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种。为了覆盖复合氧化物1,通过形成与复合氧化物不同种类的金属氧化物45,复合氧化物颗粒41之间被金属氧化物45所隔开而形成单元,可抑制复合氧化物颗粒41脱离该单元而凝聚。因此,排气净化用催化剂40的耐热性进一步提高。作为金属氧化物45适用的上述的氧化物由于为通常用作催化剂载体的氧化物,该氧化物在高温下也稳定、且耐热性高,因而在本发明中也适合用作金属氧化物45。
为了制造图1所示的排气净化用催化剂10,准备如下的催化 活性物种13,该催化活性物种13例如通过浸渍法等将贵金属颗粒11负载于金属氧化物颗粒12上而得到。此外,为了准备助催化包接体16,将助催化剂颗粒与高分子保护材料混合、胶体化,将该胶体溶液与高耐热性氧化物的前体混合、搅拌,制作以高耐热性氧化物的前体包接助催化剂颗粒的助催化包接体的原料。接着,在溶液中将催化活性物种与助催化包接体的原料混合并干燥,进而烧结,从而可制得图1所示的排气净化催化剂粉末。
为了制造图2所示的排气净化用催化剂20,例如在包含金属氧化物的原料溶胶的溶液中加入贵金属的胶体溶液,搅拌并使其干燥,从而制作催化活性物种。此外,为了准备助催化包接体,将助催化剂颗粒与高分子保护材料混合、胶体化,将该胶体溶液与高耐热性氧化物的前体混合、搅拌,制作以高耐热性氧化物的前体包接助催化剂颗粒的助催化包接体的原料。接着,在溶液中将催化活性物种与助催化包接体的原料混合、干燥,进而烧结,从而可制得图2所示的排气净化催化剂粉末。
为了制造图3所示的排气净化用催化剂30,例如在包含金属氧化物的原料溶胶和负载用的金属氧化物的溶液中加入贵金属的胶体溶液并搅拌、使其干燥,从而制作催化活性物种。此外,为了准备助催化包接体,将助催化剂颗粒与高分子保护材料混合、胶体化,将该胶体溶液与高耐热性氧化物的前体混合、搅拌,从而制作以高耐热性氧化物的前体包接催化剂颗粒的助催化包接体的原料。接着,在溶液中将催化活性物种与助催化包接体的原料混合、干燥,进而烧结,从而可制得图3所示的排气净化催化剂粉末。
为了制造图4所示的排气净化用催化剂30,例如将贵金属原料溶液与希土类元素原料溶液混合,使包含贵金属和希土类元 素的复合氧化物前体沉淀,然后将该复合氧化物前体过滤、干燥、烧成,形成复合氧化物粉末,接着,将该复合氧化物粉末与耐热性氧化物原料溶液混合,在该复合氧化物粉末的颗粒的周围形成耐热性氧化物前体、使其沉淀,然后过滤、干燥、烧成,从而可制得图4所示的排气净化催化剂粉末。
实施例
参考例1
参考例1为图1所示的排气净化用催化剂的例子,该例为:助催化成分为氧化锰、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆系固溶体、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化锰并混合后,投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化锰悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例2
参考例2为图1所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铁、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆系固溶体、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化铁并混合,然后,投入10.0g聚 乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化铁悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例3
参考例3为图1所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化镍、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆系固溶体、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化镍并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例4
参考例4为图1所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化钴、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆系固溶体、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化钴并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化钴悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例5
参考例5为图1所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化铈并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一 昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例6
参考例6为图1所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈-氧化锆固溶体、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为浸渍催化剂。
在200g水中投入10.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液,进一步搅拌。
再加入催化剂粉末进一步搅拌,所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3wt%的二硝基二氨合铂而成的。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例7
参考例7为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化锰、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化锰并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和 先前制作的氧化锰悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化锰悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例8
参考例8为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铁、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铁并混合,然后,投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化铁悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铁悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例9
参考例9为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化镍、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化镍并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化镍悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得 到催化剂粉末。
参考例10
参考例10为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化钴、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化钴并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化钴悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例11
参考例11为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铈并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铈悬浮液与氢氧化氧化铝混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
参考例12
参考例12为图2所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈-氧化锆固溶体、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为Pt包接催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝并搅拌溶 解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铈-氧化锆悬浮液与氢氧化氧化铝混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例1
实施例1为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化锰、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化锰并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化锰悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化锰悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液 中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例2
实施例2为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铁、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铁并混合,然后,投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化铁悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铁悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例3
实施例3为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化镍、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化镍并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化镍悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例4
实施例4为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化钴、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成 的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化钴并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化钴悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例5
实施例5为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铈并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铈悬浮液与氢氧化氧化铝混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例6
实施例6为图3所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈-氧化锆固溶体、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为以CeO2负载Pt并以氧化铝包接而成的催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液,进一步搅拌。
(b)贵金属锚定包接体的制作
在1792g 2甲基2,4戊二醇中投入200.27g异丙醇铝和57.11g乙酰丙酮铈并搅拌溶解。溶解后,边搅拌边投入75g聚乙烯吡咯烷酮Pt(Pt:4wt%)。将混合的物质减压干燥,得到干燥粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
在先前制作的氧化铈-氧化锆悬浮液和氢氧化氧化铝混合液中加入贵金属包接干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例7
实施例7为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化锰、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化锰并混合后,投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加2 5%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化锰悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体的制作
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加2 5%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液 直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化锰悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例8
实施例8为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铁、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铁并混合,然后,投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆Zr0(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化铁悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体的制作
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内 放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铁悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例9
实施例9为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化镍、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化镍并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体的制作
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化镍悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例10
实施例10为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化钴、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化锆固溶体、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化钴并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
另外,在2000g水中投入420.78g硝酸氧锆ZrO(NO3)2·2H2O和4.66g硝酸钇Y(NO3)3·6H2O并混合,然后边搅拌边滴加25%氨 水溶液直至pH为11,得到氧化锆-氧化钇前体。接着,将沉淀物过滤、水洗,得到氧化锆-钇前体饼。加入该饼、2000g水和先前制作的氧化镍悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体的制作
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化钴悬浮液与氧化锆-氧化钇前体混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例11
实施例11为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化剂。
(a)助催化包接体
在200g水中投入10.0g氧化铈并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铈悬浮液与氢氧化氧化铝混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
实施例12
实施例12为图4所示的排气净化用催化剂的一例,该例为:助催化成分为氧化铈-氧化锆固溶体、覆盖助催化剂的高耐热性氧化物为氧化铝、催化活性物种为Pd-Nd复合氧化物催化 剂。
(a)助催化包接体的制作
在200g水中投入10.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液。
另外,在2000g水中投入112.36g氢氧化氧化铝并混合,然后加入先前制作的氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液,进一步搅拌。
(b)催化剂复合氧化物包接体的制作
在1000g水中投入49.094g硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O和28.342g硝酸钯溶液(Pd 20.764wt%)并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为11。
接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃烧成1小时,得到复合氧化物粉末。
在3000g水中投入558.33g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O和先前制作的复合氧化物粉末并混合,然后边搅拌边滴加25%氨水溶液直至pH为9。接着,过滤、水洗,除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。
将干燥得到的粉末在400℃烧成1小时,制成在复合氧化物粉末的周围配置有Al2O3的复合氧化物催化活性单元粉末。
(c)助催化包接体+贵金属包接体的制作
向先前制作的氧化铈-氧化锆悬浮液和氢氧化氧化铝混合液中加入催化剂复合氧化物干燥粉末,进一步搅拌。
搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例1
比较例1为不具有助催化包接体的排气净化用催化剂的例子。
在100g氧化铝中浸渍以Pt计为1.5wt%的二硝基二氨合铂,得到催化剂粉末。
比较例2
比较例2为含有氧化锰作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例1相比较的例子。
在200g水中投入5.0g氧化锰并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化锰悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例3
比较例3为含有氧化铁作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例2相比较的一例。
在200g水中投入5.0g氧化铁并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铁悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例4
比较例4为含有氧化镍作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例3相比较的一例。
在200g水中投入5.0g氧化镍并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化镍悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例5
比较例5为含有氧化钴作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例4相比较的一例。
在200g水中投入5.0g氧化钴并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化钴悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例6
比较例6为含有氧化铈作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例5相比较的一例。
在200g水中投入5.0g氧化铈并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铈悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例7
比较例7为含有氧化铈-氧化锆固溶体作为助催化成分、但不具备覆盖该助催化成分的高耐热性氧化物的排气净化用催化剂的一例,是与催化活性物种为浸渍催化剂的实施例6相比较的一例。
在200g水中投入5.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-酸化锆固溶体悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pt计为3.0wt%的二硝基二氨合铂而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例8
比较例8为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例1的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例1同样。
在100g氧化铝中浸渍以Pd计为3.5wt%的硝酸钯,得到催化剂粉末。
比较例9
比较例9为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例2的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例2同样。
在200g水中投入5.0g氧化锰并混合,然后投入5.0g聚乙烯 吡咯烷酮,得到氧化锰悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化锰悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例10
比较例10为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例3的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例3同样。
在200g水中投入5.0g氧化铁并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铁悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铁悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例11
比较例11为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例4的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例4同样。
在200g水中投入5.0g氧化镍并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化镍悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化镍悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例12
比较例12为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例5的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例5同样。
在200g水中投入5.0g氧化钴并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化钴悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化钴悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例13
比较例13为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例6的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例6同样。
在200g水中投入5.0g氧化铈并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铈悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
比较例14
比较例14为使用Pd作为贵金属成分而代替比较例7的贵金属成分Pt的一例,除此以外与比较例7同样。
在200g水中投入5.0g氧化铈-氧化锆固溶体(摩尔比Ce∶Zr=80∶20)并混合,然后投入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,得到氧化铈-酸化锆固溶体悬浮液。
在2000g水中投入催化剂粉末和氧化铈-氧化锆固溶体悬浮液并搅拌,其中所述催化剂粉末是在100g氧化铝中浸渍以Pd计 为7.0wt%的硝酸钯而成的。搅拌后静置、除去上清液,然后在150℃的恒温槽内放置一昼夜,使水分蒸发。将干燥后的粉末在400℃下烧成1小时,得到催化剂粉末。
[排气净化用催化剂的制作]
将由上述的工序得到的参考例1~12、实施例1~12、比较例1~14的各催化剂粉末50g、勃姆石5g、和10%含硝酸水溶液157g投入到氧化铝制磁性罐中,与氧化铝球一起振动粉碎,得到催化剂浆体。
进而,将该催化剂浆体投入到0.0595L的堇青石制蜂窝基材(400小室/4密耳)中,在空气气流中除去剩余浆体,然后在120℃干燥,再在空气气流中400℃下烧成,从而将催化剂粉末涂覆在蜂窝基材上,得到参考例1~24、实施例1~12、比较例1~14的催化剂。
[排气净化用催化剂的评价]
这里,对由上述试样调制得到的催化剂通过以下方法进行评价。
<催化剂耐久试验>
日产自动车株式会社制造的V型6汽缸发动机中,设定催化剂入口温度为1000℃、经30小时进行耐久试验。另外,使用无铅汽油作为燃料。
<催化剂评价试验>
将实施了上述耐久试验的催化剂载体挖出一部分,使催化剂体积为40mL,进行催化剂评价。反应气体的流量为40L/分、反应气体温度为200℃至500℃并以10℃/分升温,反应气体的组成以下表1所示的条件进行。另外,反应气体流量为40L/分。使用连续分析仪测定出口气体组成,从所得的入口和出口气体浓度算出各温度下的排气转化率。将出口气体浓度相对于入口气 体浓度为一半、即为转化率的50%的温度表示为T50,HC的转化率50%温度为HC-T50,以此评价催化性能。
表1
NO (ppm) | CO (%) | H2 (%) | O2 (%) | CO2 (%) | HC ppm C | H2O (%) | N2 |
1000 | 0.6 | 0.2 | 0.6 | 13.9 | 1665 | 10 | 余量 |
<催化剂净化性能>
表2中示出参考例1~12、实施例1~12、比较例1~7的HC的50%净化温度(HC-T50)。
表2
贵金属成分 | HC-T50 [℃] | 贵金属成分 | HC-T50 [℃] | 贵金属成分 | HC-T50 [℃] | 贵金属成分 | HC-T50 [℃] | 贵金属成分 | HC-T50 [℃] | 贵金属成分 | HC-T50 [℃] |
Pt | Pt | Pt | Pd | Pt | Pd | ||||||
参考例1 | 421 | 参考例7 | 402 | 实施例1 | 388 | 实施例7 | 315 | 比较例1 | 486 | 比较例8 | 350 |
参考例2 | 422 | 参考例8 | 405 | 实施例2 | 391 | 实施例8 | 325 | 比较例2 | 471 | 比较例9 | 341 |
参考例3 | 431 | 参考例9 | 411 | 实施例3 | 402 | 实施例9 | 319 | 比较例3 | 469 | 比较例10 | 347 |
参考例4 | 428 | 参考例10 | 405 | 实施例4 | 391 | 实施例10 | 328 | 比较例4 | 472 | 比较例11 | 358 |
参考例5 | 418 | 参考例11 | 391 | 实施例5 | 375 | 实施例11 | 310 | 比较例5 | 476 | 比较例12 | 355 |
参考例6 | 399 | 参考例12 | 380 | 实施例6 | 370 | 实施例12 | 303 | 比较例6 | 465 | 比较例13 | 341 |
比较例7 | 459 | 比较例14 | 333 |
[0382] 从表2可知,实施例1~12由于助催化剂的烧结被抑制,因而HC-T50降低,催化活性提高。
比较例1没有助催化剂,与实施例相比,HC-T50高,活性比实施例低。比较例2~7中助催化剂经过高温发动机耐久而烧结,与实施例相比,HC-T50高,活性低。
从以上可知,根据本发明,用高耐热性氧化物覆盖助催化剂的结构的排气净化用催化剂,其助催化性能的劣化被抑制。
Claims (4)
1.一种排气净化用催化剂,其特征在于,具备:
助催化包接体,其由助催化成分的颗粒和高耐热性氧化物构成,其中,助催化成分的颗粒被高耐热性氧化物覆盖;
催化活性物种,其在贵金属颗粒被负载于金属氧化物的催化活性颗粒的周围,配置有与负载所述贵金属的金属氧化物不同的金属氧化物,并与所述助催化包接体接近,
其中,所述助催化成分为包含选自Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的至少1种的氧化物,并且,所述高耐热性氧化物至少包含ZrO2,且含有0种或1种以上CeO2、Y2O3、La2O3、CaO和Nd2O3;或者,所述助催化成分为包含选自Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy中的至少1种的氧化物,并且,所述高耐热性氧化物至少包含Al2O3,且含有0种或1种以上CeO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3,
所述贵金属为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种,
负载所述贵金属颗粒的金属氧化物为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种,
配置于所述催化活性颗粒的周围的金属氧化物为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种。
2.一种排气净化用催化剂,其特征在于,具备:
助催化包接体,其由助催化成分的颗粒和高耐热性氧化物构成,其中,助催化成分的颗粒被高耐热性氧化物覆盖;
催化活性物种,其在具有贵金属和稀土类元素的复合氧化物的周围配有金属氧化物,并与所述助催化包接体接近,
其中,所述助催化成分为包含选自Mn、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的至少1种的氧化物,并且,所述高耐热性氧化物至少包含ZrO2,且含有0种或1种以上CeO2、Y2O3、La2O3、CaO和Nd2O3;或者,所述助催化成分为包含选自Ce、La、Nd、Pr、Sm和Dy中的至少1种的氧化物,并且,所述高耐热性氧化物至少包含Al2O3,且含有0种或1种以上CeO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3,
所述贵金属为选自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ir和Ru中的至少1种,
形成所述复合氧化物的稀土类元素为选自La、Ce、Pr、Nd和Sm中的至少1种,
配置于所述复合氧化物的周围的金属氧化物为选自Al2O3、CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Nd2O3中的至少1种。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化用催化剂,其特征在于,所述助催化成分为Mn、Fe、Ni、Co中任一的氧化物,所述高耐热性氧化物为ZrO2-Y2O3。
4.根据权利要求1或2所述的排气净化用催化剂,其特征在于,所述助催化成分为Ce的氧化物或CeO2-ZrO2,所述高耐热性氧化物为Al2O3。
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