CN104302392A

CN104302392A - 废气净化催化剂

Info

Publication number: CN104302392A
Application number: CN201380024605.8A
Authority: CN
Inventors: 中原祐之辅; 法师人央记; 森内诚治; 奥村博昭; 木俣文和; 津田丰史; 宫田清藏; 龟山秀雄; 郭雨
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-01-21
Also published as: DE112013004202T5; DE112013004202B4; WO2014034524A1; JP5921387B2; JP2014042880A

Abstract

本发明涉及含有C-Fe-Ce的废气净化催化剂，并且提供一种新型的废气用催化剂，其除了具有对于剧烈的温度变化的耐久性外，即使废气的流速发生变化也可以发挥稳定的净化性能。本发明提出了一种废气净化催化剂，其为具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构的废气净化催化剂，该废气净化催化剂的特征在于，上述混合物相对于该无机多孔质粉末状载体的含量为10质量％～300质量％。

Description

废气净化催化剂

技术领域

本发明涉及可以用于净化从内燃机排出的废气的废气净化催化剂。

背景技术

以汽油为燃料的汽车的废气中含有烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)等有害成分。需要利用催化剂使上述烃(HC)氧化而转化为水和二氧化碳，使上述一氧化碳(CO)氧化而转化为二氧化碳，使上述氮氧化物(NO_x)还原而转化为氮气，从而净化各种有害成分。

作为这样的用于处理废气的催化剂(下文中称为“废气净化催化剂”)，使用了可以将CO、HC和NO_x氧化还原的三元催化剂(Three way catalysts：TWC)。该三元催化剂通常以转化器的形式安装在排气管的发动机与消音器的中间位置。

作为这种三元催化剂，已知例如在具有高比表面积的耐火性氧化物多孔质体、例如具有高比表面积的氧化铝多孔质体上负载有铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属，将其负载在基材(例如耐火性陶瓷或能够形成金属制蜂窝结构的整装(monolith)型基材)上或者负载在耐火性颗粒上而成的三元催化剂。

在这种三元催化剂中，贵金属具有以下功能：氧化废气中的烃而转换成二氧化碳和水，氧化一氧化碳而转换成二氧化碳；另一方面，将氮氧化物还原为氮。为了使对该两反应的催化作用同时有效地发生，优选使燃料与空气之比(空燃比)保持恒定(理论空燃比)。

汽车等的内燃机根据加速、减速、低速行驶、高速行驶等运行情况而导致空燃比变化较大，因此，使用氧传感器(氧化锆)将因发动机的工作条件而变动的空燃比(A/F)控制为恒定。但是，仅仅通过这样控制空燃比(A/F)无法使催化剂充分地发挥净化催化性能，因此还要求催化剂层自身也具有控制空燃比(A/F)的作用。于是，出于通过催化剂本身的化学作用来防止因空燃比变化所引起产生的催化剂净化性能的降低的目的，使用了在作为催化剂活性成分的贵金属中加入有助催化剂的催化剂。

作为这样的助催化剂，已知具有在还原气氛中放出氧、在氧化气氛中吸收氧的储氧能力(OSC：Oxygen Storage capacity)的助催化剂(称为“OSC材料”)。例如二氧化铈(氧化铈、CeO₂)或二氧化铈-氧化锆复合氧化物等作为具有储氧能力的OSC材料是众所周知的。

然而，如所述那样，催化剂的大部分价格被贵金属所占，由于贵金属的价格高，因而正在进行代替贵金属的新型催化剂活性成分的开发。

例如，专利文献1(日本特开2005-296735号公报)中公开了将氧化铁负载于含有二氧化铈-氧化锆复合氧化物的载体上而成的催化剂。

另外，专利文献2(日本特开2004-160433号公报)中公开了由二氧化铈、氧化锆、选自由铝、钛和锰组成的组中的至少一种金属与铁的复合氧化物构成的催化剂。

专利文献3(日本特开2008-18322号公报)中公开了一种催化剂，其结构为氧化铁分散于二氧化铈-氧化锆复合氧化物中从而至少部分固溶而成。

此外，专利文献4(日本特开2012-50980号公报)中公开了由碳(C)-铁(Fe)-铈(Ce)构成的废气净化催化剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-296735号公报

专利文献2：日本特开2004-160433号公报

专利文献3：日本特开2008-18322号公报

专利文献4：日本特开2012-50980号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于汽车用的催化剂，要求除了具有对于剧烈的温度变化的耐久性外，还具有即使废气的流速发生变化也可以发挥稳定的净化性能的性能。为了保证上述废气净化催化剂的耐久性，在大气中以900℃～1,000℃的高温长时间进行加热处理时，上述废气催化剂因烧结而导致表面积减少，具有催化剂活性降低的倾向。特别是，催化剂活性高的C-Fe-Ce催化剂存在烧结倾向强的问题。

因而，本发明的目的涉及含有C-Fe-Ce的废气净化催化剂，提供一种新型的废气用催化剂，其除了具有对于剧烈的温度变化的耐久性外，还具有即使废气的流速发生变化也可以发挥稳定的净化性能的性能。

用于解决课题的方案

为了达到上述目的，本发明提出一种废气净化催化剂，其特征在于，该废气净化催化剂具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构。

发明的效果

本发明所提出的废气净化催化剂通过将包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上，从而即使暴露于900℃～1,000℃的高温下也可抑制烧结，其结果，耐久性高，即使废气的流速发生变化也能够以高水平发挥稳定的净化性能。

作为即使这样暴露于高温下也可抑制烧结的原因，可以认为是：在无机多孔质粉末状载体的表面大量存在微小的细孔，包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物以进入该各细孔中的状态存在，因此与相邻的混合物的接触受到阻碍，结果烧结被抑制。另外，可以认为是：包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物分散于无机多孔质粉末状载体上，反应有效面积提高，即使废气的流速发生变化，也可以发挥稳定的净化性能。

附图说明

图1是测定实施例的催化剂的性能试验中使用的模型气体浓度的装置的示意图。

图2是图1的装置中的反应管的示意图。

图3是将实施例中的T50的测定值作为以碳+铁、铈、氧化铝为顶点的三角组成等活性线图(三角組成等活性線図)示出的图。

具体实施方式

接着，对本发明的具体实施方式进行说明。但是，本发明不限于下面说明的实施方式。

<废气净化催化剂>

作为本发明的实施方式的一例的废气净化催化剂(称为“本催化剂”)是具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构的废气净化催化剂。

此处，作为包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的上述混合物，可以举出含有碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物。

此时，碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈分别作为显示出氧化·还原作用的活性位点发挥作用。其中，Fe₃C作为显示出氧化·还原作用的活性位点显示出高活性。但另一方面，在Fe₃C单独一种的情况下，由于耐热性低，因而若进行例如900℃～1,000℃的耐久处理，则其大部分被氧化而形成Fe₂O₃等氧化物，通常活性会大幅降低。但是，本催化剂作为含有碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上，结果即使在进行了这样的耐久处理后也可以发挥高的催化剂活性。

本催化剂中，上述混合物相对于上述无机多孔质粉末状载体(100质量％)的含量优选为10.0质量％～300质量％，其中特别优选为20.0质量％以上或180质量％以下，其中特别优选为30质量％以上或120质量％以下。

本催化剂中，混合物相对于无机多孔质粉末状载体的含量若为300质量％以下，则可以防止复合碳氧化物颗粒密集接触而存在，可以防止暴露于高温时的烧结，因而可以抑制有效面积减少而导致的净化率的降低。另一方面，若为10.0质量％以上，则可以维持催化剂颗粒的数量，可以通过有效的活性位点的存在而维持净化率。

另外，上述混合物中含有的C、Fe和Ce原子的质量比例(C:Fe:Ce)相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.01质量％～1.4质量％:0.1质量％～98.9质量％:0.1质量％～98.9质量％。

从这方面考虑，碳(C)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.01质量％～1.4质量％，其中更优选为0.3质量％以上或1.3质量％以下。

铁(Fe)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.1质量％～98.9质量％，其中特别优选为7.8质量％以上或98.7质量％以下，其中更优选为26.7质量％以上或90.8质量％以下。

铈(Ce)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.1质量％～98.9质量％，其中特别优选为0.1质量％以上或92.1质量％以下，其中更优选为7.9质量％以上或73.0质量％以下。

另外，上述混合物可以进一步含有Co。通过含有Co，可以提高耐热性。

Co的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选多于0.1质量％且少于15质量％，其中优选为5质量％以上或10质量％以下。

(无机多孔质粉末状载体)

作为无机多孔质粉末状载体，可以举出例如由选自由二氧化硅、氧化铝和二氧化钛化合物组成的组中的化合物、或者二氧化铈-氧化锆复合氧化物等OSC材料构成的无机多孔质粉末状载体。

更具体地说，可以举出例如由选自氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化铝-硅酸盐类、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化铬和氧化铝-二氧化铈中的化合物构成的多孔质体粉末。

作为氧化铝，可以使用比表面积大于50m²/g的氧化铝、例如γ-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝、α-氧化铝。其中，优选使用γ-氧化铝或θ-氧化铝。需要说明的是，对于氧化铝来说，为了提高耐热性，还可以含有微量的镧(La)。

作为OSC材料，可以举出例如铈化合物、锆化合物、二氧化铈·氧化锆复合氧化物等。

(其它成分)

本催化剂可以具有除上述混合物外在无机多孔质粉末状载体上负载有贵金属而成的结构。

贵金属的负载量相对于负载的催化剂粉末质量(100质量％)优选为0.01质量％以上，其中更优选为0.41质量％以上。

此时，作为贵金属可以举出钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)。其中，显著优选钯(Pd)、铂(Pt)。

(制法)

接着，对本催化剂的制造方法的一例进行说明。但是，不限定于该制造方法。

例如，在铁化合物和铈化合物的溶液中加入无机多孔质粉末状载体，使铁化合物和铈化合物附着于该无机多孔质粉末状载体上后，在大气中加热烧制，从而使氧化铁和氧化铈负载于该无机多孔质粉末状载体上，之后在一氧化碳(CO)气体等含反应性碳的气体气氛下加热，由此可以制造本催化剂。

此时，作为使铁化合物和铈化合物附着于无机多孔质粉末状载体上的方法，例如可以举出以下方法：在铁化合物和铈化合物的溶液中加入无机多孔质粉末状载体后，一边搅拌一边滴加氨水或碳酸钠等碱性物质，使PH为10～11，由此使Fe和Ce的复合氢氧化物、或者复合碳酸盐沉淀，并将沉淀物水洗和干燥。但是不限定于该方法。

另外，除了在含反应性碳的气体气氛下加热的方法外，还可以采用共存含碳物并在惰性气体气氛下加热的方法。

这样，使Fe化合物、Ce化合物以溶液状态附着于无机多孔质粉末状载体上，因而Fe和Ce能够进入到微小的细孔中，能够得到分散状态非常好的催化剂。

另外，若在CO气体等含反应性碳的气体气氛下加热、换言之若利用气相法进行CO处理，则不仅可以使铁氧化物和铈氧化物的混合物以均匀分散于无机多孔质粉末状载体中的状态负载，而且可以使作为铁碳化物的碳(C)均匀分散。

<本催化剂结构体>

在基材上形成包含本催化剂的催化剂层，从而可以制作废气净化催化结构体(称为“本催化剂结构体”)。

例如，在呈蜂窝状(整装)结构的基材的表面对包含本催化剂的催化剂组合物进行洗涂(wash coat)等，形成催化剂层，从而可以形成催化结构体。

(基材)

本催化剂结构体中，作为基材的材质，可以举出陶瓷等耐火性材料或金属材料。

作为陶瓷制基材的材质，可以举出耐火性陶瓷材料，例如堇青石、堇青石-α-氧化铝、氮化硅、锆莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆、硅线石(sillimanite)、硅酸镁、锆石、透锂长石(petalite)、α-氧化铝和硅铝酸盐类等。

作为金属制基材的材质，可以举出耐火性金属，例如不锈钢或其它以铁为母体的适当的耐蚀性合金等。

基材的形状可以举出蜂窝状、颗粒状、球状。

作为蜂窝材料，一般多使用例如陶瓷等堇青石质的蜂窝材料。另外，也可以使用由铁素体系不锈钢等金属材料构成的蜂窝。

使用蜂窝形状的基材时，例如可以使用为了使流体流通于基材内部而在基材内部具有大量平行且微细的气体流路(即孔道)的整装型基材。此时，可以通过对催化剂组合物进行洗涂等来对整装型基材的各孔道内壁表面进行涂布，从而形成催化剂层。

(催化剂组合物)

作为用于形成本催化剂结构体的催化剂层的催化剂组合物，除了上述本催化剂外，还可以根据需要进一步含有稳定剂、其它成分。

例如出于在富燃气氛下抑制钯氧化物(PdOx)向金属还原的目的，可以混配稳定剂。

作为这种稳定剂，可以举出例如碱土金属、碱金属。其中，能够选择选自由镁、钡、钙和锶组成的组、适宜为由锶和钡组成的组中的金属之中的一种或两种以上。其中，从PdO_x被还原的温度最高、即不易被还原的方面考虑，优选钡。

另外，可以包含粘结剂成分等公知的添加成分。

作为粘结剂成分，可以使用例如氧化铝溶胶、硅溶胶、氧化锆溶胶等水溶性溶液这样的无机系粘结剂。若对这些粘结剂成分进行烧制，则可以形成无机氧化物的形态。

(制法)

作为用于制造本催化剂结构体的一例，可以举出以下方法：将本催化剂加入到水中并混合，用球磨机等搅拌而制成浆料，将例如陶瓷蜂窝体等基材浸渍在该浆料中，将其提起并进行烧制，从而在基材表面形成催化剂层；等等。

其中，用于制造本催化剂的方法可以采用公知的所有方法，不限定于上述示例。

<语句的说明>

本说明书中，在表述为“X～Y”(X、Y为任意数字)的情况下，只要没有特别声明则包括“X以上Y以下”的含义、以及“优选大于X”或“优选小于Y”的含义。

另外，在表述为“X以上”(X为任意数字)或“Y以下”(Y为任意数字)的情况下，还包括“优选大于X”或“优选小于Y”的含义。

实施例

下面，基于下述实施例和比较例进一步对本发明进行详细说明。

<实施例1～28、比较例1～10>

将硝酸铁(II)(九水合物)和硝酸铈(III)(六水合物)溶解于纯水中后，一边搅拌一边投入氧化铝粉末(m001)或OSC材料(二氧化铈-氧化锆复合氧化物)，制作混合溶液。

此时，对所使用的硝酸铁(II)(九水合物)、硝酸铈(III)(六水合物)、氧化铝粉末和OSC材料的质量进行调整，以使硝酸铁(II)(九水合物)中含有的铁原子的质量、硝酸铈(III)(六水合物)中含有的铈原子的质量、氧化铝、OSC材料的质量为表1的组成。

接着，在该混合溶液中滴加氨水直至pH＝10～11，用搅拌机以转速600rpm搅拌3小时。其后，过滤该溶液，将沉淀用水水洗2～3次，之后在120℃的干燥机内将该沉淀干燥。接下来，在大气气氛下于500℃烧制3小时，之后用研钵粉碎，在CO气体气氛下于525℃加热4小时，得到具有包含碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物负载于氧化铝或OSC材料而成的结构的C-Fe-Ce/氧化铝催化剂或C-Fe-Ce/OSC材料催化剂。

(各成分的定量方法)

铁原子的质量和铈原子的质量、以及氧化铝的质量和OSC材料质量分别与混合量相同，因而不特别进行定量。

另外可知，碳量可以利用碳·硫分析仪(堀场制作所制造)进行测定，通过混合量×500℃以上1000℃以下的加热处理后的C量系数(19％)来求出。此外，碳量有时会因高热反应而减少，因而对在1,000℃进行5小时耐久处理后的碳量进行了测定，结果由于在上述的实施例中进行了500℃以上的加热，因而在上述耐久处理前后未确认到碳量变化。

【表1】

(耐久试验方法)

在表2所示的耐久条件下对废气净化催化剂进行处理，评价耐久性。

【表2】

(催化剂的性能试验方法)

使用表3所示的模型气体进行了催化剂的性能试验。

【表3】

图1中示出对包含NOx、CO、H₂、作为HC的C₃H₃的模型气体的浓度进行测定的装置的示意图。另外，将作为上述测定装置的一部分的反应管的示意图示于图2。

如图1所示，在由标准储气瓶1、质量流量控制器2、水槽3、水泵4、蒸发器5、反应管6、冷却器8、气体分析装置9等构成的测定装置中，首先由标准储气瓶1产生各模型气体，通过质量流量控制器2将气体混合，用蒸发器5使从水泵4导入的水气化，用蒸发器5将各气体汇合，向反应管6导入。然后，利用电加热炉7将装有模型气体的反应管6加热。

各模型气体被反应管6内的催化剂10氧化或还原。对于反应后的气体，在冷却器8中除去水蒸气后，用气体分析装置9分析组成。

气体分析装置9可以利用气相色谱进行O₂、CO、N₂O、CO₂、HC(C₃H₆)、H₂等的定量分析，NOx、NO、NO₂、CO等可以利用NOx分析仪进行定量分析。

利用上述测定装置，催化剂的净化性能通过下述计算式以各气体的转化率的形式来进行评价。

NOx转化率＝{(入口的NO摩尔流量+NO₂摩尔流量)-(出口的NO摩尔流量+NO₂摩尔流量)}/(入口的NO摩尔流量+NO₂摩尔流量)×100％

本催化剂是在CO气体气氛下进行加热处理而制造的，因而表面附着有无定形C，所以，作为混配比例有时测定的C量比Fe₃C的化学计量的碳比例更多。因而，为了比较稳定的催化剂性能，希望对进行了耐久处理的催化剂进行评价。

于是，根据需要在1,000℃进行5小时耐久处理后，测定NOx的转化率和NOx的转化率达到50％时的温度(T50)。

(使C-Fe-Ce催化剂分散于氧化铝粉末上的效果的研究)

测定使C-Fe-Ce分散于氧化铝粉末上的催化剂的NOx的转化率达到50％时的温度(T50)，将结果示于表4。

【表4】

可知，分散于氧化铝粉末上的催化剂在耐久处理后T50也低。认为这是由于，通过分散于氧化铝上而抑制了烧结。

另外，将变化SV值的结果也一并示于表4。可知，分散于氧化铝上的催化剂在高SV的条件下T50也低、活性也高。

(使C-Fe-Ce催化剂分散于OSC材料上的效果的研究)

测定使C-Fe-Ce分散于OSC材料上的催化剂的NOx的转化率达到50％时的温度(T50)，将结果示于表5。

【表5】

由表5的结果可知，使C-Fe-Ce分散于OSC材料上的催化剂比使C-Fe-Ce分散于氧化铝粉末上的催化剂的T50更低，与不分散于载体的催化剂相比T50明显更低。

(显示出良好的T50的组成范围的研究)

将在1,000℃进行了5小时耐久处理后的催化剂的比例示于表6。

另外，将通过上述催化剂性能的评价方法测定NOx的转化率达到50％时的温度(T50)的结果一并示于表6。

【表6】

对于表6的T50测定值，利用Lightstone Corp.的OriginPro7.5曲线图制作软件制作以碳+铁、铈、氧化铝为顶点的三角组成等活性线图，将T50达到725℃、750℃、775℃、800℃、850℃、900℃、950℃的组成用线(等活性温度线)连结。该三角线图示于图3。

其结果，相对于氧化铝(100质量％)的催化剂成分(C+Fe+Ce)的比例优选为12.3质量％～268质量％，其中优选为21.4质量％～177质量％，其中特别优选为34.4质量％～116质量％。另外，关于T50达到最低的最佳组成，(碳+铁)、铈、氧化铝分别为18.50质量％、18.55质量％、62.94质量％。

由这样的结果可以认为，相对于无机多孔质粉末状载体(100质量％)的上述混合物的含量优选为10.0质量％～300质量％，其中特别优选为20.0质量％以上或180质量％以下，其中特别优选为30质量％以上或120质量％以下。

另外，由以上的结果和迄今为止所进行的试验结果可以认为，碳(C)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.01质量％～1.4质量％，其中进一步优选为0.3～1.3。可以认为铁(Fe)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.1质量％～98.9质量％，其中特别优选为7.8质量％～98.7质量％，其中进一步优选为26.7质量％～90.8质量％。可以认为铈(Ce)的含量相对于C、Fe和Ce的总量(100质量％)优选为0.1质量％～98.9质量％，其中特别优选为0.1质量％～92.1质量％，其中进一步优选为7.9质量％～73.0质量％。

<实施例29～31：贵金属添加效果的研究>

除了将铁原子的质量、铈原子的质量以及氧化铝的质量变更为表7所示的比例以外，与实施例1～28同样地制作催化剂。并且，将所得到的催化剂粉末添加到以达到表7所示的负载贵金属量的方式量取的硝酸Pd溶液中，以转速600rpm搅拌3小时后，在120℃的干燥机内进行干燥。接下来，在大气气氛下于600℃烧制3小时，得到具有包含碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物负载于氧化铝而成的结构的贵金属负载粉末催化剂(实施例29～31)。

测定使实施例1的组成负载了Pd的催化剂的NOx的转化率达到50％时的温度(T50)，将结果示于表7。

NOx的T50随着增加Pd的负载量而降低，可知Pd对废气催化剂的性能提高有很大帮助。

另外，该Pd的负载量为通常负载于废气净化催化剂的量的几分之一左右，还可以有助于减少昂贵的Pd的用量。

若从这样的观点考虑，认为贵金属的负载量相对于用于负载的催化剂粉末(100质量％)优选为0.01质量％以上，其中进一步优选为0.41质量％以上。

【表7】

<实施例32～34：Co添加效果的研究>

将硝酸铁(II)(九水合物)、硝酸铈(III)(六水合物)和硝酸钴溶解于纯水中后，一边搅拌一边投入氧化铝粉末(m001)，制作混合溶液。对所使用的硝酸铁(II)(九水合物)、硝酸铈(III)(六水合物)、硝酸钴和氧化铝粉末的质量进行调整，以使硝酸铁(II)(九水合物)中含有的铁原子的质量、硝酸铈(III)(六水合物)中含有的铈原子的质量、硝酸钴中含有的钴原子的质量以及氧化铝的质量为表8所示的比例。

接着，在该混合溶液中滴加碳酸钠水溶液直至pH＝10～11，用搅拌机以转速600rpm搅拌3小时。其后，过滤该溶液，将沉淀用水水洗2～3次，之后在120℃的干燥机内将该沉淀干燥。接下来，在大气气氛下于500℃烧制3小时，之后用研钵粉碎，之后在CO气体气氛下于525℃加热4小时，得到具有包含碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物负载于氧化铝而成的结构的C-Fe-Ce-Co/氧化铝催化剂。

将C、Fe、Ce、Co、氧化铝的比例以及NOx的T50示于表8。

【表8】

NOx的T50随着增加Co的添加量而降低，在超过某个一定量时上升。由该结果可知，Co有助于废气催化剂的性能提高。

从这样的观点考虑，Co的含量相对于催化剂材料(100质量％)优选多于0.1质量％且少于15质量％，其中进一步优选为5质量％～10质量％。

<实施例35：Co和Pt添加的效果>

将硝酸铁(II)(九水合物)、硝酸铈(III)(六水合物)和硝酸钴溶解于纯水中后，一边搅拌一边投入氧化铝粉末(m001)，制作混合溶液。对所使用的硝酸铁(II)(九水合物)、硝酸铈(III)(六水合物)和硝酸钴和氧化铝粉末的质量进行调整，以使硝酸铁(II)(九水合物)中含有的铁原子的质量、硝酸铈(III)(六水合物)中含有的铈原子的质量、硝酸钴中含有的钴原子的质量以及氧化铝的质量为表9所示的比例。

接着，在该混合溶液中滴加碳酸钠水溶液直至pH＝10～11，用搅拌机以转速600rpm搅拌3小时。其后，过滤该溶液，将沉淀用水水洗2～3次，之后在120℃的干燥机内将该沉淀干燥。接下来，在大气气氛下于500℃烧制3小时后，投入氯铂酸的水溶液中，搅拌3小时，使铂(Pt)负载。负载量示于表9。此外，在120℃的干燥机内进行干燥，在大气气氛下于500℃烧制3小时后，用研钵粉碎。其后，在CO气体气氛下于525℃加热4小时，得到具有包含碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物负载于氧化铝的催化剂上负载有Pt的结构的Pt/C-Fe-Ce-Co/氧化铝催化剂。

<实施例36：Co和Pd添加的效果>

实施例35中，代替氯铂酸的水溶液而使用乙酸钯的丙酮溶液，利用真空干燥负载钯(Pd)，除此以外与实施例35同样地得到Pd/C-Fe-Ce-Co/氧化铝催化剂。Pd负载量示于表9。

【表9】

可知：NOx的T50即使在SV值高达3,000mL/min·g的情况下也显示出低值，负载有Pt或Pd的C-Fe-Ce-Co/氧化铝催化剂即使在以通常负载于废气净化催化剂的量的几分之一左右的少量负载有Pt或Pd的情况下也显示出良好的性能。

符号说明

1···标准储气瓶、2···质量流量控制器、3···水槽、4···水泵、5···蒸发器、6···反应管、7···电加热炉、8···冷却器、9···气体分析装置、10···催化剂、11···石英砂、12···石英棉、13···热电偶。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种废气净化催化剂，其特征在于，其具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)和钴(Co)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构，且相对于所述C、Fe和Ce的总量含有5质量％～10质量％的Co。

2.如权利要求1所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述混合物为包含碳化铁(Fe₃C)、氧化铁和氧化铈的混合物。

3.如权利要求1或2所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述混合物相对于所述无机多孔质粉末状载体100质量％的含量为10.0质量％～300质量％，且所述混合物所含有的C、Fe和Ce原子的质量比例C:Fe:Ce相对于C、Fe和Ce的总量100质量％为0.01质量％～1.4质量％:0.1质量％～98.9质量％:0.1质量％～98.9质量％。

4.(删除)

5.(修改后)如权利要求1～4的任一项所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述无机多孔质粉末状载体为含有二氧化铈-氧化锆复合氧化物的无机多孔质粉末状载体。

6.如权利要求1～5的任一项所述的废气净化催化剂，其特征在于，在所述废气净化催化剂上进一步负载有贵金属而成。

7.如权利要求6所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述贵金属为铂(Pt)或钯(Pd)。

8.一种废气净化催化结构体，其具备基材和包含权利要求1～7的任一项所述的废气净化催化剂的催化剂层。

9.(修改后)一种废气净化催化剂的制造方法，其特征在于，将铁化合物、铈化合物和钴化合物溶解于溶液中并加入无机多孔质粉末状载体，使铁化合物、铈化合物和钴化合物附着于该无机多孔质粉末状载体上后，在大气中加热烧制，从而使氧化铁和氧化铈负载于该无机多孔质粉末状载体上，之后在含反应性碳的气体气氛下加热，得到包含碳(C)、铁(Fe)、铈(Ce)和钴(Co)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的废气净化催化剂。

10.(追加)一种废气净化催化剂，其特征在于，其具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构，相对于所述C、Fe和Ce的总量，C的含量为0.04质量％～0.86质量％，Fe的含量为3.20质量％～63.15质量％，Ce的含量为2.59质量％～50.00质量％。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

权利要求1的修改为追加无机无机多孔质粉末状载体上所负载的混合物含有钴(Co)、以及“相对于所述C、Fe和Ce的总量含有5质量％～10质量％的Co”的修改。修改依据为说明书[0020]段。

删除权利要求4。

权利要求5的修改为删除氧化铝而限定为二氧化铈-氧化锆复合氧化物的修改。

权利要求9的修改为在原权利要求9所述的制造方法中追加作为原料的钴化合物的修改。修改依据为本申请说明书[0065]段等。

新追加了权利要求10。该权利要求10所记载的发明特定事项为在原权利要求1所述的发明特定事项中追加了各元素的含量的内容。示出各元素的含量的树脂范围的上限值和下限值示于本申请说明书记载的[表1]。

Claims

1.一种废气净化催化剂，其特征在于，该废气净化催化剂具有包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的结构。

4.如权利要求1～3的任一项所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述混合物进一步含有钴(Co)。

5.如权利要求1～4的任一项所述的废气净化催化剂，其特征在于，所述无机多孔质粉末状载体为含有氧化铝或二氧化铈-氧化锆复合氧化物的无机多孔质粉末状载体。

9.一种废气净化催化剂的制造方法，其特征在于，将铁化合物和铈化合物溶解于溶液中并加入无机多孔质粉末状载体，使铁化合物和铈化合物附着于该无机多孔质粉末状载体上后，在大气中加热烧制，从而使氧化铁和氧化铈负载于该无机多孔质粉末状载体上，之后在含反应性碳的气体气氛下加热，得到包含碳(C)、铁(Fe)和铈(Ce)的混合物负载于无机多孔质粉末状载体上而成的废气净化催化剂。