CN116322946A - 鞍骑型车辆用废气净化催化剂 - Google Patents

鞍骑型车辆用废气净化催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN116322946A
CN116322946A CN202180069397.8A CN202180069397A CN116322946A CN 116322946 A CN116322946 A CN 116322946A CN 202180069397 A CN202180069397 A CN 202180069397A CN 116322946 A CN116322946 A CN 116322946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
base material
particles
exhaust gas
saddle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180069397.8A
Other languages
English (en)
Inventor
长岛健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NE Chemcat Corp
Original Assignee
NE Chemcat Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NE Chemcat Corp filed Critical NE Chemcat Corp
Publication of CN116322946A publication Critical patent/CN116322946A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明提供虽然为仅设置有一层催化剂层的简易且低成本的构成、但CO、HC、NOx的净化性能及它们的低温净化性能优异的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等。设置于内燃机的废气通路中的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其具备金属基材、和设置于该金属基材上的单层的催化剂层,前述催化剂层含有:第1复合催化剂粒子,所述第1复合催化剂粒子至少具有氧化锆系母材粒子和共负载于该氧化锆系母材粒子表面的Rh及CeO2粒子;以及,第2复合催化剂粒子及/或第3复合催化剂粒子,所述第2复合催化剂粒子包含氧化铝母材粒子和负载于该氧化铝母材粒子表面的Pd,所述第3复合催化剂粒子至少具有二氧化铈氧化铝母材粒子和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子表面的Pd。

Description

鞍骑型车辆用废气净化催化剂
技术领域
本发明涉及两轮机动车等鞍骑型车辆用废气净化催化剂及其制造方法,尤其涉及催化剂层仅由一层形成的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等。
背景技术
在以汽油为燃料的汽车、两轮机动车的废气中,包含烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。为了将它们净化,需要利用催化剂对各种有害成分进行净化,即,使烃(HC)氧化而转化为水和二氧化碳,使一氧化碳(CO)氧化而转化为二氧化碳,使氮氧化物(NOx)还原而转化为氮,等等。作为用于对这样的废气进行处理的催化剂(以下称为“废气净化催化剂”),使用了能将CO、HC及NOx氧化还原的三效催化剂(Three-Way Catalyst:TWC)。作为这样的三效催化剂,例如下述三效催化剂是广为人知的:在具有高比表面积的氧化铝母材粒子上负载钌、铑、钯、锇、铱、铂等铂族元素(PGM:Platinum Group Metal)等作为催化活性成分,并将其负载于基材、例如耐火性陶瓷或金属制蜂窝结构的整体式(Monolithic)基材而得到的三效催化剂。
就上述的汽车等的内燃机而言,根据加速、减速、低速行驶、高速行驶等发动机的工作条件,燃料与空气之比(空燃比,A/F)大幅变化,以废气中的理论空燃比14.7为分界,氧化反应变得有利的氧过剩气氛(贫燃料气氛)、和还原反应变得有利的燃料过剩条件(富燃料气氛)根据行驶条件而交替地反复出现。因此,废气用催化剂需要在贫燃料气氛及富燃料气氛中的任意条件下均发挥一定以上的催化性能。尤其是在两轮机动车的情况下,存在为了提高输出功率而在富燃料气氛下提高发动机的转速来驾驶的倾向,因此要求在富燃料气氛下发挥优异的催化性能。因此,一直以来进行了空燃比(A/F)的控制,但仅仅通过控制空燃比(A/F),无法使催化剂充分地发挥净化催化性能,因此对催化剂层自身也要求控制空燃比(A/F)的作用。
因此,出于利用催化剂本身的化学作用防止因空燃比的变化而发生的催化剂的净化性能的降低的目的,使用了将助催化剂与作为催化活性成分的铂族元素并用的催化剂。作为这样的助催化剂,已知有在还原气氛中释放出氧、在氧化气氛中吸收氧的具有储氧能力(OSC:Oxygen Storage capacity)的助催化剂(在下文中,有时称为“OSC材料”)。具体而言,二氧化铈(氧化铈,CeO2)、二氧化铈-氧化锆复合氧化物等作为具有储氧能力的OSC材料是已知的。这些OSC材料发挥作为减小废气的氧化性和还原性的变化的缓冲剂的功能,具有维持催化剂的净化性能的功能。另外,使氧化锆固溶于二氧化铈而得到的二氧化铈-氧化锆复合氧化物的储氧能力(OSC)更优异,因此被作为OSC材料而添加至许多催化剂中。
然而,两轮机动车用的废气净化催化剂具有与四轮汽车用的废气净化催化剂等不同的特殊课题。例如,两轮机动车用的废气净化催化剂与四轮汽车用的废气净化催化剂相比,搭载催化剂的空间有限,因此要求即使为小容量也能发挥高度的净化能力。另外,两轮机动车的废气流路比较短,另外,存在重视输出功率而使用大量燃料的倾向,因此催化剂容易暴露于高温。并且,与之相应地,废气中的氧浓度降低,因此,存在废气中的空燃比(A/F)变得小于理论空燃比14.7的情况较多的倾向。因此,要求耐热性优异、并且即使在空燃比(A/F)小于14.7的富燃料气氛中废气净化效率也优异。
例如在专利文献1中,公开了一种内燃机废气净化用催化剂材料,其特征在于,具有由铈-锆系复合氧化物(其中,CeO2的量为45~70质量%,ZrO2的量为20~45质量%,Nd2O3量为2~20质量%,La2O3量为1~10质量%)形成的载体、和负载于该载体的包含金属Pd或Pd氧化物的催化剂成分。
另外,在专利文献2中,公开了一种鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其特征在于,具有在由陶瓷或金属材料形成的载体的表面形成的第一催化剂层、和形成于该第一催化剂层上的第二催化剂层,该第一催化剂层具有由铈-锆系复合氧化物(其中,CeO2的量为45~70质量%,ZrO2的量为20~45质量%,Nd2O3的量为2~20质量%,La2O3的量为1~10质量%)形成的载体、和负载于该载体的包含金属Pd或Pd氧化物的催化剂成分,该第二催化剂层具有由锆系复合氧化物(其中,ZrO2的量为50~95质量%,CeO2的量为0~40质量%,Nd2O3的量为2~20质量%,La2O3的量为1~10质量%)形成的载体、和负载于该载体的包含金属Rh或Rh氧化物的催化剂成分,或者具有前述载体、负载于该载体的包含金属Rh或Rh氧化物的催化剂成分及包含金属Pt或Pt氧化物的催化剂成分。
另一方面,作为不使用贵金属中比较昂贵的Pt、Rh而实现了低成本化的催化剂,专利文献3中公开了一种鞍骑型车辆废气用钯催化剂,其为设置于内燃机的排气通路中的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,所述钯催化剂具备基材和作为单层的催化剂层,所述催化剂层含有作为催化活性成分的钯、作为催化剂载体的多孔质γ-氧化铝等无机多孔质体、作为助催化剂成分的二氧化铈(CeO2)粒子及钡。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-227739号公报
专利文献2:WO2010/109734
专利文献3:日本特开2013-208578号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述专利文献1中,作为母材粒子,使用了在特定组成的铈-锆系复合氧化物的表面上负载有Pd的催化剂材料(Pd负载铈-锆系复合氧化物)。然而,该催化剂材料在单独的情况下依然是净化性能不充分的材料(参见实施例1及2)。
另外,就从汽车等的内燃机排出的废气而言,在启动时等催化剂温度低的状态下,排出大量的一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)。为了提高净化性能,催化剂的早期升温和催化剂的低温净化性能的提高是重要的。然而,专利文献1中记载的催化剂材料在单独的情况下依然是低温催化活性不充分的材料(参见实施例1及2)。
另一方面,作为在催化剂材料用途以外还在荧光体、玻璃基板研磨剂等中使用的重要的稀土的Ce由于最近的海外形势而陷入供给危机,供给极度受限,另外还有国际价格暴涨的事情。因此,要求Ce的使用量少的新型催化剂材料,而专利文献1中记载的催化剂材料的Ce使用量依然较多,从这样的观点来看,并不符合最近的要求。
另外,专利文献2中记载的废气净化催化剂具有下述层叠结构:在基材表面设置将专利文献1中记载的Pd负载铈-锆系复合氧化物作为催化剂成分的第一催化剂层,在该第一催化剂层上进一步设置将Rh或Pt负载铈-锆系复合氧化物作为催化剂成分的第二催化剂层。为了如上所述地设置2层以上的催化剂层,每个催化剂层均需要催化剂浆料的涂敷、烧成、PGM的负载、干燥及烧成这一系列的工艺,因此制造成本增大,结果,所得到的废气净化催化剂成为高成本的催化剂。另外,由于专利文献2中记载的废气净化催化剂的催化剂层为层叠结构,因此气体扩散性不足,净化性能、低温催化活性不充分(参见表3及表5)。
另一方面,在专利文献3中,虽然记载了设置有Ce使用量较少的单层催化剂的废气净化催化剂,但净化性能极低(参见表2及表3)。
本发明是鉴于上述课题而作出的。即,本发明的目的在于提供虽然为仅设置有一层催化剂层的简易且低成本的构成、但CO、HC、NOx的净化性能及它们的低温净化性能优异的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了解决上述课题而进行了深入研究。结果发现了将规定的Rh负载复合催化剂粒子与规定的Pd负载复合催化剂粒子组合使用而成的单层催化剂,并发现可以通过使用这样的单层催化剂来解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明提供以下所示的各种具体方式。
〔1〕鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其为设置于内燃机的废气通路中的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,所述鞍骑型车辆用废气净化催化剂具备金属基材、和设置于该金属基材上的单层的催化剂层,前述催化剂层含有:第1复合催化剂粒子,所述第1复合催化剂粒子至少具有氧化锆系母材粒子和共负载于该氧化锆系母材粒子表面的Rh及CeO2粒子;以及,第2复合催化剂粒子及/或第3复合催化剂粒子,所述第2复合催化剂粒子包含氧化铝母材粒子和负载于该氧化铝母材粒子表面的Pd,所述第3复合催化剂粒子至少具有二氧化铈氧化铝母材粒子和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子表面的Pd。
〔2〕如〔1〕所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述氧化锆系母材粒子是固溶有选自由Ce、Nd及La组成的组中的至少1种以上稀土元素的稀土类固溶氧化锆母材粒子。
〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述氧化锆系母材粒子含有按氧化物换算为65~85质量%的ZrO2及15~35质量%的稀土元素的氧化物。
〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述第2复合催化剂粒子包含前述氧化铝母材粒子和负载于前述氧化铝母材粒子表面的Pd及Ba。
〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述第3复合催化剂粒子的前述二氧化铈氧化铝母材粒子含有按氧化物换算为70~90质量%的Al2O3及10~30质量%的CeO2
〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述催化剂层还含有第4复合催化剂粒子,所述第4复合催化剂粒子包含二氧化铈氧化铝母材粒子和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子表面的Rh。
〔7〕如〔1〕~〔6〕中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,前述催化剂层的涂敷量按每1L前述金属基材计为1~200g/L。
发明效果
根据本发明,能够实现高性能的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等,其虽然为仅设置有一层催化剂层的简易且低成本的构成,但CO、HC、NOx的净化性能及它们的低温净化性能优异,生产率及经济性优异。而且,本发明的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等基于其组成及结构,可以特别合适地用作减少废气中的NOx、CO、HC等的三效催化剂(TWC:Three WayCatalyst)。尤其是,本发明的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等可优选用于小容量且要求高耐热性、而且在富燃料气氛中也要求高废气净化效率的两轮机动车等的领域中。
附图说明
[图1]为示出实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100的示意截面图。
[图2]为示出第1复合催化剂粒子31的概略构成的示意截面图。
[图3]为示出第2复合催化剂粒子41的概略构成的示意截面图。
[图4]为示出第3复合催化剂粒子51的概略构成的示意截面图。
[图5]为示出第4复合催化剂粒子61的概略构成的示意截面图。
[图6]为示出实施例和比较例的净化性能(C450净化率)的图。
[图7]为示出实施例和比较例的低温净化性能(T50)的图。
具体实施方式
以下,对于本发明的实施方式,参照附图进行详细说明。但是,以下的实施方式是用于对本发明进行说明的示例,本发明不限于此。即,本发明可以在不脱离其要旨的范围内任意地变更而实施。需要说明的是,本说明书中,例如“1~100”这样的数值范围的表述包含其下限值“1”及上限值“100”这两者。其他数值范围的表述也是同样的。另外,本说明书中,只要没有特别说明,则上下左右等位置关系以附图所示的位置关系为基准。此外,附图的尺寸比率不限于图示的比率。
图1为示出本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100的示意截面图。另外,图2~5为示出第1复合催化剂粒子31、第2复合催化剂粒子41、第3复合催化剂粒子51、及第4复合催化剂粒子61的概略构成的示意截面图。
本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100的特征在于,具备金属基材11、和设置于前述金属基材11上的单层的催化剂层21,前述催化剂层21含有第1复合催化剂粒子31、以及第2复合催化剂粒子41及/或第3复合催化剂粒子51。本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100设置于内燃机的废气通路中,对从系统内通过的一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)等进行净化。
金属基材11是对上述的单层的催化剂层21进行支撑的支撑体。作为金属基材11,可以适当地选择该行业中已知的金属基材,其种类没有特别限定。作为金属基材11,例如可举出不锈钢制等的金属蜂窝状载体、不锈钢制等的丝网载体、钢丝棉状的针织物(knitwire)载体等,但并不特别限定于此。另外,其形状也没有特别限定,例如可选择棱柱状、圆筒状、球状、蜂窝状、片状、丸粒状等任意的形状。这些形状可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
催化剂层21是设置于金属基材11上的单一的催化剂层。催化剂层21含有第1复合催化剂粒子31、以及第2复合催化剂粒子41及/或第3复合催化剂粒子51,根据需要还含有第4复合催化剂粒子61。
第1复合催化剂粒子31是至少具有氧化锆系母材粒子32、和共负载于该氧化锆系母材粒子32的表面32a上的Rh及CeO2粒子33的复合粒子。在该第1复合催化剂粒子31中,通过使Rh及CeO2粒子33共负载于氧化锆系母材粒子32的表面32a,从而抑制由Rh的粒子生长导致的催化活性的降低,并且,针对一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)的浓度变化剧烈的鞍骑型车辆的废气,通过CeO2粒子33的负载而以宽大的A/F窗口(window)发挥高净化性能,还提高了低温净化性能。需要说明的是,第1复合催化剂粒子31可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
氧化锆系母材粒子32为氧化锆(ZrO2)、或在氧化锆(ZrO2)中掺杂其他元素而得到的复合氧化物或者其固溶体。作为氧化锆系母材粒子32的具体例,可举出氧化锆(IV)、锆-稀土元素复合氧化物、锆-过渡元素复合氧化物、锆-稀土元素-过渡元素复合氧化物等。此处,作为稀土元素,没有特别限定,可举出铈、钕、镨、镧、钇等。稀土元素可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。包含稀土元素的情况下,其含有比例没有特别限定,相对于氧化锆系母材粒子32的总量而言,以按稀土元素的氧化物换算的总量(例如La2O3、Nd2O3、Pr5O11等的总和)计,优选为0.1质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上,优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。另外,作为过渡元素,没有特别限定,可举出铬、钴、铁、镍、钛、锰及铜等。过渡元素可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。包含过渡元素的情况下,其含有比例没有特别限定,相对于氧化锆系母材粒子32的总量而言,以按上述过渡元素的氧化物换算的总量(例如Fe2O3、TiO2等的总和)计,优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。需要说明的是,氧化锆系母材粒子32可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
作为氧化锆系母材粒子32,优选为含有按氧化物换算为65~85质量%的ZrO2及15~35质量%的稀土元素的氧化物的氧化锆系复合氧化物,更优选为含有按氧化物换算为70~80质量%的ZrO2及20~30质量%的稀土元素的氧化物的氧化锆系复合氧化物。
需要说明的是,在氧化锆系母材粒子32中,锆的一部分可以替换为锂、钠、钾等碱金属元素、铍、镁、钙、锶、钡等碱土金属元素等。另外,碱金属元素及碱土金属元素各自可以单独使用1种,或者以2种以上的任意的组合及比例使用。另外,氧化锆系母材粒子32也可以含有通常以1~2质量%左右的量包含于氧化锆矿石中的铪(Hf)作为不可避免的杂质。
氧化锆系母材粒子32的平均粒径D50可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定。从保持较大的比表面积并且提高耐热性、增大自身的催化活性位点的数量等观点考虑,氧化锆系母材粒子32的平均粒径D50优选为1μm以上,更优选为5μm以上,进一步优选为10μm以上,优选为30μm以下,更优选为20μm以下,进一步优选为15μm以下。需要说明的是,本说明书中,粒子的平均粒径D50是指利用激光衍射式粒度分布测定装置(例如,岛津制作所公司制,激光衍射式粒度分布测定装置SALD-3100等)测定的中值粒径。
Rh及CeO2粒子33高度分散地共负载于氧化锆系母材粒子32的表面32a。此处,Rh作为催化活性成分来发挥功能,CeO2粒子33作为催化活性成分或具有储氧能力(OSC:OxygenStorage Capacity)的助催化剂来发挥功能。通过使Rh及CeO2粒子33共负载于氧化锆系母材粒子32的表面32a,从而能够提高耐热性,抑制暴露于高温时的催化性能的降低,由此可提高净化性能及低温净化性能。另外,由于在氧化锆系母材粒子32的表面32a上负载有CeO2粒子33,因此促进了Rh及Ce的相互作用,由此也可提高净化性能及低温净化性能。
Rh的含有比例可以考虑氧化锆系母材粒子32的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第1复合催化剂粒子31的总量而言,按Rh的金属换算,合计优选为0.001~5质量%,更优选为0.01~3质量%,进一步优选为0.1~1质量%。
CeO2粒子33的含有比例可以考虑氧化锆系母材粒子32的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第1复合催化剂粒子31的总量(不包括贵金属量)而言,按氧化物换算,优选为5~20质量%,更优选为7~18质量%,进一步优选为10~15质量%。
第2复合催化剂粒子41是至少具有氧化铝母材粒子42、和负载于该氧化铝母材粒子42的表面42a上的Pd的复合粒子。第2复合催化剂粒子41可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
氧化铝母材粒子42是含有氧化铝(Al2O3)作为主成分的母材粒子。此处,所谓“含有氧化铝作为主成分”,是指相对于氧化铝母材粒子42的总量而言含有大于90质量%且为100质量%以下的氧化铝。作为氧化铝母材粒子42的具体例,例如可举出氧化铝、二氧化硅-氧化铝、铝硅酸盐类、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化铬、氧化铝-二氧化铈、氧化铝-氧化镁、氧化铝-氧化钡、氧化铝-氧化镧等,但并不特别限定于此。需要说明的是,氧化铝母材粒子42可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
氧化铝母材粒子42的平均粒径D50可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定。从保持较大的比表面积、并且增大催化活性位点的数量等观点考虑,氧化铝母材粒子42的平均粒径D50优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为3μm以上,优选为50μm以下,更优选为45μm以下,进一步优选为40μm以下。
Pd高度分散地共负载于氧化铝母材粒子42的表面42a。此处,Pd作为催化活性成分来发挥功能。通过使Pd负载于氧化铝母材粒子42的表面42a,可提高净化性能及低温净化性能。
Pd的含有比例可以考虑氧化铝母材粒子42的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第2复合催化剂粒子41的总量而言,按Pd的金属换算,合计优选为0.001~5质量%,更优选为0.01~3质量%,进一步优选为0.1~1质量%。
第2复合催化剂粒子41可以进一步在氧化铝母材粒子42的表面42a上负载有作为碱土金属的Ba成分。这些成分作为NOx吸藏成分而为人所知。Ba成分可以以例如碳酸钡、硫酸钡等的形式负载于氧化铝母材粒子42的表面42a,在氧多的贫燃(Lean)环境下吸藏NOx,在氧少的富燃(Rich)环境下释放出所吸藏的NOx。Ba成分的含有比例可以考虑氧化铝母材粒子42的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第2复合催化剂粒子41的总量(不包括贵金属量)而言,按氧化物换算,优选为0.1~10质量%,更优选为0.5~8质量%,进一步优选为1~5质量%。
第3复合催化剂粒子51是至少具有二氧化铈氧化铝母材粒子52、和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子52的表面52a上的Pd的复合粒子。第3复合催化剂粒子51可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
二氧化铈氧化铝母材粒子52为二氧化铈(CeO2)及氧化铝(Al2O3)的复合氧化物。二氧化铈及氧化铝的含有比例可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,按氧化物换算,二氧化铈:氧化铝的含有比例优选为10~30质量%:70~90质量%,更优选为15~25质量%:75~85质量%。需要说明的是,二氧化铈氧化铝母材粒子52可以除了二氧化铈及氧化铝以外还包含上述的稀土元素、过渡元素、碱金属元素、碱土金属元素等。另外,二氧化铈氧化铝母材粒子52可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
二氧化铈氧化铝母材粒子52的平均粒径D50可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定。从保持较大的比表面积、并且增大催化活性位点的数量等观点考虑,二氧化铈氧化铝母材粒子52的平均粒径D50优选为1μm以上,更优选为5μm以上,进一步优选为10μm以上,优选为30μm以下,更优选为20μm以下,进一步优选为15μm以下。
Pd高度分散地共负载于二氧化铈氧化铝母材粒子52的表面52a。此处,Pd作为催化活性成分来发挥功能。通过使Pd负载于二氧化铈氧化铝母材粒子52的表面52a,能够将耐热性及OSC性能维持得高,由此可提高净化性能及低温净化性能。
Pd的含有比例可以考虑二氧化铈氧化铝母材粒子52的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第3复合催化剂粒子51的总量而言,按Pd的金属换算,合计优选为0.001~15质量%,更优选为0.1~5质量%,进一步优选为0.3~3质量%。
第4复合催化剂粒子61是至少具有二氧化铈氧化铝母材粒子62、和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子62的表面62a上的Rh的复合粒子。第4复合催化剂粒子61可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
二氧化铈氧化铝母材粒子62为二氧化铈(CeO2)及氧化铝(Al2O3)的复合氧化物。二氧化铈及氧化铝的含有比例可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,按氧化物换算,二氧化铈:氧化铝的含有比例优选为10~30质量%:70~90质量%,更优选为15~25质量%:75~85质量%。需要说明的是,二氧化铈氧化铝母材粒子62可以除了二氧化铈及氧化铝以外还包含上述的稀土元素、过渡元素、碱金属元素、碱土金属元素等。另外,二氧化铈氧化铝母材粒子62可以单独使用1种,或者适当地组合使用2种以上。
二氧化铈氧化铝母材粒子62的平均粒径D50可以根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定。从保持较大的比表面积、并且增大催化活性位点的数量等观点考虑,二氧化铈氧化铝母材粒子62的平均粒径D50优选为1μm以上,更优选为5μm以上,进一步优选为10μm以上,优选为30μm以下,更优选为20μm以下,进一步优选为15μm以下。
Rh高度分散地共负载于二氧化铈氧化铝母材粒子62的表面62a。此处,Rh作为催化活性成分来发挥功能。通过使Rh负载于二氧化铈氧化铝母材粒子62的表面62a,能够将耐热性及OSC性能维持得高,另外,能够抑制暴露于高温时的催化性能的降低,由此可提高净化性能及低温净化性能。
Rh的含有比例可以考虑二氧化铈氧化铝母材粒子62的原材料、细孔径等并根据所期望性能而适当地设定,没有特别限定,但从催化活性等观点考虑,相对于第4复合催化剂粒子61的总量而言,按Rh的金属换算,合计优选为0.001~15质量%,更优选为0.1~5质量%,进一步优选为0.3~3质量%。
本实施方式的催化剂层21中,负载于各复合催化剂粒子31、41、51、61上的Rh、Pd会根据外部环境而变化为金属单质、金属氧化物。因此,负载于各复合催化剂粒子31、41、51、61上的Rh、Pd至少在还原性气氛中得以确认即可,氧化性气氛、理论配比气氛中的Rh、Pd的性状并不特别限定于金属单质。此处,本说明书中,所谓还原性气氛,是指在氢气气氛下、于400℃静置了0.5小时以上的状态。需要说明的是,Rh、Pd的存在可以通过利用扫描透射型电子显微镜(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)进行的观察、粉末X射线衍射(XRD:X-ray Diffraction)、电子探针显微分析仪(EPMA:Electron Probe MicroAnalyzer)、X射线光电能谱法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy,或ESCA:Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)等各种测定方法来掌握。
就各复合催化剂粒子31、41、51、61的制造方法而言,只要可得到如上述的那样在各母材粒子32、42、52、62的表面32a、42a、52a、62a上负载有Rh、Pd、CeO2粒子33、钡成分的粒子即可,没有特别限定。从简易且低成本地制造复合粒子的观点考虑,优选蒸发干固法(含浸法)等。
此处用作原料的各母材粒子32、42、52、62可以使用各种等级的市售品,另外,也可以利用该行业中已知的方法制造。它们的制造方法没有特别限定,例如氧化锆系母材粒子32优选共沉淀法、醇盐法。作为共沉淀法,例如,优选为下述制法:向按规定的化学计量比混合有铈盐及/或锆盐、以及根据需要配合的其他稀土金属元素、过渡元素等的水溶液中,添加碱性物质而使其水解或者使前体共沉淀,对其水解产物或者共沉淀物进行烧成。此处使用的各种盐的种类没有特别限定。通常优选盐酸盐、含氧氯酸盐、硝酸盐、含氧硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐等。另外,碱性物质的种类也没有特别限定。通常优选氨水溶液。作为醇盐法,例如,优选为下述制法:使将铈醇盐及/或锆醇盐、以及根据需要配合的其他稀土金属元素、过渡元素等按规定的化学计量比混合而得到的混合物进行水解,然后进行烧成。此处使用的醇盐的种类没有特别限定。通常优选甲醇盐、乙醇盐、丙醇盐、异丙醇盐、丁醇盐、它们的环氧乙烷加成物等。另外,稀土金属元素可以以金属醇盐的形式配合,也可以以上述的各种盐的形式配合。就烧成条件而言,只要按照常规方法即可,没有特别限定。烧成气氛可以为氧化性气氛、还原性气氛、大气气氛中的任意气氛。烧成温度及处理时间根据所期望的组成及其化学计量比而变动,从生产率等观点考虑,通常优选为150℃以上1300℃以下、1~12小时,更优选为350℃以上800℃以下、2~4小时。需要说明的是,在高温烧成之前,优选使用真空干燥机等进行减压干燥,于50℃以上200℃以下进行约1~48小时左右的干燥处理。
作为蒸发干固法,优选为下述制法:使含有要负载的Rh、Pd的离子、Ce离子、Ba离子等的水溶液含浸于上述的各母材粒子32、42、52、62中,然后进行热处理或化学处理。通过该含浸处理,从而使Rh、Pd的离子、Ce离子、Ba离子等以高度分散状态吸附(附着)于各母材粒子32、42、52、62的表面32a、42a、52a、62a上。此时,Rh、Pd的离子可以以Rh、Pd的各种盐的形式配合于水溶液中。此处使用的各种盐的种类没有特别限定。通常优选硫酸盐、盐酸盐、含氧氯酸盐、硝酸盐、含氧硝酸盐、碳酸盐、含氧碳酸盐、磷酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、氯化物、氧化物、复合氧化物、配合物等。另外,水溶液中的Rh、Pd的离子的含有比例可以以使Rh、Pd在所得到的各复合催化剂粒子31、41、51、61或催化剂层21中成为所期望的含有比例的方式适当地调整,没有特别限定。另外,自不必说,此处使用的水溶液可以包含上述的任意成分、例如其他稀土元素、过渡元素、以及不可避免的杂质。
在含浸处理后,根据需要,可以按照常规方法进行固液分离处理、水洗处理、干燥处理(例如在大气中,于50℃以上200℃以下左右的温度,经约1~48小时左右将水分除去)等。干燥处理可以为自然干燥,也可以使用转鼓式干燥机、减压干燥机、喷雾干燥器等干燥装置。另外,干燥处理时的气氛可用为大气中、真空中、氮气等非活性气体气氛中的任意气氛。需要说明的是,在干燥的前后,可以进一步根据需要进行粉碎处理、分级处理等。另外,可以进行化学处理,例如,在上述蒸发干固法中的含浸处理之后,可以使用碱性成分,使Rh、Pd的离子在各母材粒子32、42、52、62上水解。此处使用的碱性成分优选为氨、乙醇胺等胺类、氢氧化钠、氢氧化锶等碱金属氢氧化物、氢氧化钡等碱土金属氢氧化物。通过这些热处理、化学处理,从而在各母材粒子32、42、52、62上生成以纳米级尺寸高度分散的Rh、Pd等、以及根据需要的CeO2粒子33、钡成分。
就烧成条件而言,只要按照常规方法即可,没有特别限定。加热手段没有特别限定,例如可以使用电炉、气体炉等已知的设备。烧成气氛可以为氧化性气氛、大气气氛、还原性气氛中的任意气氛,优选为氧化性气氛、大气气氛。烧成温度及处理时间根据所期望性能而变动,从Rh、Pd的生成及生产率等观点考虑,通常优选为300℃以上1100℃以下、0.1~12小时,更优选为400℃以上800℃以下、0.5~6小时。
就催化剂层21而言,可以除了上述的各成分以外还与该行业中已知的催化剂、助催化剂、母材粒子等混合而使用。作为可并用的已知的催化剂、助催化剂、母材粒子,例如,可举出二氧化硅、氧化铝、氧化镧、氧化钕、氧化镨等金属氧化物或金属复合氧化物;钙钛矿型氧化物;二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化铝-氧化锆、二氧化硅-氧化铝-氧化硼等包含氧化铝的复合氧化物;钡化合物、沸石等,但并不特别限定于此。需要说明的是,并用的催化剂、助催化剂、母材粒子的使用比例可以根据要求的性能等而适当地设定,没有特别限定,相对于总量而言,优选合计为0.01质量%以上20质量%以下,更优选合计为0.05质量%以上10质量%以下,进一步优选合计为0.1质量%以上8质量%以下。
另外,就催化剂层21而言,可以除了上述的各成分以外还与该行业中已知的添加剂混合而使用。作为可并用的添加剂,可举出各种粘结剂、非离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂等分散稳定剂、pH调节剂、粘度调节剂等,但并不特别限定于此。作为粘结剂,可举出氧化铝溶胶、二氧化钛溶胶、硅溶胶、氧化锆溶胶等各种溶胶,但并不特别限定于此。另外,硝酸铝、乙酸铝、硝酸钛、乙酸钛、硝酸锆、乙酸锆等可溶性的盐也可用作粘结剂。此外,乙酸、硝酸、盐酸、硫酸等酸也可用作粘结剂。需要说明的是,粘结剂的使用量没有特别限定,只要是维持成型体所需要的程度的量即可。需要说明的是,上述的添加剂的使用比例可以根据要求的性能等而适当地设定,没有特别限定,相对于总量而言,优选合计为0.01~20质量%,更优选合计为0.05~10质量%,进一步优选合计为0.1~8质量%。
本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100中,上述的催化剂层21设置于金属基材11的至少一面侧。通过采用这样的构成,从而实现制造负荷少且低成本的催化剂构成,并且在制造时向装置中的装配变得容易等,向各种用途中的适用可能性增大。例如,通过使用金属蜂窝结构载体等作为金属基材11,将该鞍骑型车辆用废气净化催化剂100设置在供气流通过的流路内,使气流从蜂窝结构载体的孔(cell)内通过,从而能够高效率地进行废气净化。
此处,本说明书中,所谓“单层催化剂”,是指仅具有1个催化剂层的催化剂。另外,所谓“设置于金属基材11的至少一面侧”,其含义包括在金属基材11的一面与催化剂层之间介在有催化剂层以外的任意其他层的方式。
这样的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100例如可以通过在上述的金属基材11上设置催化剂层21而得到。就催化剂层21的形成方法而言,只要按照常规方法进行即可,没有特别限定。例如,可以应用各种已知的涂覆法、载体涂层(wash coat)法等,将包含上述的催化剂层21的各成分的浆状混合物涂敷于金属基材11上,根据需要进行干燥、烧成等,由此得到本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100。
作为具体例,可以将上述的各复合催化剂粒子31、41、51、61、水系介质、和根据需要使用的该行业中已知的粘结剂、其他催化剂、助催化剂、OSC材料、各种母材粒子、添加剂等按所期望的配合比例混合,制备浆状混合物,将所得到的浆状混合物赋予至金属基材11的表面,进行干燥及烧成,由此得到在金属基材11上设置有催化剂层21的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100。
就在制备浆状混合物时使用的水系介质而言,使用各主成分能在浆料中均匀地分散的量即可。此时,根据需要,可以配合用于调节pH的酸、碱,或者配合用于调节粘性、提高浆料分散性的表面活性剂、分散用树脂等。从使所得到的催化剂层21牢固地附着或者键合于金属基材11的观点考虑,优选使用上述的粘结剂等。另外,作为浆料的混合方法,可以应用通过球磨机等进行的粉碎混合等已知的粉碎方法或混合方法。
在金属基材11上赋予了浆状混合物之后,可以按照常规方法进行干燥、烧成。需要说明的是,干燥温度没有特别限定,例如优选为70~200℃,更优选为80~150℃。另外,烧成温度没有特别限定,例如优选为300~650℃,更优选为400~600℃。关于此时使用的加热手段,可以利用例如电炉、气体炉等已知的加热手段来进行。
上述的催化剂层21的总涂敷量没有特别限定,但从催化性能、压力损耗的均衡性等观点考虑,按金属基材11的每1L容量计,优选为1~200g/L(不包括贵金属量),更优选为50~180g/L(不包括贵金属量)。
另外,Rh及Pd的总涂敷量没有特别限定,但从催化性能、压力损耗的均衡性等观点考虑,按金属换算,优选为0.05~1.5g/L,更优选为0.1~1.0g/L。此时,Rh的总涂敷量没有特别限定,但从催化性能、压力损耗的均衡性等观点考虑,按金属换算,优选为0.02~0.6g/L,更优选为0.04~0.4g/L。另一方面,Pd的总涂敷量没有特别限定,但从催化性能、压力损耗的均衡性等观点考虑,按金属换算,优选为0.03~0.9g/L,更优选为0.06~0.6g/L。而且,Pd与Rh的涂敷量的质量比(Pd/Rh)按金属换算优选为10/1~10/9,更优选为10/2~10/8。
上述的本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100可以配置于鞍骑型车辆的各种发动机的排气系统中,其设置个数及设置部位可以根据废气的限制而任意地设计。而且,根据本实施方式的鞍骑型车辆用废气净化催化剂100,能够发挥下述效果:虽然为仅设置有一层催化剂层的简易且低成本的构成,但CO、HC、NOx的净化性能及低温净化性能优异。
实施例
以下举出实施例及比较例来更具体地说明本发明的特征,但本发明不受它们的任何限定。即,以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等可以适当地变更,只要不脱离本发明的主旨即可。另外,以下的实施例中的各种制造条件、评价结果的值具有作为本发明的实施方式中的优选的上限值或优选的下限值的含义,优选的数值范围也可以为通过前述的上限值或下限值、与下述实施例的值或实施例彼此的值的组合规定的范围。
(实施例1)
将含有按氧化物换算为75.0质量%的ZrO2及25.0质量%的稀土元素的氧化物的氧化锆复合氧化物母材粒子投入诺塔混合器(Nautamixer)中,进一步加入规定量的硝酸铈及稀释用的纯水后,搅拌15分钟,制备在氧化锆复合氧化物母材粒子的表面上负载有按氧化物换算为12.5质量%的CeO2粒子的复合粒子。
接下来,向搅拌器中投入规定量的硝酸铑及纯水,搅拌5分钟后,投入上述的复合粒子,进一步搅拌15分钟。由此,得到包含在氧化锆复合氧化物母材粒子的表面上共负载有Rh及CeO2粒子的第1复合催化剂粒子的Rh催化剂浆料。
接着,向搅拌器中投入规定量的硝酸钯及纯水,搅拌5分钟后,进一步投入第3复合催化剂粒子用的二氧化铈氧化铝母材粒子(其含有按氧化物换算为80.7质量%的Al2O3及19.3质量%的CeO2),搅拌15分钟。由此,得到包含在二氧化铈氧化铝母材粒子的表面上负载有Pd的第3复合催化剂粒子的Pd催化剂浆料。
分别称量规定量的所得到的Rh催化剂浆料及Pd催化剂浆料,投入搅拌器中,搅拌15分钟。然后,利用球磨机进行粉碎处理直至平均粒径D90成为11μm。向所得到的混合物中加入氧化铝溶胶系粘结剂材料及蒸馏水后,进一步搅拌10分钟,由此得到载体涂层用催化剂浆料。
然后,将不锈钢制金属蜂窝状载体(300cpsi/50μm,40×90mmL)在载体涂层用催化剂浆料中浸渍后,通过吹风而将孔中的多余的载体涂层液除去,进行干燥,于500℃进行1小时烧成,得到鞍骑型车辆用废气净化催化剂。该催化剂的载体涂层量按每1L不锈钢制金属蜂窝状载体计为120g/L(不包括贵金属量),Rh含量为0.2g/L,Pd含量为0.3g/L。
(实施例2)
向搅拌器中投入规定量的硝酸铑及纯水,搅拌5分钟后,投入实施例1中得到的CeO2粒子负载复合粒子,进一步搅拌15分钟。进一步向其中投入第4复合催化剂粒子用的二氧化铈氧化铝母材粒子(其含有按氧化物换算为80.7质量%的Al2O3及19.3质量%的CeO2),搅拌15分钟。由此,得到包含在氧化锆复合氧化物母材粒子的表面上共负载有Rh及CeO2粒子的第1复合催化剂粒子和在二氧化铈氧化铝母材粒子的表面上负载有Rh的第4复合催化剂粒子的Rh催化剂浆料。
接着,向搅拌器中投入规定量的硝酸钯及纯水,搅拌5分钟后,投入在表面上负载有Ba的Al2O3粉体,进一步搅拌15分钟。然后,加入1N的硝酸直至pH变为4~5,搅拌15分钟。由此,得到包含在氧化铝粒子的表面上负载有Pd及Ba的第2复合催化剂粒子的Pd催化剂浆料。
分别称量规定量的所得到的Rh催化剂浆料及Pd催化剂浆料,投入搅拌器中,搅拌15分钟后,进一步投入在表面上负载有Ba的Al2O3粉体,搅拌15分钟。然后,利用球磨机进行粉碎处理直至平均粒径D90成为11μm。向所得到的混合物中加入氧化铝溶胶系粘结剂材料及蒸馏水后,进一步搅拌10分钟,由此得到载体涂层用催化剂浆料。
然后,将不锈钢制金属蜂窝状载体(300cpsi/50μm,40×90mmL)在载体涂层用催化剂浆料中浸渍后,通过吹风而将孔中的多余的载体涂层液除去,进行干燥,于500℃进行1小时烧成,得到鞍骑型车辆用废气净化催化剂。该催化剂的载体涂层量按每1L不锈钢制金属蜂窝状载体计为120g/L(不包括贵金属量),Rh含量为0.2g/L,Pd含量为0.3g/L。
(比较例1)
向搅拌器中投入规定量的硝酸铑及纯水,搅拌5分钟后,投入二氧化铈氧化铝母材粒子,搅拌15分钟。由此,得到包含在二氧化铈氧化铝母材粒子的表面上负载有Rh的复合催化剂粒子的混合浆料。然后,利用球磨机对该混合浆料进行粉碎处理直至平均粒径D90成为11μm。向所得到的混合物中加入氧化铝溶胶系粘结剂材料及蒸馏水后,进一步搅拌10分钟,由此得到包含在二氧化铈氧化铝母材粒子的表面上负载有Rh的复合催化剂粒子的Rh催化剂浆料。
接着,向搅拌器中投入规定量的硝酸钯及纯水,搅拌5分钟后,投入二氧化铈氧化铝母材粒子,搅拌15分钟。由此,得到包含在二氧化铈氧化铝母材粒子的表面上负载有Pd的复合催化剂粒子的混合浆料。然后,利用球磨机对该混合浆料进行粉碎处理直至平均粒径D90成为11μm。向所得到的混合物中加入氧化铝溶胶系粘结剂材料及蒸馏水后,进一步搅拌10分钟,由此得到Pd催化剂浆料。
然后,将不锈钢制金属蜂窝状载体(300cpsi/50μm,40×90mmL)在Pd催化剂浆料中浸渍后,通过吹风而将孔中的多余的载体涂层液除去,进行干燥,于500℃进行1小时烧成。然后,将涂敷Pd催化剂浆料后的不锈钢制金属蜂窝状载体在Rh催化剂浆料中浸渍后,通过吹风而将孔中的多余的载体涂层液除去,进行干燥,于500℃进行1小时烧成,得到鞍骑型车辆用废气净化多层催化剂。该催化剂的载体涂层量按每1L不锈钢制金属蜂窝状载体计为120g/L(不包括贵金属量),Rh含量为0.2g/L,Pd含量为0.3g/L。
(比较例2)
分别称量规定量的比较例1中得到的Rh催化剂浆料及比较例1中得到的Pd催化剂浆料,投入搅拌器中,加入氧化铝溶胶系粘结剂材料及蒸馏水后,搅拌10分钟,由此得到载体涂层用催化剂浆料。
然后,将不锈钢制金属蜂窝状载体(300cpsi/50μm,40×90mmL)在载体涂层用催化剂浆料中浸渍后,通过吹风而将孔中的多余的载体涂层液除去,进行干燥,于500℃进行1小时烧成,得到鞍骑型车辆用废气净化催化剂。该催化剂的载体涂层量按每1L不锈钢制金属蜂窝状载体计为120g/L(不包括贵金属量),Rh含量为0.2g/L,Pd含量为0.3g/L。
<性能评价>
使用堀场制作所公司制的模型气体评价装置,对各催化剂的净化特性进行评价。此处,测定模型气体中的HC、CO及NO(氧化氮)于450℃时所减少的比例(C450净化率)以及净化率达到50%的温度〔T50(℃)〕,对各催化剂的三效净化性能进行评价。需要说明的是,在该评价中,从实施例1~2及比较例1~2中得到的鞍骑型车辆用废气净化催化剂冲切试验片(25.4×50mmL),将该试验片在使2%CO+10%H2O+余量N2的富燃气氛与5%O2+10%H2O+余量N2的贫燃气氛以各5分钟的间隔变动的气氛下、于1050℃保持5小时,将耐久处理后的催化剂分别用作评价用样品。另外,所使用的评价装置为由不锈钢制配管构成的流通型反应装置,从输入侧导入下述组成的模型气体,使其在废气净化反应部中流通,向出口侧排出。利用外部加热器对模型气体进行加热,输送至废气净化反应部,由此将净化反应部分加热。在100℃至450℃的温度范围内,对流出侧(从催化剂部分通过后)的气体组成进行分析,求出CO、HC及NO浓度的变化率。将结果示于图6及图7。
模型气体组成:CO:0.3%,C3H6:3000ppm,NO:3000ppm,O2:0.15%,CO2:10%,H2O:10%,N2:剩余
A/F=14.5
空间速度(SV):72,000/h
评价温度:100~500℃
升温速度:10℃/min
产业上的可利用性
本发明的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等虽然为仅设置有一层催化剂层的简易且低成本的构成,但CO、HC、NOx的净化性能及它们的低温净化性能优异,生产率及经济性优异,因此,基于其组成及结构,可广泛且有效地用作减少废气中的NOx、CO、HC等的三效催化剂(TWC:Three Way Catalyst)。尤其是,本发明的鞍骑型车辆用废气净化催化剂等可特别有效地用于小容量且要求高耐热性、而且在富燃料气氛中也要求高废气净化效率的两轮机动车等的领域中。
附图标记说明
100···鞍骑型车辆用废气净化催化剂
11···金属基材
21···催化剂层
31···第1复合催化剂粒子
32···氧化锆系母材粒子
32a···表面
33···CeO2粒子
41···第2复合催化剂粒子
42···氧化铝母材粒子
42a···表面
51···第3复合催化剂粒子
52···二氧化铈氧化铝母材粒子
52a···表面
61···第4复合催化剂粒子
62···二氧化铈氧化铝母材粒子
62a···表面

Claims (7)

1.鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其为设置于内燃机的废气通路中的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,
所述鞍骑型车辆用废气净化催化剂具备金属基材、和设置于该金属基材上的单层的催化剂层,
所述催化剂层含有:
第1复合催化剂粒子,所述第1复合催化剂粒子至少具有氧化锆系母材粒子和共负载于该氧化锆系母材粒子表面的Rh及CeO2粒子;以及,
第2复合催化剂粒子及/或第3复合催化剂粒子,所述第2复合催化剂粒子包含氧化铝母材粒子和负载于该氧化铝母材粒子表面的Pd,所述第3复合催化剂粒子至少具有二氧化铈氧化铝母材粒子和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子表面的Pd。
2.如权利要求1所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述氧化锆系母材粒子是固溶有选自由Ce、Nd及La组成的组中的至少1种以上稀土元素的稀土类固溶氧化锆母材粒子。
3.如权利要求1或2所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述氧化锆系母材粒子含有按氧化物换算为65~85质量%的ZrO2及15~35质量%的稀土元素的氧化物。
4.如权利要求1~3中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述第2复合催化剂粒子包含所述氧化铝母材粒子和负载于所述氧化铝母材粒子表面的Pd及Ba。
5.如权利要求1~4中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述第3复合催化剂粒子的所述二氧化铈氧化铝母材粒子含有按氧化物换算为70~90质量%的Al2O3及10~30质量%的CeO2
6.如权利要求1~5中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述催化剂层还含有第4复合催化剂粒子,所述第4复合催化剂粒子包含二氧化铈氧化铝母材粒子和负载于该二氧化铈氧化铝母材粒子表面的Rh。
7.如权利要求1~6中任一项所述的鞍骑型车辆用废气净化催化剂,其中,所述催化剂层的涂敷量按每1L所述金属基材计为1~200g/L。
CN202180069397.8A 2020-12-15 2021-12-14 鞍骑型车辆用废气净化催化剂 Pending CN116322946A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-207531 2020-12-15
JP2020207531 2020-12-15
PCT/JP2021/045998 WO2022131244A1 (ja) 2020-12-15 2021-12-14 鞍乗型車両用排ガス浄化触媒

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116322946A true CN116322946A (zh) 2023-06-23

Family

ID=82059185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180069397.8A Pending CN116322946A (zh) 2020-12-15 2021-12-14 鞍骑型车辆用废气净化催化剂

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2022131244A1 (zh)
CN (1) CN116322946A (zh)
WO (1) WO2022131244A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0427493A2 (en) * 1989-11-08 1991-05-15 Engelhard Corporation Three way conversion catalyst including a ceria-containing zirconia support
JP2010058069A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Cataler Corp 自動二輪車用排ガス浄化触媒
JP2010227804A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒
CN104066507A (zh) * 2012-01-23 2014-09-24 恩亿凯嘉股份有限公司 包含硫酸钡的氧化铝材料、使用其的废气净化用催化剂
CN104245125A (zh) * 2012-03-30 2014-12-24 本田技研工业株式会社 跨骑型车辆用废气净化钯单层催化剂
JP2016179427A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 新日本電工株式会社 排ガス浄化触媒および排ガス浄化用ハニカム触媒構造体
US20170113206A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 Cataler Corporation Exhaust gas purification device
CN108472590A (zh) * 2016-01-21 2018-08-31 株式会社科特拉 排气净化装置
CN111491731A (zh) * 2018-02-22 2020-08-04 N.E.化学株式会社 废气净化用三元催化剂

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015617A (en) * 1988-04-14 1991-05-14 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Catalyst for purifying exhaust gas and method for production thereof
JP5416497B2 (ja) * 2009-07-13 2014-02-12 川崎重工業株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP6274456B2 (ja) * 2015-03-23 2018-02-07 株式会社豊田中央研究所 排ガス浄化用触媒、NOx吸蔵還元型触媒、及び排ガス浄化方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0427493A2 (en) * 1989-11-08 1991-05-15 Engelhard Corporation Three way conversion catalyst including a ceria-containing zirconia support
JP2010058069A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Cataler Corp 自動二輪車用排ガス浄化触媒
JP2010227804A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Toyota Motor Corp 排ガス浄化触媒
CN104066507A (zh) * 2012-01-23 2014-09-24 恩亿凯嘉股份有限公司 包含硫酸钡的氧化铝材料、使用其的废气净化用催化剂
CN104245125A (zh) * 2012-03-30 2014-12-24 本田技研工业株式会社 跨骑型车辆用废气净化钯单层催化剂
JP2016179427A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 新日本電工株式会社 排ガス浄化触媒および排ガス浄化用ハニカム触媒構造体
US20170113206A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 Cataler Corporation Exhaust gas purification device
CN108472590A (zh) * 2016-01-21 2018-08-31 株式会社科特拉 排气净化装置
CN111491731A (zh) * 2018-02-22 2020-08-04 N.E.化学株式会社 废气净化用三元催化剂

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022131244A1 (zh) 2022-06-23
WO2022131244A1 (ja) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5727952B2 (ja) 排ガス浄化触媒及びその製造方法
CA2696004C (en) Catalyst compositions
KR100881300B1 (ko) 금속 산화물 입자의 제조 공정 및 배기 가스 정화용 촉매
US9339793B2 (en) Catalyst composition for exhaust gas cleaning and catalyst for automobile exhaust gas cleaning
KR20160019490A (ko) 배출물 조절 촉매에 대한 통합 지지체
CN113260454A (zh) 层状三元转化(twc)催化剂和制造所述催化剂的方法
EP2921226B1 (en) Catalyst carrier for exhaust gas and exhaust gas-cleaning catalyst
US20200347763A1 (en) Niobium oxide doped materials as rhodium supports for three-way catalyst application
JP2005161311A (ja) 層状触媒複合体
CN111491731B (zh) 废气净化用三元催化剂
JP7187654B2 (ja) 排ガス用浄化触媒組成物、及び自動車用排ガス浄化触媒
JP2017532192A (ja) 燃焼機関の排ガス流を処理するための触媒における白金族金属支持体としての、チタニアがドープされたジルコニア
CN111565837B (zh) 废气净化用三元催化剂及其制造方法、以及一体结构型废气净化用催化剂
JP2019166450A (ja) 排ガス浄化用触媒、及びその製造方法、並びに一体構造型排ガス浄化用触媒
WO2019187604A1 (ja) ディーゼル酸化触媒粉末及びその製造方法、並びに一体構造型排ガス浄化用触媒
CN116322946A (zh) 鞍骑型车辆用废气净化催化剂
WO2024126482A1 (en) Improved three-way catalysts
WO2022073770A1 (en) Three-way conversion catalyst composition comprising platinum-rhodium bimetallic components
CN118076435A (zh) 废气净化催化剂及使用其的车辆用废气净化催化剂装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination