CN116981514A - 废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂 - Google Patents
废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116981514A CN116981514A CN202280021625.9A CN202280021625A CN116981514A CN 116981514 A CN116981514 A CN 116981514A CN 202280021625 A CN202280021625 A CN 202280021625A CN 116981514 A CN116981514 A CN 116981514A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- exhaust gas
- composite oxide
- catalyst layer
- catalyst
- based composite
- 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
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 233
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 158
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 60
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 10
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 38
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 38
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 38
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 160
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 56
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 36
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 34
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 34
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 33
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 14
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 11
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- -1 molded body Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004625 Ce—Zr Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N rhodium(3+);trinitrate Chemical compound [Rh+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VXNYVYJABGOSBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
- B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/464—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts 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
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts 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
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0228—Coating in several steps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/16—Selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2825—Ceramics
- F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1025—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/204—Alkaline earth metals
- B01D2255/2042—Barium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/204—Alkaline earth metals
- B01D2255/2047—Magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/40—Mixed oxides
- B01D2255/405—Spinels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/40—Mixed oxides
- B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
- B01D2255/9155—Wall flow filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/92—Dimensions
- B01D2255/9207—Specific surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/014—Stoichiometric gasoline engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2235/00—Indexing scheme associated with group B01J35/00, related to the analysis techniques used to determine the catalysts form or properties
- B01J2235/15—X-ray diffraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/005—Spinels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
- B01J35/57—Honeycombs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2510/00—Surface coverings
- F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂,其使用了能够解决MAO的所述问题的磷捕捉剂,为实现该目的,作为磷捕捉剂,使用含Mg、Ba和Al且具有尖晶石型晶体结构的复合氧化物,所述复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂。
背景技术
汽车,摩托车等的内燃机排放的废气中含有烃(THC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。为了净化这些有害成分使其无害化,使用三元催化剂。作为三元催化剂,使用含Pt、Pd、Rh等贵金属元素的催化剂。Pt和Pd主要参与THC和CO的氧化净化,Rh主要参与NOx的还原净化。
为了改善废气净化用催化剂的废气净化性能,开发出了各种技术。例如,专利文献1中记载了一种技术,其在NOx吸收层的前方或上方设置包含MgO、水滑石等SOx吸收成分的SOx吸收层,以减轻因硫氧化物(SOx)而导致的氮氧化物(NOx)捕捉层中毒。另外,专利文献2中记载了一种技术,其使用Nox吸收能力优异的尖晶石型Mg-Al系复合氧化物(具有尖晶石结构的包含氧化镁和氧化铝的无机氧化物)作为贵金属的载体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2006/044974号文本
专利文献2:日本特开2018-187535号公报
发明内容
发明要解决的问题
Pt和Pd容易因磷而中毒。因此,一般认为通过在包含Pt或Pd的第二催化剂层的上侧或上游侧设置包含Rh的第一催化剂层,使第一催化剂层承担作为磷捕捉层的功能,可以防止第二催化剂层中的Pt或Pd中毒。
已知具有尖晶石型晶体结构的Mg-Al系复合氧化物(化学计量组成:MgAl2O4)(以下称作“MAO”)具有磷捕捉能力,可用作磷捕捉剂,但是,使Rh和MAO同时存在而用于废气净化时,由于MAO中所含的Mg,容易发生Rh的废气净化性能劣化。另一方面,本发明人等发现,为了抑制Rh的废气净化性能劣化而降低MAO中的Mg含量时,由于MAO制造过程中进行的热处理(焙烧),MAO发生分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相),由此,容易发生MAO的比表面积减少和由此导致的MAO的磷捕捉能力下降。
为此,本发明的目的在于提供一种废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂,其使用了能够解决MAO的上述问题的磷捕捉剂。
用于解决问题的方案
为了解决上述技术问题,本发明提供一种废气净化用催化剂组合物,其包含Rh和复合氧化物,所述复合氧化物含有Mg、Ba和Al,所述复合氧化物具有尖晶石型晶体结构,所述复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
另外,本发明还提供一种废气净化用催化剂,其具备基材以及设置在所述基材上的第一催化剂层,所述第一催化剂层包含Rh和复合氧化物,所述复合氧化物含有Mg、Ba和Al,所述复合氧化物具有尖晶石型晶体结构,所述复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
发明的效果
根据本发明,可提供一种废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂,其使用了能够解决MAO的上述问题的磷捕捉剂。
附图说明
图1为示出本发明的第一实施方式涉及的废气净化用催化剂配置在内燃机排气路径的状态的局部剖面图。
图2为图1的A-A线剖面图。
图3为图2中的标记R所示的区域的扩大图。
图4为图1的B-B线剖面图。
图5为本发明的第二实施方式涉及的废气净化用催化剂的剖面图(与图4对应的剖面图)。
图6为实施例3的Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末的X射线衍射图。
具体实施方式
《废气净化用催化剂组合物》
以下对本发明的废气净化用催化剂组合物进行说明。
<废气净化用催化剂组合物的形态>
本发明的废气净化用催化剂组合物的形态为例如粉末状、成形体状、层状等。
<Mg-Ba-Al系复合氧化物>
本发明的废气净化用催化剂组合物中包含复合氧化物,该复合氧化物包含Mg、Ba和Al(以下称作“Mg-Ba-Al系复合氧化物”)。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化的角度出发,以本发明的废气净化用催化剂组合物的质量为基准,本发明的废气净化用催化剂组合物中所含的Mg-Ba-Al系复合氧化物的量优选为1质量%以上且20质量%以下,更优选为5质量%以上且17质量%以下,更进一步优选为9质量%以上且15质量%以下。Mg-Ba-Al系复合氧化物的量可以使用扫描型电子显微镜-能量色散X射线分析装置(SEM-EDX)等来确定。
Mg-Ba-Al系复合氧化物为例如粉末状。Mg-Ba-Al系复合氧化物为粉末状时,Mg-Ba-Al系复合氧化物的D50为例如1μm以上且20μm以下,优选为3μm以上且15μm以下,更优选为5μm以上且10μm以下。D50为以激光衍射散射式粒度分布测定法测定的体积基准的粒度分布中、累积体积为50体积%的粒径。D50的测定优选按照实施例所述的方法进行。
从提高Mg-Ba-Al系复合氧化物作为磷捕捉剂的效果的角度出发,Mg-Ba-Al系复合氧化物优选为多孔。Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积越大,越容易捕捉磷成分,但也越容易担载催化活性成分。Mg-Ba-Al系复合氧化物所担载的催化活性成分的量增加时,催化活性下降。从实现磷成分易捕捉和催化活性成分担载量降低之间良好平衡的角度出发,Mg-Ba-Al系复合氧化物的BET比表面积优选为45m2/g以上且100m2/g以下,更优选为55m2/g以上且85m2/g以下,更进一步优选为60m2/g以上且80m2/g以下。BET比表面积的测定优选按照实施例所述的方法进行。
Mg-Ba-Al系复合氧化物具有尖晶石型晶体结构。即,Mg-Ba-Al系复合氧化物包含具有尖晶石型晶体结构的晶相(以下称作“尖晶石型晶相”)。尖晶石型结构是属于空间群Fd-3m的立方晶系的晶体结构。
Mg-Ba-Al系复合氧化物可以由尖晶石型晶相的单相构成,也可以由包含尖晶石型晶相和1种或2种以上的其它相的混合相构成,但优选为由尖晶石型晶相的单相构成。其它相可以是晶相,也可以是非晶相。作为其它相,可列举出例如碱土金属氧化物相(例如、MgO相、BaO相等)、α氧化铝相、α氧化铝相以外的氧化铝相(例如γ氧化铝相、θ氧化铝相等)、水滑石相等。
Mg-Ba-Al系复合氧化物由混合相构成的情况下,优选为尖晶石型晶相为第一相。另外,α氧化铝相为第一相的情况下,优选为尖晶石型晶相为第二相。“第一相”是指,在由使用CuKα的X射线粉末衍射法(XRD)得到的衍射图中,具有最大强度的峰(主峰)源自的晶相。“第二相”是除了源自第一相的峰以外,具有最大强度的峰源自的晶相。
Mg-Ba-Al系复合氧化物包含尖晶石型晶相这一点可以通过使用CuKα的XRD来确认。XRD可以使用市售的X射线衍射装置(例如株式会社理学制MiniFlex600)来进行。XRD优选以实施例所述的条件进行。
由使用CuKα的XRD得到的衍射图中,源自尖晶石型晶相的峰存在于例如2θ=15°~25°、30°~40°、40°~50°、55°~70°等位置。源自尖晶石型晶相的峰优选存在于2θ=37±0.5°的位置。
Mg-Ba-Al系复合氧化物不仅包含Mg(镁元素)、Al(铝元素)和O(氧元素),还包含Ba(钡元素),Mg-Ba-Al系复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
Mg-Ba-Al系复合氧化物与MAO(具有尖晶石型晶体结构的Mg-Al系复合氧化物(化学计量组成:MgAl2O4))的区别在于,减少了Mg含量这一点、以及含有Ba(优选为固溶)这一点,由此MAO的上述问题得以解决。即,Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于Mg含量减少,由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化被抑制。另外,Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于含有Ba(优选为固溶),由于Mg-Ba-Al系复合氧化物在制造过程中进行的热处理(焙烧)而可能发生的Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相)被抑制,由此,Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降被抑制。因此,本发明的废气净化用催化剂组合物可以发挥改善的Rh的废气净化性能,并且可以发挥改善的磷捕捉性能。
Mg-Ba-Al系复合氧化物中,Mg、Ba、Al和O优选形成具有尖晶石型晶体结构的固溶体相。Mg、Ba、Al和O还可以在具有尖晶石型晶体结构的固溶体相的基础上,形成晶相或非晶相的单独相(MgO相、BaO相、Al2O3相等)。Mg、Ba、Al和O形成了固溶体相这一点可以使用XRD、SEM-EDX等进行确认。
Mg-Ba-Al系复合氧化物可以包含Mg、Ba和Al以外的金属元素。作为Mg、Ba和Al以外的金属元素,可列举出例如碱金属元素、碱土金属元素、稀土元素、过渡金属元素等。Mg、Ba和Al以外的金属元素可以与Mg、Ba、Al和O一起形成具有尖晶石型晶体结构的固溶体相,也可以形成晶相或非晶相的单独相。Mg、Ba和Al以外的金属元素与Mg、Ba、Al和O一起形成了固溶体相这一点可以使用XRD、SEM-EDX等进行确认。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化的角度出发,Mg-Ba-Al系复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计优选为0.010以上且0.25以下,更优选为0.020以上且0.20以下,更进一步优选为0.030以上且0.15以下,更进一步优选为0.050以上且0.10以下。
从更有效地抑制由Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相)导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降的角度出发,Mg-Ba-Al系复合氧化物中的Ba含量相对于Al含量之比以摩尔比计,优选为0.0010以上且0.10以下,更优选为0.0020以上且0.090以下,更进一步优选为0.0030以上且0.080以下,更进一步优选为0.0050以上且0.070以下。
从更有效地抑制由Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相)导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降的角度出发,Mg-Ba-Al系复合氧化物中的Ba含量相对于Mg含量之比以摩尔比计,优选为0.010以上且1.0以下,更优选为0.030以上且0.90以下,更进一步优选为0.050以上且0.80以下,更进一步优选为0.10以上且0.60以下。
从更有效地抑制由Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相)导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降的角度出发,以Mg-Ba-Al系复合氧化物的质量为基准,Mg-Ba-Al系复合氧化物中Al的Al2O3换算的含量优选为52质量%以上且小于99质量%,更优选为70质量%以上且98.99质量%以下,更进一步优选为78质量%以上且98.9质量%以下。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化的角度出发,以Mg-Ba-Al系复合氧化物的质量为基准,Mg-Ba-Al系复合氧化物中Mg的MgO换算的含量优选为大于0质量%且28质量%以下,更优选为0.01质量%以上且15质量%以下,更进一步优选为0.05质量%以上且10质量%以下。
从更有效地抑制由Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相)导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降并且抑制Ba-Al系复合氧化物生成的角度出发,以Mg-Ba-Al系复合氧化物的质量为基准,Mg-Ba-Al系复合氧化物中Ba的BaO换算的含量优选为0.1质量%以上且20质量%以下,更优选为0.5质量%以上且15质量%以下,更进一步优选为1质量%以上且12质量%以下。
从抑制Mg-Ba-Al系复合氧化物的尖晶石型晶相以外的晶相生成、更有效地抑制Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降的角度出发,以Mg-Ba-Al系复合氧化物的质量为基准,Mg-Ba-Al系复合氧化物中Al的Al2O3换算的含量、Mg的MgO换算的含量和Ba的BaO换算的含量的总和优选为90质量%以上,更优选为95质量%以上,更进一步优选为99.95质量%以上。上限为100质量%。
Mg-Ba-Al系复合氧化物中所含的元素的种类和量可以使用SEM-EDX等来确定。
<Mg-Ba-Al系复合氧化物的制造方法>
Mg-Ba-Al系复合氧化物可以通过例如以下方法来制造:在含碱的水溶液中添加含Ba盐、Mg盐和Al盐的水溶液,形成含Ba、Mg和Al的沉淀物,将得到的沉淀物根据需要进行干燥后焙烧。焙烧物可以根据需要进行粉碎。粉碎可以使用例如研钵、锤磨机、球磨机、珠磨机、喷射磨机、辊磨机等以干式或湿式的方式进行。作为Ba盐、Mg盐和Al盐,可列举出例如硝酸盐、乙酸盐等水溶性盐。作为碱,可列举出例如碳酸铵、碳酸氢铵等。干燥温度为例如60℃以上且120℃以下,干燥时间为例如0.5小时以上且3小时以下。焙烧温度为例如900℃以上且1400℃以下,焙烧时间为例如0.5小时以上且4小时以下。焙烧可以在例如大气气氛下进行。
<催化活性成分>
本发明的废气净化用催化剂组合物包含Rh(铑元素)。Rh以可作为催化活性成分发挥作用的形态存在于本发明的废气净化用催化剂组合物中,例如为金属Rh、含Rh的合金、含Rh的化合物(例如、Rh的氧化物)等形态。从提高废气净化性能的角度出发,金属Rh、含Rh的合金、含Rh的化合物等催化活性成分优选为颗粒状。
从实现废气净化性能与成本之间良好平衡的角度出发,以本发明的废气净化用催化剂组合物的质量为基准,本发明的废气净化用催化剂组合物中所含的Rh的量优选为0.001质量%以上且5质量%以下,更优选为0.001质量%以上且3质量%以下,更进一步优选为0.001质量%以上且1质量%以下。Rh的量可以使用电感耦合等离子体发射光谱分析装置(ICP-OES)、X射线荧光分析装置(XRF)、SEM-EDX等来确定。需要说明的是,Rh的质量为金属换算的质量。
本发明的废气净化用催化剂组合物可以包含Rh以外的贵金属元素。作为Rh元素以外的贵金属元素、可列举出例如Pt(铂元素)、Pd(钯元素)、Ru(钌元素)、Ir(铱元素)、Os(锇元素)等。Rh以外的贵金属元素以可作为催化活性成分发挥作用的形态存在于本发明的废气净化用催化剂组合物中,例如为贵金属、含贵金属元素的合金、含贵金属元素的化合物(例如贵金属元素的氧化物)等形态。从提高废气净化性能的角度出发,贵金属、含贵金属元素的合金、含贵金属元素的化合物等催化活性成分优选为颗粒状。但是,本发明的废气净化用催化剂组合物包含Rh和Rh以外的贵金属元素的情况下,Rh有可能和Rh以外的贵金属元素形成合金,从而参与废气净化(例如NOx的还原净化)的Rh的活性位点减少。另外,还有可能发生磷导致Rh以外的贵金属元素(例如Pd、Pt等)中毒。因此,本发明的废气净化用催化剂组合物优选实质上不含Rh以外的贵金属元素。“实质上不含Rh以外的贵金属元素”是指,以本发明的废气净化用催化剂组合物的质量为基准,本发明的废气净化用催化剂组合物中所含的Rh以外的贵金属元素的量优选为0.01质量%以下,更优选为0.005质量%以下,更进一步优选为0.001质量%以下。下限为零。Rh以外的贵金属元素的量可以与Rh的量同样地确定。需要说明的是,Rh以外的贵金属元素的质量为金属换算的质量。
从提高Mg-Ba-Al系复合氧化物作为磷捕捉剂的效果的角度出发,催化活性成分优选不担载在Mg-Ba-Al系复合氧化物上,但也可以担载于其上。“担载”是指催化活性成分物理性或化学性地吸附或保持在Mg-Ba-Al系复合氧化物的外表面或细孔内表面的状态。催化活性成分担载在Mg-Ba-Al系复合氧化物上这一点可以使用例如SEM-EDX等进行确认。
<其它成分>
本发明的废气净化用催化剂组合物可以包含Mg-Ba-Al系复合氧化物以外的无机氧化物(以下称作“其它无机氧化物”)。
其它无机氧化物为例如粉末状。其它无机氧化物为粉末状时,其它无机氧化物的D50为例如0.1μm以上且15μm以下,优选为0.3μm以上且12μm以下,更优选为0.5μm以上且10μm以下。其它无机氧化物的D50可以与Mg-Ba-Al系复合氧化物的D50同样地测定。
从易于担载催化活性成分的角度出发,其它无机氧化物优选为多孔。其它无机氧化物的BET比表面积为例如40m2/g以上且300m2/g以下,优选为50m2/g以上且250m2/g以下,更优选为60m2/g以上且200m2/g以下。其它无机氧化物的BET比表面积可以与Mg-Ba-Al系复合氧化物的BET比表面积同样地测定。
其它无机氧化物可以是具有储氧能力(OSC:Oxygen Storage Capacity)的无机氧化物,也可以是不具有储氧能力的无机氧化物。
作为具有储氧能力的无机氧化物,可列举出例如氧化铈、含Ce(铈元素)和Zr(锆元素)的复合氧化物(Ce-Zr系复合氧化物)等。
Ce-Zr系复合氧化物包含Ce、Zr和O。Ce-Zr系复合氧化物中,Ce、Zr和O优选形成固溶体相。Ce、Zr和O还可以在固溶体相的基础上,形成晶相或非晶相的单独相(CeO2相、ZrO2相等)。Ce、Zr和O形成了固溶体这一点可以使用XRD、SEM-EDX等进行确认。
Ce-Zr系复合氧化物可以包含Ce和Zr以外的金属元素。作为Ce和Zr以外的金属元素,可列举出例如Ce以外的稀土元素、碱土金属元素、过渡金属元素等。Ce和Zr以外的金属元素可以与Ce、Zr和O一起形成固溶体相,也可以形成晶相或非晶相的单独相。
作为不具有储氧能力的无机氧化物,可列举出例如氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、铝硅酸盐、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化铬、氧化铝-氧化铈、氧化铝-氧化镧、氧化钛等,但从耐热性的角度出发,优选为氧化铝。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化、并且进一步提高Mg-Ba-Al系复合氧化物作为磷捕捉剂的效果的角度出发,本发明的废气净化用催化剂组合物优选以比Mg-Ba-Al系复合氧化物多的量包含其它无机氧化物。
本发明的废气净化用催化剂组合物中,其它无机氧化物的含量相对于Mg-Ba-Al系复合氧化物的含量之比以质量比计,优选为1.0以上且10以下,更优选为1.5以上且10以下。本发明的废气净化用催化剂组合物包含2种以上其它无机氧化物的情况下,“其它无机氧化物的含量”是指该2种以上其它无机氧化物的总含量。其它无机氧化物的量使用ICP-OES、XRF、SEM-EDX等来确定。
本发明的废气净化用催化剂组合物包含其它无机氧化物的情况下,催化活性成分可以担载在其它无机氧化物上。本发明的废气净化用催化剂组合物包含其它无机氧化物、且催化活性成分未担载在Mg-Ba-Al系复合氧化物上的情况下,催化活性成分担载在其它无机氧化物上。“担载”的含义和已担载的确认方法同上。
<废气净化用催化剂组合物的制造方法>
本发明的废气净化用催化剂组合物可以通过例如将含有Rh盐的溶液与Mg-Ba-Al系复合氧化物和根据需要添加的其它成分(例如Mg-Ba-Al系复合氧化物以外的无机氧化物等)进行混合后,干燥、焙烧来制造。焙烧物可以根据需要进行粉碎。粉碎可以使用例如研钵、锤磨机、球磨机、珠磨机、喷射磨机、辊磨机等以干式或湿式的方式进行。作为Rh盐,可列举出例如硝酸盐、胺络合物盐、氯化物等。含有Rh盐的溶液的溶剂通常为水(例如离子交换水等)。含有Rh盐的溶液可以含有水以外的1种或2种以上溶剂。作为水以外的溶剂,可列举出例如醇、丙酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂。干燥温度为例如60℃以上且120℃以下,干燥时间为例如0.5小时以上且2小时以下。焙烧温度为例如400℃以上且700℃以下,焙烧时间为例如0.5小时以上且3小时以下。焙烧可以在例如大气气氛下进行。
《废气净化用催化剂》
以下对本发明的废气净化用催化剂进行说明。
<基材>
本发明的废气净化用催化剂具备基材。基材可以从作为废气净化用催化剂的基材常规使用的基材中适当选择。作为基材,可列举出例如壁流型基材、流通型基材等。
构成基材的材料可以从作为废气净化用催化剂的基材的材料常规使用的材料中适当选择。构成基材的材料优选为将基材暴露于高温(例如400℃以上)的废气中时基材的形状也能维持稳定的材料。作为基材的材料,可列举出例如堇青石,碳化硅(SiC)、钛酸铝等陶瓷、不锈钢等合金等。
<第一催化剂层>
本发明的废气净化用催化剂具备设在基材上的第一催化剂层。第一催化剂层可以直接设在基材上,也可以经由其它层(例如后述的第二催化剂层)设在基材上。
第一催化剂层包含Rh和Mg-Ba-Al系复合氧化物。
第一催化剂层由本发明的废气净化用催化剂组合物构成。因此,上述<Mg-Ba-Al系复合氧化物>、<Mg-Ba-Al系复合氧化物的制造方法>、<催化活性成分>和<其它成分>内容的说明也适用于第一催化剂层。适用时,将“本发明的废气净化用催化剂组合物”替换为“第一催化剂层”来理解。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化、并且进一步提高Mg-Ba-Al系复合氧化物作为磷捕捉剂的效果的角度出发,每单位体积的基材上第一催化剂层的质量(干燥和焙烧后的质量)优选为30g/L以上且100g/L以下,更优选为30g/L以上且90g/L以下,更进一步优选为30g/L以上且80g/L以下。需要说明的是,基材的体积是指基材的表观体积(以下同样)。例如,基材为外径2r的圆柱状的情况下,基材的体积用式:基材的体积=π×r2×(基材的长度)来表示。
从实现废气净化性能与成本之间良好平衡的角度出发,以基材的单位体积为基准,第一催化剂层中所含的Rh的质量优选为0.1g/L以上且5g/L以下,更优选为0.1g/L以上且3g/L以下,更进一步优选为0.1g/L以上且1g/L以下。Rh的量使用ICP-OES、XRF、SEM-EDX等来确定。需要说明的是,Rh的质量为金属换算的质量。
从更有效地抑制由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化、并且进一步提高Mg-Ba-Al系复合氧化物作为磷捕捉剂的效果的角度出发,以基材的单位体积为基准,第一催化剂层中所含的Mg-Ba-Al系复合氧化物的质量优选为0.1g/L以上且25g/L以下,更优选为0.1g/L以上且20g/L以下,更进一步优选为0.1g/L以上且10g/L以下。Mg-Ba-Al系复合氧化物的量使用ICP-OES、XRF、SEM-EDX等来确定。
<第二催化剂层>
本发明的废气净化用催化剂可以具备设在基材上的第二催化剂层。第二催化剂层可以直接设在基材上,也可以经由其它层设在基材上。
基材上设置有第二催化剂层的情况下,第一催化剂层优选设置在第二催化剂层的上侧或上游侧。
“第一催化剂层设置在第二催化剂层的上侧”这一表述的含义为:在第二催化剂层的2个主面中的、与设置有第二催化剂层的基材表面侧的主面的相反侧主面上,存在部分或全部第一催化剂层。第一催化剂层可以直接设在第二催化剂层的主面上,也可以经由其它层来设置。
“第一催化剂层设置在第二催化剂层的上游侧”这一表述的含义为:基材的表面中的、在与设置有第二催化剂层的区域相比位于废气流通方向的上游侧的区域,存在部分或全部第一催化剂层。
从实现废气净化性能与成本之间良好平衡的角度出发,每单位体积的基材上第二催化剂层的质量(干燥和焙烧后的质量)优选为40g/L以上且250g/L以下,更优选为40g/L以上且230g/L以下,更进一步优选为40g/L以上且210g/L以下。
第二催化剂层包含Pd(钯元素)或Pt(铂元素)。第二催化剂层可以同时包含Pd和Pt这两者。Pd或Pt以可作为催化活性成分发挥作用的形态存在于第二催化剂层中,例如为金属Pd、金属Pt、含Pd或Pt的合金、含Pd或Pt的化合物(例如Pd或Pt的氧化物)等形态。从提高废气净化性能的角度出发,金属Pd、金属Pt、含Pd或Pt的合金、含Pd或Pt的化合物等催化活性成分优选为颗粒状。
从实现废气净化性能与成本之间良好平衡的角度出发,以基材的单位体积为基准,第二催化剂层中所含的Pd的质量优选为0.1g/L以上且10g/L以下,更优选为0.1g/L以上且8g/L以下,更进一步优选为0.1g/L以上且5g/L以下。从实现废气净化性能与成本之间良好平衡的角度出发,以基材的单位体积为基准,第二催化剂层中所含的Pt的质量优选为0.1g/L以上且10g/L以下,更优选为0.1g/L以上且8g/L以下,更进一步优选为0.1g/L以上且5g/L以下。Pd或Pt的量使用ICP-OES、XRF、SEM-EDX等来确定。需要说明的是,Pd或Pt的质量为金属换算的质量。
第二催化剂层可以包含Pd和Pt以外的贵金属元素。作为Pd和Pt以外的贵金属元素,可列举出例如Rh、Ru、Ir、Os等。Pd和Pt以外的贵金属元素以可作为催化活性成分发挥作用的形态存在于第二催化剂层中,例如为贵金属、含贵金属元素的合金、含贵金属元素的化合物(例如贵金属元素的氧化物)等形态。从提高废气净化性能的角度出发,贵金属、含贵金属元素的合金、含贵金属元素的化合物等催化活性成分优选为颗粒状。
第二催化剂层可以包含无机氧化物。第二催化剂层中所含的无机氧化物优选为Mg-Ba-Al系复合氧化物以外的无机氧化物。
以基材的单位体积为基准,第二催化剂层中所含的无机氧化物的质量为例如30g/L以上且250g/L以下,优选为30g/L以上且230g/L以下,更优选为30g/L以上且210g/L以下。第二催化剂层包含2种以上无机氧化物的情况下,“无机氧化物的质量”是指该2种以上无机氧化物的总质量。无机氧化物的量使用ICP-OES、XRF、SEM-EDX等来确定。
无机氧化物为例如粉末状。无机氧化物为粉末状时,无机氧化物的D50为例如0.1μm以上且60μm以下,优选为0.1μm以上且45μm以下,更优选为0.1μm以上且30μm以下。无机氧化物的D50可以与Mg-Ba-Al系复合氧化物的D50同样地测定。
从易于担载催化活性成分的角度出发,无机氧化物优选为多孔。无机氧化物的BET比表面积为例如40m2/g以上且300m2/g以下,优选为50m2/g以上且250m2/g以下,更优选为60m2/g以上且200m2/g以下。无机氧化物的BET比表面积可以与Mg-Ba-Al系复合氧化物的BET比表面积同样地测定。
无机氧化物可以是具有储氧能力的无机氧化物,也可以是不具有储氧能力的无机氧化物。关于具有储氧能力的无机氧化物和不具有储氧能力的无机氧化物的说明同上。
催化活性成分优选担载在无机氧化物上。“担载”的含义和已担载的确认方法同上。
<第一实施方式>
以下基于图1~4对本发明的第一实施方式涉及的废气净化用催化剂1A进行说明。
如图1所示,废气净化用催化剂1A配置于内燃机的排气管P内的排气通道。内燃机为例如汽油发动机等。从内燃机排出的废气从排气管P的一端向另一端流动并穿过排气管P内的排气通道,被设置在排气管P内的废气净化用催化剂1A净化。图中,废气流通方向用标记X表示。本说明书中,有时将废气流通方向X的上游侧称作“废气流入侧”,将废气流通方向X的下游侧称作“废气流出侧”。
排气管P内的排气通道可以在配置有废气净化用催化剂1A的同时,还配置有其它废气净化用催化剂。例如,可以在排气管P内的排气通道的上游侧配置废气净化用催化剂1A,可以在排气管P内的排气通道的下游侧配置其它废气净化用催化剂。作为其它废气净化用催化剂,可列举出例如后述的废气净化用催化剂1B等。
如图2~4所示,废气净化用催化剂1A具备基材10、设在基材10上的第二催化剂层30和设在第二催化剂层30的上侧的第一催化剂层20。
关于基材、第一催化剂层和第二催化剂层的上述说明分别适用于基材10、第一催化剂层20和第二催化剂层30。
如图2~4所示,基材10具有限定基材10的外形的筒状部11、设置在筒状部11内的隔壁部12以及被隔壁部12分隔出的小室13。
如图2所示,筒状部11的形状的形状为圆筒状,也可以是楕圆筒状、多棱筒状等其它形状。
如图2~4所示,相邻的小室13之间存在隔壁部12,相邻的小室13被隔壁部12分隔开。隔壁部12优选为多孔。隔壁部12的厚度为例如40μm以上且350μm以下。
如图4所示,小室13在废气流通方向X上延伸,具有废气流入侧的端部和废气流出侧的端部。
如图4所示,小室13的废气流入侧的端部和废气流出侧的端部均开口。因此,从小室13的废气流入侧的端部(开口部)流入的废气从小室13的废气流出侧的端部(开口部)流出。这种样式被称作流通型。
如图2和3所示,小室13的废气流入侧的端部(开口部)的俯视形状为四边形,也可以是六边形、八边形等其它形状。小室13的废气流出侧的端部(开口部)的俯视形状也是同样。
基材10上每1平方英寸的小室密度为例如150小室以上且1500小室以下。需要说明的是,基材10上每1平方英寸的小室密度为以与废气流通方向X垂直的平面裁断基材10所得到的截面上每1平方英寸的小室13的总个数。
如图4所示,第二催化剂层30设在基材10的隔壁部12上。
如图4所示,第二催化剂层30从隔壁部12的废气流入侧的端部起至隔壁部12的废气流出侧的端部沿着废气流通方向X延伸。第二催化剂层30也可以从隔壁部12的废气流入侧的端部起沿着废气流通方向X延伸,但并不到达隔壁部12的废气流出侧的端部;也可以从隔壁部12的废气流出侧的端部起沿着与废气流通方向X相反的方向延伸,但并不到达隔壁部12的废气流入侧的端部。
如图4所示,第一催化剂层20设在第二催化剂层30的上侧。
如图4所示,第一催化剂层20从隔壁部12的废气流入侧的端部起至隔壁部12的废气流出侧的端部沿着废气流通方向X延伸。第一催化剂层20也可以从隔壁部12的废气流入侧的端部起沿着废气流通方向X延伸,但并不到达隔壁部12的废气流出侧的端部;也可以从隔壁部12的废气流出侧的端部起沿着与废气流通方向X相反的方向延伸,但并不到达隔壁部12的废气流入侧的端部。
废气净化用催化剂1A中,由于第一催化剂层20设在第二催化剂层30的上侧,因此从小室13的废气流入侧的端部(开口部)流入的废气与第一催化剂层20接触后,与第二催化剂层30接触。废气与第一催化剂层20接触时,废气中的磷被第一催化剂层20中的Mg-Ba-Al系复合氧化物捕捉,由此,可防止第二催化剂层30中所含的Pd或Pt发生磷中毒。因此,第二催化剂层30可以发挥改善的Pd或Pt的废气净化性能。
Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于Mg含量减少,因此可防止由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化。因此,第一催化剂层20可以发挥改善的Rh的废气净化性能。另外,Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于含有Ba(优选为固溶),因此可防止由于Mg-Ba-Al系复合氧化物制造过程中进行的热处理(焙烧)而可能发生的Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相),由此,可防止Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降。因此,第一催化剂层20可以发挥改善的磷捕捉性能。由此,可有效地防止第二催化剂层30中所含的Pd或Pt发生磷中毒,第二催化剂层30可以发挥改善的Pd或Pt的废气净化性能。
废气净化用催化剂1A可通过在基材10上形成第二催化剂层30后,在第二催化剂层30的上侧形成第一催化剂层20来制造。
第二催化剂层30可通过将贵金属元素的供给源(例如贵金属盐等)和其它成分(例如无机氧化物、粘结剂、稳定剂、溶剂等)混合而制备第二浆料,将第二浆料涂布在基材10上,干燥、焙烧来形成。
第一催化剂层20可通过将贵金属元素的供给源(例如贵金属盐等)和其它成分(例如Mg-Ba-Al系复合氧化物、其它无机氧化物、粘结剂、稳定剂、溶剂等)混合而制备第一浆料,将第一浆料涂布在第二催化剂层30上,干燥、焙烧来形成。
作为粘结剂,可列举出例如氧化铝溶胶、氧化钛溶胶、氧化铈溶胶、氧化锆溶胶等金属氧化物溶胶。作为稳定剂,可列举出例如碱土金属化合物(例如Ba(钡元素)的硝酸盐、碳酸盐、氧化物等)。作为溶剂,可列举出例如水、有机溶剂等。
干燥温度为例如60℃以上且120℃以下,干燥时间为例如0.5小时以上且120小时以下。焙烧温度为例如400℃以上且700℃以下,焙烧时间为例如0.5小时以上且3小时以下。焙烧可以在例如大气气氛下进行。
<第二实施方式>
以下基于图5,对本发明的第二实施方式涉及的废气净化用催化剂1B进行说明。废气净化用催化剂1B中,与废气净化用催化剂1A相同的部件以与废气净化用催化剂1A相同的标记来表示。以下除非另有说明,关于废气净化用催化剂1A的上述说明也适用于废气净化用催化剂1B。
如图5所示,废气净化用催化剂1B与废气净化用催化剂1A的区别在于:
基材10上设有用于封闭一部分小室13的废气流出侧的端部的第一封闭部14和用于封闭其余小室13的废气流入侧的端部的第二封闭部15,由此,基材10上形成了废气流入侧的端部开口、废气流出侧的端部被第一封闭部14封堵的流入侧小室13a和废气流入侧的端部被第二封闭部15封堵、废气流出侧的端部开口的流出侧小室13b;并且,
基材10的隔壁部12的流出侧小室13b侧设有第二催化剂层30,基材10的隔壁部12的流入侧小室13a侧设有第一催化剂层20。
如图5所示,1个流入侧小室13a周围相邻配置有多个(例如4个)流出侧小室13b,流入侧小室13a和与该流入侧小室13a相邻的流出侧小室13b被多孔的隔壁部12分隔开。
如图5所示,第二催化剂层30从隔壁部12的废气流出侧的端部起沿着与废气流通方向X相反的方向延伸,但并不到达隔壁部12的废气流入侧的端部;第一催化剂层20从隔壁部12的废气流入侧的端部起沿着废气流通方向X延伸,但并不到达隔壁部12的废气流出侧的端部。即,第一催化剂层20设在第二催化剂层30的上游侧。
第一催化剂层20可以到达隔壁部12的废气流出侧的端部。第二催化剂层30可以到达隔壁部12的废气流入侧的端部。
如图5所示,第一催化剂层20和第二催化剂层30分别具有从隔壁部12的表面向小室13a侧隆起的部分和从隔壁部12的表面向小室13b侧隆起的部分。第一催化剂层20和第二催化剂层30可以仅由该部分构成,也可以在具有该部分的同时还具有存在于隔壁部12内部的部分。另外,第一催化剂层20和第二催化剂层30可以分别仅由存在于隔壁部12内部的部分构成。
废气净化用催化剂1B中,从流入侧小室13a的废气流入侧的端部(开口部)流入的废气穿过多孔的隔壁部12,从流出侧小室13b的废气流出侧的端部(开口部)流出。这种样式被称作壁流型。
废气净化用催化剂1B中,从流入侧小室13a的废气流入侧的端部(开口部)流入的废气穿过多孔的隔壁部12时,废气中的颗粒状物质(PM:Particulate Matter)被捕获在隔壁部12的孔隙中。因此,废气净化用催化剂1B可以作为汽油发动机用的微粒过滤器(Gasoline Particulate Filter)或柴油发动机用的微粒过滤器(Diesel ParticulateFilter)使用。
废气净化用催化剂1B中,由于第一催化剂层20设在第二催化剂层30的上游侧,因此从流入侧小室13a的废气流入侧的端部(开口部)流入的废气与第一催化剂层20接触后,穿过多孔的隔壁部12,与第二催化剂层30接触。废气与第一催化剂层20接触时,废气中的磷被第一催化剂层20中的Mg-Ba-Al系复合氧化物捕捉,由此,可防止第二催化剂层30中所含的Pd或Pt发生磷中毒。因此,第二催化剂层30可以发挥改善的Pd或Pt的废气净化性能。
Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于Mg含量减少,因此可防止由Mg导致的Rh的废气净化性能劣化。因此,第一催化剂层20可以发挥改善的Rh的废气净化性能。另外,Mg-Ba-Al系复合氧化物中,由于含有Ba(优选为固溶),因此可防止由于Mg-Ba-Al系复合氧化物制造过程中进行的热处理(焙烧)而可能发生的Mg-Ba-Al系复合氧化物分相(分相为尖晶石型晶相和α氧化铝相),由此,可防止Mg-Ba-Al系复合氧化物的比表面积减少和由此导致的Mg-Ba-Al系复合氧化物的磷捕捉能力下降。因此,第一催化剂层20可以发挥改善的磷捕捉性能。由此,可有效地防止第二催化剂层30中所含的Pd或Pt发生磷中毒,第二催化剂层30可以发挥改善的Pd或Pt的废气净化性能。
废气净化用催化剂1B可以通过以下方法制造。将基材10的废气流入侧的端部浸在用于形成第一催化剂层20的浆料中,从相反侧抽吸浆料,并干燥,形成第一催化剂层20的前体层。将基材10的废气流出侧的端部浸在用于形成第二催化剂层30的浆料中,从相反侧抽吸浆料,并干燥,形成第二催化剂层30的前体层。形成了第一催化剂层20的前体层和第二催化剂层30的前体层后,进行焙烧。由此,形成第一催化剂层20和第二催化剂层30,制成废气净化用催化剂1B。废气净化用催化剂1B的制造条件等与废气净化用催化剂1A相同。
实施例
以下基于实施例和比较例对本发明进行进一步详述。
〔实施例1~4和比较例1~2〕
(1)Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的制造
实施例1~4中,制造Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末;比较例1~2中,制造Mg-Al系复合氧化物粉末。
以Ba、Mg和Al的氧化物换算量达到表1所示的量(质量%)的方式,将硝酸钡、硝酸镁和硝酸铝溶解在纯水中,制备溶液1。需要说明的是,比较例1和2中不使用硝酸钡。
在纯水中溶解过量的碳酸铵,使其量大于中和溶液1的硝酸根所需的量,制备溶液2。
以恒定的速度向溶液2中注入溶液1,通过反向中和法生成白色的沉淀,将得到的沉淀滤出,用纯水进行清洗。将得到的粉末在120℃下干燥过夜后,粉碎至100目以下,在大气气氛下以1100℃焙烧4小时,得到Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末。Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的组成如表1所示。
<D50>
Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的D50为7μm。D50的测定如下进行:使用激光衍射散射式粒度分布测定装置自动进样机(MicrotracBEL公司制“Microtorac SDC”),将Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末投入水性分散介质(例如纯水),在26mL/秒的流速下,照射40W的超声波360秒后,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(MicrotracBEL公司制“Microtrac MT3300EXII”)来进行。D50的测定以颗粒折射率:1.5、颗粒形状:“真球形”、溶剂折射率:1.3、“置零”:30秒、测定时间:30秒的条件进行2次,将得到的测定值的平均值作为Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的D50。
<比表面积>
Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的比表面积如表1所示。比表面积的测定使用比表面积计QUADRASORB SI(Quantachrome公司制)基于BET单点法进行测定。测定时使用的气体为氮气。BET单点法按照JIS R1626“基于精细陶瓷粉体的气体吸附BET法的比表面积测定方法”的“6.2流动法”中的“(3.5)单点法”进行。
<关于Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物是否分相的评价>
使用X射线衍射装置(型号:MiniFlex600,株式会社理学制),以如下条件测得Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末的X射线衍射图谱:X射线源:CuKα;操作轴:2θ/θ;测定方法:连续;计数单位:cps;开始角度:5°;结束角度:85°;采样宽度:0.02°;扫描速度:7°/分钟;电压:15kV;电流:100mA。2θ=35.1±0.1°的位置处存在的源自α氧化铝相的峰强度Ic相对于2θ=37±0.5°的位置处存在的源自尖晶石型晶相的峰强度Is的强度比Ic/Is为2以下时,评价为未发生Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物分相;强度比Ic/Is大于2时,评价为发生了Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物分相。结果如表1所示。
实施例3的Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末的X射线衍射图如图6所示。
(2)第一浆料的制造
在硝酸铑水溶液中添加并混合氧化铝粉末、Ce-Zr系复合氧化物粉末和上述(1)中制造的Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物粉末,制造第一浆料。调整第一浆料中各成分的量,使得以干燥和焙烧第一浆料所形成的第一催化剂层的质量为基准,Rh量、氧化铝量、Ce-Zr系复合氧化物量和Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物量分别为2质量%、41质量%、41质量%和16质量%。
(3)第二浆料的制造
在硝酸钯水溶液中添加并混合氧化铝粉末和Ce-Zr系复合氧化物粉末,制造第二浆料。调整第二浆料中各成分的量,使得以干燥和焙烧第二浆料所形成的第二催化剂层的质量为基准,Pd量、氧化铝量和Ce-Zr系复合氧化物量分别为5质量%、48质量%和47质量%。
(4)废气净化用催化剂的制造
将蜂窝基材(材质:堇青石;直径:118.4mm;轴方向长度:91mm;小室密度:600小室/平方英寸;体积:1L)浸入第二浆料,然后在70℃下干燥1小时。干燥后,以450℃焙烧1小时,在蜂窝基材上形成第二催化剂层。每单位体积的蜂窝基材上第二催化剂层的质量为115g/L。每单位体积的蜂窝基材上第二催化剂层中的Pd的质量为5g/L。每单位体积的蜂窝基材上第二催化剂层中的氧化铝和Ce-Zr系复合氧化物的总质量为110g/L。
接着,将形成了第一催化剂层的蜂窝基材浸入第一浆料,然后在70℃下干燥1小时。干燥后,以450℃焙烧1小时,在第二催化剂层上形成第一催化剂层。每单位体积的蜂窝基材上第一催化剂层的质量为61g/L。每单位体积的蜂窝基材上第一催化剂层中的Rh的质量为1g/L。每单位体积的蜂窝基材上第一催化剂层中的氧化铝和Ce-Zr系复合氧化物的总质量为50g/L。每单位体积的蜂窝基材上第一催化剂层中的Mg-Ba-Al系或Mg-Al系复合氧化物的质量为10g/L。
(5)热耐久试验
将上述(4)中制造的废气净化用催化剂取芯至15mL,在10体积%H2O的气氛中以下述FC模式进行1000℃×25小时的热耐久试验。
FC模式:每隔规定时间交替通入下述组成的模型气体3L/分钟和空气3L/min。
模型气体流量:C3H6 6mL/分钟、O2 71mL/分钟、N2 2923mL/分钟(共计3L/分钟)。
10体积%的H2O从水箱中蒸发,并以水蒸气的形式混入模型气体或空气中。通过温度调节饱和水蒸气压,得到上述体积%的水蒸气量。
(6)废气净化性能试验(磷中毒耐久试验)
将经过上述(5)的热耐久试验后的废气净化用催化剂固定在规定的夹具中,安装在排气管上,将热电偶插入蜂窝的中央。将该排气管设置在发动机上,调整发动机转速/扭矩等以使热电偶的温度为750℃±20℃。此时,A/F(空气/燃料)是在一定时间内重复14和15的循环试验,为了促进磷中毒,在催化剂的上游添加6mL/小时的机油,耐久试验时间为150小时。
(7)关于起燃温度T50的评价
磷中毒耐久试验后,将废气净化用催化剂填充至评价装置,一边以空间速度100000/h通入排气模型气体(CO:0.50%、H2:0.17%、O2:0.50%、NO:500ppm、C3H6:1200ppm、CO2:14%、H2O:10%、N2:余量),一边以20℃/分钟的升温温度升温至500℃,连续测定烃(THC)的净化率,求出烃(THC)的净化率达到50%时的温度(起燃温度T50)(℃)。起燃温度T50在升温时求出。结果如表1所示。
[表1]
如表1所示,实施例1~4的Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末未发生尖晶石型晶相分相,而比较例1~2的Mg-Al系复合氧化物粉末发生了尖晶石型晶相分相。
如表1所示,实施例1~4的Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末的比表面积明显大于比较例1~2的Mg-Al系复合氧化物粉末。
如表1所示,与使用了比较例1~2的Mg-Al系复合氧化物粉末的催化剂相比,使用了实施例1~4的Mg-Ba-Al系复合氧化物粉末的催化剂在磷中毒耐久试验后的催化剂的起燃温度T50明显更低。
Claims (9)
1.一种废气净化用催化剂组合物,其包含Rh和复合氧化物,所述复合氧化物含有Mg、Ba和Al,
所述复合氧化物具有尖晶石型晶体结构,
所述复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
2.根据权利要求1所述的废气净化用催化剂组合物,其中,所述复合氧化物中的Ba含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.0010以上且0.10以下。
3.根据权利要求1或2所述的废气净化用催化剂组合物,其中,所述复合氧化物中的Ba含量相对于Mg含量之比以摩尔比计为0.010以上且1.0以下。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的废气净化用催化剂组合物,其中,所述废气净化用催化剂组合物以比所述复合氧化物多的量包含所述复合氧化物以外的无机氧化物。
5.一种废气净化用催化剂,其具备:基材;以及设置在所述基材上的第一催化剂层,
所述第一催化剂层包含Rh和复合氧化物,所述复合氧化物含有Mg、Ba和Al,
所述复合氧化物具有尖晶石型晶体结构,
所述复合氧化物中的Mg含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.010以上且0.25以下。
6.根据权利要求5所述的废气净化用催化剂,其中,所述废气净化用催化剂还具备设置在所述基材上的第二催化剂层,
所述第二催化剂层包含Pd或Pt,
所述第一催化剂层设置在所述第二催化剂层的上侧或上游侧。
7.根据权利要求5或6所述的废气净化用催化剂,其中,所述复合氧化物中的Ba含量相对于Al含量之比以摩尔比计为0.0010以上且0.10以下。
8.根据权利要求5~7中的任一项所述的废气净化用催化剂,其中,所述复合氧化物中的Ba含量相对于Mg含量之比以摩尔比计为0.010以上且1.0以下。
9.根据权利要求5~8中的任一项所述的废气净化用催化剂,其中,所述第一催化剂层以比所述复合氧化物多的量包含所述复合氧化物以外的无机氧化物。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021-041763 | 2021-03-15 | ||
JP2021041763 | 2021-03-15 | ||
PCT/JP2022/006717 WO2022196249A1 (ja) | 2021-03-15 | 2022-02-18 | 排ガス浄化用触媒組成物及び排ガス浄化用触媒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116981514A true CN116981514A (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=83322306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280021625.9A Pending CN116981514A (zh) | 2021-03-15 | 2022-02-18 | 废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240149251A1 (zh) |
EP (1) | EP4309785A4 (zh) |
JP (1) | JP7547610B2 (zh) |
CN (1) | CN116981514A (zh) |
WO (1) | WO2022196249A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3749391B2 (ja) * | 1998-03-04 | 2006-02-22 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
US20050164879A1 (en) | 2004-01-28 | 2005-07-28 | Engelhard Corporation | Layered SOx tolerant NOx trap catalysts and methods of making and using the same |
JP5715410B2 (ja) | 2010-12-24 | 2015-05-07 | ダイハツ工業株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
US20130287658A1 (en) | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Johnson Matthey Public Limited Company | NOx TRAP COMPOSITION |
JP6925856B2 (ja) | 2017-04-28 | 2021-08-25 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
JP6408062B1 (ja) | 2017-04-28 | 2018-10-17 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
EP4169614B1 (en) * | 2020-06-22 | 2024-11-13 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Exhaust gas purification catalyst |
-
2022
- 2022-02-18 WO PCT/JP2022/006717 patent/WO2022196249A1/ja active Application Filing
- 2022-02-18 CN CN202280021625.9A patent/CN116981514A/zh active Pending
- 2022-02-18 EP EP22771008.4A patent/EP4309785A4/en active Pending
- 2022-02-18 US US18/281,586 patent/US20240149251A1/en active Pending
- 2022-02-18 JP JP2023506895A patent/JP7547610B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2022196249A1 (zh) | 2022-09-22 |
US20240149251A1 (en) | 2024-05-09 |
JP7547610B2 (ja) | 2024-09-09 |
EP4309785A4 (en) | 2024-09-11 |
EP4309785A1 (en) | 2024-01-24 |
WO2022196249A1 (ja) | 2022-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113260454B (zh) | 层状三元转化(twc)催化剂和制造所述催化剂的方法 | |
KR102483435B1 (ko) | 배기 시스템용 아산화질소 제거 촉매 | |
JP5538237B2 (ja) | 排気ガス浄化触媒、それを用いた排気ガス浄化装置、及び排気ガス浄化方法 | |
KR101868176B1 (ko) | 개선된 no 산화 활성을 갖는 가솔린 린번 엔진용 촉매 | |
KR101041270B1 (ko) | 층상 촉매 복합재 및 그의 용도 | |
WO2010103870A1 (ja) | 排気ガス浄化触媒、それを用いた排気ガス浄化装置、及び排気ガス浄化方法 | |
JP5085176B2 (ja) | 排ガス浄化触媒および排ガス浄化装置 | |
JP5816648B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒組成物及び排気ガス浄化用触媒 | |
CN113874108B (zh) | 层状催化制品和制造催化制品的方法 | |
JP6174494B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒組成物及び排気ガス浄化用触媒 | |
JP2004535277A (ja) | SOx耐性NOx捕捉用触媒およびこれの製造および使用方法 | |
JP2009045584A (ja) | 排ガス浄化触媒及びこれを用いた排ガス浄化装置 | |
JP2015093267A (ja) | 排ガス浄化触媒 | |
WO2008091004A1 (ja) | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化用ハニカム触媒構造体 | |
JP6106197B2 (ja) | NOx吸蔵還元型排ガス浄化用触媒および当該触媒を用いた排ガス浄化方法 | |
CN115916402B (zh) | 废气净化用催化剂 | |
JP4507717B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
JP6715351B2 (ja) | 排気ガス浄化触媒用デラフォサイト型酸化物及びこれを用いた排気ガス浄化触媒 | |
JP4371600B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
CN116981514A (zh) | 废气净化用催化剂组合物和废气净化用催化剂 | |
JP7238211B2 (ja) | 排ガス浄化触媒用粒子 | |
US20240157341A1 (en) | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system | |
JP5051009B2 (ja) | NOx吸蔵還元型触媒 | |
JP3878766B2 (ja) | 触媒担体及び排ガス浄化用触媒 | |
CN119562857A (zh) | 废气净化用催化剂组合物、废气净化用催化剂和废气净化系统 |
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 |