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吸收储存还原型NOx净化用催化剂

阅读:700发布:2020-05-12

IPRDB可以提供吸收储存还原型NOx净化用催化剂专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供显著抑制硫中毒,可以发挥稳定且高的NOx净化性能的吸收储存还原型NOx净化用催化剂。本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂的特征是:在整体基材上形成含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物的涂层,在该涂层上负载贵金属与NOx吸收储存材料,并且前述铈-锆复合氧化物的铈含量,以所含金属原子的总摩尔数为基准,小于30摩尔%。所述铈-锆复合氧化物的铈含量优选0.1~25摩尔%,更加优选0.5~10摩尔%。而且,优选所述铈-锆复合氧化物进一步含有选自稀土类金属(除铈之外)的至少一种金属(M),M/Ce的摩尔比为0.1~10。,下面是吸收储存还原型NOx净化用催化剂专利的具体信息内容。

1.吸收储存还原型NOx净化用催化剂,其特征在于,在整体基 材上,形成含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物的涂层,在所述涂 层上负载贵金属与NOx吸收储存材料,并且在所述铈-锆复合氧化物 中铈的含量,以所含金属原子的总摩尔数为基准,为小于30摩尔%。

2.根据权利要求1所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中在所述铈-锆复合氧化物中的铈含量,以所含金属原子的总摩尔数 为基准,为0.1~25摩尔%。

3.根据权利要求1所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中在所述铈-锆复合氧化物中的铈含量,以所含金属原子的总摩尔数 为基准,为0.5~10摩尔%。

4.根据权利要求1所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中所述铈-锆复合氧化物进一步含有选自除铈以外的稀土类金属的至 少一种金属(M)。

5.根据权利要求4所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中所述选自稀土类金属的至少一种金属(M)选自镧、钐、钕、钆 及钇。

6.根据权利要求4所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中M/Ce的摩尔比为0.1~10。

7.根据权利要求4~6的任一项所述的吸收储存还原型NOx净化 用催化剂,其中所述铈-锆复合氧化物,以所含金属原子的总摩尔数为 基准,含有10~30摩尔%的(Ce+M)。

8.根据权利要求1~6的任一项所述的吸收储存还原型NOx净化 用催化剂,其中以铈-锆复合氧化物/不含铈的氧化物的质量比为2/8~ 8/2的比例含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物。

9.根据权利要求7所述的吸收储存还原型NOx净化用催化剂, 其中以铈-锆复合氧化物/不含铈的氧化物的质量比为2/8~8/2的比例 含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物。

说明书全文

技术领域

本发明涉及用于净化汽车发动机等内燃机排出的废气的排气净化 催化剂,具体来说,涉及显著抑制NOx吸收储存材料硫中毒的吸收储 存还原型NOx净化用催化剂。

背景技术

汽车发动机等内燃机排出的废气,可以利用促进一氧化碳(CO) 的燃烧、烃(HC)的燃烧,以及氮氧化物(NOx)还原的三元催化剂 进行净化。
所述三元催化剂的结构一般是在整体(モノリス)基材上形成γ- 氧化铝等催化剂载体涂层,在其涂层中负载铂(Pt)、钯(Pd)、铑 (Rh)等催化剂成分。
这样的三元催化剂,在排气具有特定范围的组成时,可以有效进 行上述净化,所以需要严格控制内燃机的空燃比,以便排气组成达到 特定的窄范围。但实际上,由于控制系统的时间延迟等原因引起排气 组成产生一些变化,可能超出特定的窄范围。
铈-锆复合氧化物中所含的Ce原子可以发生价数的变化,能够发 挥氧吸收储存性能(OSC),即,在含有较多O2的氧化性气氛中吸收 储存氧,在含有较多CO和HC的还原性气氛中放出氧。
从而,在排气净化用催化剂中含有铈-锆复合氧化物时,催化剂 成分附近的排气组成的变化可得到缓和,可以更加有效地进行上述排 气净化。
此外,由于伴随铈-锆复合氧化物的氧吸收而发生相当多放热, 所以可以在发动机启动时利用该放热预热催化剂,从而加快催化剂活 性的开始时间。因此,铈-锆复合氧化物可以用作排气净化用催化剂的 助催化剂。
作为有关铈-锆复合氧化物的现有技术,有日本专利公开平10- 194742号公报、日本专利公开平6-279027号公报等,一般,作为OSC 材料的铈-锆复合氧化物,最好含有大约50摩尔%的高含量的铈。
此外,为了更加环保,抑制汽车发动机等内燃机的二氧化碳(CO2) 产生量,以及抑制NOx的产生量成了重大课题。作为其对策,以提高 燃料费用为目的,开发了贫燃发动机,并且以净化其排气为目的,开 发了吸收储存还原型NOx净化用催化剂,这种催化剂在以往的三元催 化剂的基础上,附加了在贫燃气氛(リ一ン氛围气)中吸收储存NOx 的功能,这样对于上述课题得到了一定的成功。
该贫燃发动机,经常在空燃比(A/F)贫(空气过剩)的条件下 燃烧燃料,而暂时或间歇地在富(燃料过剩)的条件下燃烧燃料。
排气中的HC和CO,在贫燃气氛中通过氧化性气氛和催化剂的 作用被有效燃烧除去,另外,NOx在贫燃气氛中被吸收到吸收储存材 料上,且在暂时性的富燃气氛(リッチ氛围气)中被放出,通过其暂 时性的还原性气氛和催化剂的作用被还原净化。
该吸收储存还原型NOx净化用催化剂的NOx吸收储存材料,一 般使用碱金属和/或碱土金属。这些NOx吸收储存材料在贫燃气氛中 转变成硝酸盐,在富燃气氛中转变成碳酸盐,可以进行上述NOx的吸 收、放出。
另一方面,柴油发动机等贫燃内燃机,其热效率较高,因而具有 CO2的产生量少的优点。但却产生较多量的NOx,进而具有产生有害 的粒状物质的微粒的缺陷。因此,从柴油发动机等贫燃内燃机的排气 中同时减少NOx和微粒,成了重大课题。
对于上述课题,如日本专利公开2001-271634号公报所述,本申 请人提出了将燃料体系的空燃比控制与排气体系的特定催化剂组合, 同时净化NOx和微粒的排气净化系统(DPNR)。
在该系统中,作为排气净化用催化剂同样使用吸收储存还原型 NOx净化用催化剂,经常在贫燃的条件下燃烧燃料,暂时且间歇地在 富燃条件下燃烧燃料。这样,通过利用伴随排气组成的变化从NOx吸 收储存材料等产生的活性氧,将微粒燃烧净化,同时将NOx还原净化。
这种吸收储存还原型NOx净化用催化剂,需要通过控制空燃比迅 速切换贫燃气氛和富燃气氛,所以作为具有吸收储存、放出氧作用的 OSC材料的铈-锆复合氧化物,根据情况,只使用极少的添加量,以 便在发动机启动时迅速预热催化剂。

发明内容

但是,内燃机的燃料中,含有微量的硫成分。该硫成分在内燃机 中被氧化,转变成排气成分中的SOx,该SOx与吸收储存还原型NOx 净化用催化剂接触时,一部分被催化剂成分中的铂等氧化成SO3,碱 金属和/或碱土金属等NOx吸收储存材料形成硫酸盐。
该硫酸盐与碳酸盐或硝酸盐相比具有更加稳定的化学特性,即使 在高温的富燃气氛中硫酸根也不容易从NOx吸收储存材料脱离。因 此,抑制了NOx吸收储存材料的NOx吸收、放出作用和/或活性氧生 成作用,从而导致吸收储存还原型NOx净化用催化剂的历时性的性能 下降。
这样因SOx引起的吸收储存还原型NOx净化用催化剂的催化性能 下降,即,硫中毒,成了在吸收储存还原型NOx净化用催化剂中必须 解决的重大课题之一。
从而,本发明以解决吸收储存还原型NOx净化用催化剂的硫中毒 为目的,具体来说,虽然本发明利用的也是铈-锆复合氧化物,但是, 是在与以往完全的不同的作用下利用与以往用作OSC材料的物质相比 其组成明显不同的铈-锆复合氧化物。
上述目的可以通过具有如下特征的吸收储存还原型NOx净化用催 化剂实现:在整体基材上形成含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物 的涂层,在前述涂层中负载贵金属与NOx吸收储存材料,在前述铈- 锆复合氧化物中的铈含量,以所含金属原子的总摩尔数为基准,小于 30摩尔%。
具体来说,本发明是具有下列特征的吸收储存还原型NOx净化用 催化剂:将铈-锆复合氧化物应用于吸收储存还原型NOx净化用催化 剂,并且该铈-锆氧复合化物含有小于30摩尔%的铈,即,与以往用 于OSC材料的铈-锆复合氧化物相比,铈-锆复合氧化物铈的含量明显 低。
这样的铈-锆复合氧化物,如下面说明,认为是通过与以往的OSC 材料完全不同的作用,抑制吸收储存还原型NOx净化用催化剂的硫中 毒。
二氧化铈的原有性质是在下面的水煤气变换反应中具有高的催化 活性,
CO+H2O→H2+CO2             (1)
在富燃条件下从还原性排气中含有的还原性成分CO,同样可以 有效生成还原性成分H2。
此时,H2与CO相比可以发挥显著的还原作用,在气氛中存在充 足量的H2时,通过下面反应,可以从已经形成硫酸盐的NOx吸收储 存材料(A)将硫酸根脱离。
ASO4+H2+CO2→ACO3+SO2+H2O     (2)
如上述的含有二氧化铈的水煤气变换反应的催化活性,也可以含 有铈-锆复合氧化物。但是,二氧化铈与SOx的反应性高,在气氛中存 在SOx时,二氧化铈与其结合而丧失催化活性,同样,如果在气氛中 存在SOx,铈-锆复合氧化物也会丧失催化活性。
此外,铈-锆复合氧化物的铈含量低时,如后面的实施例所示, 发现铈-锆复合氧化物可以抑制NOx吸收储存材料的硫中毒,从而维 持作为吸收储存还原型NOx净化用催化剂的目的的排气净化性能。
这可能是因为,铈-锆复合氧化物的铈含量低,即,锆含量高时, 锆的高稳定性抑制了二氧化铈与SOx的高反应性和/或结合性,由此二 氧化铈的催化活性表面实质上不会被剥夺,从而在水煤气变换反应中 维持高活性。
图1为表示吸收储存还原型NOx净化用催化剂被硫中毒,在含有 SOx的气氛中,SO2或SO3结合或吸附在铈-锆复合氧化物上,NOx 吸收储存材料与SO4 -离子结合而形成硫酸盐的状态模式图。这样的SO2 或SO3结合或吸附到铈-锆复合氧化物上的状态,在SO2或SO3可以从 铈-锆复合氧化物的表面或内部脱离的特定温度以下发现。
此时,如果铈-锆复合氧化物的铈含量低,SO2或SO3的结合性或 吸附性会下降,即使在较低温度下SO2或SO3也可以从铈-锆复合氧化 物的表面脱离。
如果产生这种脱离,铈-锆复合氧化物可以发挥水煤气变换反应 (1)的催化作用,且向气氛中供给H2,因此可以从通过反应(2)形 成硫酸盐的NOx吸收储存材料(A)将硫酸根脱离。即,如果铈-锆复 合氧化物的铈含量低,可以降低使NOx吸收储存材料解除硫中毒的温 度,从而可以扩大作为NOx吸收储存材料原有功能的吸附、放出NOx 的温度范围。
另一方面,如上所述,铈-锆复合氧化物具有氧吸收储存功能, 对于吸收储存还原型NOx净化用催化剂所必须的贫燃气氛和富燃气氛 的切换具有缓和作用。但是,铈-锆复合氧化物的铈含量低时,氧吸收 储存功能也弱,因此吸收储存还原型NOx净化用催化剂的功能实质上 不会受到损害。
从而,通过降低铈-锆复合氧化物的铈含量,铈-锆复合氧化物可 以在水煤气变换反应中发挥催化作用,而且吸收储存还原型NOx净化 用催化剂可以发挥切换贫燃气氛和富燃气氛的原有功能。可以发挥这 两种功能的铈含量,以所含金属原子的总摩尔数为基准,小于30摩 尔%,优选0.1~25摩尔%,更加优选0.5~10摩尔%。
此外,通过铈-锆复合氧化物进一步含有选自稀土类金属(除铈 之外)的至少一种金属(M),可以进一步抑制吸收储存还原型NOx 净化用催化剂的硫中毒。其原因尽管还不明确,但可以推测为:通过 含有铈以外的稀土类金属,铈-锆复合氧化物的铈原子以3价状态被稳 定化,由此抑制了铈原子与SO4 -离子的结合。
优选金属(M)选自镧、钐、钕、钆及钇,M/Ce的摩尔比为0.1~ 10。而且,优选铈-锆复合氧化物以所含金属原子的总摩尔数为基准含 有10~30摩尔%的(Ce+M)。
此外,优选本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂,以铈- 锆复合氧化物/不含铈的氧化物的质量比为2/8~8/2的比例,更加优选 以3/7~7/3的比例含有铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物。
与该铈-锆复合氧化物中混合的不含铈的氧化物,通过提供负载 铂等催化成分和NOx吸收储存材料的表面,并增加铈-锆复合氧化物 的表观容积,提高了铈-锆复合氧化物与排气的接触效率,从而有助于 排气净化性能的提高。

附图说明

图1为表示吸收储存还原型NOx净化用催化剂的硫中毒状态的模 式图。
图2为表示SOx脱离模式的曲线图。
图3为表示比较SOx脱离处理后的NOx吸收储存性能的曲线图。
图4为表示SOx脱离模式的曲线图。
图5为表示比较SOx脱离处理后的NOx吸收储存性能的曲线图。

具体实施方式

本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂的结构为:在整体基 材上,形成含有含铈量小于30摩尔%的铈-锆复合氧化物,和不含铈 的氧化物的涂层,该涂层中负载贵金属和NOx吸收储存材料。
作为整体基材,以净化汽油汽车的排气为目的,适合使用堇青石 制等蜂窝状直流型基材,如果以净化含有微粒的柴油汽车的排气为目 的,适合使用胞室(セル)每隔一个被填充的堇青石制等蜂窝状壁流 型基材。
在这些整体基材上涂布的载体中,铈-锆复合氧化物以所含金属 原子的总摩尔数为基准含有小于30摩尔%、优选0.1~25摩尔%、更 加优选0.5~10摩尔%的铈。
此外,优选铈-锆复合氧化物进一步含有选自稀土类金属(除铈 之外)的至少一种金属(M),优选金属(M)选自镧、钐、钕、钆 及钇,M/Ce的摩尔比优选0.1~10。而且,优选铈-锆复合氧化物以所 含金属原子的总摩尔数为基准含有10~30摩尔%的(Ce+M)。
这种铈-锆复合氧化物可以通过各种方法制备。例如,可以通过 将氢氧化铈Ce(OH)3、硝酸铈Ce(NO3)3、氯化铈CeCl3、醋酸铈 Ce(CH3CO2)3等二氧化铈的前体,氢氧化锆Zr(OH)3、硝酸氧锆 ZrO(NO3)2·2H2O、氯化锆ZrCl4等锆的前体,以及根据需要的铈以外 的稀土类元素的硝酸盐等进行混合调制成浆液或溶液,根据前体的种 类实施共沉淀等操作之后,实施干燥及在500~1000℃大气气氛中烧 结而得到。
接着,优选通过研磨等将得到的铈-锆复合氧化物细粉碎至直径 约为1μm的程度。
这样的制备方法,通过调节原料比,可以容易生成铈/锆/稀土类 金属的摩尔比被调至规定范围内的铈-锆复合氧化物。
作为不含铈的氧化物,可以例举氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、 氧化锆、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛-氧化锆、氧化锆-氧化钙等,而 且适合使用由平均粒径为1μm以下的微粒构成的物质。
在本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂中,形成含有这些 铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物的涂层,而且铈-锆复合氧化物/不 含铈的氧化物的质量比优选2/8~8/2,更加优选3/7~7/3。
这些铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物,优选实质上均匀混合 而形成涂层。混合,例如通过将铈-锆复合氧化物和不含铈的氧化物, 以规定比例通过必要的时间利用球磨机混合来进行,这样可以得到实 质上均匀的混合物。
接着,例如,添加陶瓷粘合剂的氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、或 二氧化钛溶胶等,进而添加混合一定量水,使其形成适当的浆液粘度, 在整体基材上流涂(ゥォッシュコ一ト)得到的浆液,接着,通过干 燥和烧结,可以形成涂层。
在整体基材的涂层上负载的贵金属为铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh) 等,作为该负载的一般方法,可以通过在催化剂载体结构体中浸渍二 硝基二氨铂Pt(NH3)2(NO3)2、硝酸钯Pd(NO3)2、硝酸铑Rh(NO3)2等贵 金属化合物的溶液之后,干燥和烧结来进行。
在整体基材的涂层上进一步负载的NOx吸收储存材料,可以例 举锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)等碱金属,以及镁(Mg)、 钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)等碱土金属的至少一种,优选选自Li、 K、和Ba的至少一种。
该负载适合在贵金属的负载之后进行,与贵金属的负载一样,浸 渍上述碱金属等的醋酸盐、硝酸盐等溶液之后,可以通过干燥和烧结 进行。
下面,通过实施例详细说明本发明。
实施例
(1)铈含量对SOx脱离处理后的NOx净化率的影响
在氢氧化锆粉末中,以各种添加量浸渍、混合硝酸铈水溶液,进 行80℃×12小时的干燥及550℃×2小时的烧结,之后将得到的粉末 研磨8小时。这样,作为铈-锆复合氧化物CenZr1-nO2,调制了具有n =0.001~0.80值的各种铈-锆复合氧化物。
在这些各铈-锆复合氧化物100质量份中,添加作为不含铈的氧 化物的γ-氧化铝100质量份、氧化铝溶胶10质量份、和适量的离子交 换水并进行球磨混合,制成含有各铈-锆复合氧化物和γ-氧化铝的浆 液。
接着,将各浆液流涂在直流型堇青石制整体基材(表观容积50cc、 胞室密度约为300个胞室/平方英寸)上,干燥之后,在大气气氛中实 施500℃×2小时的烧结,在整体基材上形成涂层。
接着,在涂层中浸渍二硝基二氨铂络合物水溶液和硝酸铑水溶液 之后,进行500℃×2小时的烧结,负载Pt和Rh,进而,在负载Pt和Rh的涂层中浸渍醋酸钡、醋酸钾、和醋酸锂的水溶液,干燥之后, 进行500℃×1小时的烧结,负载NOx吸收储存材料的Ba、K及Li。
此时,在整体基材上涂布的各铈-锆复合氧化物的涂布量,根据 各铈-锆复合氧化物的进行调整,以便预先对各铈-锆复合氧化物的单 位质量测定在500℃的氧吸收储存量时,总的氧吸收储存量相同。另 一方面,Pt和Rh的负载量相对于整体基材1升各为3g、0.3g,关于 NOx吸收储存材料的负载量,相对于整体基材1升,Ba为0.2摩尔、 K为0.1摩尔,以及Li为0.1摩尔。
对于这样制成的各吸收储存还原型NOx净化用催化剂的各催化剂 样品,测定了SOx脱离处理后NOx的净化率。该测定,通过如下方法 进行。
在排气净化性能测定装置中配置各催化剂样品,将含有高浓度SO2 的具有下面组成:
100ppmSO2+250ppmNO+0.1%HC+0.1%CO+10%CO2+6%O2 +8%H2O(余量:N2)
的典型排气(流量28L(升)/分、400℃),经1小时导入催化 剂样品中,用SOx实质性地饱和了NOx吸收储存材料。
接着,在A/F=14的富燃排气(リッチ排气ガス)中,在650℃ 暴露10分钟进行SOx脱离处理之后,暴露于每隔2分钟切换的A/F= 20的贫燃排气(リ一ン排气ガス)和A/F=14的富燃排气的气氛中的 同时,通过500℃的贫燃排气测定了NOx净化性能。该结果如表1所 示。
表1.SOx脱离处理后的NOx净化率     Ce含量(%)     NOx净化率(%)     80     50     30     25     20     15       10     7     5     3.5     1     0.1     27     27     35     52     65     67       72     75     72     65     55     26
S脱离条件:A/F=14,650℃×10分
在500℃进行测定
从表1的结果可以看出,含铈量小于30%时,NOx净化率显著提 高。如上所述,该NOx净化率为在NOx吸收储存材料被SOx实质性 地饱和的状态下进行SOx脱离处理之后的值,而且,该值为调整铈-锆 复合氧化物的量,使氧吸收储存量相同,即,使对NOx的还原净化影 响相同的条件下的值。
从而,表1的结果证明,含铈量小于30%的铈-锆复合氧化物, 可以提供不会影响NOx的还原净化,且显示出高的硫脱离性的吸收储 存还原型NOx净化用催化剂。
(2)稀土类金属的添加对SOx脱离处理之后NOx净化率的影响
在氢氧化锆粉末中,浸渍、混合硝酸铈水溶液、及各种添加量的 硝酸镧水溶液或硝酸钇水溶液,进行80℃×12小时的干燥和550℃× 2小时的烧结之后,将得到的粉末研磨8小时。
这样,调制了在含铈量为7摩尔%的铈-锆复合氧化物中,进一 步添加了各种含量的La或Y的铈-锆复合氧化物。
接着,在这些各铈-锆复合氧化物100质量份中,如同上述(1), 添加作为不含铈的氧化物的γ-氧化铝100质量份、氧化铝溶胶10质量 份、和适量的离子交换水并进行球磨混合,使用含有各铈-锆复合氧化 物和γ-氧化铝的浆液,在整体基材上形成涂层。
接着,在涂层中,如同上述(1),使用二硝基二氨铂络合物水 溶液和硝酸铑水溶液负载Pt和Rh,进而,使用醋酸钡、醋酸钾、和 醋酸锂的水溶液负载Ba、K及Li。
此时,在整体基材上涂布的各铈-锆复合氧化物的涂布量,如同 上述(1),对于各铈-锆复合氧化物的进行调整,以便使总的氧吸收 储存量相同,Pt和Rh的负载量相对于整体基材1升各为3g、0.3g, 关于NOx吸收储存材料的负载量,相对于整体基材1升,Ba为0.2摩 尔、K为0.1摩尔,以及Li为0.1摩尔。
对于这样制成的各吸收储存还原型NOx净化用催化剂的各催化剂 样品,如同上述(1),测定了SOx脱离处理后的NOx净化率。结果 如表2所示。
表2.SOx脱离处理后的NOx净化率 (Ce+稀土类)含量     (摩尔%)   稀土类含量     (摩尔%)   NOx净化率     (%)     7     0     75     La     8     10.5     14     20     27     1     3.5     7     13     20     78     81     78     76     71     Y     8     10.5     14     20     27     1     3.5     7     13     20     78     82     79     77     72
Ce含量7摩尔%
在500℃测定
从表2的结果可以看出,通过在铈-锆复合氧化物中添加镧或钇, 可以进一步提高NOx净化率。
(3)SOx脱离速度的比较-1
对于本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx净化用催化剂,通 过如下方法测定了SOx脱离速度。
如同上述(2),制成具有La0.07Ce0.07Zr0.84O2组成的铈-锆复合氧 化物,在该铈-锆复合氧化物100质量份中,添加γ-氧化铝100质量份、 氧化铝溶胶10质量份、和适量的离子交换水并进行球磨混合,制成 含有各铈-锆复合氧化物和γ-氧化铝的浆液。
接着,将该浆液流涂在直流型堇青石制整体基材上,干燥之后, 在大气气氛中实施500℃×2小时的烧结,在整体基材上形成200g/L 涂层。
接着,在涂层中,如同上述(2),相对于整体基材1升,负载 3g Pt、0.3g Rh、0.2摩尔Ba、0.1摩尔K,以及0.1摩尔Li,调制了 本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂的样品。
另外,调制具有Ce0.5Zr0.5O2组成的铈-锆复合氧化物,在该铈-锆 复合氧化物20质量份中,添加γ-氧化铝180质量份、氧化铝溶胶10 质量份、和适量的离子交换水并进行球磨混合,制成含有各铈-锆复合 氧化物和γ-氧化铝的浆液。
接着,使用该浆液,同样在整体基材上形成200g/L涂层,在该 涂层中,相对于整体基材1升,负载3g Pt、0.3g Rh、0.2摩尔Ba、0.1 摩尔K,以及0.1摩尔Li,调制了现有技术的吸收储存还原型NOx净 化用催化剂的样品。
将这些催化剂样品配置在排气测定装置中,如同上述(1),用 SOx实质性地饱和NOx吸收储存材料,接着,在650℃的A/F=20的 贫燃排气中露置10分钟之后,露置在650℃的A/F=14的富燃排气中, 测定催化剂样品的出口气体中的SOx浓度。结果如图2所示。
从图2的结果可以看出,本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx 净化用催化剂在SOx的脱离速度上具有明显的不同。
(4)SOx中毒恢复性的比较-1
使用如同上述(3)中调制的催化剂样品,用SOx实质性地饱和 NOx吸收储存材料,接着,在650℃的A/F=20的贫燃排气中露置10 分钟之后,露置在650℃的A/F=14的富燃排气中,进行SOx脱离处 理。
接着,在各催化剂样品上,在200~600℃的各温度下,交替流通 A/F=20的贫燃排气1分钟,A/F=14的富燃排气30秒钟,测定催化 剂样品出口气体中含有的NOx浓度,由此测定了催化剂样品相对温度 的NOx吸收储存量。该结果,以用SOx饱和NOx吸收储存材料前的 NOx吸收储存量为基准(100%),如图3所示。
从图3的结果可以看出,本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx 净化用催化剂,在进行SOx脱离处理之后的NOx吸收储存量具有明显 的不同,本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂,通过SOx脱离 处理的NOx吸收储存性能的恢复性高于现有技术。
(5)SOx脱离速度的比较-2
对于本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx净化用催化剂,通 过如下方法测定了SOx脱离速度。
如同上述(3),制成具有La0.07Ce0.07Zr0.84O2组成的铈-锆复合氧 化物,并制成含有铈-锆复合氧化物100质量份和γ-氧化铝100质量份 的浆液。
接着,使用该浆液,在胞室每隔一个被填充的壁流型整体基材(表 观容积35cc、胞室密度约为300个胞室/平方英寸)上形成200g/L涂 层。
接着,在涂层中,如同上述(2),相对于整体基材1升,负载 3g Pt和0.3g Rh,进而,使用醋酸钾和醋酸锂负载0.05摩尔K和0.3 摩尔Li,调制了本发明的吸收储存还原型NOx净化用催化剂的样品。
另外,如同上述(3),调制具有Ce0.5Zr0.5O2组成的铈-锆复合氧 化物,并制成含有铈-锆复合氧化物20质量份和γ-氧化铝180质量份 的浆液。
接着,使用该浆液,在整体基材上形成200g/L的涂层,在该涂 层中,相对于整体基材1升,负载3g Pt和0.3g Rh,进而,使用醋酸 钾和醋酸锂负载0.05摩尔K和0.3摩尔Li,调制了现有技术的吸收储 存还原型NOx净化用催化剂的样品。
将各催化剂样品配置在排气测定装置中,如同上述(1),用SOx 实质性地饱和NOx吸收储存材料之后,边流通A/F=14的典型排气, 边以10℃/分的速度使催化剂升温,测定了催化剂样品的出口气体中 的SOx浓度。结果如图4所示。
从图4的结果可以看出,本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx 净化用催化剂在SOx的脱离速度上具有明显的不同。
(6)SOx中毒恢复性的比较-2
使用与上述(5)中调制的相同催化剂样品,用SOx实质性地饱 和NOx吸收储存材料之后,在580℃的A/F=14的富燃排气中暴露10 分钟,进行了SOx脱离处理。
然后,在各催化剂样品上,在200~400℃的各温度下,交替流通 A/F=20的贫燃排气1分钟,A/F=14的富燃排气30秒钟,测定催化 剂样品出口气体中含有的NOx浓度,由此测定了催化剂样品相对于温 度的贫燃一侧的NOx净化率。该结果,以用SOx饱和NOx吸收储存 材料前的NOx净化率为基准(100%),如图5所示。
从图5的结果可以看出,本发明和现有技术的吸收储存还原型NOx 净化用催化剂,在进行SOx脱离处理之后的NOx净化率上具有明显的 不同。
发明效果
本发明可以提供显著抑制硫中毒,可以发挥稳定且高的NOx净化 性能的吸收储存还原型NOx净化用催化剂。
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