排气净化催化剂用载体、排气净化用催化剂及排气净化用催化剂结构体的制作方法_2

文档序号:9400290阅读:来源:国知局
时以上。接着,在空气中于300°C焙烧1小时,然后,进而在空气中于1000°C焙烧5小 时,从而得到硼酸铝。在利用此反向共沉淀法制备的硼酸铝与上述利用固相法制备的硼酸 铝之间未见差异。
[0029] 本发明的排气净化用催化剂中所使用的载体,包含下述的修饰硼酸铝:其为对如 上制造的硼酸铝用选自稀土类元素及碱土类金属中的至少一种元素进行修饰(或负载)而 得。
[0030] 制造所述修饰硼酸铝的方法,是在包含添加元素的化合物的溶液、具体而言是以 规定量包含添加元素的硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐等化合物的水溶液中,浸渍硼酸铝,然后,蒸 发干燥固化,在规定温度下、例如在400~1000°C下进行焙烧,由此进行制造。
[0031] 添加元素的含量,作为氧化物,即作为用添加元素氧化物八硼酸铝+添加元素氧 化物)求得的值,为选自〇. 1~20质量%、优选3~15质量%、更优选6~13质量%、进一步优选 7~13质量%的范围。
[0032] 所述修饰硼酸铝是电负性为2. 732以下的硼酸铝,或者是作为氧化物添加了 6质 量%以上、优选7质量%以上选自稀土类元素及碱土类金属中的至少一种元素的硼酸铝。若 电负性高于上述值,则所负载的Pd成分倾向于易于作为PdO而被稳定化,在NOx等还原反应 中倾向于成为惰性(inert),不优选。电负性的下限虽不受限定,不过现实中考虑为2. 700 左右。另外,若作为氧化物添加7质量%以上选自稀土类元素及碱土类金属中的至少一种 元素,则可由贵金属向载体供给充分的电子,即使在富相区域贵金属也被固定于载体上,由 此富相耐久后的Pd分散度和催化剂活性变得优异。
[0033] 本发明的排气净化用催化剂是在包含上述修饰硼酸铝的载体上负载Pd而得的催 化剂。通过在上述修饰硼酸铝上负载Pd,成为在富相区域的高温耐久后的排气净化性能、 特别是CO净化性能优异的排气净化用催化剂,Pd的负载量以载体的质量为基准优选为 0. 05~5质量%、更优选为0. 4~3质量%。若Pd的负载量以载体的质量为基准为0. 05质量% 以上,则耐久性提高,若为5质量%以下则高分散负载可以变得更加稳定。另一方面,Pd的 负载量以载体的质量为基准为低于〇. 05质量%的情形下,则由于贵金属的绝对量少而使耐 久性变差,超过5质量%的情形下,则贵金属的量过多而有可能无法进行高分散负载。尚需 说明,本说明书中的Pd的负载量记载为换算成Pd金属的质量的值。
[0034] 本发明的排气净化用催化剂,例如将修饰硼酸铝和Pd化合物(可溶性的Pd化合 物例如硝酸Pd、氯化Pd、硫酸Pd)的溶液,以Pd的负载量为以载体质量为基准达到0. 2~3质 量%的量比进行混合,然后,蒸发干燥固化,在450~650°C下进行焙烧,由此可以进行制造。 尚需说明,在本说明书等的记载中,构成"溶液"的溶剂只要是可以形成溶液的物质即可,不 受特别限制,但通常使用水。尚需说明,与修饰硼酸铝一起,在不妨碍本发明的效果的范围, 也可以使用其他的载体,例如选自二氧化硅、氧化铈、氧化铈-氧化锆、氧化铝或二氧化钛 中的化合物的多孔体。
[0035] 本发明的排气净化用催化剂结构体是在由陶瓷或金属材料制成的催化剂支撑体 上,形成、负载由上述本发明的排气净化用催化剂制成的层而得的结构体。在这样的排气净 化用催化剂结构体中,由陶瓷或金属材料制成的催化剂支撑体的形状并不受特别限定,但 通常是蜂窝、板、粒料等形状。蜂窝形状的情况下,催化剂支撑体所负载的排气净化用催化 剂的负载量优选为70~300g/L、更优选为100~200g/L。该负载量低于70g/L的情况下,由于 负载量不足而存在耐久性变差的倾向。另外,作为这样的催化剂支撑体的材质,例如可以举 出:氧化铝(Al2O3)、莫来石(3Al203-2Si02)、堇青石(Mg0-2Al203-5Si02)等陶瓷、不锈钢等金 属材料。
[0036] 本发明的排气净化用催化剂结构体,例如可以通过以下方法制造。将50~70质量 份、优选50~60质量份的修饰硼酸铝、20~40质量份、优选20~30质量份的La稳定化氧化 错、0~3质量份、优选1~3质量份的氢氧化钡、以及5~10质量份的氧化错类粘合剂与Pd化 合物的溶液混合,进行湿式粉碎处理,从而制备淤浆。将所得淤浆,按照公知的方法涂布于 由陶瓷或金属材料制成的催化剂支撑体、优选蜂窝形状的催化剂支撑体上,使其干燥,并于 450~650°C进行焙烧,从而得到包含催化剂支撑体和负载于该催化剂支撑体上的排气净化 用催化剂的层的排气净化用催化剂结构体。
[0037] 以下,基于参考例、实施例及比较例,对本发明进行具体地说明。尚需说明,添加元 素的含量是由添加元素氧化物八硼酸铝+添加元素氧化物)所求得的值。另外,下述表1~ 表 3 的 10A2B是IOAl2O3 ? 2B203的略称。
[0038] 参考例1 利用以下所示的固相法制备了硼酸铝(A12(]B4036)。将以达到目标化合物的规定比的方 式称量的硼酸溶解于离子交换水中。然后,混合以达到规定比的方式称量的乙酸勃姆石溶 胶,并进行了加热搅拌。将所得凝胶状产物于120°c干燥了 12小时以上。干燥后,在空气中 于300°C焙烧1小时,进而于1000°C焙烧5小时,从而得到了硼酸铝。该硼酸铝的XRD图形 如图1所示。通过X射线衍射可以鉴定该硼酸铝是以式IOAl2O3 ? 2B203表示的硼酸铝。
[0039] 另外,作为X射线衍射的标准曲线图存在式9A1203 ? 2B203 (Al18B4O33),产物也可以 鉴定为式 9A1203 ? 2B203 (Al18B4O33)。
[0040] 参考例2 利用以下所示的反向共沉淀法制备了硼酸铝(A12(]B4036)。将以达到目标化合物的规定 比的方式称量的硼酸溶解于离子交换水中。在该溶液中混合以达到规定比的方式称量的硝 酸铝*9水合物,并进行了溶解。接着,将该溶液滴入到碳酸铵水溶液中。将所得沉淀物用 纯水过滤洗涤,于120°C干燥了 12小时以上。接着,在空气中于300°C焙烧1小时,然后,进 而在空气中于l〇〇〇°C焙烧5小时,从而得到了硼酸铝。利用此反向共沉淀法制备的硼酸铝 与参考例1的利用固相法制备的硼酸铝之间未见差异。
[0041] 硼酸铝制造例1 向浸于50°C的水浴中的三口烧瓶中加入I. 5L2-丙醇、200g用玛瑙研钵粉碎的异丙 醇铝及40. 9g正丙醇硼,边用队气体置换边进行了搅拌。异丙醇铝完全溶解(溶液变成透 明)后,将24. 6g2-丙醇:水=1 :1的混合溶液缓慢滴入,逐渐水解,则生成了白色凝胶状 物质。将所得沉淀物用乙醇洗涤,接着用纯水洗涤,并进行了过滤。然后,于120°C干燥一晚 (约15小时),在空气中于300°C焙烧3小时,进而在空气中于1000°C焙烧5小时,从而得 到了为白色产物的硼酸铝。通过X射线衍射可以鉴定该硼酸铝是以式IOAl2O3 ? 2B203表示 的硼酸铝。
[0042] 实施例1 使制造例1中制造的硼酸铝浸渍于硝酸镧水溶液及硝酸锶水溶液中。该硝酸镧水溶液 及硝酸锶水溶液中的硝酸镧及硝酸锶的量为达到下述的量:用目标La2O3及SrO修饰的以式 IOAl2O3,2B203表示的硼酸铝中的La2O3为5质量%、SrO为5质量%。然后,于120°C蒸发干 燥固化一晚(约15小时),在空气中于600°C焙烧3小时,从而得到了用5质量%的La2O3 及5质量%的SrO修饰的以式IOAl2O3 ? 2B203表示的硼酸铝。
[0043] 对添加了 99质量份用5质量%的La2O3及5质量%的SrO修饰的以式IOAl203 ? 2B203 表示的硼酸铝、以金属换算计相当于1质量份Pd的硝酸Pd和适量的离子交换水而得的淤 浆进行搅拌,然后干燥,于50(TC焙烧了 1小时。
[0044] 实施例2 使硼酸铝浸渍于硝酸镧水溶液及硝酸镨水溶液中。该硝酸镧水溶液及硝酸镨水溶液中 的硝酸镧及硝酸镨的量为达到下述的量:用目标La2O3及Pr60n修饰的以式IOAl203 ? 2B203 表示的硼酸铝中的La2O3为5质量%、Pr60nS5质量%。然后,于120°C蒸发干燥固化一晚 (约15小时),在空气中于600°C焙烧3小时,从而得到了用5质量%的La2O3及5质量%的 Pr6O11修饰的以式IOAl203 ? 2B203表示的硼酸铝。
[0045] 对添加了 99质量份用5质量%的La2O3及5质量%的Pr60n修饰的以式 IOAl2O3 ? 2B203表示的硼酸铝、以金属换算计相当于1质量份Pd的硝酸Pd和适量的离子交 换水而得的淤浆进行搅拌,然后干燥,于50(TC焙烧了 1小时。
[0046] 实施例3 使硼酸铝浸渍于硝酸镧水溶液及硝酸钙水溶液中。该硝酸镧水溶液及硝酸钙水溶液中 的硝酸镧及硝酸钙的量为达到下述的量:用目标La2O3及CaO修饰的以式IOAl203 ? 2B203表 示的硼酸铝中的La2O3为5质量%、CaO为5质量%。然后,于120°C蒸发干燥固化一晚(约 15小时),在空气中于600°C焙烧3小时,从而得到了用5质量%的La2O3及5质量%的CaO 修饰的以式IOAl2O3 ? 2B203表示的硼酸铝。对添加了 99质量份用5质量%的La203及5质 量%的CaO修饰的以式IOAl2O3 ? 2B203表示的硼酸错、以金属换算计相当于1质量份Pd的 硝酸Pd和适量的离子交换水而得的淤浆进行搅拌,然后干燥,于500°C焙烧了 1小时。
[0047] 实施例4 使硼酸铝浸渍于硝酸镧水溶液及硝酸钡水溶液中。该硝酸镧水溶液及硝酸钡水溶液中 的硝酸镧及硝酸钡的
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