废气净化催化剂及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废气净化催化剂及其制造方法。更详细而言，本发明涉及提高了稀薄 气氛下的N0X净化性能的废气净化催化剂及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 从用于汽车等的内燃机例如汽油发动机或柴油发动机等排出的废气中包含有害 成分，例如一氧化碳(C0)、烃(HC)和氮氧化物(N0 X)等。
[0003] 因此，通常在内燃机中设置有用于分解除去这些有害成分的废气净化装置，通过 配置于该废气净化装置内的废气净化催化剂，这些有害成分基本上被无害化。
[0004] 作为这样的废气净化催化剂，例如已知的有N0X吸留还原催化剂。该N0X吸留还原催 化剂是在稀薄气氛下吸留废气中的N0 X，在化学计量和浓气氛下将N0X还原成氮(N2)的催化 剂，其巧妙利用了稀薄、化学计量和浓气氛下的废气成分的变化。
[0005] 但是，稀薄气氛下的N0X净化仍然是课题，正在进行各种研究。
[0006] 予以说明，在专利文献1中，公开了一种陶瓷催化体，其是为了防止催化剂粒子的 蒸散，使催化剂粒子载持于陶瓷载体，在催化剂粒子的外表面的至少一部分设置含有作为 耐蒸散性金属的Ta的层而成的陶瓷催化体。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:特开2002-172324号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的课题
[0011] 提供一种能够用于稀薄气氛下的N0X净化的废气净化催化剂及其制造方法。
[0012] 予以说明，在以催化剂的蒸散为课题的专利文献1的陶瓷催化体中，以通过使用Ta 作为耐蒸散性金属来形成层的方式进行操作，但没有充分地解决上述课题。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明人发现，通过以下手段，能够解决上述课题。
[0015] 〈 1〉废气净化催化剂的制造方法，其包括:通过对含有Ta和Rh的靶材料进行溅射， 制造含有Ta和Rh的复合金属微粒。
[0016] 〈2〉〈1〉项中记载的方法，其进一步包括:使上述复合金属微粒载持于粉末载体。
[0017] 〈3〉〈1〉或〈2〉项中记载的方法，其中，上述靶材料为混合Ta粉末和Rh粉末、成形并 烧结了的微混合靶材料。
[0018] 〈4〉废气净化催化剂，其具有多个含有Ta和Rh的复合金属微粒，并且上述复合金属 微粒的平均粒径为1 〇〇nm以下。
[0019] 〈5〉〈4〉项中记载的废气净化催化剂，其进一步具有粉末载体，并且上述复合金属 微粒载持于上述粉末载体。
[0020] 〈6〉〈5〉项中记载的废气净化催化剂，其中，上述粉末载体为选自Si02、Zr〇2、Ce〇2、 Al2〇3、Ti02和它们的组合的粉末载体。
[0021 ] 〈7〉〈4〉~〈6〉项的任一项中记载的废气净化催化剂，其中，以个数基准计的70%以 上的上述复合金属微粒的Ta的含量在多个上述复合金属微粒中的Ta的平均含量的20%~ 200%的范围内。
[0022] 〈8〉〈4〉~〈7〉项的任一项中记载的废气净化催化剂，其中，以个数基准计的70%以 上的上述复合金属微粒的粒径在多个上述复合金属微粒的平均粒径的60%~140%的范围 内。
[0023] 〈 9〉〈 4〉~〈8〉项的任一项中记载的废气净化催化剂，其为用于净化N0X的催化剂。
[0024] 〈10〉废气净化方法，其中，在稀薄气氛下，使含有N0X的废气与〈9〉项中记载的废气 净化催化剂接触，由此还原并净化N0X。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，能够提供一种提高了稀薄气氛下的N0X净化性能的废气净化催化剂 及其制造方法。
【附图说明】
[0027]图1是利用带能量分散型X射线分析装置的扫描透射型电子显微镜（STEM-EDX)进 行分析的实施例1的废气净化催化剂的STEM图像。
[0028]图2是示出实施例1的10个微粒的粒径(nm)分布的图。
[0029]图3是示出实施例1的10个微粒中的Rh的含量（％ )分布的图。
【具体实施方式】
[0030] 以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。予以说明，本发明不限于以下的实施 方式，在本发明的要旨的范围内能够进行各种变形来实施。
[0031] 《废气净化催化剂的制造方法》
[0032] 制造废气净化催化剂的本发明的方法包括:通过对含有Ta和Rh的靶材料进行溅 射，制造含有Ta和Rh的复合金属微粒。
[0033] 通常，纳米尺寸的金属微粒由于量子尺寸效应而形成与块体(bulk)不同的电子能 量结构，显示依赖于粒子尺寸的电学?光学特性。进而，对于比表面积非常大的纳米尺寸的 金属微粒，正期待其作为高活性的催化剂发挥作用。
[0034] 作为这样的纳米尺寸的金属微粒的制作方法，例如，使用包含各金属元素的盐的 混合溶液，使复合金属微粒载持于粉末载体的所谓共含浸法通常是公知的。
[0035]但是，在这样以往的共含浸法中，在Ta和Rh的特定组合中，不能形成使这些金属元 素以纳米水平共存的复合金属微粒。
[0036]不受原理所限定，但可认为这是由于Ta的前体在水溶液中易于被迅速地水解、即 使在强酸性条件下也难以使Ta的前体稳定地存在、和/或由于Ta和Rh各自作为Ta微粒和Rh 微粒分别地析出，因此无法发挥相互作用。
[0037]另外，作为制造含有多种金属元素的复合金属微粒的方法之一，已知有如下方法： 一边向包含构成该金属微粒的各金属元素的盐的混合溶液中添加醇等还原剂并根据需要 进行加热，一边使混合溶液中所包含的各金属元素的离子同时还原。
[0038]但是，使用了上述那样的还原剂的复合金属微粒的制造方法由于包括使溶解在溶 液中的各金属元素的盐或离子还原的工序，因此在该各金属元素的盐或离子的还原容易度 有差别的情况下，形成各金属元素以纳米水平共存的金属微粒是非常困难的。
[0039]更具体地进行说明时，例如在向含有Ta离子和Rh离子的混合溶液中添加醇等还原 剂的情况下，可认为Ta离子和Rh离子不会被该还原剂同时地还原，与Ta离子相比易于被还 原的Rh离子优先被还原并进行晶粒生长。
[0040] 作为其结果，可认为会分别地生成Ta微粒和Rh微粒，而不会生成Ta和Rh以纳米水 平共存的复合金属微粒。
[0041] 出于与上述共含浸法等中记载的理由相同的原因，可认为在应用其它方法例如共 沉淀法或柠檬酸法等的情况下，得到Ta和Rh以纳米水平共存的复合金属微粒也是困难的。
[0042] 因此，即使采用以往的湿式法例如共含浸法或使用还原剂的方法等，也几乎不能 制作Ta和Rh形成了复合体的复合金属微粒。因此可认为不能制造使稀薄气氛下的N0 X净化 性能得到提高的废气净化催化剂。
[0043]与此相对，本发明的方法的复合金属微粒通过应用对含有Ta和Rh的靶材料进行溅 射的所谓干式法来制作。因此，通过应用本发明的方法，能够制作含有Ta和Rh的复合金属微 粒，同时避免因上述湿式法而产生的问题。
[0044] 予以说明，本发明的方法进一步任选地包括在溅射后使复合金属微粒载持于粉末 载体的工序。在复合金属微粒被该粉末载体载持的情况下，由于粉末载体的比表面积大，因 此能够增大废气与复合金属微粒的接触面。由此，能够使废气净化催化剂的性能提高。
[0045] 〈靶材料〉
[0046] 根据本发明的方法，靶材料含有Ta和Rh。
[0047]作为含有Ta和Rh的靶材料，可使用任意合适的材料，不特别限定，但例如可使用使 Ta和Rh交替排列的靶材料，或将Ta粉末和Rh粉末混合并进行成形及烧成等而成的微混合靶 材料等。
[0048]作为使Ta和Rh交替排列的靶材料，例如可使用使Ta和Rh辐射状交替排列的圆板状 材料。利用这样的圆板状的靶材料，通过适当地变更Ta和Rh的面积或面积比，可比较容易地 合成具有所期望的Ta和Rh的组成比的复合金属微粒。
[0049]但是，派射引起的金属的易迸派度(8口111^6瓜13；[1；^7)因各金属元素而异。因此，也 可以考虑Ta和Rh的易迸溅度来决定它们的组成比。
[0050] 予以说明，混