尾气净化用催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种尾气净化用催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在安装了柴油机等稀薄燃烧发动机的汽车的尾气通路中，设置有捕集尾气中的颗 粒物(炭质微粒子等PM:Particulate matter(颗粒物质））的颗粒滤清器。如果该滤清器的 PM沉积量增多，则会导致滤清器的筛眼堵塞。因此，根据由设置在滤清器前后的压力传感器 检测出的压力差等来推算PM沉积量，在该沉积量达到规定值的时刻，通过对发动机的燃料 喷射控制(增加燃料、后喷射等），来提高到达滤清器的尾气的温度，从而使PM燃烧并将其去 除。为了使PM效率良好地燃烧，在尾气通路中的滤清器的上游侧设置柴油机氧化催化剂 (D0C)，并且在滤清器内的尾气通路壁上负载有催化剂。
[0003] 具体而言，设置D0C的主要目的在于将流入滤清器的尾气温度升高至PM起火的程 度的温度，在执行上述的后喷射控制时，包含在尾气中的未燃烧HC、C0被D0C氧化燃烧，流入 滤清器的尾气的温度因该反应热而升高。另一方面，设置在颗粒滤清器的尾气通路壁上的 催化剂，不仅通过使PM的起火性提高(使起火温度下降）、确保该燃烧的持续性，来抑制PM释 放到大气中，而且缩短滤清器的再生时间，因而能够减少用于该再生的燃料喷射量，即还有 助于抑制耗油量增加，其中，所述PM沉积在形成滤清器之尾气通路的壁的微孔上。
[0004] 如上所述的D0C例如公开于专利文献1中。专利文献1中公开了如下内容，即：在具 有壁流式气体流通单元的滤清器催化剂的载体上设置有催化剂，该催化剂包括:选自氧化 铝、硅石、二氧化钛、氧化锆、氧化铈、沸石的无机氧化物；以及负载在上述无机氧化物上的 选自Pt(铂）、Pd(钯）、Rh(铑）、Ag(银）、Au(金）、Ir(铱）的催化剂金属。
[0005] 另一方面，如上所述那样在尾气通路壁上设置有催化剂的带催化剂颗粒滤清器例 如公开于专利文献2中。专利文献2中公开了一种带催化剂颗粒滤清器，该带催化剂颗粒滤 清器具有如下结构，即：将对尾气中的颗粒物捕集的滤清器的尾气通路壁上设置有催化剂 层，该催化剂层包括:含Ce复合氧化物、不含Ce的含Zr复合氧化物、活性氧化铝、催化剂金 属。此外，在专利文献2中，在上述活性氧化铝上负载有Pt。
[0006] 专利文献1:日本公开专利公报特开2013-031849号公报 [0007] 专利文献2:日本公开专利公报特开2009-039632号公报
【发明内容】
[0008] -发明所要解决的技术问题-
[0009] 虽然在上述专利文献1和专利文献2中没有记载关于作为催化剂成分来包含的氧 化铝的详细内容，但是由于近年来要求尾气净化用催化剂具有耐热性，因此通常使用耐热 性高的含La氧化铝，该含La氧化铝包含以氧化物换算时的3~5质量％左右的La(镧）。此外， 已知在氧化铝上负载有作为催化剂金属的Pt的负载有Pt的氧化铝在氧化催化剂、稀薄N0 X 捕集催化剂中具有将NO氧化为N02的功能，而且N02有助于PM燃烧也已为人所知。由此，可以 说将负载有Pt的氧化铝负载在DOC等氧化催化剂、颗粒滤清器上是有用的。
[0010]然而，就上述含La氧化铝而言，从其晶体结构来看，其比表面积大而有利于负载催 化剂金属，从而归类于适合用于催化剂的γ_氧化铝。但是，上述含La氧化铝具有尺寸大这 样的特征。因此，在为了大幅改善上述PM的燃烧性而增加作为催化剂成分的含La氧化铝的 含量并且欲使该氧化铝负载较多Pt的情况下，作为尾气流路的滤清器的微孔会变窄，从而 容易发生发动机的背压上升、滤清器的筛眼堵塞的情况。因背压上升而发动机的燃烧性恶 化，因筛眼堵塞而滤清器的再生频率升高，这些都会导致耗油量的增加。这样的背压上升情 况并不是只在滤清器型载体中发生的，在通常的蜂窝载体中也会发生上述情况。
[0011]此外，在只将含La氧化铝用作氧化铝并将其作成悬浮液(slurry)状后涂覆在载体 上的情况下，随着含La氧化铝的含量增加，该悬浮液的粘度增大，因此涂覆到载体上的涂覆 性会恶化。并且，想要在不使悬浮液的粘度增大的情况下进行涂覆，则需要分多次实施，从 而制备成本升高。因此，难以为了提高PM燃烧性能而增加负载有Pt的氧化铝的含量。
[0012] 本发明是鉴于所述问题而完成的。其目的在于:获得一种尾气净化用催化剂，该尾 气净化用催化剂能够提高PM的燃烧效率，并且能够防止背压的上升、滤清器的筛眼堵塞以 及耗油量增加。
[0013] -用以解决技术问题的技术方案-
[0014] 为了达到所述目的，在本发明中，将尾气净化用催化剂构成为包含分别负载有Pt 的多种γ-氧化铝。
[0015] 具体而言，本发明所涉及的尾气净化用催化剂的特征在于，所述尾气净化用催化 剂为一种布置在发动机的尾气通路中并且在载体上设置有催化剂层的尾气净化用催化剂， 催化剂层包括:成分不同的多种γ -氧化铝；以及负载在多种所述γ -氧化铝上的Pt。
[0016] 根据本发明所涉及的尾气净化用催化剂，如上所述，由于将Pt负载在适合用于催 化剂的γ-氧化铝上而成的材料用作催化剂层的材料，因此能够高效地将尾气中的no氧化 为N〇2。如上所述，由于N〇2有助于促进PM燃烧，因此，在通过氧化反应能够产生大量N〇2的本 发明的催化剂的作用下，能够促进PM燃烧。而且，不是只使用如含La氧化铝那样的大尺寸氧 化铝，而是还使用其它氧化铝，也就是说使用多种氧化铝，由此，即使氧化铝的总量增加，也 能够抑制其尺寸。由此，能够防止设置有催化剂层的载体发生微孔的筛眼堵塞、背压上升的 情况。此外，在将催化剂的悬浮液涂覆在载体上之际，通过使用上述的多种氧化铝，从而能 够抑制催化剂整体的尺寸增大来防止悬浮液的粘度增大，从而能够实现良好的涂覆性。因 此，还能够增加负载有Pt的氧化铝的量，其中，所述负载有Pt的氧化铝有助于生成促进PM燃 烧的N〇2。
[0017] 在本发明所涉及的尾气净化用催化剂中，优选：多种γ-氧化铝包括:不含添加剂 的第一氧化铝；以及将La作为添加剂来含有的第二氧化铝。
[0018] 如上所述，含La的第二氧化铝具有耐热性高、尺寸大这样的特征。不是只使用这样 的第二氧化铝，而是还将不含添加剂的第一氧化铝也一起使用，由此能够在不会大幅影响 催化剂的耐热性的情况下抑制总尺寸。因此，能够防止载体的微孔的狭小化，从而能够防止 载体的微孔的筛眼堵塞以及背压上升。并且，作为氧化铝，不是只使用含La氧化铝亦即第二 氧化铝，而是还使用纯氧化铝亦即第一氧化铝，因此，即使氧化铝含量升高，催化剂的悬浮 液的粘度也不会过于增大，从而能够提高该悬浮液的、涂覆到载体上的涂覆性。因此，能够 提高悬浮液中的负载有Pt的氧化铝量，因此能够进一步促进从NO氧化为有助于PM燃烧的 N〇2，从而能够提高PM燃烧效率。
[0019] 在本发明所涉及的尾气净化用催化剂中，如上所述，为了提高PM的燃烧效率，优 选:催化剂层设置于在颗粒滤清器的上游侧设置的用于柴油机氧化催化剂的蜂窝载体上或 者用于捕集颗粒物的滤清器上。
[0020] 在所述载体为用于捕集颗粒物的滤清器的例子中，优选:所述催化剂层除了包括 成分不同的多种γ-氧化铝和负载在多种上述γ-氧化铝上的Pt外，还包括:释放活性氧的 复合氧化物；以及负载在该复合氧化物上的Pt。
[0021] 通过采用成分不同的多种γ-氧化铝，能够防止滤清器的筛眼堵塞、背压上升，其 结果是，能够减少滤清器再生频率，能够防止耗油量的增加。此外，由于催化剂层包括释放 活性氧的复合氧化物，因此当沉积在滤清器上的ΡΜ与催化剂接触时，ΡΜ借助该催化剂而氧 化燃烧，即使催化剂与ΡΜ处于非接触状态，也会从复合氧化物向ΡΜ供给活性氧，因此ΡΜ燃烧 的持续性良好。
[0022] 在所述载体为用于捕集颗粒物的滤清器的例子中，优选:作为多种所述γ-氧化 铝，包括:不含添加剂的第一氧化铝；以及含La的第二氧化铝。
[0023] 如上所述，含La的第二氧化铝具有耐热性高、尺寸大这样的特征。不是只使用这样 的第二氧化铝，而是还将不含添加剂的第一氧化铝也一起使用，由此能够在不会大幅影响 催化剂的耐热性的情况下抑制总尺寸。因此，能够防止滤清器的微孔的狭小化，从而能够防 止滤清器的筛眼堵塞以及背压上升。其结果是，能够减少滤清器再生频率，能够防止耗油量 的增加。
[0024] 在所述载体为用于捕集颗粒物的滤清器的例子中，优选:作为所述复合氧化物，包 括:不含Ce且含Zr的Zr类复合氧化物；以及含Ce和Zr的CeZr类复合氧化物。
[0025]可以认为是:Zr类复合氧化物具有氧交换能力，其氧化物离子传导性高，能够释放 大量的有助于PM燃烧的活性氧。因此，如果使含Zr的复合氧化物负载Pt，则氧交换反应经由 Pt而得到促进，从而具有出色的PM燃烧性能。并且，可以认为是:含CeZr的复合氧化物具有