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排气净化用催化剂.pdf

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排气 净化 催化剂
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摘要
申请专利号:

CN200680028342.8

申请日:

2006.07.24

公开号:

CN101237933A

公开日:

2008.08.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: B01J35/04; B01D53/94; B01J23/58; B01J23/63; B01J37/02; F01N3/10 主分类号: B01J35/04
申请人: 株式会社卡特勒
发明人: 北村一郎; 滝健一; 平井章雅
地址: 日本静冈县
优?#28909;ǎ?/td> 2005.8.1 JP 223049/2005
专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 代理人: 宋 莉
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法律状态
申请(专利)号:

CN200680028342.8

授权公告号:

101237933B||||||

法律状态公告日:

2011.03.23|||2008.10.01|||2008.08.06

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

提供了一种着火性能优异的排气净化用催化剂。该排气净化用催化剂1包含催化剂基材3和形成在该催化剂基材3上且包含贵金属和耐火性无机氧化物的催化剂涂层5。该排气净化用催化剂的特征在于该催化剂涂层5在排气的流动方向上具?#24418;?#20110;上游的上游部分11和位于下游的下游部分13。该上游部分11具有包括上游部分内层17和上游部分外层15的层状结构。该上游部分内层包含CeO2组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为耐火性无机氧化物,且该上游部分外层15和下游部分13包含ZrO2组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为耐火性无机氧化物。

权利要求书

权利要求书
1.  一种排气净化用催化剂,其包含:
催化剂基材;和
包含贵金属和耐火性无机氧化物且形成在该催化剂基材上的催化剂涂层,
其中,该催化剂涂层在排气的流动方向上包括位于上游的上游部分和位于下游的下游部分,
其中,该上游部分具有包括上游部分内层和上游部分外层的层状结构,且
其中,该上游部分内层包含CeO2的组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为该耐火性无机氧化物,且该上游部分外层和下游部分包含ZrO2的组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为该耐火性无机氧化物。

2.  权利要求1的排气净化用催化剂,
其中该下游部分具有包括下游部分内层和下游部分外层的层状结构,且
其中该下游部分内层和下游部分外层在下列(A)和/或(B)中存在差异:
(A)贵金属的种类和/或浓度;
(B)耐火性无机氧化物的种类。

3.  权利要求2的排气净化用催化剂,其中该下游部分外层包含作为贵金属的Rh。

4.  权利要求1-3中任一项的排气净化用催化剂,其中该上游部分外层包含作为贵金属的Rh。

5.  权利要求1-4中任一项的排气净化用催化剂,其中该上游部分内层包含作为贵金属的Pd。

6.  权利要求1-5中任一项的排气净化用催化剂,其中该上游部分的催化剂涂层的单位体积涂覆量低于该下游部分的催化剂涂层的单位体积涂覆量。

7.  权利要求1-6中任一项的排气净化用催化剂,其中该贵金属主要包含在该上游部分外层的外部区域中。

说明书

说明书排气净化用催化剂
技术领域
本发明涉及一种排气净化用催化剂,其去除来自汽车、摩托?#26723;?#30340;内燃机的排气中所含的有害成分。
背景技术
通过将包含耐火性无机氧化物和贵金属的催化剂涂层涂覆在由陶瓷等制得的基材上而形成排气净化用催化剂。目前,大部分催化剂是同时净化HC、CO和NOx的三元催化剂。
排气净化用催化剂所需的性能之一是,在发动机起动后的快速活化性能(即,着火性能、低温活化性能),即使处于低温范围内亦是如此。人?#19988;?#30740;究例如通过使催化剂层具有双层结构来改善排气净化用催化剂的着火性能(参见专利文献1-4)。
例如,日本专利公报No.3235640(专利文献1)的权利要求1记载了催化剂层的内层包含氧化铈/氧化锆重量比为100/2-100/80的铈-锆复合氧化物,且该催化剂层的外层包含氧化铈/氧化锆重量比为2/100-100/100的铈-锆复合氧化物。
日本未审专利申请公报No.2004-298813(专利文献2)的权利要求1记载了催化剂层的内层为包含通过负载有铂组分的多孔氧化铝构成的负载铂的氧化铝和储氧二氧化铈-氧化锆复合氧化物的复合陶瓷,且该催化剂层的外层为包含下?#24418;?#36136;的复合陶瓷:负载有铑的二氧化铈-氧化锆复合氧化物和负载有铑的氧化铝中的至少一种,它们均由负载有铑组分的低热可?#21040;?#20108;氧化铈-氧化锆复合氧化物或多孔氧化铝构成;和多孔氧化铝和低热可?#21040;?#20108;氧化铈-氧化锆复合氧化物中的至少一种。
日本未审专利申请公报No.2001-70792(专利文献3)的权利要求5记载了催化剂层的内层包含钯,且外层包含同?#22791;?#36733;有铑和铂的基于锆的复合氧化物以及同?#22791;?#36733;有铑和铂的基于铈的复合氧化物。
日本未审专利申请公报No.10-296085(专利文献4)的权利要求1和2记载了催化剂层的内层由包含Ce、Zr、Pd、Ba以及作为主要组分的活性氧化铝的耐火性无机氧化物构成,且该内层的Ce/Zr摩尔比为85/15至30/70。该催化剂层的外层由包含选自Ce、Zr及其化合物中的至少一种、Rh以及作为主要组分的活性氧化铝的耐火性无机氧化物构成,且该外层的Ce/Zr摩尔比为0/100至25/75。
专利文献1:日本专利公报No.3235640
专利文献2:日本未审专利申请公报No.2004-298813
专利文献3:日本未审专利申请公报No.2001-70792
专利文献4:日本未审专利申请公报No.10-296085
发明内容
本发明所要解决的问题
然而,由于全世界对汽车排气排放的规章越来越严,近来要求着火性能进一步改善。
考虑到上述情况,作出本发明,本发明的目的在于提供具有改善的着火性能的排气净化用催化剂。
解决问题所采用的方法
(1)权利要求1的发明提供了一种排气净化用催化剂,其包括催化剂基材、以及包含贵金属和耐火性无机氧化物且形成在该催化剂基材上的催化剂涂层。该催化剂涂层在排气的流动方向上包括位于上游的上游部分和位于下游的下游部分。该上游部分具有包括上游部分内层和上游部分外层的层状结构。该上游部分内层包含CeO2的组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为耐火性无机氧化物,且该上游部分外层和下游部分包含ZrO2的组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物作为耐火性无机氧化物。
根据本发明的排气净化用催化剂,在该催化剂涂层的上游部分的上游内层中,CeO2组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物(在下文中称为“富含Ce的复合氧化物”)吸附排气中的排气组分。催化剂涂层中所含的贵金属分解(degrade)所吸附的排气组分。
由于上述作用,本发明的排气净化用催化剂可获得高的排气净化性能,特别是可获得高的着火性能。具体地说,由于本发明的上游部分内层中含有该富含Ce的复合氧化物,因而可获得较高的排气净化性能和较高的着火性能。
而且,由于该催化剂涂层中的上游部分外层和下游部分包含ZrO2的组成比为50-95重量%的铈-锆复合氧化物(在下文中称为“富含Zr的复合氧化物”),因而,本发明的排气净化用催化剂可获得高的排气净化性能。
在本发明中,该上游部分内层包含铈-锆复合氧化物,该铈-锆复合氧化物总体上处于富含Ce的状态,且该上游部分内层优选仅包含富含Ce的复合氧化物(而不包含富含Zr的复合氧化物)。
而且,该上游部分外层和下游部分包含铈-锆复合氧化物,该铈-锆复合氧化物总体上处于富含Zr的状态,且该上游部分外层和下游部分优选仅包含富含Zr的复合氧化物(而不包含富含Ce的复合氧化物)。
对催化剂基材没有特别限制,只要该催化剂基材通常用于排气净化用催化剂。例如,可使用蜂窝状基材、波纹状基材和整体(monolith)蜂窝状基材。该催化剂基材可由任何耐火性材料制成。例如,可使用由耐火性陶瓷(例如堇青石)或金属(例如铁氧体不锈钢)制成的一体结构型基材。
该贵金属可为,例如,Rh、Pd或Pt。上游部分外层中所含的贵金属可仅为Rh或可为Rh和其它贵金属的组合。上游部分内层中所含的贵金属优选为选自Rh、Pd和Pt中的一种、或者其中两种或多种的组合。下游部?#31181;?#25152;含的贵金属优选为选自Rh、Pd和Pt中的一种、或者其中两种或多种的组合。
该耐火性无机氧化物可为,例如,氧化铝(特别是活性氧化铝)、氧化锆、氧化铈、锆铈复合氧化物、二氧化硅和二氧化?#36873;?#35813;耐火性无机氧化物的优选量为100~300g/升催化剂。
催化剂涂层可含有Ba、La、Nd、Pr或Y。特别优选含有Ba和/或La。Ba和/或La的优选量为0-30g/升催化剂。
在排气流动方向上,上游部分与下游部分的面积比或长度比优选为1∶0.2-5。
可使用例如单一催化剂基材和形成在该催化剂基材上的催化剂涂层,以形成本发明的排气净化用催化剂。在这种情况下,上游部分和下游部分均可形成在该单一催化剂基材上。可位于该下游部分的上游的该上游部分优选为包括作为排气入口的该排气净化用催化剂端面的区域。可位于该上游部分的下游的该下游部分优选为包括作为排气出口的该排气净化用催化剂端面的区域。
本发明的排气净化用催化剂可包括两种或多种催化剂基材的组合。在这种情况下,上游部分可设置在某一催化剂基材的表面且下游部分可设置在其余催化剂基材的表面上。按照排气的流动方向,其上设置有上游部分的催化剂基材可位于上游侧上,而其上设置有下游部分的催化剂基材可位于下游侧上。
本发明的催化剂涂层可仅由上游部分和下游部分两部分构成,或可包括其它区域,例如,上游部分的上游、上游部分和下游部?#31181;?#38388;、或下游部分的下游。
该催化剂涂层的上游部分可由上游部分内层和上游部分外层这两层构成,或可进一步包括其它层。该其它层可设置在上游部分内层的内侧、上游部分内层和上游部分外层之间、或上游部分外层的外侧。
(2)权利要求2的发明提供了如权利要求1所述的排气净化用催化剂,其中该下游部分具有包括下游部分内层和下游部分外层的层状结构,且其中该下游部分内层和下游部分外层在下列(A)和/或(B)中存在差异:(A)贵金属的种类和/或浓度、(B)耐火性无机氧化物的种类。
在本发明的排气净化用催化剂中,可在(A)、或(B)、或(A)和(B)两者中存在差异。这使得可以根据不同目的来对该排气净化用催化剂的性能进行各种设计。
该催化剂涂层的下游部分可?#19978;?#28216;部分内层和下游部分外层这两层构成,或可进一步包括其它层。该其它层可设置在下游部分内层的内侧、下游部分内层和下游部分外层之间、或下游部分外层的外侧。
(3)权利要求3的发明提供了如权利要求2所述的排气净化用催化剂,其中该下游部分外层包含作为贵金属的Rh。
由于该下游部分外层包含Rh,本发明的排气净化用催化剂具有更高的排气净化性能。
(4)权利要求4的发明提供了如权利要求1-3中任一项所述的排气净化用催化剂,其中该上游部分外层包含作为贵金属的Rh。
由于该上游部分外层包含Rh,本发明的排气净化用催化剂具有更高的排气净化性能。
(5)权利要求5的发明提供了如权利要求1-4中任一项所述的排气净化用催化剂,其中该上游部分内层包含作为贵金属的Pd。
由于该下游部分内层包含Pd,本发明的排气净化用催化剂具有更高的排气净化性能。
(6)权利要求6的发明提供了如权利要求1-5中任一项所述的排气净化用催化剂,其中该上游部分的催化剂涂层的单位体积涂覆量低于该下游部分的催化剂涂层的单位体积涂覆量。
在本发明的排气净化用催化剂中,由于该上游部分具有较小的催化剂涂层单位体积涂覆量,因而,该上游部分具有低的热容,在发动机起动后不久即变热,从而获得改善的催化活性。因此,本发明的排气净化用催化剂具有更高的着火性能。
上游部分与下游部分的催化剂涂层的单位体积涂覆量之比优选为1∶1-5,且更优选为1∶1.1-2.0。
(7)权利要求7的发明提供了如权利要求1-6中任一项所述的排气净化用催化剂,其中贵金属主要包含在上游部分外层的外部区域中。
由于贵金属(例如,Rh)主要包含在上游部分外层的外部区域中,本发明的排气净化用催化剂具有更高的排气净化性能(特别是着火性能)。
主要包含在外部区域中意味着,例如,?#24065;浴癟?#21271;?#31034;上游部分外层的厚度时,上游部分外层中所含的80重量%或更多的贵金属位于由上游部分外层的表面至深度aT(a为0.1-0.2)的区域中。
附图说明
图1为显示了本发明第一实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图2为显示了第二实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图3为显示了第三实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图4为显示了第四实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图5为显示了第五实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图6为显示了第六实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图7为显示了第七实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图8为显示了第八实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图9为显示了第九实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图10为显示了第十实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图11为显示了第十一实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图12为显示了第十二实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图13为显示了第十三实施例的排气净化用催化剂结构的说明图。
图14为显示了对比例1的排气净化用催化剂结构的说明图。
图15为显示了对比例2的排气净化用催化剂结构的说明图。
图16为显示了对比例3的排气净化用催化剂结构的说明图。
图17为显示了对比例4的排气净化用催化剂结构的说明图。
附图标号说明
1...排气净化用催化剂
3...基材
5...催化剂涂层
7...入口端
9...出口端
11...上游部分
13...下游部分
13a...下游部分内层
13b...下游部分外层
15...上游部分外层
17...上游部分内层
具体实施方式
下面,通过实施例来对本发明作具体说明。
实施例1
a)参照图1,对实施例1的排气净化用催化剂1的结构进行描述。在图1和稍后描述的图2-17中,“CZ?#21271;?#31034;富含Ce的复合氧化物,“ZC?#21271;?#31034;富含Zr的复合氧化物,“Al?#21271;?#31034;氧化铝,且“Sub?#21271;硎净?#26448;。
该排气净化用催化剂1由基材(催化剂基材)3和形成在该基材3表面上的催化剂层5构成。基材3为长100mm、容量1.0L且孔(cell)密度为900孔/英寸2的整体蜂窝状基材。催化剂涂层5形成在基材3的孔的内表面上。在图1中,左端为孔的入口端7且右端为孔的出口端9。因此,从入口端7到出口端9的方向是排气的流动方向。(虽然仅在图1中以箭头表示气流,但同样适用于其它的图。)
催化剂涂层5包括上游部分11和下游部分13,其中,该上游部分11横跨从入口端7开始的50mm的区域且该下游部分13横跨从出口端9开始的50mm的区域(即,从上游部分11的最下游端至出口端9的部分)。而且,上游部分11包括上游部分外层15和上游部分内层17。
该上游部分外层15包括作为贵金属的Rh(0.75g)、氧化铝和富含Zr的复合氧化物。该上游部分内层17包括氧化铝和富含Ce的复合氧化物(耐火性无机氧化物)。该下游部分13包括作为贵金属的Rh(0.25g)和Pd(1.0g)、氧化铝和富含Zr的复合氧化物(耐火性无机氧化物)。
b)对实施例1的排气净化用催化剂1的制造方法进行描述。
浆液S1A、S1B和S1C如下制备。
(浆液S1A)
混合下列组分(细粉;下同)以制备浆液S1A。
氧化铝:25g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):25g
水:50g
(浆液S1B)
混合下列组分以制备浆液S1B。
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铑溶液:含0.75g铑的量
水:50g
(浆液S1C)
混合下列组分以制备浆液S1C。
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸钯溶液:含1.0g钯的量
水:100g
在从入口端7开始的50mm区域中,将50g的浆液S1A涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时。通过该步骤形成上游部分内层17。
在下文中可使用同样的?#31245;?#21644;煅烧条件。在本说明书中,浆液的涂覆量是指固体材料的重量。
随后,将50.75g的浆液S1B(含0.75g的铑)涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时。通过该步骤形成上游部分外层15。
然后,在从出口端9开始的50mm区域(即,未涂覆浆液S1A或S1B的部分)中,将101.25g的浆液S1C(含0.25g铑和1.0g钯)涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时。通过该步骤形成下游部分13,并从而完成该排气净化用催化剂1。
实施例2
如图2所示,实施例2的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例2与实施例1的区别在于该下游部分外层15中所含的贵金属为0.75g的Pd。
实施例2的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例2中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S2,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S2)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸钯溶液:含0.75g钯的量
水:100g
在实施例2中,对浆液S1A进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。然后,将50.75g的浆液S2(包含0.75g的钯)代替浆液S1B涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例3
如图3所示,实施例3的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例3与实施例1的区别在于该上游部分外层15中所含的贵金属为0.75g的Pt。
实施例3的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例3中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S3,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S3)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铂溶液:含0.75g铂的量
水:100g
在实施例3中,对浆液S1A进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。然后,将50.75g的浆液S3(包含0.75g的铂)代替浆液S1B涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例4
如图4所示,实施例4的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例4与实施例1的区别在于该上游部分外层15中所含的贵金属为0.375g的Rh和0.375g的Pd。
实施例4的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例4中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S4,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S4)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铑溶液:含0.375g铑的量
硝酸钯溶液:含0.375g钯的量
水:50g
在实施例4中,对浆液S1A进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。然后,将50.75g的浆液S4(包含0.375g的铑和0.375g的钯)代替浆液S1B涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例5
如图5所示,实施例5的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例5与实施例1的区别在于该上游部分外层15中所含的贵金属为0.375g的Rh和0.375g的Pt。
虽然实施例5的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同,但使用通过混合下列组分而制备的浆液S5,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S5)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铑溶液:含0.375g铑的量
硝酸铂溶液:含0.375g铂的量
水:50g
在实施例5中,对浆液S1A进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。然后,将50.75g的浆液S5(包含0.375g的铑和0.375g的铂)代替浆液S1B涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例6
如图6所示,实施例6的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例6与实施例1的区别在于该上游部分外层15中所含的贵金属为0.375g的Pd和0.375g的Pt。
实施例6的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例6中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S6,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S6)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸钯溶液:含0.375g钯的量
硝酸铂溶液:含0.375g铂的量
水:50g
在实施例6中,对浆液S1A进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。然后,将50.75g的浆液S6(包含0.375g的钯和0.375g的铂)涂覆到已涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例7
如图7所示,实施例7的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例7与实施例1的区别在于该下游部分13中所含的贵金属为0.25g的Rh和1.0g的Pt。
实施例7的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例7中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S7,?#28304;?#26367;浆液S1C。
(浆液S7)
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸铂溶液:含1.0g铂的量
水:100g
在实施例7中,在从出口端9开始的50mm区域中,将101.25g的浆液S7(包含0.25g的Rh和1.0g的Pt)代替浆液S1C涂覆到基材3的孔上,进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该下游部分13。该上游部分11的形成方法与实施例1的方法相同。
实施例8
如图8所示,实施例8的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例8与实施例1的区别在于该下游部分13中所含的贵金属为0.25g的Rh、0.5g的Pd和0.5g的Pt。
实施例8的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例8中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S8,?#28304;?#26367;浆液S1C。
(浆液S8)
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸钯溶液:含0.5g钯的量
硝酸铂溶液:含0.5g铂的量
水:100g
在实施例8中,在从出口端9开始的50mm区域中,将101.25g的浆液S8(包含0.25g的Rh、0.5g的Pd和0.5g的Pt)代替浆液S1C涂覆到基材3的孔上,进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成下游部分13。该上游部分11的形成方法与实施例1的方法相同。
实施例9
a)如图9所示,实施例9的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例9与实施例1的区别在于该下游部分13分为下游部分内层13a和下游部分外层13b,且分别在下游部分外层13b和下游部分内层13a中包含作为贵金属的0.25g的Rh和1.0g的Pd。
b)虽然实施例9的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同,但在下游部分13的形成方法上存在一些差异。下面将主要针对这些差异进行描述。
首先,通过混合下列组分,分别制备浆液S9A和浆液S9B,它们用作形成下游部分13的浆液。
(浆液S9A)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸钯溶液:含1.0g钯的量
水:50g
(浆液S9B)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
水:50g
然后,以与实施例1相同的方式,使用浆液S1A和浆液S1B形成上游部分内层17和上游部分外层15。
随后,在从出口端9开始的50mm区域(即,未涂覆浆液S1A或S1B的部分)中,将51g的浆液S9A(包含1.0g的Pd)涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时并在500℃下煅烧一小时。通过该步骤,形成下游部分内层13a。
此外,将50.25g的浆液S9B(包含0.25g的Rh)涂覆到预先涂覆有浆液S9A的区域上,进行?#31245;?#21644;煅烧。从而,形成下游部分外层13b,并完成该排气净化用催化剂1。
实施例10
如图10所示,实施例10的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例10与实施例1的区别在于上游部分内层17中包含0.5g作为贵金属的Pd且该下游部分13中所含的贵金属为0.25g的Rh和0.5g的Pd。
实施例10的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例10中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S10A,?#28304;?#26367;浆液S1A。而且,使用通过混合下列组分而制备的浆液S10B,?#28304;?#26367;浆液S1C。
(浆液S10A)
氧化铝:25g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):25g
硝酸钯溶液:含0.5g钯的量
水:50g
(浆液S10B)
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸钯溶液:含0.5g钯的量
水:100g
在实施例10中,在从入口端7开始的50mm区域中,将50.5g的浆液S10A(包含0.5g的Pd)代替浆液S1A涂覆到基材3的孔上,进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成上游部分内层17。然后,以与实施例1相同的方式,在上游部分内层17上形成上游部分外层15。
随后,在从出口端9开始的50mm区域中,将100.75g的浆液S10B(包含0.25g的Rh和0.5g的Pd)代替浆液S 1C进行涂覆、?#31245;?#21644;煅烧。从而,形成下游部分13,并完成该排气净化用催化剂1。
实施例11
如图11所示,实施例11的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例11与实施例1的区别在于上游部分11中的涂覆量为50.75g,该涂覆量小于下游部分13中的101.25g的涂覆量。
实施例11的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例11中,浆液S1A的涂覆量为25g,以形成上游部分内层17,且使用通过混合下列组分而制备的浆液S11,?#28304;?#26367;浆液S1B。
(浆液S11)
氧化铝:12.5g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):12.5g
硝酸铑溶液:含0.75g铑的量
水:25g
在实施例11中,在从入口端7开始的50mm区域中,将25g的浆液S1A涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时并在500℃下煅烧一小时。从而,形成上游部分内层17。
随后,将25.75g的浆液S11(包含0.75g的Rh)涂覆到预先涂覆有浆液S1A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧。从而,形成上游部分外层15。该下游部分13的形成方法与实施例1相同。
实施例12
如图12所示,实施例12的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。实施例12与实施例1的区别在于上游部分内层17、上游部分外层15以及下游部分13均包含钡和镧。
实施例12的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与实施例1的方法相同。在实施例12中,使用通过混合下列组分而制备的浆液S12A,?#28304;?#26367;浆液S1A。使用通过混合下列组分而制备的浆液S12B,?#28304;?#26367;浆液S1B。而且,使用通过混合下列组分而制备的浆液S12C,?#28304;?#26367;浆液S1C。
(浆液S12A)
氧化铝:25g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):25g
硫酸钡:5g
碳酸镧:2.5g
水:57.5g
(浆液S12B)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
硫酸钡:5g
碳酸镧:2.5g
硝酸铑溶液:含0.75g铑的量
水:82.5g
(浆液S12C)
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硫酸钡:10g
碳酸镧:5g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸钯溶液:含1.0g钯的量
水:115g
在实施例12中,在从入口端7开始的50mm区域中,将57.5g的浆液S12A代替浆液S1A涂覆到基材3的孔上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成该上游部分内层17。
然后,将58.25g的浆液S12B(包含0.75g的Rh)涂覆到预先涂覆有浆液S12A的区域上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成上游部分外层15。
随后,在从出口端9开始的50mm区域中,将116.25g的浆液S12C(包含0.25g的Rh和1.0g的Pd)涂覆到基材3的孔上,并进行?#31245;?#21644;煅烧,以形成下游部分13。
实施例13
如图13所示,实施例13的排气净化用催化剂1具有与实施例1的排气净化用催化剂基本上相同的结构。然而,作为贵金属的Rh主要包含在上游部分外层15的表层区域中(在外部区域内)。具体地说,上游部分外层15的厚度为100μm,且全部Rh负载在从上游部分外层15的表面至10μm深度的区域内。
实施例13的排气净化用催化剂1如下制造。
首先,在从入口端7开始的50mm区域中,将25g的浆液S1A涂覆到与实施例1相同的基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,以形成上游部分内层17。
然后,将50g的下述特定的浆液S13涂覆到预先涂覆有浆液S1A的区域上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时。
(浆液S13)
氧化铝:25g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):25g
水:50g
随后,使用硝酸铑溶液,使得0.75g的Rh负载在预先涂覆有浆液S1A和浆液S13的区域中,并在250℃下?#31245;?#19968;小时。
此外,在从出口端9开始的50mm区域中,将100g的浆液S13(固体材料的总量为100g)涂覆在基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时并在500℃下煅烧一小时。在煅烧后,使用硝酸铑溶液和硝酸铂溶液,使得0.25g的Rh和1.0g的Pd负载在预先涂覆有浆液S 13的区域中(在从出口端9开始的50mm区域中),并在250℃下?#31245;?#19968;小时。从而,完成该排气净化用催化剂1。
(对比例1)
参考图14,对对比例1的排气净化用催化剂1的结构进行描述。该排气净化用催化剂1包括在与实施例1相同的基材3的孔表面上的催化剂涂层5。该催化剂涂层5包括如实施例1的上游部分内层17、上游部分外层15和下游部分13。该上游部分内层17包括氧化铝和富含Zr的复合氧化物。该上游部分外层15包括作为贵金属的Rh(0.75g)、氧化铝和富含Ce的复合氧化物。该下游部分13包括作为贵金属的Rh(0.25g)和Pd(1.0g)、氧化铝和富含Zr的复合氧化物。
下面将对对比例1的排气净化用催化剂1的制造方法进行描述。
首先,在从入口端7开始的50mm区域中,将50g的浆液S13涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,以形成该上游部分内层17。
然后,将50.75g的下述特定的浆液SP1(包含0.75g的Rh)涂覆到预先涂覆有浆液S13的区域上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,以形成上游部分外层15。
(浆液SP1)
氧化铝:25g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):25g
硝酸铑溶液:含0.75g铑的量
水:50g
随后,在从出口端9开始的50mm区域中,将101.25g的浆液S1C(包含0.25g的Rh和1.0g的Pd)涂覆到基材3的孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,以形成该下游部分13。
(对比例2)
如图15所示,对比例2的排气净化用催化剂1具有与对比例1基本上相同的结构。对比例2与对比例1的区别在于上游部分外层15包含富含Zr的复合氧化物而不是富含Ce的复合氧化物。
对比例2的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与对比例1的方法相同。在对比例2中,将50.75g的浆液S1B(包含0.75g的Rh)代替浆液SP1进行涂覆,以形成上游部分外层15。
(对比例3)
如图16所示,对比例3的排气净化用催化剂1具有与对比例1基本上相同的结构。对比例3与对比例1的区别在于上游部分内层17和下游部分13中所含的耐火性无机氧化物为富含Ce的复合氧化物,且上游部分外层15中所含的耐火性无机氧化物为富含Zr的复合氧化物。
对比例3的排气净化用催化剂1的制造方法基本上与对比例1的方法相同,但部分不同。具体地说,将50g的浆液S1A代替浆液S13进行涂覆,以形成该上游部分内层17。而且,将50.75g的浆液S1B(包含0.75g的Rh)代替浆液SP1进行涂覆,以形成上游部分外层15。此外,将101.25g的下述特定的浆液SP3(包含0.25g的Rh和1.0g的Pd)代替浆液S1C进行涂覆,以形成下游部分13。
(浆液SP3)
氧化铝:50g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含0.25g铑的量
硝酸钯溶液:含1.0g钯的量
水:50g
(对比例4)
如图17所示,对比例4的排气净化用催化剂1的结构包括形成在与实施例1相同的基材3的孔表面上的催化剂涂层5。与实施例1-13不同,该催化剂涂层5不分为上游部分和下游部分。催化剂涂层5具有包括内层19和外层21的两层结构。该内层19含有氧化铝、富含Ce的复合氧化物和1.0g作为贵金属的Pd。该外层21含有氧化铝、富含Zr的复合氧化物和1.0g作为贵金属的Rh。
对比例4的排气净化用催化剂1可如下制造。
首先,将101.0g的下述特定的浆液SP4A(包含1.0g的Pd)涂覆到与实施例1相同的基材3的整个孔上,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,从而形成内层19。
(浆液SP4A)
氧化铝:50g
富含Ce的复合氧化物(CeO2的组成比为80重量%):50g
硝酸钯溶液:含1.0g钯的量
水:100g
然后,将101.0g的下述特定的浆液SP4B(包含1.0g的Rh)涂覆到预先涂覆有浆液SP5A的区域中,在250℃下?#31245;?#19968;小时,并在500℃下煅烧一小时,从而形成外层21。
(浆液SP4B)
氧化铝:50g
富含Zr的复合氧化物(ZrO2的组成比为80重量%):50g
硝酸铑溶液:含1.0g铑的量
水:100g
对实施例1-13和对比例1-4中的每一个测定着火性能。
(试验方法)
在进行相当于80,000Km运行的耐久性试验后,将根据各实施例和对比例的每种排气净化用催化剂安装在具有2.0L排量发动机的实?#24335;?#36890;工具上。在根据日本11模式试验进?#24615;?#34892;试验后,测量HC、CO和NOx的排放。
表1显示了试验结果。
[表1]
  试样  HC排放  (g/试验)  CO排放  (g/试验)  NOx排放  (g/试验)  实施例1  0.44  1.41  0.32  实施例2  0.47  1.50  0.39  实施例3  0.50  1.55  0.40  实施例4  0.45  1.49  0.38  实施例5  0.47  1.53  0.40  实施例6  0.39  1.35  0.25  实施例7  0.49  1.38  0.30  实施例8  0.47  1.43  0.37  实施例9  0.39  1.35  0.28  实施例10  0.40  1.33  0.26  实施例11  0.40  1.33  0.29
  实施例12  0.42  1.37  0.27  实施例13  0.37  1.30  0.27  对比例1  0.66  1.87  0.63  对比例2  0.58  1.65  0.57  对比例3  0.70  1.99  0.66  对比例4  0.70  2.00  0.66
如表1所示,与对比例1-4的排气净化用催化剂的HC、CO和NOx排放相比,实施例1-13的排气净化用催化剂的HC、CO和NOx排放明显得低。具体地说,由于上游部分内层17中包含Pd,因而,实施例10的排气净化用催化剂的排放更低。而且,由于该上游部分11的单位体积涂覆量低于该该下游部分13的单位体积涂覆量,因而,实施例11的排气净化用催化剂的排放更低。而且,由于贵金属主要包含在上游部分外层15的表层区域和下游部分13中,因而,实施例13的排气净化用催化剂的排放更低。
通过上述实验,证明实施例1-13中的每种排气净化用催化剂的着火性能优异。
应当理解,本发明不限于上述实施例,而是在不背离本发明的范围内,可以各种形式实施。

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