CN110785231B - 废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供能够在低温下净化废气中的烃、一氧化碳和氮氧化物的废气净化用催化剂，本发明的废气净化用催化剂在三维结构体(1)上设有含钯区域(2)、在区域(2)上从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域(3)和第二区域(4)，第一区域(3)所含钕的浓度高于第二区域(4)所含钕的浓度。

Description

废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法
技术领域
本发明涉及废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法，详细涉及能够低温净化废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法。
背景技术
人们业已提出许多同时除去废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的废气净化方法。
例如，人们提出一种技术：在催化剂载体上反复负载催化剂成分并改变该反复负载部分所含贵金属的浓度，从而即使废气所含毒性成分附着在催化剂上，也能够保护一定数量的催化剂活性成分免受有毒物质影响，不会出现催化剂活性成分一中毒就导致该催化剂活性下降的情况(专利文献1)。另外，为了提高催化剂所含储氧成分与废气的接触效率，人们提出在催化剂上反复负载的技术(专利文献2)。另外，考虑到Pt、Pd、Rh等各种贵金属的作用，人们还提出以下技术：反复负载催化剂成分，然后分开载体上直接负载的部分含有的Pt和Pd存在的区域，从而净化废气中的HC、NOx(专利文献3)。
但是，随着废气法规要求的日益严格，原有的废气净化用催化剂变得越来越无法充分满足要求。特别是，现在无法充分利用对NOx有还原效果的铑性能。例如，由于废气与催化剂接触后，NOx等被净化成分与氧气的浓度发生变化，因此从废气入口侧向出口侧的被净化成分被净化(处理)的量发生变化，所以难以充分净化废气。具体来讲，例如汽车从怠速状态变为行驶状态时，会瞬间产生大量高温废气，导入废气净化用催化剂中。但是废气净化用催化剂的温度低于废气温度。因此，以往的废气净化用催化剂难以立即对废气进行净化。即，以往的废气净化用催化剂对废气的响应性低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开特许公报[特许公开第2013-6179号公报]
专利文献2：日本公开特许公报[特许公开第2005-505403号公报]
专利文献3：日本公开特许公报[特许公开第2010-5590号公报]
发明内容
发明要解决的问题
上述专利文献1～3中的技术限于可以简单净化废气中的HC和NOx，但不能说充分适用于废气温度较低时的情况。
考虑到上述问题，本发明旨在提供一种废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法，该废气净化用催化剂能够对在催化剂难以充分作用的低温时排出的废气中的HC、CO和NOx有效地净化。根据本发明的废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法能够低温净化NOx。特别是，本发明旨在提供以下的响应性优异的净化用催化剂及使用其的废气净化方法：从导入少量低温废气的状态变为瞬间导入大量高温废气的状态时，即，即使在不仅废气温度急剧上升、而且相对于催化剂的空间速度(单位时间内通过单位体积催化剂的废气容量(h-1))急剧加速的情况下，也能够处理大量高温废气并且反应性能优异。另外，根据本发明的废气净化用催化剂能够长时间净化NOx，是具备耐久性的催化剂。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述问题，本发明人经过大量研究，发现以下废气净化用催化剂，从而完成以下发明。
即，本发明的废气净化用催化剂具有以下特征：在三维结构体上设有含钯区域，在该含钯区域上且从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域和第二区域，第一区域所含钕的浓度与第二区域所含钕的浓度相同或相比更高。
发明的效果
根据本发明起到如下效果：能够提供可以对催化剂难以充分作用的低温时排出的废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)有效净化的废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法。
附图说明
[图1]为显示一个实施方案(实施例1)的废气净化用催化剂大致结构的正视图。
[图2]为显示以往(比较例1)的废气净化用催化剂大致结构的正视图。
具体实施方式
下面详细介绍本发明的实施方式。但本发明并不限于这些实施方式，而是可以在规定范围内进行各种变更，通过适当组合不同实施方式公开的技术手段而产生的实施方式也属于本发明技术范围。另外，除非另有说明，否则本说明书中表示数值范围的“A～B”指“A以上且B以下”。另外，当各元素有质量或物性相关的特征时，分别记录换算式和物质名称等。
根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂(以下有时简称“催化剂”)在三维结构体上设有含钯区域，在该含钯区域上从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域和第二区域，第一区域中所含钕的浓度与第二区域所含钕的浓度相同或相比更高。另外，(i)优选该第一区域中所含钕的浓度与该第二区域中所含钕的浓度相同或相比更高，(ii)更优选第一区域和第二区域中所含钕的浓度与含钯区域中所含钕的浓度相同或相比更高，(iii)更优选第一区域和第二区域具有含钕氧化锆，(iv)该第一区域和该第二区域优选使用多种具有不同钕含有率的含钕氧化锆。另外，根据本发明一实施方式的废气净化方法使用上述废气净化用催化剂净化废气。
(三维结构体)
本发明的一实施方式使用的三维结构体只要是能够在其表面上负载催化剂的结构体即可，并没有特定限制，但流穿型蜂窝、封堵孔蜂窝、泡孔条纹型蜂窝、板状、波板状等作为催化剂载体而常用的形状的结构体是优选的，更优选的是流穿型蜂窝状结构体。三维结构体的材质是具有耐热性的材质即可，并没有特定限制，但能够适当地使用不锈钢等铁系金属、堇青石、SiC、氧化铝等陶瓷材料。
三维结构体作为废气净化用的三维结构体一直在市场上有销售，因此，可使用这样的三维结构体。三维结构体的尺寸可以根据处理的废气量适当地选择理想的尺寸和形状。
三维结构体长度为200mm以下，优选为160mm以下、进一步优选为120mm以下，最优选为100mm以下；另外，为30mm以上，优选为50mm以上、更优选为60mm以上，最优选为70mm以上。
三维结构体截面的等效直径为60mm以上，优选为70mm以上；另外，为120mm以下，优选为100mm以下。
三维结构体的容积为0.4升(以下有时简记为“L”)以上，优选为0.5L以上、更优选为0.6L以上；另外，为2.0L以下，优选为1.6L以下、更优选为1.4L以下。
在三维结构体有孔时，其孔的形状可以是三角形、四角形、六角形、圆形等任一形状，优选为四角形、六角形。孔的数量优选为15个/cm2～190个/cm2，更优选为60个/cm2～140个/cm2。
(含钯区域)
三维结构体上设有含钯区域。该含钯区域至少含有钯即可。相对于三维结构体，该区域中所含钯的量换算成金属后为0.1g/L以上(下面有时将每1升三维结构体的各成分量表示为“g/L”。关于“权利要求书”也是同样的。)，更优选为0.2g/L以上、进一步优选为0.4g/L以上，最优选为2g/L以上。在钯含量小于0.1g/L时，三维结构体中的反应位点不足。另外，相对于三维结构体，该区域中所含钯的量换算成金属后为20g/L以下，更优选为15g/L以下、进一步优选为10g/L以下，最优选为5g/L以下。在钯的量超过20g/L时，反应效率下降。
该含钯区域中所含钯的浓度优选为1质量％以上，更优选为2质量％以上；另外，优选为10质量％以下，更优选为8质量％以下。本说明书中的“浓度”是指对象区域中所含各成分质量相对于所有成分总质量的百分率(％)。以下，就关于“浓度”的记载而言，针对其它区域中的该成分也是相同的。予以说明，钯、铑和铂都换算成金属、其它成分都换算成氧化物，分别用百分率表示。
根据需要，该区域还可以含有铂、铑，但是，为了突出钯的效果，优选铂、铑的量少。
作为钯、铂、铑(有时统称“贵金属”)原料，可以使用硝酸盐和氯盐等，更优选使用硝酸盐。
该区域的长度以废气流入侧为起点，优选为三维结构体长度的50％以上，更优选为60％以上、进一步优选为70％以上，最优选为80％以上；另外，优选为85％以下，更优选为90％以下、进一步优选为95％以下，最优选为100％以下。
作为该区域中所含的贵金属以外的成分，可举出：通常在催化剂中使用的α-氧化铝、γ-氧化铝、θ-氧化铝等氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或者这些的混合物、或者这些的复合氧化物等耐火性无机氧化物；碱金属氧化物、Mg、碱土金属氧化物、La、Ce、Nd等稀土金属氧化物、过渡金属氧化物。上述示例成分中，更优选作为耐火性无机氧化物的氧化铝或者氧化锆、可以储存氧的储氧物质(例如二氧化铈等)或者提高耐火性的镧。上述氧化物可以适当使用市售的氧化物。
在稀土元素中，铈的氧化物作为储氧物质，可以与钯相互作用，能够在低温下提高NOx的净化性能。相对于三维结构体，该区域中所含的铈的量换算成CeO2后为1g/L以上，更优选为5g/L以上。在氧化铈的量低于1g/L时，储氧量不足。另外，相对于三维结构体，氧化铈的量换算成CeO2后为50g/L以下，更优选为30g/L以下。在氧化铈的量超过50g/L时，区域的耐热性不足。使用镧时，相对于三维结构体，换算成La2O3后，为1g/L以上，更优选为3g/L以上、更优选为8g/L以上；另外，为30g/L以下，优选为20g/L以下。该含钯区域中含有钕时，优选比该第一区域或者该第二区域中所含的钕的量少。
相对于三维结构体，该区域中使用的耐火性无机氧化物的量为5g/L以上，更优选为30g/L以上、进一步优选为50g/L以上；另外，为150g/L以下，更优选为120g/L以下，进一步优选为100g/L以下。相对于三维结构体，该区域中使用的碱土金属氧化物的量为1g/L以上，更优选为5g/L以上；另外，为25g/L以下，更优选为15g/L以下。相对于三维结构体，该区域中使用的除铈和镧之外的稀土金属氧化物的量为1g/L以上，更优选为5g/L以上；另外，为25g/L以下，更优选为15g/L以下。相对于三维结构体，该区域中使用的过渡金属氧化物的量为1g/L以上，更优选为5g/L以上；另外，为25g/L以下，更优选为15g/L以下。
特别是，相对于三维结构体，该区域中使用的氧化锆的量换算成ZrO2后为5g/L以上，更优选为10g/L以上。在氧化锆含量低于5g/L时，区域的耐热性不足。另外，相对于三维结构体，氧化锆的量为50g/L以下，更优选为40g/L以下，进一步优选为30g/L以下。在氧化锆的量超过50g/L时，因为其它成分的浓度将下降，因此其它成分的效果容易下降。
相对于1升(L)三维结构体，设于该含钯区域中的所有成分的量为10g/L以上，优选为50g/L以上、更优选为70g/L以上、进一步优选为90g/L以上，最优选为100g/L以上；另外为220g/L以下，优选为200g/L以下，更优选为150g/L以下。
(第一区域)
第一区域在含钯区域上且设于废气流入侧。该第一区域至少含有钕即可。因为钕可以抑制铑的移动和聚集，因此含钕区域中含有铑是有效的。铑的含量越高，钕的含量也越高，这是优选的。相对于三维结构体，钕的量换算成Nd2O3后为0.1g/L以上，更优选为2g/L以上。在钕的量低于0.1g/L时，贵金属的移动抑制效果、特别是铑的移动抑制效果将下降，因此不优选。另外，相对于三维结构体，钕的量换算成Nd2O3后为20g/L以下，更优选为10g/L以下、进一步优选为9g/L以下，最优选为7g/L。在钕的量超过20g/L时，难以获得与增加的钕的量对应的贵金属的移动抑制效果。
除了作为氧化物使用以外，第一区域所含的钕优选与其它金属形成复合氧化物。例如，可以使用钕与锆、铝或钛等形成的复合氧化物(含钕复合氧化物)，优选为钕和锆形成的含钕氧化锆。更优选的是，使用钕含有率高的含钕氧化锆(1)和钕含有率低的含钕氧化锆(2)中的至少任一者，最优选的是，使用该含钕氧化锆(1)和该含钕氧化锆(2)这两者。钕含有率高的含钕复合氧化物(1)所含的钕(换算成Nd2O3)为15质量％以上，更优选为20质量％以上；另外，为40质量％以下，优选为30质量％以下。另一方面，钕含有率低的含钕复合氧化物(2)所含的钕(换算成Nd2O3)为1质量％以上，优选为3质量％以上；另外，为10质量％以下，优选为7质量％以下。
作为第一区域中所含的钕以外的成分，可举出：通常在催化剂中使用的α-氧化铝、γ-氧化铝、θ-氧化铝等氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或者这些的混合物、以及这些的复合氧化物等耐火性无机氧化物；碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物(钕除外)、过渡金属氧化物。上述示例成分中，更优选为作为耐火性无机氧化物的氧化铝或者氧化锆、可以储存氧的储氧物质(例如氧化铈等)或者提高耐火性的镧，进一步优选为γ-氧化铝、θ-氧化铝、氧化锆、氧化铈。
特别是，相对于三维结构体，该第一区域所用氧化锆的量为2g/L以上，更优选为3g/L以上，进一步优选为5g/L以上。在氧化锆的量低于2g/L时，第一区域的耐热性不足。另外，相对于三维结构体，氧化锆的量为50g/L以下，更优选为30g/L以下。在氧化锆的量超过50g/L时，因为其它成分的浓度将下降，因此其它成分的效果容易下降。
第一区域中还可含有铂、钯、铑等贵金属。作为贵金属，更优选铂、铑，进一步优选为铑。就第一区域所用铂或钯的量而言，根据废气的状态，可以是铂或钯不产生效果的程度的量、即实际上0g/L，根据废气的状态，相对于三维结构体，换算成金属后分别为大于0g/L，优选为0.01g/L以上、更优选为0.02g/L以上；另外，为12g/L以下，更优选为10g/L以下。相对于三维结构体，第一区域所用铑的量换算成金属后为0.05g/L以上，更优选为0.1g/L以上、进一步优选为0.12g/L以上；另外，为1.2g/L以下，更优选为1.0g/L以下，进一步优选为0.5g/L以下。
该第一区域所含铑浓度为0.2质量％以上，优选为0.25质量％以上；另外，为0.5质量％以下，更优选为0.4质量％以下。
另外，相对于三维结构体，该第一区域中所含钯的量为0.1g/L以上，优选为0.13g/L以上；另外，小于1g/L，优选为0.7g/L以下，更优选为0.5g/L以下。
该第一区域中所含钯浓度为0.2质量％以上，优选为0.25质量％以上；另外，为0.5质量％以下，优选为0.4质量％以下。
相对于1升(L)三维结构体，设于该第一区域中的所有成分的量为21g/L以上，优选为30g/L以上、更优选为50g/L以上；另外，为120g/L以下，优选低于100g/L、更优选低于90g/L，进一步优选为低于70g/L。
以废气流入侧为起点，第一区域的长度优选为20mm以上，更优选为25mm以上，进一步优选为30mm以上。如果第一区域的长度小于20mm，则废气流入侧的贵金属将不足，导致废气净化率下降。另外，以废气流入侧为起点，第一区域的长度优选为50mm以下，更优选为40mm以下，进一步优选为35mm以下。如果第一区域的长度大于50mm，则废气流入侧的贵金属不能集中负载，导致废气净化率下降。
此处，各区域长度是指制成的催化剂或者负载各区域的三维结构体经分割后、内部该区域长度最小值Lmin与最大值Lmax的平均值“(Lmin+Lmax)÷2”。
后述的各料浆在三维结构体上的涂布状态(涂布长度、涂布厚度和涂布量)可以采用以下方法确认：例如先破坏在若干涂布条件下涂布各料浆而形成的催化剂，然后使用游标卡尺、电子天平和三维(3D)显微镜等显微镜测定上述长度、厚度和涂布量。另外，还可以不破坏催化剂，使用X射线、CT装置测定上述长度、厚度和涂布量。在确认涂布成期望长度、厚度和涂布量的涂布条件下，通过涂布后述的各料浆，能够容易生产合适的催化剂。
(第二区域)
第二区域位于含钯区域上且设于废气流出侧。优选设于该含钯区域上并作为废气流出侧的没有设置该第一区域的部分。该第二区域优选含有钕。因为钕可以抑制铑的移动和聚集，因此含钕区域包含铑是有效的。铑的含量越高、钕的量也越高，这是优选的。相对于三维结构体，该钕的量换算成Nd2O3为0.1g/L以上，更优选为1g/L以上，进一步优选为2g/L以上。耐火性无机氧化物的量多时，如果钕的量低于0.1g/L，则贵金属的移动抑制效果下降。另外，相对于三维结构体，该钕的量换算成Nd2O3为20g/L以下，更优选为10g/L以下、进一步优选为9g/L以下，最优选为7g/L以下。在钕的量超过20g/L时，相对于该第二区域中所含的贵金属量，钕过剩，与钕的量相应的效果下降。
除了作为氧化物使用以外，第二区域中所含的钕优选与其它金属形成复合氧化物。例如，可以使用钕与锆、铝或钛等形成的含钕复合氧化物，优选为钕和锆形成的含钕氧化锆。进一步优选的是，使用钕含有率高的含钕氧化锆(1)和钕含有率低的含钕氧化锆(2)中的至少一者，最优选使用该含钕氧化锆(1)和该含钕氧化锆(2)这两者。钕含有率高的含钕复合氧化物(1)中含有的钕(换算成Nd2O3)为15质量％以上，优选为20质量％以上；另外，为40质量％以下，优选为30质量％以下。另一方面，钕含有率低的含钕复合氧化物(2)中含有的钕(换算成Nd2O3)为1质量％以上，优选为3质量％以上；另外为10质量％以下，优选为7质量％以下。
相对于1升(L)三维结构体，设于该第二区域中的所有成分的量为21g/L以上，优选为30g/L以上、更优选为50g/L以上；另外，为120g/L以下，优选低于100g/L、更优选低于90g/L，最优选低于70g/L。
第二区域的长度优选为从第一区域处的废气流出侧端部开始、直到三维结构体中废气流出侧端部为止的长度。
作为第二区域中所含的钕以外的成分，可举出：通常在催化剂中使用的α-氧化铝、γ-氧化铝、θ-氧化铝等氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或者这些的混合物、以及这些的复合氧化物等的耐火性无机氧化物；碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物(钕除外)、过渡金属氧化物。上述示例成分中，更优选作为耐火性无机氧化物的氧化铝或者氧化锆、可以储存氧的储氧物质(例如氧化铈等)或者提高耐火性的镧，进一步优选为γ-氧化铝、θ-氧化铝、氧化锆、氧化铈。
特别是，相对于三维结构体，该第二区域所用氧化锆的量为1g/L以上，更优选为3g/L以上，进一步优选为4g/L以上。在氧化锆的量低于1g/L时，第二区域的耐热性不足。另外，相对于三维结构体，氧化锆的量为50g/L以下，更优选为30g/L以下，进一步优选为17g/L以下。在氧化锆的量超过50g/L时，与氧化锆的量相应的效果下降。
第二区域还可含有铂、钯、铑等贵金属。作为贵金属，更优选为铂、铑，进一步优选为铑。就第一区域所用铂或钯的量而言，根据废气的状态，可以是铂或钯不产生效果的程度的量、即实际上0g/L，根据废气的状态，相对于三维结构体，换算成金属后分别为大于0g/L，优选为0.01g/L以上、更优选为0.02g/L以上；另外，为12g/L以下，更优选为10g/L以下。第一区域中使用的铑的量相对于三维结构体换算成金属为0.01g/L以上，更优选为0.02g/L以上、进一步优选为0.04g/L以上；另外，为0.2g/L以下，更优选为小于0.1g/L，进一步优选为0.08g/L以下。
该第二区域中所含铑浓度为0.01质量％以上，更优选为0.5质量％以上；另外，为小于0.2质量％，优选为0.15质量％以下。
相对于三维结构体，该第二区域中所含钯的量为0.01g/L以上，优选为0.03g/L以上；另外，为小于0.1g/L，优选为0.08g/L以下。
该第二区域中所含钯的浓度为0.01质量％以上，优选为0.05质量％以上；另外，为小于0.2质量％，优选为0.15质量％以下。
(区域间的钕浓度的比较)
就根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂而言，优选第一区域和第二区域中所含钕的浓度与含钯区域中所含钕的浓度相同或者相比更高。进一步优选的是，第一区域和第二区域中所含钕的浓度高于含钯区域中所含钕的浓度。各区域中所含钕的浓度是指钕(换算成Nd2O3)的质量相对于各区域中钕(换算成Nd2O3)和钕以外的成分(区域中所含化合物的质量)总质量的百分率。
就第一区域中所含的钕的浓度而言，换算为Nd2O3，第一区域中铈多时，为0.1质量％以上，更优选为0.8质量％以上、进一步优选为3质量％以上，最优选为5质量％以上；另外，为20质量％以下，更优选为17质量％以下、进一步优选为15质量％以下，最优选为10质量％以下。
另一方面，就第二区域所含的钕的浓度而言，换算为Nd2O3，为0.1质量％以上，更优选为0.7质量％以上、进一步优选为3质量％以上，最优选为5质量％以上；另外，为20质量％以下，更优选为17质量％以下、进一步优选为15质量％以下，最优选为10质量％以下。在第二区域所含钕的浓度超过20质量％时，得不到与该浓度相应的铑移动抑制效果。
钕可以抑制铑的移动和聚集。因此，在上述第一区域及第二区域中所含的上述钕的浓度范围内，在铑的量多或者铑浓度高的区域，优选含有较多的钕。进一步优选的是，在上述第一区域及第二区域中所含的上述钕的浓度范围内，使铑的量多且铑浓度高的区域含有较多的钕。
(区域间的铑浓度的比较)
就根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂而言，优选该第一区域中所含铑的浓度高于第二区域所含铑浓度。各区域中所含铑的浓度是指铑(换算成金属)的质量相对于各区域中铑和铑以外的成分总质量的百分率。在第一区域中所含铑的浓度低于第二区域中所含铑的浓度时，催化剂的低温下的起燃特性下降。另外，起燃特性是由在特定温度废气中、催化剂的HC、CO、NOx净化率达到50％(T50)时的时间(起燃时间)表示的特性。
(设于区域间的所有成分量的比较)
设于各区域的所有成分量只要是能够提高催化活性的量即可，没有特殊限制。(1)优选的是，该含钯区域与该第二区域和/或第一区域相同或相比更高的量，(2)更优选的是，比该第二区域和该第一区域多的量。予以说明，设于各区域的所有成分的量，可以根据设于上述各区域中的各成分的量合理选择而得。
(废气净化用催化剂的制备方法)
根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂的制备方法可以是废气净化用催化剂中使用的通常的制备方法，并没有特定限制，但下面具体介绍更优选的制备方法的一个例子。
作为废气净化用催化剂的制备方法，例如可举出如下方法：(1)制备用于形成含钯区域的料浆a、用于形成第一区域的料浆b和用于形成第二区域的料浆c，使料浆a接触三维结构体，然后除去多余料浆后干燥或者烧结，接着使料浆b接触含钯区域上的成为第一区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或者烧结，接着使料浆c接触含钯区域上的成为第二区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或者烧结，从而制得催化剂；(2)与方法(1)同样地制备料浆a、b和c，形成含钯区域后，使料浆c接触含钯区域上的成为第二区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或烧结，接着使料浆b接触含钯区域上的成为第一区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或烧结，从而制得催化剂；(3)制备含有含钯区域特有成分的料浆d、含有第一区域特有成分的料浆e、含有第二区域特有成分的料浆f以及含有各区域共用成分的溶液，使料浆d接触三维结构体后，除去多余的料浆后干燥或烧结，接着使料浆e接触成为第一区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或烧结，接着使料浆f接触成为第二区域的部分，然后除去多余的料浆后干燥或烧结，最后，将烧结后的三维结构体浸入溶液后干燥或烧结，从而制得催化剂；等等。
干燥温度为室温至150℃左右是合适的，烧结温度为150～600℃左右是合适的。根据对象物的不同，可以适当调整干燥和烧结的条件。
作为制作上述料浆a～f的方法，例如可以举出如下方法：(1)采用湿法粉碎各成分的粉状物后制备料浆；(2)将某成分的粉状物浸入其它成分的液体(前驱体)后干燥或烧结制成混合粉状物，采用湿法粉碎该混合粉料制成料浆；(3)将某成分的粉状物混合其它成分的液体(前驱体)，采用湿法粉碎后制成料浆；等等。或者，在粉料是细粉末的情况下，还可以将该细粉末与适当介质混合制备料浆。
(废气净化方法)
根据本发明一实施方式的废气净化方法针对(适用)的废气没有特定限制，可以是汽油发动机、柴油发动机、燃气轮机等内燃机排出的废气，但更优选为汽油发动机排出的废气。可以使根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂接触内燃机排出的废气，净化废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。特别是，根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂，可以在废气温度高于500℃时更有效地净化该废气，但是，即使在废气温度优选为500℃以下、更优选为400℃以下、进一步优选为350℃以下的低温下，也能够使该废气净化率为50％以上。这里，如果将废气净化率达到50％的温度作为T50，则到达T50的温度越低，意味着废气越被快速地净化。
另外，对于根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂，即使上述废气的空间速度优选为80000h-1以上，更优选为100000h-1以上、进一步优选为120000h-1以上，也能有效地净化该废气。废气空间速度的上限与发动机等内燃机的排气量有关，但优选为500000h-1以下。
另外，上述废气净化用催化剂在800～1000℃下在废气中暴露40～450小时的情况下，仍能够有效工作，能够净化废气中的HC、CO和NOx，因此特别能够长时间净化NOx，具有耐久性。
使用根据本发明一实施方式的上述废气净化用催化剂，即使在废气温度为低温且空间速度快时，仍能够有效净化该废气。此处所谓的“低温”，是指三维结构体的废气流入侧端部的废气温度为100℃以上且400℃以下，“空间速度快”是指为80000h-1以上。
“总结”
如上所述，本发明包括以下[1]～[16]项所述的发明。
[1]一种废气净化用催化剂，其特征在于：在三维结构体上设有含钯区域，在该含钯区域上且从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域和第二区域，第一区域中所含的钕的浓度与第二区域中所含的钕的浓度相同或相比更高。
[2]根据[1]所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和/或第二区域中所含的钕的浓度与含钯区域中所含的钕的浓度相同或者相比更高。
[3]根据[1]或[2]所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和/或该第二区域中所含的钕的浓度换算成Nd2O3为0.8质量％以上且17质量％以下。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和该第二区域具有含钕复合氧化物。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和第二区域具有含钕氧化锆。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：作为该第一区域和/或该第二区域中含有的该含钕氧化锆，使用多种具有不同钕含有率的含钕氧化锆。
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：作为该含钕氧化锆，使用换算成Nd2O3后钕含有率为15质量％以上且40质量％以下的含钕氧化锆(1)以及换算成Nd2O3后钕含有率为1质量％以上且10质量％以下的含钕氧化锆(2)中的至少任一者。
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域中所含铑的浓度高于第二区域中所含铑的浓度。
[9]根据[1]～[8]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该含钯区域中所含钯的浓度为1质量％以上且10质量％以下，该第一区域中所含铑的浓度为2质量％以上且5质量％以下，该第二区域中所含铑的浓度为0.01质量％以上且低于2质量％。
[10]根据[1]～[9]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和/或该第二区域含有钯。
[11]根据[1]～[10]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域中所含钯的浓度为0.2质量％以上且0.5质量％以下，该第二区域中所含钯的浓度为0.01质量％以上且低于0.2质量％。
[12]根据[1]～[11]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：相对于1升三维结构体，设于各区域的所有成分的量在该含钯区域中为90g/L以上且220g/L以下，在该第一区域中为21g/L以上且低于90g/L，在该第二区域中为21g/L以上且低于90g/L。
[13]根据[1]～[12]中任一项所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该三维结构体为30mm以上且200mm以下，该含钯区域相对于该三维结构体长度为60％以上且100％以下，该第一区域为20mm以上且50mm以下，该第二区域在该含钯区域上且作为废气流出侧的未设有第一区域的部分上设置。
[14]一种废气净化方法，其特征在于：使用[1]～[13]中任一项所述的废气净化用催化剂净化废气。
[15]根据[14]所述的废气净化方法，其特征在于：净化100℃以上且500℃以下的废气。
[16]根据[14]或[15]所述的废气净化方法，其特征在于：净化空间速度为80000h-1以上的废气。
实施例
下面使用实施例和比较例进一步详细介绍本发明，但不应将本发明解释为受限于这些实施例。
(实施例1)
(含钯区域)
混合含钯水溶液、钡化合物和含锆氧化物(其它含有铈、镧)后，干燥并烧结得到粉状物。混合该粉状物与含铝氧化物(换算成Al2O3后含有97质量％的铝，其它含有镧)，进一步加入水，湿法粉碎得到用于形成含钯区域的料浆。接着，使用该料浆浸渍长度100mm的堇青石制蜂窝(三维结构体)，然后除去多余的料浆并干燥和烧结，从而在上述蜂窝上设有含钯区域。每1升蜂窝含有3g钯、锆换算成氧化锆(换算为ZrO2)后为20g、铝换算成氧化铝(换算为Al2O3)后为50g、镧换算成La2O3后为11g、钡换算成BaO后为12g、铈换算成氧化铈(换算为CeO2)为21g。该区域所含钯的浓度为2.4质量％。该区域不含钕。相对于1升三维结构体，该区域的成分总量为124g。
(第一区域)
接着，将含钯和铑的水溶液、含镧化合物、含钕氧化物(钕的含有率换算成Nd2O3后为27质量％，其它含有锆)、含钕氧化物(钕的含有率换算成Nd2O3后为5质量％，其它含有锆、铈)以及含铝氧化物(换算成Al2O3后含有97质量％的铝)混合后，干燥并烧结得到粉状物。在该粉状物中加水，采用湿法粉碎得到用于形成第一区域的料浆。接着，使用用于形成第一区域的料浆，浸渍设有含钯区域的上述蜂窝的一端到规定位置(与第二区域交界处)，然后除去多余的料浆后干燥并烧结，从而在含钯区域上距离蜂窝废气入口侧50mm处设有第一区域。每1升蜂窝含有0.17g钯、0.14g铑、钕换算成氧化钕(换算为Nd2O3)后为5g、锆换算成氧化锆(换算为ZrO2)后为29g、铝换算成氧化铝(换算为Al2O3)后为13g、铈换算成氧化铈(换算为CeO2)后为6g。该区域的钕浓度(换算成Nd2O3)为8.4质量％。另外，该区域的铑浓度为0.3质量％、钯浓度为0.3质量％。相对于1升三维结构体，该区域中的成分总量为56g。
(第二区域)
接着，混合含钯和铑的水溶液、含镧化合物、含钕氧化物(钕含有率换算成Nd2O3后为27质量％，其它含有锆)、含钕氧化物(钕含有率换算成Nd2O3后为5质量％，其它含有锆、铈)以及含铝氧化物(换算成Al2O3后含有97质量％的铝)后，干燥并烧结得到粉状物。在该粉状物中加水，采用湿法粉碎得到用于形成第二区域的料浆。接着，使用用于形成第二区域的料浆，浸渍设有第一区域的上述蜂窝的另一端到规定位置(与第一区域交界处)，然后除去多余的料浆后干燥并烧结，从而在含钯区域上距离蜂窝废气出口侧50mm处设有第二区域。每1升蜂窝含有0.06g钯、0.05g铑、钕换算成氧化钕(换算成Nd2O3)后为5g、锆换算成氧化锆(换算成ZrO2)后为29g、铝换算成氧化铝(换算成Al2O3)后为13g、铈换算成氧化铈(换算成CeO2)后为6g。该区域的钕浓度(换算成Nd2O3)为8.4质量％。另外，该区域的铑浓度为0.1质量％、钯浓度为0.1质量％。相对于1升三维结构体，该区域中的成分总量为56g。
由此，制备了废气净化用催化剂A，该废气净化用催化剂A的大致结构如图1所示。
如图1所示，本实施例的废气净化用催化剂A的结构为：在堇青石制蜂窝1上设有含钯区域2、在该含钯区域2上且从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域3和第二区域4。
(比较例1)
(含钯区域)
混合含钯水溶液、氧化镧、氧化钡、含铝氧化物和含铈氧化物(其它包括锆)后，干燥并烧结得到粉状物。在该粉状物中加水，采用湿法粉碎得到用于形成含钯区域的料浆。接着，使用该料浆浸渍长度80mm的堇青石制蜂窝后，除去多余的料浆后干燥并烧结，从而在上述蜂窝上设有含钯区域。每1升蜂窝含有5g钯、锆换算成氧化锆(ZrO2)后为20g、铝换算成氧化铝(Al2O3)后为58g、铈换算成氧化铈(CeO2)后为20g、钡换算成BaO后为12g、镧换算成La2O3后为10g。相对于1L三维结构体，该区域中的成分总量为125g。
(表面区域)
接着，混合含铑水溶液、含铝氧化物和含铈氧化物(其它包括锆、镧)后，干燥并烧结得到粉状物。在该粉状物中加水，采用湿法粉碎得到用于形成表面区域的料浆。接着，使用用于形成表面区域的料浆，浸渍设有含钯区域的上述蜂窝，然后除去多余的料浆后干燥并烧结，从而在含钯区域上设有表面区域。每1升蜂窝含有0.6g铑、锆换算成氧化锆(ZrO2)后为21g、镧换算成La2O3后为9g、铝换算成氧化铝(Al2O3)后为37g、铈换算成氧化铈(CeO2)为8g。相对于1L三维结构体，该区域中的成分总量为81g。
由此，制备了用于比较的废气净化用催化剂B。该废气净化用催化剂B的大致结构如图2所示。
如图2所示，比较例的废气净化用催化剂B的结构为：在堇青石制蜂窝1上设有含钯区域2、在该含钯区域2上设有表面区域5。
(催化剂评估)
将实施例1和比较例1制备的废气净化用催化剂A和B分别安装在采用化学计量A/F(空气/燃料)进行A/F振幅控制的汽油发动机的排气管上。然后，将该废气净化用催化剂A和B在1000℃的废气中暴露80小时，然后通入100℃的废气，使催化剂在100℃下充分保温后，匀速升高废气温度。另外，因为所用催化剂的长度不同，评价催化剂时，为了使空间速度相同，要控制废气量进行评价。使废气以相对于催化剂125000h-1的空间速度流经催化剂，测定HC、CO和NOx转化率达到50％时的温度(T50)。结果如表1所示。
[表1]
Figure BDA0002327892500000181
从表1可以看出，根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂，与现有技术多见的表面区域组成单一的催化剂(比较例1)相比，HC(表1用THC(总烃)表示)、CO和NOx净化率都在更低温下达到50％，显示出优异的性能。
工业应用可能性
根据本发明一实施方式的废气净化用催化剂以及使用该催化剂的废气净化方法，可以合适地应用于汽油发动机、柴油发动机和燃气轮机等内燃机排出的废气。
符号说明
1 蜂窝(三维结构体)
2 含钯区域
3 第一区域
4 第二区域
5 表面区域

Claims (10)

1.一种废气净化用催化剂，其特征在于：在三维结构体上设有含钯区域，在该含钯区域上且从废气流入侧向流出侧按顺序设有第一区域和第二区域，
第一区域中所含钕的浓度与第二区域中所含钕的浓度相同或者相比更高，
该第一区域和/或该第二区域中所含钕的浓度换算成Nd2O3后为3质量％以上且17质量％以下，
该含钯区域中所含钯的浓度为1质量％以上且10质量％以下，
该第一区域和该第二区域还分别包含铑，
该第一区域中所含铑的浓度为0.2质量％以上且0.5质量％以下，
该第二区域中所含铑的浓度为0.01质量％以上且低于0.2质量％，
该第一区域和/或该第二区域含有钯，
相对于1L三维结构体，设于各区域的所有成分的量为：
在该含钯区域中为90g/L以上且150g/L以下，
在该第一区域中为21g/L以上且低于90g/L，
在该第二区域中为21g/L以上且低于90g/L，
该三维结构体为30mm以上且200mm以下，该含钯区域相对于该三维结构体的长度为60％以上且100％以下，该第一区域为20mm以上且50mm以下，该第二区域在该含钯区域上并在作为废气流出侧的未设有该第一区域的部分上设置。
2.根据权利要求1所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和/或该第二区域中所含钕的浓度与含钯区域中所含钕的浓度相同或者相比更高。
3.根据权利要求1或2所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和该第二区域具有含钕复合氧化物。
4.根据权利要求1或2所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域和该第二区域具有含钕氧化锆。
5.根据权利要求4所述的废气净化用催化剂，其特征在于：作为该第一区域和/或该第二区域中含有的该含钕氧化锆，使用多种具有不同钕含有率的含钕氧化锆。
6.根据权利要求5所述的废气净化用催化剂，其特征在于：作为该含钕氧化锆，使用换算成Nd2O3后、钕含有率为15质量％以上且40质量％以下的含钕氧化锆(1)以及换算成Nd2O3后、钕含有率为1质量％以上且10质量％以下的含钕氧化锆(2)中的至少任一者。
7.根据权利要求1或2所述的废气净化用催化剂，其特征在于：该第一区域中所含钯的浓度为0.2质量％以上且0.5质量％以下，
该第二区域中所含钯的浓度为0.01质量％以上且低于0.2质量％。
8.一种废气净化方法，其特征在于：使用权利要求1～7中任一项所述的废气净化用催化剂净化废气。
9.根据权利要求8所述的废气净化方法，其特征在于：净化100℃以上且500℃以下的废气。
10.根据权利要求8或9所述的废气净化方法，其特征在于：净化空间速度为80000h-1以上的废气。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3889404A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-06 Johnson Matthey Public Limited Company Multi-region twc catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments with improved h2s attenuation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0696470A1 (en) * 1994-08-12 1996-02-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Catalysts for cleaning exhaust gases
JP2000051707A (ja) * 1997-08-20 2000-02-22 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置
EP1121981A2 (en) * 2000-02-01 2001-08-08 Nissan Motor Co., Ltd. Cold start exhaust gas purifying catalyst
CN101528347A (zh) * 2006-08-21 2009-09-09 巴斯福催化剂公司 用于废气纯化的层式催化剂复合材料
CN104024592A (zh) * 2011-09-23 2014-09-03 舒宾公司 混合相氧化物催化剂
CN105611992A (zh) * 2013-10-09 2016-05-25 丰田自动车株式会社 催化转化器
CN106457147A (zh) * 2014-05-16 2017-02-22 庄信万丰股份有限公司 用于处理废气的催化制品

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4868148A (en) * 1987-08-24 1989-09-19 Allied-Signal Inc. Layered automotive catalytic composite
DE3853258T2 (de) * 1987-11-07 1995-08-24 Nippon Catalytic Chem Ind Katalysator zur Abgasreinigung von Dieselmotoren.
JP2730750B2 (ja) * 1989-02-16 1998-03-25 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法
JP2716205B2 (ja) * 1989-05-08 1998-02-18 株式会社日本触媒 排ガス浄化用触媒
JP2979809B2 (ja) * 1992-01-10 1999-11-15 日産自動車株式会社 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
EP0885657B1 (en) * 1993-06-25 2008-01-02 BASF Catalysts LLC Catalyst composite
US5948723A (en) * 1996-09-04 1999-09-07 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
US7276212B2 (en) 2001-10-01 2007-10-02 Engelhard Corporation Exhaust articles for internal combustion engines
US6764665B2 (en) * 2001-10-26 2004-07-20 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
JP3855266B2 (ja) * 2001-11-01 2006-12-06 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP4707672B2 (ja) * 2004-10-28 2011-06-22 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
US7678347B2 (en) 2005-07-15 2010-03-16 Basf Catalysts Llc High phosphorous poisoning resistant catalysts for treating automobile exhaust
US7923047B2 (en) * 2006-06-30 2011-04-12 Conagra Foods Rdm, Inc. Seasoning and method for seasoning a food product while reducing dietary sodium intake
US7550124B2 (en) * 2006-08-21 2009-06-23 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
US8067330B2 (en) * 2007-02-15 2011-11-29 Mazda Motor Corporation Catalytic material and catalyst for purifying exhaust gas component
JP2009061437A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Tokyo Roki Co Ltd 排ガス浄化用触媒
JP4751917B2 (ja) 2008-06-30 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP5422087B2 (ja) * 2008-08-08 2014-02-19 本田技研工業株式会社 低貴金属担持三元触媒
US10773209B2 (en) * 2009-02-20 2020-09-15 Basf Corporation Aging-resistant catalyst article for internal combustion engines
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
JP5326790B2 (ja) * 2009-05-14 2013-10-30 マツダ株式会社 排気ガス浄化装置
JP5903205B2 (ja) * 2010-01-04 2016-04-13 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP5287884B2 (ja) * 2011-01-27 2013-09-11 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
EP2682185A4 (en) * 2011-03-04 2014-12-03 Umicore Shokubai Japan Co Ltd CATALYST FOR EXHAUST PURIFICATION, MANUFACTURING METHOD AND EXHAUST GAS CLEANING PROCESS THEREWITH
JP5807782B2 (ja) * 2011-12-28 2015-11-10 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP5982987B2 (ja) * 2012-04-23 2016-08-31 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒
US9522360B2 (en) * 2012-06-06 2016-12-20 Umicore Ag & Co. Kg Three-way-catalyst system
GB2514177A (en) * 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
JP6070495B2 (ja) 2013-09-30 2017-02-01 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US9475005B2 (en) * 2014-06-06 2016-10-25 Clean Diesel Technologies, Inc. Three-way catalyst systems including Fe-activated Rh and Ba-Pd material compositions
JP6217677B2 (ja) * 2015-03-24 2017-10-25 マツダ株式会社 排気ガス浄化触媒装置及び排気ガス浄化方法
JP6504096B2 (ja) * 2015-06-19 2019-04-24 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0696470A1 (en) * 1994-08-12 1996-02-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Catalysts for cleaning exhaust gases
JP2000051707A (ja) * 1997-08-20 2000-02-22 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置
EP1121981A2 (en) * 2000-02-01 2001-08-08 Nissan Motor Co., Ltd. Cold start exhaust gas purifying catalyst
CN101528347A (zh) * 2006-08-21 2009-09-09 巴斯福催化剂公司 用于废气纯化的层式催化剂复合材料
CN104024592A (zh) * 2011-09-23 2014-09-03 舒宾公司 混合相氧化物催化剂
CN105611992A (zh) * 2013-10-09 2016-05-25 丰田自动车株式会社 催化转化器
CN106457147A (zh) * 2014-05-16 2017-02-22 庄信万丰股份有限公司 用于处理废气的催化制品

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