[发明专利]排气净化催化剂以及排气净化催化剂的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及排气净化催化剂以及排气净化催化剂的制造方 法，特别涉及对从内燃机排出的排气进行净化的排气净化催化 剂。

背景技术

汽车的排气限制正全球性扩大，因而，将铂(Pt)、钯(Pd)、 铑(Rh)等贵金属微粒负载于作为多孔体的氧化铝(Al₂O₃) 等载体上的三元催化剂，被用于净化排气中的碳氢化合物 (HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)。

由于使用了贵金属的反应是在贵金属表面进行反应的接触 反应，因而贵金属的催化活性与贵金属所具有的表面积大体上 成比例。因此，为了从少量的贵金属得到最大限度的催化活性， 优选制作粒径小且高比表面积的贵金属颗粒，维持该粒径并使 其在载体上均匀地分散。

但是，粒径不足10nm的小的贵金属颗粒虽然催化活性高， 但由于反应性高且具有大的表面能，因而非常不稳定。此外， 贵金属微粒在粒径为5nm以下时熔点迅速降低(参考文献 J.Phys.Chem.B，107，pp2719-2724(2003))。因此，贵金属颗粒相 互接近，变得容易聚集(烧结)。特别是铂(Pt)在加热时聚集 显著，即便在载体上均匀地分散，也因加热而聚集，导致粒径 变大。因此，由于加热导致的Pt聚集，因而Pt作为催化剂的功 能，即，作为用于净化NO_x的指标的转化率降低。汽车用的催 化剂通常暴露于800～900℃的高温，有时为超过1000℃的高温， 因而防止粒径小的贵金属颗粒的聚集而维持制作时的粒径并维 持催化活性是困难的。

另一方面，为了防止贵金属颗粒的聚集，普遍考虑的是降 低贵金属颗粒的表面能。但是，为了降低表面能，必须将贵金 属颗粒的粒径制成50～100nm左右的大颗粒，为该粒径时，存 在失去催化活性的问题。目前，使用了上述贵金属的排气净化 催化剂，其在作为载体的氧化铝上负载有二氧化铈，再在其上 负载有铂等贵金属。该排气净化催化剂中，热耐久导致负载于 二氧化铈上的铂聚集。在热耐久后的排气净化催化剂中，在负 载于氧化铝上的二氧化铈上负载有粗大化了的铂。此时，铂聚 集而粒径变大，因此催化活性降低。这样，目前的排气净化催 化剂中，即便制作催化剂时为铂的粒径小的情况下，也无法维 持其粒径，难以维持催化活性。

因此，日本特开平10-216517号公报中提出一种排气净化 催化剂，其中，在载体上负载催化活性颗粒，并在其载体表面 附着与载体相同的材料或者其它种类材料。

发明内容

但是，即使是上述专利文献中所公开的技术也无法充分抑 制催化活性颗粒的聚集。

本发明是为解决上述课题而进行的，其主旨在于，第1发明 的排气净化催化剂具备：复合化合物，其在选自Al₂O₃、ZrO₂、 CeO₂中的氧化物中均匀地分散选自Al、Ce、La、Zr、Co、Mn、 Fe、Mg、Ba以及Ti中的金属而成；贵金属，其选自Pt、Pd以及 Rh中，被负载在选自Al、Ce、La、Zr、Co、Mn、Fe、Mg、Ba 以及Ti中的所述金属的化合物上，并被所述复合化合物覆盖， 所述金属的化合物的粒径为10nm以下，所述贵金属被所述复合 化合物包覆10～80％的范围的表面积。

此外，第2发明的排气净化催化剂的制造方法，其主旨在于： 制备在第一金属的氧化物中均匀地分散第二金属而成的分散 系，在分散系中投入贵金属盐，添加还原剂而在第二金属上选 择性地析出贵金属，用第一金属的盐与第二金属的盐的混合物 包覆析出在第二金属上的贵金属，并对以混合物包覆贵金属而 成的分散系进行烧成。

附图说明

图1是表示本发明的排气净化催化剂在氧化气氛下的状态 的说明图。

图2(a)是表示排气净化催化剂在还原气氛下的状态的说 明图。图2(b)是表示排气净化催化剂在氧化气氛下的状态的 说明图。图2(c)是表示排气净化催化剂在氧化气氛下的状态 的说明图。图2(d)是表示排气净化催化剂在氧化气氛下的状 态的说明图。

图3(a)是实施例2中得到的排气净化催化剂在氧化气氛下 的HAADF-STEM像。图3(b)是表示比较例1中得到的排气净 化催化剂的耐久后的状态的HAADF-STEM像。