[发明专利]废气净化催化剂

说明书

发明背景

1.本发明领域

本发明涉及一种废气净化催化剂；更具体地说，本发明涉及一种废气净化催化剂，其中以特定组合来使用两种不同的氧储存材料，来实现高水平的NO_x净化性能。术语“氧储存容量”(oxygen storage capacity)，在本文中有时候缩写成“OSC”。在此使用的术语“高水平的NO_x净化性能”，指的是NO_x净化性能水平等于或者高于现有技术中的废气净化催化剂。

2.现有技术描述

车辆等等的内燃机排出的废气含有HC(烃)，CO(一氧化碳)和NO_x(氮氧化物)，并且这些物质在通过废气净化催化剂净化之后排放到大气中。作为用于该目的的废气净化催化剂的典型实例，由多孔氧化物载体和负载在载体上的贵金属组成的三元催化剂是已知的，所述多孔氧化物载体诸如氧化铝(Al₂O₃)，氧化硅(SiO₂)，二氧化锆(ZrO₂)或二氧化钛(TiO₂)，所述贵金属诸如铂(Pt)，铑(Rh)或钯(Pd)。

三元催化剂，其能够通过氧化来净化废气中的HC和CO并且通过还原来净化NO_x，在接近理论空气燃料比的的空气燃料比下，在从燃烧获得的化学计量废气氛中产生了最好效果。燃料效率的改进导致了废气净化催化剂暴露于气氛突然起伏的机会的增加，所述气氛突然起伏高温下NF波动而导致的，其由，例如，在高温下燃油切断(fuel cut，FC)的次数增加而引起的。此类突然的气氛波动可显著地加速催化剂的劣化。

进入废气净化催化剂的气体的A/F比可取决于行车条件，诸如加速和减速，而显著地波动。在这种情况下，位于废气净化催化剂一侧的氧传感器执行了控制功能以调节催化剂内部至化学计量状态。在这种情况下，在转换(transition)期间，催化剂被要求具有高的OSC率来吸收NF波动。另一方面，当车辆处于行车模式中时，因为存在这样的运转范围，其中车辆速度不会变化如此剧烈，当进入催化剂的NF气体不会如此剧烈地变化时，催化剂还要求长期显示其OCS容量。

另外，诸如汽油和煤油的燃料中含有的硫组分的减少，也在发展中，但是不可能完全除去硫组分，并且不可避免地会有少量硫组分残留在燃料中。在燃料中的硫组分降低了废气净化催化剂的性能。因此，需要能够在各种状态下均能维持其催化性能的废气净化催化剂。另外，因为在废气净化催化剂中使用的贵金属是昂贵的，并且作为天然资源是受限的，有必要使用较少的贵金属。因此，使用了各种技术来改进废气净化催化剂的活性。

例如，日本专利申请公开No.2008-62130(JP-A-2008-62130)公开了一种废气净化催化剂。该催化剂含有氧吸留(oxygen occluding)材料，其通过混合具有第一数均粒度的第一铈型氧吸留材料颗粒(A)和与颗粒(A)具有相同组成但具有大于第一数均粒度的第二数均粒度的第二铈型氧吸留材料(B)而获得。氧吸留/释放容量的劣化时间被调节到预定长度。作为催化剂的特定例子，显示了含有氧吸留材料混合物以及Pd负载的氧化铝粉末的废气净化催化剂，所述氧吸留材料混合物通过将两种不同类型的在其上负载有Rh的铈型氧吸留材料颗粒进行混合得到。

日本专利申请公开No.2009-195375(JP-A-2009-19537)还公开了一种废气净化催化剂。该催化剂具有含有Pd/氧化铝和Rh/OSC的上游催化剂部分和含有Pt/氧化铝和Rh/OSC的下游催化剂部分，上游催化剂部分中，所述Pd/氧化铝由负载Pd的氧化铝颗粒组成，所述Rh/OSC由负载Rh的氧吸留材料颗粒组成，下游催化剂部分中，所述Pt/氧化铝由负载Pt的氧化铝颗粒组成，所述Rh/OSC由负载Rh的氧吸留材料颗粒组成。对于该排列，在上游催化剂部分中的氧吸留材料颗粒的ZrO₂/CeO₂质量比，大于下游催化剂部分的氧吸留材料颗粒中的ZrO₂/CeO₂质量比。在这一催化剂中，上游催化剂部分中的氧吸留材料颗粒对吸留和释放的氧具有高度反应性，并具有高的氧吸留/释放速度，在下游催化剂部分中的氧吸留材料颗粒吸留并释放了大量的氧。