[发明专利]排气净化催化剂

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及排气净化催化剂，更特别涉及通过在催化剂中使用储氧/释氧能力材料(下面也缩写为“OSC材料”)的特定组合，即使在持久经受波动的空/燃(A/F)比条件后也能提供高NO_x净化能力的排气净化催化剂。在本说明书中，“高NO_x净化能力”是指与常规排气净化催化剂相当或更高的NO_x净化能力。

2.相关技术描述

汽车和其它内燃机排放的废气含有HC、CO和NO_x。用排气净化催化剂清洁这些物质，然后释放到大气中。由负载在多孔氧化物载体，如氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锆(ZrO₂)或二氧化钛(TiO₂)上的贵金属，如铂(Pt)、钯(Pd)或铑(Rh)构成的三效催化剂作为典型的排气净化催化剂被广泛使用。

这样的三效催化剂通过将排气中的HC和CO氧化并还原NO_x进行净化，并对净化来自已经在近化学计量空-燃比下燃烧的化学计量气氛的排气最为有效。最近，特别地，由于希望提高汽油里程数，如在高温下提高燃料切断(FC)数之类的修改已提高了排气净化催化剂基于高温下A/F比的波动而暴露在快速大气波动下的几率。这样的快速大气波动极大加速催化剂劣化。

在排气净化催化剂中，由于行驶条件如加速和减速，进入催化剂的气体的A/F比不断发生大的变化。一般而言，通过置于排气净化催化剂下游的氧传感器将催化剂内部控制为化学计量。因此，希望催化剂具有快速的氧储存/释放速率，这可以承受A/F比的过度变化。同时，在行驶模式中还存在车速变化缓慢的行驶区域，因此还希望能在进入催化剂的气体的A/F比的变化缓慢的情况中表现出长期储氧力的能力。

此外，由于排气净化催化剂中所用的贵金属昂贵并在资源方面造成某些挑战，需要提高催化剂性能并降低此类金属的用量。同时，希望符合正变得越来越严格的排放标准。出于这些考虑，正进行各种研究以期提高排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)描述了含有储氧材料粒子的排气净化催化剂。该催化剂通过混合具有第一数均粒径的第一铈基储氧材料粒子(A)和具有与上述粒子(A)相同组成并具有比第一数均粒径大的第二数均粒径的第二铈基储氧力材料粒子(B)而获得以将所得储氧容量劣化时间调节至预定时间。但是，此公开没有提到该催化剂的催化性能。

国际公开No.2008-93471公开了用在汽车废气净化装置中的催化剂体系，该催化剂体系使用两种或更多种排气净化催化剂，包括负载在具有无机结构的载体上的第一催化剂和包括不同于第一催化剂的第二催化剂。第一催化剂负载在位于废气流通道中的上游侧的无机结构载体部分上，第二催化剂负载在位于废气流通道中的下游侧的无机结构载体部分上并在晶体结构中包括含有烧绿石相的铈锆基复合氧化物(A)。具体实施例中给出的结果是空气过量比λ[(实际空/燃比)/(化学计量空/燃比)]为1.02或更大，NO_x净化率降至60％以下。

此外，日本专利申请公开No.2009-19537(JP-A-2009-19537)公开了一种排气净化催化剂，其具有位于上游侧催化剂部分的由负载在氧化铝粒子上的钯构成的Pd/氧化铝和由负载在储氧能力材料粒子上的铑构成的Rh/OSC材料，并具有位于下游侧催化剂部分的由负载在氧化铝粒子上的铂构成的Pt-氧化铝和由负载在储氧能力材料粒子上的铑构成的Rh/OSC材料。位于上游侧催化剂部分的储氧能力材料粒子由重量比ZrO₂/CeO₂为1或更大的复合氧化物构成。但是，没有提到由含有自由OSC材料(其中OSC材料不负载贵金属)的催化剂制成的任何材料。

由于这些专利公开中描述的排气净化催化剂在长期经受波动的A/F比条件后没有充足的NO_x净化能力，需要具有更高的NO_x净化能力的排气净化催化剂。

发明内容

本发明提供了即使在长期经受波动的A/F比条件后也能提供高NO_x净化能力的排气净化催化剂。