[发明专利]排气净化催化剂用载体、排气净化用催化剂及排气净化用催化剂结构体

说明书

包含在硼酸铝中添加选自稀土类元素及碱土类金属中的至少一种元素、并且电负性为2.732以下的硼酸铝。

技术领域

本发明涉及排气(排気ガス，也称废气)净化催化剂用载体、排气净化用催化剂及排气净化用催化剂结构体，更具体而言，涉及在富相区域(rich region)的高温耐久后的排气净化性能、特别是CO净化性能优异的排气净化催化剂用载体、排气净化用催化剂及排气净化用催化剂结构体。

背景技术

在由汽车等的内燃机排出的排气中，包含碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)等有害成分。因此，一直以来，为了净化这些有害成分以使之无害化，使用了三元催化剂。

在这样的三元催化剂中，作为催化剂活性成分使用了Pt、Pd、Rh等贵金属，作为载体使用了氧化铝、氧化铈、氧化锆、具有吸氧能力的氧化铈-氧化锆复合氧化物等，作为催化剂支撑体使用了由陶瓷或金属材料制成的蜂窝、板、粒料等形状的支撑体。

随着汽车排气的法规的强化，作为内燃机排气净化用催化剂的主要催化剂活性成分的Pt及Rh的需求增加，价格高涨。特别是对于Rh，由于其价格变动的影响较大，因此研究了通过利用比较廉价的Pd作为催化剂活性成分来削减排气净化用催化剂的成本，并提出了各种手段(例如，参照专利文献1、2、3)。另外，还有使用硼酸铝作为载体的例子，通过使催化剂成分负载于压粉体上来实现气体扩散性的提高，所述压粉体包含用硼酸铝晶须覆盖外侧且在其内部形成有中空部的粉状体(参照专利文献4)。

然而，有报告Pd在高温的还原性气氛下会因烧结而导致排气净化性能的降低，在面向今后的节省贵金属催化剂的设计中，抑制Pd的烧结已经成为不可避免的课题。另外，由于硼酸铝晶须为针状，因此比表面积小，于是无法避免耐久后的贵金属的凝聚，耐久性存在问题。

为了解决这样的课题，特别是作为在富相区域的NO_x净化性能优异的排气净化用催化剂，开发了包含含有用Fe、Co、Ga或Ni置换硼酸铝中的2.5~11.5at%铝原子的置换硼酸铝的载体和负载于该载体上的Pd的催化剂(参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06-099069号公报

专利文献2：日本特开平07-171392号公报

专利文献3：日本特开平08-281071号公报

专利文献4：日本特开2002-370035号公报

专利文献5：WO2012/005375号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

然而，使用了专利文献5的置换硼酸铝的排气净化催化剂，虽然在贫相(Lean)或化学计量(stoichiometric)区域的耐久后的净化性能优异，但是与此相比在富相区域的耐久后的净化性能差。

附带说明，在汽车上根据设计而搭载排气净化催化剂。即，在空气-燃料比(air-fuel ratio)高的贫相区域以燃烧为主的汽车上搭载在贫相区域具有耐久性的排气净化催化剂，在空气-燃料比低的富相区域以燃烧为主的汽车上搭载在富相区域具有耐久性的排气净化催化剂。

本发明的目的在于，提供在富相区域的高温耐久后的排气净化性能、特别是CO净化性能优异的排气净化催化剂用载体、排气净化用催化剂及排气净化用催化剂结构体。

用于解决课题的手段

本发明人等为了实现上述目的而进行了深入研究，结果发现，对于硼酸铝，通过修饰添加碱土类、稀土类元素，使载体的电负性降低，由贵金属向载体供给电子，即使在富相区域贵金属也被固定于载体上，由此富相耐久后的Pd分散度和催化剂活性优异，从而完成了本发明。