[发明专利]废气净化用三元催化剂及其制造方法、以及一体结构型废气净化用催化剂

说明书

本发明提供废气净化用三元催化剂及其制造方法、以及使用它们的一体结构型废气净化用催化剂等，所述废气净化用三元催化剂抑制由暴露于高温时载体上的催化活性成分的烧结所导致的粒生长，由此，可提高净化性能。本发明的废气净化用三元催化剂的特征在于，具备下述复合粒子，所述复合粒子含有：具有基于汞压入法的100～650nm细孔径的母材粒子；和在上述母材粒子上负载的铂族元素的催化活性粒子，其中，相对于上述复合粒子的总量而言，以铂族元素的金属换算计，上述催化活性粒子的含有比例合计为0.001～30质量％。

技术领域

本发明涉及铂族元素的催化活性粒子负载于特定的母材粒子上而成的废气净化用三元催化剂及其制造方法、以及一体结构型废气净化用催化剂。

背景技术

在从汽车等的内燃机排放的烃(HC)、一氧化碳(CO)、及氮氧化物(NOx)的净化中，广泛使用了下述三元催化剂(TWC：Three-Way Catalyst)，所述三元催化剂使用钌、铑、钯、锇、铱、铂等铂族元素(PGM：PlatinumGroup Metal)作为催化活性成分。以往，广为人知的是，作为三元催化剂，具有由氧化铝、氧化锆、氧化铈等金属氧化物形成的载体(母材粒子)和在该载体上负载的Pt等催化剂粒子的催化剂。

在此种废气净化用催化剂中，为了在减少较高昂的PGM的使用量的同时确保高的催化活性，将催化活性成分以微细粒子的状态负载于载体上。然而，载体上的催化活性成分存在下述这样的问题：暴露于高温环境时，粒子彼此烧结而发生粒生长，由此，催化活性位点显著减少。

作为抑制所述催化剂粒子的烧结的技术，例如专利文献1中公开了下述废气净化用催化剂，所述废气净化用催化剂是将Al₂O₃粒子和规定的金属氧化物粒子各自的一次粒子以纳米级进行混合而得到的混合物作为载体，并在该载体上负载铂族元素而成的。根据该技术，Al₂O₃的一次粒子和规定的金属氧化物的一次粒子存在于各自的粒子之间，因此可抑制单一氧化物的一次粒子进行粒生长，结果，表面积及细孔容积的降低被充分地抑制，能够充分地保持所负载的催化剂成分的分散性。

另外，例如专利文献2中公开了具有由AZT氧化物或AZ氧化物形成的载体、和负载于该载体上的对一氧化碳的氧化进行催化的贵金属的废气净化用氧化催化剂。根据该技术，认为在位于由AZT氧化物或AZ氧化物形成的载体的表面上的碱位点、即显示碱性性质的原子或原子团的位点处，钯、铂等贵金属的原子(离子)介由氧原子而被牢固地固定(负载)，因此，烧结抑制效果好，能够抑制贵金属的粒生长。

然而，专利文献1及2的废气净化用催化剂是使用Al₂O₃作为母材粒子的柴油机(diesel engine)用的废气净化用催化剂，在产生更高温的废气的汽油机等的内燃机用途中，存在耐热性不充分、催化性能迅速下降这样的问题。

另一方面，作为耐热性经提高的三元催化剂，专利文献3中，公开了包含钯含有率在0.05～7重量％的范围内、Pr/(Zr+Pr)原子比在0.05～0.6的范围内的Zr_αPr_βPd_γO_2-δ(其中，α+β+γ＝1.000，δ是为满足电荷中性条件而确定的值。)固溶体成分的废气净化三元催化剂。

另一方面，专利文献4及5中，作为具有储氧能力(OSC：Oxygen Storage Capacity)的助催化剂(氧储存材料)，公开了掺杂有钇、镧、钕、镨及钆等稀土元素的氧化铈-氧化锆系金属氧化物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/121085号小册子

专利文献2：国际公开第2012/137930号小册子

专利文献3：日本特开2013-166130号公报