КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНОГО ГАЗА Российский патент 2009 года по МПК B01J23/63 B01J21/06 B01J35/00 B01D53/94 

Настоящее изобретение относится к катализатору для очистки выхлопного газа, который устраняет монооксид углерода, углеводород и оксид азота в выхлопном газе, испускаемом двигателями внутреннего сгорания.

Уровень техники

В качестве катализаторов для очистки автомобильного выхлопного газа традиционно применяли трехступенчатые катализаторы для очистки выхлопного газа путем одновременного окисления монооксида углерода (СО) и углеводорода (НС) и восстановления оксида азота (NO_x). Например, широко известны трехступенчатые катализаторы, которые содержат термостабильный субстрат, изготовленный из кордиерита, и слой покрытия, который изготовлен из γ-оксида алюминия и образован на субстрате. Катализаторы, представляющие собой благородные металлы, такие как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh), нанесены на слой оболочки.

С другой стороны, проблемой инактивации автомобильных катализаторов при контакте катализаторов с выхлопным газом при высокой температуре (примерно 1000°С) является твердый раствор, полученный в результате перемещений атомов, таких как Pt или Rh, которые являются центрами активации. По этой причине предложены катализаторы, в которых носитель предоставлен для каждого типа металла и состоит из двухслойного покрытия.

В Японской опубликованной заявке на полезную модель (JP-Y) №4-51864 в качестве катализатора для очистки выхлопного газа с использованием Pt, Pd и Rh раскрыт катализатор для обработки выхлопного газа, содержащий субстрат сотовой структуры и два или более чем два слоя (верхний и нижний), нанесенных на субстрат сотовой структуры, причем один слой является носителем церия (Се) и платины (Pt), а другой слой является носителем Rh и Zr.

Далее в Японской патентной заявке (JP-A) №9-925 раскрыт NO_x катализатор для очистки выхлопного газа, в котором носитель частиц оксида алюминия покрыт Pt/оксидом алюминия, оксидом церия (или ВаО, lа₂О₃), Rh/оксидом алюминия и Со/оксидом алюминия в данном порядке изнутри и который проявляет отличные свойства очистки от NO_x.

Кроме того, в JP-A №2003-117393 раскрыт катализатор, который содержит частицу-носитель Rh и частицу, состоящую из носителя на основе оксида алюминия, которая является носителем Pt и покрыта оксидом церия (композитным оксидом с диоксидом циркония).

Описание изобретения

Однако, подобно катализаторам, перечисленным в вышеприведенном описании, даже в случае катализатора, в котором Pt-или Rh-содержащий слой разделен на два или более чем два слоя, когда Pt-содержащий слой и Rh-содержащий слой расположены близко друг к другу, благодаря перемещению Pt или тому подобного между слоями во время действия высокой температуры получается твердый раствор Pt и Rh.

Кроме того, подобно NO_x катализатору для очистки выхлопного газа, даже в случае катализатора, имеющего Pt-содержащий слой, Rh-содержащий слой и слой, содержащий оксид церия или тому подобное, помещенный между Pt-содержащим слоем и Rh-содержащим слоем, перемещения Pt и Rh между слоями невозможно полностью предотвратить. Соответственно проблема заключается в том, что трудно сохранять исходные свойства в течение длительного периода времени.

Чтобы разрешить вышеупомянутые проблемы, целью настоящего изобретения является разработка катализатора для очистки выхлопного газа, в котором перемещение металлического катализатора между слоями во время действия высокой температуры можно предотвратить и исходные характеристики можно сохранять в течение длительного периода времени.

Первым аспектом настоящего изобретения является разработка катализатора для очистки выхлопного газа, содержащего субстрат; и на субстрате по меньшей мере первый слой катализатора, включающий композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, являющийся носителем Pt или Pd; второй слой катализатора, включающий носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, который является носителем Rh; и слой диффузионного барьера, помещенный между первым слоем катализатора и вторым слоем катализатора и включающий оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Ce.

В катализаторе для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению слой диффузионного барьера, содержащий оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Ce, помещен между первым слоем катализатора, содержащим Pt или Pd, и вторым катализатором, содержащим Rh. Вследствие этого катализатор для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению способен улавливать движущиеся атомы Pt и Pd при помощи слоя диффузионного барьера. Кроме того, катализатор для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению способен предотвратить перемещения атомов Pt и Pd между первым слоем и вторым слоем без ухудшения активности катализатора даже в момент высокой температуры.

Предполагают, что это происходит вследствие того, что композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония в качестве носителя для первого слоя катализатора, носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, в качестве второго слоя катализатора, и слой диффузионного барьера, содержащий оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Ce, используют в комбинации, предотвращающей перемещение атома Pt и тому подобного.

Здесь «носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента» относится к носителю, содержащему диоксид циркония в количестве 60% мас./мас. или больше.

«Оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Ce» относится к оксиду металла, имеющего электроотрицательность, сравнительно меньшую по отношению к таковой Ce. Например, если Ce имеет электроотрицательность, равную примерно от 1,0 до 1,2, подходящие оксиды металла должны иметь электроотрицательность, значения которой ниже, чем таковые Се. Кроме того, слой диффузионного барьера в настоящем изобретении не содержит атомы металлов (однако за исключением атомов металлов, полученных в результате перемещения между слоями).

Предпочтительно, чтобы в катализаторе для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению слой диффузионного барьера содержал по меньшей мере одно вещество из оксида церия и оксида лантана.

Дополнительно, толщина слоя диффузионного барьера составляет предпочтительно от 20 мкм до 50 мкм. Дополнительно, поперечный разрез катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению наблюдают с использованием СЭМ (сканирующей электронной микроскопии) или подобного метода для измерения толщины каждого слоя.

Краткое описание графических материалов

На Фиг.1А схематически представлен вид в поперечном разрезе для иллюстрации структуры катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению.

На Фиг.1Б схематически представлен вид в поперечном разрезе для иллюстрации структуры катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению.

Лучший способ осуществления изобретения

В дальнейшем в этом документе, со ссылкой на графические материалы, будет дано описание катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению. Фиг.1А и 1В представляют собой схематичные изображения видов в поперечном разрезе для иллюстрации структуры катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению. Как показано на Фиг.1А, катализатор 10 для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению включает субстрат 12 и на субстрате 12 по меньшей мере первый слой катализатора 14, в котором Pt (платина) или Pd (палладий) нанесен на композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, второй слой катализатора 16, в котором Rh (родий) нанесен на носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, и слой диффузионного барьера 18, который помещен между первым слоем катализатора 14 и вторым слоем катализатора 16 и который содержит оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Се (церия).

Катализатор 10 для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению может иметь структуру укладки первого слоя катализатора 14, слоя диффузионного барьера 18 и второго слоя катализатора 16 на субстрате 12 в данном порядке, как показано на Фиг.1А, или укладки второго слоя катализатора 16, слоя диффузионного барьера 18 и первого слоя катализатора 14 на субстрате 12 в указанном порядке, как показано на Фиг.1В.

Первый слой катализатора 14 представляет собой слой, содержащий композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, несущий Pt или Pd. В частности, в композитном носителе на основе оксида церия-диоксида циркония можно использовать твердый раствор оксида церия и диоксида циркония, где этот твердый раствор содержит оксид церия в количестве 50% мас./мас. или более и предпочтительно содержит по меньшей мере одну добавку или более, выбранную из группы, состоящей из щелочноземельных металлов и редкоземельных металлов. Кроме того, форма композитного носителя на основе оксида церия-диоксида циркония не ограничена. Например, в нем можно использовать частицу композитного носителя на основе оксида церия-диоксида циркония.

С позиций соотношения вклада в активность количество Pt или Pd, которое нанесено на композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, составляет предпочтительно от 0,1 до 10% мас./мас. по отношению к композитному носителю на основе оксида церия-диоксида циркония, и более предпочтительно от 0,1 до 5% мас./мас. по отношению к композитному носителю на основе оксида церия-диоксида циркония. Кроме того, катализатор, представляющий собой благородный металл, используемый в катализаторе для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению, представляет собой предпочтительно Pt. В катализаторе, представляющем собой благородный металл, используемом в катализаторе для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению, можно использовать Pt и Pd в комбинации. С позиций свойств диффузии газа и теплоемкости содержание композитного носителя на основе оксида церия-диоксида циркония (содержащего массовую долю металлического катализатора, нанесенного на него) в первом слое катализатора 14 составляет предпочтительно от 30 до 90% мас./мас. и более предпочтительно от 60 до 90% мас./мас.

В первом слое катализатора 14 можно использовать не только композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония и Pt или Pd, но также и связующее вещество по необходимости. В качестве связующих веществ можно использовать коллоидные растворы (золи). Предпочтительно использовать золи, которые не оказывают влияния на основные компоненты в частице носителя для образования слоев катализатора или на металлы катализатора (то есть без покрытия Pt при нагревании) и которые не вступают в каталитические реакции. Также можно предварительно регулировать вязкость золей путем использования оксида или щелочи. Примеры золей, которые следует использовать в настоящем изобретении, включают золи ZrO₂ и золи СеO₂, а также золи Al₂O₃. С позиций свойств диффузии газа и теплоемкости содержание связующего вещества в первом слое катализатора 14 составляет предпочтительно от 10 до 70% мас./мас. и более предпочтительно от 10 до 40% мас./мас.

Толщина первого слоя катализатора 14 конкретно не ограничена, однако обычно она составляет от 10 мкм до 200 мкм и предпочтительно от 40 мкм до 100 мкм.

Второй слой катализатора 16 представляет собой слой, включающий носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, на который нанесен Rh. Как описано выше, «носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента» относится к носителю, содержащему диоксид циркония в количестве 60% мас./мас. или более. Содержание диоксида циркония в носителе, содержащем диоксид циркония в качестве основного компонента, составляет предпочтительно 70% мас./мас. или более и более предпочтительно 80% мас./мас. или более. В частности, в качестве носителя, содержащего диоксид циркония в качестве основного компонента, возможно использование носителя на основе диоксида циркония, включающего композит диоксида циркония и по меньшей мере одного редкоземельного элемента, и предпочтительным является носитель на основе диоксида циркония, включающий композит диоксида циркония и лантана. Кроме того, форма носителя, содержащего диоксид циркония в качестве основного компонента, не ограничена. Например, можно использовать частицу носителя, содержащего диоксид циркония в качестве основного компонента.

С позиции соотношения активного вклада количество Rh, нанесенное на носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, составляет предпочтительно от 0,1 до 10% мас./мас. по отношению к носителю, содержащему диоксид циркония в качестве основного компонента, и более предпочтительно от 0,1 до 5% мас./мас. по отношению к носителю, содержащему диоксид циркония в качестве основного компонента. Дополнительно, с позиций свойств диффузии газа и теплоемкости, содержание носителя, содержащего диоксид циркония в качестве основного компонента (содержащего массовую долю Rh, нанесенного на него), во втором слое катализатора 16 составляет предпочтительно от 30 до 90% мас./мас. и более предпочтительно от 60 до 90% мас./мас.

Во втором слое катализатора 16 можно использовать не только носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента и Rh, но также связующее вещество по необходимости. В качестве связующего вещества можно использовать золь. Во втором слое катализатора 16 можно использовать тот же самый золь, что и в первом слое катализатора 14. С позиций свойств диффузии газа и теплоемкости содержание связующего вещества во втором слое катализатора 16 составляет предпочтительно от 10 до 70% мас./мас. и более предпочтительно от 10 до 40% мас./мас.

Толщина второго слоя катализатора 16 конкретно не ограничена, и обычно она находится в интервале от 10 мкм до 200 мкм и предпочтительно в интервале от 10 мкм до 60 мкм.

Слой диффузионного барьера 18 представляет собой слой, который расположен между первым слоем катализатора 14 и вторым слоем катализатора 16 и который содержит оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Се. Перемещение благородного металла между слоями можно предотвратить при помощи слоя диффузионного барьера 18. Примеры оксида металла, который содержится в слое диффузионного барьера 18 и электроотрицательность которого ниже, чем у Се, включают оксид церия (Се0₂) и оксид лантана (lа₂Oз), оксид кальция (СаО), оксид стронция (SrO), оксид бария (ВаО) и тому подобное, и с позиции термостойкости предпочтительно применение оксида церия и оксида лантана. Электроотрицательность оксида металла составляет предпочтительно примерно от 0,79 до 1,0 и более предпочтительно от 0,9 до 1,0 в случае, когда электроотрицательность Се составляет 1,0. Электроотрицательность оксида металла может указывать, например, на изоэлектрические точки оксидов.

Слой диффузионного барьера 18 может включать не только оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Се, но также и связующее вещество по необходимости. В качестве связующего вещества можно использовать такие золи, как описано выше. Однако с позиции достаточного предотвращения перемещения металлического катализатора между слоями предпочтительно использование золя ZrO₂ и золя СеO₂. С позиций свойств диффузии газа и теплоемкости содержание связующего вещества в слое диффузионного барьера 18 составляет предпочтительно от 10 до 70% мас./мас. и более предпочтительно от 10 до 40% мас./мас.

С точки зрения усиления активности катализатора 10 для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению (с точки зрения рабочих характеристик катализатора) толщина слоя диффузионного барьера 18 составляет предпочтительно от 20 мкм до 50 мкм. Толщину слоя диффузионного барьера 18 можно регулировать путем регуляции суммарной концентрации твердого вещества во время приготовления суспензии для слоя диффузионного барьера. Кроме того, никакие другие металлы, кроме улавливаемых благородных металлов катализатора, не включают в слой диффузионного барьера 18.

Примеры субстрата включают керамику и металл. Дополнительно, субстрат не ограничен конкретной структурой, однако для него можно использовать, например, сотовую структуру.

Катализатор 10 для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению можно получить известным способом, при котором первый слой катализатора 14, второй слой катализатора 16 и слой диффузионного барьера 18 укладывают на субстрате так, что слой диффузионного барьера 18 размещен между первым слоем катализатора 14 и вторым слоем катализатора 16.

Конкретно сначала субстрат погружают в суспензию, которую готовят путем смешивания композитного носителя (порошка) на основе оксида церия-диоксида циркония, несущего Pt, золя, такого как золь диоксида циркония, и подходящего количества деионизированной воды. Затем субстрат высушивают в электрической печи или тому подобном после удаления избыточного количества суспензии и затем субстрат подвергают выжиганию. Соответственно на субстрате может быть образован первый слой катализатора. В этот момент температура выжигания субстрата составляет предпочтительно от 400 до 800°С и более предпочтительно от 500 до 700°С.

Далее субстрат, на котором образован первый слой катализатора, погружают в суспензию, которую готовят путем смешивания оксида церия, золя оксида церия и подходящего количества деионизированной воды. Затем субстрат высушивают в электрической печи или тому подобном после удаления избыточного количества суспензии и затем субстрат подвергают выжиганию. Соответственно на первом слое катализатора может быть образован слой диффузионного барьера. В этот момент температура выжигания субстрата составляет предпочтительно от 400 до 800°С и более предпочтительно от 500 до 700°С.

Далее субстрат, имеющий первый слой катализатора и образованный на нем слой диффузионного барьера, погружают в суспензию, которую готовят путем смешивания носителя, содержащего диоксид циркония в качестве основного компонента, который несет Rh (например, твердого раствора диоксида циркония и оксида иттрия), золя диоксида циркония и подходящего количества деионизированной воды. Затем субстрат высушивают в электрической печи или тому подобном после удаления избыточного количества суспензии и затем субстрат подвергают выжиганию. Соответственно на слое диффузионного барьера может быть образован второй слой катализатора. В этот момент температура выжигания субстрата составляет предпочтительно от 400 до 800°С и более предпочтительно от 500 до 700°С.

Как описано выше, в настоящем изобретении может быть предложен катализатор для очистки выхлопного газа, в котором можно предотвратить перемещение металлического катализатора между слоями в момент высокой температуры, и исходные характеристики катализатора можно сохранять в течение длительного периода времени. Катализатор для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению можно широко применять для устройств, предназначенных для испускания выхлопного газа из двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

ПРИМЕРЫ

Со ссылкой на Примеры будет дано подробное описание катализатора для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению. Однако настоящее изобретение не ограничено этими примерами.

Пример 1

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНОГО

ГАЗА

1. Образование первого слоя катализатора

10 массовых частей (в пересчете на твердые вещества) золя диоксида циркония (производство Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd.) и подходящее количество (примерно 5 массовых частей) деионизированной воды добавляли к 100 массовым частям 1% мас./мас. порошка Pt/CZY (твердого раствора, несущего Pt и состоящего из СеО₂, ZrO₂ и Y₂O₃ и изготовленного Cataler Corporation), которые измельчали при помощи шаровой мельницы в течение 100 ч и смешивали в течение одного часа в шаровой мельнице для приготовления суспензии.

Затем керамический сотовый TP (35 см³) (субстрат; производство NGK UNSULATORS, LTD.) естественным образом погружали в полученную суспензию. После этого избыток суспензии выдували из субстрата, а затем высушивали субстрат при 120°С в течение восьми часов с помощью электрической печи. Затем высушенный субстрат выжигали при 500°С в течение трех часов и получали субстрат (1), на котором был образован первый слой катализатора, несущий Pt. Далее количество покрытия первого слоя катализатора регулировали таким образом, чтобы он содержал Pt в количестве 1,5 (г/л).

2. Образование слоя диффузионного барьера

10 массовых частей (в пересчете на твердые вещества) золя оксида церия (производство Taki Chemical Co., Ltd.) и подходящее количество (примерно 5 массовых частей) деионизированной воды добавляли к оксиду церия с большой площадью поверхности (оксид металла, электроотрицательность которого ниже, чем у Се; производство Аnаn Kasei Co., Ltd.), который измельчали в течение 100 ч путем использования шаровой мельницы и смешивали в течение одного часа путем использования шаровой мельницы для приготовления суспензии.

Далее субстрат (1) естественным образом погружали в полученную суспензию. Затем избыток суспензии выдували из субстрата (1), а затем высушивали субстрат (1) при 120°С в течение восьми часов с помощью электрической печи. Затем высушенный субстрат (1) выжигали при 500°С в течение трех часов и получали субстрат (2), в котором слой диффузионного барьера, содержащий оксид церия, был образован на первом слое катализатора, содержащем Pt. Кроме того, толщина слоя диффузионного барьера составляла 48 мкм.

3. Образование второго слоя катализатора

10 массовых частей (в пересчете на твердые вещества) золя диоксида циркония (производство DAIICHI KIGENSO KAGAKU KOGYO CO., LTD.) и подходящее количество (примерно 5 массовых частей) деионизированной воды добавляли к 100 массовым частям 0,5% мас./мас. Rh/ZY (твердого раствора диоксида циркония-оксида иттрия, несущего Rh; производство DAIICHI KIGENSO KAGAKU KOGYO CO., LTD.) для приготовления суспензии.

Далее субстрат (2) естественным образом погружали в полученную суспензию. Затем избыток суспензии выдували из субстрата (2), а затем высушивали субстрат (2) при 120°С в течение восьми часов с помощью электрической печи. Затем высушенный субстрат (2) выжигали при 500°С в течение трех часов и получали катализатор для очистки выхлопного газа по настоящему изобретению, в котором второй слой катализатора, содержащий Rh, образован на слое диффузионного барьера. Кроме того, количество покрытия второго слоя катализатора регулировали таким образом, чтобы он содержал Rh в количестве 0,3 (г/л).

Примеры 2-5

В п.«2. Образование слоя диффузионного барьера» в Примере 1 катализаторы для очистки выхлопного газа в Примерах 2-5 были получены таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что концентрации суммарных твердых веществ, содержащихся в суспензиях, были отрегулированы таким образом, чтобы слои диффузионного барьера имели толщину, как показано в Таблице 1 ниже. Далее толщину каждого слоя диффузионного барьера наблюдали с использованием SEM.

Сравнительный Пример 1

Катализатор для очистки выхлопного газа в Сравнительном Примере 1 готовили таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что второй слой катализатора был непосредственно размещен на первом слое катализатора без расположения между ними слоя диффузионного барьера.

Таблица 1   Структура слоя Слой диффузионного барьера Состав Толщина (мкм) Пример 1 1^й слой катализатора/слой диффузионного барьера/2^й слой катализатора СеO₂ 48 Пример 2 1^й слой катализатора/слой диффузионного барьера/2^й слой катализатора СеO₂ 33 Пример 3 1^й слой катализатора/слой диффузионного барьера/2^й слой катализатора СеO₂ 21 Пример 4 1^й слой катализатора/слой диффузионного барьера/2^й слой катализатора СеO₂ 53 Пример 5 1^й слой катализатора/слой диффузионного барьера/2^й слой катализатора СеO₂ 16 Сравнительный Пример 1 1^й слой катализатора/2^й слой катализатора Нет -

Оценка данных

1. Испытание на долговечность

Испытание на долговечность проводили таким образом, что катализатор для очистки выхлопного газа герметично упаковывали и подавали каждую минуту обогащенный атмосферный воздух и обедненный атмосферный воздух, что симулирует автомобильный выхлопной газ и имеет составы, показанные в Таблице 2, и таким образом испытание продолжали при 1050°С в течение восьми часов. После этого диффузное состояние структурных элементов во втором слое катализатора наблюдали с помощью рентгеновского микроанализатора (ЕРМА), и перемещение Pt между слоями оценивали в соответствии с нижеследующими критериями. Результаты представлены в Таблице 3 ниже.

Критерии

А: наблюдали отсутствие перемещения Pt между слоями.

Б: наблюдали некоторые перемещения Pt между слоями, но они находились в допустимом диапазоне.

В: наблюдали заметные перемещения Pt между слоями.

2. Оценочное испытание качества очистки

Оценочное испытание проводили таким образом, что катализатор для очистки выхлопного газа герметично упаковывали, и обогащенный атмосферный воздух и обедненный атмосферный воздух, что симулирует автомобильный выхлопной газ и имеет составы, показанные в Таблице 2 ниже, регулярно подавали с частотой 1 Гц во время повышения температуры и измеряли температуру (НС-Т50), при которой НС(С₃Н₆) очищен на 50%. Результаты представлены в Таблице 3.

Таблица 2   N₂ (%) СO₂ (%) NO(10^-6) СО (%) С₃Н₆ (10^-6) H₂ (%) O₂ (%) Н₂O (%) Обогащенный атмосферный воздух баланс 10 2200 2,80 2500 0,27 0,77 10 Обедненный атмосферный воздух баланс 10 2200 0,81 2500 0 1,7 10

Таблица 3   Испытание на долговечность (степень перемещения Pt между слоями) Оценочное испытание качества очистки (НС-Т50) Пример 1 А 323°С Пример 2 А 310°С Пример 3 А 317°С Пример 4 А 372°С Пример 5 Б 346°С Сравнительный Пример 1 В 350°С

В Примерах 1-4 перемещение Pt между слоями после проведения испытания на долговечность не наблюдали во втором слое катализатора. Далее, в Примере 5, хотя наблюдали некоторое перемещение Pt между слоями, оно находилось в допустимом диапазоне. С другой стороны, в Сравнительном Примере 1 было подтверждено заметное перемещение Pt между слоями. Далее, в Примерах 1-3, в которых толщина слоя диффузионного барьера находится в интервале от 20 мкм до 50 мкм, температура (НС-Т50), при которой НС(С₃Н₆) очищен на 50%, является намного лучшей, чем в Сравнительном Примере 1.

Как описано выше, в настоящем изобретении может быть предложен катализатор для очистки выхлопного газа, который способен предотвратить перемещение металлического катализатора между слоями во время высокой температуры и сохранять исходные характеристики в течение длительного периода времени.

Содержание Японской патентной заявки №2005-179884 включено здесь путем ссылки в полном объеме.

Изобретение относится к катализатору для очистки выхлопного газа. Описан катализатор, содержащий субстрат; и на субстрате по меньшей мере первый слой катализатора, включающий композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, являющийся носителем Pt или Pd; второй слой катализатора, включающий носитель, содержащий диоксид циркония в количестве 60% мас./мас. или более, причем этот носитель является носителем Rh; слой диффузионного барьера, помещенный между первым слоем катализатора и вторым слоем катализатора и включающий оксид металла, причем этот слой диффузионного барьера включает CeO₂ или La₂O₃ и толщина этого слоя диффузионного барьера находится в интервале от 20 мкм до 50 мкм. Технический эффект - предотвращение перемещения металлического катализатора между слоями во время высокой температуры и сохранение исходных характеристик в течение длительного периода времени. 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

1. Катализатор для очистки выхлопного газа, содержащий: субстрат; и на субстрате по меньшей мере первый слой катализатора, включающий композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония, являющийся носителем Pt или Pd;
второй слой катализатора, включающий носитель, содержащий диоксид циркония в количестве 60% мас./мас. или более, причем этот носитель является носителем Rh;
и слой диффузионного барьера, помещенный между первым слоем катализатора и вторым слоем катализатора и включающий оксид металла, причем этот слой диффузионного барьера включает СеО₂ или La₂O₃, и толщина этого слоя диффузионного барьера находится в интервале от 20 до 50 мкм.

2. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где слой диффузионного барьера содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из оксида церия и оксида лантана.

3. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония в первом слое катализатора представляет собой твердый раствор оксида церия и диоксида циркония, где этот твердый раствор содержит оксид церия в количестве 50% мас./мас. или более.

4. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где количество Pt или Pd, нанесенное на композитный носитель на основе оксида церия-диоксида циркония в первом слое катализатора, составляет от 0,1 до 10% мас./мас. по отношению к композитному носителю на основе оксида церия-диоксида циркония.

5. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где толщина первого слоя катализатора составляет от 10 до 200 мкм.

6. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента, во втором слое катализатора представляет собой носитель на основе диоксида циркония, содержащий композит диоксида циркония и по меньшей мере одного редкоземельного элемента.

7. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где количество Rh, нанесенное на носитель, содержащий диоксид циркония в качестве основного компонента во втором слое катализатора, составляет от 0,1 до 10% мас./мас. по отношению к носителю, содержащему диоксид циркония в качестве основного компонента.

8. Катализатор для очистки выхлопного газа по п.1, где толщина второго слоя катализатора составляет от 10 до 200 мкм.