專利名稱：內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑、其制備方法以及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑、其制法以及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及可捕獲廢氣中含有的有害成分、特別是顆粒物(主要為可燃性碳微粒)并使其燃燒或分解降低的廢氣凈化用催化劑、其制法以及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法。
背景技術(shù)：
近年來，由內(nèi)燃機(jī)排出的微粒物質(zhì)(主要由固態(tài)碳微粒、硫酸鹽等硫系微粒、以及液態(tài)乃至固態(tài)的高分子量烴微粒等構(gòu)成)對人體產(chǎn)生負(fù)面影響，對其的排放規(guī)定正在變得嚴(yán)格，各領(lǐng)域都在試圖降低其排放量。廢氣凈化用催化劑領(lǐng)域也不例外。已知目前已開發(fā)的降低微粒物質(zhì)(顆粒物(PM))的技術(shù)大致分為具有捕獲顆粒物功能的催化劑和使用開放流動式氧化催化劑的方法。
其中，具有捕獲功能的催化劑技術(shù)中，所采用的載體大多為堇青石制的壁流式載體，為了進(jìn)一步提高捕獲效率，也有人提出使用碳化硅材料的顆粒物過濾器。該方法是用過濾器捕捉顆粒物，以抑制其排放，這對干煙灰(ドラィス-ツ)比例高的廢氣特別有效。但是，隨著顆粒物積累到一定程度以上，反壓力上升，使發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加，可能引起發(fā)動機(jī)停止。特別是對于汽車廢氣，由于有各種運(yùn)行狀況，排氣溫度有很大不同，因此在全部運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行顆粒物的捕獲并使其燃燒是非常困難的。因此出現(xiàn)了目前的在低溫區(qū)捕獲，在高溫區(qū)燃燒的方法；為了使催化劑再生而通過控制發(fā)動機(jī)或旁路、電加熱等使排氣溫度上升的熱處理方法。但是，在汽車內(nèi)設(shè)置該熱處理系統(tǒng)，這在成本和空間方面都不太現(xiàn)實(shí)。并且捕獲的顆粒物全部一起燃燒，會導(dǎo)致過濾器內(nèi)部的溫度急劇上升，出現(xiàn)過濾器融化損壞等耐久性方面的問題。
而氧化催化劑被認(rèn)為是目前可靠性最高的技術(shù)，已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用。氧化催化劑通常是在開放流動式的蜂窩體上涂布催化劑而構(gòu)成，其功能是通過附著并凈化顆粒物中的可溶性有機(jī)成分(以下稱為SOF成分)來減少顆粒物，但問題是在SOF成分低的發(fā)動機(jī)中，相對地顆粒物的凈化率低，并且在高溫區(qū)，隨著燃料中硫濃度的不同，可能因硫酸鹽的排放而使顆粒物更難處理。另外，對于占顆粒物中相當(dāng)部分的“黑煙”(以下稱為SOOT)，催化劑對SOOT的捕獲和燃燒功能低，因此有顆粒物減少率低的問題。特別是柴油發(fā)動機(jī)的廢氣溫度比汽油車低很多，因此要求即使低溫(最好為350℃以下)，可燃性碳微粒的燃燒仍然良好的催化劑。但是以前所報(bào)道的催化劑的狀況是催化劑成分以微粒狀態(tài)層狀附載于三維結(jié)構(gòu)體的氣體接觸部分，與捕捉到的可燃性碳微粒的接觸效率差，催化活性物質(zhì)無法發(fā)揮充分的燃燒性能。
因此近年來，為提高對可燃性碳微粒的捕捉效果，提出了各種提案。例如，嘗試使耐熱性無機(jī)纖維附著于具有貫通孔的結(jié)構(gòu)體的貫通孔內(nèi)壁上，以此提高碳微粒的捕捉效果(日本特開昭59-142820號公報(bào))、或嘗試在具有貫通孔的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的內(nèi)壁上設(shè)置很多不規(guī)則排列狀的突起以捕捉碳微粒(日本特開昭57-99314號公報(bào))、或嘗試將催化劑活性成分呈突起狀地附載于具有氣體過濾器功能的間隔壁的氣體入口側(cè)，改善與蓄積的碳微粒的接觸效率，提高催化劑燃燒性能(日本特開平7-24740號公報(bào))；還提出了一種載體使陶瓷粗大顆粒物附著于開放蜂窩體或旋塞蜂窩體上，或使壁面發(fā)泡，產(chǎn)生突起，然后進(jìn)行干燥、燒結(jié)，以此提高對碳微粒的捕捉效果(日本特開昭58-14921號公報(bào))。
但是至今尚未有公開如本發(fā)明所公開的發(fā)明，即通過抑制通道壁上平均孔徑為10-40μm的開放流動式蜂窩載體的孔的堵塞，使催化劑活性成分和/或耐熱性無機(jī)物質(zhì)呈突起狀地附載于載體上，來改善與蓄積的碳微粒的接觸效率，提高催化劑燃燒性能。
另一方面，在日本特開平10-151348號公報(bào)中公開了含有二氧化鈰和鋯的開放流動式氧化催化劑。該氧化催化劑通過包含二氧化鈰和氧化鋯中至少一種氧化物的載體，以及將至少一種選自銅、鐵和錳的金屬氧化物附載于該載體，可以使顆粒物有效燃燒。另外還提出了將鉑族元素等催化劑金屬附載于過濾器，通過其氧化催化劑作用使蓄積的顆粒物氧化并燃燒除去的技術(shù)。
另外，也可以考慮使到達(dá)催化劑過濾器的顆粒物與催化劑金屬接觸，同時(shí)使其燃燒。如果這種方法可行，由于可以連續(xù)地進(jìn)行催化劑的再生，則可以無需進(jìn)行如上所述的催化劑再生處理。但是，在顆粒物排放量多的情況下，特別是在低溫區(qū)，催化劑的氧化功能趕不上，未燃盡的顆粒物會堆積在催化劑上。此時(shí)，由催化劑金屬看，燃燒所需的氧被阻斷，催化劑與顆粒物的接觸也變差，因此催化劑難以氧化顆粒物。并且高溫時(shí)難燃性干煙灰成分的堆積增多，仍然需要進(jìn)行催化劑的再生處理。
本發(fā)明鑒于上述問題而發(fā)明，其目的在于提供在不使用過濾器的形式而是使用開放流動式的情況下，也可以通過使廢氣流通來燃燒除去顆粒物的氧化催化劑。
因此，本發(fā)明的目的在于提供新型的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑、其制備方法以及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供可捕獲廢氣中含有的有效成分、特別是顆粒物，使其燃燒或分解降低的廢氣凈化用催化劑、其制備方法以及內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法。
發(fā)明內(nèi)容
上述各目的通過下述(1)-(15)來實(shí)現(xiàn)。
(1)內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑，該催化劑使用通道壁的平均孔徑為10-40μm的開放流動蜂窩體而成。
(2)上述(1)的催化劑，其中所述蜂窩體由催化劑活性成分涂布于開放流動蜂窩載體的通道壁上而構(gòu)成。
(3)上述(1)的催化劑，其中所述催化劑活性成分薄涂(wash coating)于所述開放流動蜂窩載體的通道壁上。
(4)上述(1)-(3)中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述蜂窩體的棱(rib)厚為0.05mm-0.50mm，且開孔率為60-90％。
(5)上述(1)-(4)中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述催化劑活性成分對所述載體的附載量為5-200g/升，且附載了所述催化劑活性成分后的催化劑通道壁的平均孔徑為10-40μm。
(6)內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑，該催化劑是在開放流動蜂窩載體上形成了抑制該載體的通道壁孔的堵塞的、由具有催化劑活性成分和/或耐火性無機(jī)物的粗顆粒狀突起物構(gòu)成的附著膜的催化劑，該催化劑的通道壁的平均孔徑為10-40μm。
(7)上述(6)的催化劑，其中所述粗顆粒狀突起物由其中粒徑超過40μm的顆粒物占80％質(zhì)量以上、且粒徑為300μm以上的顆粒物占5％質(zhì)量以下的粗粒狀物質(zhì)形成。
(8)上述(1)-(7)中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述催化劑活性成分含有至少一種選自第IIIB-VB族第3周期、第IIIA-VIIA、VIII、IB-IVB族第4周期、第5周期、第6周期、堿金屬、堿土金屬和稀土金屬的元素。
(9)上述(6)-(7)中任一項(xiàng)的催化劑，其中用于形成所述粗顆粒狀附著膜的耐火性無機(jī)物含有選自活性氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-二氧化鈦、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯和沸石的至少一種物質(zhì)。
(10)上述(6)-(9)中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑的制法，其特征在于將粗顆粒狀物質(zhì)與至少一種選自氧化鋁溶膠、二氧化鈦溶膠、氧化鋯溶膠、二氧化硅溶膠、可溶性勃姆石和可溶性有機(jī)高分子化合物的分散劑一起制成水性淤漿，將該水性淤漿和催化劑活性成分薄涂于通道壁平均孔徑為10-40μm的開放流動蜂窩體上。
(11)上述(10)的方法，該方法是在薄涂所述水性淤漿之后再薄涂所述催化劑活性成分。
(12)上述(10)的方法，該方法是與所述水性淤漿同時(shí)薄涂所述催化劑活性成分。
(13)內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，該方法是使內(nèi)燃機(jī)廢氣在上述(1)-(12)中任一項(xiàng)的催化劑中流通。
(14)內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，其特征在于將上述(1)-(13)中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于氧化催化劑的上游或下游。
(15)內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，其特征在于將上述(1)-(13)中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)用廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于NOx還原催化劑的上游或下游。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式為了提高廢氣中的顆粒物與催化劑的接觸，需要提高可有效捕捉并燃燒除去顆粒物的催化劑對顆粒物的捕捉率。但是，顆粒物的捕集量過多，則導(dǎo)致背壓上升，需要進(jìn)行催化劑的再生處理。另外，由于與催化劑的接觸變差，燃燒效率會降低。因此，為了提高可靠性，也需要具有適當(dāng)?shù)牟都是也粫鸨硥杭眲∩仙拇呋瘎?br>
因此，已經(jīng)明確在本發(fā)明的催化劑中，為了緩和背壓上升，使用開放流動式的蜂窩體作為載體；并且為了使其具有適度的捕集效率，使用所得蜂窩體催化劑中通道壁平均孔徑為10-40μm的催化劑，則可以避免上述問題。
平均孔徑超過40μm的載體，其壓力損失會降低，但孔徑過大，顆粒物未被捕集，直接通過，并且有載體強(qiáng)度降低的問題。而小于10μm，則雖然載體強(qiáng)度得到提高，但由于空隙減少，使得顆粒物的捕集效率降低。因此孔徑優(yōu)選15-35μm。
使用開放流動式的載體時(shí)，與過濾器式相比，捕集效率低，需要加快捕集、燃燒的周期，因此在提高燃燒效率的意義上，優(yōu)選涂布催化劑。催化劑成分并沒有特別限定，可使用富有氧化反應(yīng)性的鉑族元素或具有氧吸留能力的物質(zhì)。另外催化劑成分附載于載體的附載方法可以采用在載體內(nèi)部涂布催化劑的方法、通過薄涂涂布于載體上的方法。
本發(fā)明的催化劑成分可以使用公知的氧化催化劑、三元催化劑、稀混合氣發(fā)動機(jī)用催化劑、NOx附著劑、還原催化劑等各成分中的任一種。催化劑活性成分為至少一種選自第IIIb-VB族第3周期、第IIIA-VIIA、VIII、IB-IVB族第4周期、第5周期、第6周期、堿金屬、堿土金屬和稀土金屬的金屬或金屬化合物，優(yōu)選由至少一種選自鉑、銠、鈀、銀、鑭、鈰、鈮、鉭、錫、鎢、鋯、釕、釩、錳、銅、鉬、鉻、鈷、鎳、鐵、鋅、鉀、鈉、銫、銥、鐠、釹、銣、鋇、鈣、鎂、鍶的金屬或金屬化合物構(gòu)成。
另外，用于將這些活性成分混合或附載而形成粗顆粒狀附著膜的耐熱性無機(jī)物優(yōu)選活性氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-二氧化鈦、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯、沸石等。如上所述，本發(fā)明所述粗顆粒狀附著膜形成物(以下也稱為“粗顆粒狀物質(zhì)”)是300μm以上占5％質(zhì)量以下，且粒徑超過載體平均孔徑(通常為10-40μm的范圍)的顆粒至少占80％質(zhì)量，優(yōu)選占90％質(zhì)量以上這樣構(gòu)成的。這種情況下，粗顆粒物質(zhì)(特別優(yōu)選難溶于水的物質(zhì))可以只由催化劑活性成分或耐熱性無機(jī)物質(zhì)構(gòu)成，也可以將催化劑活性成分附載于上述耐熱性無機(jī)質(zhì)物質(zhì)粉末上，將其制成粗顆粒物質(zhì)。
本發(fā)明所述的由粗顆粒狀突起物形成了附著膜的催化劑的制法并沒有特別限定，下面例舉一個(gè)方法的例子可以作為優(yōu)選方案。
即，在活性氧化鋁顆粒物上用催化劑活性成分的水可溶性鹽的水溶液浸漬、附載，并干燥、燒結(jié)。接著用錘磨機(jī)(例如細(xì)川ミクロン社制、PULVERIZER)粉碎，將粉碎物用分級機(jī)(例如細(xì)川ミクロン社制、MICRON SEPARATOR、MS-O型)分級，除去微細(xì)顆粒物，以使粒度比具過濾功能的間隔壁的平均孔徑大的微粒占80％質(zhì)量以上。另外用篩除去300μm以上的粗大顆粒物。
接著，將已分級的該顆粒狀物質(zhì)加入含有換算成氧化鋁為1-20％質(zhì)量的可溶性勃姆石(例如CONDEA社制、DISPERAL)的水溶液中并攪拌。作為分散劑的勃姆石的增稠效果在攪拌過程中自不待言，即使停止攪拌，顆粒狀活性物質(zhì)也不沉淀，由此可獲得穩(wěn)定的淤漿。將該淤漿以比開放蜂窩載體的吸水量多10-50％的量進(jìn)行薄涂，用鼓風(fēng)機(jī)吹去多余的淤漿，以得到所需的附載量。接著進(jìn)行干燥，在200-800℃、特別是300-700℃的溫度進(jìn)行燒結(jié)。
在該制備方法中，將粗顆粒狀催化劑活性成分制成淤漿時(shí)，可以與具有增稠效果的至少一種選自氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅等溶膠、可溶性勃姆石和可溶性有機(jī)高分子化合物的分散劑一起制成水性淤漿使用，以使粗顆粒物不沉降。其中所述可溶性有機(jī)高分子化合物優(yōu)選使用聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨、丙烯酸-馬來酸共聚物的鈉鹽或銨鹽、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、淀粉、阿拉伯樹膠、瓜耳膠、動物膠等。另外，為了提高粗顆粒狀催化劑活性成分的附載強(qiáng)度，可以使無機(jī)纖維狀物質(zhì)例如玻璃纖維、氧化鋁纖維、氮化硅、碳化硅、鈦酸鉀、石棉等分散于淤漿中。
為了進(jìn)一步使催化劑涂層具有多孔性，也可以向淤漿中添加聚乙二醇等可溶性有機(jī)高分子化合物，與燒結(jié)除去的方法結(jié)合使用。該淤漿中存在20％質(zhì)量以上比間隔壁所具有的平均孔徑還小的微粒時(shí)，如果作為催化劑使用，則可燃性碳微粒的捕獲效率降低，催化性能降低，因而不優(yōu)選。另外，粒徑比300μm大的粗大顆粒物質(zhì)在淤漿中沉降快，難以均勻地附載到載體上，因而不優(yōu)選，即使附載了，其附著強(qiáng)度也不夠。
作為本發(fā)明的其他優(yōu)選的制備方法，還可以預(yù)先將耐熱性無機(jī)物質(zhì)的粗顆粒狀物質(zhì)(與上述同樣具有分級后粒度的顆粒)附載于三維結(jié)構(gòu)物質(zhì)上，浸漬到催化劑活性成分的水溶性或有機(jī)溶劑可溶性鹽溶液中進(jìn)行附載，制成催化劑。
本發(fā)明所述的全部催化劑的制備方法并不限定于這些，也可以將催化劑活性成分呈突起狀地附載于開放蜂窩體上，使催化劑的通道壁的平均孔徑在10-40μm范圍。
蜂窩開孔率為50-90％，優(yōu)選60-70％。即該開孔率超過90％時(shí)，雖然背壓降低，但顆粒物的捕集量減少，因而不優(yōu)選。另一方面，該開孔率小于50％時(shí)，雖然顆粒物的捕集量增多，但開孔部分的氣體流速變快，因而通過壁的氣流有變差的傾向，并且背壓變大，所以不優(yōu)選。
這些蜂窩載體通過擠壓成型法或?qū)⑵瑺钤砥鸩⒐潭ǖ确椒ㄖ圃?。其通氣?蜂窩形狀)的形狀可以是六角形、四角形、三角形或波紋形等任意形狀。蜂窩密度(蜂窩數(shù)/單位截面積)只要有50-900個(gè)蜂窩/平方英寸即足夠使用，優(yōu)選100-600個(gè)蜂窩/平方英寸。
優(yōu)選本發(fā)明中使用的載體為耐火性三維結(jié)構(gòu)體。耐火性三維結(jié)構(gòu)體特別優(yōu)選以堇青石、富鋁紅柱石、鋰、鋁、硅酸鹽、尖晶石、α-氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、磷酸鈦、鈦酸鋁、硅鋁酸鹽、硅酸鎂、碳化硅、氮化硅等為材料的開放流動式載體，其中優(yōu)選堇青石的載體。
載體通道壁的平均孔徑為10-40μm，優(yōu)選15-35μm范圍。小于10μm，雖然載體強(qiáng)度提高，但由于空隙減少，使得顆粒物的捕集效率降低。而超過40μm，雖然壓力損失趨向降低，但孔徑過大，形成粗顆粒狀突起物的耐熱性無機(jī)物質(zhì)堵塞載體的細(xì)孔，顆粒物未被捕集即通過。并且還有載體強(qiáng)度降低的問題。
本發(fā)明并不特別限于柴油發(fā)動機(jī)使用，當(dāng)然還適用于汽油發(fā)動機(jī)、以及排放顆粒物的內(nèi)燃機(jī)。
上述催化劑成分可以涂布于蜂窩體內(nèi)部，即該蜂窩體的孔內(nèi)。這種情況下，例如可以將該蜂窩體浸漬于催化劑成分的溶液中，然后通過向該蜂窩體的通道內(nèi)吹入空氣、其他氣體，即可主要涂布于孔內(nèi)。該催化劑成分還可以涂布于蜂窩體表面，即蜂窩體的通道壁上。這種情況下，可以將該蜂窩體浸漬于催化劑成分的淤漿中，然后通過向該蜂窩體的通道內(nèi)吹入空氣、其他氣體，即可除去多余的淤漿，不過該淤漿還殘留在該壁的表面，因此可以涂布于蜂窩體上。此時(shí)，孔內(nèi)當(dāng)然也在一定程度上被涂布了。
本發(fā)明所述催化劑中，對催化劑活性成分附載量并沒有特別限定，不過相對于1升催化劑，本發(fā)明所規(guī)定的粗顆粒狀物質(zhì)為5-200g，優(yōu)選20-150g的范圍。相對于1升催化劑，耐熱性無機(jī)物質(zhì)為5-200g，優(yōu)選10-120g的范圍；相對于1升催化劑，氧化物或金屬等催化劑活性成分為0.01-50g，優(yōu)選0.05-30g的范圍。
使用高活性的貴金屬作為催化劑時(shí)，廢氣中的SO2易被氧化，產(chǎn)生硫酸鹽的排放，為了抑制該情況，優(yōu)選使用低硫燃料。
載體的棱厚為0.05-0.50mm，優(yōu)選0.15-0.35mm。即該棱厚小于0.050mm時(shí)，載體總的孔容量變小，顆粒物的捕集量也變小，對顆粒物的凈化性能降低，因而不優(yōu)選。而該棱厚超過0.5mm時(shí)，載體總的孔容量變大，相對地，顆粒物的捕集量也變大。但是通過壁的氣流有變差傾向，捕集量并不隨孔容量成比例上升。捕集量過大，則催化劑引起的燃燒不足，需要進(jìn)行催化劑的再生處理。另外背壓也變大，因而不優(yōu)選。
通過使內(nèi)燃機(jī)廢氣在上述得到的催化劑中流通，可以凈化該廢氣。
本發(fā)明的特征是提供廢氣的凈化方法，該方法是將本發(fā)明所述催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于氧化催化劑的上游或下游。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供廢氣的凈化方法該方法是與上述發(fā)明同樣，將本發(fā)明所述催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于NOx還原催化劑的上游或下游。
如上所述，除廢氣凈化用氧化催化劑之外，將本發(fā)明的催化劑相對于廢氣流設(shè)置于上游或下游，則除了低溫區(qū)SOF成分吸附燃燒的功能之外，高溫區(qū)的干煙灰凈化率也得到提高，因此由低溫區(qū)到高溫區(qū)，可以提高顆粒物的總的凈化率。還有，事實(shí)表明除NOX還原催化劑之外，如上所述，將本發(fā)明的催化劑相對于廢氣流設(shè)置于上游或下游，也可獲得同樣的效果。
本文所述氧化催化劑是指將有利于氧化的活性金屬(鉑、鈀等)附載于多孔質(zhì)無機(jī)物質(zhì)(活性氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯等)上，將所得物質(zhì)涂布于開放流動式蜂窩載體上而得的催化劑。例如可將鉑浸漬并附載于活性氧化鋁上，將所得物質(zhì)作為涂布成分使用。
本文所述還原催化劑是指過氧化氛圍下的通過烴的選擇還原型或NOX吸留型催化劑。通過烴的選擇還原型催化劑可以使用如下類型將銅通過浸漬法或離子交換法附載于沸石上，制成催化劑成分；將鉑附載于γ-Al2O3或沸石上，制成催化劑成分等，將上述催化劑成分涂布于開放流動蜂窩載體。
作為NOX吸留型的例子，可以使用將除鉑等可使廢氣中的NO氧化為NO2的成分之外，還共存有可吸留NO2的堿、堿土金屬的氧化物的催化劑同樣地涂布于蜂窩載體上而形成的催化劑。
不制成過濾器形式，而是制成開放流動式的催化劑時(shí)；或者將進(jìn)入催化劑的顆粒物與催化劑成分接觸，同時(shí)連續(xù)燃燒時(shí)，顆粒物的堆積量少，因此無需1000℃以上的耐熱性。使用催化劑成分時(shí)，要求該成分在該溫度范圍內(nèi)不與載體發(fā)生反應(yīng)。
使用高活性的貴金屬作為催化劑時(shí)，廢氣中的SO2易被氧化，產(chǎn)生硫酸鹽的排放，為了抑制該情況，優(yōu)選使用低硫燃料。
以下，通過實(shí)施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
廢氣凈化性能的試驗(yàn)方法使用渦流缸式柴油發(fā)動機(jī)(4汽缸、3100cc)，使用含硫量為0.005％質(zhì)量的低硫輕油作為內(nèi)燃機(jī)的燃料。首先，將廢氣凈化用催化劑裝在與上述柴油發(fā)動機(jī)相連的排氣管內(nèi)，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為2600rpm、滿負(fù)荷、廢氣凈化用催化劑上游端部的溫度(以下稱為催化劑入口溫度)為500℃的條件下，使廢氣流通1小時(shí)。
接著，設(shè)定扭矩，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)2200rpm、催化劑入口溫度為500℃，使廢氣流通。
從流入催化劑前的廢氣中定量取樣，將其導(dǎo)入稀釋風(fēng)道，用空氣進(jìn)行稀釋，然后通入市售的顆粒物過濾器中，捕捉廢氣中的微粒物質(zhì)。測定捕捉了微粒物質(zhì)后的顆粒物過濾器的重量，由其重量增加部分、取樣廢氣的體積、空氣的稀釋比求出廢氣中微粒物質(zhì)的含量?？諝獾南♂尡韧ㄟ^測定廢氣中的二氧化碳濃度來求出。
再將捕捉了微粒物質(zhì)后的顆粒物過濾器用二氯甲烷進(jìn)行萃取，通過測定顆粒物過濾器的重量減少量，求出廢氣中SOF的含量。
將用二氯甲烷萃取后的顆粒物過濾器用異丙醇進(jìn)行處理，通過高效液相色譜對處理后的溶液進(jìn)行分析，求出廢氣中的硫酸鹽含量。
對于微粒物質(zhì)中的SOOT成分，通過從微粒物質(zhì)總重量中減去SOF成分和硫酸鹽成分來求出。
根據(jù)與如上所得的催化劑接觸前的顆粒物成分的含量和與催化劑接觸后的顆粒物成分的含量，求出各成分的凈化率(轉(zhuǎn)化率)，即微粒物質(zhì)凈化率、SOF凈化率、硫酸鹽凈化率、SOOT凈化率。將與催化劑接觸前的含量設(shè)為X0(摩爾)、與催化劑接觸后的含量設(shè)為X1(摩爾)，則凈化率(轉(zhuǎn)化率)(％)＝[(X0-X1)/X0]×100
平均孔徑的測定方法使用微孔徑分析裝置ォ一トポァIII 9420(島津制、壓汞式)進(jìn)行載體和催化劑的通道壁平均孔徑的測定。
實(shí)施例1使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、通道壁的平均孔徑為20μm、蜂窩壁厚為0.31mm、開孔率為62.3％的堇青石制成直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體。
實(shí)施例2將實(shí)施例1中的開放流動載體沉浸于含有167g硝酸鉑、1000g硝酸鈰和1389g硝酸鋯的水溶液中，除去多余的溶液后，在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化用催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分也分布在堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為18μm。
實(shí)施例3將417g硝酸鉑、1250g氧化鈰和1250g氧化鋯進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。使實(shí)施例1中的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，除去多余的淤漿，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、50g氧化鈰和50g氧化鋯。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為12μm。
實(shí)施例4將1063g硝酸銅、2500g表面積為150m2/g的γ-氧化鋁進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。使實(shí)施例1中的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了7.0g氧化銅和50g氧化鋁。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為15μm。
實(shí)施例5將417g硝酸鉑和2500g表面積為150m2/g的γ-氧化鋁進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。使實(shí)施例1中的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑和50g氧化鋁。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為14μm。
實(shí)施例6使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、通道壁的平均孔徑為35μm、開孔率為62.3％、蜂窩壁厚為0.31mm的堇青石制成的直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例2同樣地制備廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為32μm。
實(shí)施例7使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、通道壁的平均孔徑為15μm、開孔率為62.3％、蜂窩壁厚為0.31mm的堇青石制成的直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例2同樣地制備廢氣凈化用催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。另外附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為11μm。
實(shí)施例8使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約400個(gè)通氣蜂窩、通道壁的平均孔徑為20μm、開孔率為75.0％、蜂窩壁厚為0.17mm的堇青石制成的直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例2同樣地制備廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。另外附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為18μm。
實(shí)施例9使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約100個(gè)通氣蜂窩、平均孔徑為20μm、開孔率為68.9％、蜂窩壁厚為0.43mm的堇青石制成的直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，與實(shí)施例2同樣地制備廢氣凈化用催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。另外附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為18μm。
比較例1使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、平均孔徑為5μm、開孔率為74.3％、棱壁厚為0.20mm的堇青石制成的直徑5.66英寸、長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體。
比較例2將比較例1中的開放流動載體沉浸于含有167g硝酸鉑、1000g硝酸鈰和1389g硝酸鋯的水溶液中，除去多余的溶液，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化用催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰和25g氧化鋯。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為4μm。
比較例3將417g硝酸鉑、1250g氧化鈰和1250g氧化鋯進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。將比較例1中的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，除去多余的淤漿，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化用催化劑。所得廢氣凈化用催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、50g氧化鈰和50g氧化鋯。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為2μm。
比較例4將417g硝酸鉑和2500g表面積為150m2/g的γ-氧化鋁進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。使比較例1中的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑和50g氧化鋁。
通過上述試驗(yàn)方法分別評價(jià)實(shí)施例1-9和比較例1-4所得的廢氣凈化性能。即在催化劑入口溫度為500℃下，測定顆粒物各成分的凈化率(轉(zhuǎn)化率)。這些結(jié)果如表1所示。
表1
實(shí)施例10將1kg市售的活性氧化鋁顆粒物(3-5mm、表面積150m2/g)用錘磨機(jī)粉碎，用分級裝置分級，使30μm以下的顆粒物占20％質(zhì)量以下。用篩子除去粒徑300μm以上的粗大顆粒物。結(jié)果所得粗顆粒狀活性物質(zhì)的粒度具有如下分布小于30μm的為12.5％、30-45μm的為13.5％、45-74μm的為22％、74-105μm的為27％、105-149μm的為12％、149-300μm的為13％，平均粒徑為75μm。
首先使150g進(jìn)行了上述分級的粉末催化劑分散于溶解了15g(換算為Al2O3為11.25g)可溶性勃姆石的水溶液中，得到520ml穩(wěn)定的淤漿。用該淤漿浸漬蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、棱壁厚為0.30mm、通道壁的平均孔徑為30μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，用鼓風(fēng)機(jī)將多余的淤漿除去。接著在150℃干燥3小時(shí)，在500℃空氣中燒結(jié)2小時(shí)，使其附載于載體上。結(jié)果，可使耐熱性無機(jī)質(zhì)物質(zhì)的粗顆粒狀突起物形成于載體上。Al2O3的附載量為40g/l。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為25μm。
實(shí)施例11使實(shí)施例10中具有粗顆粒狀突起物的開放流動載體沉浸于含有167g硝酸鉑、1000g硝酸鈰和1389g硝酸鋯的水溶液中，除去多余的溶液，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此可得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為20μm。
實(shí)施例12將417g硝酸鉑、625g氧化鈰和625g氧化鋯進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。將實(shí)施例10中具有粗顆粒狀突起物的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，除去多余的淤漿，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此得到廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為18μm。
實(shí)施例13使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.30mm、平均孔徑為40μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例10同樣地形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣地獲得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
實(shí)施例14使用由蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.30mm、平均孔徑為25μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例10同樣地形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣地獲得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為15μm。
實(shí)施例15使用由蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約400個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.15mm、平均孔徑為40μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例10同樣地形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣地獲得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
實(shí)施例16使用由蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約100個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.43mm、平均孔徑為40μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例10同樣地形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣地獲得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
實(shí)施例17將510g市售的活性氧化鋁顆粒物(3-5mm、表面積150m2/g)加入到167g硝酸鉑、1000g硝酸鈰和1389g硝酸鋯的溶液中，在室溫下攪拌1小時(shí)，然后在150℃干燥3小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)2小時(shí)。將所得顆粒物用錘磨機(jī)粉碎，用分級裝置分級，使粒徑30μm以下的顆粒物占20％質(zhì)量以下。用篩子除去粒徑300μm以上的粗大顆粒物。結(jié)果所得粗顆粒狀活性物質(zhì)的粒度具有如下分布小于30μm的為13％、30-45μm的為13％、45-74μm的為22％、74-105μm的為27％、105-149μm的為12％、149-300μm的為13％，平均粒徑為75μm。
首先使150g經(jīng)上述分級的粉末催化劑分散于溶解了15g可溶性勃姆石(換算為Al2O3為11.25g)的水溶液中，得到520ml穩(wěn)定的淤漿。
使用該淤漿浸漬下述載體由蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.30mm、平均孔徑為40μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體。用鼓風(fēng)機(jī)將多余的淤漿除去。接著在150℃干燥3小時(shí)，在500℃的空氣中燒結(jié)2小時(shí)，使淤漿附載于載體上。結(jié)果，使載體上形成了耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
實(shí)施例18與實(shí)施例10同樣，將市售的二氧化鈦顆粒物(3-5mm、表面積30m2/g)粉碎并分級(平均粒徑65μm)，除上述之外，與實(shí)施例10同樣地操作，可使載體上形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物。二氧化鈦的附載量為40g/l。進(jìn)行與實(shí)施例11同樣的操作，使催化劑成分附載于該載體上。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g二氧化鈦。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
實(shí)施例19與實(shí)施例10同樣，將市售的二氧化硅-氧化鋁顆粒物(SiO2/Al2O3＝4/1)粉碎并分級(平均粒徑72μm)。除上述之外，與實(shí)施例10同樣地操作，可使載體上形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物。各成分的附載量為二氧化硅32g/l、氧化鋁8g/l。進(jìn)行與實(shí)施例11同樣的操作，使催化劑成分附載于該載體上。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯、32g二氧化硅和8g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為35μm。
比較例5使用由蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約300個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.20mm、平均孔徑為15μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體，除此之外與實(shí)施例10同樣操作，形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣操作，獲得廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。另外催化劑成分也分布于堇青石內(nèi)。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為5μm。
比較例6將417g硝酸鉑、625g氧化鈰和625g氧化鋯進(jìn)行濕式粉碎，制成淤漿。將比較例5中形成了耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物的開放流動載體沉浸于所得淤漿中，除去多余的溶液，然后在150℃干燥2小時(shí)，接著在500℃燒結(jié)1小時(shí)。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為4μm。
比較例7將1kg市售的氧化鋁顆粒物(3-5mm、表面積150m2/g)用錘磨機(jī)粉碎至平均粒徑為5μm。除此之外，與實(shí)施例10同樣地操作，形成耐熱性無機(jī)質(zhì)的粗顆粒狀突起物，然后與實(shí)施例11同樣地操作，得到了廢氣凈化催化劑。所得廢氣凈化催化劑相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑、25g氧化鈰、25g氧化鋯和40g氧化鋁。附載后的催化劑通道壁的平均孔徑為8μm。
通過上述試驗(yàn)方法分別評價(jià)實(shí)施例10-19和比較例5-7所得催化劑的廢氣凈化性能。即在500℃催化劑入口溫度下測定顆粒物各成分的凈化率(轉(zhuǎn)化率)。這些結(jié)果如表2所示。
表2
實(shí)施例20使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約400個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.15mm、平均孔徑為5μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體。將上述載體沉浸于實(shí)施例5所得淤漿中，除去多余的溶液，在150℃干燥2小時(shí)，再在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此得到氧化催化劑A。所得氧化催化劑A相對于1升催化劑，附載了1.5g鉑和50g氧化鋁。
將實(shí)施例2中的廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于氧化催化劑A的下游一側(cè)。
實(shí)施例21將實(shí)施例2中的廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于實(shí)施例20中所得的氧化催化劑A的上游一側(cè)。
實(shí)施例22使用蜂窩密度為每1平方英寸橫截面具有約400個(gè)通氣蜂窩、棱厚為0.15mm、平均孔徑為5μm的堇青石制成的直徑5.66英寸×長度6.00英寸的圓筒形開放流動式載體。將1063g硝酸銅、5000g表面積360m2/g的ZSM-5型沸石進(jìn)行濕式粉碎，得到淤漿，將上述載體沉浸于所得淤漿，除去多余的溶液，然后在150℃干燥2小時(shí)，再在500℃燒結(jié)1小時(shí)。由此得到NOX還原催化劑B。所得氧化催化劑B相對于1升催化劑，附載了7.0g銅和100g ZSM-5型沸石。
將實(shí)施例2中的廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于氧化催化劑B的下游一側(cè)。
實(shí)施例23將實(shí)施例2中的廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于實(shí)施例22中所得氧化催化劑B的上游一側(cè)。
通過上述試驗(yàn)方法分別對上述實(shí)施例20-23所得的催化劑進(jìn)行評價(jià)。即在500℃催化劑入口溫度下測定顆粒物各成分的凈化率(轉(zhuǎn)化率)。這些結(jié)果如表3所示。200℃下的顆粒物中SOF成分的凈化率(轉(zhuǎn)化率)如表4所示。
表3
表4
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性本發(fā)明具有如上構(gòu)成，因此可以通過使內(nèi)燃機(jī)廢氣流通來捕獲顆粒物并使其分解減少，還能高效除去SOF、硫酸鹽、SOOT等，凈化廢氣。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑，該催化劑使用通道壁的平均孔徑為10-40μm的開放流動蜂窩體而成。
2.權(quán)利要求1的催化劑，其中所述蜂窩體由催化劑活性成分涂布于開放流動蜂窩載體的通道壁上而構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1的催化劑，其中所述催化劑活性成分薄涂于所述開放流動蜂窩載體的通道壁上。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述蜂窩體的棱厚為0.05mm-0.50mm，且開孔率為60-90％。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述催化劑活性成分對所述載體的附載量為5-200g/升，且附載了所述催化劑活性成分后的催化劑通道壁的平均孔徑為10-40μm。
6.內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑，該催化劑是在開放流動蜂窩載體上形成了抑制該載體的通道壁孔的堵塞、由具有催化劑活性成分和/或耐火性無機(jī)物的粗顆粒狀突起物構(gòu)成的附著膜的催化劑，該催化劑的通道壁的平均孔徑為10-40μm。
7.權(quán)利要求6的催化劑，其中所述粗顆粒狀突起物由其中粒徑超過40μm的顆粒物占80％質(zhì)量以上、且粒徑為300μm以上的顆粒物占5％質(zhì)量以下的粗顆粒狀物形成。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的催化劑，其中所述催化劑活性成分含有至少一種選自第IIIB-VB族第3周期、第IIIA-VIIA、VIII、IB-IVB族第4周期、第5周期、第6周期、堿金屬、堿土金屬和稀土金屬的元素。
9.權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)的催化劑，其中用于形成所述粗顆粒狀附著膜的耐火性無機(jī)物含有至少一種選自活性氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-二氧化鈦、二氧化硅-二氧化鈦、二氧化硅-氧化鋯、二氧化鈦-氧化鋯和沸石的物質(zhì)。
10.權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑的制法，其特征在于將粗顆粒狀物與至少一種選自氧化鋁溶膠、二氧化鈦溶膠、氧化鋯溶膠、二氧化硅溶膠、可溶性勃姆石和可溶性有機(jī)高分子化合物的分散劑一起制成水性淤漿，將該水性淤漿和催化劑活性成分薄涂于通道壁平均孔徑為10-40μm的開放流動蜂窩體上。
11.權(quán)利要求10的方法，該方法是在薄涂所述水性淤漿之后再薄涂所述催化劑活性成分。
12.權(quán)利要求10的方法，該方法是與所述水性淤漿同時(shí)薄涂所述催化劑活性成分。
13.內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，該方法是使內(nèi)燃機(jī)廢氣在權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的催化劑中流通。
14.內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，其特征在于將權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于氧化催化劑的上游或下游。
15.內(nèi)燃機(jī)廢氣的凈化方法，其特征在于將權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的內(nèi)燃機(jī)用廢氣凈化催化劑相對于廢氣流，設(shè)置于NOx還原催化劑的上游或下游。
全文摘要
本發(fā)明提供不會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)背壓上升，可以有效凈化柴油發(fā)動機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排放的氣體中的顆粒物、SOF、硫酸鹽、SOOT等的催化劑。本發(fā)明還提供使用通道壁平均孔徑為10－40μm的開放流動蜂窩體而成的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化用催化劑。
文檔編號B01J23/63GK1630556SQ03803608
公開日2005年6月22日 申請日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者松元武史, 小林孝夫, 中根卓司, 宇野高弘, 堀內(nèi)真 申請人:株式會社Ict, 國際催化劑技術(shù)公司