本發(fā)明涉及一種排氣凈化催化劑。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有多個催化劑涂層的排氣凈化催化劑，其中頂層包括含預定的另外元素的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物。

背景技術：

從如汽車發(fā)動機的內燃機中排放的排氣包含有害氣體，如一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)以及未燃燒的碳氫化合物(hc)。能分解這些有害氣體的排氣凈化催化劑(即，所謂的三元催化劑)包括氧化鈰-氧化鋯復合氧化物等作為具有儲氧能力(osc)的助催化劑。具有儲氧能力的材料(osc材料)通過吸附/釋放氧從而控制微空間內的空燃比(a/f)而具有抑制由排氣組成變化引起的凈化率降低的效果。

為了提高排氣凈化催化劑的凈化性能，要求osc材料長期具有期望的氧吸附/釋放速率來響應由a/f比變化引起的氣氛突然變化以及期望的儲氧容量來保持氧吸附/釋放能力。針對該要求，例如，專利文獻1提出了即使在耐久試驗后仍具有高的nox凈化能力的排氣凈化催化劑，其包含不負載貴金屬并且具有燒綠石相型規(guī)則陣列結構的第一儲氧材料；以及具有比所述第一儲氧材料更高的儲氧速率以及更低的儲氧容量的第二儲氧材料，其中在所述第二儲氧材料上負載有鉑族貴金屬。

同時，例如，鑒于nox儲存-還原排氣凈化催化劑中由于金屬的固溶體形成引起的催化活性問題性劣化，已提出具有分別單獨包含pt和rh的兩個催化劑層(即，上層和下層)的催化劑，所述nox儲存-還原排氣凈化催化劑在氧氣過量的稀薄氣氛中儲存nox，并通過將排氣氣氛變?yōu)榭蛇€原組分過量的化學計量氣氛或濃氣氛來釋放所儲存的nox，并利用貴金屬的還原效應使nox與如hc和co的可還原組分反應來凈化nox(專利文獻2和3)。

引用列表

專利文獻

ptl1：jp專利公開(公開)第2012-024701a號

ptl2：專利文獻2：jp專利公開(公開)第2010-201284a號

ptl3：專利文獻3：jp專利公開(公開)第2009-285604a號

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

即使如汽油的燃料的硫組分的量少于常規(guī)的燃料中其含量，但其仍含有少量的硫組分。通常，燃料中的硫組分被排氣凈化催化劑轉化為二氧化硫并排放。然而，當排氣氣氛變?yōu)楦缓琱c、co等的還原氣氛時，排氣中的二氧化硫被還原成硫化氫(h2s)而被排放。此外，由于osc材料(如氧化鈰)易于吸附氧化硫，因此對氧吸附/釋放能力的提高和h2s排放的抑制是相互排斥的方面。由于即使微量的h2s也具有臭味，優(yōu)選地盡可能抑制h2s的排放。然而，使用常規(guī)材料很難同時實現(xiàn)高的氧吸附/釋放能力以及對h2s排放的抑制。本發(fā)明的目的是提供一種具有高凈化性能同時抑制h2s排放的排氣凈化催化劑。

解決問題的方案

本發(fā)明人對上述問題進行研究并發(fā)現(xiàn)可通過在催化劑涂層的頂層中使用新開發(fā)的含預定的另外元素的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物作為osc材料，提供實現(xiàn)高凈化性能同時抑制h2s排放的排氣凈化催化劑。將本發(fā)明總結如下。

(1)一種排氣凈化催化劑，其包括基材和在所述基材上形成的催化劑涂層，其中

所述催化劑涂層至少具有下層和上層，其中所述上層在所述下層上形成并與流入所述催化劑的排氣直接接觸，

所述下層包括載體以及由所述載體負載的第一貴金屬催化劑，其中所述第一貴金屬催化劑至少包含pt或pd，

所述上層包括載體、由所述載體負載的第二貴金屬催化劑以及具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物，其中所述第二貴金屬催化劑至少包含rh，

其中所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物包含相對于陽離子總量0.5摩爾％至5.0摩爾％的選自鐠、鑭和釔中的至少一種另外元素，并且(鈰+另外元素):(鋯)的摩爾比在43:57至48:52的范圍內。

(2)根據(jù)(1)所述的排氣凈化催化劑，其中，在所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物中包含的所述另外元素是鐠。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的排氣凈化催化劑，其中，所述上層以相對于所述基材體積1g/l至20g/l范圍內的量包含所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物。

(4)根據(jù)(1)至(3)中任一項所述的排氣凈化催化劑，其中所述催化劑涂層具有：

在所述排氣凈化催化劑的上游側端未形成所述上層的一部分；以及

在所述排氣凈化催化劑的下游側端未形成所述下層的另一部分。

(5)根據(jù)(4)所述的排氣凈化催化劑，其中，

所述下層是在自所述排氣凈化催化劑的所述上游側端起區(qū)域長度在所述基材全長的75％至85％的范圍內的區(qū)域上形成，并且

所述上層是在自所述排氣凈化催化劑的所述下游側端起區(qū)域長度在所述基材全長的75％至85％的范圍內的區(qū)域上形成。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化催化劑，將包含預定的另外元素的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物用于催化劑涂層的頂層。這使得氧吸附/釋放能力以及h2s排放的抑制(本來相互排斥的方面)均得到改善，由此使得即使在相對低的溫度下也可實現(xiàn)高的凈化性能同時抑制h2s排放。

本說明書并入了日本專利申請第2014-251878號(本申請要求其優(yōu)先權)的說明書的內容。

附圖說明

[圖1]圖1示意性地示出了在一個實施方式中本發(fā)明的排氣凈化催化劑的催化劑涂層的截面圖。

[圖2]圖2為示出將添加了pr的燒綠石zc加到下層的情形與將其加到上層的情形之間的效果差異的圖表。

[圖3]圖3為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與a/f比變化時的nox凈化率之間的關系的圖。

[圖4]圖4為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與h2s排放量之間的關系的圖。

[圖5]圖5為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與a/f比穩(wěn)定且濃時的nox凈化率之間的關系的圖。

[圖6]圖6為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與壓力損失之間的關系的圖。

具體實施方式

本發(fā)明的排氣凈化催化劑包括基材以及在所述基材上形成的催化劑涂層，其中所述催化劑涂層至少具有下層以及在所述下層上形成的上層，并且所述上層包括：包含選自鐠(pr)、鑭(la)和釔(y)中的至少一種另外元素并具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物。所述催化劑涂層至少由兩層構成，即，上層和下層；然而，必要時，其可由三層以上的層構成。

(在所述催化劑涂層的所述上層中包含的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物)

在本發(fā)明的排氣凈化催化劑的催化劑涂層的所述上層(如果所述催化劑涂層具有三層以上的層，則是頂層)中包含的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的特征在于，其具有燒綠石型規(guī)則陣列結構并以相對于陽離子總量0.5摩爾％至5.0摩爾％，更優(yōu)選1.0摩爾％至3.0摩爾％包含選自鐠、鑭和釔中的至少一種另外元素，并且(鈰+另外元素):(鋯)的摩爾比在43:57至48:52的范圍內。

所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物是一種由本發(fā)明人開發(fā)的新型osc材料。其特征在于抑制熱引起的劣化并且可在低至大約400℃的溫度下發(fā)揮充分的氧吸附/釋放能力。其進一步的特征在于在氧吸附/釋放速率相對低的同時氧吸附/釋放容量大，并且比表面積和體積密度均很小。關于所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的比表面積，使用bet等溫吸附式由吸附等溫線計算的bet比表面積優(yōu)選在0.1m²/g至2m²/g，特別是在0.2m²/g至1m²/g的范圍內。

通常，氧化鈰-氧化鋯復合氧化物“具有燒綠石型規(guī)則陣列結構”的表述是指形成了由鈰離子和鋯離子構成的具有燒綠石型規(guī)則陣列的晶相(燒綠石相)。所述燒綠石相的陣列結構可在采用cukα射線得到的x-射線衍射圖案中以14.5°、28°、37°、44.5°以及51°位置處的2θ角峰得到確認。本文中使用的術語“峰”指的是具有自基線到峰頂30cps以上高度的峰。此外，當獲得衍射線強度時，用各個衍射線強度的值減去作為背景的θ＝10°至12°的平均衍射線強度來進行計算。

在具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物中，具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的晶相的含量比(由x-射線衍射圖案的峰強比來計算)優(yōu)選為整個晶相的50％以上，特別是80％以上。用于制備具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的方法對本領域的技術人員來說是已知的。

氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的所述燒綠石相(ce2zr2o7)具有氧缺陷位點。當氧原子進入所述位點時，所述燒綠石相變?yōu)棣氏?ce2zr2o8)。同時，所述κ相可通過釋放所述氧原子變?yōu)闊G石相。氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的儲氧能力歸因于造成氧吸附/釋放的所述燒綠石相和所述κ相之間的相互相變。

在采用cukα射線的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物晶相的x-射線衍射(xrd)測量中，2θ＝14.5°的衍射線衍生自規(guī)則相(κ相)的(111)面，而2θ＝29°的衍射線是衍生自規(guī)則相的(222)面的衍射線以及衍生自不具有燒綠石相的氧化鈰-氧化鋯固溶體的(111)面的衍射線的重疊。因此，可用兩條衍射線的強度比i(14/29)值作為表明所述規(guī)則相的豐度比的指數(shù)。此外，由于2θ＝28.5°的衍射線衍生自ceo2自身的(111)面，因此可將2θ＝28.5°的衍射線和2θ＝29°的衍射線的強度比i(28/29)值用作表明ceo2與所述復合氧化物相分離度的指數(shù)。本文中，基于κ相的pdf卡(pdf2:01-070-4048)和燒綠石相的pdf卡(pdf2:01-075-2694)，完整的κ相和完整的燒綠石相的i(14/29)值分別計算為0.04和0.05。

如下對本發(fā)明中使用的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物由于包含選自鐠、鑭和釔中的至少一種另外元素而具有以上性質的原因進行假設。在鐠的情形中，由于由式：pr6o11→3pr2o3+o2表示的還原反應的δg(吉布斯自由能)為負，很可能發(fā)生由式：2ceo2→ce2o3+0.5o2表示的δg為正的ceo2的還原反應。在鑭和釔的情形中，由于它們3價態(tài)穩(wěn)定，根據(jù)電荷補償原理它們穩(wěn)定了晶內氧缺陷。

關于耐久性，在本發(fā)明中使用的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物特征在于，當在1100℃的空氣中加熱5小時時，通過采用cukα射線的x-射線衍射測量所得到的i(14/29)和i(28/29)值分別為0.02以上以及0.08以下。

(所述催化劑涂層的下層)

本發(fā)明的排氣凈化催化劑的催化劑涂層的下層包含pt或pd作為第一貴金屬催化劑。所述第一貴金屬催化劑可以僅為pt或僅為pd，或僅為pt和pd的混合物。pt和pd主要通過氧化co和hc來凈化。所述第一貴金屬催化劑被負載在載體上并以該形式被包含。所述載體不受特別限制。所述載體的實例包括通常被用作催化劑載體的任意金屬氧化物，例如，氧化鋁(al2o3)、氧化鈰(ceo2)、氧化鋯(zro2)、氧化硅(sio2)和氧化鈦(tio2)，以及它們的任意組合。優(yōu)選將氧化鋁用作在所述催化劑涂層的下層中含pt或pd的第一貴金屬催化劑的載體。氧化鋁載體可以是添加了氧化鑭(添加了鑭氧化物)的氧化鋁載體。

所述催化劑涂層的下層優(yōu)選地包括氧化鈰-氧化鋯復合氧化物，特別優(yōu)選具有相對于氧化鈰而言更大的氧化鋯含量的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物(zc)作為osc材料。此處所用的表述“相對于氧化鈰而言更大的氧化鋯含量”是指在復合氧化物中包含的氧化鋯的重量比大于在所述復合氧化物中包含的氧化鈰的重量比。關于所述豐度比，在所述zc材料中氧化鈰:氧化鋯的重量比優(yōu)選在1:1.1至1:5，特別在1:1.5至1:3的范圍內。所述zc材料的特征在于其氧吸附/釋放效率大于cz材料的氧吸附/釋放效率，因此其不太可能影響貴金屬的活性。

(所述催化劑涂層的上層)

在本發(fā)明的排氣凈化催化劑中，所述催化劑涂層的上層包含rh作為第二貴金屬催化劑，并且其可進一步包含pt或pd。第二貴金屬催化劑可以僅是rh、僅rh和pt的混合物、僅rh和pd的混合物，或僅rh、pt和pd的混合物。rh主要用于nox的還原和凈化。如在所述下層的情形中，第二貴金屬催化劑被負載在載體上?？墒褂玫妮d體的實例包括氧化鋁(al2o3)、氧化鋯(zro2)、氧化硅(sio2)、氧化鈦(tio2)以及它們的任意組合。作為用于所述催化劑涂層的上層中含rh的第二貴金屬催化劑的載體，優(yōu)選的是由于比熱低而容易被加熱的氧化鋯，并且特別優(yōu)選的是不含氧化鈰的氧化鋯，因為其防止氧化硫的吸附。此外，除了所述載體以外，可通過將具有高熱穩(wěn)定性的氧化鋁混進所述催化劑涂層中以改善所述催化劑涂層的耐久性。

如上所述，所述催化劑涂層的上層包括含選自鐠(pr)、鑭(la)和釔(y)中的至少一種另外元素并且具有燒綠石型規(guī)則陣列結構的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物。為了使所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物充分發(fā)揮其性質，所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物相對基材體積優(yōu)選以1g/l以上，特別優(yōu)選2g/l以上，并且更優(yōu)選4g/l以上的量存在于所述催化劑涂層的上層。由于與流入催化劑的排氣直接接觸的上層包含所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物，這有助于所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物發(fā)揮其性質。如上所述，在本發(fā)明中使用的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物具有小的比表面積，因此其不太可能吸附氧化硫。因此，這有助于減少h2s的產(chǎn)生量。就對nox等的凈化力(其與所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的含量成比例提高)與催化轉化劑中的壓力損失以及h2s排放量(其與所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物的含量成比例增加)之間的平衡而言，所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物相對基材體積優(yōu)選以20g/l以下，特別優(yōu)選以16g/l以下，并且更優(yōu)選以12g/l以下的量存在于所述催化劑涂層的上層。通常，所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物相對基材體積優(yōu)選以1g/l至20g/l的量存在于所述催化劑涂層的上層。

(基材和催化劑涂層)

用于本發(fā)明的排氣凈化催化劑的基材不受到特別限制，并且可將常用的具有很多小室的蜂窩結構的材料用作該基材。該材料的實例包括：具有熱穩(wěn)定性的陶瓷材料，如堇青石(2mgo·2al2o3·5sio2)、氧化鋁、氧化鋯和碳化硅；以及金屬箔形式的金屬材料，如不銹鋼?？赏ㄟ^熟知的方法在基材上形成催化劑涂層，所述方法例如包括，將在蒸餾水中懸浮材料而制備的漿料和粘合劑倒入基材中并使用吹風機吹除不需要的污點部分。

如圖1所示，在本發(fā)明的排氣凈化催化劑中，優(yōu)選的是所述催化劑涂層具有在排氣流的上游側(fr側)的排氣凈化催化劑的一端未形成所述上層的一部分以及在排氣流的下游側(rr側)的排氣凈化催化劑的另一端未形成所述下層的另一部分。通過在排氣流的上游側上設置未形成所述上層的部分，可以通過含pt以及pd作為第一貴金屬催化劑的下層促進對排氣中的hc和co的氧化和凈化。在所述上游側的hc和co的氧化和凈化的結果是，可以避免還原氣氛產(chǎn)生，該還原氣氛會造成排氣中的二氧化硫變?yōu)榱蚧瘹?h2s)，由此可以抑制h2s的產(chǎn)生。此外，通過在排氣流的下游側上設置未形成所述下層的部分，可以減少上面容易堆積硫的催化劑的下游側上涂層的量，由此可進一步抑制h2s的產(chǎn)生。優(yōu)選形成所述下層以使得其區(qū)域自所述排氣凈化催化劑的上游側端起具有占所述基材全長75％至85％，特別是78％至82％的長度(圖1中的“a”)，并且優(yōu)選形成所述上層以使得其區(qū)域自所述排氣凈化催化劑的下游側端起具有占所述基材全長75％至85％，特別是78％至82％的長度(圖1中的“b”)。

(本發(fā)明的排氣凈化催化劑的性質)

在近幾年廣泛使用的結合啟動催化劑(s/c，也被稱為啟動轉化劑)和底置催化劑(uf/c，也被稱為底置轉化劑或底置式催化劑)的雙催化劑體系中，本發(fā)明的排氣凈化催化劑特別適合被用作uf/c。在該雙催化劑體系中，s/c靠近內燃機安裝因此暴露在高溫排氣中。同時，由于uf/c設置在s/c的下游，其中進入的排氣濃度低并且溫度相對低，常規(guī)的osc材料(如，燒綠石型zc材料)不能充分發(fā)揮氧吸附/釋放作用。此外，如果s/c由于劣化或損壞而變得不能充分作用，則需要uf/c自身發(fā)揮充分的排氣凈化能力。本發(fā)明的排氣凈化催化劑在所述催化劑涂層的上層包括含預定的另外元素的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物，由此充分利用所述氧化鈰-氧化鋯復合氧化物即使在低溫下也發(fā)揮充分的儲氧能力以及抑制h2s產(chǎn)生的性質。本發(fā)明的排氣凈化催化劑由此同時實現(xiàn)儲氧能力以及h2s氣味的減少，這本來是相互排斥的方面。而且，由于本發(fā)明的排氣凈化催化劑具有熱穩(wěn)定性，其特別優(yōu)選被用作uf/c。

實施例

參照以下實施例更詳細地解釋本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于這些實施例。

1.添加了pr的燒綠石zc的制備

首先，將以下組分以1.2倍中和當量的量添加到1217g的含氨的水溶液中得到共沉物：442g的硝酸鈰水溶液(就ceo2來講按質量計28％)、590g的硝酸氧鋯水溶液(就zro2來講按質量計18％)、100g含硝酸鐠(對應1.2g的pr6o11的量)的水溶液以及197g的含過氧化氫(對應所含鈰的摩爾量1.1倍的量)的水溶液。將得到的共沉物離心并用離子交換水洗滌。將得到的共沉物在110℃下干燥10小時以上并使其在400℃下空氣中燒結5小時。由此，得到含鈰、鋯和鐠的固溶體(ceo2-zro2-pr6o11固溶體)。用粉碎機(產(chǎn)品名稱：wonder-blender；asone公司)粉碎所得到的固溶體，使其在篩分后具有等于或小于75μm的粒徑，得到氧化鈰-氧化鋯-鐠固溶體粉末。

接下來，將20g得到的固溶體粉末裝進聚乙烯袋(體積：0.05l)中，對所述袋脫氣，并且熱封所述袋的開口。隨后，使用冷等靜壓機(產(chǎn)品名稱：ck4-22-60，nikkiso有限公司)在2000kgf/cm²的壓力(成型壓力)下使所述袋經(jīng)受冷等靜壓(cip)1分鐘以成型，得到所述氧化鈰-氧化鋯-鐠固溶體粉末的成型制品。所述成型制品的尺寸和重量如下：長度：4cm；寬度：4cm；平均厚度：7mm；以及重量：大約20g。

接下來，將得到的成型制品(2片)放置在裝有70g活性炭的坩堝(內部體積：直徑8cm，高度7cm)內。用蓋封閉所述坩堝并將其放置在高速加熱電爐中，之后在1小時的升溫期內加熱至1000℃并在4小時的升溫期內加熱至1700℃(還原處理溫度)。將溫度保持5小時。然后，在4小時的冷卻期內將溫度降至1000℃然后通過自然散熱使其冷卻至室溫。將得到的還原處理制品在500℃下空氣中加熱5小時氧化以得到鈰:鋯:鐠的含量比(摩爾比)為45:54:1的添加了鐠的燒綠石型氧化鈰-氧化鋯復合氧化物(添加了pr的燒綠石zc)。通過篩分將得到的添加了pr的燒綠石zc粉碎至75μm以下的粒徑。

將得到的添加了pr的燒綠石zc在1100℃下空氣中加熱5小時(高溫耐久性試驗)。然后，為了確認是否該燒綠石結構得以保持，用x-射線衍射分析處理過的添加了pr的燒綠石zc的晶相。使用x-射線衍射儀(產(chǎn)品名稱：rint-2100；rigaku公司)在以下條件下測量x射線衍射圖案以得到i(14/29)和i(28/29)值：cukα射線：40kv；30ma；2θ＝2°/分鐘。

制備具有不同鈰:鋯:鐠的摩爾比的添加了pr的燒綠石zc的樣品a至e并使它們經(jīng)歷高溫耐久性試驗，然后按照上述方式測量x射線衍射圖案以得到i(14/29)和i(28/29)值。在表1中總結這些結果。

[表1]

2.催化劑的制備

(1)對比實施例1：不含添加了pr的燒綠石zc的雙層催化劑

(a)pt下層(pt(0.2)/al2o3(25)+zc(30))

通過浸漬法使用含la2o3(按質量計1％)的al2o3載體和硝酸鉑來制備由al2o3負載的pt材料(材料1)。接下來，將材料1、將具有46:54的鈰:鋯摩爾比的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物(zc)以及al2o3粘合劑在攪拌懸浮下添加到蒸餾水中，得到漿料1。

將漿料1倒入蜂窩結構的堇青石基材中以涂布基材壁表面，然后使用吹風機吹除漿料1不需要的部分。從排氣流的上游側(fr側)開始涂布使得在自所述上游側端起區(qū)域長度在所述基材全長的80％以內的區(qū)域上形成涂層(參見圖1，a＝80％)。控制所述涂布使得相對于所述基材的體積，在所述涂層中的材料1以及zc的含量分別為25g/l(pt：0.2g/l)以及30g/l。涂布之后，使用烘干機在120℃下去除水分2小時，并使生成物在電爐內500℃下燒結2小時。

(b)rh上層(rh(0.12)/zro2(40)+al2o3(20))

通過浸漬法使用zro2載體和硝酸銠來制備由zro2負載的rh/zro2材料(材料2)。接下來，將材料2、al2o3以及al2o3粘合劑在攪拌懸浮下添加到蒸餾水中，得到漿料2。

將漿料2倒入蜂窩結構的基材中，其中，根據(jù)以上(a)形成涂層，然后使用吹風機吹除漿料2的不需要的部分。從排氣流的下游側(rr側)開始涂布使得在自所述下游側端起所述基材全長的80％以內的區(qū)域上形成涂層(參見圖1，b＝80％)?？刂扑鐾坎际沟孟鄬τ谒龌牡捏w積在所述涂層中的材料2和al2o3的含量分別為40g/l(rh：0.12g/l)以及20g/l。涂布之后，使用烘干機在120℃下除去水分2小時，并使生成物在電爐內500℃下燒結2小時。

(2)實施例1至5

除了在制備漿料2時進一步加入添加了pr的燒綠石zc以外，以對比實施例1中所述的方式制備催化劑。相對于所述基材的體積，在實施例1、2、3、4和5中分別將涂層中添加了pr的燒綠石zc的含量調整為4g/l、8g/l、12g/l、16g/l以及20g/l。

(3)對比實施例2

除了在制備漿料1時進一步加入鈰:鋯:鐠摩爾比為45:54:1(表1，a)的添加了pr的燒綠石zc以外，以對比實施例1中所述的方式制備催化劑。相對于所述基材的體積，將涂層中的添加了pr的燒綠石zc的含量調整為4g/l。

(4)對比實施例3至6

除了在制備漿料2時加入鈰:鋯摩爾比為46:54的氧化鈰-氧化鋯復合氧化物(zc)以外，以對比實施例1中所述的方式制備催化劑。相對于所述基材的體積，在對比實施例3、4、5和6中分別將涂層中zc含量調整為8g/l、12g/l、16g/l以及20g/l。

表2列出了實施例1至5以及對比實施例1至6中催化劑的下層和上層的組成。

[表2]

3.評價

(1)耐久性試驗

將各個催化劑附著到v-型8缸汽油發(fā)動機(4.3l)的排氣系統(tǒng)并使其在950℃的催化床溫度下經(jīng)歷50小時的耐久性試驗，條件包括在1分鐘內轉換反饋、斷油、濃和稀。

(2)a/f比變化時的nox凈化率的評價

在設有劣化的s/c(pd/rh催化劑)的實際發(fā)動機中將經(jīng)歷耐久性試驗的各個催化劑安裝為uf/c。將進氣溫度設置為400℃。測量造成進氣氣氛的a/f在濃區(qū)和稀區(qū)之間(14.0-15.0)周期性擺動時的nox的排放量。

(3)加速期間h2s排放量的評價

在供給具有高硫含量燃料的發(fā)動機中安裝各個催化劑使得所述催化劑吸附硫。接下來，測量發(fā)動機加速期間硫化氫的排放量。評價是基于相對于其中未加入添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc的對比實施例1中水平的比率。

(4)a/f比穩(wěn)定且濃時的nox凈化率的評價

在設有質量下降的s/c的實際發(fā)動機中將經(jīng)歷耐久性試驗的各個催化劑安裝為uf/c。將進氣溫度設置為400℃。測量進氣氣氛的a/f保持在濃狀態(tài)時的nox排放量以計算凈化率。

(5)壓力損失的評價

測量在以恒定的流速(6m³/分鐘)將空氣引入各個催化劑時的壓力損失(對應25℃下的值)并評價相對于對比實施例1的值的壓力損失百分比。

4.結果

圖2為示出將添加了pr的燒綠石zc加到下層的情形與將其加到上層的情形之間的差異比較的圖表。除了將涂層中的添加了pr的燒綠石zc的含量設置為5g/l以外，分別以實施例1以及對比實施例2中所述的方式制備實施例1a和對比實施例2a的催化劑。發(fā)現(xiàn)僅在將添加了pr的燒綠石zc加到上層時nox凈化率得到提高。設想這是因為，由于被s/c凈化的氣體流入uf/c中并且流入uf/c中的氣體濃度低，向更可能與所述氣體反應的上層加入添加了pr的燒綠石zc更加有效。

圖3為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與a/f比變化時的nox凈化率之間的關系的圖。當加入常規(guī)zc材料時，即使加入特定量或更多的該材料，nox凈化率也沒有變化。同時，當加入添加了pr的燒綠石zc時，nox凈化率隨著加入量成比例提高。

圖4為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與h2s排放量之間的關系的圖。當添加常規(guī)zc材料時，h2s排放量隨著加入量成比例增加。同時，當加入添加了pr的燒綠石zc時，雖然h2s排放量隨著加入量的增加趨于增加；然而，增加的h2s排放量遠遠少于常規(guī)zc材料的情形中增加的h2s排放量。

圖5為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與a/f比穩(wěn)定且濃時的nox凈化率之間的關系的圖。當加入常規(guī)zc材料時，nox凈化率趨于響應于所述添加而降低。同時，當加入添加了pr的燒綠石zc時，至少在當加入量為12g/l以下時沒有觀察到該趨勢。

圖6為示出添加了pr的燒綠石zc或常規(guī)zc材料的加入量與壓力損失之間的關系的圖。當加入常規(guī)zc材料時，壓力損失的程度隨著加入量成比例增加。同時，當加入添加了pr的燒綠石zc時，雖然壓力損失的程度隨著加入量的增加趨于增加；然而，壓力損失增加的程度遠遠小于常規(guī)zc材料情形中壓力損失增加的程度。

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