排氣凈化用催化劑系統(tǒng)及排氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將規(guī)定的硼酸鋁用作載體的排氣凈化用催化劑系統(tǒng)及排氣凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在從汽車等的內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中，包含碳化氫(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。因此，一直以來(lái)使用三元催化劑，其對(duì)這些有害成分進(jìn)行凈化而使之無(wú)害化。
[0003]在這樣的三元催化劑中，有將硼酸鋁用作載體的例子，通過(guò)在如下的壓粉體中負(fù)載催化劑成分，意圖提高氣體擴(kuò)散性:該壓粉體包含由硼酸鋁晶須覆蓋外側(cè)、在其內(nèi)部形成了中空部的粉狀體(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]另外，在先提出了如下技術(shù):對(duì)這樣的硼酸鋁，用以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3-2質(zhì)量％、優(yōu)選0.4-2質(zhì)量％、更優(yōu)選0.5-1.5質(zhì)量％的量的La2O3進(jìn)行修飾并作為用于排氣凈化用催化劑的載體(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-370035號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-16685號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
然而，雖然與以往技術(shù)的硼酸鋁相比凈化性能提高了，不過(guò)為了應(yīng)對(duì)近年來(lái)的嚴(yán)格的排氣規(guī)定，要求進(jìn)一步的改良。
[0007]本發(fā)明的目的在于，提供可以應(yīng)對(duì)近年來(lái)的嚴(yán)格的排氣規(guī)定的排氣凈化用催化劑系統(tǒng)及排氣凈化方法。
[0008]用以解決課題的手段
本發(fā)明人為了達(dá)成上述目的而專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在將排氣凈化催化劑配置于發(fā)動(dòng)機(jī)附近的前部(front部)和排氣出口附近的后部(rear部)的PZEV (部分零排放車輛:Partial Zero Emiss1ns Vehicle)對(duì)應(yīng)車輛的排氣凈化系統(tǒng)中，采用硼酸招作為載體時(shí)，若將前部的排氣凈化催化劑設(shè)為多層結(jié)構(gòu)并在其下層采用硼酸鋁，特別是氧化鋁和氧化硼的比為10:2-9:2的耐熱性優(yōu)異的硼酸鋁載體，則C0、HC和凈化性能被特異性地改善，從而完成了本發(fā)明。
[0009]S卩，本發(fā)明的排氣凈化用催化劑系統(tǒng)，其為將排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含硼酸鋁。
[0010]另外，本發(fā)明的排氣凈化方法，其特征在于，通過(guò)排氣凈化系統(tǒng)對(duì)汽車的排氣進(jìn)行凈化，所述排氣凈化系統(tǒng)為將排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統(tǒng)，其中，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含硼酸鋁。
[0011]在此，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層優(yōu)選包含氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁。
[0012]另外優(yōu)選，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁，且所述硼酸鋁經(jīng)以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3~2質(zhì)量％的量的La2O3修飾。
[0013]另外優(yōu)選，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁，且所述硼酸鋁包含:經(jīng)以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3-2質(zhì)量％的量的La2O3修飾的載體，和負(fù)載于該載體的Pd。
[0014]另外優(yōu)選，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁，且所述硼酸鋁包含:經(jīng)以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3-2質(zhì)量％的量的La2O3修飾的載體，和負(fù)載于該載體的Pd及Ba。
[0015]另外，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層之上所設(shè)置的上層優(yōu)選包含銠催化劑層。
[0016]發(fā)明效果
本發(fā)明的排氣凈化用催化劑系統(tǒng)，其為將排氣凈化催化劑配置于發(fā)動(dòng)機(jī)附近的前部和排氣出口附近的后部的PZEV對(duì)應(yīng)車輛的排氣凈化系統(tǒng)，因?yàn)閷⒏邷啬途煤蟮呐艢鈨艋阅軆?yōu)異、貴金屬特別是Pd的分散度優(yōu)異的載體用于前部的排氣凈化用催化劑結(jié)構(gòu)體的下層，所以發(fā)揮了提高在LA4評(píng)價(jià)模式中的CO、HC、NOx的凈化性能的效果。
[0017]另外，本發(fā)明的排氣凈化方法，其為將排氣凈化催化劑配置于發(fā)動(dòng)機(jī)附近的前部和排氣出口附近的后部的PZEV對(duì)應(yīng)車輛的排氣凈化系統(tǒng)，因?yàn)椴捎昧藢⒏邷啬途煤蟮呐艢鈨艋阅軆?yōu)異、貴金屬特別是Pd的分散度優(yōu)異的載體用于前部的排氣凈化用催化劑結(jié)構(gòu)體的下層的排氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化，所以發(fā)揮了提高在LA4評(píng)價(jià)模式中的CO、HC、腸夂的凈化性能的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是表示制造例的硼酸鋁的X射線衍射的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0019]圖2是表示另一制造例的硼酸鋁的X射線衍射的測(cè)定結(jié)果的圖。
[0020]圖3是表不試驗(yàn)例的結(jié)果的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的排氣凈化用催化劑系統(tǒng)，其為將排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統(tǒng)，前部的排氣凈化催化劑結(jié)構(gòu)體的催化劑層的下層包含硼酸鋁。
[0022]其中，優(yōu)選氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁。
[0023]另外，特別優(yōu)選包含經(jīng)以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3-2質(zhì)量％的量的La2O3修飾的、氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁。
[0024]在此，氧化鋁和氧化硼的比為10:2~9:2的硼酸鋁是指，包含以式1Al2O3.2B203 (5A1203:B203, Al20B4O36)表不的物質(zhì)、以式 9A1203.2B203 (Al18B4O33)表不的物質(zhì)的硼酸鋁，以下稱作特定組成的硼酸鋁。將以La2O3對(duì)其進(jìn)行了修飾的物質(zhì)，稱作經(jīng)La2O3修飾的特定組成的硼酸鋁。
[0025]本發(fā)明中使用的特定組成的硼酸鋁的特性及其制造方法，例如記載于Siba P.Ray, “Preparat1n and Characterizat1n of Aluminum Borate (硼酸招的制備和表征)”，J.Am.Ceram.Soc., 75 (9) , p2605_2609 (1992)中。以往，硼酸鋁基于化學(xué)分析以式 9A1203.2B203(Al18B4O33)表示。然而，根據(jù) Martin 等，“Crystal-chemistry ofmullite-type aluminoborates Al18B4O33 and Al5BO9:A stoich1metry puzzle (莫來(lái)石型硼酸鋁Al18B4O33的晶體化學(xué)和Al5BO9 = A化學(xué)量論難題)”，Journal of Solid StateChemistry 184(2011) 70-80，記載了硼酸鋁可以式 Al5BO9(5A1203:B2O3, Al20B4O36)即式1Al2O3.2B203表示，進(jìn)而記載了對(duì)于硼酸鋁而言容許式9A1 203.2B203 (Al18B4O33)及Al5BO9 (5A1203: B2O3, Al20B4O36)兩者(即為同一物質(zhì))。
[0026]因此，本發(fā)明中用于前部的下層的特定組成的硼酸鋁為包含以式1Al2O3.2B203 (5A1203:B203, Al20B4O36)表不的物質(zhì)、以式 9A1203.2B203 (Al18B4O33)表不的物質(zhì)的硼酸鋁。
[0027]另外，關(guān)于特定組成的硼酸鋁，已知在晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部具有直徑約0.4nm的空洞。對(duì)這樣的硼酸鋁，優(yōu)選用以硼酸鋁的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3-2質(zhì)量％、優(yōu)選0.4-2質(zhì)量％、更優(yōu)選0.5-1.5質(zhì)量％的量的La2O3進(jìn)行修飾。在La 203的量以硼酸招的質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)為0.3質(zhì)量U質(zhì)量％的情況下，高溫耐久后的催化劑的排氣凈化性能特別地得到了改善。
[0028]用于本發(fā)明的排氣凈化用催化劑的載體，既可以是僅由上述的硼酸鋁構(gòu)成的物質(zhì)，也可以是上述硼酸鋁與在三元催化劑中通常所使用的氧化鋁等粘合劑或具有儲(chǔ)氧能力(OSC)的CeO2-ZrO2等載體的混合物。S卩，用于本發(fā)明的排氣凈化用催化劑的載體為包含上述硼酸鋁的物質(zhì)。
[0029]本發(fā)明中所使用的用于排氣凈化用催化劑的載體，既可以是僅由上述經(jīng)La2O3修飾的硼酸鋁構(gòu)成的物質(zhì)，也可以是上述經(jīng)La2O3修飾的硼酸鋁與在三元催化劑中通常所使用的氧化鋁等粘合劑或具有儲(chǔ)氧能力(OSC)的CeO2-ZrO2等載體的混合物。S卩，本發(fā)明中所使用的用于排氣凈化用催化劑的載體為包含上述經(jīng)La2O3修飾的硼酸鋁的物質(zhì)。
[0030]上述的本發(fā)明中所使用的用于排氣凈化用催化劑的載體無(wú)論負(fù)載Pd、Rh及Pt中的任意貴金屬，高溫耐久后的貴金屬分散度劣化率都得到抑制，高溫耐久后的貴金屬燒結(jié)的抑制都得以實(shí)現(xiàn)，不過(guò)，貴金屬為Pd的情況下效果顯著，用