專利名稱：用于凈化排氣的催化劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于凈化排氣(exhaust gases)的催化劑，諸如用于凈化排氣中的HC、CO以及NOx的三效催化劑。特別地，本發(fā)明涉及在低溫區(qū)域(例如發(fā)動機起動之后立即排放的排氣)HC凈化性能方面表現(xiàn)良好的用于凈化排氣的催化劑。
背景技術：
傳統(tǒng)上已經(jīng)廣泛使用三效催化劑，作為用于凈化機動車排氣的排氣凈化催化劑。三效催化劑包括諸如氧化鋁的多孔載體以及該多孔載體上負載的諸如Pt的貴金屬。三效催化劑可以在大致按化學計量的空氣-燃料比下凈化HC、CO以及NOx。
在貴金屬中，Pt和Pd主要用于通過氧化凈化CO和HC。Rh不僅主要用于通過還原凈化NOx，而且還具有防止Pt和Pd燒結的作用。因此，組合使用Rh與Pt或Pd抑制了Pt或Pd的活性位置縮減的缺點，其中，所述活性位置縮減是由Pt或者Pd的燒結導致的，并且降低了Pt或者Pd的活性。因此，Rh被認為提高了Pt和Pd的耐熱性。
與在它們的活化溫度下相比，在三效催化劑上負載的貴金屬在較低溫度下不那么可能產(chǎn)生催化反應。因此，在發(fā)動機起動之后立即排放的低溫排氣中，三效催化劑可能不能充分發(fā)揮作用，導致增大HC排放量的缺點。而且，當發(fā)動機冷起動時，空氣-燃料比常常被發(fā)現(xiàn)是富燃料氣氛。結果，在排氣中HC含量富集，并且這被認為是導致缺點的起因之一。
因此，如日本未審查專利公布(KOKAI)No.6-205,983所公開的，已經(jīng)常常增大了催化劑的排氣上游側的貴金屬負載量。在催化劑的排氣上游側，催化劑的溫度迅速升高，使得貴金屬的溫度較早達到貴金屬的活化溫度，這是因為還沒有變?yōu)閷恿鞯呐艢庾矒舸呋瘎┑目妆?。而且，在貴金屬被加熱到其活化溫度之后，貴金屬的催化反應進一步提高排氣的溫度，以有利于催化劑的排氣下游側的溫度的升高。因此，催化劑在低溫區(qū)的凈化性能方面得到了改進。
但是，例如，增大Pt的負載量提高了Pt的負載密度。因此，促使了Pt粒子彼此燒結。結果，可以引起Pt的活性可能降低的缺點。
此外，還已知的是使用Pd作為貴金屬，Pd具有高的HC氧化活性。例如，日本未審查專利公布(KOKAI)No.8-24,644提出了一種催化劑，其中，Pd被均一地負載在催化劑的整個長度上，Pt被負載在催化劑的排氣上游側。該催化劑由于下面的原因表現(xiàn)出高的凈化性能。因為Pt(其在大幅度波動的空氣-燃料比的條件下凈化性能良好)被負載在催化劑的排氣上游側，所以可以最優(yōu)化Pd(其在大致化學計量的空氣-燃料比下具有良好的三效活性)的特性和Pt(其在貧燃料氣氛中具有良好的NOx凈化性能)的特性之間的平衡。
此外，日本未審查專利公布(KOKAI)No.8-332,350提出了一種催化劑，其中Pd和Rh被負載在催化劑的排氣上游側，并且Pt和Rh被負載在催化劑的排氣下游側。因為Pd以高濃度負載在催化劑的排氣上游側，所以催化劑在低溫區(qū)的HC凈化性能以及高溫耐久性良好。而且，催化劑表現(xiàn)出高的NOx凈化性能，這是因為排氣上游側的反應熱提高了排氣下游側的Pt的活性。
但是，Pd和Rh的共存較Pt和Rh的共存更多地引起低的NOx凈化性能的問題。而且，與Pt相比，Pd更可能與Rh生成合金。合金的生成可能導致Rh的特性下降的缺點。此外，因為Rh是非常稀缺的資源，所以人們一直期望的是，高效地使用Rh，以及通過防止Rh劣化來提高Rh的耐熱性。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述的情況，開發(fā)了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的是，不僅使得Pt和Rh充分地表現(xiàn)出其各自的特性，而且通過最大程度地防止Pt和Rh的劣化來高效地利用Rh。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于凈化排氣的催化劑包括載體基體，其劃分有排氣流動通道、排氣入口端和排氣出口端，并且其全長為所述排氣入口端和所述排氣出口端之間的總長度；和催化劑負載層，其形成在所述排氣流動通道的表面上，并由多孔氧化物載體和貴金屬組成；其中，所述催化劑負載層包括共存區(qū)域和銠區(qū)域，所述共存區(qū)域從所述排氣入口端開始、占所述載體基體的所述全長的4/10或者更小，并且由負載在其上的銠和鉑組成，所述銠區(qū)域從所述共存區(qū)域開始、朝向所述排氣出口端形成，并且由沿所述排氣的流動方向均一地負載在其上的銠組成。
在用于凈化排氣的本催化劑中，優(yōu)選地，所述銠區(qū)域可以形成在從所述共存區(qū)域開始、朝向所述排氣出口端之間的全體之上。
而且，所述催化劑層的所述共存區(qū)域可以優(yōu)選地由銠和鉑組成，其中鉑(Pt)相對于銠(Rh)的比例處于按重量比計10≤Pt/Rh≤60的范圍，并且進一步優(yōu)選地，處于按重量比計15≤Pt/Rh≤50的范圍。
此外，優(yōu)選地，所述催化劑負載層的所述多孔氧化物至少包括二氧化鈰。
用于凈化排氣的本催化劑不會表現(xiàn)出劣化的活性。該優(yōu)點由如下的布置獲得，即，其上負載有Pt和Rh的共存區(qū)域形成在比排氣下游側更可能加熱到高溫的排氣上游側，因而防止了Pt的燒結。此外，即使在共存區(qū)域中Pt和Rh形成合金而降低了Rh的特性，也可以高效地利用Rh，這是因為負載在銠區(qū)域上的Rh充分地表現(xiàn)出其特性，并且因為共存區(qū)域占載體基體的全長的4/10或者更小，使得較少的Rh形成合金。


對本發(fā)明的更完整的理解和其許多優(yōu)點將被容易地獲得，因為這可以通過參考下面的詳細說明同時結合附圖和詳細的說明書進行考慮而變得更好理解，其中附圖和詳細的說明書形成了公開內(nèi)容的一部分。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于凈化排氣的催化劑的透視圖。
圖2是根據(jù)該實施例的催化劑的橫截面視圖。
圖3是用于圖示L2/L1(共存區(qū)長度/全長)的比與50％-HC凈化溫度之間的關系的圖線。
圖4是用于圖示Pt重量/Rh重量的比與達到50％-HC凈化率的時間之間的關系的圖線。
具體實施例方式
在概述了本發(fā)明之后，通過參考具體的優(yōu)選實施方式可以獲得進一步的理解，其中，在此所提供的具體的優(yōu)選實施方式僅僅用于說明的目的，而不是想要限制所附權利要求的范圍。
在用于凈化排氣的本催化劑中，其上負載有Rh與Pt的共存區(qū)域被形成在從排氣入口端開始并占載體基體的全長的4/10或更小的區(qū)域中，并且銠區(qū)域被從共存區(qū)域開始、朝向載體基體的排氣出口端形成，其中，在所述銠區(qū)域上沿排氣的流動方向均一負載有Rh。在起動之后立即從發(fā)動機排放的低溫排氣在其轉變成層流之前撞擊載體基體的排氣入口端，并且首先通過共存區(qū)域。因此，排氣的加熱及早地升高了本催化劑的溫度，因此，具有良好可燃性(ignitability)的Pt較迅速地達到活化溫度。在Pt達到活化溫度之后，由Pt導致的反應的熱進一步升高了本催化劑的溫度，因此有利于本催化劑的排氣下游側的溫度的升高。結果，本催化劑表現(xiàn)出改進的凈化HC和NOx的性能。
另一方面，當催化劑負載層的共存區(qū)域被加熱到高溫時，Rh防止Pt的燒結。因此，保持了Pt的活性不被降低，使得Pt的耐久性提高。而且，即使在Pt和Rh形成合金而使得Rh的特性下降時，負載在Rh區(qū)域的的Rh也可以充分表現(xiàn)其特性。此外，因為共存區(qū)域占載體基體的全長的4/10或者更少，所以可以減小生成合金的Rh的量。因此，可以高效地使用昂貴的Rh。
用于凈化排氣的本催化劑可以形成為小球形、蜂窩形、或者泡沫形。但是，此后詳細描述形成為蜂窩形催化劑的本催化劑。注意，即使在本催化劑被形成為小球形催化劑或者泡沫形催化劑時，其也可以與此后所述的相類似地被布置。
作為制造載體基體的蜂窩形基體，可以使用由諸如堇青石(cordierite)的耐熱陶瓷制成的蜂窩形基體，以及由金屬箔制成的蜂窩形基體。由多孔氧化物載體和貴金屬組成的催化劑層被形成在多個蜂房的內(nèi)周表面上，所述多個蜂房形成在蜂窩形基體中。
對于多孔氧化物載體，可以使用使用選自由Al2O3、SiO2、ZrO2、CeO2以及TiO2組成的組中一種或者多種，或者還使用由這些氧化物中的多種組成的復合氧化物。在這些氧化物中，多孔氧化物載體可以優(yōu)選包括CeO2。CeO2的氧吸附-釋放能力可以抑制排氣氣氛的波動。而且，當使用CeO2-ZrO2復合氧化物時，Pt可以進一步提高CeO2的氧吸附-釋放能力，并且由Rh生成的氫可以進一步改進用于凈化排氣的本催化劑的NOx凈化性能。
考慮到生產(chǎn)，催化劑負載層的多孔氧化物載體可以優(yōu)選在蜂窩形基體的整個長度上具有均一的組成。但是，在某些情況下，可以對于共存區(qū)域和Rh區(qū)域分別使用不同的多孔氧化物載體。例如，將Al2O3用于共存區(qū)域，將CeO2-ZrO2復合氧化物用于Rh區(qū)域，這可以大大地提高兩個區(qū)域中貴金屬的性能。因此，用于凈化排氣的本催化劑可以表現(xiàn)出好得多的凈化性能。
Pt和Rh兩者都被負載在催化劑負載層的共存區(qū)域中。Pt相對于Rh的比例可以優(yōu)選處于按重量比計10≤Pt/Rh≤60的范圍，進一步優(yōu)選處于按重量比計15≤Pt/Rh≤50的范圍。當Pt相對于Rh的比例小于上述范圍的下限時，貴金屬的可燃性降低，使得低溫HC凈化性能變劣。當Pt相對于Rh的比例大于上述范圍的上限時，Pt可能在高溫下燒結。具體地，共存區(qū)域中Pt的負載量可以優(yōu)選為0.5-40g/lL的蜂窩形基體。當Pt的負載量小于0.5g/lL的蜂窩形基體時，因為所得催化劑可燃性差，所以其凈化HC和NOx的性能可能不足。當Pt的負載量大于40g/lL的蜂窩形基體時，不僅由Pt獲得的優(yōu)點飽和，而且可能在高溫下發(fā)生Pt的燒結。共存區(qū)域中Rh的負載量可以是使得所負載的Rh可以防止所負載的Pt的燒結的量。例如，共存區(qū)域中Rh的負載量可以優(yōu)選為0.05-3g/lL的蜂窩形基體。當Rh的負載量小于0.05g/lL的蜂窩形基體時，可能在高溫下發(fā)生Pt的燒結。當Rh的負載量大于3g/lL的蜂窩形基體時，不僅由Rh獲得的優(yōu)點飽和，而且不可能實現(xiàn)Rh的有效利用。注意，在催化劑負載層的共存區(qū)域上可以負載其它貴金屬或者堿金屬，只要它們不損壞共存區(qū)域的性能。但是，理想的是，僅僅將Pt和Rh負載在催化劑負載層的共存區(qū)域。
催化劑負載層的共存區(qū)域從載體基體的排氣入口端開始、占載體基體的全長的4/10或者更小。當共存區(qū)域被形成為從載體基體的排氣入口端開始、占載體基體的全長的不止4/10時，因為與Pt形成合金的Rh的比例增大，所以所得催化劑的凈化HC和NOx的性能不足。注意，共存區(qū)域可以從載體基體的排氣入口端開始立即形成。但是，共存區(qū)域可以優(yōu)選離排氣入口端5mm或者更大的距離來形成，這是因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在離排氣入口端5mm的范圍內(nèi)所負載的貴金屬對于催化反應的貢獻相對較小。
對于形成Rh區(qū)域的范圍沒有具體限制，只要催化劑層的Rh區(qū)域被處置在相對于共存區(qū)域的下游。但是，優(yōu)選的是，從共存區(qū)域開始、朝向排氣出口端全部地形成Rh區(qū)域。
Rh區(qū)域中Rh的負載量可以優(yōu)選為0.05-5g/lL蜂窩形基體。當Rh的負載量小于0.05g/lL蜂窩形基體時，所得催化劑的凈化性能可能不足。當Rh的負載量大于5g/lL蜂窩形基體時，不僅由Rh獲得的優(yōu)點飽和，而且不可能實現(xiàn)Rh的有效利用。注意，Rh區(qū)域中的Rh負載密度可以不同于共存區(qū)域的負載密度。但是，考慮到生產(chǎn)的便利，Rh區(qū)域中的Rh負載密度等于共存區(qū)域中的Rh負載密度比較方便。而且，在催化劑負載層的Rh區(qū)域上可以負載其它貴金屬或者堿金屬，只要它們不損壞Rh區(qū)域的性能。但是，理想的是，僅僅將Rh負載在催化劑負載層的Rh區(qū)域中。
實施例下面將參考實施例和對比實施例詳細描述本發(fā)明。
實施例1
圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例1的用于凈化排氣的催化劑。如圖所示的，催化劑包括圓柱狀蜂窩形基體1和催化劑負載層2。圓柱狀蜂窩形基體1包括大量的方形蜂房，并且具有130mm的全長L1。催化劑負載層2形成在圓柱狀蜂窩形基體1的方形蜂房的表面上。注意，共存區(qū)域20形成在從圓柱狀蜂窩形基體1的排氣入口端開始、朝向排氣出口端、長度L2為20mm的第一范圍中；銠區(qū)域21形成在從共存區(qū)域20開始、朝向排氣出口端、長度為110mm的第二范圍中。
下面將詳細描述根據(jù)實施例1的催化劑的生產(chǎn)工藝，而不是描述詳細的布置。
將120份重量的CeO2-ZrO2固體溶液粉末、80份重量的活化氧化鋁粉末以及氧化鋁粘結劑與足量的水混合，并且一起研磨，由此制備漿料。注意，CeO2-ZrO2固體溶液粉末包括CeO2、ZrO2以及Y2O3，CeO2∶ZrO2∶Y2O3的摩爾比為65∶30∶15。而且，氧化鋁粘結劑包括3份重量的水化氧化鋁以及44份重量的40％的硝酸鋁水溶液。所得的漿料被洗滌涂布在蜂窩形基體1上。注意，圓柱狀蜂窩形基體1由堇青石制成，并且具有1.1L的體積。而且，蜂窩形基體1包括數(shù)量為每平方英寸600個蜂房的方形蜂房，其孔壁厚度為75μm，全長為130mm，外徑為103mm。此后，利用空氣將多余的漿料從蜂窩形基體1吹走。在將蜂窩形基體1于120℃下干燥之后，將蜂窩形基體1在650℃下煅燒3小時，由此在蜂窩形基體1中的蜂房的整個表面上形成涂層層。注意，涂層層以210g/l L蜂窩形基體1的量形成。
然后，將蜂窩形基體1浸入具有預定濃度的RhCl3水溶液中，以將整個涂層層，或者將蜂窩形基體1的整個長度浸沒到RhCl3水溶液中，由此通過吸附將Rh負載在涂層層上。在將蜂窩形基體1從RhCl3水溶液取出之后，將蜂窩形基體1在120℃下干燥，并且在500℃下進一步煅燒1小時，以完成Rh在涂層層上的負載。注意，Rh的負載量為0.4g/lL蜂窩形基體1。
最后，在從排氣入口端開始、朝向排氣出口端的20mm的長度上，用具有預定濃度的預定體積的Pt(NO2)2(NH3)2水溶液浸漬蜂窩形基體1的涂層層。在將蜂窩形基體1在120℃下干燥之后，將蜂窩形基體1在650℃下煅燒3小時，以完成Pt在涂層層上的負載。于是，形成了共存區(qū)域20和銠區(qū)域21。注意，Pt以10g/lL蜂窩形基體1的負載量負載在共存區(qū)域20中，并且總負載量為1.666g。
實施例2根據(jù)本發(fā)明的實施例2的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始10mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為20g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
實施例3根據(jù)本發(fā)明的實施例3的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始50mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為4g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
實施例4根據(jù)本發(fā)明的實施例4的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始40mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為5g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
實施例5根據(jù)本發(fā)明的實施例5的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始5mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為40g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
實施例6根據(jù)本發(fā)明的實施例6的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始7.5mm的長度L2形成。但是，注意，因為Pt的總負載量為1.87g，所以Pt在共存區(qū)域20中的負載量為30 g/lL蜂窩形基體1。
對比實施例1根據(jù)本發(fā)明的對比實施例1的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，將蜂窩形基體1的整個涂層層用具有預定濃度的預定體積的Pt(NO2)2(NH3)2水溶液浸漬，就是說，蜂窩形基體1在其整個長度上被浸漬。注意，在根據(jù)對比實施例1的催化劑中，沒有形成共存區(qū)域20和銠區(qū)域21，因此Pt和Rh均一地負載在蜂窩形基體1的整個長度上。
對比實施例2根據(jù)本發(fā)明的對比實施例2的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，不負載Rh，并且將蜂窩形基體1的整個涂層層用具有預定濃度的預定體積的Pt(NO2)2(NH3)2水溶液浸漬，就是說，蜂窩形基體1在其整個長度上被浸漬。注意，在根據(jù)對比實施例2的催化劑中，沒有形成共存區(qū)域20和銠區(qū)域21，因此僅有Pt均一地負載在蜂窩形基體1的整個長度上。
對比實施例3根據(jù)本發(fā)明的對比實施例3的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，不負載Pt。注意，在根據(jù)對比實施例3的催化劑中，沒有形成共存區(qū)域20和銠區(qū)域21，因此僅有Rh均一地負載在蜂窩形基體1的整個長度上。
對比實施例4
根據(jù)本發(fā)明的對比實施例4的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始65mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為3.08g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
對比實施例5根據(jù)本發(fā)明的對比實施例5的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，共存區(qū)域20由從排氣入口端開始80mm的長度L2形成，并且相應地，Pt在共存區(qū)域20中的負載量為2.5g/lL蜂窩形基體1。注意，Pt的總負載量為1.666g。
對比實施例6根據(jù)本發(fā)明的對比實施例6的用于凈化排氣的催化劑以與實施例1相同的方式制備，但不同之處在于，使用硝酸鈀水溶液代替Pt(NO2)2(NH3)2水溶液。注意，在根據(jù)對比實施例6的催化劑中，Pd和Rh被負載在共存區(qū)域20中。還請注意，Pd的負載量等于實施例1中的Pt的負載量。
對比實施例7根據(jù)本發(fā)明的對比實施例7的用于凈化排氣的催化劑以與實施例4相同的方式制備，但不同之處在于，使用硝酸鈀水溶液代替Pt(NO2)2(NH3)2水溶液。注意，在根據(jù)對比實施例7的催化劑中，Pd和Rh被負載在共存區(qū)域20中。還請注意，Pd的負載量等于實施例4中的Pt的負載量。
測試與評價將根據(jù)實施例1-6和對比實施例1-7的催化劑分別安裝到發(fā)動機臺架，其裝備有V形八缸4.0L位移發(fā)動機。然后，對催化劑進行耐久性測試，其中，將排氣流動通過催化劑，持續(xù)100小時，催化床溫度為1000℃。注意，排氣從由空氣-燃料混合物運行的發(fā)動機排放，其中，所述空氣-燃料混合物的空氣-燃料比A/F在15和14之間以1Hz的頻率波動。此后，經(jīng)過耐久性測試的催化劑分別被安裝到另一發(fā)動機，該發(fā)動機裝備在線四缸2.4L位移發(fā)動機臺架。在以按化學計量的空氣-燃料比運行發(fā)動機的同時，利用熱交換器以10℃/分鐘的升溫速率將催化劑從200℃加熱到450℃。同時，持續(xù)地測量由催化劑獲得的HC轉化率。由此，對于每一種催化劑計算HC組分被凈化了50％的溫度(此后簡稱為“50％-HC凈化溫度”)。此外，對于根據(jù)實施例1和4以及對比實施例6和7的已經(jīng)經(jīng)過耐久性測試的催化劑，持續(xù)測量其CO轉化率和NOx轉化率。將所得CO轉化率和NOx轉化率作圖，以繪制CO轉化率曲線和NOx轉化率曲線，并且找出在所得CO轉化率曲線和NOx轉化率曲線彼此相交的相交點或者交叉點處的轉化率。下面的表2列出了所述結果，作為“COP轉化率”。
此外，發(fā)動機臺架的排氣系統(tǒng)被切換到旁路管線，以便將其溫度在催化劑的入口處被控制為450℃的排氣被引入每一種催化劑，其中所述催化劑已經(jīng)經(jīng)過耐久性測試并且隨后被保持于室溫。此后，對于每一種催化劑測量用于實現(xiàn)將HC組分凈化50％的時間(此后簡稱為“達到50％-HC凈化率的時間”)。
下面的表1和表2表示各個催化劑的布置和對其的測試結果。此外，圖3示出了L2/L1的比和50％-HC凈化溫度之間的關系，并且圖4示出了在共存區(qū)域20中Pt重量/Rh重量的比與達到50％-HC凈化率的時間之間的關系。
表1

從圖3可以看出，與根據(jù)對比實施例1-5的催化劑相比，根據(jù)實施例1-6的催化劑就低溫區(qū)凈化性能而言表現(xiàn)更好，因為根據(jù)實施例1-6的催化劑表現(xiàn)出350℃或者更低的50％-HC凈化溫度。顯然，將L2/L1的比控制為0.4或者更小導致了該優(yōu)點。
此外，從圖4可以了解下面的內(nèi)容。當共存區(qū)域20中的Pt重量/Rh重量的比處于按重量比計10≤Pt/Rh≤60的范圍時，達到50％-HC凈化率的時間為25秒或者更短。而且，當共存區(qū)域20中的Pt重量/Rh重量的比處于按重量比計15≤Pt/Rh≤50的范圍時，達到50％-HC凈化率的時間被進一步縮短。因此，可以理解，根據(jù)實施例1-4的催化劑就低溫可燃性而言是特別好的。
但是，根據(jù)對比實施例3的催化劑表現(xiàn)出低的50％-HC凈化溫度，但是表現(xiàn)出延長的達到50％-HC凈化率的時間。因此，根據(jù)對比實施例3的催化劑就低溫可燃性而言是較差的。該缺點是由其上沒有負載具有良好可燃性的Pt造成的。而且，根據(jù)對比實施例2的催化劑在50％-HC凈化溫度和達到50％-HC凈化率的時間兩方面都較差。該事實意味著因為其上沒有負載Rh，所以Pt的燒結相當大地降低了催化劑的活性。另一方面，因為其上負載Pt和Rh兩者，所以與根據(jù)對比實施例2和3的催化劑相比，根據(jù)對比實施例1的催化劑表現(xiàn)出更高的低溫活性。但是，其低溫活性遠遠不及根據(jù)實施例1-6的催化劑的低溫活性。此缺點被認為是由如下事實造成的，即，因為在催化劑的整個長度上Rh與Pt形成合金，所以根據(jù)對比實施例1的催化劑的特性被降低。
表2

而且，從表2可以清楚看出，與根據(jù)對比實施例6和7的包括在共存區(qū)域20中負載的Pd的催化劑相比，根據(jù)實施例1和4的包括在共存區(qū)域20中負載的Pt的催化劑表現(xiàn)出更高的COP轉化率。注意，根據(jù)實施例1和4的催化劑所表現(xiàn)出的CO轉化率曲線與根據(jù)對比實施例6和7的催化劑所表現(xiàn)出的CO轉化率曲線基本相同。因此，與根據(jù)對比實施例6和7的負載有Pd的催化劑相比，根據(jù)實施例1和4的負載有Pt的催化劑表現(xiàn)出更好的NOx凈化特性。此外，根據(jù)實施例4的催化劑和根據(jù)對比實施例7的催化劑之間的特性差異比根據(jù)實施例1的催化劑和根據(jù)對比實施例6之間的催化劑之間的特性差異更明顯。例如，L2/L1的比越大，NOx凈化特性的差異越大。該現(xiàn)象被認為是由于如下事實造成的，即，Pd比Pt更容易與Rh形成合金，因而合金的形成使得Rh的特性下降。
具體地，其上負載有Rh和Pt的共存區(qū)域20最大程度地表現(xiàn)出優(yōu)點。相反，明顯的，其上負載有Rh和Pd的共存區(qū)域20不是那么優(yōu)選的。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的用于凈化排氣的催化劑可以用作三效催化劑，也可以用作氧化催化劑，選擇性的NOx還原催化劑，NOx吸附-還原催化劑或者塞入式過濾器催化劑。
權利要求
1.一種用于凈化排氣的催化劑，包括載體基體，其劃分有排氣流動通道、排氣入口端和排氣出口端，并且其全長為所述排氣入口端和所述排氣出口端之間的總長度；和催化劑負載層，其形成在所述排氣流動通道的表面上，并由多孔氧化物載體和貴金屬組成；其中，所述催化劑負載層包括共存區(qū)域和銠區(qū)域，所述共存區(qū)域從所述排氣入口端開始、占所述載體基體的所述全長的4/10或者更小，并且由負載在其上的銠和鉑組成，所述銠區(qū)域從所述共存區(qū)域開始、朝向所述排氣出口端形成，并且由沿所述排氣的流動方向均一地負載在其上的銠組成。
2.如權利要求1所述的催化劑，其中，所述銠區(qū)域形成在從所述共存區(qū)域開始、朝向所述排氣出口端之間的全體之上。
3.如權利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑層的所述共存區(qū)域由銠和鉑組成，其中鉑(Pt)相對于銠(Rh)的比例處于按重量比計10≤Pt/Rh≤60的范圍。
4.如權利要求3所述的催化劑，其中，所述催化劑層的所述共存區(qū)域由銠和鉑組成，其中鉑(Pt)相對于銠(Rh)的比例處于按重量比計15≤Pt/Rh≤50的范圍。
5.如權利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑負載層的所述多孔氧化物至少包括二氧化鈰。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于凈化排氣的催化劑，其包括載體基體和催化劑負載層。載體基體劃分有排氣流動通道、排氣入口端和排氣出口端，并且其全長為所述排氣入口端和所述排氣出口端之間的總長度。催化劑負載層形成在所述排氣流動通道的表面上，并由多孔氧化物載體和貴金屬組成。所述催化劑負載層包括共存區(qū)域和銠區(qū)域，所述共存區(qū)域從所述排氣入口端開始、占所述載體基體的所述全長的4/10或者更小，并且由負載在其上的銠和鉑組成。所述銠區(qū)域從所述共存區(qū)域開始、朝向所述排氣出口端形成，并且由沿所述排氣的流動方向均一地負載在其上的銠組成。
文檔編號F01N3/28GK101014401SQ200580030248
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權日2004年9月9日
發(fā)明者鈴木宏昌 申請人:豐田自動車株式會社