吸留還原型廢氣凈化用催化劑以及使用該催化劑的廢氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種NOx吸留還原型廢氣凈化用催化劑以及使用該催化劑的廢氣凈化 方法。詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及一種以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中所包含的有害成 分中、尤其是氮氧化物（NOx)的去除為目的的廢氣凈化用催化劑以及使用該催化劑的廢氣 凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大氣中的NOx會成為光化學(xué)煙霧或酸性雨的原因。因此，來自具備作為NO x生成源 之一的內(nèi)燃機(jī)的汽車等的叫的排放成為社會性問題。故此，今后，關(guān)于NOx的排出量的探 討正在嚴(yán)格執(zhí)行法規(guī)管制的方向上推進(jìn)。但是，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)為氧大 量存在的稀薄燃燒，因此NOx的還原去除較為困難。因此，以在氧化環(huán)境下對NO )(進(jìn)行吸留 且在還原環(huán)境下對被吸留的勵(lì))(進(jìn)行還原凈化為特征的NO 留還原型廢氣凈化用催化劑 的開發(fā)正在被推進(jìn)。
[0003] 在專利文獻(xiàn)1中記載了如下內(nèi)容，即，鈰氧化物對NOx吸留還原型廢氣凈化用催化 劑非常有用，即使在300°C以下的低溫區(qū)域中也能夠通過氧吸留釋放功能來進(jìn)行NO x吸附， 此外鈰氧化物本身也作為NOx吸附材料而發(fā)揮功能（專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)2,記載了利用具有氧吸留釋放功能的鈰氧化物的反應(yīng)熱而使 金屬催化劑升溫從而提高催化劑活性的內(nèi)容。
[0005] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第5122196號公報(bào)（相當(dāng)于美國專利第8, 425, 869號說明 書）
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-55842號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 然而，由于鈰氧化物即使在300°c以下的低溫區(qū)域也具有優(yōu)異的叫吸附性能，另 一方面還具有氧吸留釋放功能，因此在從氧化環(huán)境向還原環(huán)境轉(zhuǎn)換時(shí)，鈰氧化物會作用于 釋放氧的一方，故此存在使NO x還原反應(yīng)受到抑制的缺點(diǎn)。此外，相反地在從還原環(huán)境向氧 化環(huán)境轉(zhuǎn)換時(shí)，鈰氧化物作用于吸收氧的一方，故此而存在尤其是初期的NO x吸附、吸留性 能不足的缺點(diǎn)。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述情況而被完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種盡管包含鈰氧化 物但是仍然能夠在轉(zhuǎn)換至還原環(huán)境時(shí)迅速引發(fā)腸)(還原反應(yīng)，從而能夠?qū)O x進(jìn)行有效地還 原去除的NOx吸留還原型廢氣凈化用催化劑。
[0012] 用于解決課題的方法
[0013] 本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的而進(jìn)行認(rèn)真的研宄探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將鍶與鈰的復(fù) 合氧化物作為催化劑活性成分而用于催化劑，從而能夠在轉(zhuǎn)換至還原環(huán)境時(shí)對作為廢氣中 所包含的有害成分的NO x進(jìn)行有效地還原去除，最終完成了本發(fā)明。
[0014] 此外，使用本發(fā)明的廢氣凈化用催化劑，能夠達(dá)成對廢氣、尤其是對N0X?行還原 處理的目的。
[0015] 發(fā)明效果
[0016] 通過使用本發(fā)明的催化劑，從而能夠?qū)τ行У刈鳛閺U氣中所包含的有害成分的 C0、HC以及NOx中的尤其是NO x進(jìn)行去除。
【附圖說明】
[0017] 圖1為根據(jù)實(shí)施例1而制備出的粉末B(鍶與鈰的復(fù)合氧化物）的X射線（Cu Ka i， λ= 1.5405A )衍射圖。橫軸為衍射角（2 Θ )，縱軸為強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明的第一發(fā)明為一種廢氣凈化用催化劑，其特征在于，以鍶與鈰的復(fù)合氧化 物作為催化劑活性成分而使用。通過使用該復(fù)合氧化物，與僅分別使用或混合使用鈰氧化 物與鍶氧化物時(shí)相比，在轉(zhuǎn)換至還原環(huán)境時(shí)會迅速地引發(fā)腸 )(還原反應(yīng)，進(jìn)而能夠?qū)O )(有 效地還原去除，尤其能夠在維持300°C以下的低溫區(qū)域的NO/及附性能的同時(shí)，使轉(zhuǎn)換至還 原環(huán)境時(shí)的NO x的去除效率提升。
[0019] 雖然可獲得這樣的結(jié)果的機(jī)制尚不明確，但是進(jìn)行了如下思考。另外，本發(fā)明并非 限定于如下推論。即，對于鍶與鈰的復(fù)合氧化物，通過鍶的電子給予作用而使鈰在表觀上以 電子過剩狀態(tài)（還原狀態(tài)）而存在。另一方面，由于氧本身吸電子性較強(qiáng)，因此鈰上的電子 被較強(qiáng)地吸引至氧的一側(cè)。鈰與氧之間的結(jié)合與鈰單獨(dú)結(jié)合相比存在變強(qiáng)的傾向。由于氧 與鈰較強(qiáng)地結(jié)合，因此即使廢氣從氧化環(huán)境變?yōu)檫€原環(huán)境而成為了氧易于作為氣體而被釋 放的環(huán)境，但是氧也難以作為氣體而被釋放，從而廢氣變得易于維持還原環(huán)境。可以認(rèn)為， 由于廢氣中氧較少，因此廢氣中的HC、C0等的還原劑能夠容易地與廢氣中的NO x反應(yīng)，以使 NOx被還原為氮。
[0020] 雖然在廢氣從還原環(huán)境變?yōu)檠趸h(huán)境時(shí)，通過鈰與氧之間較強(qiáng)地結(jié)合而使廢氣中 的氧難以被該復(fù)合氧化物吸收、吸附，但是廢氣中的NO x與該結(jié)合無關(guān)而會被該復(fù)合氧化物 吸收、吸附。
[0021] 在廢氣處于氧化環(huán)境與還原環(huán)境反復(fù)交替的狀態(tài)下所使用的廢氣處理用催化劑 中，具有儲氧功能的鈰氧化物為不可欠缺的物質(zhì)。但是，認(rèn)為在廢氣溫度變化的狀況下、尤 其是在廢氣溫度為300°c以下的低溫區(qū)域中，存在上述鈰氧化物的缺點(diǎn)。
[0022] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)能夠通過與鍶形成復(fù)合物來緩解該缺點(diǎn)，從而最終完成了本發(fā)明所涉 及的NO xK留還原型廢氣凈化用催化劑。下面，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023] 本發(fā)明所涉及的鍶與鈰的復(fù)合氧化物的特征在于，作為催化劑活性成分而使用。 其平均粒徑的大小未被特別地限制。
[0024] (鍶與鈰的復(fù)合氧化物）
[0025] 只要鍶與鈰的復(fù)合氧化物中的氧化鍶（SrO)與氧化鈰（CeO2)的比率能夠形成復(fù) 合氧化物，則任何比率均可，但是優(yōu)選為SrO/Ce02S〇. 2~2. 0(摩爾比），更優(yōu)選為0. 33~ 1. 2,最優(yōu)選為0. 9~I. 1。如果為這樣的比率，則能夠有效地體現(xiàn)如上所述的復(fù)合氧化物的 效果，并能夠容易地形成復(fù)合氧化物。
[0026] 作為鍶與鈰的復(fù)合氧化物優(yōu)選為，由SrCeO3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物。在此， 鍶與鈰的復(fù)合氧化物優(yōu)選為由SrCeO 3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的情況，可以通過X射線 (〇11(€[1，人=1.5405人）衍射來確認(rèn)。具體而言，如果在父射線（(^1(€ [1，;^=1.54051) 衍射圖中，衍射角（2Θ)在29°附近存在3個(gè)峰值以及42°附近存在1個(gè)峰值的共計(jì)4個(gè) 峰值，則能夠確認(rèn)到試樣為鍶與鈰的復(fù)合氧化物、優(yōu)選為由31"&0 3表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧 化物。
[0027] 該復(fù)合氧化物通過脈沖分析法而在催化劑入口氣體溫度400°C (環(huán)境溫度）的條 件下，每Ig試樣（催化劑）的氧吸附量（mL)優(yōu)選為LOmL以下。即，鍶與鈰的復(fù)合氧化物 優(yōu)選為，在400°C環(huán)境下每Ig吸附1.0 mL以下的氧。通過脈沖分析法在催化劑入口氣體溫 度400°C (環(huán)境溫度）下每Ig試樣（催化劑）的氧吸附量（mL)更優(yōu)選為0· 5mL以下，進(jìn) 一步優(yōu)選為〇. 2mL以下。雖然下限值并未特別地限定，但是下限值為OmL以上，優(yōu)選為超過 OmL。當(dāng)超過1.0 mL時(shí)，儲氧能力（Oxygen Storage Capa