排氣凈化用催化劑系統及排氣凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及將規定的硼酸鋁用作載體的排氣凈化用催化劑系統及排氣凈化方法。
【背景技術】
[0002]在從汽車等的內燃機排出的排氣中，包含碳化氫(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分。因此，一直以來使用三元催化劑，其對這些有害成分進行凈化而使之無害化。
[0003]在這樣的三元催化劑中，有將硼酸鋁用作載體的例子，通過在如下的壓粉體中負載催化劑成分，意圖提高氣體擴散性:該壓粉體包含由硼酸鋁晶須覆蓋外側、在其內部形成了中空部的粉狀體(參照專利文獻I)。
[0004]另外，在先提出了如下技術:對這樣的硼酸鋁，用以硼酸鋁的質量為基準計為0.3-2質量％、優選0.4-2質量％、更優選0.5-1.5質量％的量的La2O3進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2)。
[0005]現有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2002-370035號公報專利文獻2:日本特開2012-16685號公報。
【發明內容】
[0006]發明所要解決的課題
然而，雖然與以往技術的硼酸鋁相比凈化性能提高了，不過為了應對近年來的嚴格的排氣規定，要求進一步的改良。
[0007]本發明的目的在于，提供可以應對近年來的嚴格的排氣規定的排氣凈化用催化劑系統及排氣凈化方法。
[0008]用以解決課題的手段
本發明人為了達成上述目的而專心研究，結果發現在將排氣凈化催化劑配置于發動機附近的前部(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)對應車輛的排氣凈化系統中，采用硼酸招作為載體時，若將前部的排氣凈化催化劑設為多層結構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，從而完成了本發明。
[0009]S卩，本發明的排氣凈化用催化劑系統，其為將排氣凈化催化劑結構體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統，其特征在于，前部的排氣凈化催化劑結構體的催化劑層的下層包含硼酸鋁。
[0010]另外，本發明的排氣凈化方法，其特征在于，通過排氣凈化系統對汽車的排氣進行凈化，所述排氣凈化系統為將排氣凈化催化劑結構體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統，其中，前部的排氣凈化催化劑結構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構體的催化劑層的下層優選包含氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁。
[0012]另外優選，前部的排氣凈化催化劑結構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，且所述硼酸鋁經以硼酸鋁的質量為基準計為0.3~2質量％的量的La2O3修飾。
[0013]另外優選，前部的排氣凈化催化劑結構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:經以硼酸鋁的質量為基準計為0.3-2質量％的量的La2O3修飾的載體，和負載于該載體的Pd。
[0014]另外優選，前部的排氣凈化催化劑結構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:經以硼酸鋁的質量為基準計為0.3-2質量％的量的La2O3修飾的載體，和負載于該載體的Pd及Ba。
[0015]另外，前部的排氣凈化催化劑結構體的催化劑層的下層之上所設置的上層優選包含銠催化劑層。
[0016]發明效果
本發明的排氣凈化用催化劑系統，其為將排氣凈化催化劑配置于發動機附近的前部和排氣出口附近的后部的PZEV對應車輛的排氣凈化系統，因為將高溫耐久后的排氣凈化性能優異、貴金屬特別是Pd的分散度優異的載體用于前部的排氣凈化用催化劑結構體的下層，所以發揮了提高在LA4評價模式中的CO、HC、NOx的凈化性能的效果。
[0017]另外，本發明的排氣凈化方法，其為將排氣凈化催化劑配置于發動機附近的前部和排氣出口附近的后部的PZEV對應車輛的排氣凈化系統，因為采用了將高溫耐久后的排氣凈化性能優異、貴金屬特別是Pd的分散度優異的載體用于前部的排氣凈化用催化劑結構體的下層的排氣凈化系統進行凈化，所以發揮了提高在LA4評價模式中的CO、HC、腸夂的凈化性能的效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示制造例的硼酸鋁的X射線衍射的測定結果的圖。
[0019]圖2是表示另一制造例的硼酸鋁的X射線衍射的測定結果的圖。
[0020]圖3是表不試驗例的結果的圖表。
【具體實施方式】
[0021]本發明的排氣凈化用催化劑系統，其為將排氣凈化催化劑結構體配置于前部和后部的汽車用排氣凈化系統，前部的排氣凈化催化劑結構體的催化劑層的下層包含硼酸鋁。
[0022]其中，優選氧化鋁和氧化硼的摩爾比為10:2~9:2的硼酸鋁。
[0023]另外，特別優選包含經以硼酸鋁的質量為基準計為0.3-2質量％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、以式 9A1203.2B203 (Al18B4O33)表不的物質的硼酸鋁，以下稱作特定組成的硼酸鋁。將以La2O3對其進行了修飾的物質，稱作經La2O3修飾的特定組成的硼酸鋁。
[0025]本發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，硼酸鋁基于化學分析以式 9A1203.2B203(Al18B4O33)表示。然而，根據 Martin 等，“Crystal-chemistry ofmullite-type aluminoborates Al18B4O33 and Al5BO9:A stoich1metry puzzle (莫來石型硼酸鋁Al18B4O33的晶體化學和Al5BO9 = A化學量論難題)”，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，進而記載了對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)。
[0026]因此，本發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、以式 9A1203.2B203 (Al18B4O33)表不的物質的硼酸鋁。
[0027]另外，關于特定組成的硼酸鋁，已知在晶體結構的內部具有直徑約0.4nm的空洞。對這樣的硼酸鋁，優選用以硼酸鋁的質量為基準計為0.3-2質量％、優選0.4-2質量％、更優選0.5-1.5質量％的量的La2O3進行修飾。在La 203的量以硼酸招的質量為基準計為0.3質量U質量％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成的物質，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氧能力(OSC)的CeO2-ZrO2等載體的混合物。S卩，用于本發明的排氣凈化用催化劑的載體為包含上述硼酸鋁的物質。
[0029]本發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La2O3修飾的硼酸鋁構成的物質，也可以是上述經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氧能力(OSC)的CeO2-ZrO2等載體的混合物。S卩，本發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La2O3修飾的硼酸鋁的物質。
[0030]上述的本發明中所使用的用于排氣凈化用催化劑的載體無論負載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的抑制都得以實現，不過，貴金屬為Pd的情況下效果顯著，用