專利名稱：廢氣凈化催化劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣凈化催化劑，該催化劑凈化由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣，并涉及制造該廢氣凈化催化劑的方法。
背景技術(shù)：
廢氣凈化催化劑用貴金屬如鉑(Pt)、鈀(Pd)和銠(Rh)的催化作用將含在廢氣中的有害氣體如碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的水和氣體。廣泛已知的廢氣凈化催化劑具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中基材具有許多通孔形成的蜂窩結(jié)構(gòu)和催化劑層形成于每一通孔壁上。該催化劑層中，貴金屬如Pt、Pd和Rh通過氧化物制得的載體負(fù)載。
作為常規(guī)的廢氣凈化催化劑，公開了以下催化劑(參見日本未審專利公開No.2001-104783)。無機(jī)氧化物組成的第一層形成于基材上，捕獲廢氣中含有的顆粒材料的無機(jī)纖維材料組成的第二層形成于第一層上。其催化組分至少負(fù)載于第一層。廢氣凈化催化劑的第二層中，無機(jī)纖維材料具有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)以便于捕獲顆粒材料，如柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中含有的煙灰。

發(fā)明內(nèi)容
然而，日本未審專利公開No.2001-104783的第二層不能發(fā)揮足夠的催化作用，這是因?yàn)榈诙訋缀鯖]有負(fù)載貴金屬。此外，即使貴金屬負(fù)載在無機(jī)纖維材料上，此類貴金屬的顆粒在長期使用過程中也是熱聚集的，以至于其性能降低。
此外，傳統(tǒng)廢氣凈化催化劑中，形成的基材通孔內(nèi)壁平滑。通過將負(fù)載貴金屬的氧化物粉末施涂到內(nèi)壁、隨后干燥和烘焙來形成的催化劑層也具有平滑表面。因此在基材每一通孔中流過的廢氣以層流方式在催化劑層表面流動(dòng)。因此，正交于廢氣流入每一通孔方向的方向上的氣體擴(kuò)散，即進(jìn)入催化劑層的氣體擴(kuò)散不充分，因此導(dǎo)致催化劑層中的貴金屬很少接觸到廢氣的問題。
本發(fā)明基于上述常規(guī)技術(shù)問題提出，本發(fā)明的目的是提供一種通過提高催化劑層與廢氣彼此接觸的頻率而具有改進(jìn)的凈化性能的廢氣凈化催化劑，并提供該催化劑的制造方法。
本發(fā)明的第一方面是提供廢氣凈化催化劑，其包括基材；和形成于基材內(nèi)壁上并由至少單層組成的催化劑層，該催化劑層含有負(fù)載貴金屬的載體，其中催化劑層中頂層表面輪廓最大高度不小于2μm且不大于50μm，該頂層含有負(fù)載貴金屬的載體。
本發(fā)明的第二方面提供制造廢氣凈化催化劑的方法，其包括制備負(fù)載貴金屬且由氧化物組成的載體粉末；制備含有載體粉末和粗糙化材料的漿料；將該漿料施涂到基材內(nèi)壁上，隨后干燥和烘焙以形成催化劑層。


本發(fā)明將參考以下附圖描述，其中圖1A示出本發(fā)明廢氣凈化催化劑實(shí)例和其主要部分的示意圖；圖1B是圖1A中示出的區(qū)域A的放大圖；圖2A到2C是觀察到的實(shí)施例1的催化劑的顯微照片；圖3A到3C是觀察到的對(duì)比例1的催化劑的顯微照片；圖4是示出催化劑進(jìn)口溫度和HC轉(zhuǎn)化率之間關(guān)系的曲線圖；圖5是示出催化劑進(jìn)口溫度和NOx轉(zhuǎn)化率之間關(guān)系的曲線圖；和圖6是顯示催化劑轉(zhuǎn)化率K的自然對(duì)數(shù)和溫度的倒數(shù)之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考

本發(fā)明實(shí)施方案。
圖1A到1B示意性地示出本發(fā)明廢氣凈化催化劑1的實(shí)例。圖1A示出具有大量通孔2的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的廢氣凈化催化劑，并示出廢氣凈化催化劑1的單元和其環(huán)境。廢氣流入通孔2的流動(dòng)方向是垂直于紙的方向。圖1B示出圖1A中示出的區(qū)域A的放大圖。廢氣凈化催化劑1包括由堇青石組成的耐熱基材10和形成于基材10內(nèi)壁10a上的催化劑層20。在該圖中示出的實(shí)例中，催化劑層20包括接觸基材10的壁10a的第一催化劑層21和形成于第一催化劑層21表面上的第二催化劑層22。
在催化劑層20中，對(duì)應(yīng)于頂層的第二催化劑層22具有其表面上形成的粗糙度。粗糙度(輪廓最大高度(Rz))是第二催化劑層22剖視圖中自最低凹口部分到最高凸出部分的距離Rz。本發(fā)明中，輪廓最大高度不小于2μm并且不大于50μm。本說明書中，輪廓最大高度(Rz)的定義符合JIS B0601(ISO 4287)。
當(dāng)催化劑層表面平滑且輪廓最大高度(Rz)小于2μm時(shí)，如傳統(tǒng)的廢氣凈化催化劑，廢氣將變?yōu)樵诖呋瘎┍砻嫔系膶恿?。這種情況下，廢氣在催化劑層厚度方向上幾乎不擴(kuò)散，厚度方向垂直于廢氣流動(dòng)方向，并且催化作用組分很少接觸到廢氣。
另一方面，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，催化劑層的頂層表面具有粗糙度，其輪廓最大高度(Rz)不小于2μm且不大于50μm。頂層粗糙表面使得廢氣流湍流通過通孔。廢氣在每一通孔的擴(kuò)散自進(jìn)口到出口的全部長度上進(jìn)行。催化劑層的催化組分因此頻繁接觸廢氣，因而提高廢氣凈化催化劑的凈化性能。當(dāng)催化劑層由單層組成時(shí)，催化劑層的頂指該單層，和當(dāng)催化劑層由多層組成時(shí)，其頂層指與廢氣接觸的最外層。
如上所述，本發(fā)明中，關(guān)于形成于催化劑層頂層表面的粗糙度，輪廓最大高度(Rz)設(shè)計(jì)為不小于2μm且不大于50μm。注意催化劑層的裂紋不包括在根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化催化劑的粗糙度中，也不包括在輪廓最大高度(Rz)的測(cè)量中。裂紋是由于施涂形成催化劑層時(shí)的損壞而非故意破壞的催化劑層部分。當(dāng)輪廓最大高度(Rz)在上述范圍范圍內(nèi)時(shí)，廢氣流為湍流，并且廢氣和催化作用組分之間接觸頻率增加，由此提高廢氣凈化催化劑的凈化性能。為了引起湍流，輪廓最大高度(Rz)需要是至少約2μm。然而，當(dāng)輪廓最大高度(Rz)大于50μm時(shí)，長期使用中表面的凸起可能剝離。因此，輪廓最大高度(Rz)設(shè)計(jì)成不小于2μm且不大于50μm。更優(yōu)選，不小于5μm且不大于20μm。
為了獲得具有輪廓最大高度(Rz)不小于2μm且不大于50μm的催化劑層頂層表面，催化劑層頂層構(gòu)造為含有粗糙化材料是有益的。含有后面描述的纖維狀或大顆粒狀粗糙化材料使得表面可容易且安全地粗糙化，此外很少具有負(fù)面效果，如剝離。
作為粗糙化催化劑層頂層表面的方法，一種想得到的方法是通常在基材每一通孔壁上形成具有平滑表面的催化劑層，并部分除去該催化劑層。然而，用此類方法，除去的部分沒有催化作用，并且認(rèn)為整體的催化作用降低。此外，催化劑層保留的部分逐漸從除去部分的周邊開始剝離，并具有低耐久性。另一方面，本發(fā)明的廢氣凈化催化劑中，催化劑層的強(qiáng)度不減少，其耐久性等同于傳統(tǒng)催化劑的耐久性。
當(dāng)催化劑層含有粗糙化材料時(shí)，優(yōu)選粗糙化材料包含在從催化劑層頂層的表面到催化劑層厚度方向上催化劑層總厚度的一半范圍內(nèi)。這是因?yàn)椴话趶脑摯呋瘎颖砻娴娇偤穸纫话敕秶鷥?nèi)的粗糙化材料幾乎不影響粗糙化頂層的表面。當(dāng)催化劑層由單層組成時(shí)，催化劑層總厚度指單層的厚度，當(dāng)催化劑層由多層組成時(shí)，催化劑層總厚度指層厚度的總和。
當(dāng)多層催化劑層設(shè)置在基材壁上時(shí)，催化劑層頂層中含有的粗糙化材料使得頂層表面被粗糙化。除頂層以外的層與含有粗糙化材料的頂層的厚度比優(yōu)選在50/50至95/5范圍內(nèi)。當(dāng)該厚度比不小于50/50時(shí)，含在頂層的粗糙化材料有效地促成頂層表面的粗糙化。當(dāng)厚度比超過95/5時(shí)，難以設(shè)計(jì)成輪廓最大高度(Rz)不小于2μm且不大于50μm。在制造催化劑時(shí)根據(jù)困難和成本，除頂層之外的層可以含有粗糙化材料，但是不是必須含有。
粗糙化材料可以是無機(jī)材料的纖維(無機(jī)纖維)。關(guān)于無機(jī)纖維，具有規(guī)定纖維直徑和不規(guī)定纖維長度的針狀的無機(jī)纖維是市售的。市售的α-Al2O3(α-氧化鋁)等無機(jī)纖維可應(yīng)用于本發(fā)明廢氣凈化催化劑的粗糙化材料。無機(jī)纖維用作粗糙化材料是理想的。催化劑層通過將含有無機(jī)纖維的漿料施涂到基材每一通孔壁來形成。因此無機(jī)纖維無規(guī)分散在催化劑層中以粗糙化催化劑層的表面。
優(yōu)選無機(jī)纖維含有大于或等于80wt％的α-Al2O3。當(dāng)粗糙化材料由于催化劑使用時(shí)的高溫而變形時(shí)，發(fā)生包括催化劑層剝離的問題。因此，耐熱且高溫下幾乎不改變的α-Al2O3作為無機(jī)纖維是所希望的。含有大于或等于80wt％的α-Al2O3的無機(jī)纖維不引起包括催化劑層剝離的問題，即使是含有其它纖維時(shí)。
優(yōu)選無機(jī)纖維截面直徑不小于3μm。這是因?yàn)樵诒景l(fā)明的廢氣凈化催化劑中為形成輪廓最大高度(Rz)為2至50μm的粗糙度，如果無機(jī)纖維直徑小于3μm，則不能形成所希望的粗糙度。纖維直徑的上限為使輪廓最大高度(Rz)為50μm的值。輪廓最大高度(Rz)變化依賴于纖維的量、負(fù)載貴金屬的載體顆粒尺寸、催化劑層的厚度等。纖維直徑的上限不必限定，但在一般條件下作為實(shí)例可以是7μm。
粗糙化材料可以是無機(jī)材料的顆粒(無機(jī)顆粒)。當(dāng)無機(jī)顆粒應(yīng)用于粗糙化材料時(shí)，無機(jī)顆粒的平均粒徑(D50)優(yōu)選是負(fù)載貴金屬載體顆粒平均粒徑的兩倍或更多倍。這是因?yàn)楫?dāng)粗糙度通過載體顆粒和粗糙化材料之間尺寸差值形成于催化劑層表面時(shí)，如果無機(jī)顆粒的粒徑小于載體顆粒粒徑的兩倍，則不能形成所希望的粗糙度。無機(jī)顆粒的平均粒徑上限確定為使得催化劑層的輪廓最大高度(Rz)為50μm時(shí)的值。
優(yōu)選無機(jī)顆粒是選自鋁(Al)，鈰(Ce)，鋯(Zr)和鈦(Ti)的一種或多種類型金屬的氧化物。將用于負(fù)載貴金屬載體顆粒的氧化物施涂于這些無機(jī)顆?？梢砸种拼呋M分中毒并使其擴(kuò)展。氧化鈰和氧化鋯尤其合適。當(dāng)粗糙化材料包含在催化劑層中時(shí)，催化組分含量減少至與所含的粗糙化材料一樣，而且催化劑活性降低。然而，鈰和鋯的氧化物具有氧儲(chǔ)存容量，并且含有此類氧化物可以補(bǔ)償此類催化組分活性的減少。
對(duì)于無機(jī)顆粒，可以施涂α-Al2O3。當(dāng)粗糙化材料由于催化劑使用時(shí)的高溫等變形時(shí)，發(fā)生催化劑層剝離的問題。因此，耐熱和高溫下幾乎不改變的α-Al2O3作為無機(jī)顆粒是理想的。
除上述粗糙化材料之外，本發(fā)明廢氣凈化催化劑的催化劑層優(yōu)選含有負(fù)載作為催化組分的貴金屬的載體。此外，負(fù)載貴金屬的載體與粗糙化材料的重量比優(yōu)選在98/2至60/40范圍內(nèi)。當(dāng)粗糙化材料包含于催化劑層時(shí)，催化組分的含量減少至與所含粗糙化材料一樣，因此催化劑的活性降低。因此，催化劑層中粗糙化材料的含量合適地為小于或等于40wt％。此外，如果催化劑層含有小于2wt％的粗糙化材料，它難以粗化催化劑層的表面。更優(yōu)選，粗糙化材料含量是大于或等于5wt％。
載體的平均粒徑優(yōu)選不小于2μm且不大于6μm。這樣可以有效地粗化催化劑層表面。當(dāng)載體平均粒徑小于2μm時(shí)，載體覆蓋粗糙化材料以至于不能形成所希望的粗糙度。此外，當(dāng)載體平均粒徑大于6μm時(shí)，載體和粗糙化材料之間附著力減少，可引起載體的剝離。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑，優(yōu)選，催化劑層中的貴金屬是選自Pt、Pd和Rh的一種。貴金屬負(fù)載在由選自鋁，鈰，鋯和鑭的至少一種或更多類型金屬的氧化物組成的載體上。優(yōu)選貴金屬不負(fù)載在粗糙化材料上而是負(fù)載在載體上。當(dāng)貴金屬構(gòu)造為負(fù)載在無機(jī)纖維粗糙化材料上時(shí)，立即發(fā)生直接附著到纖維上的貴金屬燒結(jié)，因?yàn)闊o機(jī)纖維具有較低的比表面積。另一方面，本實(shí)施方案的廢氣凈化催化劑的催化劑層單獨(dú)含有負(fù)載貴金屬的載體和粗糙化材料(纖維)，以使催化劑層表面可以粗糙化，并且可以抑制貴金屬的燒結(jié)。
本發(fā)明的廢氣凈化催化劑可以含有作為促進(jìn)劑的具有氧儲(chǔ)存容量的二氧化鈰、改進(jìn)耐熱性的堿金屬和堿土金屬以及具有HC吸附容量的沸石。
含有上述粗糙化材料的廢氣凈化催化劑可以如下制備。首先，生產(chǎn)由負(fù)載貴金屬的氧化物組成的載體粉末。此后，將該載體粉末和粗糙化材料混合形成漿料。然后將該漿料施涂于基材壁，隨后干燥和烘焙而形成催化劑層。
以下，本發(fā)明采用實(shí)施例和對(duì)比例詳細(xì)描述。然而，本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)為了制造實(shí)施例1的廢氣凈化催化劑，生產(chǎn)用于形成與基材壁接觸的第一催化劑層(底層)的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。首先，將乙酸鈰水溶液負(fù)載到具有比表面積約200m2/g的γ-氧化鋁上，以使負(fù)載濃度以CeO2計(jì)為12wt％。將所得物在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)。使由烘焙獲得的載體粉末負(fù)載氫氧化四氨合鉑溶液，以使鉑負(fù)載濃度以Pt計(jì)為0.3wt％。將所得物在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得催化劑粉末A。將166.5g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑(D50)為3μm。
接下來，生產(chǎn)用于形成于第一催化劑層上的第二催化劑層(頂層)漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層的漿料的方法如下。首先，將硝酸銠水溶液負(fù)載在具有比表面積約50m2/g的ZrO2上，以使負(fù)載濃度以Rh計(jì)為0.5wt％。將獲得的液體在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得催化劑粉末B。將29.5g催化劑粉末B、58.8g催化劑粉末A、58.8g二氧化鈰粉末、14.8g氧化鋁溶膠、150g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑(D50)是3μm。然后，將88.3g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在90g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接著，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元(cell)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量95g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量85g/L的第二催化劑層。
通過上述方法制造的催化劑采用顯微鏡觀察。圖2A到2C是觀察到的實(shí)施例1的催化劑的截面顯微照片。圖2A和2B是垂直于通孔縱向的橫截面視圖，圖2C是平行于縱向的橫截面視圖。從圖2A到2C可以看出，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明催化劑頂層的第二催化劑層表面被粗糙化，輪廓最大高度(Rz)是10至20μm。
(對(duì)比例1)對(duì)比例1與實(shí)施例1相同，除了第二催化劑層不含有粗糙化材料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層(頂層)的漿料以形成不含粗糙化材料的第二催化劑層的方法如下。將29.5g催化劑粉末B、58.8g催化劑粉末A、58.8g二氧化鈰粉末、88.3g γ-氧化鋁、14.8g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨；由此獲得催化劑漿料D。催化劑漿料D的平均粒徑是3μm。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料D)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，其與實(shí)施例1的基材相同，并將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量95g/L的第二催化劑層。
隨后，將催化劑漿料D涂布于第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。催化劑漿料D在130℃下干燥，然后400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量85g/L的催化劑層。
通過上述方法制造的催化劑采用顯微鏡觀察。圖3A到3C是觀察到的對(duì)比例1的催化劑的截面顯微照片。圖3A和3B是垂直于通孔縱向的橫截面視圖，圖3C是平行于縱向的橫截面視圖。從圖3A到3C可以看出，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明催化劑頂層的第二催化劑層表面是平滑的，輪廓最大高度(Rz)小于2μm。
接下來，將實(shí)施例1和對(duì)比例1的廢氣凈化催化劑經(jīng)受耐久試驗(yàn)。在該耐久試驗(yàn)中，將催化劑安裝于3500cc汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，并將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在催化劑進(jìn)口溫度900℃時(shí)運(yùn)行30小時(shí)。
通過測(cè)量轉(zhuǎn)化率進(jìn)行催化劑的性能評(píng)價(jià)。具體地說，將催化劑安裝于3500cc汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)上，催化劑進(jìn)口溫度以10℃/分鐘從150℃升高到500℃。測(cè)量在催化劑進(jìn)口和出口處廢氣中HC、CO和NOx的組分密度，同時(shí)升高溫度，由下列公式計(jì)算組分轉(zhuǎn)化率。
HC轉(zhuǎn)化率(％)＝[(催化劑進(jìn)口HC濃度)-(催化劑出口HC濃度)]/(催化劑進(jìn)口HC濃度)×100CO轉(zhuǎn)換率(％)＝[(催化劑進(jìn)口CO濃度)-(催化劑出口CO濃度)]/(催化劑進(jìn)口CO濃度)×100NOx轉(zhuǎn)化率(％)＝[(催化劑進(jìn)口NOx濃度)-(催化劑出口NOx濃度)]/(催化劑進(jìn)口NOx濃度)×100圖4和5是分別示出實(shí)施例1和對(duì)比例1的廢氣凈化催化劑的催化劑進(jìn)口溫度與HC轉(zhuǎn)化率和NOx轉(zhuǎn)化率之間關(guān)系的曲線圖?；诖藬?shù)據(jù)，每一轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)的溫度由T50顯示。實(shí)施例1和對(duì)比例1的廢氣凈化催化劑的50％轉(zhuǎn)化率時(shí)的溫度見表1。
表1

由表1可以看出，頂層催化劑表面中具有輪廓最大高度(Rz)為10至20μm粗糙度的實(shí)施例1的催化劑，HC和NOx轉(zhuǎn)化率的T50分別比對(duì)比例1低，并提供優(yōu)異的凈化性能。
圖6是示出整個(gè)催化劑轉(zhuǎn)化率K的自然對(duì)數(shù)和溫度的倒數(shù)之間關(guān)系的曲線圖。此處，轉(zhuǎn)化率K是通過將實(shí)施例1和對(duì)比例1的HC、CO和NOx轉(zhuǎn)化率積分獲得的值。從圖6的結(jié)果可以看出，含有粗糙化材料的實(shí)施例1對(duì)催化劑和廢氣之間的接觸頻率的作用是對(duì)比例1的差不多兩倍。
(實(shí)施例2)實(shí)施例2與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料C中α-氧化鋁纖維的纖維直徑是3μm。
(實(shí)施例3)實(shí)施例3與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料C中α-氧化鋁纖維的纖維直徑是6μm，漿料A和C的平均粒徑是5μm。平均粒徑通過改變研磨時(shí)間至30分鐘來調(diào)節(jié)(實(shí)施例1中具有平均粒徑3μm的漿料的研磨時(shí)間為150分鐘)。用于研磨的氧化鋁球直徑為5mm，其與實(shí)施例1中的相同。
(實(shí)施例4)實(shí)施例4與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料C中α-氧化鋁纖維的纖維直徑是7μm，漿料A和C的平均粒徑是5μm。
(對(duì)比例2)對(duì)比例2與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料C中α-氧化鋁纖維的纖維直徑是1μm。
對(duì)于實(shí)施例1至4和對(duì)比例2，當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，溫度檢測(cè)結(jié)果(T50)示于表2。
表2

從表2可以看出，實(shí)施例1至4具有低T50和優(yōu)異的凈化性能。另一方面，關(guān)于對(duì)比例2，T50比實(shí)施例1至4的高，這是因?yàn)榇植诨牧系睦w維直徑小且輪廓最大高度(Rz)小于2μm。
(實(shí)施例5)實(shí)施例5是其中粗糙化材料為無機(jī)顆粒的實(shí)施例。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層(頂層)漿料以形成含有無機(jī)顆粒的第二催化劑層的方法如下。首先，將硝酸銠水溶液負(fù)載在具有比表面積約50m2/g的ZrO2上，以使負(fù)載濃度以Rh計(jì)為0.5wt％。將獲得的溶液在120℃下干燥1天，在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得催化劑粉末B。將29.5g催化劑粉末B、58.8g催化劑粉末A、58.8g二氧化鈰粉末、14.8g氧化鋁溶膠、150g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨；由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑(D50)是3μm。與催化劑漿料B分離地，將88.3g γ-氧化鋁和90g水投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，以獲得漿料E作為粗糙化材料。漿料E的平均粒徑是6μm。隨后，將催化劑漿料B和漿料E混合，以獲得催化劑漿料F。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料F)涂布于基材上以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量95g/L的第二催化劑層。
隨后，將催化劑漿料F涂布于第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將漿料F在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量85g/L的催化劑層。
通過上述方法制造的催化劑在單元橫截面切開，并用顯微鏡觀察。觀察顯示第二催化劑層表面被粗糙化，輪廓最大高度為10～20μm。
(實(shí)施例6)實(shí)施例6與實(shí)施例5相同，除了漿料E的平均粒徑為8μm。
(對(duì)比例3)對(duì)比例3與實(shí)施例5相同，除了漿料E的平均粒徑為4μm。
當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，實(shí)施例5和6以及對(duì)比例3的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果示于表3。
表3

從表3可以看出，實(shí)施例5和6具有低T50以及優(yōu)異的凈化性能。另一方面，對(duì)比例的T50高于實(shí)施例5和6的T50，這是因?yàn)樽鳛榇植诨牧系摩?氧化鋁的粒徑小于負(fù)載貴金屬的載體粒徑的兩倍。
(實(shí)施例7)以下描述的實(shí)施例7至10和對(duì)比例4具有不同的第二催化劑層(頂層)與第一催化劑層(底層)的厚度比值。
為了制造實(shí)施例7的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于形成與基材壁接觸的第一催化劑層(底層)漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將166.4g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)用于施涂于第一催化劑層上的第二催化劑層(頂層)漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、88.2g γ-氧化鋁、14.8g氧化鋁溶膠、150g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑是3μm。與催化劑漿料B分離地，將88.2g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在90g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接著，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
(實(shí)施例8)其中生產(chǎn)催化劑漿料A作為用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將130.6g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、45.6g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
施涂于第一催化劑層的用于第二催化劑層的漿料與實(shí)施例7的催化劑漿料C相同。
將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量120g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將漿料C在130℃下干燥，然后400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量40g/L的第二催化劑層。
(實(shí)施例9)其中生產(chǎn)催化劑漿料A作為用于第一催化劑層的催化劑漿料的方法如下。將116.2g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、60.0gγ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
施涂于第一催化劑層的用于第二催化劑層的漿料與實(shí)施例7的催化劑漿料C相同。
將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并將單元中多余漿料由氣流除去。將漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量150g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量10g/L的第二催化劑層。
(實(shí)施例10)生產(chǎn)作為用于第一催化劑層漿料的催化劑漿料A。其中生產(chǎn)催化劑漿料A的方法如下。將114.3g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、61.9g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
施涂于第一催化劑層上的用于第二催化劑層的漿料與實(shí)施例7的催化劑漿料C相同。
將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并將單元中多余漿料由氣流除去。將漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量155g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C附著到第一催化劑層，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量5g/L的第二催化劑層。
(對(duì)比例4)形成第一催化劑層的漿料與實(shí)施例7的催化劑漿料A相同。生產(chǎn)施涂到第一催化劑層上的用于第二催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)上述漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、176.4g γ-氧化鋁粉、14.8g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑為3μm。
將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料B涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料B在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
對(duì)于實(shí)施例7至10和對(duì)比例4，當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率50％時(shí)的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果和催化劑層的涂布量一起示于表4。表4中所示的第一催化劑層與第二催化劑層的涂布量比值可認(rèn)為與第一催化劑層與第二催化劑層的厚度比相同。
表4

從表4可以看出，在實(shí)施例7至10中，含有粗糙化材料的第二催化劑層厚度不超過第一和第二催化劑層厚度總量的一半，第二催化劑層的表面的確被粗糙化。因此，實(shí)施例7至10具有低T50并提供優(yōu)異的凈化性能。尤其是實(shí)施例7至9提供比實(shí)施例10更優(yōu)異的凈化性能，這是因?yàn)閷?shí)施例7至9具有第一催化劑層與第二催化劑層的厚度比值不大于95/5。另一方面，對(duì)比例4在第二催化劑層中不含粗糙化材料。因此，其第二催化劑層表面平滑，其T50高于
(實(shí)施例11)實(shí)施例11與實(shí)施例1相同，除了實(shí)施例1的α-氧化鋁纖維用具有重量比為80/20的α-氧化鋁纖維和γ-氧化鋁纖維混合物代替。
(實(shí)施例12)實(shí)施例12與實(shí)施例1相同，除了實(shí)施例1的α-氧化鋁纖維用具有重量比為75/25的α-氧化鋁纖維和γ-氧化鋁纖維混合物代替。
(實(shí)施例13)實(shí)施例13與實(shí)施例1相同，除了實(shí)施例1的所有α-氧化鋁纖維用γ-氧化鋁纖維代替。
當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，實(shí)施例1和11至13的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果示于表5。
表5

從表5可以看出，實(shí)施例1和11至13中，具有輪廓最大高度為10至20μm的粗糙度可以形成于第二催化劑層的表面，這是因?yàn)榈诙呋瘎雍写植诨牧?。因此，?shí)施例1和11至13具有低T50并提供優(yōu)異的凈化性能。這些實(shí)施例中的實(shí)施例1和11因?yàn)槠浯植诨牧现泻写笥诨虻扔?0wt％的α-氧化鋁，所以其粗糙化材料耐熱。因此，實(shí)施例1和11提供更優(yōu)異的凈化性能而不導(dǎo)致催化劑層的剝離。
(實(shí)施例14)以下描述的實(shí)施例14至17是各自第二催化劑層含有不同類型顆粒狀粗糙化材料的實(shí)施例。實(shí)施例14與實(shí)施例5相同，除了實(shí)施例5中含有的作為粗糙化材料的γ-氧化鋁用α-氧化鋁代替。
(實(shí)施例15)實(shí)施例15與實(shí)施例5相同，除了實(shí)施例5中的粗糙化材料用二氧化鈰(CeO2)代替。
(實(shí)施例16)實(shí)施例16與實(shí)施例5相同，除了實(shí)施例5中的粗糙化材料用二氧化鋯(ZrO2)代替。
(實(shí)施例17)實(shí)施例17與實(shí)施例5相同，除了實(shí)施例5中的粗糙化材料用二氧化鈦(TiO2)代替。
當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，實(shí)施例5和14至17的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果示于表6。
表6

從表6可以看出，實(shí)施例5和14至17中，輪廓最大高度為10～20μm的粗糙度形成于第二催化劑層表面，這是因?yàn)榈诙呋瘎又泻辛綖榇呋瘎┓勰┝絻杀兜念w粒狀粗糙化材料。實(shí)施例5和14至17因此具有低T50，并提供優(yōu)異的凈化性質(zhì)。這些實(shí)施例中，含有具有氧儲(chǔ)存容量的二氧化鈰作為粗糙化材料的實(shí)施例15比其它實(shí)施例具有更高的催化活性，提供更好的凈化性能。
(實(shí)施例18)以下描述的實(shí)施例18和19是各自第二催化劑層的催化劑顆粒具有不同粒徑的實(shí)施例。實(shí)施例18與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料A和B的平均粒徑為6μm。
(實(shí)施例19)實(shí)施例19與實(shí)施例1相同，除了催化劑漿料A和B的平均粒徑為7μm。
當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，實(shí)施例1、18和19的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果示于表7。催化劑漿料的平均粒徑可以認(rèn)為與負(fù)載貴金屬的載體的粒徑相同。
表7

從表7可以看出，實(shí)施例1、18和19均具有優(yōu)異的凈化性能。尤其是實(shí)施例1和18，其中各自負(fù)載貴金屬的載體粒徑不超過6μm，提供更優(yōu)異的凈化性能。
(實(shí)施例20)以下描述的實(shí)施例20和21以及對(duì)比例5至7是具有不同的負(fù)載貴金屬載體與粗糙化材料重量比的實(shí)施例。
為了制造實(shí)施例20的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于第一催化劑層(底層)的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將166.4g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)用于形成于第一催化劑層上的第二催化劑層(頂層)漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、14.8g氧化鋁溶膠、100g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑是3μm。
與催化劑漿料B分離地，將176.4g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在140g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
(實(shí)施例21)為了制造實(shí)施例21的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于第一催化劑層(底層)的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將166.4g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)施涂于第一催化劑層的用于第二催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、161.4g γ-氧化鋁、14.8g氧化鋁溶膠、190g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑是3μm。
與催化劑漿料B分離地，將15g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在50g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
(對(duì)比例5)為了制造對(duì)比例5的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于形成與基材壁接觸的第一催化劑層(底層)的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將166.4g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)施涂于第一催化劑層的第二催化劑層(頂層)漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層漿料的方法如下。將乙酸鈰水溶液負(fù)載到具有比表面積約200m2/g的γ-氧化鋁上，以使負(fù)載濃度以CeO2計(jì)為12wt％。將獲得的液體在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)。使烘焙獲得的載體粉末負(fù)載氫氧化四氨合鉑溶液以使鉑負(fù)載濃度以Pt計(jì)是1.0wt％。將獲得的液體在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得催化劑粉末C。將17.6g催化劑粉末C、14.8g氧化鋁溶膠、50g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑是3μm。將210g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在200g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，將催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
(對(duì)比例6)為了制造對(duì)比例6的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于形成與基材壁接觸的第一催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將166.4g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)施涂于第一催化劑層上的用于第二催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層的漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、171.4g γ-氧化鋁粉、14.8g氧化鋁溶膠、210g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑為3μm。
與催化劑漿料B分離地，將5g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)分散在30g水中并攪拌。然后將獲得的液體投入催化劑漿料B中并進(jìn)一步攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)和用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料C)施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。催化劑漿料A在130℃下干燥，然后400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，催化劑漿料C涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第二催化劑層。
當(dāng)H C轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，實(shí)施例7、20和21和對(duì)比例5和6的溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果示于表8。
表8

從表8可以看出，實(shí)施例7、20和21，其中各自負(fù)載貴金屬的載體與粗糙化材料的重量比在60/40至98/2范圍內(nèi)，均提供優(yōu)異的凈化性能。另一方面，重量比為58/42的對(duì)比例5凈化性能劣于實(shí)施例7、20和21，這是因?yàn)槠浯呋M分的量少。重量比為99/1的對(duì)比例6在第二催化劑層表面具有輪廓最大高度小于2μm的粗糙度，其凈化性能劣于實(shí)施例7、20和21。
(對(duì)比例7)對(duì)比例7是其中負(fù)載貴金屬的載體顆粒(催化劑顆粒)不包含在與廢氣接觸的頂層，而是包含在粗糙度形成材料中。
為了制造對(duì)比例7的廢氣凈化催化劑，首先，生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)用于第一催化劑層的漿料的方法如下。將乙酸鈰水溶液負(fù)載到具有比表面積約200m2/g的γ-氧化鋁上，以使負(fù)載濃度以CeO2計(jì)為12wt％。將獲得的液體在120℃下干燥1天，并在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得催化劑粉末A。將166.5g催化劑粉末A、52.8g二氧化鈰粉末、9.8g γ-氧化鋁粉、21g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料A。催化劑漿料A的平均粒徑為3μm。
接下來，生產(chǎn)施涂于第一催化劑層上的用于第二催化劑層的漿料。其中生產(chǎn)用于第二催化劑層漿料的方法如下。將58.8g催化劑粉末A、176.4g γ-氧化鋁粉、14.8g氧化鋁溶膠、240g水和10g硝酸投入磁性球磨機(jī)中混合并研磨，由此獲得催化劑漿料B。催化劑漿料B的平均粒徑為3μm。
下一步，生產(chǎn)用于形成第二催化劑層上的纖維層的漿料，其生產(chǎn)方法如下。將235g作為粗糙化材料的氧化鋁纖維(α-氧化鋁纖維，纖維直徑5μm)和15g氧化鋁溶膠分散在240g水和10g硝酸中，然后攪拌，由此獲得催化劑漿料C。
接下來，將用于第一催化劑層的漿料(催化劑漿料A)、用于第二催化劑層的漿料(催化劑漿料B)和用于纖維層的漿料(催化劑漿料C)依次施涂于基材以生產(chǎn)第一和第二催化劑層以及纖維層。其中生產(chǎn)第一和第二催化劑層的方法如下。首先，將催化劑漿料A涂布在堇青石單塊基材(0.12L，400單元)上，并且將單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料A在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量80g/L的第一催化劑層。
隨后，催化劑漿料B涂布在第一催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將催化劑漿料B在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量50g/L的第二催化劑層。
接下來，催化劑漿料C涂布在第二催化劑層上，并且單元中多余的漿料由氣流除去。將漿料C在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此獲得具有涂布量30g/L的纖維層。該纖維層不含負(fù)載貴金屬的載體。
然后，使貴金屬負(fù)載在第一和第二催化劑層，前述層形成其上的堇青石單塊基材浸漬于氫氧化四氨合鉑溶液中，在130℃下干燥，然后在400℃下烘焙1小時(shí)，由此形成催化劑。
對(duì)于對(duì)比例7，當(dāng)HC轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，溫度(T50)檢測(cè)結(jié)果與實(shí)施例7的值一起示于表9中。
表9

從表9可以看出，其中催化劑頂層僅含纖維的對(duì)比例7的凈化性能劣于實(shí)施例7。據(jù)認(rèn)為這是因?yàn)橘F金屬幾乎不附著于纖維，并且由于催化劑的使用附著的貴金屬進(jìn)行燒結(jié)。
申請(qǐng)日為2005年10月28日的日本專利申請(qǐng)No.P2005-314519的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
盡管上述通過參考本發(fā)明的某些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在此教導(dǎo)下進(jìn)行改變是顯而易見的。本發(fā)明的范圍參考下列權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化催化劑，其包括基材；和形成于基材內(nèi)壁上并由至少單層組成的催化劑層，該催化劑層含有負(fù)載貴金屬的載體，其中，在催化劑層中，頂層表面輪廓最大高度不小于2μm且不大于50μm，該頂層含有負(fù)載貴金屬的載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化催化劑，其中，該頂層含有粗糙化材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，在催化劑層厚度方向上，從該催化劑層的該頂層表面到該催化劑層總厚度的一半范圍內(nèi)包含該粗糙化材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該粗糙化材料包含在該催化劑層的多層中的該頂層，和除該頂層外的該催化劑層的厚度與該頂層的厚度比在50/50至95/5的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該粗糙化材料由無機(jī)材料纖維組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢氣凈化催化劑，其中，該纖維含有大于或等于80wt％的α-Al2O3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢氣凈化催化劑，其中，該纖維的截面直徑不小于3μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該粗糙化材料由無機(jī)材料顆粒組成，和該頂層中的該載體的平均粒徑是該無機(jī)材料顆粒平均粒徑的兩倍或更大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢氣凈化催化劑，其中，該無機(jī)材料顆粒是選自鋁、鈰、鋯和鈦的至少一種金屬的氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢氣凈化催化劑，其中，該無機(jī)材料顆粒含有α-Al2O3。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該催化劑層中的該載體與該粗糙化材料的重量比在98/2至60/40的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該載體的平均粒徑不小于2μm且不大于6μm。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化催化劑，其中，該貴金屬是選自鉑、鈀和銠的至少一種，和該載體是選自鋁、鈰、鋯和鑭的至少一種金屬的氧化物。
14.一種制造廢氣凈化催化劑的方法，其包括制備負(fù)載貴金屬且由氧化物組成的載體粉末；制備含有該載體粉末和粗糙化材料的漿料；和將該漿料施涂到基材內(nèi)壁上，隨后干燥和烘焙以形成催化劑層。
全文摘要
本發(fā)明的廢氣凈化催化劑具有基材和形成于基材內(nèi)壁上并由至少單層組成的催化劑層。該催化劑層含有負(fù)載貴金屬的載體。此外，催化劑層中頂層表面輪廓最大高度不小于2μm且不大于50μm，該頂層含有負(fù)載貴金屬的載體。
文檔編號(hào)B01J35/04GK1958154SQ20061015013
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者中村雅紀(jì), 菅克雄, 宮崎清, 池澤純 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社