JP2001300319A - 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒及びその製造方法Info
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Abstract
される高濃度のHCを有効に浄化でき、耐久後でもHC
吸着材(HC吸着触媒成分)や三元触媒成分の剥離や脱
落を防止し、長期に亘って排気ガスを効率よく浄化でき
る排気ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 担体に、炭化水素吸着材層と触媒金属層
とを順次被覆して成り、炭化水素吸着材層がゼオライト
とコロイダルシリカとを含有し、このコロイダルシリカ
の粒子径が5〜100nm、形状が鎖状及び/又は球状
であり、炭化水素吸着材層に1〜50%の割合で含有さ
れる排気ガス浄化用触媒である。Si/2Al比が20
〜2000のβ−ゼオライトを用いる。コロイダルシリ
カを含有するコーティング液、及び触媒金属を含有する
コーティング液を担体上に順にコートし、炭化水素吸着
剤層及び触媒金属層を形成して排気ガス浄化用触媒を製
造する。
Description
媒及びその製造方法に係り、更に詳細には、内燃機関か
ら排出される炭化水素(以下、「HC」と略す)、一酸
化炭素(以下、「CO」と略す)及び窒素酸化物(以
下、「NOx」と略す)などの排気ガスを浄化でき、特
に炭化水素を効率良く浄化することができる排気ガス浄
化用触媒及びその製造方法に関する。本発明の排気ガス
浄化用触媒は、例えば、自動車等の内燃機関からエンジ
ン始動直後の低温時に排出される排気ガスを好適に浄化
させるために用いられ、特にエンジン始動後の低温域
(コールド域)における炭化水素(HC)を効率よく浄
化できる。
域で大量に発生される炭化水素(HC)の浄化を目的と
して、ゼオライトを用いたいわゆるHC吸着触媒が開発
されており、このHC吸着触媒は、ゼオライトを主成分
とするHC吸着触媒成分層と三元触媒成分層を一体構造
型担体に被覆して構成されている。かかるHC吸着触媒
は、HC吸着触媒成分が、三元触媒が浄化機能を有効に
発揮できないエンジン始動時の排気ガス低温域において
大量に排出されるHCを一時的に吸着・保持し、その
後、排気ガス温度が上昇し三元触媒成分が活性化したと
きに、吸着HCを徐々に脱離し、HCを浄化し得るもの
である。
ス中のHC種分布とゼオライトの有する細孔径とに相関
があるため、好適な細孔径を有するゼオライトを使用す
る必要がある。このため、従来は、MFI型ゼオライト
をメインに、他の細孔径を有するゼオライト(例えば、
USY型など)をブレンドし、細孔径分布を調整したH
C吸着触媒成分が使用されている。しかし、耐久後で
は、温度や水蒸気存在下における結晶構造の安定性や細
孔径の歪み度合いがゼオライト種によって異なるため、
ゼオライト種間の吸着・脱離特性の差異が拡大し、排気
ガス中のHC種の吸着力及び保持力が不十分となること
があった。これに対し、耐久後の吸着性能を確保するた
め、耐熱性に優れるシリカアルミナ比(Si/2Al
比)の高いゼオライト(以下、「ハイシリカゼオライ
ト」と省略する)を使用することが提案されている。
(Rh)、白金(Pt)及びパラジウム(Pd)等の貴
金属種を同一層に共存させた仕様や、Rh層とPd層と
を塗り分けた仕様等が提案されている。例えば、特開平
2−56247号公報では、ゼオライトを主成分とする
第1層の上に、Rh、Pt及びPd等の貴金属を主成分
とする第2層を設けた排気ガス浄化用触媒が提案されて
いる。
れる排気ガス中のHCを低減させるため、HC吸着材を
用いて一時的にHCを貯蔵し、下流(後段)に設置した
三元触媒が活性化した後に脱離させ、脱離HCを三元触
媒で浄化する方法が提案されている。例えば、特開平6
−74019号公報、特開平7−144119号公報、
特開平6―142457号公報、特開平5−59942
号公報及び特開平7−102957号公報に記載されて
いるシステムなどがある。
路にバイパスを設け、エンジン始動直後のコールド時
(低温時)に排出されるHCをバイパス流路に配置した
HC吸着材に一旦吸着させ、その後排気流路を切り換
え、後段の三元触媒が活性化した後に排気ガスの一部を
HC吸着材に流通して吸着HCを脱離させ、脱離したH
Cを徐々に後段の三元触媒で浄化するシステムが開示さ
れている。
は、コールド時に前段の三元触媒に熱を奪わせ中段のH
C吸着触媒の吸着効率を向上し、前段の三元触媒活性後
は、タンデム配置した中段のHC吸着材を介して後段の
三元触媒に反応熱を伝熱し易くし、後段の三元触媒の浄
化を促進するシステムが開示されている。
は、低温域で吸着したHCが脱離する際に、脱離HCを
含む排気ガスを熱交換器で予熱し三元触媒での浄化を促
進するコールドHC吸着除去システムが開示されてい
る。
は、触媒配置とバルブによる排気ガスの流路の切り換え
によって、HC吸着材の昇温を緩慢にし、コールドHC
の吸着効率を向上するシステムが開示されている。
は、後段の酸化・三元触媒の浄化性能を向上するため、
前段の三元触媒と中段のHC吸着材との間に空気を供給
し、後段の酸化・三元触媒の活性化を促進するシステム
が開示されている。
HC吸着触媒では、耐久後にHC吸着成分層のゼオライ
トの結晶構造が破壊されたり細孔径の歪みが大きくなる
と、上層の三元触媒成分層が活性化する前に吸着したH
Cが脱離されてしまうため、脱離HCの浄化効率が著し
く悪化し、排気ガス浄化用触媒として機能しないという
課題があった。
i/2Al比の増大やゼオライト骨格中に多価金属元素
を導入する方法が効果的であるが、ハイシリカゼオライ
トを用いると、ゼオライト粒子表面の疎水性が増大して
無機バインダーとの結合性が著しく低下するため、水系
スラリーではゼオライトが分離沈降しコーティング性が
悪化するという課題があった。更に、耐久後において
は、HC吸着触媒成分層と三元触媒成分層との結着力が
著しく低下し三元触媒成分層が剥離・脱落するため、H
C、CO及びNOxをバランス良く浄化できないという
課題があった。
C吸着材を用いたシステムでは、HC吸着材の耐久性が
不十分なため、耐久後はHC吸着率が低下し、しかも後
段の三元触媒が活性化する前にHCが脱離し、エミッシ
ョンを悪化させることがあった。そこで、HC吸着材の
吸着効率の向上やHC脱離の遅延化を図るため、高温ガ
スのバイパス方法や三元触媒を暖機するための熱交換器
が使用されている。しかしながら、システム構成が煩雑
化し十分な効果が得られず、しかも、コストが著しく上
昇してしまうため、耐久性と吸着効率の高いHC吸着材
の開発という課題があった。
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、エンジン始動直後のコールド域において排出される
高濃度のHCを有効に浄化でき、耐久後でもHC吸着材
(HC吸着触媒成分)や三元触媒成分の剥離や脱落を防
止し、長期に亘って排気ガスを効率よく浄化できる排気
ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供することにあ
る。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、排気ガス浄化用触
媒のHC吸着材層に、ゼオライトとともに所定の粒子径
及び形状を有するコロイダルシリカを含有させることに
より、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完
成するに至った。
体に、下層としての炭化水素吸着材層と、上層としての
触媒金属層とを順次被覆して成る排気ガス浄化用触媒で
あって、下層の上記炭化水素吸着材層が、ゼオライトと
コロイダルシリカとを含有し、このコロイダルシリカ
は、粒子径が5〜100nmで、形状が鎖状及び/又は
球状であり、上記炭化水素吸着材層に1〜50%の割合
で含有されることを特徴とする。
形態は、上記ゼオライトとして、Si/2Al比が20
〜2000のβ−ゼオライトを含有することを特徴とす
る。
好適形態は、上記ゼオライトとして、Si/2Al比が
20〜2000のβ−ゼオライトと、MFIゼオライ
ト、Y型ゼオライト、USYゼオライト及びモルデナイ
トから成る群より選ばれた少なくとも1種のゼオライト
と、を含有することを特徴とする。
更に他の好適形態は、上記ゼオライトが、メソポーラス
シリカによる疎水化処理を施されて成ることを特徴とす
る。
好適形態は、上記炭化水素吸着材層に含まれるゼオライ
トが、パラジウム、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウム、銀、イットリウム、ランタン、セ
リウム、ネオジウム、リン、ホウ素及びジルコニウムか
ら成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含有する
ことを特徴とする。
他の好適形態は、上記触媒金属層が、アルカリ金属及び
/又はアルカリ土類金属を含有することを特徴とする。
製造方法は、上記排気ガス浄化用触媒を製造する方法で
あって、上記コロイダルシリカを含有するコーティング
液、及び触媒金属を含有するコーティング液を、上記担
体上に順にコートし、上記炭化水素吸着剤層及び触媒金
属層を形成することを特徴とする。
媒について詳細に説明する。本発明の排気ガス浄化用触
媒は、担体に、ゼオライトとコロイダルシリカを含有す
る炭化水素吸着材層(以下、「HC吸着材層」と略す)
と、触媒金属層とを順次被覆して成る。なお、本明細書
において「%」は、特記しない限り質量百分率を示す。
成例を示す。図3aに示す排気ガス浄化用触媒は、担体
の一例であるハニカム状モノリス担体10を用いて構成
されており、この担体10のセル内部においては、HC
吸着材層11(β−ゼオライトを主成分とする層)が第
1層として被覆され、その上に触媒金属層12(三元触
媒成分層)が第2層として被覆され、排気ガスはガス通
過部14を流通する。このため、排気ガス浄化用触媒
は、HC吸着・脱離能特性と脱離HCの浄化性能とを有
効に発現し得る。即ち、HC吸着材層11はHCトラッ
パーとして機能し、触媒金属層12はNOx吸着・三元
浄化機能を有し得る。よって、本発明の排気ガス浄化用
触媒は、三元触媒としても十分に機能させることがで
き、コールド域のみならずホット域のエミッション低減
を図ることもできる。また、図3bに示すように、HC
吸着材層11及び触媒金属層12とともに、各種触媒成
分をアルミナなどの多孔質基材に担持したアルミナ層1
3などを担体10にコートすることができる。このとき
は、排気ガス浄化能がより発揮され易い。なお、かかる
多孔質基材は、耐熱性の高いものであることが好まし
く、特に、比表面積が50〜300m2/g程度の活性
アルミナが望ましい。
る。上記HC吸着材層はゼオライトとコロイダルシリカ
を含有して成るものである。ここで、コロイダルシリカ
とは、負に帯電した無定形シリカ粒子が水中に分散しコ
ロイド状態であるものをいい、通常、シリカ粒子は球形
であることが多い。上記HC吸着材層に含まれるコロイ
ダルシリカは、鎖状(図2−1b)及び/又は球状(図
2−1a)の粒子形状を有し、ゼオライト表面には、図
2に示すように付着する。このとき、ゼオライト粒子の
表面全体に付着した上記コロイダルシリカ粒子により、
ゼオライト粒子の表面にはシラノール基(SiOHな
ど)及び水酸化物イオン(OH−)の層が形成され、コ
ロイダルシリカは図1に示すような原子構造(原子骨
格)を成して存在する。また、アルカリイオンにより電
気二重層が形成され、各粒子間(ゼオライト粒子間)の
反発により安定化される。
5〜100nmとし、HC吸着材の総量に対して1〜5
0%の割合でHC吸着材層に含有させる。これより、ゼ
オライト粒子の表面にコロイダルシリカが均一に付着さ
れる。言い換えれば、ゼオライト粒子を核としてコロイ
ダルシリカ粒子がゼオライト粒子表面全体に付着し、上
記電気二重層を形成し、無機バインダー成分としての役
割を果たす。
む水系スラリーとしても、ゼオライト粒子と溶媒である
水溶液とが分離せず、担体などへの均一なコーティング
が可能となる。また、ゼオライトスラリー中でゼオライ
ト粒子同士が過度に吸着して粘性が増大してしまうのを
抑制したり、長期保存時のゲル化及び凝集などが制御で
きる。更に、担体、HC吸着材層及び触媒金属層の間の
結着力が増大し、長時間の熱履歴を受けた後に、モノリ
ス担体上からHC吸着材層が剥離すること、及びHC吸
着材層から隣接層が剥離・脱落することを防ぐことがで
きる。以上のことから、長期に亘りHC吸着材層の劣化
を抑制できる。
イトは、公知のゼオライトから適宜選択することができ
るが、特に、常温から比較的高い温度(評価条件によっ
て吸着可能な温度域が異なるが、例えば100℃)で、
しかも水存在雰囲気下であっても十分なHC吸着能を有
し、大きさの異なる多様なHC種に対応できる幅広い吸
着能を有し、且つ高い耐久性(耐久後の構造安定性)を
有するゼオライトを選択して用いることが望ましい。
ライト、特にSi/2Al比が20〜2000のβ−ゼ
オライトを挙げることができる。Si/2Al比が20
未満では、耐熱性が低く、耐久後に十分な吸着能が得ら
れないことがある。また、Si/2Al比が2000超
では、更なる耐熱性の向上効果が得られず、更にβ−ゼ
オライトからのHC脱離が著しく速まるためHC浄化能
が低下してしまうことがある。
分に応じて、細孔径や細孔構造の異なるMFIゼオライ
ト、Y型ゼオライト、USYゼオライト又はモルデナイ
ト及びこれらの任意の混合材を併用することができ、こ
れにより、該排気ガス中に含まれる分子径の異なる多様
なHC種に応じて、幅広い吸着能を発揮することができ
る。
FIゼオライト、Y型ゼオライト、USYゼオライト又
はモルデナイト及びこれらの任意の混合材は、HC吸着
材層に含まれる総ゼオライト量に対して5〜50%の割
合で含有されることが望ましい。5%未満では各種ゼオ
ライトの転化効果が充分に得られず、50%を超えると
HCの総吸着量が低下することがある。
ーラスシリカによる疎水化処理を施されて成ることが好
ましい。特に、Si/2Al比が20〜2000のβ−
ゼオライトに疎水化処理を施すことが望ましく、ゼオラ
イトの耐熱性を向上すること及び結晶構造の安定化を図
ることができ、初期から耐久後まで優れたHC吸着能を
発揮できる。Si/2Al比が20未満ではゼオライト
(β−ゼオライト)に十分な耐久性が得にくく、200
0を超えると耐久性の改良効果が飽和するとともに脱離
特性が悪化し易い。なお、ここで「メソポーラスシリカ
による疎水化処理」とは、メソポーラスシリカの微細粒
子をゼオライトに含浸担持することをいう。
(Pd)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(C
a)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、銀
(Ag)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セ
リウム(Ce)、ネオジウム(Nd)、リン(P)、ホ
ウ素(B)又はジルコニウム(Zr)及びこれらの任意
の混合物を含有することができる。これより、ゼオライ
ト自体では吸着しにくい小分子径HCの吸着能が向上で
き、初期から耐久後まで優れたHC吸着能を発揮でき
る。また、吸着したHCの脱離を遅延化できる(脱離抑
制能を向上できる)ため、HCの浄化能がより向上でき
る。更に、上述のPd、Mg、Ca、Sr、Ba、A
g、Y、La、Ce、Nd、P、B又はZr及びこれら
の任意の混合物は、HC吸着材層の総ゼオライト量に対
して1〜20%の割合で含有されることが望ましい。含
有量が1%未満では上記改良効果が充分に得られず、2
0%を超えるとゼオライトの細孔が閉塞され易く、HC
吸着能が悪化してしまうことがある。なお、含有方法と
しては、イオン交換法、含浸法及び浸漬法などの常法に
より各種ゼオライトに担持することなどを例示できる。
d)、白金(Pt)又はロジウム(Rh)及びこれらの
任意の混合物を含有することがよい。これらHC浄化触
媒成分と上記HC吸着材層のゼオライトとが密に接触す
ることにより、脱離されるHCを早期に高確率で浄化で
き、HC浄化効率が向上できる。即ち、HC低温活性に
優れているPdを含むときは、ゼオライトから脱離され
るHCを優先的に浄化することができる。また、Pdと
ともにRhを含むときは理論空燃比より僅かにリッチ雰
囲気にシフトした排気ガスが流れても、HC、CO及び
NOxをバランスよく浄化できる。更に、Ptを含むと
きは耐被毒性を向上できる。また、上記貴金属は上述の
ように三元浄化機能を担うが、これらの含有量は触媒容
量1Lに対して0.01〜10g/Lとすることが望ま
しい。含有量が0.01g/L未満では上記改良効果を
充分に得にくく、10g/Lを超えると改良効果が飽和
することがある。
び/又はアルカリ土類金属を含有することができる。こ
の場合は、特にパラジウムに対するHC吸着被毒作用が
緩和され、低温活性の向上が図れる。上記アルカリ金属
やアルカリ土類金属としては、カリウム(K)、ナトリ
ウム(Na)、セシウム(Cs)、マグネシウム(M
g)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)又
はバリウム(Ba)及びこれらの任意の混合化合物を例
示できるが、特にBaが好適である。
は、担体に上記HC吸着材層と触媒金属層をコートし
て、HC、CO及びNOxの浄化性能のバランスがよい
ウォッシュコート層構造を形成し得るが、かかる担体と
しては、耐熱性材料から成るハニカム状のモノリス担体
やメタル担体を使用することが好ましい。特に、自動車
の排気ガス中を浄化するに当たっては、図3に示すよう
なハニカム状担体10を用いることにより、触媒と排気
ガスとの接触面積を大きくすることができ、更には圧力
損失も抑制でき、振動・摩擦にも強くなるため、より有
効である。なお、このハニカム状担体としては、一般に
セラミックス等のコーディエライト質のものが多く用い
られるが、フェライト系ステンレス等の金属材料から成
るハニカム状担体を用いることも可能であり、更には触
媒材料粉末自体をハニカム状に成形してもよい。
使用形態につき説明する。本発明の排気ガス浄化用触媒
は、単独でも良好な浄化性能を発揮するが、例えば、図
4に示すように、排気ガス流路21の上流側(エンジン
20側)に通常の三元触媒22を配置し、その下流側に
本発明の排気ガス浄化用触媒23を配置すれば、エンジ
ン始動時などのコールドリーン域におけるHC及びNO
xの優れた吸着浄化性能の発揮により、排気ガスの浄化
効率を顕著に改善することができる。
記コロイダルシリカを含有するコーティング液、及び触
媒金属を含有するコーティング液を、上記担体上に順に
コートし、上記HC吸着剤層及び触媒金属層を形成して
得られる。このとき、上記コーティング液は、コロイダ
ルシリカ微粒子や各種触媒金属を水などに混合攪拌して
適宜調整したものを使用できる。
比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。
2Al=50)475g、粒子径が40〜100nm
で、粒子の形状が鎖状のコロイダルシリカ(固形分20
%、日産化学製ST−UP)125g、純水1000g
を磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリー液を
得た。このスラリー液をコージェライト質モノリス担体
(600セル/4ミル、1.3L)に付着させ、空気流
にてセル内の余剰のスラリーを取り除いて乾燥し、40
0℃で1時間焼成した。この時の塗布量として、焼成後
にゼオライト成分層のコート重量が250g/Lになる
までコーティング作業を繰り返し、触媒1aを得た。
酸パラジウム水溶液を含浸し、150℃で24時間乾燥
した後、400℃で1時間、次いで、600℃で1時間
焼成し、Pd担持アルミナ粉末(粉末a)を得た。この
粉末aのPd濃度は8.0%であった。La1モル%と
Zr32モル%を含有するセリウム酸化物粉末に、ジニ
トロジアミンパラジウム水溶液を含浸し、150℃で2
4時間乾燥した後、400℃で1時間、次いで、600
℃で1時間焼成し、Pd担持セリウム酸化物粉末(粉末
b)を得た。この粉末bのPd濃度は4.0%であっ
た。上記Pd担持アルミナ粉末(粉末a)400g、P
d担持セリウム酸化物粉末(粉末b)141g、炭酸バ
リウム粉末64g、硝酸酸性アルミナゾル9.3g(ベ
ーマイトアルミナ10%に10%硝酸を添加して得られ
たゾル)、及び純水1000gを磁性ボールミルに投入
し、混合粉砕してスラリー液を得た。このスラリー液を
上記コート触媒1aに付着させ、空気流にてセル内の余
剰のスラリーを取り除いて乾燥し、400℃で1時間焼
成し、コート層重量60g/Lになるまでコーティング
作業を繰り返し、触媒1bを得た。
ウム水溶液を含浸し、150℃で24時間乾燥した後、
400℃で1時間、次いで、600℃で1時間焼成し、
Rh担持アルミナ粉末(粉末c)を得た。この粉末cの
Rh濃度は5.0%であった。Ce3mol%を含むア
ルミナ粉末に、ジニトロジアミン白金水溶液を含浸し、
150℃で24時間乾燥した後、400℃で1時間、次
いで、600℃で1時間焼成し、Pt担持アルミナ粉末
(粉末d)を得た。この粉末dのPt濃度は5.0%で
あった。上記Rh担持アルミナ粉末(粉末c)283
g、Pt担持アルミナ粉末(粉末d)94g、La1モ
ル%とCe20モル%を含有するジルコニウム酸化物粉
末100g、硝酸酸性アルミナゾル23gを磁性ボール
ミルに投入し、混合粉砕してスラリー液を得た。このス
ラリー液を上記コート触媒1bに付着させ、空気流にて
セル内の余剰のスラリーを取り除いて乾燥し、400℃
で1時間焼成し、コート層重量50g/L(総コート量
360g/L)になるまでコーティング作業を繰り返
し、排気ガス浄化用触媒(触媒1c)を得た。
酸性アルミナゾル1000g(ベーマイトアルミナ10
%に10%の硝酸を添加することによって得られたゾ
ル)、純水500gを磁性ボールミルに投入し、混合粉
砕してスラリー液を得た。このスラリー液をコージェラ
イト質モノリス担体(600セル/4ミル、1.3L)
に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを取り
除いて乾燥し、400℃で1時間焼成した。この時の塗
布量として、焼成後に100g/Lになるまでコーティ
ング作業を繰り返し、触媒2aを得た。
00)450g、粒子径が40〜100nmで、粒子の
形状が鎖状のコロイダルシリカ(固形分20%、日産化
学製ST−UP)250g、純水1000gを磁性ボー
ルミルに投入し、混合粉砕してスラリー液を得た。この
スラリー液を触媒−aに付着させ、空気流にてセル内の
余剰のスラリーを取り除いて乾燥し、400℃で1時間
焼成した。この時の塗布量として、焼成後にゼオライト
成分層のコート重量が150g/L(総コート量250
g/L)になるまでコーティング作業を繰り返し、触媒
2bを得た。
施例1と同様の操作を繰り返して、本例の排気ガス浄化
用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=25)450g、粒子径が
40〜100nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダルシ
リカ(固形分20%、日産化学製ST−UP)200
g、及び粒子径が10〜20nmで、粒子の形状が球状
のコロイダルシリカ(固形分20%、日産化学製ST−
O)50gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰
り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=300)450g、粒子径
が40〜100nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダル
シリカ(固形分20%、日産化学製ST−UP)150
gと粒子径が8〜11nmで、粒子の形状が球状のコロ
イダルシリカ(固形分30%、日産化学製ST−S)6
7gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し
て、排気ガス浄化用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=150)300g、粒子径
が40〜100nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダル
シリカ(固形分20%、日産化学製ST−UP)150
gと粒子径が10〜20nmで、粒子の形状が球状のコ
ロイダルシリカ(固形分20%、日産化学製ST−O)
50gと粒子径が8〜11nmで、粒子の形状が球状の
コロイダルシリカ(固形分20%、日産化学製ST−
S)50gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰
り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=75)250g、を用い、
粒子径が40〜100nmで、粒子の形状が鎖状のコロ
イダルシリカ(固形分15%、日産化学製ST−OU
P)1667gを用いた以外は、実施例1と同様の操作
を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=75)300g、MFI
(Si/2Al=200)粉末25g、モルデナイト粉
末(Si/2Al=80)25g、粒子径が40〜10
0nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダルシリカ(固形
分20%、日産化学製ST−UP)750gを用いた以
外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例の排気
ガス浄化用触媒を得た。
ライト粉末(Si/2Al=300)200g、MFI
粉末50g、Y型ゼオライト粉末(Si/2Al=3
0)50g、USYゼオライト粉末(Si/2Al=8
0)50g、モルデナイト50g、粒子径が40〜10
0nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダルシリカ(固形
分20%、日産化学製ST−UP)500g、粒子径が
10〜20nmで、粒子の形状が球状のコロイダルシリ
カ(固形分20%、日産化学製ST−O)250gを用
いた以外は、実施例1の操作を繰り返して、本例の排気
ガス浄化用触媒を得た。
2Al=75)に、Ag1%、P0.5%担持した粉末
350g、MFI粉末にPdを0.5%担持した粉末5
0g、粒子径が40〜100nmで、粒子の形状が鎖状
のコロイダルシリカ(固形分20%、日産化学製ST−
UP)500gを用いた以外は、実施例1と同様の操作
を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
型、Si/2Al=75)340g、β−ゼオライト粉
末(H型、Si/2Al=75)に、Ag1%、P0.
5%担持した粉末10g、β−ゼオライト粉末(H型、
Si/2Al=75)にMg0.01%、Ce0.01
%、Zr0.01%担持した粉末10g、MFI粉末に
Ca0.01%、Y0.01%、B0.01%担持した
粉末10g、モルデナイト粉末にPd0.2%担持した
粉末10g、Y型ゼオライト粉末にSr0.01%、L
a0.01%担持した粉末10g、USYゼオライト粉
末にBa0.01%、Nd0.01%担持した粉末10
g、粒子径が40〜100nmで、粒子の形状が鎖状の
コロイダルシリカ(固形分20%、日産化学製ST−U
P)500gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を
繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
で、粒子の形状が球状のコロイダルシリカ(固形分20
%、日産化学製ST−O)500gと粒子径が4〜6n
mで、粒子の形状が球状のコロイダルシリカ(固形分2
0%、日産化学製ST−XS)250gと粒子径が40
〜100nmで、粒子の形状が鎖状のコロイダルシリカ
(固形分20%、日産化学製ST−UP)500gを用
いた以外は、実施例6と同様の操作を繰り返して、本例
の排気ガス浄化用触媒を得た。
子の形状が球状のコロイダルシリカ(固形分20%、日
産化学製ST−XS)125gを用いた以外は、実施例
6と同様の操作を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触
媒を得た。
で、粒子の形状が球状のコロイダルシリカ(固形分20
%)125gを用いた以外は、実施例6と同様の操作を
繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
で、粒子径が鎖状のコロイダルシリカ(固形分20%、
日産化学製ST−UP)を用いなかった以外は、実施例
1と同様の操作を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触
媒を得た。
アルミナゾルを用いた以外は、実施例1と同様の操作を
繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
00g用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し
て、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
FIを350g用いた以外は、実施例1と同様の操作を
繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
型ゼオライトを400g用いた以外は、実施例1と同様
の操作を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得
た。
gを25%、Pを5%含有するβ−ゼオライトを用いた
以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例の排
気ガス浄化用触媒を得た。
末50gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り
返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
ガス浄化用触媒の仕様、具体的には、担体、アルミナ成
分層、及び炭化水素吸着材層を表1に、触媒成分層を表
2に示す。
につき、下記評価条件でHC浄化特性評価(LA−4の
A−bag)を、図4に示すような評価システムを用い
て行った。その結果を表3に示す。
た触媒について、以下のエンジン排気量、燃料、排気ガ
ス触媒入口温度及び耐久時間にて、耐久性試験を行っ
た。 ・エンジン排気量 3000cc ・燃料 無鉛ガソリン ・触媒入口ガス温度 650℃ ・耐久時間 100時間
用触媒につき、耐久後の排気ガス浄化性能及びコート層
の剥離量(g/L)を下記評価条件で測定した。なお、
排気ガス浄化性能は、ストイキ雰囲気におけるHC、C
O及びNOxの平均転化率(%)を以下の〜式を用
いることにより決定した。この結果を表3に示す。
施例1〜13の排気ガス浄化用触媒は、コールド域にお
けるHC吸着率及び脱離HCの浄化率が優れており、ま
た、耐久後におけるコート層の剥離量が少ないことが明
かである。また、耐久後でも排気ガス成分の転化率が高
いことがわかる。
ていないため、比較例2はHC吸着材層にコロイダルシ
リカが含有されていないため、コールド域におけるHC
吸着率及び脱離HCの浄化率が低減し、コート層の剥離
量が著しく増大していることが明かである。また、排気
ガス成分の転化率も低減することがわかる。また、比較
例3は含有されているコロイダルシリカが50%を超え
ているため、比較例4は総ゼオライト量に対しβ−ゼオ
ライトの含有割合が50%を超えているため、比較例5
はβ−ゼオライトを用いていないため、比較例6は任意
の混合物の含有量が20%を超えているため、比較例7
は酸化物粉末の粒子径が小さすぎるため、HC吸着量が
低下していることがわかる。
ば、排気ガス浄化用触媒のHC吸着材層に、ゼオライト
とともに所定の粒子径及び形状を有するコロイダルシリ
カを含有させることとしたため、エンジン始動直後のコ
ールド域において排出される高濃度のHCを有効に浄化
でき、耐久後でもHC吸着材(HC吸着触媒成分)や三
元触媒成分の剥離や脱落を防止し、長期に亘って排気ガ
スを効率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒及びその製
造方法を提供することができる。
る。
粒子形状を示す概略図である。
0)
体に、下層としての炭化水素吸着材層と、上層としての
触媒金属層とを順次被覆して成る排気ガス浄化用触媒で
あって、下層の上記炭化水素吸着材層が、ゼオライトと
コロイダルシリカとを含有し、このコロイダルシリカ
は、形状が鎖状及び/又は球状であり、上記炭化水素吸
着材層に含有されることを特徴とする。
5〜100nmとし、HC吸着材の総量に対して1〜5
0%の割合でHC吸着材層に含有させることが好まし
い。これより、ゼオライト粒子の表面にコロイダルシリ
カが均一に付着され易い。言い換えれば、ゼオライト粒
子を核としてコロイダルシリカ粒子がゼオライト粒子表
面全体に付着し易く、上記電気二重層を形成し、無機バ
インダー成分としての役割を果たす。
000g用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返
して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
MFIを350g用いた以外は、実施例1と同様の操作
を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
Y型ゼオライトを400g用いた以外は、実施例1と同
様の操作を繰り返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得
た。
Agを25%、Pを5%含有するβ−ゼオライトを用い
た以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例の
排気ガス浄化用触媒を得た。
末50gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り
返して、本例の排気ガス浄化用触媒を得た。
施例1〜17の排気ガス浄化用触媒は、コールド域にお
けるHC吸着率及び脱離HCの浄化率が優れており、ま
た、耐久後におけるコート層の剥離量が少ないことが明
かである。また、耐久後でも排気ガス成分の転化率が高
いことがわかる。
ていないため、比較例2はHC吸着材層にコロイダルシ
リカが含有されていないため、コールド域におけるHC
吸着率及び脱離HCの浄化率が低減し、コート層の剥離
量が著しく増大していることが明かである。また、排気
ガス成分の転化率も低減することがわかる。また、実施
例14は含有されているコロイダルシリカが50%を超
えているため、実施例15は総ゼオライト量に対しβ−
ゼオライトの含有割合が50%を超えているため、実施
例16はβ−ゼオライトを用いていないため、実施例1
7は任意の混合物の含有量が20%を超えているため、
比較例4は酸化物粉末の粒子径が小さすぎるため、HC
吸着量が低下していることがわかる
Claims (8)
- 【請求項1】 担体に、下層としての炭化水素吸着材層
と、上層としての触媒金属層とを順次被覆して成る排気
ガス浄化用触媒であって、 下層の上記炭化水素吸着材層が、ゼオライトとコロイダ
ルシリカとを含有し、このコロイダルシリカは、粒子径
が5〜100nmで、形状が鎖状及び/又は球状であ
り、上記炭化水素吸着材層に1〜50%の割合で含有さ
れることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項2】 上記触媒金属層が、パラジウム、白金及
びロジウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の貴
金属を含有することを特徴とする請求項1記載の排気ガ
ス浄化用触媒。 - 【請求項3】 上記ゼオライトとして、Si/2Al比
が20〜2000のβ−ゼオライトを含有することを特
徴とする請求項1又は2記載の排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項4】 上記ゼオライトとして、Si/2Al比
が20〜2000のβ−ゼオライトと、MFIゼオライ
ト、Y型ゼオライト、USYゼオライト及びモルデナイ
トから成る群より選ばれた少なくとも1種のゼオライト
と、を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の
排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項5】 上記ゼオライトが、メソポーラスシリカ
による疎水化処理を施されて成ることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化用触
媒。 - 【請求項6】 上記炭化水素吸着材層に含まれるゼオラ
イトが、パラジウム、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、バリウム、銀、イットリウム、ランタン、
セリウム、ネオジウム、リン、ホウ素及びジルコニウム
から成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含有す
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に
記載の排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項7】 上記触媒金属層が、アルカリ金属及び/
又はアルカリ土類金属を含有することを特徴とする請求
項1〜6のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化用触
媒。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1つの項に記載
の排気ガス浄化用触媒を製造する方法であって、 上記コロイダルシリカを含有するコーティング液、及び
触媒金属を含有するコーティング液を、上記担体上に順
にコートし、上記炭化水素吸着剤層及び触媒金属層を形
成することを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方
法。
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