JP2006281127A - 排気ガス浄化用酸化触媒、及びそれを用いた排気ガス浄化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化水素の酸化反応に対して触媒活性を示す触媒層が、一体構造型担体を被覆してなる排気ガス浄化用酸化触媒であって、前記触媒層は、白金、及び/又はパラジウムが担持された活性アルミナを主成分とし、さらに、セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトを含有することを特徴とする排気ガス浄化用酸化触媒;上記の排気ガス浄化用酸化触媒を、未燃炭化水素を含む排気ガス流路に配置してなる排気ガス浄化システムであって、排気ガスを該酸化触媒に流通させて未燃炭化水素を酸化し、その際に発生する酸化熱によって排気ガスの温度を上昇させることを特徴とする排気ガス浄化システムによって提供する。
【選択図】図2
Description
しかしながら、Pt−Pd/Al2O3系触媒は、市街地走行を想定したトランジェント モード(transient mode)のような、排気ガス温度域が広く、かつ低い温度域を含む測定モードでは、充分な酸化機能を発揮する事が出来なかった。
ここで、HC、COはNOxの浄化の際に消費されるが、完全には消費されず、NOx吸蔵浄化触媒を通過し、一部そのまま排出されてしまう。そのため、特許文献1では、更に後段に酸化触媒を配置して、NOx吸蔵浄化触媒を通過した排気ガス中のHC、COを酸化し浄化するものである。
この場合でも、再生効率を高めるためには排気ガスの温度を上昇させなければならず、所望の温度に達するまで燃料を燃焼室に多量に供給したり、排気ガス中に燃料を噴霧し続ける方法(特許文献2参照)が提案されている。
特許文献2では、ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムからPMを捕集するフィルターの再生時期を正確に検出すると共に、粒子状物質の燃焼に必要な量の燃料を噴射することによって、フィルターに捕集されたPMを効率的に除去する粒子状物質除去用フィルタの再生装置を記載している。
DPF、CSFにおける煤の燃焼温度としては、一般に550℃以上の高温が要求され、そのための排気ガスの加熱手段が検討されてきた。例えば、排気ガスの流れ方向の前段に配置した触媒の酸化活性により排気ガス温度を上昇させ、後段に配置した機能の異なるフィルターや触媒を活性化する方法(特許文献3参照)が提案されている。
ここには、排気ガスが放熱して低温になり易い外周側通路において、強酸化触媒により排気ガス中のNO等の酸化を促進して排気ガス温度を上昇させると共に、排気ガスが高温になり易い中央側通路において、弱酸化触媒によりNO等の酸化を抑制して排気ガス温度の上昇を抑制することにより、DPFの温度分布を均等化して、局所的に異常な高温が発生するのを防止して、DPFの溶損や破損を回避できる排気ガス浄化装置が記載されている。
ここでは、フィルターと触媒担体との間に配設されたフィルター加熱手段の熱により、フィルターと触媒担体とが加熱され、また、触媒担体が多孔状熱反射材からなるため、いわばヒータの熱を反射するリフレクタとしての役割も果たし、この作用によってもフィルターが加熱される。従って、車両の低速走行時であっても熱を効率よく利用でき、酸化触媒の活性化温度及びPMの酸化温度を維持することができ、確実にPMを捕集したフィルタの再生を行えるものとしている。しかしながら、これは新たに加熱手段を設置するものであり、コスト上昇につながるのはもちろん、自動車に搭載する場合には、搭載スペースが限られることから、その実現には困難を伴うものである。
また、本発明のDOCの後方に、NOx浄化触媒や、触媒化フィルター(CSF)等の触媒(以下、後段触媒ともいう)を配置することで、DOCによって昇温された排気ガスから受ける熱で後段触媒が活性化され、効率的に排気ガスの浄化を行う事ができる。
さらに、本発明のDOCは、排気ガスを効率的に昇温できるため、燃料を追加噴霧する場合であっても、その量は少なくて済むことから燃費の向上にもつながる。
本発明の排気ガス浄化用酸化触媒は、排気ガス中の未燃炭化水素を酸化する触媒活性を有する白金、又はパラジウムのうち少なくとも一種が担持された活性アルミナ(A)を主成分とし、さらにセリウムでイオン交換したβ型ゼオライト(B)を含み、この触媒層で一体構造型担体(C)が被覆されている排気ガス浄化用酸化触媒である。
本発明において、白金又はパラジウムのうち少なくとも一種を担持した母材としての活性アルミナは、排気ガス浄化用酸化触媒の主成分である。
AlとLaの比率は、特に限定されないが、酸化物換算で、Al/La=99/1〜90/10、好ましくは99/1〜98/2とすることができる。Laが少なく酸化物換算された添加量が99/1未満では、シンタリング防止を期待できず、一方、Laの添加量が多すぎて酸化物換算された添加量が90/10を超えると、アルミナの特性が不十分となり好ましくない。
なお、Laを含有するアルミナは、本発明の触媒に含まれる全アルミナ量に対して20〜90wt%であり、45〜65wt%であることがより好ましい。20wt%未満ではシンタリング防止を期待できず、90wt%を越えるとスラリー化した時に著しく粘度が上昇することがある。粘度の高すぎるスラリーは、一体構造型担体表面に触媒をスラリー化してコーティングする製造方法を取る場合好ましくない。
また、ここで、Laを含有しない他のアルミナとしては、特に限定されるものでは無いが、γ−アルミナである事が好ましい。
白金の含有量は、触媒層において、一体構造型担体の容量当り、0.1〜5g/Lであり、パラジウムの含有量は0.05〜2g/Lであることが望ましい。白金は0.5〜4g/Lであり、パラジウムは、0.1〜1g/Lであることが好ましい。これら貴金属元素の含有量が少ないと活性が不十分であり、含有量が多すぎると触媒コストが嵩むので好ましくない。
本発明において、セリウムイオン交換β型ゼオライトは、上記貴金属元素担持・活性アルミナに対する助触媒成分であり、Ceは、その酸化物に酸素吸蔵能力があるため未燃炭化水素の燃焼性を向上させる機能を有する。
β型ゼオライトは、Naなどのアルカリ金属が含有されたβ型ゼオライト、アンモニウム型βゼオライト、若しくは水素型βゼオライトとして市販されている。本発明においては、例えば、アンモニウムイオン型βゼオライトを基に、セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトなどが用いられる。β型ゼオライト中のセリウム(Ce)の含有量は、酸化セリウム(CeO2)換算で0.15〜3.4wt%であることが望ましい。セリウム(Ce)の含有量が、0.15wt%未満ではHC燃焼促進効果が充分に発揮されず、3.4wt%を超えるとコスト面で好ましくなく、市販のCeでイオン交換されたゼオライトを用いる場合も、セリウム(Ce)の含有量が上記範囲内にあるものが好ましい。
β型ゼオライト中のセリウム(Ce)の含有量が0.15wt%未満であると、本発明の効果が得られない理由は定かでないが、セリウムが酸化反応サイトである貴金属への酸素供給が不足するためか、あるいは当該反応サイトである貴金属へのHCの吸着による反応阻害を抑制するためであると思われる。
本触媒は、一体構造型担体に上記特定の活性アルミナとβ型ゼオライトを含んだ触媒成分が被覆されたものである。
本触媒は、貴金属含浸、担持、粉砕とコーティング(塗工)を組み合せた方法により製造でき、白金、あるいはパラジウム、またはその前駆体(触媒金属成分)を分散担持させた前記活性アルミナと、前記β型ゼオライトとを水系媒体と共に混合してスラリー状にし、前記混合物を一体構造型担体表面に被覆した後、加熱・焼成して調製される。
先ず、γ−アルミナ、又はアルミナ/ランタン酸化物を含む混合アルミナなどの活性アルミナを容器に入れる。活性アルミナの使用量は、触媒層において、一体構造型担体の容量当り、25〜285g/L(好ましくは、50〜140g/L)含まれるようにする。活性アルミナが25g/L未満では、貴金属を高分散担持できず、285g/Lを超えると触媒有効使用率の低下やコスト増が懸念される。
白金及びパラジウムで担持する場合は、白金化合物を含む水溶液または水性懸濁液を活性アルミナに添加した後、引き続きパラジウム化合物を含む水溶液を活性アルミナと白金化合物との混合物に添加することが好ましい。
セリウムイオン交換β型ゼオライトは、市販の物を適宜選択して用いても良いが、β型ゼオライトから製造する場合、セリウムイオン交換β型ゼオライトの製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、NH4イオンでイオン交換されているβ型ゼオライトを硝酸セリウムなどのセリウム含有化合物の水溶液を用いてイオン交換することができる。
セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトは、単独でも良いが、鉄でイオン交換したβ型ゼオライト、さらには水素でイオン交換したMFI型ゼオライトを混合しても良い。
上記の方法で得た白金及び/又はパラジウムを担持した活性アルミナに、セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトを混合し、さらに酢酸及び純水を容器に導入して、スラリー化する。
これにより、一体構造型担体に対し、触媒担持量として35〜400g/L、好ましくは60〜210g/Lの触媒層で被覆された本発明の酸化触媒を得ることができる。触媒担持量が35g/L未満では、本発明の触媒効果が得られず、400g/Lを超えると、一体構造型担体に対して厚塗りすることになり、排気ガスの圧損が増加するだけでなく、コーティング回数の増加によりコストが上昇するので好ましくない。
本発明の排気ガス浄化システムは、上記の排気ガス浄化用酸化触媒を、未燃炭化水素を含む排気ガス流路に配置する場合に好適であって、排気ガスを該酸化触媒に流通させて未燃炭化水素を酸化し、その際に発生する酸化熱によって排気ガスの温度を上昇させることを特徴とする。
ただし、内燃機関燃焼室への噴霧燃量は、燃料の噴射システムを制御すれば容易に増加でき、新たにシステムや装置を設計・設置しなくてもよいことから望ましい形態と言える。なお、本触媒の後段に設置される他の触媒へ未燃炭化水素の供給が必要な場合は、適宜適切な手段により未燃炭化水素を供給すべきことは言うまでも無い。
この態様は、本触媒(DOC)が配置された排気ガスの流れ後方に、排気ガスがもたらす高温で活性化する触媒やフィルターを配置することにより、本触媒を通過し、排気ガスの浄化能力機能を向上させる排気ガス浄化用システムである。すなわち、本発明の触媒は酸化触媒であることから、排気ガス中のNOを酸化してNO2を生成し、これを後段に配したDPF、CSFなどの後段触媒に堆積した煤の燃焼に用いることができる。
CSFに用いられる一体構造型担体は、排気流方向に多数のセルを有し、各セルは排気ガス流入側または流出側のいずれかの端部が閉鎖され、例えば市松模様状の構造になっているものが好適である。ここで各セルは多孔質壁によって構成され、排気ガスはこれら多孔質壁を通過可能であり、排気ガス中の微粒子はこのようなCSFに捕集される。軽油含有排気ガスは、本発明のDOCによって酸化され燃焼して、高温ガスとなってCSFに供給され、CSFに堆積した微粒子(PM)を燃焼させガス化して除去され、CSF自身は再生される。
この態様は、後段触媒として、NOx吸蔵浄化触媒(以下、NSRということがある)を適用した排気ガス浄化用システムである。
NSRは、NOx吸蔵材としてBaなどアルカリ土類金属化合物とRh、Ptなど貴金属を触媒活性種として配合されるものであり、その機能の主要な部分は概ね以下のとおりである。
自動車に搭載される内燃機関の場合、NOxは希薄燃焼時(Lean)に多く排出され、燃料の濃い状態(Rich)の時にはNOxの排出は減少し、代わりにHC、COを多く含んだ排気ガスが排出される。また、自動車エンジンの場合、アクセルのON、OFF、または燃料供給の濃淡に伴い、リーン(Lean)とリッチ(Rich)が繰り返される。リーンの時、排出されたNOxは硝酸バリウムとしてNSRに吸蔵される。続いて、リッチな時、還元成分であるHC、COにより、硝酸バリウムはCOと反応して炭酸バリウムになり、NO2を放出する。放出されたNO2は触媒活性種によりHCと反応し、N2、H20として浄化される。
ここで、温度が低すぎると前記の反応が促進されず、NOxの浄化が充分に行われない。特に、NOxの排出が問題視されているディーゼル機関では、構造的な特徴、排気ガス規制基準の設定から排気ガス温度が低くなりがちである。このため、本発明の触媒の後段にNSRを配置することで、排気ガスの温度が上昇し、排気ガス浄化システムとしてNOxの浄化性能が向上するものである。
また、NOx吸蔵浄化触媒の組成中における他の添加物、母材、また構造担体の形状などは特に限定されないが、昇温された排気ガス中のNOx浄化機能を有するものであればよく、HC、SOxの浄化機能を併せ持つものなども使用できる。例えば、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニアなどを単独または複合して母材とし、アルカリ(土類)金属種としても、バリウムの他、カリウムなどを配合してもよい。
この態様は、後段触媒としてCSF(PDF)、NSR、又はDOCから選ばれる2種以上を組み合せて用いる排気ガス浄化用システムである。
本触媒と、これに組み合せる複数種類の後段触媒の位置的関係、設置個数は適宜決定され、その組み合わせとしては、本触媒+CSF+NSR、本触媒+NSR+CSF、本触媒+NSR+CSF+NSR、本触媒+NSR+CSF+NSR+DOCなどが挙げられる。
また、NOxの浄化手段として本触媒と、選択的還元触媒と組み合わせて用いても良い。ここで、選択的還元触媒とは、アンモニア供給源として尿素等の還元剤と、酸化雰囲気の排気ガスを触媒中に導き、NOxを還元するもので、これを用いる浄化方法は、選択的触媒還元法(SCR:Selective Catalytic Reduction)と言われ、特にディーゼル排気ガスの後処理装置として実用化も検討されている。本触媒との具体的組み合わせとしては、本触媒+CSF+SCR触媒+DOC、本触媒+SCR触媒/DPF+DOCなどがあげられる。ここで、SCR触媒/DPFとは、SCR触媒が被覆されたDPFのことをいう。
なお、SCRを配する場合には、アンモニア水、尿素水などの供給システムを設置し、NOx還元触媒としては、例えば、アルミナ、シリカアルミナ、活性炭、ゼオライトなどの担体に、Ni、Mn、Co、Mo、Ti、Fe、V、Wなどの遷移金属の1種以上を担持した触媒を挙げることができる。
例えば、想定する最高使用温度が比較的高温である排気ガス浄化システムや、流通ガス温度が比較的低い状況で強制再生を実施する必要のある排気ガス浄化システムにおいて、軽油燃焼性能を向上する為には、一体構造型担体の表面に触媒組成物を被覆するにあたり、その最表面層にPt−Pd/Al2O3系触媒層を設ける事ができる。
以下に示す手順で、母材としての活性アルミナ(混合アルミナ)に触媒金属(Pt、Pd)を担持してから、セリウムイオン交換β型ゼオライトを混合し、触媒成分を調製した。次に、この触媒成分を一体構造型担体にコーティングして、本発明の排気ガス浄化用酸化触媒を得た。
<活性アルミナ>
比表面積が143m2/gのγ−Al2O3(以下、「アルミナ1」)、比表面積が157m2/gのγ−Al2O3(以下、「アルミナ2」)、および比表面積が220m2/gのLa含有γ−Al2O3(γ−Al2O3/La2O3(重量比)=98.4/1.6)(以下、「アルミナ3」)を、100:74:200(重量比)の割合で混合して、活性アルミナ(以下、「混合アルミナ」)を得た。この混合アルミナの比表面積は182m2/gであった。
上記混合アルミナに、前記混合アルミナとの合計量中のPt金属元素量が1.47重量%となる量の亜硝酸ジアンミン白金(II)の20重量%水溶液と、Pd金属元素量が0.49重量%となる量の硝酸ジアンミンパラジウムの28重量%水溶液を加えて含浸処理を行い、次いで水分を乾燥・除去して、貴金属を分散させた混合アルミナ(以下、「Pt−Pd/Al2O3」)を得た。
<セリウムでイオン交換したβ型ゼオライト>
セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトは、以下の方法により得られたものを用いた。
すなわち、NH4イオンでイオン交換されているβ型ゼオライトを、0.05モル濃度の硝酸セリウム水溶液中に分散し、24時間攪拌した後濾過し、脱イオン水で洗浄する。このセリウムイオン交換β型ゼオライトは、酸化セリウム(CeO2)換算のセリウム(Ce)の含有量が1.2重量%、β型ゼオライトのシリカ(SiO2)/アルミナ(Al2O3)モル比(SAR)が25である。
<触媒成分の調製>
上記Pt−Pd/Al2O3粉末(a)と、セリウムをイオン交換したβ型ゼオライト(b)と、他にFeでイオン交換したβ型ゼオライト(c)、および水素でイオン交換したMFI型ゼオライト(d)を混合・攪拌して[触媒成分1]を得た。各成分の混合比率は、a:b:c:d=100:16:12:12である。
<一体構造型担体へのコーティング>
[触媒成分1]100重量部に対して、水86部、および酢酸7.6部を加えて攪拌・混合して、スラリーを調製した。このスラリー中で市販のセラミック製ハニカム担体A(400cpsi、壁厚:6mil)をウオッシュコートし、乾燥後、450℃で0.5時間焼成して、触媒化された担体を得た。これを[本触媒1]とする。[本触媒1]中のPt金属の含有量は1.5g/L、Pd金属の含有量は0.5g/Lであり、また、[触媒成分1]の量は142g/Lであった。
こうして得られた触媒の未燃炭化水素の酸化性能を評価するために、下記の条件のもと、軽油噴霧開始から終了までの間に本触媒から流出する排気ガスの温度(℃)を測定した。
排気ガスの温度は、「Bed Temp」、すなわち触媒中心軸上の下流側端面から10mm上流で測定し、未燃炭化水素供給前後のBed Tempの温度差「ΔT」を求めた。
測定した結果から排気ガス昇温挙動を読み取るために、グラフ化して図2に示した。図2では、ΔTを縦軸にとり、横軸に時間経過をとっている。なお、グラフ中の時間経過は各触媒において一定である。
・評価エンジン:2L 直列型4気筒ディーゼルエンジン
・エキゾーストパイプへの噴霧軽油燃料の噴霧量:22ml/min
・燃料噴霧時間:3min
・空間速度(SV):72,800/hr
・回転数:1520±10/rpm
・触媒入口側排気ガス温度:300±5℃
・温度測定手段:φ0.5mmのT型熱電対
以下に示す手順で、活性アルミナ(アルミナ2)に触媒金属(Pt)を担持してから、セリウムイオン交換β型ゼオライトを混合し、触媒成分を調製した。次に、この触媒成分を一体構造型担体にコーティングして、比較用の排気ガス浄化用酸化触媒を得た。
活性アルミナとして、比表面積が157m2/gのγ−Al2O3(前記の「アルミナ2」)を用いた。このアルミナ2に、Pt金属元素量が2.1重量%となる量の亜硝酸ジアンミン白金(II)の20重量%水溶液を加えて含浸処理を行い、次いで水分を乾燥・除去して、貴金属を分散させた活性アルミナ(以下、「Pt/Al2O3」)を得た。
<セリウムをイオン交換したβ型ゼオライト>
実施例1に記載した、酸化セリウム(CeO2)換算のセリウム(Ce)の含有量が1.2重量%、β型ゼオライトのシリカ(SiO2)/アルミナ(Al2O3)モル比(SAR)が25である、セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトを用いた。
<触媒成分の調整>
前述したPt/Al2O3粉末(a)を、前記Ceでイオン交換したβ型ゼオライト(b)、Feでイオン交換したβ型ゼオライト(c)、およびHでイオン交換したMFI型ゼオライト(d)と混合・攪拌して[触媒成分2]を得た。各成分の混合比率は、a:b:c:d=100:16:12:12である。
<一体構造型担体へのコーティング>
[触媒成分2]100重量部に対して、水86部、および酢酸7.6部を加えて攪拌・混合して、スラリーを調製した。このスラリー中で市販のセラミック製ハニカム担体A(400cpsi、壁厚:6mil)をウオッシュコートし、乾燥後、450℃で0.5時間焼成して、触媒化された担体を得た。これを[比較例触媒1]とする。
[比較例触媒1]中のPt金属の含有量は2.0g/Lであり、[比較例触媒1]の量は173.1g/Lであった。
こうして得られた触媒の未燃炭化水素の酸化性能を評価するため、前記の条件のもと、実施例1と同様に、軽油噴霧開始から終了までの間に本触媒から流出する排気ガスの温度(℃)を測定した。測定した結果から排気ガス昇温挙動を読み取るために、グラフ化して図2に示した。図2では、ΔTを縦軸にとり、横軸に時間経過をとっている。
以下に示す手順で、活性アルミナ(混合アルミナ)に触媒金属(Pt、Pd)を担持してから、鉄イオン交換β型ゼオライト、水素でイオン交換したMFI型ゼオライトを混合し、触媒成分を調製した。次に、この触媒成分を一体構造型担体にコーティングして、比較用の排気ガス浄化用酸化触媒を得た。この触媒は、Ceイオン交換β型ゼオライトを含有していない。
活性アルミナとして前記混合アルミナを用い、この混合アルミナとの合計量中のPt金属元素量が1.47重量%となる量の亜硝酸ジアンミン白金(II)の20重量%水溶液と、Pd金属元素量が0.49重量%となる量の硝酸ジアンミンパラジウムの28重量%水溶液を加えて含浸処理を行い、次いで水分を乾燥・除去して、貴金属を分散させた混合アルミナ、Pt−Pd/Al2O3を得た。
このPt−Pd/Al2O3粉末(a)とFeでイオン交換したβ型ゼオライト(b)および水素でイオン交換したMFI型ゼオライト(c)を混合・攪拌して[触媒成分3]を得た。各成分の混合比率は、a:b:c=100:20:20である。
<一体構造型担体へのコーティング>
[触媒成分3]100重量部に対して、水86部、および酢酸7.6部を加えて攪拌・混合して、スラリーを調製した。このスラリー中で市販のセラミック製ハニカム担体A(400cpsi、壁厚:6mil)をウオッシュコートし、乾燥後、450℃で0.5時間焼成して、触媒化された担体を得た。これを[比較例触媒2]とする。
[比較例触媒2]中のPt金属の含有量は1.5g/L、Pd金属の含有量は0.5g/Lであり、また、[比較例触媒2]の含有量は142g/Lであった。
こうして得られた触媒の未燃炭化水素の酸化性能を評価するため、前記の条件のもと、軽油噴霧開始から終了までの間に本触媒から流出する排気ガスの温度(℃)を測定した。測定した結果から排気ガス昇温挙動を読み取るために、グラフ化して図2に示した。図2では、ΔTを縦軸にとり、横軸に時間経過をとっている。
以下に示す手順で、活性アルミナ(混合アルミナ)に触媒金属(Pt、Pd)を担持し、セリウムイオン交換β型ゼオライトを混合することなく、触媒成分を調製した。次に、この触媒成分を一体構造型担体にコーティングして、比較用の排気ガス浄化用酸化触媒を得た。
活性アルミナとして前記混合アルミナを用い、混合アルミナとの合計量中のPt金属元素量が1.06重量%となる量の亜硝酸ジアンミン白金(II)の20重量%水溶液と、Pd金属元素量が0.35重量%となる量の硝酸ジアンミンパラジウムの28重量%水溶液を加えて含浸処理を行い、次いで水分を乾燥・除去して、貴金属を分散させた混合アルミナ、Pt−Pd/Al2O3[触媒成分4]を得た。
<一体構造型担体へのコーティング>
[触媒成分4]100重量部に対して、水86部、および酢酸7.6部を加えて攪拌・混合して、スラリーを調製した。このスラリー中で市販のセラミック製ハニカム担体A(400cpsi、壁厚:6mil、直径143.8mm×長さ76.2mm(容量:1240ml))をウオッシュコートし、乾燥後、450℃で0.5時間焼成して、触媒化された担体を得た。これを[比較例触媒3]とする。
[比較例触媒3]中のPt金属の含有量は1.5g/L、Pd金属の含有量は0.5g/Lであり、[比較例触媒3]の含有量は142.0g/Lであった。
こうして得られた触媒の未燃炭化水素の酸化性能を評価するために、ECE+EUDC120モードに基づき、エンジンベンチにて、HCのトランジェントモードでの浄化性能を評価した。その結果を図3に表す。
図3中の縦軸は、排気ガス中の炭化水素を炭素数1の炭化水素に換算したHCの総量(Total HC:THCともいう)の転換率(Conversion)を体積%で表し、横軸は時間の経過を表す。
また、図3のテスト結果1回における、EUDC、ECEにおけるTHC換算のHCの総排出量を図4に表した。図4では、縦軸にTHCの排出量を表し、また、参照データとして触媒を介さない状態の排気ガス中のTHCデータを付記した。
なお、ECE、EUDC120とは、欧州の排気ガス規制におけるトランジェント評価モードのことをいう。
実施例1の触媒の酸化活性は、比較例1と比べて大幅に改善されている。また排気ガス温度安定性に関しても、セリウムをイオン交換したβ型ゼオライトを配合しないで調製した比較例2と比べて、実施例1では温度変化が小さく安定している事がわかる。
また、比較例3の触媒は、ゼオライトが含まれていないために、ECE、EUDCのような、低温時のHC酸化性能が確認できるトランジェント モードのような浄化性能評価では、実施例1の触媒よりも劣っていることがわかる。
このように、本発明の触媒は、多量の未燃炭化水素を噴霧した場合、排気ガスの昇温性能に優れ、かつ上昇した温度の安定性にも優れるもので、排気ガス浄化用触媒として優れた能力を発揮する事がわかる。
Claims (12)
- 炭化水素の酸化反応に対して触媒活性を示す触媒層が、一体構造型担体を被覆してなる排気ガス浄化用酸化触媒であって、
前記触媒層は、白金、またはパラジウムのうち少なくとも一種が担持された活性アルミナを主成分とし、さらに、セリウムでイオン交換したβ型ゼオライトを含有することを特徴とする排気ガス浄化用酸化触媒。 - 前記白金、またはパラジウムの含有量は、一体構造型担体の容量当り、それぞれ0.1〜5g/L、及び0.05〜2g/Lであることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 前記活性アルミナは、La−O系構造を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 前記活性アルミナは、比表面積が30〜300m2/gであることを特徴とする請求項1〜3に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 活性アルミナの含有量は、一体構造型担体の容量当り、25〜285g/Lであることを特徴とする請求項1〜4に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 前記セリウムイオン交換β型ゼオライトは、セリウム(Ce)の含有量が、酸化セリウム(CeO2)換算で0.15〜3.4wt%であることを特徴とする、請求項1〜5に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 前記セリウムイオン交換β型ゼオライトは、シリカ(SiO2)/アルミナ(Al2O3)のモル比(SAR)が18〜200であることを特徴とする、請求項1〜6に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- セリウムイオン交換β型ゼオライトの含有量は、一体構造型担体の容量当り、4〜115g/Lであることを特徴とする請求項1〜7に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 前記一体構造型担体は、セル密度が100〜900セル/inch2のフロースルー型担体であることを特徴とする請求項1〜8に記載の排気ガス浄化用酸化触媒。
- 請求項1〜9に記載の排気ガス浄化用酸化触媒を、未燃炭化水素を含む排気ガス流路に配置してなる排気ガス浄化システムであって、
排気ガスを該酸化触媒に流通させて未燃炭化水素を酸化し、その際に発生する酸化熱によって排気ガスの温度を上昇させることを特徴とする排気ガス浄化システム。 - 前記酸化触媒の後方に、さらに、窒素酸化物を吸着浄化する触媒を配置することを特徴とする請求項10に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記酸化触媒の後方に、さらに、排気ガス中のパティキュレートを捕捉するフィルター、又は触媒化フィルターを配置することを特徴とする請求項10又は11に記載の排気ガス浄化システム。
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