JP2022042140A - 排ガス浄化触媒装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記触媒コート層は、排ガス流れの上流側の第1の触媒コート層と、排ガス流れ下流側の第2の触媒コート層とを含み、
前記第1の触媒コート層は、炭化水素吸着材と、触媒貴金属とを含み、
前記第2の触媒コート層は、窒素酸化物吸着材と、触媒貴金属とを含む、
排ガス浄化触媒装置。
《態様2》前記第1の触媒コート層が、
前記基材上に形成されており、かつ、前記炭化水素吸着材を含む炭化水素吸着層と、
前記炭化水素吸着層上に形成されており、かつ、前記触媒貴金属を含む、第1の触媒貴金属層と
を有する、
態様1に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様3》前記第2の触媒コート層が、
基材上に形成されており、かつ、前記触媒貴金属を含む、第2の触媒貴金属層と、
前記第2の触媒貴金属層上に又は前記第2の触媒貴金属層の表面層部分として形成されており、かつ、前記窒素酸化物吸着材を含む、窒素酸化物吸着層と
を有する、
態様1又は2に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様4》前記第2の触媒貴金属層が前記窒素酸化物吸着材として、スピネル及び酸化プラセオジムから選択される1種又は2種を含み、かつ、
前記窒素酸化物吸着層が、
前記第2の触媒貴金属層の表面層部分として形成されており、かつ、
前記窒素酸化物吸着材としてのパラジウム(Pd)が濃化された層である、
態様3に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様5》前記第1の触媒コート層の前記炭化水素吸着材が、ゼオライトを含む、態様1~4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様6》前記第1の触媒コート層中の前記炭化水素吸着材の含有量が、前記第1の触媒コート層の全質量に対して、60質量%以下である、態様1~5のいずれか1項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様7》前記第1の触媒コート層が、OSC材を含む、態様1~6のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様8》前記第1の触媒コート層が、ロジウム(Rh)を含む、態様1~7のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様9》前記第2の触媒コート層が、OSC材を含む、態様1~8のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様10》前記第2の触媒コート層が、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及びロジウム(Rh)から選択される1種又は2種の触媒貴金属を含む、態様1~9のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様11》前記第1の触媒コート層が第1の基材上に形成されており、
前記第2の触媒コート層が第2の基材上に形成されており、かつ、
前記第1の触媒コート層を有する前記第1の基材と、前記第2の触媒コート層を有する前記第2の基材とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている、
態様1~10のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
《態様12》前記第1の触媒コート層と、前記第2の触媒コート層とが、1つの基材上に、排ガス流れ上流側からこの順に形成されている、態様1~10のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
本発明の排ガス浄化触媒装置は、
少なくとも1つの基材上に形成されている触媒コート層を有する排ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒コート層は、排ガス流れの上流側の第1の触媒コート層と、排ガス流れ下流側の第2の触媒コート層とを含み、
前記第1の触媒コート層は、炭化水素吸着材と、触媒貴金属とを含み、
前記第2の触媒コート層は、窒素酸化物吸着材と、触媒貴金属とを含む、
排ガス浄化触媒装置である。
第1の基材(211)と、この第1の基材(211)上に形成されている第1の触媒コート層(221)から成る第1のサブ装置(201)と、
第2の基材(212)と、この第2の基材(212)上に形成されている第2の触媒コート層(222)から成る第2のサブ装置(202)と
を有し、
第1のサブ装置(201)と、第2のサブ装置(202)とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている。
本発明の排ガス浄化触媒装置は、少なくとも1つの基材を有する。基材の数は、典型的には、1つ又は2つである。
第1の触媒コート層が第1の基材上に形成されており、
第2の触媒コート層が第2の基材上に形成されており、かつ、
第1の触媒コート層を有する第1の基材と、第2の触媒コート層を有する第2の基材とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている。
本発明の排ガス浄化触媒装置は、少なくとも1つの基材上に形成されている触媒コート層を有する。この触媒コート層は、排ガス流れの上流側の第1の触媒コート層と、排ガス流れ下流側の第2の触媒コート層とを含む。
第1の触媒コート層は、排ガス流れの上流側に配置されており、炭化水素吸着材と、触媒貴金属とを含む。
第1の触媒コート層に含まれる炭化水素吸着材は、例えば、無機酸化物である炭化水素吸着材と、これ以外の炭化水素吸着材とに分けられる。無機酸化物である炭化水素吸着材は、例えば、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等であってよい。これ以外の炭化水素吸着材は、例えば、活性炭等であってよい。
第1の触媒コート層は、触媒貴金属を含む。
第1の触媒コート層は、炭化水素吸着材、及び触媒貴金属とともに、これら以外の任意成分を含んでよい。任意成分は、例えば、無機酸化物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、バインダー等であってよい。
第1の触媒コート層は、単層構成、及び多層構成のいずれであってもよい。しかしながら、排ガスの触媒浄化能を最大化する観点から、主として排ガスの触媒浄化層として機能する層が、HC吸着層として機能する層から分離された、2層構成又は3層構成であってよい。
基材上に形成されており、かつ、炭化水素吸着材を含む炭化水素吸着層と、
炭化水素吸着層上に形成されており、かつ、触媒貴金属を含む、第1の触媒貴金属層と
を有していてよい。
基材上に形成されており、かつ、主として炭化水素吸着材から成る、炭化水素吸着材濃化層と、
炭化水素吸着材濃化層上に形成されており、かつ、炭化水素吸着材を含む炭化水素吸着層と、
炭化水素吸着層上に形成されており、かつ、触媒貴金属を含む、第1の触媒貴金属層と
を有していてよい。
第1の触媒コート層は、基材の全長にわたって同じ組成のコート層であってもよいし、排ガス流れ上流側部分と、下流側部分とで組成が異なるゾーン構成であってもよい。
本発明の排ガス浄化触媒装置において、第2の触媒コート層は、排ガス流れの下流側に配置されており、窒素酸化物吸着材と、触媒貴金属とを含む。
第1の触媒コート層に含まれる炭化水素吸着材は、例えば、スピネル、酸化プラセオジム、パラジウム(Pd)等から選択される1種又は2種以上を含んでいてよい。
第2の触媒コート層は、触媒貴金属を含む。
第2の触媒コート層は、窒素酸化物吸着材、及び触媒貴金属とともに、これら以外の任意成分を含んでよい。任意成分は、例えば、無機酸化物、バインダー等であってよい。
第2の触媒コート層は、単層構成、及び多層構成のいずれであってもよい。
触媒貴金属を含む、第2の触媒貴金属層と、
第2の触媒貴金属層上に又は第2の触媒貴金属層の表面層部分として形成されており、かつ、前記窒素酸化物吸着材を含む、窒素酸化物吸着層と
を有する2層構成であっていてよい。
本発明の排ガス浄化触媒装置としては、例えば、下記の第1の排ガス浄化触媒装置及び第2の排ガス浄化触媒装置が例示できる。
第1の排ガス浄化触媒装置は、2つの基材を有する排ガス浄化触媒装置である。
第1の触媒コート層が第1の基材上に形成されており、
第2の触媒コート層が第2の基材上に形成されており、かつ、
第1の触媒コート層を有する第1の基材と、第2の触媒コート層を有する第2の基材とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている、
排ガス浄化触媒装置であってよい。
第2の排ガス浄化触媒装置は、1つの基材を有する排ガス浄化触媒装置である。
第1の触媒コート層と、第2の触媒コート層とが、1つの基材上に、排ガス流れ上流側からこの順に形成されている、
排ガス浄化触媒装置であってよい。
図3及び図4に、本発明の排ガス浄化装置の、ある実施態様の構成例を示す。本発明の排ガス浄化装置は、これらの図に示す態様に限定されるものではない。
第1の基材(311)と、この第1の基材(311)上に形成されている第1の触媒コート層(321)から成る第1のサブ装置(301)と、
第2の基材(312)と、この第2の基材(312)上に形成されている第2の触媒コート層(322)から成る第2のサブ装置(302)と
を有し、
第1のサブ装置(301)と、第2のサブ装置(302)とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている。
本発明の排ガス浄化装置は、公知の方法、若しくはこれに当業者による適宜の変更を加えた方法により、又はこれらを組み合わせた方法により、製造することができる。
1.HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
(1)下層形成用塗工液の調製
以下の成分を混合して、下層形成用塗工液を調製した。
アルミナ粒子 39.99g
Ce-Zr系複合酸化物粒子A(セリア含量40.0質量%) 41.93(セリア16.77g相当)
硫酸バリウム 5.42g
MFI型ゼオライト 54.83g
硝酸パラジウム 2.13g(金属換算値)
アルミナバインダー 2.58g
イオン交換水
以下の成分を混合して、上層形成用塗工液を調製した。
アルミナ粒子 63.21g
Ce-Zr系複合酸化物粒子B(セリア含量21.1質量%)36.42g(セリア7.65g相当)
硝酸ロジウム0.15g(金属換算値)
アルミナバインダー 0.75g
イオン交換水
基材の排ガス流れ下流端から、基材長さの全長にわたって下層形成用塗工液をコートし、焼成して、基材上に、HC吸着能を有するPd触媒層である下層を、コート量146.86g(136.61g/L)にて形成した。
(1)NOx吸着性Rh触媒層形成用塗工液の調製
以下の成分を混合して、下層形成用塗工液を調製した。
アルミナ粒子 40.70g
セリア 12.21g
スピネル(La-Ce-Al-Mg複合酸化物(La:Ce:Al:Mg=2.0:17.8:64.4:15.7(酸化物換算質量比))) 24.42g
Pr6O11 4.07g
硝酸ロジウム 0.24g(金属換算値)
アルミナバインダー 1.2g
イオン交換水
硝酸パラジウム3.23g(金属換算値)、及び増粘剤として2.97gのヒドロキシエチルセルロースをイオン交換水に溶解させて、Pd濃化層形成用塗工液を調製した。
基材上に、基材長さの全長にわたってNOx吸着性Rh触媒層形成用塗工液をコートし、焼成して、基材上に、NOx吸着性Rh触媒層を形成した。
上記で得られたHC吸着性触媒装置(サブ装置)及びNOx吸着性触媒装置(サブ装置)を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して、実施例1の排ガス浄化触媒装置を構成した。この排ガス浄化触媒装置について、耐久を行わない初期状態で、排ガス浄化性能を評価した。
1.HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造において、下層形成用塗工液、及び上層形成用塗工液の組成を、それぞれ、表1に記載のとおりとした他は、実施例1と同様にして、各層形成用塗工液を調製し、HC吸着性触媒装置を製造した。
NOx吸着性触媒装置としては、実施例1と同様に製造したものを使用した。
上記で得られたHC吸着性触媒装置及びNOx吸着性触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して、各実施例又は比較例の排ガス浄化触媒装置をそれぞれ構成し、実施例1と同様にして、排ガス浄化性能を評価した。
1.HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
(1)ゼオライト層形成用塗工液の調製
MFI型ゼオライト107.5g、アルミナバインダー5.375g、及びイオン交換水を混合して、ゼオライト層形成用塗工液を調製した。
各塗工液の組成を、それぞれ、表1に記載のとおりとした他は、実施例1と同様にして、下層形成用塗工液および上層形成用塗工液を調製した。
基材の排ガス流れ下流端から、基材長さの全長にわたってゼオライト層形成用塗工液をコートし、焼成して、基材上に、HC吸着能を有するゼオライト層を、コート量112.88g(105.00g/L)にて形成した。
NOx吸着性触媒装置としては、実施例1と同様に製造したものを使用した。
上記で得られたHC吸着性触媒装置及びNOx吸着性触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して、実施例5の排ガス浄化触媒装置をそれぞれ構成し、実施例1と同様にして、排ガス浄化性能を評価した。
1.HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
(1)下層後段形成用塗工液の調製
以下の成分を混合して、下層後段形成用塗工液を調製した。
アルミナ 20.64g
Ce-Zr系複合酸化物粒子(セリア含量40.0質量%) 30.96g(セリア
12.38g相当)
硫酸バリウム 2.71g
MFI型ゼオライト 16.13g
硝酸パラジウム 0.85g(金属換算値)
アルミナバインダー 1.29g
イオン交換水
以下の成分を混合して、下層前段形成用塗工液を調製した。
アルミナ 19.35g
Ce-Zr系複合酸化物粒子(セリア含量40.0質量%) 10.97g(セリア2.31g相当)
硫酸バリウム 2.71g
MFI型ゼオライト 38.7g
硝酸パラジウム 1.28g(金属換算値)
アルミナバインダー 1.29g
イオン交換水
上層形成用塗工液は、実施例1の「上段形成用塗工液の調製」と同様にして調製した。
基材の排ガス流れ下流端から、基材長さの60%の領域に、下層後段形成用塗工液をコートし、焼成して、基材上に、下層後段部をコート量74.29g(115.18g/L)にて形成した。
NOx吸着性触媒装置としては、実施例1と同様に製造したものを使用した。
上記で得られたHC吸着性触媒装置及びNOx吸着性触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して、各実施例又は比較例の排ガス浄化触媒装置をそれぞれ構成し、実施例1と同様にして、排ガス浄化性能を評価した。
実施例1と同様にして製造したNOx吸着性触媒装置及びHC吸着性触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して、排ガス浄化触媒装置を構成した他は、実施例1と同様にして排ガス浄化性能を評価した。
Al2O3:アルミナ粒子
CZ-1:Ce-Zr系複合酸化物粒子A(セリア含量40.0質量%)
CZ-2:Ce-Zr系複合酸化物粒子B(セリア含量21.1質量%)
硫酸Ba:硫酸バリウム
ゼオライト:MFI型ゼオライト
硝酸Pd:硝酸パラジウム(表1中の数値は、金属換算値である)
硝酸Rh:硝酸ロジウム
バインダー:アルミナバインダー
1.従来型触媒装置(サブ装置)の製造
(1)下層形成用塗工液の調製
以下の成分を混合して、下層形成用塗工液を調製した。
アルミナ粒子 77.40g
Ce-Zr系複合酸化物粒子A(セリア含量40.0質量%) 48.38(セリア19.35g相当)
硫酸バリウム 6.45g
硝酸パラジウム 2.13g(金属換算値)
アルミナバインダー 2.58g
イオン交換水
以下の成分を混合して、上層形成用塗工液を調製した。
アルミナ粒子 75.25g
Ce-Zr系複合酸化物粒子B(セリア含量21.1質量%)42.89g(セリア9.05g相当)
硝酸ロジウム0.15g(金属換算値)
アルミナバインダー 0.75g
イオン交換水
基材の排ガス流れ下流端から、基材長さの全長にわたって下層形成用塗工液をコートし、焼成して、基材上に、Pd触媒層である下層を、コート量136.93g(127.38g/L)にて形成した。
2.NOx吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
NOx吸着性触媒装置としては、実施例1と同様に製造したものを使用した。
上記で得られた従来型触媒装置及びNOx吸着性触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して排ガス浄化触媒装置を構成し、実施例1と同様にして、排ガス浄化性能を評価した。
1.HC吸着性触媒装置(サブ装置)の製造
HC吸着性触媒装置としては、実施例1と同様に製造したものを使用した。
従来型触媒装置としては、比較例3と同様に製造したものを使用した。
上記で得られたHC吸着性触媒装置及び従来型触媒装置を、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置して排ガス浄化触媒装置を構成し、実施例1と同様にして、排ガス浄化性能を評価した。
HC、HC装置:HC吸着性触媒装置
NOx:NOx吸着性触媒装置
従来型:従来型触媒装置
110、210、310、410 基材
120、220、320、420 触媒コート層
121、221、321、421 第1の触媒コート層
122、222、322、422 第2の触媒コート層
201、301 第1のサブ装置
202、302 第2のサブ装置
211、311 第1の基材
212、312 第2の基材
323、423 HC吸着層
324,424 第1の触媒貴金属層
325、425 第2の触媒貴金属層
326、426 Pd濃化層
Claims (12)
- 少なくとも1つの基材上に形成されている触媒コート層を有する排ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒コート層は、排ガス流れの上流側の第1の触媒コート層と、排ガス流れ下流側の第2の触媒コート層とを含み、
前記第1の触媒コート層は、炭化水素吸着材と、触媒貴金属とを含み、
前記第2の触媒コート層は、窒素酸化物吸着材と、触媒貴金属とを含む、
排ガス浄化触媒装置。 - 前記第1の触媒コート層が、
前記基材上に形成されており、かつ、前記炭化水素吸着材を含む炭化水素吸着層と、
前記炭化水素吸着層上に形成されており、かつ、前記触媒貴金属を含む、第1の触媒貴金属層と
を有する、
請求項1に記載の排ガス浄化触媒装置。 - 前記第2の触媒コート層が、
基材上に形成されており、かつ、前記触媒貴金属を含む、第2の触媒貴金属層と、
前記第2の触媒貴金属層上に又は前記第2の触媒貴金属層の表面層部分として形成されており、かつ、前記窒素酸化物吸着材を含む、窒素酸化物吸着層と
を有する、
請求項1又は2に記載の排ガス浄化触媒装置。 - 前記第2の触媒貴金属層が前記窒素酸化物吸着材として、スピネル及び酸化プラセオジムから選択される1種又は2種を含み、かつ、
前記窒素酸化物吸着層が、
前記第2の触媒貴金属層の表面層部分として形成されており、かつ、
前記窒素酸化物吸着材としてのパラジウム(Pd)が濃化された層である、
請求項3に記載の排ガス浄化触媒装置。 - 前記第1の触媒コート層の前記炭化水素吸着材が、ゼオライトを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第1の触媒コート層中の前記炭化水素吸着材の含有量が、前記第1の触媒コート層の全質量に対して、60質量%以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第1の触媒コート層が、OSC材を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第1の触媒コート層が、ロジウム(Rh)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第2の触媒コート層が、OSC材を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第2の触媒コート層が、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及びロジウム(Rh)から選択される1種又は2種の触媒貴金属を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
- 前記第1の触媒コート層が第1の基材上に形成されており、
前記第2の触媒コート層が第2の基材上に形成されており、かつ、
前記第1の触媒コート層を有する前記第1の基材と、前記第2の触媒コート層を有する前記第2の基材とが、排ガス流れ上流側からこの順に直列に配置されている、
請求項1~10のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。 - 前記第1の触媒コート層と、前記第2の触媒コート層とが、1つの基材上に、排ガス流れ上流側からこの順に形成されている、請求項1~10のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒装置。
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