JP4296844B2

JP4296844B2 - 電気加熱式触媒装置

Info

Publication number: JP4296844B2
Application number: JP2003150522A
Authority: JP
Inventors: 幸生山本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004351292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化触媒に関し、特に、触媒の温度上昇を促進して触媒の活性を促すことにより、浄化性能を向上させ、始動時など排気ガスが冷えているときにも優れた浄化性能を有する排気ガス浄化触媒およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用の排気ガス浄化触媒は、触媒が活性となる温度まで上昇させないと充分な浄化性能が得られない。一般的には排気ガスの熱を利用して触媒を加熱しているが、エンジンを始動させてから排気ガスの温度が上昇するまで、ある程度の時間が必要となるため、触媒をより迅速に昇温する技術が求められている。
【０００３】
そのため、始動時や冷間時において早期に触媒が活性になる温度を得るための様々な方法が考えられている。例えば特許文献１では、電磁波を照射することにより発熱する金属酸化物などを触媒とともに担体に担持するという技術が開示されている。しかしながら、電磁波（マイクロ波）照射装置が別途必要となり、装置が大掛かりで高価なものになってしまうため、実際に自動車に使用するには現実的ではない。
【０００４】
また特許文献２では、触媒本体の外周に遠赤外線ヒータを設ける技術が示されているが、この場合触媒を外周から加熱するので触媒温度が不均一となり浄化効率が悪くなってしまう。従って触媒の内部まで触媒活性温度に加熱するには時間がかかってしまい、始動時や冷間時の排気ガスを十分に浄化することができないといった不具合が生じる。
【０００５】
さらに、特許文献３に記載されているように、ステンレスなどの薄板を巻回して形成したメタルハニカム担体などに電力を供給することで加熱する自己発熱型の電気加熱式触媒（ＥＨＣ：Electrically Heated Catalyst）がある。このＥＨＣは始動時や冷間時などの排気ガス温度が低い場合にも触媒を活性な温度まで加熱することができ、排気ガス浄化を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、従来のＥＨＣを触媒活性温度まで加熱するには大きな電力が必要となり、通常自動車に車載されている１２Ｖのバッテリーでは十分な電力を供給することができないため、ＥＨＣ専用のバッテリーをもう一つ搭載するなどしなければならなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１６８９５０号公報
【特許文献２】
実開平２−９４３１６号公報
【特許文献３】
特開平６−１０６０６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、触媒の温度上昇を促進させて触媒の活性を促すことにより、浄化性能を向上させ、始動時など排気ガスが冷えているときにも優れた浄化性能を有する排気ガス浄化触媒およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの側面によると、電気加熱式の担体と、該担体上にある触媒層とを含んでなる排気ガス浄化触媒であって、該触媒層が触媒活性金属を担持すると共に、該触媒層の中に粒状の赤外線放射物質を分散担持してなる排気ガス浄化触媒が提供される。
また、本発明の別の側面によると、触媒層用の多孔性物質を含むスラリーに赤外線放射物質を添加するステップと、該スラリーを電気加熱式の担体に塗布するステップと、スラリーを塗布した該担体を焼成するステップと、焼成した担体に触媒活性金属を担持させるステップとを含む排気ガス浄化触媒の製造方法が提供される。また、本発明の別の側面によると、触媒層用の多孔性物質を含むスラリーに触媒活性金属またはその材料となる成分と赤外線放射物質とを添加するステップと、該スラリーを電気加熱式の担体に塗布するステップと、スラリーを塗布した該担体を焼成するステップとを含む排気ガス浄化触媒の製造方法が提供される。
本発明で使用する粒状の赤外線放射物質は、シリカ４５〜５５ｗｔ％，アルミナ３０〜４５（４３を超え４５までを除く）ｗｔ％，マグネシア１２〜１８ｗｔ％を主成分とするセラミックからなる。また、電気加熱式の担体には、メタルハニカム担体を使用する。
【００１０】
以下に詳細に説明するように、本発明にかかる排気ガス浄化触媒によると、通電により触媒担体が直接加熱され、さらに、触媒層に赤外線放射物質を分散担持することにより、触媒担体の発熱により触媒が加熱されたとき、同時に赤外線放射物質も加熱され、加熱された赤外線放射物質から赤外線が放射される。触媒主成分である触媒活性金属等はこの赤外線を吸収して発熱する為、排気ガス熱とあわせて、より効率よく触媒を加熱することができ、従来に比べて触媒活性金属をより速く昇温させることができる。さらに、本発明によると、赤外線放射物質を触媒担体に担持した触媒層内に均一に含有させることができ、これにより触媒全体で均一に効率よく赤外線を吸収し発熱させることができる。
【００１１】
また、空気の主成分である窒素（Ｎ₂）や酸素（Ｏ₂）は赤外線を吸収しないが、排気ガス中の有害成分である一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）などは赤外線を吸収し励起状態となる。このため、適切な赤外線放射物質を選び、特定の波長の赤外線をより強く放射させることで排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを選択的に励起させることができる。このようにして励起されたガスは酸化還元反応を起こしやすくなるため、より優れた排気ガス浄化性能を得ることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる排気ガス浄化触媒の製造方法によると、通常のウォッシュコートの担持工程と同様の工程によって、赤外線放射物質を触媒層内に均一に分散させることができるため、製造工程の大幅な変更もなく容易に赤外線放射物質を担持させることができ、上記排気ガス浄化触媒を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下の本発明に係る実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明における触媒２を自動車の排気通路に配置した模式図を示す。エンジン１から排出された排気ガスは排気ガス通路パイプ１ａを通り、触媒２で酸化還元反応により浄化された後、マフラー３に送られて消音され、大気中に放出される。触媒２は、ＥＨＣ回路２ａを備え、電力を供給することで加熱される自己発熱型の電気加熱式触媒（ＥＨＣ）にすることにより、始動時や冷間時などの排気ガス温度が低い場合にも、より効果的に触媒を活性な温度まで加熱することができる。
【００１５】
図２に基本となる従来の触媒の模式断面図を示す。図２に示す従来の触媒は、本発明にかかる触媒の基本構造を提供するものであり、後述の比較例１に対応するものである。図２は、赤外線放射物質を担持していない従来の触媒の断面模式図であり、この従来の触媒は、担体１０の表面に触媒層としてウォッシュコート層１１を備え、さらにウォッシュコート層１１の表面に触媒活性金属１２を担持している。
【００１６】
［実施の形態１］
図２に示した従来の触媒を基本に、図３に示す本実施の形態にかかる触媒の特徴を以下に述べる。図３に、実施の形態１にかかる触媒の断面模式図を示す。本発明にかかる触媒は、１つの実施の形態において、図３に示すように、赤外線放射物質１３をウォッシュコート層１１内に分散担持させ、さらに触媒活性金属１２をウォッシュコート層１１の表面に担持させている。
【００１７】
本発明における赤外線放射物質１３としては、特に限定されるものではないが、例えばコージェライトやペタライトなどのセラミック、蛇紋石や角閃石などの天然鉱石等が挙げられ、特にコージェライトやペタライトなどのセラミックが一般的に入手容易である。また、赤外線放射物質１３は、好ましくは２〜１５μｍ、さらに好ましくは４〜１０μｍの波長の赤外線）の放射率が高く、特に、２００℃における当該波長領域の赤外線放射率が、７０％以上であると好ましく、８５％以上であるとさらに好ましい。波長が２〜１５μｍの赤外線はアルミナや触媒活性金属１２などの触媒を構成する物質に効率よく吸収され、これらを発熱させることができるため、非常に高い触媒加熱効率を得ることができる。
【００１８】
また、波長が４〜１０μｍの赤外線は、ＨＣやＮＯｘを励起させるのに適しているため、排気ガス中のＨＣ，ＮＯｘを選択的に効率よく励起させることができる。励起されたガス中の成分は酸化還元反応を起こしやすくなるため、より優れた排気ガス浄化性能を得ることができる。従って、４〜１０μｍの赤外線をより強く放射する赤外線放射物質１３を用いることにより付加的な効果が得られる。
【００１９】
また、担持する赤外線放射物質１３は、好ましくは担持した触媒量の５〜３５ｗｔ％（さらに好ましくは１０〜３０ｗｔ％）含有されていると高い赤外線効果を得ることができる。赤外線放射物質の含有量が５ｗｔ％よりも少ないと、触媒量に対する赤外線放射量が少ないため赤外線による効果が十分得られない場合があり、３５ｗｔ％よりも多いと触媒活性成分の担持量が少なくなってしまうため十分な排気ガス浄化性能を得ることができなくなってしまう場合がある。なお、本明細書において、触媒量は、多孔質物質、触媒活性金属および赤外線放射物質を含む触媒層の全重量をいい、赤外線放射物質の触媒量に対するｗｔ％は、多孔質物質、触媒活性金属および赤外線放射物質を含む触媒層の全重量に対する赤外線放射物質の重量の割合をいう。
【００２０】
また、赤外線放射物質を触媒層の中に均一に分散させるために、担持する赤外線放射物質は粒状であると好ましい。特に、赤外線放射物質の平均粒径は、２０μｍ以下であると好ましく、このとき、より効果的に、赤外線放射物質を触媒層の中に均一に分散させ、排気ガス浄化性能を妨げることなく触媒の加熱およびガスの励起をさせるのに必要な赤外線を放射させることができる。
【００２１】
ここで、触媒層は、多孔質のセラミックス層であるウォッシュコート層であると好ましく、特に限定されるものではないが、以下に詳述するように、アルミナなどの多孔性物質とセリアなどの酸素貯蔵物質とから成形され、担体の単位体積当たり５０〜２００ｇ／Ｌの触媒層を担持させると好ましい。
【００２２】
また、本発明にあっては、触媒活性金属１２は、特に限定されるものではない。一般的に自動車用の三元触媒に使用される白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）などを使用することができ、さらにこれらに限定されることなく銀（Ａｇ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などの貴金属や、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などの卑金属も幅広く使用することが可能である。
【００２３】
本発明では、触媒にＥＨＣ回路２ａを備えた電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を採用した電気加熱式触媒装置とすることにより、効果的に始動時や冷間時などの排気ガス温度が低い場合にも触媒を活性な温度まで加熱することができる。
【００２４】
ＥＨＣでは、例えば金属で作製された触媒担体に直接電力を供給し、金属の抵抗における熱によって触媒担体を自己発熱させることができる。触媒成分は触媒担体の表面に触媒層としてコートされるため、発熱した担体から効率よく熱を吸収、昇温する。このため、ＥＨＣによると、優れた浄化性能を得ることができる。
【００２５】
図４に電気加熱式の担体（ＥＨＣ担体）の模式図を示す。ＥＨＣ担体２０では、一般的にはステンレスなどの薄い平板２１と波板２２を組み合わせて巻き回したものを、筒状の金属性ケース２３内に設置することで、メタルハニカム担体を作製する。この担体に電極２４，２５を取り付け、平板２１、波板２２およびケース２３に電力を供給する。ただし、本発明では、メタルハニカムの材質、形状はこれに限られるものではない。
【００２６】
具体的には、特に限定されるものではないが、ＥＨＣの担体として、ステンレスやニッケル合金、チタン合金等の金属を用いると好ましい。また、特に限定されるものではないが、担体の形状は、上記金属等からなる平板と波板を組み合わせて巻き回してなるハニカム状としてもよいし、パイプ状、シート状としてもよい。さらに、担体に電流を供給するための回路装置を設ける。ＥＨＣへの電力の供給は、通常自動車に車載されているバッテリーまたはＥＨＣ専用に搭載したバッテリーから行うことができる。ＥＨＣへ電力を供給することで担体が発熱し、触媒はより速く加熱される。
【００２７】
触媒にＥＨＣ回路２ａを備えた電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を採用し、ＥＨＣへ電力を供給すると、ＥＨＣ担体自体の電気加熱と同時に赤外線放射物質から赤外線が放射される。放射された赤外線は触媒主成分であるアルミナ等や触媒活性金属に吸収され発熱するため、触媒は電気のみで加熱した場合よりも速く昇温させることができる。このとき、赤外線放射物質は触媒層の中に分散担持されているため、触媒全体で均一に効率よく赤外線を吸収し発熱させることができる。このため、触媒活性温度まで加熱するのに必要な電力として、従来のように大電力を必要とせず、例えば通常の１２Ｖ車載バッテリーのみで十分な加熱を行うことができる。
【００２８】
また、触媒にＥＨＣを用いた場合は、排気系の下流側に配置しても十分な浄化性能を得ることができるため、高温の排気ガス熱にさらされることよる触媒の劣化を防ぐことが可能となる。すなわち、通常、触媒温度の上昇に排気ガス熱を利用しようとすると、ある程度排気ガス温度が高い位置に触媒を配置しなければならないが、全開運転時などには自動車排気ガスはエキゾーストマニホールド直下で７００〜８００℃以上になり、加えて排気ガス浄化反応は発熱反応であるため触媒はさらに高温にさらされる可能性がある。触媒は８００〜１０００℃以上の高温にさらされると熱によるシンタリング（凝集）などを引き起こし、劣化して十分な浄化性能が得られなくなる場合がある。
【００２９】
しかし、ＥＨＣ回路２ａを備えた電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を採用することにより、従来の触媒では十分な浄化性能が得られない排気系の下流側に配置しても十分な浄化性能を得ることができるため、全開運転時などにおいても高温にさらされることなく触媒の劣化を抑制することができる。また仮に、電気加熱によって触媒が劣化しそうな温度まで加熱された場合には、触媒への電力供給を制限するなどの制御を行うことによって、常に排気ガス浄化に最適な温度に触媒を保持することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
図５に、実施の形態２にかかる触媒の断面模式図を示す。図５ではさらに触媒活性金属１２の活性の向上に効果的な構成を示す。本実施の形態にかかる触媒では、ウォッシュコート層１１内に赤外線放射物質１３と触媒活性金属１２とを分散担持している。
【００３１】
本実施の形態２のように触媒活性金属１２も触媒層１１の中に分散担持した場合（図５）、実施の形態１に比べ、より赤外線放射物質１３の極近傍に触媒活性金属１２を存在させることができるため、赤外線放射物質１３が放射した赤外線を触媒活性金属１２が吸収する効率が高くなり、触媒の加熱を非常に効率よく行うことができる。
【００３２】
［実施の形態３］
本発明の図３に示した実施の形態１にかかる触媒の製造方法について以下に述べる。実施の形態１にかかる触媒は、上述した電気加熱式の担体を用い、（１）担体１０へウォッシュコート層１１を担持させ、さらに（２）触媒活性金属１２をウォッシュコート層１１表面へ担持させることで製造することができる。
【００３３】
（１）担体１０へのウォッシュコート層１１の担持方法
触媒の担持方法としては、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア等の多孔性物質と、好ましくはセリア（酸化セリウム）、ジルコニア等の酸素貯蔵物質とを、水、硝酸等の溶媒と混合したスラリーを調製し、そのスラリーを触媒担体１０に塗布し焼成することでウォッシュコート層１１を触媒担体１０に担持させることができる。本発明では、このウォッシュコートのスラリー調製時に赤外線放射物質１３をさらに添加する。このように、ウォッシュコートのスラリー調製時に、該スラリーに赤外線放射物質を添加することより、通常のウォッシュコートと同様の担持工程によって、赤外線放射物質１３をウォッシュコート内に均一に分散させることができるため、製造工程の大幅な変更もなく容易に赤外線放射物質１３を触媒に担持させることができる。なお、ウォッシュコート担持方法は、従来と同様とすることができ、例えば、水１Ｌに対して、アルミナ等の多孔性物質を１０００〜１５００ｇ、セリア等の酸素貯蔵物質を３００〜５００ｇ、セラミック等の赤外線放射物質を１００〜７００ｇ混合したスラリーを調製し、そのスラリーを触媒担体に塗布し、７０〜１２０℃の熱風で１０〜３０分間乾燥し、さらに３００〜５００℃で１〜３時間焼成することで、ウォッシュコートを設けることができる。
【００３４】
さらに、赤外線放射物質を、スラリーに添加する前に、ウォッシュコートに使用するアルミナ等の多孔性物質と共沈法などによって複合化させることで、熱による触媒のシンタリング（凝集）を抑制することができ、触媒の浄化性能の低下を最小限に抑えることができる。具体的には、共沈法は、以下のように行うことができる。例えば、硝酸アルミニウム溶液に赤外線放射物質を添加し、よく撹拌する。撹拌しながら少量ずつアンモニア水を加え、好ましくはｐＨ９に調整する。ｐＨ９になり沈殿が生じた時点で撹拌をやめ、ろ過することで沈殿を回収する。この沈殿を、好ましくは６００℃で３時間焼成し、その後粉砕することで、アルミナと赤外線放射物質の複合化粉末を得ることができる。
【００３５】
（２）触媒活性金属１２のウォッシュコート層１１表面への担持方法
さらに、触媒活性金属１２を担持する方法として一般的に知られている含浸法や共沈法などによって、触媒活性金属１２を触媒に担持させることができる。具体的には、赤外線放射物質１３を分散担持したウォッシュコート層１１を備えた担体を、触媒活性金属またはその材料となる成分を含有した溶液に浸漬し、乾燥、焼成することで触媒活性金属１２をウォッシュコート層１１表面に担持することができる。触媒活性金属またはその材料となる成分を含む溶液は特に限定されるものではなく、硝酸塩，硫酸塩，塩酸塩などの溶液が幅広く使用可能である。なお、触媒活性金属のウォッシュコート層への担持処理の諸条件は、従来と同様とすることができ、例えば、触媒活性金属の材料となる成分として、所定量のジニトロジアンミン白金硝酸溶液中に、ウォッシュコート層を備えた担体を２〜５時間含浸し、７０〜１２０℃の熱風で５〜１０分間乾燥し、さらに２００〜５００℃で１〜３時間焼成することで、触媒活性金属を担持させることができる。
【００３６】
［実施の形態４］
本発明の図５に示した実施の形態２の触媒の製造方法について以下に述べる。実施の形態２にかかる触媒では、前記の実施の形態１のスラリー調製時に、一緒に触媒活性金属１２またはその材料となる成分をスラリーに添加して、ウォッシュコートと同時に触媒活性金属１２を触媒に担持させる。この方法によって触媒活性金属１２を担持させると、ウォッシュコート内に分散担持されている赤外線放射物質１３と同様に触媒活性金属１２もウォッシュコート内に分散担持され、赤外線放射物質１３の極近傍に触媒活性金属１２を存在させることができるため、触媒活性金属１２が赤外線を吸収する効率が高くなり、触媒の加熱を非常に効率よく行うことができる。
【００３７】
【実施例】
＜比較例１＞
γ−アルミナ，酸化セリウム，アルミナゾル，硝酸アルミニウム水溶液，イオン交換水を混合し、２４時間以上撹拌することでスラリーを調製した。このスラリーは触媒担体に塗布し焼成して水分を乾燥させたとき、アルミナ／セリアの比率が３／１となるようにそれぞれの添加量を調製した。このスラリーにＥＨＣのメタルハニカム担体を約３０秒間浸漬した後引き上げ、エアブローにて余剰スラリーを飛ばし、８０℃の熱風で約１０分間乾燥し、さらに４００℃で１時間焼成してウォッシュコートを担持させた。担持したウォッシュコート量はメタルハニカム担体の単位体積当たり約１００ｇ／Ｌであった。次に、その担体をジニトロジアンミン白金硝酸溶液に３時間含浸後８０℃の熱風で約１０分間乾燥し、さらに硝酸ロジウム溶液に３時間含浸後８０℃の熱風で約１０分間乾燥した。最後に２００℃で１時間焼成して、比較例１の触媒を完成させた。担持した貴金属量はメタルハニカム担体の単位体積当たりＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００３８】
＜実施例１＞
比較例１と同様に調製したスラリーに、さらにセラミック（主成分：シリカ４５〜５５ｗｔ％，アルミナ３０〜４５ｗｔ％，マグネシア１２〜１８ｗｔ％）を材料とした粒状の赤外線放射物質を添加し、２４時間以上混合撹拌して赤外線放射物質添加スラリーを調製した。このスラリーは触媒担体に塗布し焼成して水分を乾燥させたとき、担持ウォッシュコート量に対して２０ｗｔ％の赤外線放射物質を含有するように調製した。その後、比較例１と同様にウォッシュコートの担持およびＰｔ，Ｒｈの含浸担持を行い実施例１の触媒を完成させた。このとき、担持させた全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌであり、その内のウォッシュコートは約８０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約２０ｇ／Ｌ、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００３９】
＜実施例２＞
実施例１と同様に調製した赤外線放射物質添加スラリーに、さらにジニトロジアンミン白金硝酸溶液と硝酸ロジウム溶液を添加し、２４時間以上混合撹拌して貴金属添加スラリーを調製した。その後、このスラリーにＥＨＣのメタルハニカム担体を約３０秒間浸漬した後引き上げ、エアブローにて余剰スラリーを飛ばし、８０℃の熱風で約１０分間乾燥し、さらに４００℃で１時間焼成して触媒金属分散ウォッシュコートを担持させた。担持させた全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌであり、その内のウォッシュコートは約８０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約２０ｇ／Ｌ、担持させた貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４０】
＜排気ガス浄化性能実験１＞
比較例１および実施例１、実施例２にて作製した触媒の冷機始動時における排気ガス浄化性能を解析した。実験では、実際の自動車を用いたシャーシダイナモテストにより、コールドスタートモードである１１モード（排出ガスの認定試験に使用される郊外での平均的走行パターンを模擬した走行モード）による走行における排気ガス浄化率を測定した。排気ガス浄化率は、各ガス成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）について、以下の（式１）に従って計算した。実験では実車による測定とした。また、ＥＨＣへの電力供給は車両とは別の直流電源で行い、エンジンスタートと同時に１２Ｖ、約４０Ａの直流電流を９０秒間のみ供給した。
【００４１】
（式１）
［排気ガス浄化率％］＝（［触媒無しの排出量］−［触媒使用時の排出量］）／［触媒無しの排出量］×１００
【００４２】
図６に比較例１および実施例１、実施例２にて作製した触媒の排気ガス浄化率を示した。ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘすべてのガス成分において比較例１よりも実施例１の方が優れた浄化性能を示した。これより、赤外線放射物質を添加したことにより排気ガス浄化性能が向上したことが分かる。また、実施例１に比べて実施例２は、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘすべてのガス成分においてさらに優れた浄化性能を示した。これより、触媒貴金属は表面のみに担持するよりもウォッシュコート内に分散担持した方が、触媒活性金属の赤外線吸収効率が高く、優れた排気ガス浄化性能を得ることができると言える。
【００４３】
＜実施例３＞
実施例１と同様に赤外線放射物質添加スラリーを調製する際に、担持させるウォッシュコート量に対して２ｗｔ％の赤外線放射物質を含有するように赤外線放射物質添加スラリーを調製し、その後、実施例２と同様の方法でウォッシュコートおよび触媒貴金属を担持させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の２ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約９８ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約２ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４４】
＜実施例４＞
実施例３と同様の方法で触媒を作製する過程において、赤外線放射物質の添加量のみウォッシュコートの５ｗｔ％になるように変更して触媒を完成させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の５ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約９５ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約５ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４５】
＜実施例５＞
実施例３と同様の方法で触媒を作製する過程において、赤外線放射物質の添加量のみウォッシュコートの１０ｗｔ％になるように変更して触媒を完成させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の１０ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約９０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約１０ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４６】
＜実施例６＞
実施例３と同様の方法で触媒を作製する過程において、赤外線放射物質の添加量のみウォッシュコートの３０ｗｔ％になるように変更して触媒を完成させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の３０ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約７０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約３０ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｂ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４７】
＜実施例７＞
実施例３と同様の方法で触媒を作製する過程において、赤外線放射物質の添加量のみウォッシュコートの４０ｗｔ％になるように変更して触媒を完成させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の４０ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約６０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約４０ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４８】
＜実施例８＞
実施例３と同様の方法で触媒を作製する過程において、赤外線放射物質の添加量のみウォッシュコートの５０ｗｔ％になるように変更して触媒を完成させた。担持された全ウォッシュコート量は約１００ｇ／Ｌで、その内の５０ｗｔ％の赤外線放射物質がウォッシュコート内に分散担持されており（すなわち、ウォッシュコートは約５０ｇ／Ｌ、赤外線放射物質は約５０ｇ／Ｌ）、担持された貴金属量はＰｔ＝１．２ｇ／Ｌ，Ｒｈ＝０．４ｇ／Ｌであった。
【００４９】
＜排気ガス浄化性能実験２＞
実施例２〜実施例８にて作製した触媒の排気ガス浄化性能を、排気ガス浄化性能実験１と同様の方法で測定し、図７に赤外線放射物質担持量に対する排気ガス浄化率を示した。図７の結果より、赤外線放射物質の量が、好ましくは担持した触媒量の５〜３５ｗｔ％（さらに好ましくは１０〜３０ｗｔ％）であると、より大きな赤外線効果が得られ、かつ充分な触媒活性成分量が確保されるため優れた排気ガス浄化性能を得ることができるといえる。
【００５０】
なお、上記比較例１および実施例１〜８にかかる触媒は、直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒状のものとした。また、上記実施例１〜８に用いた赤外線放射物質は、主成分がシリカ４５〜５５ｗｔ％，アルミナ３０〜４５ｗｔ％，マグネシア１２〜１８ｗｔ％であるセラミックを材料としたものであり、４〜１５μｍの波長の赤外線の放射率が高かった。また、この赤外線放射物質は、粒状であり、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（HORIBA LA-910）による測定によると、表１および図８（赤外線放射物質の粒度分布）に示すように、平均粒径５．２μｍを有した。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によると、触媒の温度上昇を促進させて触媒の活性を促すことにより、浄化性能を向上させ、始動時など排気ガスが冷えているときにも優れた浄化性能を有する排気ガス浄化触媒およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における触媒（ＥＨＣの場合を含む）を自動車の排気通路に配置した模式図である。
【図２】比較例１の、赤外線放射物質を担持していない触媒の模式断面図である。
【図３】実施例１の、赤外線放射物質をウォッシュコート内に分散担持し、触媒活性金属を含浸担持によって触媒表面に担持した触媒の模式断面図である。
【図４】ＥＨＣ担体の模式図である。
【図５】実施例２〜実施例８の、赤外線放射物質と触媒活性金属をウォッシュコート内に分散担持した触媒の模式断面図である。
【図６】比較例１および実施例１，実施例２にて作製した触媒の排気ガス浄化性能実験結果を示すグラフである。
【図７】実施例２〜実施例８にて作製した触媒の排気ガス浄化性能実験結果を示すグラフである。
【図８】比較例１および実施例１〜８に用いた赤外線放射物質の粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１：エンジン
１ａ：排気ガス通路パイプ
２：触媒（ＥＨＣの場合を含む）
２ａ：ＥＨＣ回路
３：マフラー
１０：担体
１１：ウォッシュコート層
１２：触媒活性金属
１３：赤外線放射物質
２０：ＥＨＣ担体
２１：平板
２２：波板
２３：ケース
２４，２５：電極

Claims

電気加熱式のメタルハニカム担体と、該担体上にある触媒層とを含んでなる内燃機関の排気ガス浄化触媒であって、該触媒層が触媒活性金属を担持すると共に、該触媒層の中に、シリカ４５〜５５ｗｔ％，アルミナ３０〜４５（４３を超え４５までを除く）ｗｔ％，マグネシア１２〜１８ｗｔ％を主成分とするセラミックからなる粒状の赤外線放射物質を分散担持してなる排気ガス浄化触媒。
前記触媒活性金属が、前記触媒層の中に分散担持されてなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化触媒。
担持する赤外線放射物質の含有量が触媒量の５〜３５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス浄化触媒。
担持する赤外線放射物質の含有量が触媒量の１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化触媒。
触媒層用の多孔性物質を含むスラリーに赤外線放射物質を添加するステップと、
該スラリーを電気加熱式のメタルハニカム担体に塗布するステップと、
スラリーを塗布した該担体を焼成するステップと、
焼成した担体に触媒活性金属を担持させるステップと
を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化触媒の製造方法。
触媒層用の多孔性物質を含むスラリーに触媒活性金属またはその材料となる成分と赤外線放射物質とを添加するステップと、
該スラリーを電気加熱式のメタルハニカム担体に塗布するステップと、
スラリーを塗布した該担体を焼成するステップと
を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化触媒の製造方法。