JP5604497B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

排ガス浄化用触媒 Download PDF

Info

Publication number
JP5604497B2
JP5604497B2 JP2012239834A JP2012239834A JP5604497B2 JP 5604497 B2 JP5604497 B2 JP 5604497B2 JP 2012239834 A JP2012239834 A JP 2012239834A JP 2012239834 A JP2012239834 A JP 2012239834A JP 5604497 B2 JP5604497 B2 JP 5604497B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
nox occlusion
carrier
occlusion reduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012239834A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013031849A (ja
Inventor
誠 辻
紀彦 青野
大祐 沖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cataler Corp
Original Assignee
Cataler Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cataler Corp filed Critical Cataler Corp
Priority to JP2012239834A priority Critical patent/JP5604497B2/ja
Publication of JP2013031849A publication Critical patent/JP2013031849A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5604497B2 publication Critical patent/JP5604497B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは、高いNOx吸蔵還元性能を有する排ガス浄化用触媒に関する。
自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスは、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などの有害成分を含有している。この有害な成分を含有した排気ガスをそのまま大気中に排出すると、公害の発生や環境の悪化が生じるようになる。このため、これらの成分を含む排気ガスは、排ガス浄化用触媒等の浄化手段により有害成分が浄化された後に大気中に排出されている。
また、地球環境への関心の高まりにより、特に自動車においては、低燃費、低公害であることが求められている。この要求を満たす車両のエンジンとして、リーンバーンエンジンやディーゼルエンジンの利用が図られている。
リーンバーンエンジンやディーゼルエンジンは、酸素過剰雰囲気下で燃焼を行うため、多量のNOxを排出する。このため、これらのエンジンの排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒には、通常の排ガス浄化用触媒に、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の元素よりなるNOx吸蔵還元材が添加された吸蔵還元型触媒が用いられている。
しかしながら、アルカリ金属やアルカリ土類金属の元素には、触媒作用を有する触媒金属の酸化機能を著しく低下させる作用を有することが知られている。このため、NOx吸蔵還元材を添加することで、吸蔵還元型触媒は、触媒金属の酸化性能が低下するという問題を有していた。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、高い酸化性能およびNOx吸蔵還元性能を有する排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、ウォールフローのガス流通セルを有するフィルタ触媒の担体と、担体上にもうけられた第一無機酸化物よりなる第一担持層部と、第一担持層部に担持された第一触媒金属と、を有する酸化触媒部と、担体上にもうけられた第二無機酸化物よりなる第二担持層部と、第二担持層部に担持された第二触媒金属と、第二担持層部に担持されたNOx吸蔵還元材と、を有するNOx吸蔵還元部と、を有し、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、担体上で積層してもうけられることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体上に酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とを有することで、酸化触媒部の第一触媒金属とNOx吸蔵還元部のNOx吸蔵還元材とが接触しなくなり、第一触媒金属が酸化機能の低下を生じなくなっている。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部が排ガスを酸化浄化し、NOx吸蔵還元部がNOxを吸蔵還元により浄化する。この結果、本発明の排ガス浄化用触媒は、高い酸化性能およびNOx吸蔵還元性能を有する触媒となっている。
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、酸化触媒部と、NOx吸蔵還元部と、を有する。
担体は、ウォールフローのガス流通セルを有するフィルタ触媒の担体である。この担体は、耐火性を有し、表面上に酸化触媒部およびNOx吸蔵還元部が形成される部材である。すなわち、担体は、表面上に触媒成分を保持する。また、担体が耐火性を有することで、高温の排ガスを浄化することができる。
酸化触媒部は、担体上にもうけられた第一無機酸化物よりなる第一担持層部と、第一担持層部に担持された第一触媒金属と、を有する。すなわち、酸化触媒部が、第一担持層部と第一触媒金属とを有することで、本発明の排ガス浄化用触媒は、排ガスを酸化浄化することができる。
NOx吸蔵還元部は、担体上にもうけられた第二無機酸化物よりなる第二担持層部と、第二担持層部に担持された第二触媒金属と、第二担持層部に担持されたNOx吸蔵還元材と、を有する。すなわち、NOx吸蔵還元部が、第二担持層部と、第二触媒金属と、NOx吸蔵還元材と、を有することで、本発明の排ガス浄化用触媒は、排ガス中のNOxを吸蔵還元することができる。
本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とを有することで、酸化機能が損なわれることなく高いNOx吸蔵還元性能を有する排ガス浄化用触媒となっている。詳しくは、酸化触媒部が排ガス中の有害成分を酸化浄化し、NOx成分をNOx吸蔵還元部が還元浄化をするため、本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化性能が損なわれることなく高いNOx吸蔵還元性能を有する排ガス浄化用触媒となっている。
酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、担体上で排ガスの流れ方向に並んだ状態でもうけられる形態が参考形態として考えられる。すなわち、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが並んだ状態で配されていることで、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが混在しないため、NOx吸蔵還元材による第一触媒金属の触媒性能の低下が抑えられている。
また、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、排ガスの流れ方向にそって並んだ状態でもうけられたことで、NOx吸蔵還元部あるいは酸化触媒部により浄化された排ガスが酸化触媒部あるいはNOx吸蔵還元部により浄化される。このため、酸化性能が損なわれることなく高いNOx吸蔵還元性能を発揮することができる。
なお、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とは、排ガスの流れ方向に並んだ状態であればよく、相対的な位置については、特に限定されるものではない。詳しくは、担体上に、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが排ガスの流れ方向にそって並んだ状態でもうけられたときに、上流側に酸化触媒部とNOx吸蔵還元部のいずれをもうけてもよい。
酸化触媒部は、排ガスの流れ方向の上流側にもうけられたことが好ましい。すなわち、排ガスの流れ方向に沿って、酸化触媒部,NOx吸蔵還元部が並んでいることが好ましい。
さらに、排ガスの流れ方向にそって並んだ状態で配された酸化触媒部とNOx吸蔵還元部は、それぞれ複数部であってもよい。すなわち、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが交互にもうけられていてもよい。
また、本参考形態の排ガス浄化用触媒において、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とは、同一の担体上にもうけられていても、それぞれ異なる担体上にもうけられていてもよい。
本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、担体上で積層してもうけられる。すなわち、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが積層してもうけられることで、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが混在しないため、NOx吸蔵還元材による第一触媒金属の触媒性能の低下が抑えられている。
また、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、担体上で積層してもうけられたことで、NOx吸蔵還元部あるいは酸化触媒部により浄化された排ガスが酸化触媒部あるいはNOx吸蔵還元部により浄化される。このため、酸化性能が損なわれることなく高いNOx吸蔵還元性能を発揮することができる。
なお、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とは、担体上で積層してもうけられていればよく、相対的な位置については、特に限定されるものではない。詳しくは、担体上で酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが積層してもうけられたときに、上層に酸化触媒部とNOx吸蔵還元部のいずれをもうけてもよい。
さらに、担体上で積層してもうけられた酸化触媒部とNOx吸蔵還元部は、それぞれ複数部であってもよい。すなわち、担体上でさらに酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが交互に積層してもうけられていてもよい。
上記のように、本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが、排ガスの流れ方向に並ぶとともに積層していてもよい。すなわち、酸化触媒部およびNOx吸蔵還元部は、担体上で積層した状態で排ガスの流れ方向に並んだ状態でもうけられることが好ましい。
酸化触媒部を構成する第一無機酸化物および第一触媒金属は、特に限定されるものではなく、従来の排ガス浄化用触媒に用いられた材質を用いられることができる。
第一無機酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ゼオライトの少なくとも一種よりなることが好ましい。第一無機酸化物がこれらの少なくとも一種よりなることで、耐熱性に優れかつ大きな比表面積を有する担持層が形成されるようになる。
第一触媒金属は、Pt、Pd、Rh、Ag、Au、Irの少なくとも一種よりなることが好ましい。すなわち、第一触媒金属が、これらの少なくとも一種よりなることで、酸化触媒部が排ガスを浄化することができるようになる。
NOx吸蔵還元部を構成する第二無機酸化物、NOx吸蔵還元材および第二触媒金属は、特に限定されるものではなく、従来のNOx吸蔵還元型排ガス浄化用触媒において用いられた材質を用いられることができる。
第二無機酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ゼオライトの少なくとも一種よりなることが好ましい。第二無機酸化物がこれらの少なくとも一種よりなることで、耐熱性に優れかつ大きな比表面積を有する担持層が形成されるようになる。
第二触媒金属は、Pt、Pd、Rh、Ag、Au、Irの少なくとも一種よりなることが好ましい。すなわち、第二触媒金属が、これらの少なくとも一種よりなることで、NOx吸蔵還元部が排ガスを浄化することができるようになる。
NOx吸蔵還元材は、アルカリ金属、アルカリ土類金属より選ばれる少なくとも一種よりなることが好ましい。すなわち、NOx吸蔵還元材が、これらの少なくとも一種よりなることで、NOx吸蔵還元部がNOxを吸蔵することができるようになる。
第一無機酸化物と第二無機酸化物とは、同種の無機酸化物あるいは異種の無機酸化物のいずれでもよい。材料の種類が増えないことから同種の無機酸化物であることが好ましい。さらに、同種の無機酸化物とすると、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部の配置によっては、第一担持層と第二担持層とを同時に形成することができ、製造に要するコストの上昇を抑えることができる。
第一触媒金属と第二触媒金属とは、同種の金属であっても異種の金属であっても、どちらでもよい。材料の種類が増えないことから同種の触媒金属であることが好ましい。さらに、同種の触媒金属とすると、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部の配置によっては、第一触媒金属と第二触媒金属とを同時に担持させることが可能となり、製造に要するコストの上昇を抑えることができる。
担体は、オープンフローのハニカムあるいはウォールフローのDPFとすることができるが、本発明では、ウォールフローのガス流通セルを有するフィルタ触媒の担体である。
また、担体は、その材質をセラミックスあるいはメタルとすることができるが、本発明では、セラミックスよりなることが好ましい。担体を形成することができるセラミックスあるいはメタルとしては、たとえば、コーディエライト、炭化ケイ素(SiC)、ステンレス、セラミックス繊維をあげることができる。
担体上にもうけられた第一担持層および第二担持層における第一および第二無機酸化物の担持量は、特に限定されるものではない。すなわち、それぞれの担持層に担持されるべき触媒金属および吸蔵還元成分を担持できるようにもうけられていればよい。
第一触媒金属の第一担持層部への担持量は、第一担持層部全体を100wt%としたときに、0.01〜10wt%で含まれることが好ましい。すなわち、第一担持層部が第一触媒金属を0.01〜10wt%で有することで、排ガスの浄化が十分に行われる。なお、第一触媒金属が0.01wt%未満では、第一触媒金属量が少なく、排ガスの浄化が不十分となる。また、第一触媒金属が10wt%を超えると、触媒金属の担持量の増加に対する排ガス浄化の効果の向上が小さくなる。より好ましくは、0.1〜5wt%の範囲である。
NOx吸蔵還元材の第二担持層部への担持量は、第二担持層部全体を100wt%としたときに、0.5〜30wt%で含まれることが好ましい。すなわち、第二担持層部がNOx吸蔵還元材を0.5〜30wt%で有することで、NOx吸蔵還元部がNOxを還元浄化することができる。なお、NOx吸蔵還元材が0.5wt%未満では、NOx吸蔵還元材量が少なく、排ガス中のNOxの浄化が不十分となる。また、NOx吸蔵還元材が30wt%を超えると、NOx吸蔵還元材の担持量の増加に対するNOx浄化の効果の向上が小さくなる。より好ましくは、1〜20wt%の範囲である。
また、第二触媒金属の第二担持層部への担持量は、第二担持層部全体を100wt%としたときに、0.1〜10wt%で含まれることが好ましい。すなわち、第二担持層部が第二触媒金属を0.1〜10wt%で有することで、NOxの浄化が十分に行われる。なお、第二触媒金属が0.1wt%未満では、第二触媒金属量が少なく、排ガス中のNOxの浄化が不十分となる。また、第二触媒金属が10wt%を超えると、触媒金属の担持量の増加に対するNOx浄化の効果の向上が小さくなる。より好ましくは、1〜5wt%の範囲である。
酸化触媒部とNOx吸蔵還元部との割合は、特に限定されるものではなく、浄化される排ガスの成分により適宜決定することができる。さらに、それぞれに担持された触媒金属およびNOx吸蔵還元材の担持量によっても適宜決定できる。
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体と、酸化触媒部と、NOx吸蔵還元部と、を有していればよく、その製造方法が特に限定されるものではない。
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体上に酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とを有することで、酸化触媒部の第一触媒金属とNOx吸蔵還元部のNOx吸蔵還元材とが接触しなくなり、第一触媒金属が酸化機能の低下を生じなくなっている。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部が排ガスを酸化浄化し、NOx吸蔵還元部がNOxを吸蔵還元により浄化する。この結果、本発明の排ガス浄化用触媒は、高い酸化性能およびNOx吸蔵還元性能を有する触媒となっている。
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
実施例及び参考実施例として、排ガス浄化用触媒を製造した。
参考実施例1
まず、アルミナ粉末100重量部を脱イオン水140重量部に分散させ、ついでアルミ
ナ換算で3重量部のアルミナゾルを添加し、湿式粉砕してアルミナスラリーを調製した。
調製されたアルミナスラリーを、セル数が47個/cm(約300個/inch)のウォールフローのガス流通セルを有する直径12.9センチ×軸方向の長さ15.0センチの円筒状のコーディエライト製DPF担体に塗布し、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成してアルミナコートコーディエライトDPFを得た。
得られたアルミナコートコーディエライトDPFのアルミナ量は、耐火性三次元構造体1リットルあたり100gであった。
得られたアルミナコートコーディエライトDPFに白金硝酸塩水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥後、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥させ、触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを得た。触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの触媒貴金属の担持量は、DPF担体1リットルあたり白金で5g、ロジウムで0.1gであった。
触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを脱イオン水中に浸漬した後に、吸引を行い触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの1個あたりの吸水量を求めた。なお、触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFに担持された触媒貴金属は、脱イオン水中に浸漬されても、焼成が施されているため、脱イオン水中に溶解しない。また、吸水量の測定は、事前に触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの重量を測定し、脱イオン水に浸しして吸引を行った後の重量を測定することで、両者の重量の差から吸水量を得た。
得られた吸水量の半分量の脱イオン水に酢酸バリウム、硝酸リチウムを溶解させ、その溶解液に触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを一方の端面からのみ浸漬させた。このとき、溶解液は、一方の端面からDPF担体の軸方向の長さの1/2までの部分に浸漬された。その後、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成することで実施例1のガス浄化用触媒を得た。実施例1の排ガス浄化用触媒のNOx吸蔵材量は三次元構造体1個あたりバリウムで13.5g、リチウムで1.4gであった。
本例の排ガス浄化用触媒は、バリウム、リチウムが担持された部分がNOx吸蔵還元部に、担持されていない部分が酸化触媒部となっている。
詳しくは、本例の排ガス浄化用触媒は、コーディエライト製DPF担体と、DPF担体上にもうけられたアルミナコート層部と、アルミナコート層部に担持された白金、ロジウムとを有する酸化触媒部と、DPF担体上にもうけられたアルミナコート層部と、アルミナコート層部に担持された白金、ロジウムと、アルミナコート層部に担持されたバリウム、リチウムとを有するNOx吸蔵還元部と、を有する触媒である。
参考実施例2
本例の排ガス浄化用触媒は、担持層がチタニアにより形成されかつNOx吸蔵還元部にさらにカリウムを担持させた以外は、参考実施例1(以下、実施例1と称する。他の例も同様に表記。)と同様な排ガス浄化用触媒である。
まず、チタニア100重量部を脱イオン水67重量部に分散させ、さらに、チタニアゾル83重量部を添加して湿式粉砕してチタニアスラリーを調製した。
調製されたチタニアスラリーを、実施例1と同様なコーディエライト製DPF担体に塗布し、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成してチタニアコートコーディエライトDPFを得た。
得られたチタニアコートコーディエライトDPFのチタニア量は、耐火性三次元構造体1リットルあたり100gであった。
得られたチタニアコートコーディエライトDPFに白金硝酸塩水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥後、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥させ、触媒貴金属担持チタニアコートコーディエライトDPFを得た。
得られた触媒貴金属担持チタニアコートコーディエライトDPFの触媒貴金属の担持量は、DPF担体1リットルあたり白金で5g、ロジウムで0.1gであった。
得られた触媒貴金属担持チタニアコートコーディエライトDPFを脱イオン水中に浸漬した後に、吸引を行い触媒貴金属担持チタニアコートコーディエライトDPFの1個あたりの吸水量を求めた。
得られた吸水量の半分量の脱イオン水に酢酸バリウム、硝酸リチウム、酢酸カリウムを溶解させ、その溶解液に触媒貴金属担持チタニアコートコーディエライトDPFを一方の端面からのみ浸漬させた。このとき、溶解液は、一方の端面からDPF担体の軸方向の長さの1/2までの部分に浸漬された。その後、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成することで本例の排ガス浄化用触媒を得た。
本例の排ガス浄化用触媒のNOx吸蔵材量は三次元構造体1個あたりバリウムで13.5g、リチウムで1.4g、カリウムで3.8gであった。
参考実施例3
本例の排ガス浄化用触媒は、担持層がH型モルデナイトよりなるゼオライトにより
形成された以外は、実施例2と同様な排ガス浄化用触媒である。
なお、本例は、H型モルデナイトよりなるゼオライト100重量部を脱イオン水87重量部に分散させ、さらに、シリカゾル63重量部を添加し、湿式粉砕してゼオライトスラリーを、チタニアスラリーに替えて製造された排ガス浄化用触媒である。
本例の排ガス浄化用触媒において、ゼオライト量はDPF担体1リットルあたり100gであり、触媒貴金属量がDPF担体1リットルあたり白金で5g、ロジウムで0.1gであった。また、NOx吸蔵材量はDPF担体1個あたりバリウムで13.5g、リチウムで1.4g、カリウムで3.8gであった。
(参考例1)
参考例1の排ガス浄化用触媒は、DPF担体に替えてセル数が62個/cm(400個/inch)のオープンフローのガス流通セルを有する12.9センチ径×15.0センチ長さの円筒状のコーディエライト製ハニカム担体を用い、かつNOx吸蔵還元部にさらにカリウムを担持させた以外は、実施例1と同様な排ガス浄化用触媒である。
また、本例の排ガス浄化用触媒は、実施例1および2の製造方法と同様にして製造した。
本例の排ガス浄化用触媒におけるアルミナ量は、ハニカム担体1リットルあたり100gであり、触媒貴金属量はハニカム担体1リットルあたり白金で5g、ロジウムで0.1gであった。また、NOx吸蔵材量は、ハニカム担体1個あたりバリウムで13.5g、リチウムで1.4g、カリウムで3.8gであった。
(実施例4)
まず、酢酸バリウム29.5重量部を脱イオン水200重量部に溶解させ、この溶液に100重量部のアルミナ粉末を投入し、1時間攪拌した後250℃で12時間乾燥させ、500℃で1時間焼成してバリウム担持アルミナ粉末を調製した。
このバリウム担持アルミナ粉末100重量部を脱イオン水140重量部に分散させ、ついで、硝酸アルミニウム9水和物19重量部とコンディア製アルミナ水和物3重量部を添加し、湿式粉砕してバリウムアルミナスラリーを調製した。
得られたバリウムアルミナスラリーを、セル数が47個/cm(約300個/inch)のウォールフローの直径12.9センチ×軸方向の長さ15.0センチの円筒状のコーディエライト製DPF担体に塗布し、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成してバリウムアルミナコートコーディエライトDPFを得た。
得られたバリウムアルミナコートコーディエライトDPFのバリウムアルミナ量は、DPF担体1リットルあたり50gであった。
つづいて、アルミナ粉末100重量部を脱イオン水140重量部に分散させ、ついでアルミナ換算で3重量部のアルミナゾルを添加し、湿式粉砕してアルミナスラリーを調製した。
調製されたアルミナスラリーを、バリウムアルミナコートコーディエライトDPFに塗布し、多層アルミナコートコーディエライトDPFを得た。ここで、上層にもうけられたアルミナ量は、DPF担体1リットルあたり50gであった。
その後、多層アルミナコートコーディエライトDPFに白金硝酸塩水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥後、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥させ、実施例5の排ガス浄化用触媒を得た。本例の排ガス浄化用触媒における触媒貴金属量は、DPF担体1リットルあたり、白金で5g、ロジウムで0.1gであった。
(参考例2)
参考例2の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とがそれぞれ異なる担体上にもうけられた排ガス浄化用触媒である。
詳しくは、実施例6の排ガス浄化用触媒は、セル数が62個/cm(約400個/inch)、直径12.9センチ、軸方向の長さが7.5センチの円筒状のハニカム構造体上に酸化触媒部のみが形成された酸化触媒と、セル数が47個/cm(約300個/inch)、直径12.9センチ、軸方向の長さが7.5センチの円筒状のハニカム構造体上にNOx吸蔵還元部のみが形成されたNOx吸蔵還元触媒と、からなり、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部のそれぞれが実施例1の酸化触媒部とNOx吸蔵還元部と同様な触媒である。
より詳しくは、本例の排ガス浄化用触媒は、セル数が62個/cmのハニカム構造体の表面にアルミナがコートされ、このアルミナに触媒貴金属が担持されてなる酸化触媒と、セル数が62個/cmのハニカム構造体の表面にアルミナがコートされ、このアルミナに触媒貴金属とバリウム、リチウムが担持されたNOx吸蔵還元触媒と、からなる。
この酸化触媒とNOx吸蔵還元触媒は、実施例1の酸化触媒部とNOx吸蔵還元部のそれぞれの製造方法と同様の方法により製造された。
本例の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒が前段にNOx吸蔵還元触媒が後段に近接して配された状態で同一容器内に保持されて用いられる。
本例の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒が高密度な担体に形成されていることで、後段に配されたNOx吸蔵還元触媒における触媒反応が促進される。すなわち、酸化触媒における触媒反応は発熱反応であるため、高密度な酸化触媒により排ガスが浄化されるときに発熱を生じる。酸化触媒において発生した熱は、後段に位置するNOx吸蔵還元触媒に伝導し、この熱がNOx吸蔵還元触媒での触媒反応を促進するようになる。
(比較例)
比較例は、従来のNOx吸蔵還元材が触媒金属と混在した状態で担持された排ガス浄化用触媒である。
まず、アルミナ粉末100重量部を脱イオン水140重量部に分散させ、ついで硝酸アルミニウム9水和物19重量部とアルミナ水和物3重量部を添加し、湿式粉砕してアルミナスラリーを調製した。
得られたアルミナスラリーを、セル数が47個/cm(約300個/inch)のウォールフローの直径12.9センチ、軸方向の長さが15.0センチの円筒状のコーディエライト製DPF担体に塗布し、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成してアルミナコートコーディエライトDPFが得られた。ここで、アルミナコートコーディエライトDPFに担持されたアルミナ量は、DPF担体1リットルあたり50gであった。
アルミナコートコーディエライトDPFに、白金硝酸塩水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥後、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、250℃で1時間乾燥させ、触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを得た。貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの触媒貴金属量は、DPF担体1リットルあたり白金で5g、ロジウムで0.1gであった。
触媒貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを脱イオン水中に浸漬した後に、吸引を行い貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの1個あたりの吸水量を求めた。
求められた吸水量の脱イオン水に酢酸バリウム、硝酸リチウム、硝酸カリウムを溶解させ、その溶解液に貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFを浸漬させた。この浸漬は、貴金属担持アルミナコートコーディエライトDPFの両端面から全体に溶解液を浸漬させることでなされた。その後、250℃で1時間乾燥し、ついで500℃で1時間焼成して比較例の排ガス浄化用触媒を得た。比較例の排ガス浄化用触媒のNOx吸蔵材量はDPF担体1個あたりバリウムで26.9g、リチウムで2.7g、カリウムで7.7gであった。
(評価)
各実施例,各参考例および比較例の触媒の評価として、ディーゼルエンジンからの排ガスを実際に浄化させて浄化性能の測定を行った。
なお、浄化性能の評価は、それぞれの触媒を耐久(劣化)させた状態で行われた。この耐久(劣化)は、オーブンを用いて650℃で50時間の焼成を施すことでなされた。
そして、過給機付き直接噴射式ディーゼルエンジン(4気筒、2000cc)を用い、触媒床温が100℃から450℃まで昇温する運転条件でディーゼルエンジンを作動させ、触媒床温が300℃のときの炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)の濃度を測定し、浄化率を求めた。なお、実施例1〜4(及び参考例1〜2)の多段型排ガス浄化用触媒においては、排ガス流の上流側に酸化触媒部が位置する状態で排ガスの浄化が行われた。また、それぞれの成分の濃度の測定は、堀場製作所製ガス分析機(MEXA9100)を用いて行われた。なお、ディーゼルエンジンの運転は、回転数を2100rpmで一定に保持し、触媒昇温が100〜450℃になるように負荷(トルク)を変化させることでなされた。ここで、参考例1の触媒では、二つのハニカム担体が同一容器内に近接した状態で配された構造であることから、二つの触媒部の触媒床温がほぼ一致する。このことから、実施例6の触媒床温には、一方のハニカム担体触媒の触媒床温が用いられた。
また、浄化率の測定は、触媒の入口と出口の両端でのガス濃度を測定し、入りガス濃度とでガス濃度から浄化率を求めた。
また、この試験において排出される粒子状物質(PM)濃度を、小型トンネル希釈採取法により測定した。また、この測定値から粒子状物質の浄化率を計算した。それぞれの浄化率の測定結果を表1に示した。
Figure 0005604497
表1において、HC、COおよびNOxの浄化率は、
浄化率(%)={(入りガス成分濃度(%))−(出ガス成分濃度(%))}×100/(入りガス成分濃度(%))
で、PM浄化率は、
浄化率(%)={(入りガスPM質量(mg))−(出ガスPM質量(mg))}×100/(入りガスPM質量(mg))
によりそれぞれ得られた。
表1より、実施例1〜4(及び参考例1〜2)の排ガス浄化用触媒は、比較例の排ガス浄化用触媒と比較して、HC、CO、NOxのいずれの浄化率も高くなっている。すなわち、実施例1〜4の排ガス浄化用触媒は、酸化触媒部とNOx吸蔵還元部とが分離してもうけられているため、酸化触媒部に担持された触媒貴金属がNOx吸蔵還元材による酸化機能の低下を受けないため、酸化性能が損なわれることなく高いNOx吸蔵還元性能を有する排ガス浄化用触媒となっている。

Claims (8)

  1. ウォールフローのガス流通セルを有するフィルタ触媒の担体と、
    該担体上にもうけられた第一無機酸化物よりなる第一担持層部と、該第一担持層部に担持された第一触媒金属と、を有する酸化触媒部と、
    該担体上にもうけられた第二無機酸化物よりなる第二担持層部と、該第二担持層部に担持された第二触媒金属と、該第二担持層部に担持されたNOx吸蔵還元材と、を有するNOx吸蔵還元部と、
    有し、
    該酸化触媒部と該NOx吸蔵還元部とが、該担体上で積層してもうけられることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
  2. 前記酸化触媒部および前記NOx吸蔵還元部は、該担体上で積層した状態で前記排ガスの流れ方向に並んだ状態でもうけられる請求項1記載の排ガス浄化用触媒。
  3. 前記第一無機酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ゼオライトの少なくとも一種よりなる請求項1〜2のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
  4. 前記第一触媒金属は、Pt、Pd、Rh、Ag、Au、Irの少なくとも一種よりなる請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
  5. 前記第二無機酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、セリア、ゼオライトの少なくとも一種よりなる請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
  6. 前記第二触媒金属は、Pt、Pd、Rh、Ag、Au、Irの少なくとも一種よりなる請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
  7. 前記NOx吸蔵還元材は、アルカリ金属、アルカリ土類金属より選ばれる少なくとも一種よりなる請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
  8. 前記担体は、セラミックスよりなる請求項1〜7のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
JP2012239834A 2012-10-31 2012-10-31 排ガス浄化用触媒 Expired - Fee Related JP5604497B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239834A JP5604497B2 (ja) 2012-10-31 2012-10-31 排ガス浄化用触媒

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012239834A JP5604497B2 (ja) 2012-10-31 2012-10-31 排ガス浄化用触媒

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001276852A Division JP2003080081A (ja) 2001-09-12 2001-09-12 排ガス浄化用触媒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013031849A JP2013031849A (ja) 2013-02-14
JP5604497B2 true JP5604497B2 (ja) 2014-10-08

Family

ID=47788194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012239834A Expired - Fee Related JP5604497B2 (ja) 2012-10-31 2012-10-31 排ガス浄化用触媒

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5604497B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5994730B2 (ja) * 2013-05-27 2016-09-21 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒の製造方法
JP2015047517A (ja) 2013-08-29 2015-03-16 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
CN105492119A (zh) * 2013-08-30 2016-04-13 大塚化学株式会社 排气净化过滤器和排气净化装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4902487A (en) * 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
JP2716205B2 (ja) * 1989-05-08 1998-02-18 株式会社日本触媒 排ガス浄化用触媒
JPH078755A (ja) * 1993-06-25 1995-01-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排気ガス浄化装置
JPH07132226A (ja) * 1993-11-10 1995-05-23 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
JP3532979B2 (ja) * 1994-11-25 2004-05-31 株式会社豊田中央研究所 排ガス浄化用触媒
JP3358766B2 (ja) * 1994-12-16 2002-12-24 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
GB9919013D0 (en) * 1999-08-13 1999-10-13 Johnson Matthey Plc Reactor
JP3911951B2 (ja) * 2000-02-29 2007-05-09 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置および排気浄化方法
JP2002004844A (ja) * 2000-06-22 2002-01-09 Honda Motor Co Ltd ディーゼルエンジン用排気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013031849A (ja) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4682151B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP6206327B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP5806131B2 (ja) NOx吸蔵脱硝触媒
JP4092441B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
WO2010007826A1 (ja) 自動車から排出される排気ガスを浄化するためのハニカム構造型触媒及びその製造方法、並びに、その触媒を使用した排気ガス浄化方法
JP5768474B2 (ja) 排気ガス浄化システム
JP2013520311A (ja) 改良された触媒化された煤フィルター
JP2016531736A (ja) タングステン/チタニア酸化触媒
JP6869976B2 (ja) ガソリンエンジン排気ガスの浄化用三元触媒
JP2006326495A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP6440771B2 (ja) 排ガス浄化触媒装置
JP5225687B2 (ja) 触媒担体
JP4985423B2 (ja) 排ガス成分浄化用触媒材及び排ガス成分浄化用触媒
JP6865664B2 (ja) 排ガス浄化用酸化触媒装置
JP2020179348A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP7255459B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP4923412B2 (ja) 排ガス浄化触媒
JP5604497B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2009255051A (ja) 排ガス浄化装置
JP2006346605A (ja) 排ガス浄化フィルタ及び内燃機関用排ガス浄化装置
JP2011220123A (ja) 排気浄化触媒
JP4413366B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP2003080081A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP4459346B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP3626999B2 (ja) 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5604497

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees