JP6864677B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
なお、本国際出願は2016年5月24日に出願された日本国特許出願第2016−103467号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
図2は、図1のハニカム基材10におけるリブ壁14の表面部分の構成を模式的に示す図である。リブ壁14は、基材10と、その表面に形成された触媒コート層30を備えている。ここに開示される技術では、触媒コート層30は、貴金属触媒としてロジウム(Rh)およびパラジウム(Pd)と、酸素吸蔵能を有するOSC材とを備えている。また、触媒コート層30は、排ガスの流通方向において、上流側に位置する前段コート層32と下流側に位置する後段コート層34とを備えている。前段コート層32は、基材10上に形成された前段下層Bと、該前段下層B上に形成された前段上層Aとを備えている。後段コート層34は、基材10上に形成された後段下層Dと、該後段下層D上に形成された後段上層Cとを備えている。Rhは、前段コート層32の前段上層Aと、後段コート層34の後段上層Cとに配置されている。Pdは、前段コート層32の前段上層Aおよび前段下層Bと、後段コート層34の後段下層Dとに配置されている。そして、前段上層Aに配置されたRhに対するPdの質量比(APd/ARh)が、0.5≦(APd/ARh)≦3である。このことによって、例えば、Pdを下層のみに配置し、Rhを上層のみに配置したような従来の排ガス浄化用触媒に比べて、良好な暖機性能および高SV性能が実現され得る。
ここで開示される前段コート層32の上層を構成する前段上層Aは、貴金属触媒としてRhおよびPdと、酸素吸蔵能を有するOSC材とを含んでいる。
ここで開示される前段コート層32の下層を構成する前段下層Bは、貴金属触媒としてPdと、Pdを担持する担体とを含んでいる。
ここで開示される後段コート層34の上層を構成する後段上層Cは、貴金属触媒としてRhと、Rhを担持する担体とを含んでいる。
ここで開示される後段コート層34の下層を構成する後段下層Dは、貴金属触媒としてPdと、Pdを担持する担体とを含んでいる。
触媒コート層30は、前段上層Aと前段下層Bと後段上層Cと後段下層Dとで異なるスラリーを基に形成するとよい。例えば、前段上層Aを形成するための前段上層形成用スラリーと、前段下層Bを形成するための前段下層形成用スラリーと、後段上層Cを形成するための後段上層形成用スラリーと、後段下層Dを形成するための後段下層形成用スラリーとを用意する。前段上層形成用スラリーには、PdおよびRhとOSC材と他の前段上層構成成分(例えば非OSC材)が含まれる。前段下層形成用スラリーには、Pdと他の前段下層構成成分(例えばOSC材や非OSC材)が含まれる。後段上層形成用スラリーには、Rhと他の後段上層構成成分(例えばOSC材や非OSC材等)が含まれる。後段下層形成用スラリーには、Pdと他の後段下層構成成分(例えばOSC材や非OSC材)が含まれる。前段下層形成用スラリーおよび後段下層形成用スラリーを基材10の前段下層Bおよび後段下層Dが形成される部分にウォッシュコートすることにより、基材10の表面に前段下層Bおよび後段下層Dを形成する。次いで、前段上層形成用スラリーおよび後段上層形成用スラリーを基材10の前段上層Aおよび後段上層Cが形成される部分にウォッシュコートすることにより、前段下層Bおよび後段下層D上に前段上層Aおよび後段上層Cを形成する。このようにして、前段上層A、前段下層B、後段上層Cおよび後段下層Dを備えた触媒コート層30が形成され得る。なお、触媒コート層30をウォッシュコートにより形成するプロセスにおいて、スラリーを基材に適当に密着させるため、スラリーにはバインダーを含有させもよい。バインダーとしては、例えばアルミナゾル、シリカゾル等の使用が好ましい。スラリーの粘度は、該スラリーが基材(例えばハニカム基材)のセル内へ容易に流入し得るように適宜調整するとよい。基材10の表面にウォッシュコートされたスラリーの乾燥条件は基材または担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には80〜300℃程度(例えば100〜250℃)で1〜10時間程度であり、焼成条件は約400〜1000℃程度(例えば500〜700℃)で約1〜4時間程度である。
本例では、前段コート層32と後段コート層34とのコート幅の比率が30:70である排ガス浄化用触媒を作製した。前段コート層32は、前段上層Aと前段下層Bとを備えている。後段コート層34は、後段上層Cと後段下層Dとを備えている。比較例1では、Rhを前段上層Aおよび後段上層Cに配置し、Pdを前段下層Bおよび後段下層Dに配置した排ガス浄化用触媒を作製した。実施例1〜3および比較例2、3では、比較例1において前段下層Bに配置したPdの一部または全部を前段上層Aに移転した排ガス浄化用触媒を作製した。また、比較例4〜6では、比較例1において後段下層Dに配置したPdの一部または全部を後段上層Cに移転した排ガス浄化用触媒を作製した。
各例の排ガス浄化用触媒について、耐久試験を行った。耐久試験は、各例の排ガス浄化用触媒を排気量4.6Lのエンジンの排気系にそれぞれ設置し、エンジンを稼働させ、触媒床温度1000℃で46時間保持することにより行った。
上記耐久試験終了後、各例の排ガス浄化用触媒を排気量2.4Lのエンジンの排気系に取り付けた。そして、熱交換機を利用して触媒温度50℃の状態のサンプルに520℃の排ガスを導入し、始動15秒後におけるHC浄化率を測定した。結果を図3に示す。図3は、Rhに対するPdの質量比(APd/ARh)、(CPd/CRh)とHC浄化率との関係を示すグラフである。
各例の排ガス浄化用触媒の酸素吸放出能(OSC)を評価した。具体的には、上記耐久試験後の排ガス浄化用触媒を排気量2.4Lのエンジンの排気系に取り付けた。また、各々のサンプルの下流にO2センサを取り付けた。そして、エンジンに供給する混合ガスの空燃比A/Fをリッチとリーンの間で所定時間ごとに周期的に切り替えながら排ガスを触媒に流通させた。空間速度(Space Velocity:SV)は約40000h−1とした。そして、O2センサの挙動遅れから各排ガス浄化用触媒の平均酸素吸放出量(OSC量)を算出した。結果を図4に示す。図4は、Rhに対するPdの質量比(APd/ARh)、(CPd/CRh)とOSC量との関係を示すグラフである。
本例では、前段コート層と後段コート層とのコート幅の比率が触媒性能に与える影響を確認するため、以下の試験を行った。すなわち、上述した実施例2、比較例1〜3の排ガス浄化用触媒作製過程において、前段コート層(前段上層Aおよび前段下層B)と後段コート層(後段上層Cおよび後段下層D)とのコート幅の比率を40:60に変更して排ガス浄化用触媒を作製した。そして、試験例1と同じ手順で暖機性評価および高SV時OSC評価を行った。結果を図5および図6に示す。図5は、Rhに対するPdの質量比(APd/ARh)とHC浄化率との関係を示すグラフである。図6は、Rhに対するPdの質量比(APd/ARh)とOSC量との関係を示すグラフである。
Claims (7)
- 内燃機関の排気通路内に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備え、
前記触媒コート層は、貴金属触媒としてRhおよびPdと、酸素吸蔵能を有するOSC材とを備えており、
前記触媒コート層は、排ガスの流通方向において、上流側に位置する前段コート層と下流側に位置する後段コート層とを備えており、
前記前段コート層は、前記基材上に形成された前段下層と、該前段下層上に形成された前段上層とを備えており、
前記後段コート層は、前記基材上に形成された後段下層と、該後段下層上に形成された後段上層とを備えており、
前記Rhは、前記前段コート層の前段上層と、前記後段コート層の後段上層とに配置されており、
前記Pdは、前記前段コート層の前段上層および前段下層と、前記後段コート層の後段下層とに配置されており、
前記前段上層に配置されたRhに対するPdの質量比(APd/ARh)が、0.5≦(APd/ARh)≦3である、排ガス浄化用触媒。 - 前記前段コート層に配置されたRhに対するPdの質量比と、前記後段コート層に配置されたRhに対するPdの質量比とが同じである、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記前段下層に配置されたPdに対する前記前段上層に配置されたPdの質量比(APd/BPd)が、0.1≦(APd/BPd)≦0.7である、請求項1または2に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記後段上層に配置されたRhに対する前記後段下層に配置されたPdの質量比(DPd/CRh)が、5≦(DPd/CRh)≦10である、請求項1〜3の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記OSC材は、CeO2またはCeO2−ZrO2複合酸化物からなる、請求項1〜4の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記OSC材は、少なくとも前記前段上層に配置されており、
前記前段上層に配置されたCeO2に対するPdの質量比(APd/ACe)が、0.01≦(APd/ACe)≦0.06である、請求項5に記載の排ガス浄化用触媒。 - 前記前段コート層は、前記基材の排ガス入口側の端部から排ガス出口側に向かって前記基材の長さの少なくとも20%に当たる部分に形成されており、
前記後段コート層は、前記基材の排ガス出口側の端部から排ガス入口側に向かって前記基材の長さの少なくとも50%に当たる部分に形成されている、請求項1〜6の何れか一つに記載の排ガス浄化用触媒。
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