JP7150496B2 - Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification system.

従来、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスに含まれる有害成分である窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と記す。）を低減する技術として、ＮＯｘを選択的に還元する尿素選択還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ＳＣＲ）触媒を用いるシステムが使用されている。ＳＣＲシステムは、排気通路内に尿素水溶液を噴射してアンモニア（ＮＨ３）を生成し、それを用いて排ガス中のＮＯｘを除去するものであり、産業用ディーゼルエンジンの多くが、ＳＣＲシステムを搭載することで排ガス中のＮＯｘを浄化している。 Conventionally, as a technology for reducing nitrogen oxides (hereinafter referred to as "NOx"), which are harmful components contained in the exhaust gas of internal combustion engines such as diesel engines, urea selective catalytic reduction that selectively reduces NOx has been used. SCR) catalytic systems have been used. The SCR system injects an aqueous urea solution into the exhaust passage to generate ammonia ( NH3 ), which is used to remove NOx in the exhaust gas. Many industrial diesel engines are equipped with the SCR system. This purifies NOx in the exhaust gas.

ＳＣＲシステムにおけるＮＯｘ浄化のメカニズムにおいては、尿素水溶液供給部から噴射された尿素水溶液の液滴が壁面に衝突して微細化、もしくは壁面に付着して蒸発した後に、熱分解（下記反応式（１））、及び加水分解（下記反応式（２））によりＮＨ３へと変化しながら排ガス中に拡散されてＳＣＲ触媒に供給される。そして、ＮＨ３とＮＯｘがＳＣＲ触媒の作用により反応し、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解されることで（下記反応式（３））、ＮＯｘの排出濃度を低減している。 In the mechanism of NOx purification in the SCR system, droplets of the urea aqueous solution injected from the urea aqueous solution supply unit collide with the wall surface and become finer, or adhere to the wall surface and evaporate, and then thermally decompose (the following reaction formula (1 )), and by hydrolysis (reaction formula (2) below), it is diffused into the exhaust gas and supplied to the SCR catalyst while changing to NH 3 . Then, NH 3 and NOx react by the action of the SCR catalyst and are decomposed into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) (reaction formula (3) below), thereby reducing the emission concentration of NOx. there is

（ＮＨ２）２ＣＯ → ＮＨ３＋ＨＮＣＯ （１）
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＮＨ３＋ＣＯ２ （２）
２ＨＮ３＋ＮＯ＋ＮＯ２ → ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （３） ( NH2 )2CO -> NH3 + HNCO (1)
HNCO+ H2O → NH3 + CO2 (2)
2HN3 + NO+NO2→2N2 + 3H2O (3)

排ガス中のＮＯｘに対して供給されるＮＨ３が不足する場合は、ＮＯｘがＳＣＲ触媒をスリップし、ＮＯｘ排出量が増加する。ＳＣＲシステムにおいては、ＮＯｘの変換率を最大にするために、化学量論超過のＮＨ３を利用することが多い。このため、余剰の未反応のＮＨ３がＳＣＲ触媒をスリップ（以下、「アンモニアスリップ」ということがある。）し、新たな環境汚染などの二次公害を引き起こす危険性が指摘されてきた。 If the supplied NH3 is insufficient for the NOx in the exhaust gas, the NOx slips the SCR catalyst and the NOx emissions increase. A stoichiometric excess of NH3 is often utilized in SCR systems to maximize NOx conversion. Therefore, it has been pointed out that excess unreacted NH 3 slips the SCR catalyst (hereinafter sometimes referred to as "ammonia slip") and causes secondary pollution such as new environmental pollution.

このようなアンモニアスリップの問題を踏まえて、ＳＣＲ触媒からスリップしたＮＨ３を浄化するために、ＳＣＲシステムにおけるＳＣＲ触媒の下流側に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はロジウム（Ｒｈ）等の貴金属をアルミナなどの母材に担持したアンモニア酸化（Ａｍｍｏｎｉａ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＡＭＯＸ）触媒を設置して、スリップしたＮＨ３を下記反応式（４）のように酸化することで浄化する技術が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
２ＮＨ３＋３／２Ｏ２ → Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ （４） In light of such ammonia slip problems, platinum (Pt), palladium (Pd) or rhodium (Rh), etc., is added downstream of the SCR catalyst in the SCR system to purify the slipped NH3 from the SCR catalyst. A technique for purifying slipped NH3 by oxidizing it as shown in the following reaction formula (4) is being studied by installing an ammonia oxidation (AMOX) catalyst in which a noble metal is supported on a base material such as alumina. (See, for example, Patent Document 1).
2NH3 + 3 / 2O2 → N2 + 3H2O (4)

しかしながら、上述したアンモニア酸化触媒は、触媒活性種として酸化性能が高い白金などの貴金属成分を用いることから、下記反応式（５）～（７）のように、ＮＨ３の酸化と同時に新たにＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２ＯなどのＮＯｘ成分（以下、二次ＮＯｘともいう。）の発生を引き起こす問題があった。
２ＮＨ３＋５／２Ｏ２ → ２ＮＯ＋３Ｈ２Ｏ （５）
２ＮＨ３＋７／２Ｏ２ → ２ＮＯ２＋３Ｈ２Ｏ （６）
２ＮＨ３＋２Ｏ２ → Ｎ２Ｏ＋３Ｈ２Ｏ （７） However, since the above-mentioned ammonia oxidation catalyst uses a noble metal component such as platinum with high oxidation performance as a catalytic active species, as in the following reaction formulas (5) to (7), NO , NO 2 , and N 2 O (hereinafter also referred to as secondary NOx).
2NH3 + 5/ 2O2 → 2NO + 3H2O (5)
2NH3 + 7/ 2O2 → 2NO2 + 3H2O (6)
2NH3 + 2O2 → N2O + 3H2O (7)

このような二次ＮＯｘの発生を抑制するため、例えば特許文献２及び３には、同一の基材上に、白金、パラジウム等の貴金属成分を含まないＳＣＲ触媒層（上層）と、白金又はパラジウム等の貴金属担持担体及びＳＣＲ触媒組成物を含む触媒層（下層）を具備するアンモニアスリップ触媒（Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＡＳＣ）が、ＳＣＲ触媒の下流に設置された排ガス浄化システムが提案されている。 In order to suppress the generation of such secondary NOx, for example, Patent Documents 2 and 3 disclose, on the same substrate, an SCR catalyst layer (upper layer) containing no precious metal component such as platinum or palladium, and platinum or palladium. An exhaust gas purification system has been proposed in which an ammonia slip catalyst (Ammonia Slip Catalyst; ASC) having a catalyst layer (lower layer) containing a noble metal-supporting carrier such as a SCR catalyst composition is installed downstream of the SCR catalyst.

また、同一基材上にＳＣＲ触媒層（上層）とＮＨ３酸化触媒層（下層）を具備するＡＳＣは、特許文献４及び５にも開示されている。 ASCs comprising an SCR catalyst layer (upper layer) and an NH3 oxidation catalyst layer (lower layer) on the same substrate are also disclosed in US Pat.

特許第５７６１９１７号公報（請求項３、１７、段落００２３）Japanese Patent No. 5761917 (claims 3 and 17, paragraph 0023) 特許第５１１０９５４号公報Japanese Patent No. 5110954 特許第５７６９７０８号公報Japanese Patent No. 5769708 特表２０１７－５３１１１８号公報（図５、図６Ａ、図７Ｂ）Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-531118 (Figs. 5, 6A, 7B) 特表２０１７－５１８８７４号公報（図１Ｉ、図１Ｊ）Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-518874 (Fig. 1I, Fig. 1J)

上述した従来技術は、ＮＯｘ浄化性能には優れるがアンモニアスリップの抑制能が不十分であったり、逆にアンモニアスリップの抑制能には優れるが、二次ＮＯｘを含むＮＯｘの浄化性能が不十分であり、ＮＯｘの浄化性能とアンモニアスリップの抑制能をバランスよく効果的に改善できていないのが実情である。 The above-described conventional technology has excellent NOx purification performance but insufficient ammonia slip suppression performance, or conversely, has excellent ammonia slip suppression performance but has insufficient NOx purification performance including secondary NOx. Therefore, the actual situation is that the NOx purification performance and the ammonia slip suppression performance have not been effectively improved in a well-balanced manner.

本発明は、このような実情に鑑み開発されたものであり、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムを提供することを目的とする。 The present invention was developed in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification system that are excellent in both NOx purification performance in exhaust gas and ammonia slip suppression performance.

特許文献２～５に開示されたＡＳＣと同一又は類似のＡＳＣとして、図６～図８を示す。これらはいずれもＡＳＣの一部を示す断面図であり、同一基材１０上に、ＮＨ３酸化触媒層３００（下層）とＳＣＲ触媒層２００（上層）を具備する。 6-8 show ASCs that are the same or similar to the ASCs disclosed in US Pat. Each of these is a cross-sectional view showing a part of the ASC, which has an NH 3 oxidation catalyst layer 300 (lower layer) and an SCR catalyst layer 200 (upper layer) on the same substrate 10 .

本発明者等による鋭意研究の結果、図６及び図７に示されたＡＳＣ１０１、１０２の場合、特にアンモニアスリップの抑制能が不十分であることがわかった。その理由として、下層のＮＨ３酸化触媒層３００は上層のＳＣＲ触媒層２００によって完全に覆われていることが主たる要因と推測される。すなわち、ＮＨ３の拡散が表面層にて抑制され、ＮＨ３とＮＨ３酸化触媒との接触が阻害されるため、ＮＨ３酸化触媒層３００におけるＮＨ３酸化機能が低下することが推測される。 As a result of diligent research by the present inventors, it has been found that the ASCs 101 and 102 shown in FIGS. 6 and 7 are particularly insufficient in the ability to suppress ammonia slip. The main reason for this is presumed to be that the lower NH 3 oxidation catalyst layer 300 is completely covered with the upper SCR catalyst layer 200 . That is, it is presumed that the NH 3 oxidation function of the NH 3 oxidation catalyst layer 300 is lowered because the diffusion of NH 3 is suppressed in the surface layer and the contact between NH 3 and the NH 3 oxidation catalyst is inhibited.

一方、図８に示されたＡＳＣ１０３の場合、下層のＮＨ３酸化触媒層３００は、上層のＳＣＲ触媒層２００により覆われていない露出領域２０１を有しているため、ＮＨ３の酸化反応が促進され、アンモニアスリップの抑制能に優れる。しかしながら、ＮＯｘの浄化性能が不十分であることがわかった。その主たる理由として、ＮＨ３酸化触媒層３００の露出領域２０１の位置に問題があると推測される。すなわち、ＮＨ３酸化触媒層３００の露出領域２０１が、基材１０の出口端１２０から延びた末端部であるため、ＮＨ３の酸化反応が促進されることにより生成する二次ＮＯｘが、ＳＣＲ触媒により浄化されることなく排出されることが主たる理由と推測される。
本発明はこのような鋭意研究に基づき開発されたものであり、以下の側面を有する。 On the other hand, in the case of the ASC 103 shown in FIG. 8, the lower NH3 oxidation catalyst layer 300 has an exposed region 201 that is not covered by the upper SCR catalyst layer 200, thus promoting the NH3 oxidation reaction. and has excellent ability to suppress ammonia slip. However, it was found that the NOx purification performance was insufficient. The main reason is presumed to be the position of the exposed region 201 of the NH 3 oxidation catalyst layer 300 . That is, since the exposed region 201 of the NH3 oxidation catalyst layer 300 is the terminal end extending from the outlet end 120 of the substrate 10, the secondary NOx generated by the accelerated oxidation reaction of NH3 is the SCR catalyst. It is presumed that the main reason is that it is discharged without being purified by
The present invention was developed based on such intensive research, and has the following aspects.

すなわち、本発明の第１側面によると、基材と、上記基材上に設けられた最表面層としてのＮＯｘ選択還元触媒を含む第１触媒層と、上記基材と上記第１触媒層との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層とを具備し、上記第２触媒層は上記第１触媒層に覆われていない露出領域を有する排ガス浄化用触媒であって、上記第１触媒層が第１選択還元触媒層と第２選択還元触媒層を含み、上記第１選択還元触媒層は、上記基材の排ガス入口側の端部である入口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点まで延び、上記第２選択還元触媒層は、上記基材の排ガス出口側の端部である出口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点まで延び、上記第２触媒層の上記露出領域が上記第１の終点と上記第２の終点によって画定され、上記基材の全長Ｌに対する上記露出領域の幅Ｇが１０％以上４０％未満であり、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たし、且つ、３０％＜Ｌ１である排ガス浄化用触媒が提供される。 That is, according to the first aspect of the present invention, a substrate, a first catalyst layer containing a NOx selective reduction catalyst as an outermost surface layer provided on the substrate, the substrate and the first catalyst layer and a second catalyst layer interposed between and containing an NH3 oxidation catalyst, wherein the second catalyst layer has an exposed region not covered with the first catalyst layer, wherein the The first catalyst layer includes a first selective reduction catalyst layer and a second selective reduction catalyst layer, and the first selective reduction catalyst layer extends from the inlet end of the base material on the exhaust gas inlet side. The second selective reduction catalyst layer extends to the first end point at the position of L 1 (%) with respect to the total length L, and the second selective reduction catalyst layer extends from the outlet end, which is the end of the substrate on the exhaust gas outlet side, to the entire length of the substrate. extending to a second end point at a position L 2 (%) with respect to L, wherein the exposed area of the second catalyst layer is defined by the first end point and the second end point, and the total length of the substrate L is 10% or more and less than 40%, L 1 , L 2 and G satisfy the relationship of L 1 + L 2 + G = 100%, and 30% < L 1 Provided is a catalyst for

上記排ガス浄化用触媒は、一実施形態において、Ｇが１５％≦Ｇ≦３５％であることが好ましく、１５％≦Ｇ≦３０％であることがより好ましく、２０％≦Ｇ≦３０％であることが特に好ましい。 In one embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, G is preferably 15% ≤ G ≤ 35%, more preferably 15% ≤ G ≤ 30%, and 20% ≤ G ≤ 30%. is particularly preferred.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、Ｌ１が３０％＜Ｌ１≦８０％であることが好ましく、４０％≦Ｌ１≦７５％であることがより好ましく、５０％≦Ｌ１≦７０％であることが更に好ましく、６０％≦Ｌ１≦７０％であることが特に好ましい。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, L 1 is preferably 30%<L 1 ≦80%, more preferably 40%≦L 1 ≦75%, and 50%≦ More preferably, L 1 ≤ 70%, and particularly preferably 60% ≤ L 1 ≤ 70%.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、Ｌ２が５％≦Ｌ２であることが好ましく、５％≦Ｌ２≦４０％であることがより好ましく、１０％≦Ｌ２≦３５％であることが更に好ましく、１０％≦Ｌ２≦２０％であることが特に好ましい。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, L2 preferably satisfies 5 % ≤ L2, more preferably 5 % ≤ L2 ≤ 40%, and 10 % ≤ L2 ≤ It is more preferably 35%, and particularly preferably 10%≦L 2 ≦20%.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層が上記基材の出口端から、上記基材の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点まで延び、Ｌ３は好ましくは４０％≦Ｌ３≦１００％であり、より好ましくは４０％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは４５％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８５％であり、特に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８０％である。 In another embodiment, the exhaust gas purifying catalyst has a third end point where the second catalyst layer is located at a position of L 3 (%) with respect to the total length L of the base material from the outlet end of the base material. L 3 is preferably 40% ≤ L 3 ≤ 100%, more preferably 40% ≤ L ≤ 90% , still more preferably 45% ≤ L ≤ 90% , still more preferably 50%≦L 3 ≦85%, particularly preferably 50%≦L 3 ≦80%.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第１選択還元触媒層が、上記ＮＯｘ選択還元触媒として、Ｃｕを担持したチャバサイト型ゼオライトを少なくとも含んでいる。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, the first selective reduction catalyst layer contains at least chabazite-type zeolite carrying Cu as the NOx selective reduction catalyst.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２選択還元触媒層がＮｉを更に含有している。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, the second selective reduction catalyst layer further contains Ni.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層が、白金及び/又はパラジウムを含有する触媒を少なくとも含んでいる。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, the second catalyst layer contains at least a catalyst containing platinum and/or palladium.

また、上記排ガス浄化用触媒は、他の実施形態において、上記第２触媒層がＮＯｘ選択還元触媒を更に含んでいる。 In another embodiment of the exhaust gas purifying catalyst, the second catalyst layer further includes a NOx selective reduction catalyst.

本発明の第２側面によると、尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部と第１触媒とを備えた排ガス浄化システムであって、上記第１触媒は上述したいずれかの排ガス浄化用触媒であり、上記尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部は上記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して上記第１触媒の上流側に配置されている排ガス浄化システムが提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying system comprising a urea aqueous solution or ammonia aqueous solution supply unit and a first catalyst, wherein the first catalyst is any of the exhaust gas purifying catalysts described above, and the urea An exhaust gas purification system is provided in which an aqueous solution or aqueous ammonia supply is located upstream of said first catalyst with respect to the flow of exhaust gas through said exhaust gas purification system.

上記排ガス浄化システムは、一実施形態において、第２触媒を更に備え、上記第２触媒は上記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して上記第１触媒の上流側に配置されている。 In one embodiment, the exhaust gas purification system further comprises a second catalyst, the second catalyst being arranged upstream of the first catalyst with respect to the flow of exhaust gas through the exhaust gas purification system.

また、上記排ガス浄化システムは、他の実施形態において、上記第２触媒がＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む。 In another embodiment of the exhaust gas purification system, the second catalyst includes a NOx selective reduction catalyst and/or a lean NOx trap catalyst.

また、上記排ガス浄化システムは、他の実施形態において、上記第２触媒が、ディーゼルパーティキュレートフィルターと、上記ディーゼルパーティキュレートフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層とを備える。 In another embodiment of the exhaust gas purification system, the second catalyst includes a diesel particulate filter and a catalyst layer containing a NOx selective reduction catalyst and/or a lean NOx trap catalyst on the diesel particulate filter. Prepare.

本発明によると、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システムが提供される。 According to the present invention, an exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying system are provided that are excellent in both NOx purification performance in exhaust gas and ammonia slip suppression performance.

本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図。1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒の一部を示す断面図であって、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the exhaust gas purifying catalyst according to the embodiment of the present invention, which is an enlarged cross-sectional view showing a part of the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. 1 ; 本発明の他の実施形態に係る排ガス浄化用触媒の一部を示す断面図であって、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of an exhaust gas purifying catalyst according to another embodiment of the present invention, which is an enlarged cross-sectional view showing a part of the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. 1 ; 本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用システムを概略的に示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows roughly the system for exhaust gas purification which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例１で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining the ASC manufactured in Example 1. FIG. 実施例２～４で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。Schematic cross-sectional views for explaining ASCs produced in Examples 2 to 4. FIG. 実施例５で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining the ASC manufactured in Example 5. FIG. 比較例１で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining the ASC manufactured in Comparative Example 1. FIG. 比較例２で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 2. FIG. 比較例３で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 3. FIG. 比較例４で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 4. FIG. 比較例５で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 5. FIG. 比較例６で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。6 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 6. FIG. 比較例７で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 7; FIG. 比較例８で製造したＡＳＣを説明するための模式的断面図。4 is a schematic cross-sectional view for explaining an ASC manufactured in Comparative Example 8. FIG. 従来技術の一実施形態に係るＡＳＣの一部を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a portion of an ASC according to one embodiment of the prior art; FIG. 従来技術の他の実施形態であるＡＳＣの一部を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing part of an ASC that is another embodiment of the prior art; 従来技術の他の実施形態であるＡＳＣの一部を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing part of an ASC that is another embodiment of the prior art;

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を有する要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の説明において、用語「上流」及び「下流」は、排ガスの流れを基準として使用することとする。また、用語「アンモニアスリップ触媒（Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＡＳＣ）」は、ＮＨ３酸化触媒としての機能を有する排ガス浄化用触媒について使用され、ＮＨ３酸化触媒としての機能を有する限り、例えば選択還元（ＳＣＲ）触媒としての機能を併せ持つ排ガス浄化用触媒についても使用される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Elements having the same or similar functions are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Also, in the following description, the terms "upstream" and "downstream" will be used with reference to the exhaust gas flow. The term "ammonia slip catalyst (ASC)" is also used for exhaust gas purification catalysts that function as NH3 oxidation catalysts , such as selective reduction (SCR ) It is also used for an exhaust gas purifying catalyst that also has a function as a catalyst.

＜排ガス浄化用触媒＞
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図である。図３は、図２に示される実施形態に対する他の実施形態を示す断面図である。図１乃至３において、矢印１１は、排ガスの流れる向きを表している。 <Exhaust gas purifying catalyst>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged part of the exhaust gas purifying catalyst shown in FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment to the embodiment shown in FIG. 2. FIG. In FIGS. 1 to 3, arrows 11 indicate the direction of exhaust gas flow.

図１乃至図３に示す排ガス浄化用触媒１は、モノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒１は、モノリスハニカム基材などの基材１０を含んでいる。基材１０は、典型的には、コーディエライトなどのセラミックス製である。 The exhaust gas purifying catalyst 1 shown in FIGS. 1 to 3 is a monolithic catalyst. This exhaust gas purifying catalyst 1 includes a substrate 10 such as a monolithic honeycomb substrate. Base material 10 is typically made of ceramics such as cordierite.

基材１０の隔壁上には、最表面層として、ＮＯｘを還元するＮＯｘ選択還元（ＳＣＲ）触媒を含む第１触媒層が形成されており、第１触媒層は、第１選択還元触媒層（以下において、「第１ＳＣＲ触媒層」という。）２０ａと、第２選択還元触媒層（以下において、「第２ＳＣＲ触媒層」という。）２０ｂを含む。基材１０と第１触媒層（２０ａ及び２０ｂ）との間には、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層３０が介在している。 A first catalyst layer containing a NOx selective reduction (SCR) catalyst that reduces NOx is formed as the outermost surface layer on the partition walls of the base material 10. The first catalyst layer is a first selective reduction catalyst layer ( hereinafter referred to as "first SCR catalyst layer") 20a and a second selective reduction catalyst layer (hereinafter referred to as "second SCR catalyst layer") 20b. A second catalyst layer 30 containing an NH3 oxidation catalyst is interposed between the substrate 10 and the first catalyst layers (20a and 20b).

尚、図２及び図３に示される層構成に限定されず、本発明の効果を阻害しない範囲において、排ガス浄化用触媒は任意の層を含んでいてもよい。例えば、第１触媒層と第２触媒層との間、基材と第２触媒層との間、第１触媒層の表面等に、任意の層を含んでいてもよい。 It should be noted that the layer structure is not limited to that shown in FIGS. 2 and 3, and the exhaust gas purifying catalyst may contain arbitrary layers as long as the effects of the present invention are not hindered. For example, any layer may be included between the first catalyst layer and the second catalyst layer, between the substrate and the second catalyst layer, on the surface of the first catalyst layer, or the like.

以下に詳述するギャップ２２は、第２触媒層３０の露出領域である。第１ＳＣＲ触媒層２０ａは、ギャップ２２を基準として、排ガスの流れ１１に対して上流側に配置され、第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは、下流側に配置されている。以下において、ギャップ２２を基準として基材１０の上流側を「基材の前段」といい、基材の下流側を「基材の後段」という。 Gap 22 , described in more detail below, is the exposed area of second catalyst layer 30 . The first SCR catalyst layer 20a is arranged on the upstream side with respect to the exhaust gas flow 11 with respect to the gap 22, and the second SCR catalyst layer 20b is arranged on the downstream side. Hereinafter, with respect to the gap 22, the upstream side of the substrate 10 is referred to as the "preceding stage of the substrate", and the downstream side of the substrate is referred to as the "post-substrate stage".

基材１０の前段に配置される第１ＳＣＲ触媒層２０ａは、基材１０の排ガス入口側の端部である入口端１１０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点２１ａまで延びている。以下において、Ｌ１（％）を「第１ＳＣＲ触媒層のコート幅」などもいう。 The first SCR catalyst layer 20a arranged in front of the substrate 10 is located at a position of L 1 (%) with respect to the total length L of the substrate 10 from the inlet end 110, which is the end of the substrate 10 on the exhaust gas inlet side. It extends to a first end point 21a. Hereinafter, L 1 (%) is also referred to as “coat width of the first SCR catalyst layer”.

基材１０の後段に配置される第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは、基材１０の排ガス出口側の端部である出口端１２０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点２１ｂまで延びている。以下において、Ｌ２（％）を「第２ＳＣＲ触媒層のコート幅」などもいう。 The second SCR catalyst layer 20b arranged in the rear stage of the base material 10 is located at a position of L 2 (%) with respect to the total length L of the base material 10 from the outlet end 120, which is the end of the base material 10 on the exhaust gas outlet side. It extends to the second end point 21b. Hereinafter, L 2 (%) is also referred to as the “coat width of the second SCR catalyst layer”.

第１ＳＣＲ触媒層２０ａと第２ＳＣＲ触媒層２０ｂは接触しておらず（Ｌ１＋Ｌ２＜１００％）、第１の終点２１ａと第２の終点２１ｂによって画定されるギャップ２２が存在する。ギャップ２２の領域は、第２触媒層３０が第１触媒層によって覆われておらず、第２触媒層３０が露出した領域となっている。ここで、基材１０の全長Ｌに対するギャップ２２の幅の割合をＧ（％）としたとき、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たす。 The first SCR catalyst layer 20a and the second SCR catalyst layer 20b are not in contact (L 1 +L 2 <100%) and there is a gap 22 defined by the first endpoint 21a and the second endpoint 21b. The area of the gap 22 is an area where the second catalyst layer 30 is not covered with the first catalyst layer and the second catalyst layer 30 is exposed. Here, when the ratio of the width of the gap 22 to the total length L of the substrate 10 is G (%), L 1 , L 2 and G satisfy the relationship of L 1 +L 2 +G=100%.

上述した通り、下層のＮＨ３酸化触媒層が上層のＳＣＲ触媒層により完全に覆われている場合（例えば、図６及び図７を参照）、ＮＨ３の拡散が表面層にて抑制される。その結果、ＮＨ３とＮＨ３酸化触媒との接触が阻害され、ＮＨ３酸化触媒層におけるＮＨ３酸化機能が低下するため、所望とするアンモニアスリップの抑制能が得られない。本発明の実施形態に係る排ガス浄化用触媒においては、ＮＨ３の酸化機能を有する第２触媒層が露出したギャップ２２を有するため、ＮＨ３酸化機能を向上させることができ、アンモニアスリップの抑制能を改善することができる。 As described above, when the lower NH3 oxidation catalyst layer is completely covered by the upper SCR catalyst layer (see, eg, FIGS. 6 and 7), NH3 diffusion is suppressed at the surface layer. As a result, the contact between NH 3 and the NH 3 oxidation catalyst is inhibited, and the NH 3 oxidation function of the NH 3 oxidation catalyst layer is lowered, so that the desired ability to suppress ammonia slip cannot be obtained. Since the exhaust gas purifying catalyst according to the embodiment of the present invention has the gap 22 where the second catalyst layer having the NH3 oxidation function is exposed, the NH3 oxidation function can be improved, and the ammonia slip can be suppressed. can be improved.

一方、本発明の実施形態に係る排ガス浄化用触媒は、例えば図８に示される従来のＡＳＣと異なり、ギャップ２２の下流側である基材の後段に第２ＳＣＲ触媒層２０ｂが存在する。このため、第２触媒層３０の露出領域であるギャップ２２においてＮＨ３の酸化反応が促進されることにより生成する二次ＮＯｘを含め、排ガス中のＮＯｘが第２ＳＣＲ触媒層２０ｂにより効果的に浄化され、ＮＯｘの浄化性能を改善することができる。 On the other hand, unlike the conventional ASC shown in FIG. 8, for example, the exhaust gas purifying catalyst according to the embodiment of the present invention has a second SCR catalyst layer 20b downstream of the gap 22 and downstream of the substrate. Therefore, the second SCR catalyst layer 20b effectively purifies NOx in the exhaust gas, including secondary NOx generated by promoting the oxidation reaction of NH3 in the gap 22, which is the exposed region of the second catalyst layer 30. and the NOx purification performance can be improved.

排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れる排ガス浄化用触媒を提供するためには、ＮＯｘの浄化性能とアンモニアスリップの抑制能をバランスよく効果的に改善することが重要である。そのためには、ギャップの幅Ｇ（％）と位置が重要なファクターとなる。ギャップの幅Ｇ（％）と位置は、第１ＳＣＲ触媒層のコート幅Ｌ１と第２ＳＣＲ触媒層のコート幅Ｌ２によって特定することができる。 In order to provide an exhaust gas purifying catalyst that is excellent in both the NOx purification performance in the exhaust gas and the ammonia slip suppression performance, it is important to effectively improve the NOx purification performance and the ammonia slip suppression performance in a well-balanced manner. For that purpose, the gap width G (%) and position are important factors. The width G (%) and position of the gap can be specified by the coat width L1 of the first SCR catalyst layer and the coat width L2 of the second SCR catalyst layer.

本発明の実施形態において、第１ＳＣＲ触媒層の第１の終点２１ａと第２ＳＣＲ触媒層の第２の終点２１ｂによって画定されるギャップ２２の幅Ｇ（％）は、基材の全長Ｌに対し、１０％≦Ｇ＜４０％であり、好ましくは１５％≦Ｇ≦３５％であり、より好ましくは１５％≦Ｇ≦３０％であり、特に好ましくは２０≦Ｇ≦３０％である。 In an embodiment of the present invention, the width G (%) of the gap 22 defined by the first end point 21a of the first SCR catalyst layer and the second end point 21b of the second SCR catalyst layer is: 10%≦G<40%, preferably 15%≦G≦35%, more preferably 15%≦G≦30%, and particularly preferably 20≦G≦30%.

また、本発明の実施形態において、第１ＳＣＲ触媒層２０ａのコート幅Ｌ１（％）は、３０％＜Ｌ１であり、好ましくは３０％＜Ｌ１≦８０％であり、より好ましくは４０％≦Ｌ１≦７５％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ１≦７０％であり、特に好ましくは６０％≦Ｌ１≦７０％である。 In the embodiment of the present invention, the coat width L 1 (%) of the first SCR catalyst layer 20a is 30%<L 1 , preferably 30%<L 1 ≦80%, more preferably 40%. ≦L 1 ≦75%, more preferably 50%≦L 1 ≦70%, and particularly preferably 60%≦L 1 ≦70%.

また、本発明の実施形態において、第２ＳＣＲ触媒層２０ｂのコート幅Ｌ２（％）は、好ましくは５％≦Ｌ２であり、より好ましくは５≦Ｌ２≦４０％であり、更に好ましくは１０≦Ｌ２≦３５％であり、特に好ましくは１０％≦Ｌ２≦２０％である。 In the embodiment of the present invention, the coat width L 2 (%) of the second SCR catalyst layer 20b is preferably 5%≦L 2 , more preferably 5≦L 2 ≦40%, and even more preferably 10 ≤ L 2 ≤ 35%, particularly preferably 10% ≤ L 2 ≤ 20%.

ギャップの幅Ｇ（％）とギャップの位置を上記とすることにより、基板の前段部においてＳＣＲ触媒によるＮＯｘ還元反応に使用されなかったＮＨ３を、ギャップ部分において効率よくＮ２に変換し、生成した二次ＮＯｘは後段の第２ＳＣＲ触媒層にて効率よくＮ２に変換することができる。 By setting the width G (%) of the gap and the position of the gap as described above, the NH3 not used in the NOx reduction reaction by the SCR catalyst in the front stage of the substrate is efficiently converted into N2 in the gap portion. The resulting secondary NOx can be efficiently converted to N2 in the subsequent second SCR catalyst layer.

基材１０と第１触媒層（２０ａ、２０ｂ）との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層３０は、基材１０の排ガス出口側の端部である出口端１２０から、基材１０の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点３１まで延びている。以下において、Ｌ３（％）を「第２触媒層のコート幅」などともいう。 The second catalyst layer 30, which is interposed between the substrate 10 and the first catalyst layers (20a, 20b) and contains the NH3 oxidation catalyst, extends from the outlet end 120, which is the end of the substrate 10 on the exhaust gas outlet side, It extends to the third end point 31 at a position of L 3 (%) with respect to the total length L of the base material 10 . Hereinafter, L 3 (%) is also referred to as the “coat width of the second catalyst layer”.

第２触媒層３０は、図３に示すように、基材１０の全長Ｌにわたり延びていてもよいし（Ｌ３＝１００％）、図２に示すように、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌ未満の長さまで延びていてもよい（Ｌ３＜１００％）。一形態において、第２触媒層のコート幅Ｌ３（％）は、基材１０の全長Ｌに対し、４０％≦Ｌ３≦１００％であることが好ましい。 The second catalyst layer 30 may extend the entire length L of the substrate 10 (L 3 =100%), as shown in FIG. 3, or from the exit end 120 of the substrate 10, as shown in FIG. It may extend to a length less than the total length L of the base material 10 (L 3 <100%). In one embodiment, the coat width L 3 (%) of the second catalyst layer is preferably 40%≦L 3 ≦100% with respect to the total length L of the substrate 10 .

ＮＯｘ浄化機能の観点からは、第２触媒層３０は、図２に示すように、基材１０の出口端１２０から、基材１０の全長Ｌ未満の位置にある第３の終点３１まで延びていることが好ましい（Ｌ３＜１００％）。一形態において、第２触媒層のコート幅Ｌ３（％）は、好ましくは４０％≦Ｌ３≦９０％であり、より好ましくは４５％≦Ｌ３≦９０％であり、更に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８５％であり、特に好ましくは５０％≦Ｌ３≦８０％である。 From the viewpoint of the NOx purification function, the second catalyst layer 30 extends from the outlet end 120 of the substrate 10 to the third end point 31 located less than the total length L of the substrate 10, as shown in FIG. preferably (L 3 <100%). In one aspect, the coat width L 3 (%) of the second catalyst layer is preferably 40%≦L 3 ≦90%, more preferably 45%≦L 3 ≦90%, and still more preferably 50%. ≦L 3 ≦85%, particularly preferably 50%≦L 3 ≦80%.

第１触媒層及び第２触媒層のコート量は、特に限定されるものではない。一例において、第１触媒層（第１ＳＣＲ触媒層及び第２選択触媒層Ｂの合計）のコート量は、６０～２００ｇ／Ｌであることが好ましく、８０～１８０ｇ／Ｌであることがより好ましい。また、第２触媒層のコート量は、一例において、８５～１７０ｇ／Ｌであることが好ましく、８０～１５５ｇ／Ｌであることがより好ましい。 The coat amounts of the first catalyst layer and the second catalyst layer are not particularly limited. In one example, the coating amount of the first catalyst layer (total of the first SCR catalyst layer and the second selective catalyst layer B) is preferably 60-200 g/L, more preferably 80-180 g/L. In one example, the coating amount of the second catalyst layer is preferably 85 to 170 g/L, more preferably 80 to 155 g/L.

本明細書において「コート量」とは、触媒層を形成するために使用されるスラリーから溶媒等の揮発成分が除かれた後の量を意味する。すなわち、コート量は基材上に塗布するスラリーの量ではなく、製造された排ガス浄化用触媒に含まれる触媒層の量である。 As used herein, the term "coating amount" means the amount after volatile components such as solvent are removed from the slurry used to form the catalyst layer. That is, the amount of coating is not the amount of slurry applied onto the substrate, but the amount of the catalyst layer contained in the manufactured exhaust gas purifying catalyst.

［材料］
・第１触媒層
第１触媒層としての第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、ＮＨ３の存在下でＮＯｘを還元する機能を有するＮＯｘ選択還元触媒（以下において、「ＮＯｘ還元触媒」ともいう）を含む。このような触媒としては、例えば、ゼオライト触媒、複合金属酸化物等を挙げることができる。 [material]
・First catalyst layer The first SCR catalyst layer and the second SCR catalyst layer as the first catalyst layer are NOx selective reduction catalysts (hereinafter also referred to as "NOx reduction catalysts") that have the function of reducing NOx in the presence of NH3 . )including. Examples of such catalysts include zeolite catalysts and composite metal oxides.

ゼオライト触媒としては、例えば、チャバサイト型（ＣＨＡ型）ゼオライト、フェリエライト型ゼオライト、ＺＳＭ－５型ゼオライト、β型（ＢＥＡ型）ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、ＳＡＰＯ型ゼオライト等を挙げることができる。また、Ｆｅ及び／又はＣｕでイオン交換したゼオライトを挙げることもできる。複合金属酸化物としては、例えば、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｙ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＶの少なくとも１種を含む複合金属酸化物等、より具体的には、Ｆｅ、Ｔｉ，Ｗからなる酸化物、Ｃｅ－Ｚｒ複合酸化物等を挙げることができる。その他のＮＯｘ還元触媒として、Ｒｈ等を挙げることもできる。これらのＮＯｘ還元触媒は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of zeolite catalysts include chabazite-type (CHA-type) zeolite, ferrierite-type zeolite, ZSM-5-type zeolite, β-type (BEA-type) zeolite, Y-type zeolite, mordenite-type zeolite, and SAPO-type zeolite. can be done. Mention may also be made of zeolites ion-exchanged with Fe and/or Cu. The composite metal oxide includes, for example, a composite metal oxide containing at least one of Ce, Zr, W, Y, Ti, Fe, Cu and V, more specifically, an oxide composed of Fe, Ti and W. materials, Ce—Zr composite oxides, and the like. Rh etc. can also be mentioned as another NOx reduction catalyst. These NOx reduction catalysts may be used singly or in combination of two or more.

第１触媒層に用い得るＮＯｘ還元触媒として、具体的には、例えばＣｕ－ＣＨＡ型ゼオライト、Ｆｅ－ＢＥＡ型ゼオライト、Ｆｅ－ＺＳＭ５型ゼオライト、Ｆｅ－ＴｉＷ複合酸化物等を挙げることができ、これらから選択される１種又は２種以上を使用することができる。ＮＯｘ浄化性能の観点からは、ＮＯｘ還元触媒としてＣｕ－ＣＨＡ型ゼオライトを使用することが好ましい。 Specific examples of the NOx reduction catalyst that can be used in the first catalyst layer include Cu—CHA type zeolite, Fe—BEA type zeolite, Fe—ZSM5 type zeolite, and Fe—TiW composite oxides. One or two or more selected from can be used. From the viewpoint of NOx purification performance, it is preferable to use Cu-CHA type zeolite as the NOx reduction catalyst.

また、基材の前段又は後段という第１ＳＣＲ触媒層と第２ＳＣＲ触媒層における配置の相違の観点からは、前段の第１ＳＣＲ触媒層で使用するＮＯｘ還元触媒は、後段の第２ＳＣＲ触媒層で使用するＮＯｘ還元触媒よりもＮＨ３吸着量のより多い触媒を使用することが好ましい。ＮＨ３吸着量の多いＳＣＲ触媒層はＮＯｘ浄化機能が高いが、加速時にＮＨ３を後段に排出する可能性が高い。そこでＮＨ３酸化力の強いＮＨ３酸化触媒が露出しているギャップ部分より前にＮＨ３吸着量の多いＳＣＲ触媒層を配置することで、加速時に脱離するＮＨ３をギャップ部分で酸化しＮＨ３の排出を抑制することができる。このように、ＮＯｘ浄化とＮＨ３酸化の観点より第１ＳＣＲ触媒層にＮＨ３吸着量の多いＮＯｘ還元触媒を配置することが好ましい。ＮＨ３吸着量の多いＮＯｘ還元触媒としては、例えば、ＳＡＲ（Ｓｉｌｉｃａ Ａｌｕｍｉｎａ ｒａｔｉｏｓ）が１５以下のＣＨＡ型ゼオライトが一例として挙げられる。 Also, from the viewpoint of the difference in arrangement between the first SCR catalyst layer and the second SCR catalyst layer, which is the front stage or the rear stage of the base material, the NOx reduction catalyst used in the first SCR catalyst layer in the front stage is used in the second SCR catalyst layer in the rear stage. It is preferable to use catalysts with higher NH3 adsorption than NOx reduction catalysts. An SCR catalyst layer with a large amount of NH3 adsorption has a high NOx purification function, but there is a high possibility that NH3 will be discharged to the rear stage during acceleration. Therefore, by arranging an SCR catalyst layer with a large amount of NH 3 adsorption in front of the gap where the NH 3 oxidation catalyst with strong NH 3 oxidizing power is exposed, NH 3 desorbed during acceleration is oxidized in the gap and NH 3 can be suppressed. Thus, from the viewpoint of NOx purification and NH3 oxidation, it is preferable to dispose the NOx reduction catalyst with a large amount of NH3 adsorption in the first SCR catalyst layer. An example of the NOx reduction catalyst with a large amount of NH 3 adsorption is CHA-type zeolite with a SAR (Silica Alumina ratio) of 15 or less.

また、第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、上述したＮＯｘ還元触媒に加え、他の成分を更に含有していてもよい。 Also, the first SCR catalyst layer and the second SCR catalyst layer may further contain other components in addition to the NOx reduction catalyst described above.

一形態において、第１ＳＣＲ触媒層及び第２ＳＣＲ触媒層は、上述したＮＯｘ還元触媒に加え、Ｎ２Ｏの生成を抑制する機能を有する触媒を更に含有していてもよい。このような触媒は、以下に示す理由から、特に後段の第２ＳＣＲ触媒層が含有することが好ましい。すなわち、Ｎ２ＯはＮＨ３の酸化反応の副生成物かつＮＨ３-ＳＣＲ反応の副生成物として生成する。そのため、ギャップ部分に対し下流領域にある第２ＳＣＲ触媒層中にＮ２Ｏ抑制能を有する触媒を使用することがより効果的である。 In one form, the first SCR catalyst layer and the second SCR catalyst layer may further contain a catalyst having a function of suppressing generation of N 2 O in addition to the NOx reduction catalyst described above. Such a catalyst is preferably contained particularly in the latter second SCR catalyst layer for the following reasons. That is, N 2 O is produced as a by-product of the NH 3 oxidation reaction and as a by-product of the NH 3 -SCR reaction. Therefore, it is more effective to use a catalyst capable of suppressing N 2 O in the second SCR catalyst layer in the downstream region with respect to the gap portion.

Ｎ２Ｏを抑制する機能を有する触媒としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、スピネル等を挙げることができる。 Examples of catalysts having a function of suppressing N 2 O include Ni, Co, Fe, Rh, Ru, Ce, Mn, spinel, and the like.

第１触媒層は、上述した通り、ＮＨ３の存在下でＮＯｘを還元する。そのため、第１触媒層にＮＨ３を酸化する機能を有するＮＨ３酸化触媒が含まれていると、ＮＨ３が酸化されてしまい、ＮＯｘを還元することが困難となる。従って、第１触媒層は、ＮＨ３酸化触媒を実質的に含有しないことが好ましい。 The first catalyst layer reduces NOx in the presence of NH3 as described above. Therefore, if the first catalyst layer contains an NH3 oxidation catalyst having a function of oxidizing NH3 , NH3 will be oxidized, making it difficult to reduce NOx. Therefore, it is preferred that the first catalyst layer contains substantially no NH3 oxidation catalyst.

・第２触媒層
第２触媒層は、アンモニアスリップ抑制能を有する触媒層であり、ＮＨ３を酸化する機能を有するＮＨ３酸化触媒を含有する。このような触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ等の白金族金属（Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｇｒｏｕｐ Ｍｅｔａｌ；ＰＧＭ）を挙げることができる。また、Ｐｔ／Ｐｄ合金を使用することも耐熱性の観点から好ましい。ＮＨ３酸化触媒は、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｅ－Ｚｒ複合酸化物等）、ゼオライト、Ｆｅイオン交換ゼオライト、Ｃｕイオン交換ゼオライト等に担持されていてもよい。これらのＮＨ３酸化触媒は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。 - Second catalyst layer The second catalyst layer is a catalyst layer having an ability to suppress ammonia slip, and contains an NH3 oxidation catalyst having a function of oxidizing NH3 . Examples of such catalysts include platinum group metals (PGM) such as Pt, Pd, Ru and Ir. It is also preferable to use a Pt/Pd alloy from the viewpoint of heat resistance. The NH 3 oxidation catalyst may be supported on metal oxides (eg, Al 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2 , Ce—Zr composite oxides, etc.), zeolites, Fe ion-exchanged zeolites, Cu ion-exchanged zeolites, and the like. good. These NH3 oxidation catalysts may be used singly or in combination of two or more.

第２触媒層は、上述したＮＨ３酸化触媒に加え、他の成分を更に含有していてもよい。一形態において、第２触媒層は、ＮＯｘ還元触媒を更に含有していてもよい。含有し得るＮＯｘ還元触媒としては、上述したＮＯｘ還元触媒と同様の触媒が挙げられる。 The second catalyst layer may further contain other components in addition to the NH3 oxidation catalyst described above. In one form, the second catalyst layer may further contain a NOx reduction catalyst. The NOx reduction catalysts that may be included include catalysts similar to the NOx reduction catalysts described above.

＜排ガス浄化システム＞
本発明は更に、上述した排ガス浄化用触媒を備えた排ガス浄化システムに関する。
本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムは、一形態において、尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部（以下において、「尿素水溶液供給部」という。）と、上述した排ガス浄化用触媒（以下において、第１触媒ともいう。）を備えている。尿素水溶液供給部は、第１触媒にＮＨ３を供給するために、内燃機関の排気通路において第１触媒よりも上流側に配置されている。 <Exhaust gas purification system>
The present invention further relates to an exhaust gas purifying system provided with the exhaust gas purifying catalyst described above.
In one form, the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention includes a urea aqueous solution or ammonia aqueous solution supply unit (hereinafter referred to as "urea aqueous solution supply unit") and the above-described exhaust gas purification catalyst (hereinafter, the first It is also called a catalyst.). The urea aqueous solution supply unit is arranged upstream of the first catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine in order to supply NH3 to the first catalyst.

本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムは、他の形態において、第２触媒を更に備えている。第２触媒は、一形態において、内燃機関の排気通路において第１触媒よりも上流側に配置されている。 In another form, the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention further includes a second catalyst. In one form, the second catalyst is arranged upstream of the first catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine.

図４は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図である。図４において排ガス浄化システム２は、上流側から順に、尿素水溶液供給部としてのインジェクタ８０、触媒コンバータ６０に収容される第２触媒６２、及び、触媒コンバータ７０に収容される第１触媒７２を備える。 FIG. 4 is a diagram schematically showing an exhaust gas purification system according to an embodiment of the invention. 4, the exhaust gas purification system 2 includes, in order from the upstream side, an injector 80 as a urea aqueous solution supply section, a second catalyst 62 housed in the catalytic converter 60, and a first catalyst 72 housed in the catalytic converter 70. .

図４において、触媒コンバータ６０は、コンバータボディ６１と第２触媒６２とを含んでいる。コンバータボディ６１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ６１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ６１の吸気口は、パイプ４０ｂに接続されている。コンバータボディ６１の排気口は、パイプ４０ｃの一端に接続されている。パイプ４０ｂには、その中を流れる排ガスに尿素水溶液又はアンモニア水溶液を注入するインジェクタ８０が設けられている。 In FIG. 4 , catalytic converter 60 includes converter body 61 and second catalyst 62 . Converter body 61 is made of, for example, a metal or an alloy. Converter body 61 has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port. An intake port of converter body 61 is connected to pipe 40b. An exhaust port of the converter body 61 is connected to one end of the pipe 40c. The pipe 40b is provided with an injector 80 for injecting a urea aqueous solution or an ammonia aqueous solution into the exhaust gas flowing therein.

第２触媒６２は、パイプ４０ｂから触媒コンバータ６０へと供給された排ガスが、第２触媒６２の隔壁を透過し、その後、パイプ４０ｃへと排出されるように、コンバータボディ６１内に収容されている。 The second catalyst 62 is accommodated in the converter body 61 so that the exhaust gas supplied from the pipe 40b to the catalytic converter 60 passes through the partition wall of the second catalyst 62 and is then discharged to the pipe 40c. there is

触媒コンバータ７０は、コンバータボディ７１と第１触媒７２とを含んでいる。コンバータボディ７１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ７１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ７１の吸気口は、パイプ４０ｃを介してコンバータボディ６１の排気口に接続されている。コンバータボディ７１の排気口は、パイプ４０ｄの一端に接続されている。 Catalytic converter 70 includes a converter body 71 and a first catalyst 72 . Converter body 71 is made of, for example, a metal or an alloy. Converter body 71 has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port. An intake port of converter body 71 is connected to an exhaust port of converter body 61 via pipe 40c. An exhaust port of the converter body 71 is connected to one end of the pipe 40d.

第２触媒６２は、一形態においてＮＯｘ選択還元触媒を含む。一例によれば、第２触媒６２は、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に設けられたＮＯｘ選択還元触媒を含む触媒層を備えている。ＮＯｘ選択還元触媒としては、上述した排ガス浄化用触媒が含むＮＯｘ還元触媒と同様の触媒を使用することができる。 The second catalyst 62 includes a NOx selective reduction catalyst in one form. According to one example, the second catalyst 62 comprises a monolith honeycomb substrate and a catalyst layer including a NOx selective reduction catalyst provided on the partition walls thereof. As the NOx selective reduction catalyst, a catalyst similar to the NOx reduction catalyst included in the exhaust gas purification catalyst described above can be used.

第２触媒６２は、他の形態において、希薄ＮＯｘトラップ（Ｌｅａｎ Ｎｏｘ Ｔｒａｐ；ＬＮＴ）触媒を含んでいてもよい。ＬＮＴ触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類、希土類、Ａｌ、Ｔｉ及びＳｉから選択される１つもしくは複数を含む酸化物担体等を使用することができる。 The second catalyst 62 may, in another form, include a Lean Nox Trap (LNT) catalyst. As the LNT catalyst, for example, an oxide support containing one or more selected from Pt, Pd, Rh, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, Al, Ti and Si can be used. .

第２触媒６２は、他の形態において、ディーゼルパーティキュレートフィルター（ＤＰＦ）としての機能を備えたＮＯｘ選択還元触媒であってもよい。ディーゼルパーティキュレートフィルターは、排ガスから粒子状物質を除去する。第２触媒６２がディーゼルパーティキュレートフィルターを備えた触媒である場合、第２触媒は、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。一例によれば、第２触媒は、ディーパーティキュレートフィルターと、このフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層を備えている。第２触媒６２にディーゼルパーティキュレートフィルターとしての機能を付与することにより、コンパクトな排ガス処理システムを提供することができる。 In another form, the second catalyst 62 may be a NOx selective reduction catalyst that functions as a diesel particulate filter (DPF). Diesel particulate filters remove particulate matter from exhaust gases. When the second catalyst 62 is a catalyst with a diesel particulate filter, the second catalyst is a wall-flow type monolithic catalyst. According to one example, the second catalyst comprises a deep particulate filter and a catalyst layer including a NOx selective reduction catalyst and/or a lean NOx trap catalyst on the filter. By giving the second catalyst 62 a function as a diesel particulate filter, a compact exhaust gas treatment system can be provided.

＜調製例１：酸化触媒スラリー１の調製＞
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．１ｇ含んだ水溶液１．２ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．１ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー１を得た。 <Preparation Example 1: Preparation of oxidation catalyst slurry 1>
1.2 g of an aqueous solution containing 0.1 g of Pt nitrate converted to Pt and 300 g of pure water were mixed, 75 g of commercially available alumina was added to the aqueous solution, and the mixture was stirred for 1 hour. The resulting mixture was heated at 120° C. for 6 hours to evaporate water. Then, a Pt/alumina powder 1 was obtained by heat treatment at 500° C. for 1 hour. 75.1 g of Pt/alumina powder 1, 5 g of boehmite and 500 g of pure water were mixed to obtain an oxidation catalyst slurry 1.

＜調製例２：酸化触媒スラリー２の調製＞
硝酸ＰｔをＰｔ換算で０．０５ｇ含んだ水溶液０．６ｇと純水３００ｇを混合し、この水溶液に市販のアルミナ７５ｇを加え、１時間撹拌した。得られた混合物を１２０℃で６時間加熱して水分を蒸発させた。次いで、５００℃で１時間の熱処理を施すことにより、Ｐｔ／アルミナ粉末１を得た。Ｐｔ／アルミナ粉末１の７５．０５ｇ、ベーマイト５ｇ及び純水５００ｇを混合し、酸化触媒スラリー２を得た。 <Preparation Example 2: Preparation of oxidation catalyst slurry 2>
0.6 g of an aqueous solution containing 0.05 g of Pt nitrate converted to Pt and 300 g of pure water were mixed, 75 g of commercially available alumina was added to the aqueous solution, and the mixture was stirred for 1 hour. The resulting mixture was heated at 120° C. for 6 hours to evaporate water. Then, a Pt/alumina powder 1 was obtained by heat treatment at 500° C. for 1 hour. 75.05 g of Pt/alumina powder 1, 5 g of boehmite and 500 g of pure water were mixed to obtain an oxidation catalyst slurry 2.

＜調製例３：ＳＣＲ触媒スラリー１の調製＞
Ｃｕ－ＣＨＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー１を得た。 <Preparation Example 3: Preparation of SCR catalyst slurry 1>
SCR catalyst slurry 1 was obtained by mixing 95 g of a Cu—CHA material, 5 g of Si as a binder, and 250 g of pure water.

＜調製例４：ＳＣＲ触媒スラリー２の調製＞
Ｆｅ－ＢＥＡ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー２を得た。 <Preparation Example 4: Preparation of SCR catalyst slurry 2>
SCR catalyst slurry 2 was obtained by mixing 95 g of Fe-BEA material, 5 g of Si as a binder, and 250 g of pure water.

＜調製例５：ＳＣＲ触媒スラリー３の調製＞
Ｖ／Ｔｉ材料９５ｇとバインダーとしてＳｉ５ｇと純水２５０ｇとを混合し、ＳＣＲ触媒スラリー３を得た。 <Preparation Example 5: Preparation of SCR catalyst slurry 3>
SCR catalyst slurry 3 was obtained by mixing 95 g of V/Ti material, 5 g of Si as a binder, and 250 g of pure water.

＜触媒の製造＞
基材としてコーディエライトハニカム基材（１Ｌ）と、上記で得られた酸化触媒スラリー１及び２のいずれかと、ＳＣＲ触媒スラリー１乃至ＳＣＲ触媒スラリー３のいずれかを用い、以下に示す方法で触媒ＡＳＣ１～１３を製造した。 <Production of catalyst>
Using a cordierite honeycomb substrate (1 L) as a substrate, one of the oxidation catalyst slurries 1 and 2 obtained above, and one of the SCR catalyst slurries 1 to 3, the catalyst was prepared by the method shown below. ASCs 1-13 were produced.

＜実施例１：触媒ＡＳＣ１の製造＞
図５Ａを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの６０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるように前段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるように後段ＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ａに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１を得た。 <Example 1: Production of catalyst ASC1>
Description will be made with reference to FIG. 5A. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, the SCR catalyst slurry 1 was used to form the front-stage SCR catalyst layer SCR 1 with a coating amount of 100 g from the inlet end 110 of the substrate 10 to 60% of the total length L of the substrate 10. . Furthermore, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR 2, which is the post-stage SCR catalyst layer, is formed so that the coating amount is 50 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 20% of the total length L of the substrate 10. A catalyst ASC1 having the structure shown in FIG. 5A was obtained.

＜実施例２：触媒ＡＳＣ２の製造＞
図５Ｂを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ２を得た。 <Example 2: Production of catalyst ASC2>
Description will be made with reference to FIG. 5B. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the entrance end 110 of the substrate 10 to 50% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Furthermore, the SCR catalyst slurry 1 is applied to a region from the outlet end 120 of the substrate 10 to 20% of the total length L of the substrate 10, and the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g. A catalyst ASC2 having the structure shown in FIG. 5B was obtained.

＜実施例３：触媒ＡＳＣ３の製造＞
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー２に変更した以外は実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ３を得た。 <Example 3: Production of catalyst ASC3>
The oxidation catalyst slurry used for forming AMOX 1 (oxidation catalyst layer) in FIG. Catalyst ASC3 having the structure shown in FIG.

＜実施例４：触媒ＡＳＣ４の製造＞
図５ＢにおけるＡＭＯＸ１（酸化触媒層）の形成に用いる酸化触媒スラリーを、酸化触媒スラリー２から酸化触媒スラリー１に変更し、更に、ＳＣＲ２の形成に用いるＳＣＲ触媒スラリーを、ＳＣＲ触媒スラリー１からＳＣＲ触媒スラリー３に変更した以外は、実施例２と同様の条件で製造することにより、図５Ｂに示される構造を有する触媒ＡＳＣ４を得た。 <Example 4: Production of catalyst ASC4>
The oxidation catalyst slurry used for forming AMOX 1 (oxidation catalyst layer) in FIG. Catalyst ASC4 having the structure shown in FIG.

＜実施例５：触媒ＡＳＣ５の製造＞
図５Ｃを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの７０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの１０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｃに示される構造を有する触媒ＡＳＣ５を得た。 <Example 5: Production of catalyst ASC5>
Description will be made with reference to FIG. 5C. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the inlet end 110 of the substrate 10 to 70% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Furthermore, by using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 10% of the total length L of the substrate 10. , resulting in a catalyst ASC5 having the structure shown in FIG. 5C.

＜比較例１：触媒ＡＳＣ６の製造＞
図５Ｄを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｄに示される構造を有する触媒ＡＳＣ６を得た。 <Comparative Example 1: Production of catalyst ASC6>
Description will be made with reference to FIG. 5D. Using the oxidation catalyst slurry 1, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, the SCR catalyst slurry 1 is used to form the SCR catalyst layer SCR 1 with a coating amount of 150 g over the entire length L of the substrate 10 from the entrance end 110 to the exit end 120 of the substrate 10 . A catalyst ASC6 having the structure shown in FIG. 5D was thereby obtained.

＜比較例２：触媒ＡＳＣ７の製造＞
図５Ｅを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から出口端１２０までの基材１０の全長Ｌの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｅに示される構造を有する触媒ＡＳＣ７を得た。 <Comparative Example 2: Production of catalyst ASC7>
Description will be made with reference to FIG. 5E. Using the oxidation catalyst slurry 1, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed from the exit end 120 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 80 g. Next, the SCR catalyst slurry 1 is used to form the SCR catalyst layer SCR 1 with a coating amount of 150 g over the entire length L of the substrate 10 from the entrance end 110 to the exit end 120 of the substrate 10 . A catalyst ASC7 having the structure shown in FIG. 5E was thereby obtained.

＜比較例３：触媒ＡＳＣ８の製造＞
図５Ｆを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｆに示される構造を有する触媒ＡＳＣ８を得た。 <Comparative Example 3: Production of catalyst ASC8>
Description will be made with reference to FIG. 5F. Using the oxidation catalyst slurry 1, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed from the exit end 120 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 80 g. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 is formed so that the coating amount is 150 g from the inlet end 110 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. yielded catalyst ASC8 having the structure shown in FIG. 5F.

＜比較例４：触媒ＡＳＣ９の製造＞
図５Ｇを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの２０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｇに示される構造を有する触媒ＡＳＣ９を得た。 <Comparative Example 4: Production of catalyst ASC9>
Description will be made with reference to FIG. 5G. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the inlet end 110 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Furthermore, the SCR catalyst slurry 1 is applied to a region from the outlet end 120 of the substrate 10 to 20% of the total length L of the substrate 10, and the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g. A catalyst ASC9 with the structure shown in FIG. 5G was obtained.

＜比較例５：触媒ＡＳＣ１０の製造＞
図５Ｈを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成することにより、図５Ｈに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１０を得た。 <Comparative Example 5: Production of catalyst ASC10>
Description will be made with reference to FIG. 5H. The oxidation catalyst slurry 2 was used to form the oxidation catalyst layer AMOX 1 in a coating amount of 80 g from the inlet end 110 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10 . Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 is formed so that the coating amount is 150 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 50% of the total length L of the substrate 10. yielded catalyst ASC10 having the structure shown in FIG. 5H.

＜比較例６：触媒ＡＳＣ１１の製造＞
図５Ｉを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの８０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの３０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｉに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１１を得た。 <Comparative Example 6: Production of catalyst ASC11>
Description will be made with reference to FIG. 5I. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the outlet end 120 of the substrate 10 to 80% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the entrance end 110 of the substrate 10 to 30% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Further, the SCR catalyst slurry 1 is applied to the area from the outlet end 120 of the substrate 10 to 50% of the total length L of the substrate 10, and the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g. A catalyst ASC11 having the structure shown in FIG. 5I was obtained.

＜比較例７：触媒ＡＳＣ１２の製造＞
図５Ｊを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｊに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１２を得た。 <Comparative Example 7: Production of catalyst ASC12>
Description will be made with reference to FIG. 5J. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the exit end 120 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the entrance end 110 of the substrate 10 to 50% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Further, the SCR catalyst slurry 1 is applied to the area from the outlet end 120 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10, and the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g. Catalyst ASC12 with the structure shown in FIG. 5J was obtained.

＜比較例８：触媒ＡＳＣ１３の製造＞
図５Ｋを参照しながら説明する。酸化触媒スラリー２を用い、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が８０ｇになるように酸化触媒層であるＡＭＯＸ１を形成した。次に、ＳＣＲ触媒スラリー１を用い、基材１０の入口端１１０から基材１０の全長Ｌの４０％までの領域にかけて、コート量が１００ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ１を形成した。更に、ＳＣＲ触媒スラリー１を、基材１０の出口端１２０から基材１０の全長Ｌの５０％までの領域にかけて、コート量が５０ｇになるようにＳＣＲ触媒層であるＳＣＲ２を形成することにより、図５Ｋに示される構造を有する触媒ＡＳＣ１３を得た。 <Comparative Example 8: Production of catalyst ASC13>
Description will be made with reference to FIG. 5K. Using the oxidation catalyst slurry 2, an oxidation catalyst layer, AMOX1, was formed in a coating amount of 80 g from the exit end 120 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10. Next, using the SCR catalyst slurry 1, the SCR catalyst layer SCR1 was formed from the inlet end 110 of the substrate 10 to 40% of the total length L of the substrate 10 so that the coating amount was 100 g. Furthermore, the SCR catalyst slurry 1 is applied to the region from the outlet end 120 of the substrate 10 to 50% of the total length L of the substrate 10, and the SCR catalyst layer SCR 2 is formed so that the coating amount is 50 g. A catalyst ASC13 having the structure shown in FIG. 5K was obtained.

＜評価＞
触媒ＡＳＣ１～１３の性能を以下の方法により調べた。
［ＮＨ３排出量の測定］
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＨ３排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０％、Ｈ２Ｏ＝５％；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＨ３濃度を測定し、これをＮＨ３排出量とした。 <Evaluation>
The performance of catalysts ASC1-13 was investigated by the following method.
[Measurement of NH3 emissions]
NH 3 emissions were evaluated using a simulated gas evaluator (model gas). NO = 70 ppm, NH 3 = 140 ppm, O 2 = 10%, H 2 O = 5% as a simulated gas composition; catalyst gas concentration is adjusted so that N 2 becomes a balance gas (SV = 60,000/hr) . This mixed gas is heated in an infrared furnace or the like, and the catalyst inflow temperature is adjusted to 200°C. The NH 3 concentration was measured when the concentrations of NOx and NH 3 stabilized, and this was taken as the NH 3 emission amount.

［ＮＯｘ排出量の測定］
模擬ガス評価装置(モデルガス)を用いてＮＯｘ排出量について評価した。模擬ガス組成としてＮＯ＝７０ｐｐｍ、ＮＨ３＝１４０ｐｐｍ、Ｏ２＝１０%、Ｈ２Ｏ＝５%；Ｎ２をバランスガス(ＳＶ＝６０，０００/ｈｒ)となるように触媒ガス濃度を調整する。この混合ガスを赤外炉等で加熱し、触媒流入温度を２００℃になるように調節する。ＮＯｘとＮＨ３の濃度が安定した時点のＮＯｘ濃度を測定し、これをＮＯｘ排出量とした。
結果を表１に示す。 [Measurement of NOx emissions]
NOx emissions were evaluated using a simulated gas evaluation device (model gas). NO = 70 ppm, NH 3 = 140 ppm, O 2 = 10%, H 2 O = 5% as a simulated gas composition; catalyst gas concentration is adjusted so that N 2 becomes a balance gas (SV = 60,000/hr) . This mixed gas is heated in an infrared furnace or the like, and the catalyst inflow temperature is adjusted to 200°C. The NOx concentration was measured when the concentrations of NOx and NH3 stabilized, and this was taken as the amount of NOx emissions.
Table 1 shows the results.

Figure 0007150496000001
Figure 0007150496000001

表１に示された結果から、本発明の実施例は、排ガス中のＮＯｘ浄化性能とアンモニアスリップ抑制能の双方に優れることがわかる。 From the results shown in Table 1, it can be seen that the examples of the present invention are excellent in both NOx purification performance in exhaust gas and ammonia slip suppression performance.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made in the implementation stage without departing from the scope of the invention. Further, each embodiment may be implemented in combination as appropriate, in which case the combined effect can be obtained. Furthermore, various inventions are included in the above embodiments, and various inventions can be extracted by combinations selected from a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, if the problem can be solved and effects can be obtained, the configuration with the constituent elements deleted can be extracted as an invention.

１ 排ガス浄化用触媒
２ 排ガス浄化システム
１０ 基材
１１ 排ガスの流れ
２０ａ 第１ＳＣＲ触媒層
２０ｂ 第２ＳＣＲ触媒層
２１ａ 第１の終点
２１ｂ 第２の終点
２２ ギャップ
３０ 第２触媒層
３１ 第３の終点
８０ インジェクタ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ パイプ
６０、７０ 触媒コンバータ
６１、７１ コンバータボディ
６２ 第２触媒
７２ 第１触媒
１１０ 入口端
１２０ 出口端 Reference Signs List 1 Exhaust gas purification catalyst 2 Exhaust gas purification system 10 Substrate 11 Exhaust gas flow 20a First SCR catalyst layer 20b Second SCR catalyst layer 21a First end point 21b Second end point 22 Gap 30 Second catalyst layer 31 Third end point 80 Injector 40a, 40b, 40c, 40d Pipe 60, 70 Catalytic converter 61, 71 Converter body 62 Second catalyst 72 First catalyst 110 Inlet end 120 Outlet end

Claims (12)

基材と、前記基材上に設けられた最表面層としてのＮＯｘ選択還元触媒を含む第１触媒層と、前記基材と前記第１触媒層との間に介在し、ＮＨ３酸化触媒を含む第２触媒層とを具備し、前記第２触媒層は前記第１触媒層に覆われていない露出領域を有する排ガス浄化用触媒であって、
前記第１触媒層が第１選択還元触媒層と第２選択還元触媒層を含み、前記第１選択還元触媒層は、前記基材の排ガス入口側の端部である入口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ１（％）の位置にある第１の終点まで延び、前記第２選択還元触媒層は、前記基材の排ガス出口側の端部である出口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ２（％）の位置にある第２の終点まで延び、前記第２触媒層の前記露出領域が前記第１の終点と前記第２の終点によって画定され、前記基材の全長Ｌに対する前記露出領域の幅Ｇが１０％以上４０％未満であり、Ｌ１、Ｌ２及びＧは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｇ＝１００％の関係を満たし、且つ、Ｌ １ は５０％以上である排ガス浄化用触媒。 a substrate, a first catalyst layer containing a NOx selective reduction catalyst as an outermost surface layer provided on the substrate, and an NH3 oxidation catalyst interposed between the substrate and the first catalyst layer. and a second catalyst layer containing, the second catalyst layer having an exposed area not covered with the first catalyst layer,
The first catalyst layer includes a first selective reduction catalyst layer and a second selective reduction catalyst layer. The second selective reduction catalyst layer extends to the first end point at the position of L 1 (%) with respect to the total length L of the base material, and the second selective reduction catalyst layer extends from the outlet end, which is the end of the base material on the exhaust gas outlet side, from the base material. extending to a second end point located at L 2 (%) with respect to the total length L, wherein the exposed area of the second catalyst layer is defined by the first end point and the second end point, and the entire length of the substrate The width G of the exposed region with respect to L is 10% or more and less than 40%, L 1 , L 2 and G satisfy the relationship of L 1 + L 2 + G = 100%, and L 1 is 50% or more Exhaust gas purification catalyst. Ｇは１５％以上３０％以下である、請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。 2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein G is 15% or more and 30% or less. Ｌ２は５％以上である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。 3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2 , wherein L2 is 5% or more. 前記第２触媒層は、前記基材の出口端から、前記基材の全長Ｌに対しＬ３（％）の位置にある第３の終点まで延び、Ｌ３は４０％以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。 The second catalyst layer extends from the exit end of the substrate to a third end point located at L3 (%) with respect to the total length L of the substrate, and L3 is 40% or more. 4. The exhaust gas purifying catalyst according to any one of 1 to 3 . 前記第１選択還元触媒層は、前記ＮＯｘ選択還元触媒として、Ｃｕを担持したチャバサイト型ゼオライトを少なくとも含んでいる、請求項１～４のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first selective reduction catalyst layer contains at least chabazite-type zeolite supporting Cu as the NOx selective reduction catalyst. 前記第２選択還元触媒層は、Ｎｉを更に含有している、請求項１～５のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 5 , wherein the second selective reduction catalyst layer further contains Ni. 前記第２触媒層は、白金及び/又はパラジウムを含有している、請求項１～６のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 6 , wherein said second catalyst layer contains platinum and/or palladium. 前記第２触媒層は、ＮＯｘ選択還元触媒を更に含んでいる、請求項１～７のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 7 , wherein the second catalyst layer further contains a NOx selective reduction catalyst. 尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部と第１触媒とを備えた排ガス浄化システムであって、前記第１触媒は請求項１～８のいずれか１項に記載の排ガス浄化用触媒であり、前記尿素水溶液又はアンモニア水溶液供給部は前記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して前記第１触媒の上流側に配置されている排ガス浄化システム。 An exhaust gas purifying system comprising a urea aqueous solution or ammonia aqueous solution supply unit and a first catalyst, wherein the first catalyst is the exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 8 , and the urea aqueous solution. Alternatively, the exhaust gas purification system, wherein the aqueous ammonia solution supply section is disposed upstream of the first catalyst with respect to the flow of exhaust gas passing through the exhaust gas purification system. 第２触媒を更に備え、前記第２触媒は前記排ガス浄化システムを通る排ガスの流れに対して前記第１触媒の上流側に配置されている、請求項９に記載の排ガス浄化システム。 10. The exhaust gas purification system of claim 9 , further comprising a second catalyst, said second catalyst positioned upstream of said first catalyst with respect to flow of exhaust gas through said exhaust gas purification system. 前記第２触媒は、ＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む、請求項１０に記載の排ガス浄化システム。 11. The exhaust gas purification system according to claim 10 , wherein said second catalyst includes a NOx selective reduction catalyst and/or a lean NOx trap catalyst. 前記第２触媒は、ディーゼルパーティキュレートフィルターと、前記ディーゼルパーティキュレートフィルター上にＮＯｘ選択還元触媒及び／又は希薄ＮＯｘトラップ触媒を含む触媒層を備える、請求項１０又は１１に記載の排ガス浄化システム。 12. The exhaust gas purification system according to claim 10 , wherein said second catalyst comprises a diesel particulate filter and a catalyst layer containing a NOx selective reduction catalyst and/or a lean NOx trap catalyst on said diesel particulate filter.
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