JPH10202105A - ディーゼル排ガス用酸化触媒 - Google Patents
ディーゼル排ガス用酸化触媒Info
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- JPH10202105A JPH10202105A JP9009542A JP954297A JPH10202105A JP H10202105 A JPH10202105 A JP H10202105A JP 9009542 A JP9009542 A JP 9009542A JP 954297 A JP954297 A JP 954297A JP H10202105 A JPH10202105 A JP H10202105A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低温域でＨＣ及びＳＯＦを一層効率よく酸化浄
化するとともに、サルフェートの生成を一層抑制する。 【解決手段】触媒貴金属３は、排ガス流の上流側に配置
される担体基材１の上流部１０のコート層２に、上流部
１０の容積１リットル当たり３ｇ以上の担持密度で高密
度担持されている担持部分が小容量かつ高密度担持とな
るほど、ＳＯＦの燃焼温度が低下するとともにサルフェ
ートの生成が抑制される。
化するとともに、サルフェートの生成を一層抑制する。 【解決手段】触媒貴金属３は、排ガス流の上流側に配置
される担体基材１の上流部１０のコート層２に、上流部
１０の容積１リットル当たり３ｇ以上の担持密度で高密
度担持されている担持部分が小容量かつ高密度担持とな
るほど、ＳＯＦの燃焼温度が低下するとともにサルフェ
ートの生成が抑制される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン（以下ＤＥという）の排ガス中に含まれるＨＣ（炭化
水素）を酸化浄化するとともにＳＯＦ（Soluble Organi
c Fraction）を酸化浄化してディーゼルパティキュレー
トの排出量を低減するディーゼル排ガス用酸化触媒に関
する。
ン（以下ＤＥという）の排ガス中に含まれるＨＣ（炭化
水素）を酸化浄化するとともにＳＯＦ（Soluble Organi
c Fraction）を酸化浄化してディーゼルパティキュレー
トの排出量を低減するディーゼル排ガス用酸化触媒に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしＤＥにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、有害成分を確実に
浄化できる排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしＤＥにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、有害成分を確実に
浄化できる排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
【０００３】現在までに開発されているＤＥ排気ガス浄
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
（触媒無しと触媒付き）と、オープン型ＳＯＦ分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
（触媒無しと触媒付き）と、オープン型ＳＯＦ分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
【０００４】一方オープン型ＳＯＦ分解触媒は、例えば
特開平１−１７１６２６号公報に示されるように、ガソ
リンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金
族金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、ＣＯ
やＨＣとともにＳＯＦを酸化分解して浄化している。こ
のオープン型ＳＯＦ分解触媒は、ドライスーツの除去率
が低いという欠点があるが、ドライスーツの量はＤＥや
燃料自体の改良によって低減することが可能であり、か
つ再生処理装置が不要という大きなメリットがあるた
め、今後の一段の技術の向上が期待されている。
特開平１−１７１６２６号公報に示されるように、ガソ
リンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金
族金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、ＣＯ
やＨＣとともにＳＯＦを酸化分解して浄化している。こ
のオープン型ＳＯＦ分解触媒は、ドライスーツの除去率
が低いという欠点があるが、ドライスーツの量はＤＥや
燃料自体の改良によって低減することが可能であり、か
つ再生処理装置が不要という大きなメリットがあるた
め、今後の一段の技術の向上が期待されている。
【０００５】ところがオープン型ＳＯＦ分解触媒は、高
温域で排ガス中のＳＯ2 までも酸化されてＳＯ3 やＳＯ
4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティキュレー
ト量が増大するという問題がある。これは、ＳＯ2 はパ
ティキュレートとして測定されないが、サルフェートは
パティキュレートとして測定されるためである。特にＤ
Ｅにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在し、ＳＯ2
の酸化反応が生じやすい。
温域で排ガス中のＳＯ2 までも酸化されてＳＯ3 やＳＯ
4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティキュレー
ト量が増大するという問題がある。これは、ＳＯ2 はパ
ティキュレートとして測定されないが、サルフェートは
パティキュレートとして測定されるためである。特にＤ
Ｅにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在し、ＳＯ2
の酸化反応が生じやすい。
【０００６】ところで触媒金属としての白金（Ｐｔ）
は、低温活性が強く始動時や低速走行時の浄化性能に優
れている。しかしその反面ＳＯ2 の酸化も低温で生じ、
３００℃以上で活発にサルフェートを生成する。一方、
パラジウム（Ｐｄ）は低温における浄化性能は低いが高
温では充分な浄化性能を示し、ＳＯ2 を酸化する温度は
約４５０℃以上と白金触媒よりかなり高い。
は、低温活性が強く始動時や低速走行時の浄化性能に優
れている。しかしその反面ＳＯ2 の酸化も低温で生じ、
３００℃以上で活発にサルフェートを生成する。一方、
パラジウム（Ｐｄ）は低温における浄化性能は低いが高
温では充分な浄化性能を示し、ＳＯ2 を酸化する温度は
約４５０℃以上と白金触媒よりかなり高い。
【０００７】そこで特開平６−１９８１８１号公報に
は、上流側にＰｔを担持させ、そのＰｔ担持位置より下
流側にＰｄを担持させた酸化触媒が開示されている。こ
のようにすれば、排ガス温度が３００℃程度の低温時に
は、上流側のＰｔがＨＣやＳＯＦの浄化に寄与しＳＯ2
の酸化も生じない。また、触媒反応の反応熱により担体
基材の下流側は上流側より高温となるため、もし下流側
にもＰｔが担持されているとそこでＳＯ2 の酸化が生
じ、サルフェートが早期に生成してしまう。しかし上記
酸化触媒では下流側にＰｄを担持しているため、約４５
０℃以上に達するまではサルフェートの生成が防止され
る。したがってパティキュレートの排出が抑制される。
は、上流側にＰｔを担持させ、そのＰｔ担持位置より下
流側にＰｄを担持させた酸化触媒が開示されている。こ
のようにすれば、排ガス温度が３００℃程度の低温時に
は、上流側のＰｔがＨＣやＳＯＦの浄化に寄与しＳＯ2
の酸化も生じない。また、触媒反応の反応熱により担体
基材の下流側は上流側より高温となるため、もし下流側
にもＰｔが担持されているとそこでＳＯ2 の酸化が生
じ、サルフェートが早期に生成してしまう。しかし上記
酸化触媒では下流側にＰｄを担持しているため、約４５
０℃以上に達するまではサルフェートの生成が防止され
る。したがってパティキュレートの排出が抑制される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら地球環境
の汚染防止という大義においては、上記特開平６−１９
８１８１号公報に開示された酸化触媒であっても、サル
フェートの生成抑制効果が十分でなく、またＨＣ及びＳ
ＯＦの浄化性能も十分でない。本発明はこのような事情
に鑑みてなされたものであり、低温域でＨＣ及びＳＯＦ
を一層効率よく酸化浄化するとともに、サルフェートの
生成を一層抑制することを目的とする。
の汚染防止という大義においては、上記特開平６−１９
８１８１号公報に開示された酸化触媒であっても、サル
フェートの生成抑制効果が十分でなく、またＨＣ及びＳ
ＯＦの浄化性能も十分でない。本発明はこのような事情
に鑑みてなされたものであり、低温域でＨＣ及びＳＯＦ
を一層効率よく酸化浄化するとともに、サルフェートの
生成を一層抑制することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載のディーゼル排ガス用酸化触媒の特徴は、担
体基材と、担体基材表面に形成されたコート層と、コー
ト層に担持された触媒貴金属とよりなるディーゼル排ガ
ス用酸化触媒において、触媒貴金属は排ガス流の上流側
に配置される担体基材の上流部のコート層に上流部の容
積１リットル当たり３ｇ以上の担持密度で高密度担持さ
れていることにある。
項１に記載のディーゼル排ガス用酸化触媒の特徴は、担
体基材と、担体基材表面に形成されたコート層と、コー
ト層に担持された触媒貴金属とよりなるディーゼル排ガ
ス用酸化触媒において、触媒貴金属は排ガス流の上流側
に配置される担体基材の上流部のコート層に上流部の容
積１リットル当たり３ｇ以上の担持密度で高密度担持さ
れていることにある。
【００１０】また請求項２に記載のディーゼル排ガス用
酸化触媒の特徴は、請求項１に記載の酸化触媒におい
て、排ガス流の下流側に配置される担体基材の下流部の
コート層には、下流部の容積１リットルに対して、０．
００１〜１．０ｇのＰｔ、０．００１〜２．０ｇのＰ
ｄ、０．００１〜２．０ｇのＲｈのうち少なくとも一つ
が担持されていることにある。
酸化触媒の特徴は、請求項１に記載の酸化触媒におい
て、排ガス流の下流側に配置される担体基材の下流部の
コート層には、下流部の容積１リットルに対して、０．
００１〜１．０ｇのＰｔ、０．００１〜２．０ｇのＰ
ｄ、０．００１〜２．０ｇのＲｈのうち少なくとも一つ
が担持されていることにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】従来の酸化触媒においては、触媒
貴金属はコート層の全体に均一に担持されている。また
触媒貴金属の担持量は、一般に多く担持すれば活性が向
上するものの所定担持量で活性が飽和し、それ以上の担
持は意味がないばかりかコストの増大となる。したがっ
て触媒貴金属の担持量はコストと活性のバランスによっ
て決定され、例えばＰｔの場合は担体基材１リットル当
たり０．５〜２．０ｇの範囲が最適とされている。
貴金属はコート層の全体に均一に担持されている。また
触媒貴金属の担持量は、一般に多く担持すれば活性が向
上するものの所定担持量で活性が飽和し、それ以上の担
持は意味がないばかりかコストの増大となる。したがっ
て触媒貴金属の担持量はコストと活性のバランスによっ
て決定され、例えばＰｔの場合は担体基材１リットル当
たり０．５〜２．０ｇの範囲が最適とされている。
【００１２】ところが本発明者の研究によれば、触媒貴
金属の担持密度を高めるとともに、担持される担体基材
を小容量化することにより、ＳＯＦの低温浄化活性が向
上するとともにサルフェートの生成が抑制されることが
明らかとなった。例えば、Ｐｔの担持量を担体基材全体
に均一に１．５ｇ／Ｌ担持した触媒をベースとし、Ｐｔ
の絶対量はそれと同一として、担体基材の上流部のみの
小さい容積部分に高密度で担持した触媒の活性を測定し
た。その結果、図１に示すように担持部分が小容量かつ
高密度担持となるほど、ＳＯＦの燃焼温度が低下して低
温でＳＯＦが浄化され、サルフェートが急増する温度が
高くなってサルフェートの生成が抑制されることが明ら
かとなった。
金属の担持密度を高めるとともに、担持される担体基材
を小容量化することにより、ＳＯＦの低温浄化活性が向
上するとともにサルフェートの生成が抑制されることが
明らかとなった。例えば、Ｐｔの担持量を担体基材全体
に均一に１．５ｇ／Ｌ担持した触媒をベースとし、Ｐｔ
の絶対量はそれと同一として、担体基材の上流部のみの
小さい容積部分に高密度で担持した触媒の活性を測定し
た。その結果、図１に示すように担持部分が小容量かつ
高密度担持となるほど、ＳＯＦの燃焼温度が低下して低
温でＳＯＦが浄化され、サルフェートが急増する温度が
高くなってサルフェートの生成が抑制されることが明ら
かとなった。
【００１３】そこで本発明のディーゼル排ガス用酸化触
媒では、触媒貴金属を排ガス流の上流側に配置される担
体基材の上流部のコート層に上流部の容積１リットル当
たり３ｇ以上の担持密度で高密度担持した構成としたも
のである。このような構成とすることにより、ＳＯＦは
先ず上流部のコート層に吸着され、高密度で担持されて
いる触媒貴金属により低温時でも酸化されて着火する。
一旦ＳＯＦの燃焼が始まると、酸化による発熱によって
燃焼がますます促進され、燃焼が伝播して触媒中に存在
するＨＣ及びＳＯＦは瞬時に燃え尽きると考えられ、Ｈ
Ｃ及びＳＯＦの低温浄化活性が向上する。
媒では、触媒貴金属を排ガス流の上流側に配置される担
体基材の上流部のコート層に上流部の容積１リットル当
たり３ｇ以上の担持密度で高密度担持した構成としたも
のである。このような構成とすることにより、ＳＯＦは
先ず上流部のコート層に吸着され、高密度で担持されて
いる触媒貴金属により低温時でも酸化されて着火する。
一旦ＳＯＦの燃焼が始まると、酸化による発熱によって
燃焼がますます促進され、燃焼が伝播して触媒中に存在
するＨＣ及びＳＯＦは瞬時に燃え尽きると考えられ、Ｈ
Ｃ及びＳＯＦの低温浄化活性が向上する。
【００１４】一方、低温時にコート層に吸着されたＳＯ
2 は、高温時にコート層から放出され、そこに触媒貴金
属が存在すればその酸化作用により酸化されてサルフェ
ートとなる。しかし本発明の酸化触媒では、触媒貴金属
の担持部分が小容積であるので、ＳＯ2 と触媒貴金属と
の接触確率が低く、大部分のＳＯ2 は酸化されずそのま
ま放出されると考えられ、これによりサルフェートの生
成量が激減する。
2 は、高温時にコート層から放出され、そこに触媒貴金
属が存在すればその酸化作用により酸化されてサルフェ
ートとなる。しかし本発明の酸化触媒では、触媒貴金属
の担持部分が小容積であるので、ＳＯ2 と触媒貴金属と
の接触確率が低く、大部分のＳＯ2 は酸化されずそのま
ま放出されると考えられ、これによりサルフェートの生
成量が激減する。
【００１５】担体基材としては、コーディエライトやメ
タルなどから形成されたハニカム形状の担体基材、ある
いはペレット状の担体基材を用いることができる。また
コート層は、従来と同様にアルミナ、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、ゼオライトなどの
多孔質担体から形成され、そのコート量は従来と同様に
担体基材１リットル当たり５０〜２００ｇとされる。コ
ート量がこれより少ないと、ＳＯＦの吸着量が低減して
ＳＯＦの低温浄化活性が低下し、コート量がこれより多
くなると通気抵抗が増大して圧損が増大するため好まし
くない。
タルなどから形成されたハニカム形状の担体基材、ある
いはペレット状の担体基材を用いることができる。また
コート層は、従来と同様にアルミナ、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、ゼオライトなどの
多孔質担体から形成され、そのコート量は従来と同様に
担体基材１リットル当たり５０〜２００ｇとされる。コ
ート量がこれより少ないと、ＳＯＦの吸着量が低減して
ＳＯＦの低温浄化活性が低下し、コート量がこれより多
くなると通気抵抗が増大して圧損が増大するため好まし
くない。
【００１６】なお上流部のコート層は、ＳＯＦの燃焼が
速やかに行われる範囲内で、ＳＯＦの吸着能をより高く
することが好ましい。これによりＳＯＦの急速燃焼が一
層増長され低温浄化活性が一層向上する。このようにす
るには、コート量を多くする方法、ゼオライトなどのＳ
ＯＦ吸着材をコート材に混合する方法、コート層の多孔
度をより大きくする方法などが例示される。
速やかに行われる範囲内で、ＳＯＦの吸着能をより高く
することが好ましい。これによりＳＯＦの急速燃焼が一
層増長され低温浄化活性が一層向上する。このようにす
るには、コート量を多くする方法、ゼオライトなどのＳ
ＯＦ吸着材をコート材に混合する方法、コート層の多孔
度をより大きくする方法などが例示される。
【００１７】触媒貴金属としては、Ｐｔを始めとして、
Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などが例
示される。これらの貴金属に加えて、鉄（Ｆｅ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コ
バルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）などの卑金属を併用するこ
ともでき、目的とする酸化力に応じて選択される。この
触媒貴金属の担持量としては、従来と同様に担体基材全
体の容積１リットルに対して０．０５〜１モル／Ｌ程度
が適当である。担持量がこれより少ないとＨＣ及びＳＯ
Ｆの酸化力が不十分となり、これより多く担持しても効
果が飽和するとともにコスト面での不具合が発生するよ
うになる。
Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などが例
示される。これらの貴金属に加えて、鉄（Ｆｅ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コ
バルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）などの卑金属を併用するこ
ともでき、目的とする酸化力に応じて選択される。この
触媒貴金属の担持量としては、従来と同様に担体基材全
体の容積１リットルに対して０．０５〜１モル／Ｌ程度
が適当である。担持量がこれより少ないとＨＣ及びＳＯ
Ｆの酸化力が不十分となり、これより多く担持しても効
果が飽和するとともにコスト面での不具合が発生するよ
うになる。
【００１８】本発明の酸化触媒では、触媒貴金属は上流
部のコート層に上流部の容積１リットル当たり３ｇ以上
担持される。この上流部の担持密度が３ｇより小さい
と、高密度担持した効果が得られず、ＳＯＦの低温浄化
活性が低下するとともにサルフェートの排出量が増大す
るようになる。この担持密度の上限は特に設定されない
が、多く担持しすぎても効果が飽和するとともにコスト
が嵩むので、多くても３０ｇ／Ｌ程度にとどめておくの
が好ましい。
部のコート層に上流部の容積１リットル当たり３ｇ以上
担持される。この上流部の担持密度が３ｇより小さい
と、高密度担持した効果が得られず、ＳＯＦの低温浄化
活性が低下するとともにサルフェートの排出量が増大す
るようになる。この担持密度の上限は特に設定されない
が、多く担持しすぎても効果が飽和するとともにコスト
が嵩むので、多くても３０ｇ／Ｌ程度にとどめておくの
が好ましい。
【００１９】例えば担体基材全体の容積が１．７Ｌであ
り、触媒貴金属の担持量が全体に１．５ｇ／Ｌである場
合には、例えば上流部容積０．８５Ｌの部分に担持した
ときの担持密度は３．０ｇ／Ｌとなる。また上流部容積
０．３４Ｌの部分に担持すれば担持密度は７．５ｇ／Ｌ
となり、０．１７Ｌの部分に担持すれば担持密度は１５
ｇ／Ｌとなる。
り、触媒貴金属の担持量が全体に１．５ｇ／Ｌである場
合には、例えば上流部容積０．８５Ｌの部分に担持した
ときの担持密度は３．０ｇ／Ｌとなる。また上流部容積
０．３４Ｌの部分に担持すれば担持密度は７．５ｇ／Ｌ
となり、０．１７Ｌの部分に担持すれば担持密度は１５
ｇ／Ｌとなる。
【００２０】本発明の酸化触媒全体に占める上流部の比
率は、全容積の８０％以下とすることが望ましい。触媒
貴金属が高密度担持された上流部の容積が８０％を超え
ると、高密度担持した効果が得られず、ＳＯＦの低温浄
化活性が低下するとともにサルフェートの排出量が増大
するようになる。なお、サルフェートの生成量がきわめ
て僅かな場合には、触媒貴金属が高密度で担持された上
流部以外の部分に、少量の触媒貴金属あるいはベースメ
タルを担持しておくことが望ましい。これによりＨＣ、
ＣＯ及びＳＯＦの酸化浄化活性を一層高めることができ
る。
率は、全容積の８０％以下とすることが望ましい。触媒
貴金属が高密度担持された上流部の容積が８０％を超え
ると、高密度担持した効果が得られず、ＳＯＦの低温浄
化活性が低下するとともにサルフェートの排出量が増大
するようになる。なお、サルフェートの生成量がきわめ
て僅かな場合には、触媒貴金属が高密度で担持された上
流部以外の部分に、少量の触媒貴金属あるいはベースメ
タルを担持しておくことが望ましい。これによりＨＣ、
ＣＯ及びＳＯＦの酸化浄化活性を一層高めることができ
る。
【００２１】例えば下流部の容積１リットルに対して、
Ｐｔであれば０．００１〜１．０ｇ、Ｐｄであれば０．
００１〜２．０ｇ、Ｒｈであれば０．００１〜２．０ｇ
担持することが好ましい。また、Ｆｅ、Ｃｏなどのベー
スメタルを０．０５〜１モル／Ｌ担持しても同様の効果
が得られる。担持量がこの下限より少ないと担持した効
果が得られず、この上限より多く担持するとサルフェー
トの生成量が増大する。
Ｐｔであれば０．００１〜１．０ｇ、Ｐｄであれば０．
００１〜２．０ｇ、Ｒｈであれば０．００１〜２．０ｇ
担持することが好ましい。また、Ｆｅ、Ｃｏなどのベー
スメタルを０．０５〜１モル／Ｌ担持しても同様の効果
が得られる。担持量がこの下限より少ないと担持した効
果が得られず、この上限より多く担持するとサルフェー
トの生成量が増大する。
【００２２】担体基材の上流部と下流部は、一体であっ
てもよいし複数の担体基材から構成することもできる。
また触媒貴金属の担持密度は、上流部と下流部とで段階
的としてもよいし、上流部から下流部に向かって担持密
度が徐々に低下するように連続的に傾斜させることもで
きる。本発明の酸化触媒を製造するには、コート層を形
成した担体基材を触媒貴金属塩の水溶液に浸漬して触媒
貴金属を担持する際に、上流部の担持したい部分のみを
浸漬することによって製造することができる。また、予
め触媒貴金属を高密度担持した多孔質担体粉末と、触媒
貴金属を担持しないか極めて微量担持した多孔質担体粉
末を用意し、それぞれをスラリー化してそれぞれ上流部
と下流部に分けてコートして製造することもできる。さ
らに、長さの短い担体基材を二つ用意し、触媒貴金属を
高密度担持した担体基材と触媒貴金属を担持しない担体
基材とを、排気系の上流から下流に向かってこの順に直
列に並べて配置してもよい。
てもよいし複数の担体基材から構成することもできる。
また触媒貴金属の担持密度は、上流部と下流部とで段階
的としてもよいし、上流部から下流部に向かって担持密
度が徐々に低下するように連続的に傾斜させることもで
きる。本発明の酸化触媒を製造するには、コート層を形
成した担体基材を触媒貴金属塩の水溶液に浸漬して触媒
貴金属を担持する際に、上流部の担持したい部分のみを
浸漬することによって製造することができる。また、予
め触媒貴金属を高密度担持した多孔質担体粉末と、触媒
貴金属を担持しないか極めて微量担持した多孔質担体粉
末を用意し、それぞれをスラリー化してそれぞれ上流部
と下流部に分けてコートして製造することもできる。さ
らに、長さの短い担体基材を二つ用意し、触媒貴金属を
高密度担持した担体基材と触媒貴金属を担持しない担体
基材とを、排気系の上流から下流に向かってこの順に直
列に並べて配置してもよい。
【００２３】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を一層
具体的に説明する。 （実施例１）図１に本発明の一実施例の排ガス用酸化触
媒の模式的断面図を示す。この酸化触媒は、コーディエ
ライトからなるハニカム形状の担体基材１と、担体基材
１表面に被覆形成されたシリカ−アルミナよりなるコー
ト層２とから構成され、排ガス流の上流側に配置される
上流部１０のコート層２にのみＰｔ３が担持されてい
る。
具体的に説明する。 （実施例１）図１に本発明の一実施例の排ガス用酸化触
媒の模式的断面図を示す。この酸化触媒は、コーディエ
ライトからなるハニカム形状の担体基材１と、担体基材
１表面に被覆形成されたシリカ−アルミナよりなるコー
ト層２とから構成され、排ガス流の上流側に配置される
上流部１０のコート層２にのみＰｔ３が担持されてい
る。
【００２４】以下、この酸化触媒の製造方法を説明し
て、構成の詳細な説明に代える。先ず容積１．７Ｌの円
筒形のハニカム状モノリス担体基材１を用意し、シリカ
−アルミナ粉末が主体のスラリーに浸漬後、引き上げて
余分なスラリーを吹き払い、乾燥・焼成してコート層２
を形成した。コート層２は１００ｇ／Ｌ形成された。
て、構成の詳細な説明に代える。先ず容積１．７Ｌの円
筒形のハニカム状モノリス担体基材１を用意し、シリカ
−アルミナ粉末が主体のスラリーに浸漬後、引き上げて
余分なスラリーを吹き払い、乾燥・焼成してコート層２
を形成した。コート層２は１００ｇ／Ｌ形成された。
【００２５】次に、Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアン
ミン白金硝酸塩水溶液に、上記コート層２が形成された
担体基材１全体の１／１０の長さの部分（上流部１０）
を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾燥炉で蒸発乾
固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処理を行って、
上流部１０にＰｔを担持した。上流部１０の容積は０．
１７Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部１０の容積１リ
ットル当たり１５ｇである。
ミン白金硝酸塩水溶液に、上記コート層２が形成された
担体基材１全体の１／１０の長さの部分（上流部１０）
を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾燥炉で蒸発乾
固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処理を行って、
上流部１０にＰｔを担持した。上流部１０の容積は０．
１７Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部１０の容積１リ
ットル当たり１５ｇである。
【００２６】（実施例２）Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロ
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に、実施例１と同様にコー
ト層２が形成された担体基材１全体の１／５の長さの部
分（上流部）を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾
燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処
理を行って、上流部にＰｔを担持した。上流部の容積は
０．３４Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部の容積１リ
ットル当たり７．５ｇである。
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に、実施例１と同様にコー
ト層２が形成された担体基材１全体の１／５の長さの部
分（上流部）を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾
燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処
理を行って、上流部にＰｔを担持した。上流部の容積は
０．３４Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部の容積１リ
ットル当たり７．５ｇである。
【００２７】（実施例３）Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロ
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に、実施例１と同様にコー
ト層２が形成された担体基材１全体の１／２の長さの部
分（上流部）を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾
燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処
理を行って、上流部にＰｔを担持した。上流部の容積は
０．８５Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部の容積１リ
ットル当たり３．０ｇである。
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に、実施例１と同様にコー
ト層２が形成された担体基材１全体の１／２の長さの部
分（上流部）を先端から浸漬し、そのまま１２０℃の乾
燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間の熱処
理を行って、上流部にＰｔを担持した。上流部の容積は
０．８５Ｌであり、Ｐｔの担持密度は上流部の容積１リ
ットル当たり３．０ｇである。
【００２８】（実施例４）コート層が２００ｇ／Ｌ形成
されたこと以外は実施例１と同様にして形成された担体
基材を用い、実施例１と同様にしてＰｔを担持した。上
流部１０の容積は０．１７Ｌであり、Ｐｔの担持密度は
上流部１０の容積１リットル当たり１５ｇである。
されたこと以外は実施例１と同様にして形成された担体
基材を用い、実施例１と同様にしてＰｔを担持した。上
流部１０の容積は０．１７Ｌであり、Ｐｔの担持密度は
上流部１０の容積１リットル当たり１５ｇである。
【００２９】（実施例５）シリカ−アルミナ粉末１００
重量部と、ゼオライト（モルデナイト）粉末１００重量
部とを主体とするスラリーを用いたこと以外は実施例１
と同様にしてコート層を形成し、同様にしてＰｔを担持
した。上流部１０の容積は０．１７Ｌであり、Ｐｔの担
持密度は上流部１０の容積１リットル当たり１５ｇであ
る。
重量部と、ゼオライト（モルデナイト）粉末１００重量
部とを主体とするスラリーを用いたこと以外は実施例１
と同様にしてコート層を形成し、同様にしてＰｔを担持
した。上流部１０の容積は０．１７Ｌであり、Ｐｔの担
持密度は上流部１０の容積１リットル当たり１５ｇであ
る。
【００３０】（実施例６）予めＰｔが担持されたＰｔ−
ゼオライト（モルデナイト）粉末を主体とするスラリー
を用い、実施例１と同様の担体基材１全体の１／１０の
長さの部分（上流部１０）を先端から浸漬し、残りの９
／１０の下流部をシリカ−アルミナ粉末を主体とするス
ラリーに浸漬した。そして実施例１と同様に乾燥・焼成
してコート層２を形成した。Ｐｔ−ゼオライトコート層
のコート量は、上流部１０の容積１リットル当たり１０
０ｇであり、シリカーアルミナコート層のコート量は、
上流部１０を除く下流部の容積１リットル当たり１００
ｇである。また上流部１０の容積は０．１７Ｌであり、
Ｐｔの担持密度は上流部１０の容積１リットル当たり１
５ｇである。
ゼオライト（モルデナイト）粉末を主体とするスラリー
を用い、実施例１と同様の担体基材１全体の１／１０の
長さの部分（上流部１０）を先端から浸漬し、残りの９
／１０の下流部をシリカ−アルミナ粉末を主体とするス
ラリーに浸漬した。そして実施例１と同様に乾燥・焼成
してコート層２を形成した。Ｐｔ−ゼオライトコート層
のコート量は、上流部１０の容積１リットル当たり１０
０ｇであり、シリカーアルミナコート層のコート量は、
上流部１０を除く下流部の容積１リットル当たり１００
ｇである。また上流部１０の容積は０．１７Ｌであり、
Ｐｔの担持密度は上流部１０の容積１リットル当たり１
５ｇである。
【００３１】（実施例７）実施例１の酸化触媒を用い、
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．１５ｇである。
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．１５ｇである。
【００３２】（実施例８）実施例１の酸化触媒を用い、
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．０８ｇである。
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．０８ｇである。
【００３３】（実施例９）実施例４の酸化触媒を用い、
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．０８ｇである。
Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロジアンミン白金硝酸塩水溶
液に上流部１０を除く下流部を浸漬し、そのまま１２０
℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で１時間
の熱処理を行って、下流部にもＰｔを担持した。下流部
の容積は１．５３Ｌであり、下流部のＰｔの担持密度
は、下流部の容積１リットル当たり０．０８ｇである。
【００３４】（比較例１）実施例１で形成されたコート
層をもつ担体基材を用い、Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロ
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に全体を浸漬し、そのまま
１２０℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で
１時間の熱処理を行って、全体にＰｔを担持した。Ｐｔ
の担持密度は、担体記載の容積１リットル当たり１．５
ｇである。
層をもつ担体基材を用い、Ｐｔを１．５ｇ含むジニトロ
ジアンミン白金硝酸塩水溶液に全体を浸漬し、そのまま
１２０℃の乾燥炉で蒸発乾固した後、さらに２５０℃で
１時間の熱処理を行って、全体にＰｔを担持した。Ｐｔ
の担持密度は、担体記載の容積１リットル当たり１．５
ｇである。
【００３５】（比較例２）実施例１で形成されたコート
層をもつ担体基材をそのまま比較例２の酸化触媒とし
た。もちろんＰｔは全く担持されていない。
層をもつ担体基材をそのまま比較例２の酸化触媒とし
た。もちろんＰｔは全く担持されていない。
【００３６】
【表１】 （試験例１）実施例１、実施例２、実施例３、比較例１
及び比較例２の上流部の担持密度に相当する担持密度
で、φ３０、長さ５０のテストピース全体を同一の担持
密度とし、このテストピースでＳＯＦの燃焼形態を調査
した。
及び比較例２の上流部の担持密度に相当する担持密度
で、φ３０、長さ５０のテストピース全体を同一の担持
密度とし、このテストピースでＳＯＦの燃焼形態を調査
した。
【００３７】先ずＳＯＦの模擬成分としてテトラコサン
（ｎ−Ｃ24Ｈ50）を、各酸化触媒のコート層全体に均一
に付着させた。テトラコサンの付着量は、担体基材１リ
ットル当たり３ｇである。そしてＯ2 を１０％含む窒素
ガスを流通させながら５℃／ｍｉｎの速度で昇温し、各
温度毎に排気中のＣＯ2 ガスの濃度をそれぞれの酸化触
媒について測定した。結果を図３に示す。図中、たとえ
ば実施例１とあるのは、実施例１の上流部の担持密度に
相当する担持密度で全体を同一担持密度としたテストピ
ースのデータを示す。
（ｎ−Ｃ24Ｈ50）を、各酸化触媒のコート層全体に均一
に付着させた。テトラコサンの付着量は、担体基材１リ
ットル当たり３ｇである。そしてＯ2 を１０％含む窒素
ガスを流通させながら５℃／ｍｉｎの速度で昇温し、各
温度毎に排気中のＣＯ2 ガスの濃度をそれぞれの酸化触
媒について測定した。結果を図３に示す。図中、たとえ
ば実施例１とあるのは、実施例１の上流部の担持密度に
相当する担持密度で全体を同一担持密度としたテストピ
ースのデータを示す。
【００３８】図３より、Ｐｔの担持密度が高くなるにつ
れてＣＯ2 の生成はより低温から生じていることがわか
る。また各酸化触媒について、テトラコサン燃焼時の入
りガスと出ガスの温度差を測定したところ、実施例１は
１８℃、実施例２は１５℃、実施例３は１５℃、比較例
１は５℃であった。つまり上流部のＰｔの担持密度が高
くなるにつれて発熱が大きくなっている。したがって、
上流部のＰｔの担持密度が高いと酸化による発熱によっ
て燃焼がますます促進され、テトラコサンが瞬時に燃え
尽きるため、ＣＯ2 の生成はより低温から生じるものと
考えられる。
れてＣＯ2 の生成はより低温から生じていることがわか
る。また各酸化触媒について、テトラコサン燃焼時の入
りガスと出ガスの温度差を測定したところ、実施例１は
１８℃、実施例２は１５℃、実施例３は１５℃、比較例
１は５℃であった。つまり上流部のＰｔの担持密度が高
くなるにつれて発熱が大きくなっている。したがって、
上流部のＰｔの担持密度が高いと酸化による発熱によっ
て燃焼がますます促進され、テトラコサンが瞬時に燃え
尽きるため、ＣＯ2 の生成はより低温から生じるものと
考えられる。
【００３９】（試験例２）実施例１、実施例２、実施例
３及び比較例１の酸化触媒を用い、排気量２０００ｃｃ
のＤＥの排気系に搭載して、各入りガス温度における出
ガス中のサルフェート量を測定した。結果を図４に示
す。図４より、上流部のＰｔの担持密度が高くなるにつ
れてサルフェートの排出量が激減していることが明らか
である。
３及び比較例１の酸化触媒を用い、排気量２０００ｃｃ
のＤＥの排気系に搭載して、各入りガス温度における出
ガス中のサルフェート量を測定した。結果を図４に示
す。図４より、上流部のＰｔの担持密度が高くなるにつ
れてサルフェートの排出量が激減していることが明らか
である。
【００４０】（試験例３）上記の各酸化触媒を２０００
ｃｃのディーゼルエンジンの排気系に搭載し、ＳＯＦ浄
化率を測定した。また１２０ｋｍ／ｈで定常走行した時
のサルフェート排出量を測定した。なお燃料中にはＳ成
分が０．０５％含まれている。それぞれの結果を、比較
例１の結果に対する比として相対値で図５及び図６に示
す。
ｃｃのディーゼルエンジンの排気系に搭載し、ＳＯＦ浄
化率を測定した。また１２０ｋｍ／ｈで定常走行した時
のサルフェート排出量を測定した。なお燃料中にはＳ成
分が０．０５％含まれている。それぞれの結果を、比較
例１の結果に対する比として相対値で図５及び図６に示
す。
【００４１】図５及び図６より、上流部のＰｔの担持密
度が高くなるにつれてＳＯＦの浄化率が向上し、かつサ
ルフェートの排出量が激減していることがわかる。ま
た、実施例１と実施例４及び実施例５との比較より、コ
ート層を厚くするとサルフェート排出量は僅かに増加す
るものの、ＳＯＦ浄化率が一層増大している。これは、
コート層を厚くすることによりＳＯＦの吸着量が増大し
たためと考えられる。
度が高くなるにつれてＳＯＦの浄化率が向上し、かつサ
ルフェートの排出量が激減していることがわかる。ま
た、実施例１と実施例４及び実施例５との比較より、コ
ート層を厚くするとサルフェート排出量は僅かに増加す
るものの、ＳＯＦ浄化率が一層増大している。これは、
コート層を厚くすることによりＳＯＦの吸着量が増大し
たためと考えられる。
【００４２】さらに実施例１と実施例６の比較から、上
流部１０のコート層にゼオライトを用いることにより、
サルフェート排出量は僅かに増加するものの、ＳＯＦ浄
化率が一層増大していることもわかる。これは、ゼオラ
イトによりＳＯＦ吸着能が一層向上したためと考えられ
る。そして実施例１及び実施例４と、実施例７〜９との
比較から、下流部に少量のＰｔを担持することにより、
サルフェート排出量はやや増加するものの、ＳＯＦ浄化
率が一層増大していることがわかる。これは、下流部で
もＳＯＦが燃焼していることを意味し、上流部で着火し
た燃焼が下流部へ瞬時に伝播したものと考えられる。
流部１０のコート層にゼオライトを用いることにより、
サルフェート排出量は僅かに増加するものの、ＳＯＦ浄
化率が一層増大していることもわかる。これは、ゼオラ
イトによりＳＯＦ吸着能が一層向上したためと考えられ
る。そして実施例１及び実施例４と、実施例７〜９との
比較から、下流部に少量のＰｔを担持することにより、
サルフェート排出量はやや増加するものの、ＳＯＦ浄化
率が一層増大していることがわかる。これは、下流部で
もＳＯＦが燃焼していることを意味し、上流部で着火し
た燃焼が下流部へ瞬時に伝播したものと考えられる。
【００４３】
【発明の効果】すなわち本発明のディーゼル排ガス用酸
化触媒によれば、排ガス中のＳＯ2 をほとんどそのまま
排出することができ、ＨＣ及びＳＯＦのみを効率よく浄
化することができるので、低温から高温まで高いパティ
キュレート浄化率が得られ、パティキュレート浄化の温
度ウィンドウが拡大される。
化触媒によれば、排ガス中のＳＯ2 をほとんどそのまま
排出することができ、ＨＣ及びＳＯＦのみを効率よく浄
化することができるので、低温から高温まで高いパティ
キュレート浄化率が得られ、パティキュレート浄化の温
度ウィンドウが拡大される。
【図１】触媒貴金属の担持部分の全体に対する容積比と
ＳＯＦ燃焼温度及びサルフェート急増温度との関係を示
すグラフである。
ＳＯＦ燃焼温度及びサルフェート急増温度との関係を示
すグラフである。
【図２】本発明の一実施例の酸化触媒の構成を説明する
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図３】入りガス温度と排ガス中のＣＯ2 濃度との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】入りガス温度と排ガス中のサルフェート量との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】各実施例の酸化触媒のＳＯＦ浄化率を比較例１
の酸化触媒のＳＯＦ浄化率に対する比として示す棒グラ
フである。
の酸化触媒のＳＯＦ浄化率に対する比として示す棒グラ
フである。
【図６】各実施例の酸化触媒のサルフェート排出量を比
較例１の酸化触媒のサルフェート排出量に対する比とし
て示す棒グラフである。
較例１の酸化触媒のサルフェート排出量に対する比とし
て示す棒グラフである。
１：担体基材 ２：コート層 ３：Ｐｔ １０：上流部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 37/02 ３０１ Ｂ０１Ｊ 37/02 ３０１Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｅ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ 3/10 Ａ 3/10 3/28 ３０１Ｑ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 担体基材と、該担体基材表面に形成され
たコート層と、該コート層に担持された触媒貴金属とよ
りなるディーゼル排ガス用酸化触媒において、 該触媒貴金属は排ガス流の上流側に配置される該担体基
材の上流部の該コート層に該上流部の容積１リットル当
たり３ｇ以上の担持密度で高密度担持されていることを
特徴とするディーゼル排ガス用酸化触媒。 - 【請求項２】 排ガス流の下流側に配置される前記担体
基材の下流部の前記コート層には、該下流部の容積１リ
ットルに対して、０．００１〜１．０ｇのＰｔ、０．０
０１〜２．０ｇのＰｄ、０．００１〜２．０ｇのＲｈの
うち少なくとも一つが担持されていることを特徴とする
請求項１記載のディーゼル排ガス用酸化触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009542A JPH10202105A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009542A JPH10202105A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202105A true JPH10202105A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11723169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009542A Pending JPH10202105A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10202105A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009542A patent/JPH10202105A/ja active Pending
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