JP2002126453A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
排ガス浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低温域から高温域まで安定して高いNOx 浄化能
を有し、かつ耐硫黄被毒性にも優れた排ガス浄化装置と
する。 【解決手段】酸化物担体に貴金属とアルカリ土類金属又
はランタンを担持してなる低温型NOx 吸蔵還元触媒１
と、塩基性酸化物担体に貴金属とアルカリ金属を担持し
てなる下層21とその表面に形成された硫黄捕捉層22とを
もつ高温型NOx 吸蔵還元触媒２と、からなり、排ガス流
の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒１を配置しその下流
側に高温型NOx 吸蔵還元触媒２を配置した。高温リーン
雰囲気では、SOx が硫黄捕捉層22に捕捉されるので、下
層21に担持されているNOx 吸蔵材の硫黄被毒が抑制され
る。
を有し、かつ耐硫黄被毒性にも優れた排ガス浄化装置と
する。 【解決手段】酸化物担体に貴金属とアルカリ土類金属又
はランタンを担持してなる低温型NOx 吸蔵還元触媒１
と、塩基性酸化物担体に貴金属とアルカリ金属を担持し
てなる下層21とその表面に形成された硫黄捕捉層22とを
もつ高温型NOx 吸蔵還元触媒２と、からなり、排ガス流
の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒１を配置しその下流
側に高温型NOx 吸蔵還元触媒２を配置した。高温リーン
雰囲気では、SOx が硫黄捕捉層22に捕捉されるので、下
層21に担持されているNOx 吸蔵材の硫黄被毒が抑制され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の排気系など
に用いられる排ガス浄化装置に関し、詳しくは幅広い温
度域で排ガス中のNOx を吸蔵還元して浄化できる排ガス
浄化装置に関する。
に用いられる排ガス浄化装置に関し、詳しくは幅広い温
度域で排ガス中のNOx を吸蔵還元して浄化できる排ガス
浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より自動車の排ガス浄化用触媒とし
て、理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のCO及び
HCの酸化とNOx の還元とを同時に行って浄化する三元触
媒が用いられている。このような三元触媒としては、例
えばコーディエライトなどからなる耐熱性基材にγ−ア
ルミナからなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体
層に白金（Pt）、ロジウム（Rh）などの貴金属を担持さ
せたものが広く知られている。
て、理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のCO及び
HCの酸化とNOx の還元とを同時に行って浄化する三元触
媒が用いられている。このような三元触媒としては、例
えばコーディエライトなどからなる耐熱性基材にγ−ア
ルミナからなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体
層に白金（Pt）、ロジウム（Rh）などの貴金属を担持さ
せたものが広く知られている。
【０００３】一方、近年、地球環境保護の観点から、自
動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭
素（CO2 ）が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰
囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有
望視されている。このリーンバーンにおいては、燃料の
使用量が低減され、その燃焼排ガスであるCO2 の発生を
抑制することができる。
動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭
素（CO2 ）が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰
囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有
望視されている。このリーンバーンにおいては、燃料の
使用量が低減され、その燃焼排ガスであるCO2 の発生を
抑制することができる。
【０００４】これに対し、従来の三元触媒は、空燃比が
理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のCO，HC，NO
x を同時に酸化・還元し浄化するものであって、リーン
バーン時の排ガスの酸素過剰雰囲気下においては、NOx
の還元除去に対して充分な浄化性能を示さない。このた
め、酸素過剰雰囲気下においてもNOx を効率よく浄化し
うる触媒及び浄化システムの開発が望まれていた。
理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のCO，HC，NO
x を同時に酸化・還元し浄化するものであって、リーン
バーン時の排ガスの酸素過剰雰囲気下においては、NOx
の還元除去に対して充分な浄化性能を示さない。このた
め、酸素過剰雰囲気下においてもNOx を効率よく浄化し
うる触媒及び浄化システムの開発が望まれていた。
【０００５】そこでリーンバーンにおいて、常時は酸素
過剰のリーン条件で燃焼させ、一時的にストイキ〜リッ
チ条件とすることにより排ガスを還元雰囲気としてNOx
を還元浄化するシステムが開発された。そしてこのシス
テムに最適な、リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、ストイキ
〜リッチ雰囲気で吸蔵されたNOx を放出するNOx 吸蔵材
を用いたNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒が開発され
ている。
過剰のリーン条件で燃焼させ、一時的にストイキ〜リッ
チ条件とすることにより排ガスを還元雰囲気としてNOx
を還元浄化するシステムが開発された。そしてこのシス
テムに最適な、リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、ストイキ
〜リッチ雰囲気で吸蔵されたNOx を放出するNOx 吸蔵材
を用いたNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒が開発され
ている。
【０００６】このNOx の吸蔵・放出作用をもつNOx 吸蔵
材としては、アルカリ土類金属、アルカリ金属及び希土
類元素が知られ、例えば特開平5-317652号公報には、Ba
などのアルカリ土類金属とPtをアルミナなどの多孔質担
体に担持したNOx 吸蔵還元型触媒が提案されている。ま
た特開平 6-31139号公報には、Ｋなどのアルカリ金属と
Ptをアルミナなどの多孔質担体に担持したNOx 吸蔵還元
型触媒が提案されている。さらに特開平5-168860号公報
には、Laなどの希土類元素とPtをアルミナなどの多孔質
担体に担持したNOx 吸蔵還元型触媒が提案されている。
材としては、アルカリ土類金属、アルカリ金属及び希土
類元素が知られ、例えば特開平5-317652号公報には、Ba
などのアルカリ土類金属とPtをアルミナなどの多孔質担
体に担持したNOx 吸蔵還元型触媒が提案されている。ま
た特開平 6-31139号公報には、Ｋなどのアルカリ金属と
Ptをアルミナなどの多孔質担体に担持したNOx 吸蔵還元
型触媒が提案されている。さらに特開平5-168860号公報
には、Laなどの希土類元素とPtをアルミナなどの多孔質
担体に担持したNOx 吸蔵還元型触媒が提案されている。
【０００７】これらのNOx 吸蔵還元型触媒を用いれば、
空燃比をリーン側からパルス状にストイキ〜リッチ側と
なるように制御することにより、リーン側ではNOx がNO
x 吸蔵材に吸蔵され、それがストイキ又はリッチ側で放
出されてHCやCOなどの還元性成分と反応して浄化される
ため、リーンバーンエンジンからの排ガスであってもNO
x を効率良く浄化することができる。
空燃比をリーン側からパルス状にストイキ〜リッチ側と
なるように制御することにより、リーン側ではNOx がNO
x 吸蔵材に吸蔵され、それがストイキ又はリッチ側で放
出されてHCやCOなどの還元性成分と反応して浄化される
ため、リーンバーンエンジンからの排ガスであってもNO
x を効率良く浄化することができる。
【０００８】ところがNOx 吸蔵還元型触媒は、排ガス温
度が特に 300℃〜 400℃の低温域におけるNOx 吸蔵能が
不充分であり、低温域になるほどNOx 吸蔵能が低下する
という不具合がある。そのため始動時や冷間時などの排
ガスが低温域にある場合には、 400〜 500℃の中温域に
比べてNOx 浄化能が低下するという問題があった。また
排ガス温度が 500℃を超える高温域においてもNOx 吸蔵
能が低下し、400〜 500℃の中温域に比べてNOx 浄化能
が低下するという問題がある。
度が特に 300℃〜 400℃の低温域におけるNOx 吸蔵能が
不充分であり、低温域になるほどNOx 吸蔵能が低下する
という不具合がある。そのため始動時や冷間時などの排
ガスが低温域にある場合には、 400〜 500℃の中温域に
比べてNOx 浄化能が低下するという問題があった。また
排ガス温度が 500℃を超える高温域においてもNOx 吸蔵
能が低下し、400〜 500℃の中温域に比べてNOx 浄化能
が低下するという問題がある。
【０００９】そこで特開2000−167356号公報には、低温
域におけるNOx 吸蔵能が高い低温型NOx 吸蔵還元触媒
と、高温域におけるNOx 吸蔵能が高い高温型NOx 吸蔵還
元触媒とを、排ガス流路に直列に並べて用いることが提
案されている。この排ガス浄化装置によれば、低温域か
ら高温域まで安定して高いNOx 吸蔵能を確保できるた
め、10−15モード走行時におけるNOx 浄化率が格段に向
上する。
域におけるNOx 吸蔵能が高い低温型NOx 吸蔵還元触媒
と、高温域におけるNOx 吸蔵能が高い高温型NOx 吸蔵還
元触媒とを、排ガス流路に直列に並べて用いることが提
案されている。この排ガス浄化装置によれば、低温域か
ら高温域まで安定して高いNOx 吸蔵能を確保できるた
め、10−15モード走行時におけるNOx 浄化率が格段に向
上する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】NOx 及びSOx は共に酸
性質である。そのためNOx を吸蔵しやすい触媒は、SOx
も吸収しやすいという性質がある。また高温型NOx 吸蔵
還元触媒においては、高温域でNOx を吸蔵できるように
するために、特に塩基性の強いアルカリ金属などがNOx
吸蔵材として用いられている。そのためNOx とともにSO
x も吸収される。
性質である。そのためNOx を吸蔵しやすい触媒は、SOx
も吸収しやすいという性質がある。また高温型NOx 吸蔵
還元触媒においては、高温域でNOx を吸蔵できるように
するために、特に塩基性の強いアルカリ金属などがNOx
吸蔵材として用いられている。そのためNOx とともにSO
x も吸収される。
【００１１】ところがNOx が吸蔵されて形成される硝酸
塩とSOx が吸収されて形成されて形成される硫酸塩を比
べると、硫酸塩の方が硝酸塩より安定であり高温域でも
分解せず硫酸塩の状態を保っている。そのため高温型NO
x 吸蔵還元触媒においては、NOx 吸蔵材が硫酸塩となっ
て安定化されてしまうために、NOx 吸蔵能が回復せず高
温耐久性に劣るという不具合があった。このような不具
合は硫黄被毒と称されている。
塩とSOx が吸収されて形成されて形成される硫酸塩を比
べると、硫酸塩の方が硝酸塩より安定であり高温域でも
分解せず硫酸塩の状態を保っている。そのため高温型NO
x 吸蔵還元触媒においては、NOx 吸蔵材が硫酸塩となっ
て安定化されてしまうために、NOx 吸蔵能が回復せず高
温耐久性に劣るという不具合があった。このような不具
合は硫黄被毒と称されている。
【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低温域から高温域まで安定して高いNOx 浄
化能を有し、かつ耐硫黄被毒性にも優れた排ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
ものであり、低温域から高温域まで安定して高いNOx 浄
化能を有し、かつ耐硫黄被毒性にも優れた排ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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に記載の排ガス浄化装置の特徴は、第１酸化物担体
に貴金属とアルカリ土類金属、ランタン及びリチウムか
ら選ばれる少なくとも一種を含むNOx 吸蔵材とを担持し
てなり低温域でNOx を吸蔵還元する低温型NOx吸蔵還元
触媒と、塩基性酸化物からなる第２酸化物担体に貴金属
と少なくともアルカリ金属を含むNOx 吸蔵材とを担持し
てなる下層と該下層表面に形成された硫黄捕捉層とをも
ち高温域でNOx を吸蔵還元する高温型NOx 吸蔵還元触媒
と、からなり、排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元
触媒を配置しその下流側に高温型NOx吸蔵還元触媒を配
置してなることにある。
項１に記載の排ガス浄化装置の特徴は、第１酸化物担体
に貴金属とアルカリ土類金属、ランタン及びリチウムか
ら選ばれる少なくとも一種を含むNOx 吸蔵材とを担持し
てなり低温域でNOx を吸蔵還元する低温型NOx吸蔵還元
触媒と、塩基性酸化物からなる第２酸化物担体に貴金属
と少なくともアルカリ金属を含むNOx 吸蔵材とを担持し
てなる下層と該下層表面に形成された硫黄捕捉層とをも
ち高温域でNOx を吸蔵還元する高温型NOx 吸蔵還元触媒
と、からなり、排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元
触媒を配置しその下流側に高温型NOx吸蔵還元触媒を配
置してなることにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】NOx 吸蔵材の種類によってNOx を
吸蔵する温度ウィンドウが異なることがわかっている。
例えばＫ，Naなどのアルカリ金属は 400〜 600℃の酸素
過剰（リーン）雰囲気下においてNOx を効率よく吸蔵
し、例えばBa，Srなどのアルカリ土類金属やLaあるいは
Liは 250〜 400℃のリーン雰囲気下においてNOx を効率
よく吸蔵する。なおNOx 吸蔵材の種類によってNOx 吸蔵
の温度ウィンドウが異なる理由は明らかではないが、多
孔質担体の酸塩基度や貴金属の種類との組合せの影響に
よるものであろうと考えられている。
吸蔵する温度ウィンドウが異なることがわかっている。
例えばＫ，Naなどのアルカリ金属は 400〜 600℃の酸素
過剰（リーン）雰囲気下においてNOx を効率よく吸蔵
し、例えばBa，Srなどのアルカリ土類金属やLaあるいは
Liは 250〜 400℃のリーン雰囲気下においてNOx を効率
よく吸蔵する。なおNOx 吸蔵材の種類によってNOx 吸蔵
の温度ウィンドウが異なる理由は明らかではないが、多
孔質担体の酸塩基度や貴金属の種類との組合せの影響に
よるものであろうと考えられている。
【００１５】そして本発明の排ガス浄化装置では、低温
型NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とを用
い、排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒を配置
しその下流側に高温型NOx 吸蔵還元触媒を配置してい
る。したがってリーン雰囲気にある低温域の排ガスがこ
の排ガス浄化装置を通過する際には、NOx は主として低
温型NOx 吸蔵還元触媒に吸蔵されるので、低温域におけ
るNOx 吸蔵能に優れている。
型NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とを用
い、排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒を配置
しその下流側に高温型NOx 吸蔵還元触媒を配置してい
る。したがってリーン雰囲気にある低温域の排ガスがこ
の排ガス浄化装置を通過する際には、NOx は主として低
温型NOx 吸蔵還元触媒に吸蔵されるので、低温域におけ
るNOx 吸蔵能に優れている。
【００１６】一方、リーン雰囲気にある高温域の排ガス
がこの排ガス浄化装置を通過すると、NOx は主として高
温型NOx 吸蔵還元触媒に吸蔵される。したがって、低温
域から高温域まで幅広い温度ウィンドウでNOx を吸蔵還
元することができ、NOx 浄化性能が大幅に向上する。
がこの排ガス浄化装置を通過すると、NOx は主として高
温型NOx 吸蔵還元触媒に吸蔵される。したがって、低温
域から高温域まで幅広い温度ウィンドウでNOx を吸蔵還
元することができ、NOx 浄化性能が大幅に向上する。
【００１７】さらに高温型NOx 吸蔵還元触媒では、第２
酸化物担体として塩基性酸化物を用いている。この塩基
性の尺度は、担体として一般に用いられているアルミナ
を基準とし、アルミナより塩基性が強ければ塩基性酸化
物として用いることができる。この塩基性酸化物は、NO
x を化学吸着しやすいので、高温域におけるNOx 吸蔵能
が一層向上する。
酸化物担体として塩基性酸化物を用いている。この塩基
性の尺度は、担体として一般に用いられているアルミナ
を基準とし、アルミナより塩基性が強ければ塩基性酸化
物として用いることができる。この塩基性酸化物は、NO
x を化学吸着しやすいので、高温域におけるNOx 吸蔵能
が一層向上する。
【００１８】そして高温型NOx 吸蔵還元型触媒は、表層
に硫黄捕捉層を備えている。したがってリーン雰囲気の
高温域では、SOx は硫黄捕捉層に捕捉され、下層にまで
到達するのが規制される。硫黄捕捉層に捕捉されたSOx
は、リッチ雰囲気とすることで還元されて放出され、硫
黄捕捉層は硫黄捕捉能を回復する。これにより下層のNO
x 吸蔵材の硫黄被毒が防止され、高温域におけるNOx 吸
蔵能が高く維持される。
に硫黄捕捉層を備えている。したがってリーン雰囲気の
高温域では、SOx は硫黄捕捉層に捕捉され、下層にまで
到達するのが規制される。硫黄捕捉層に捕捉されたSOx
は、リッチ雰囲気とすることで還元されて放出され、硫
黄捕捉層は硫黄捕捉能を回復する。これにより下層のNO
x 吸蔵材の硫黄被毒が防止され、高温域におけるNOx 吸
蔵能が高く維持される。
【００１９】低温型NOx 吸蔵還元触媒は、第１酸化物担
体と、第１酸化物担体に担持された貴金属及びNOx 吸蔵
材とから構成される。第１酸化物担体としては、アルミ
ナやアルミナより酸性が強ければ用いることができる
が、SOx を脱離しやすいものがより望ましく、 Nb2O5、
SnO2、あるいは Al2O3とこれらの混合物、複合酸化物で
あるTiO2-Nb2O5、TiO2-Al2O3、Al2O3-SnO2、 MgAl2O4な
どの酸性酸化物を用いることが望ましい。このうちの一
種でもよいし複数種類を混合あるいは複合化して用いる
こともできる。
体と、第１酸化物担体に担持された貴金属及びNOx 吸蔵
材とから構成される。第１酸化物担体としては、アルミ
ナやアルミナより酸性が強ければ用いることができる
が、SOx を脱離しやすいものがより望ましく、 Nb2O5、
SnO2、あるいは Al2O3とこれらの混合物、複合酸化物で
あるTiO2-Nb2O5、TiO2-Al2O3、Al2O3-SnO2、 MgAl2O4な
どの酸性酸化物を用いることが望ましい。このうちの一
種でもよいし複数種類を混合あるいは複合化して用いる
こともできる。
【００２０】この第１酸化物担体は、コーディエライト
あるいは金属箔などから形成されたハニカム形状の基材
にコートして用いられるのが一般的であるが、ペレット
状に形成してペレット触媒としてもよい。
あるいは金属箔などから形成されたハニカム形状の基材
にコートして用いられるのが一般的であるが、ペレット
状に形成してペレット触媒としてもよい。
【００２１】また貴金属としては、Pt、Rh、Pd、Irなど
が例示される。この貴金属の担持量は、ハニカム形状の
基材１リットル当たり 0.1〜10ｇとすることが好まし
い。これより少ないと浄化活性が不足し、これより多く
担持しても効果が飽和するとともに高価となる。
が例示される。この貴金属の担持量は、ハニカム形状の
基材１リットル当たり 0.1〜10ｇとすることが好まし
い。これより少ないと浄化活性が不足し、これより多く
担持しても効果が飽和するとともに高価となる。
【００２２】低温型NOx 吸蔵還元触媒において、第１酸
化物担体に担持されるNOx 吸蔵材としては、Ba，Be，M
g，Ca，Srなどのアルカリ土類金属から選ばれる少なく
とも一種又はランタンあるいはLiを用いることが望まし
い。これにより 300〜 400℃の低温域の酸素過剰雰囲気
の排ガス中のNOx を効率よく吸蔵することができ、低温
域のNOx 浄化能が向上する。このNOx 吸蔵材の担持量と
しては、ハニカム形状の基材１リットル当たり 0.1〜
0.5モルの範囲とするのが好ましい。これより少ないとN
Ox 吸蔵能が得られず、これより多く担持すると貴金属
がNOx 吸蔵材で覆われて活性が低下する場合がある。
化物担体に担持されるNOx 吸蔵材としては、Ba，Be，M
g，Ca，Srなどのアルカリ土類金属から選ばれる少なく
とも一種又はランタンあるいはLiを用いることが望まし
い。これにより 300〜 400℃の低温域の酸素過剰雰囲気
の排ガス中のNOx を効率よく吸蔵することができ、低温
域のNOx 浄化能が向上する。このNOx 吸蔵材の担持量と
しては、ハニカム形状の基材１リットル当たり 0.1〜
0.5モルの範囲とするのが好ましい。これより少ないとN
Ox 吸蔵能が得られず、これより多く担持すると貴金属
がNOx 吸蔵材で覆われて活性が低下する場合がある。
【００２３】高温型NOx 吸蔵還元触媒は、第２酸化物担
体に貴金属と少なくともアルカリ金属を含むNOx 吸蔵材
とを担持してなる下層と、下層表面に形成された硫黄捕
捉層とを備えている。
体に貴金属と少なくともアルカリ金属を含むNOx 吸蔵材
とを担持してなる下層と、下層表面に形成された硫黄捕
捉層とを備えている。
【００２４】下層の塩基性酸化物からなる第２酸化物担
体としては、ジルコニア、アルミナとジルコニアの混合
物などを用いることができる。
体としては、ジルコニア、アルミナとジルコニアの混合
物などを用いることができる。
【００２５】この第２酸化物担体を、コーディエライト
あるいは金属箔などから形成されたハニカム形状の基材
にコートし、それに貴金属とNOx 吸蔵材を担持すること
で下層を形成することができる。貴金属としては、Pt、
Rh、Pd、Irなどが例示される。この貴金属の担持量は、
ハニカム形状の基材１リットル当たり 0.1〜10ｇとする
ことが好ましい。これより少ないと浄化活性が不足し、
これより多く担持しても効果が飽和するとともに高価と
なる。
あるいは金属箔などから形成されたハニカム形状の基材
にコートし、それに貴金属とNOx 吸蔵材を担持すること
で下層を形成することができる。貴金属としては、Pt、
Rh、Pd、Irなどが例示される。この貴金属の担持量は、
ハニカム形状の基材１リットル当たり 0.1〜10ｇとする
ことが好ましい。これより少ないと浄化活性が不足し、
これより多く担持しても効果が飽和するとともに高価と
なる。
【００２６】高温型NOx 吸蔵還元触媒の下層におけるNO
x 吸蔵材としては、Na，Ｋ，Li，Rb，Cs，Frから選ばれ
るアルカリ金属の少なくとも一種を用いることが望まし
い。これにより 400〜 600℃の高温域の酸素過剰雰囲気
の排ガス中のNOx を効率よく吸蔵することができ、高温
域におけるNOx 浄化能が向上する。このNOx 吸蔵材の担
持量としては、ハニカム形状の基材１リットル当たり
0.1〜 0.5モルの範囲とするのが好ましい。これより少
ないとNOx 吸蔵能が得られず、これより多く担持すると
貴金属がNOx 吸蔵材で覆われて活性が低下する場合があ
る。
x 吸蔵材としては、Na，Ｋ，Li，Rb，Cs，Frから選ばれ
るアルカリ金属の少なくとも一種を用いることが望まし
い。これにより 400〜 600℃の高温域の酸素過剰雰囲気
の排ガス中のNOx を効率よく吸蔵することができ、高温
域におけるNOx 浄化能が向上する。このNOx 吸蔵材の担
持量としては、ハニカム形状の基材１リットル当たり
0.1〜 0.5モルの範囲とするのが好ましい。これより少
ないとNOx 吸蔵能が得られず、これより多く担持すると
貴金属がNOx 吸蔵材で覆われて活性が低下する場合があ
る。
【００２７】下層は高温域でNOx を吸蔵できるが、SOx
も吸蔵されて硫黄被毒が生じる恐れがある。そこで本発
明では、下層の表面に硫黄捕捉層を形成し、SOx を捕捉
して下層の硫黄被毒を防止している。この硫黄捕捉層と
しては、 Nb2O5、SnO2、Nb2O 5-SnO2複合酸化物などSOx
を物理吸着可能なものが例示される。
も吸蔵されて硫黄被毒が生じる恐れがある。そこで本発
明では、下層の表面に硫黄捕捉層を形成し、SOx を捕捉
して下層の硫黄被毒を防止している。この硫黄捕捉層と
しては、 Nb2O5、SnO2、Nb2O 5-SnO2複合酸化物などSOx
を物理吸着可能なものが例示される。
【００２８】硫黄捕捉層の厚さは特に制限されないが、
５〜20μｍの範囲が望ましい。硫黄捕捉層の厚さがこの
範囲より薄くなるとSOx が下層に到達して硫黄被毒が生
じる場合があり、この範囲より厚くなるとNOx が下層に
到達するのが困難となって高温域におけるNOx 浄化能が
低下してしまう。なお、この硫黄捕捉層には、貴金属も
NOx 吸蔵材も担持しないことが望ましい。
５〜20μｍの範囲が望ましい。硫黄捕捉層の厚さがこの
範囲より薄くなるとSOx が下層に到達して硫黄被毒が生
じる場合があり、この範囲より厚くなるとNOx が下層に
到達するのが困難となって高温域におけるNOx 浄化能が
低下してしまう。なお、この硫黄捕捉層には、貴金属も
NOx 吸蔵材も担持しないことが望ましい。
【００２９】低温型NOx 吸蔵還元触媒及び高温型NOx 吸
蔵還元触媒の少なくとも一方の担体には、セリアなどの
酸素吸蔵放出材を含むことも好ましい。これによりリー
ン雰囲気とストイキ〜リッチ雰囲気との酸素濃度差が縮
小されるため、三元活性が発現し浄化性能が一層向上す
る。
蔵還元触媒の少なくとも一方の担体には、セリアなどの
酸素吸蔵放出材を含むことも好ましい。これによりリー
ン雰囲気とストイキ〜リッチ雰囲気との酸素濃度差が縮
小されるため、三元活性が発現し浄化性能が一層向上す
る。
【００３０】本発明の排ガス浄化装置において、低温型
NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒との構成比
率は特に制限されないが、それぞれの容積比で、低温型
NOx吸蔵還元触媒：高温型NOx 吸蔵還元触媒＝１：20〜2
0：１の範囲とするのが好ましい。またコストの増大を
防ぐためには、排ガス浄化装置全体として従来のNOx吸
蔵還元触媒とほぼ同量の貴金属担持量となるように構成
するのが好ましい。
NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒との構成比
率は特に制限されないが、それぞれの容積比で、低温型
NOx吸蔵還元触媒：高温型NOx 吸蔵還元触媒＝１：20〜2
0：１の範囲とするのが好ましい。またコストの増大を
防ぐためには、排ガス浄化装置全体として従来のNOx吸
蔵還元触媒とほぼ同量の貴金属担持量となるように構成
するのが好ましい。
【００３１】低温型NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx 吸蔵
還元触媒とは、間隔を隔てて直列に配置してもよいし、
間隔がないように接して配置してもよいが、どちらかと
いえば間隔を隔てて配置することが好ましい。両触媒の
間で排ガスの流れが乱れるため、下流側のNOx 吸蔵還元
触媒に流入する排ガスの温度分布が中心部から外周部に
かけて均一となり、安定した浄化性能が得られるからで
ある。また一つのモノリス触媒に、低温型NOx 吸蔵還元
触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒を分けて形成することも
できる。
還元触媒とは、間隔を隔てて直列に配置してもよいし、
間隔がないように接して配置してもよいが、どちらかと
いえば間隔を隔てて配置することが好ましい。両触媒の
間で排ガスの流れが乱れるため、下流側のNOx 吸蔵還元
触媒に流入する排ガスの温度分布が中心部から外周部に
かけて均一となり、安定した浄化性能が得られるからで
ある。また一つのモノリス触媒に、低温型NOx 吸蔵還元
触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒を分けて形成することも
できる。
【００３２】また低温型NOx 吸蔵還元触媒の上流側に、
あるいは高温型NOx 吸蔵還元触媒の下流側に、さらに三
元触媒を配置してもよい。低温型NOx 吸蔵還元触媒の上
流側に三元触媒を配置すれば、三元触媒における反応熱
で排ガス温度が上昇するので、低温型NOx 吸蔵還元触媒
又は高温型NOx 吸蔵還元触媒におけるNOx 吸蔵能が向上
する場合がある。また高温型NOx 吸蔵還元触媒の下流側
に三元触媒を配置すれば、高温型NOx 吸蔵還元触媒で浄
化しきれなかったHC，CO及びNOx を三元触媒で浄化する
ことができ浄化性能が一層向上する。
あるいは高温型NOx 吸蔵還元触媒の下流側に、さらに三
元触媒を配置してもよい。低温型NOx 吸蔵還元触媒の上
流側に三元触媒を配置すれば、三元触媒における反応熱
で排ガス温度が上昇するので、低温型NOx 吸蔵還元触媒
又は高温型NOx 吸蔵還元触媒におけるNOx 吸蔵能が向上
する場合がある。また高温型NOx 吸蔵還元触媒の下流側
に三元触媒を配置すれば、高温型NOx 吸蔵還元触媒で浄
化しきれなかったHC，CO及びNOx を三元触媒で浄化する
ことができ浄化性能が一層向上する。
【００３３】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
【００３４】（実施例１）図１に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、一つの触媒コンバ
ータ内の排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒１
が配置され、その下流側に高温型NOx 吸蔵還元触媒２が
配置されている。低温型NOx 吸蔵還元触媒１と高温型NO
x 吸蔵還元触媒２とは、約10mmの間隔を隔てて直列に配
置されている。
装置を示す。この排ガス浄化装置は、一つの触媒コンバ
ータ内の排ガス流の上流側に低温型NOx 吸蔵還元触媒１
が配置され、その下流側に高温型NOx 吸蔵還元触媒２が
配置されている。低温型NOx 吸蔵還元触媒１と高温型NO
x 吸蔵還元触媒２とは、約10mmの間隔を隔てて直列に配
置されている。
【００３５】低温型NOx 吸蔵還元触媒１は、コージェラ
イト製のハニカム基材10と、ハニカム基材10の表面に形
成された Al2O3及び Nb2O5の混合粉からなるコート層11
と、コート層11に担持されPt及びRhよりなる貴金属12
と、コート層11に担持されBa及びSrよりなるNOx 吸蔵材
13とから構成されている。
イト製のハニカム基材10と、ハニカム基材10の表面に形
成された Al2O3及び Nb2O5の混合粉からなるコート層11
と、コート層11に担持されPt及びRhよりなる貴金属12
と、コート層11に担持されBa及びSrよりなるNOx 吸蔵材
13とから構成されている。
【００３６】また高温型NOx 吸蔵還元触媒２は、コージ
ェライト製のハニカム基材20と、ハニカム基材20の表面
に形成された下層21と、下層21の表面に形成された硫黄
捕捉層22とから構成されている。下層21は、ZrO2にPt及
びRhよりなる貴金属23とBa及びＫよりなるNOx 吸蔵材24
が担持されて形成されている。また硫黄捕捉層22は Nb2
O5から形成されている。
ェライト製のハニカム基材20と、ハニカム基材20の表面
に形成された下層21と、下層21の表面に形成された硫黄
捕捉層22とから構成されている。下層21は、ZrO2にPt及
びRhよりなる貴金属23とBa及びＫよりなるNOx 吸蔵材24
が担持されて形成されている。また硫黄捕捉層22は Nb2
O5から形成されている。
【００３７】以下、低温型NOx 吸蔵還元触媒１と高温型
NOx 吸蔵還元触媒２の製造方法を説明し、それぞれの触
媒の構成の詳細な説明に代える。
NOx 吸蔵還元触媒２の製造方法を説明し、それぞれの触
媒の構成の詳細な説明に代える。
【００３８】＜低温型NOx 吸蔵還元触媒１の調製＞Al2O
3粉末と Nb2O5粉末を重量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１
となるように混合し、アルミナゾル及び水と混合してス
ラリーを調製した。次に直径 129mm、長さ60mm、セル数
400（六角セル）のコージェライト製のハニカム基材10
を用意し、上記スラリーを用いたウェットコート法によ
ってコート層11を形成した。コート層11は、ハニカム基
材１リットル当たり 200ｇ形成された。
3粉末と Nb2O5粉末を重量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１
となるように混合し、アルミナゾル及び水と混合してス
ラリーを調製した。次に直径 129mm、長さ60mm、セル数
400（六角セル）のコージェライト製のハニカム基材10
を用意し、上記スラリーを用いたウェットコート法によ
ってコート層11を形成した。コート層11は、ハニカム基
材１リットル当たり 200ｇ形成された。
【００３９】コート層11が形成されたハニカム基材10
に、所定濃度の酢酸バリウム水溶液の所定量を吸水さ
せ、 250℃で１時間乾燥後 500℃で１時間焼成してBaを
担持した。次いで所定濃度の酢酸ストロンチウム水溶液
の所定量を吸水させ、 250℃で１時間乾燥後 500℃で１
時間焼成してSrを担持した。そして重炭酸アンモニウム
水溶液で処理し、担持されたBa及びSrを炭酸塩化した。
Ba及びSrは、ハニカム基材10の１リットル当たりそれぞ
れ 0.2モル担持された。
に、所定濃度の酢酸バリウム水溶液の所定量を吸水さ
せ、 250℃で１時間乾燥後 500℃で１時間焼成してBaを
担持した。次いで所定濃度の酢酸ストロンチウム水溶液
の所定量を吸水させ、 250℃で１時間乾燥後 500℃で１
時間焼成してSrを担持した。そして重炭酸アンモニウム
水溶液で処理し、担持されたBa及びSrを炭酸塩化した。
Ba及びSrは、ハニカム基材10の１リットル当たりそれぞ
れ 0.2モル担持された。
【００４０】その後、所定濃度のジニトロジアンミン白
金硝酸水溶液と硝酸ロジウム水溶液を用い、それぞれ所
定量吸水後同様にしてPt及びRhを担持した。ハニカム基
材10の１リットル当たりPtは 2.0ｇ担持され、Rhは 0.5
ｇ担持された。
金硝酸水溶液と硝酸ロジウム水溶液を用い、それぞれ所
定量吸水後同様にしてPt及びRhを担持した。ハニカム基
材10の１リットル当たりPtは 2.0ｇ担持され、Rhは 0.5
ｇ担持された。
【００４１】＜高温型NOx 吸蔵還元触媒２の調製＞ZrO2
粉末とジルコニアゾル及び水を混合してスラリーを調製
した。次に直径 129mm、長さ90mm、セル数 400（六角セ
ル）のコージェライト製のハニカム基材20を用意し、上
記スラリーを用いたウェットコート法によって下層21を
形成した。下層21は、ハニカム基材20の１リットル当た
り 180ｇ形成された。
粉末とジルコニアゾル及び水を混合してスラリーを調製
した。次に直径 129mm、長さ90mm、セル数 400（六角セ
ル）のコージェライト製のハニカム基材20を用意し、上
記スラリーを用いたウェットコート法によって下層21を
形成した。下層21は、ハニカム基材20の１リットル当た
り 180ｇ形成された。
【００４２】下層21が形成されたハニカム基材20に、所
定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液と硝酸ロジ
ウム水溶液を用い、それぞれ所定量吸水後同様にしてPt
及びRhを担持した。ハニカム基材20の１リットル当たり
Ptは 2.0ｇ担持され、Rhは 0.5ｇ担持された。その後所
定濃度の酢酸バリウム水溶液と硝酸カリウム水溶液を用
いてBaとＫを担持した。Ba及びＫは、ハニカム基材20の
１リットル当たりそれぞれ 0.2モル担持された。
定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液と硝酸ロジ
ウム水溶液を用い、それぞれ所定量吸水後同様にしてPt
及びRhを担持した。ハニカム基材20の１リットル当たり
Ptは 2.0ｇ担持され、Rhは 0.5ｇ担持された。その後所
定濃度の酢酸バリウム水溶液と硝酸カリウム水溶液を用
いてBaとＫを担持した。Ba及びＫは、ハニカム基材20の
１リットル当たりそれぞれ 0.2モル担持された。
【００４３】次に、 貴金属とNOx 吸蔵材とが担持され
た下層21をもつハニカム基材２を Nb 2O5ゾル溶液に浸漬
し、引き上げて乾燥・焼成して硫黄捕捉層22を形成し
た。硫黄捕捉層22は、ハニカム基材２の１リットル当た
り50ｇ形成された。
た下層21をもつハニカム基材２を Nb 2O5ゾル溶液に浸漬
し、引き上げて乾燥・焼成して硫黄捕捉層22を形成し
た。硫黄捕捉層22は、ハニカム基材２の１リットル当た
り50ｇ形成された。
【００４４】＜排ガス浄化装置の形成＞上記低温型NOx
吸蔵還元触媒１と高温型NOx 吸蔵還元触媒２を、低温型
NOx 吸蔵還元触媒１が排ガス流の上流側に、高温型NOx
吸蔵還元触媒２がその下流側になるように、約５mmの間
隔を開けて触媒コンバータ内に配置し、本実施例の排ガ
ス浄化装置を形成した。
吸蔵還元触媒１と高温型NOx 吸蔵還元触媒２を、低温型
NOx 吸蔵還元触媒１が排ガス流の上流側に、高温型NOx
吸蔵還元触媒２がその下流側になるように、約５mmの間
隔を開けて触媒コンバータ内に配置し、本実施例の排ガ
ス浄化装置を形成した。
【００４５】＜試験＞この排ガス浄化装置を評価装置に
取り付け、硫黄を500ppm含む燃料を用いてA/F=22の条件
で燃焼させた排ガスを、空間速度80000ｈ-1、入りガス
温度 550℃の条件で50時間流通させる硫黄被毒処理を行
った。その後、硫黄を 30ppm含む燃料を用いA/F=14の条
件で燃焼させた排ガスを、空間速度80000ｈ-1、入りガ
ス温度600℃の条件で10分間流通させる硫黄被毒回復処
理を行った。
取り付け、硫黄を500ppm含む燃料を用いてA/F=22の条件
で燃焼させた排ガスを、空間速度80000ｈ-1、入りガス
温度 550℃の条件で50時間流通させる硫黄被毒処理を行
った。その後、硫黄を 30ppm含む燃料を用いA/F=14の条
件で燃焼させた排ガスを、空間速度80000ｈ-1、入りガ
ス温度600℃の条件で10分間流通させる硫黄被毒回復処
理を行った。
【００４６】硫黄被毒処理後、及び硫黄被毒回復処理後
の排ガス浄化装置について、A/F=22の条件で燃焼させた
排ガスを、空間速度8000h-1、入りガス温度 300℃、 40
0℃、 500℃及び 600℃の条件でそれぞれ流通させ、そ
れぞれNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
の排ガス浄化装置について、A/F=22の条件で燃焼させた
排ガスを、空間速度8000h-1、入りガス温度 300℃、 40
0℃、 500℃及び 600℃の条件でそれぞれ流通させ、そ
れぞれNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
【００４７】（実施例２）Al2O3粉末と Nb2O5粉末を重
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：SnO2＝２：１となるよう
に混合した粉末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、実施例１と同様にして低温型NOx
吸蔵還元触媒を調製した。そして実施例１と同様の高温
型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様にして排ガス浄化装
置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を
表１に示す。
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：SnO2＝２：１となるよう
に混合した粉末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、実施例１と同様にして低温型NOx
吸蔵還元触媒を調製した。そして実施例１と同様の高温
型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様にして排ガス浄化装
置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を
表１に示す。
【００４８】（実施例３）Al2O3粉末と Nb2O5粉末を重
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：Nb2O5-ZrO2複合酸化物＝
１：１となるように混合した粉末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、実施例１と同様
にして低温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして実施
例１と同様の高温型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様に
して排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を
測定した。結果を表１に示す。
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：Nb2O5-ZrO2複合酸化物＝
１：１となるように混合した粉末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、実施例１と同様
にして低温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして実施
例１と同様の高温型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様に
して排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を
測定した。結果を表１に示す。
【００４９】（実施例４）Al2O3粉末と Nb2O5粉末を重
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：Nb2O5-TiO2複合酸化物＝
１：１となるように混合した粉末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、実施例１と同様
にして低温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして実施
例１と同様の高温型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様に
して排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を
測定した。結果を表１に示す。
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：Nb2O5-TiO2複合酸化物＝
１：１となるように混合した粉末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、実施例１と同様
にして低温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして実施
例１と同様の高温型NOx 吸蔵還元触媒２を用い、同様に
して排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵量を
測定した。結果を表１に示す。
【００５０】（実施例５）ZrO2粉末に代えて、重量比で
Al2O3：ZrO2＝１：１の混合粉末を用いたこと以外は実
施例１と同様にして下層を形成し、その他は実施例１と
同様にして高温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして
実施例１と同様の低温型NOx 吸蔵還元触媒１を用い、同
様にして排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵
量を測定した。結果を表１に示す。
Al2O3：ZrO2＝１：１の混合粉末を用いたこと以外は実
施例１と同様にして下層を形成し、その他は実施例１と
同様にして高温型NOx 吸蔵還元触媒を調製した。そして
実施例１と同様の低温型NOx 吸蔵還元触媒１を用い、同
様にして排ガス浄化装置を形成して同様にNOx 飽和吸蔵
量を測定した。結果を表１に示す。
【００５１】（実施例６）Al2O3粉末と Nb2O5粉末を重
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：SnO2＝２：１となるよう
に混合した粉末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、実施例１と同様にして低温型NOx
吸蔵還元触媒を調製した。
量比で Al2O3： Nb2O5＝５：１となるように混合した粉
末に代えて、重量比で Al2O3：SnO2＝２：１となるよう
に混合した粉末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、実施例１と同様にして低温型NOx
吸蔵還元触媒を調製した。
【００５２】一方、ZrO2粉末に代えて、重量比で Al
2O3：ZrO2＝１：１の混合粉末を用いたこと以外は実施
例１と同様にして下層を形成し、実施例１と同様にして
高温型NO x 吸蔵還元触媒を調製した。
2O3：ZrO2＝１：１の混合粉末を用いたこと以外は実施
例１と同様にして下層を形成し、実施例１と同様にして
高温型NO x 吸蔵還元触媒を調製した。
【００５３】この低温型NOx 吸蔵還元触媒と高温型NOx
吸蔵還元触媒を用いたこと以外は実施例１と同様にして
排ガス浄化装置を形成し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定
した。結果を表１に示す。
吸蔵還元触媒を用いたこと以外は実施例１と同様にして
排ガス浄化装置を形成し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定
した。結果を表１に示す。
【００５４】（比較例１）Al2O3粉末からなるコート層
に貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元
触媒１と同様に担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触
媒とし、 Al2O3粉末からなるコート層に貴金属とNOx 吸
蔵材が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担
持され硫黄捕捉層22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還
元触媒として、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成
し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示
す。
に貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元
触媒１と同様に担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触
媒とし、 Al2O3粉末からなるコート層に貴金属とNOx 吸
蔵材が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担
持され硫黄捕捉層22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還
元触媒として、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成
し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示
す。
【００５５】（比較例２）ZrO2粉末からなるコート層に
貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触
媒１と同様に担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒
とし、ZrO2粉末からなるコート層に貴金属とNOx 吸蔵材
が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担持さ
れ硫黄捕捉層22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還元触
媒として、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、
同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触
媒１と同様に担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒
とし、ZrO2粉末からなるコート層に貴金属とNOx 吸蔵材
が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担持さ
れ硫黄捕捉層22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還元触
媒として、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、
同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
【００５６】（比較例３）重量比で Al2O3：ZrO2＝１：
１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNO x 吸蔵
材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に担持
された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、重量比で A
l2O3：ZrO2＝１：１となる混合粉末からなるコート層に
貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触
媒２と同様に担持され硫黄捕捉層22をもたない触媒を高
温型NOx 吸蔵還元触媒として、実施例１と同様に排ガス
浄化装置を形成し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。
結果を表１に示す。
１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNO x 吸蔵
材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に担持
された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、重量比で A
l2O3：ZrO2＝１：１となる混合粉末からなるコート層に
貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の高温型NOx 吸蔵還元触
媒２と同様に担持され硫黄捕捉層22をもたない触媒を高
温型NOx 吸蔵還元触媒として、実施例１と同様に排ガス
浄化装置を形成し、同様にNOx 飽和吸蔵量を測定した。
結果を表１に示す。
【００５７】（比較例４）重量比で Al2O3： Nb2O5＝
５：１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNOx
吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に
担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、ZrO2粉
末からなるコート層に貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の
高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担持され硫黄捕捉層
22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還元触媒として、実
施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、同様にNOx 飽
和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
５：１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNOx
吸蔵材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に
担持された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、ZrO2粉
末からなるコート層に貴金属とNOx 吸蔵材が実施例１の
高温型NOx 吸蔵還元触媒２と同様に担持され硫黄捕捉層
22をもたない触媒を高温型NOx 吸蔵還元触媒として、実
施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、同様にNOx 飽
和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
【００５８】（比較例５）重量比で Al2O3：ZrO2＝１：
１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNO x 吸蔵
材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に担持
された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、実施例１の
高温型NOx 吸蔵還元触媒２を高温型NOx 吸蔵還元触媒と
して、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、同様
にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
１となる混合粉末からなるコート層に貴金属とNO x 吸蔵
材が実施例１の低温型NOx 吸蔵還元触媒１と同様に担持
された触媒を低温型NOx 吸蔵還元触媒とし、実施例１の
高温型NOx 吸蔵還元触媒２を高温型NOx 吸蔵還元触媒と
して、実施例１と同様に排ガス浄化装置を形成し、同様
にNOx 飽和吸蔵量を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】（評価）
【００６０】
【表１】
【００６１】表１より、各実施例の排ガス浄化装置は比
較例に比べて硫黄被毒回復処理後のNOx 吸蔵能が大幅に
向上していることがわかる。これは硫黄脱離性の高い酸
化物担体からなる低温型NOx 吸蔵還元触媒を排ガス流の
上流側に配置し、硫黄捕捉層をもつ高温型NOx 吸蔵還元
触媒をその下流側に配置したことに起因していることが
明らかである。
較例に比べて硫黄被毒回復処理後のNOx 吸蔵能が大幅に
向上していることがわかる。これは硫黄脱離性の高い酸
化物担体からなる低温型NOx 吸蔵還元触媒を排ガス流の
上流側に配置し、硫黄捕捉層をもつ高温型NOx 吸蔵還元
触媒をその下流側に配置したことに起因していることが
明らかである。
【００６２】例えば比較例４の浄化装置は、本発明にい
う低温型NOx 吸蔵還元触媒を備えているため低温域では
比較的高いNOx 吸蔵能を示すが、硫黄捕捉層をもたない
ため高温域におけるNOx 吸蔵能が低い。また比較例５の
浄化装置では、硫黄捕捉層をもつため高温域では比較的
高いNOx 吸蔵能を示すが、上流側の触媒の担体にZrO2が
含まれるために塩基性酸化物となり、SOx を吸着しやす
く低温域におけるNOx吸蔵能が低い。
う低温型NOx 吸蔵還元触媒を備えているため低温域では
比較的高いNOx 吸蔵能を示すが、硫黄捕捉層をもたない
ため高温域におけるNOx 吸蔵能が低い。また比較例５の
浄化装置では、硫黄捕捉層をもつため高温域では比較的
高いNOx 吸蔵能を示すが、上流側の触媒の担体にZrO2が
含まれるために塩基性酸化物となり、SOx を吸着しやす
く低温域におけるNOx吸蔵能が低い。
【００６３】しかし各実施例の浄化装置では、本発明の
構成としているため、硫黄被毒処理後はNOx 吸蔵能が低
いものの、硫黄被毒回復処理を行うことによりNOx 吸蔵
能が容易に回復して、低温から高温まで幅広い温度域で
高いNOx 吸蔵能を示している。すなわち本実施例の排ガ
ス浄化装置によれば、空燃比をリーン側からパルス状に
ストイキ〜リッチ側となるように制御して用いることに
より、低温から高温まで幅広い温度域でNOx を効率よく
浄化することができる。
構成としているため、硫黄被毒処理後はNOx 吸蔵能が低
いものの、硫黄被毒回復処理を行うことによりNOx 吸蔵
能が容易に回復して、低温から高温まで幅広い温度域で
高いNOx 吸蔵能を示している。すなわち本実施例の排ガ
ス浄化装置によれば、空燃比をリーン側からパルス状に
ストイキ〜リッチ側となるように制御して用いることに
より、低温から高温まで幅広い温度域でNOx を効率よく
浄化することができる。
【００６４】なお、上記実施例では、低温型NOx 吸蔵還
元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とを一つの触媒コンバ
ータ内に間隔を隔てて配置したが、間隔がなく両触媒が
接した構造としてもよい。また、低温型NOx 吸蔵還元触
媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とをそれぞれ触媒コンバー
タ内に配置して、その二つの触媒コンバータを直列に連
結することもできる。
元触媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とを一つの触媒コンバ
ータ内に間隔を隔てて配置したが、間隔がなく両触媒が
接した構造としてもよい。また、低温型NOx 吸蔵還元触
媒と高温型NOx 吸蔵還元触媒とをそれぞれ触媒コンバー
タ内に配置して、その二つの触媒コンバータを直列に連
結することもできる。
【００６５】
【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、低温域から高温域まで安定して高いNOx 吸蔵能を確
保でき、かつ耐硫黄被毒性に優れているため長期間安定
したNO x 浄化性能が得られる。
ば、低温域から高温域まで安定して高いNOx 吸蔵能を確
保でき、かつ耐硫黄被毒性に優れているため長期間安定
したNO x 浄化性能が得られる。
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の構成を示
す説明断面図である。
す説明断面図である。
１：低温型NOx 吸蔵還元触媒 ２：高温型
NOx 吸蔵還元触媒 11：コート層 21：下層 22：
硫黄捕捉層
NOx 吸蔵還元触媒 11：コート層 21：下層 22：
硫黄捕捉層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｊ 20/04 Ｂ 20/06 Ｂ // Ｂ０１Ｊ 20/04 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｂ 20/06 １０２Ｈ Ｂ０１Ｊ 23/64 １０２Ａ (72)発明者 祖父江 優一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AB03 AB06 BA11 BA14 BA15 BA19 BA39 FB02 FB03 FC04 FC07 FC08 GA01 GA06 GB01X GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB05W GB06W GB07W GB10X GB16X GB17X HA08 HA12 HA47 4D048 AA06 AB02 AB07 BA01Y BA02Y BA03X BA07Y BA08X BA10X BA14X BA15X BA18X BA21Y BA24X BA30X BA33X BA41X BA42X BA45X BB02 BB16 BC01 BC05 CC32 CC46 CC48 EA04 4G066 AA12B AA13B AA16B AE19D CA23 CA28 DA02 4G069 AA03 AA08 BA01A BA01B BA04A BA04B BA05A BA05B BA13A BA13B BA20A BB02A BB02B BB04A BB06A BB06B BB16A BB16B BC02A BC03A BC03B BC04A BC05A BC06A BC07A BC08A BC09A BC10A BC11A BC12A BC12B BC13A BC13B BC16A BC22A BC22B BC42A BC50A BC50B BC55A BC55B BC69A BC71A BC71B BC72A BC74A BC75A BC75B CA03 CA08 CA13 EA19 EB12Y EB14Y EB15Y EC28 EE09
Claims (1)
- 【請求項１】 第１酸化物担体に貴金属とアルカリ土類
金属、ランタン及びリチウムから選ばれる少なくとも一
種を含むNOx 吸蔵材とを担持してなり低温域でNOx を吸
蔵還元する低温型NOx 吸蔵還元触媒と、 塩基性酸化物からなる第２酸化物担体に貴金属と少なく
ともアルカリ金属を含むNOx 吸蔵材とを担持してなる下
層と該下層表面に形成された硫黄捕捉層とをもち高温域
でNOx を吸蔵還元する高温型NOx 吸蔵還元触媒と、から
なり、 排ガス流の上流側に該低温型NOx 吸蔵還元触媒を配置し
その下流側に該高温型NOx 吸蔵還元触媒を配置してなる
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
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-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000325039A patent/JP4144174B2/ja not_active Expired - Fee Related
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