JP3532979B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
排ガス浄化用触媒Info
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- JP3532979B2 JP3532979B2 JP29178994A JP29178994A JP3532979B2 JP 3532979 B2 JP3532979 B2 JP 3532979B2 JP 29178994 A JP29178994 A JP 29178994A JP 29178994 A JP29178994 A JP 29178994A JP 3532979 B2 JP3532979 B2 JP 3532979B2
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- exhaust gas
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- gas purifying
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの内燃機関
から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関
し、さらに詳しくは、酸素過剰の排ガス、すなわち排ガ
ス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ2 ）及び
炭化水素（ＨＣ）等の還元性成分を完全に酸化するのに
必要な酸素量より過剰の酸素を含む排ガス中の、窒素酸
化物（ＮＯx ）を効率良く還元浄化できる排ガス浄化用
触媒に関する。
から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関
し、さらに詳しくは、酸素過剰の排ガス、すなわち排ガ
ス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ2 ）及び
炭化水素（ＨＣ）等の還元性成分を完全に酸化するのに
必要な酸素量より過剰の酸素を含む排ガス中の、窒素酸
化物（ＮＯx ）を効率良く還元浄化できる排ガス浄化用
触媒に関する。
【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、ＣＯ及びＨＣの酸化とＮＯx の還元とを同時に行
って排ガスを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）などの触媒貴金属を担持させたものが広く知
られている。また、酸素吸蔵能をもつセリア（セリウム
酸化物）を併用し、低温活性を高めた三元触媒も知られ
ている。
して、ＣＯ及びＨＣの酸化とＮＯx の還元とを同時に行
って排ガスを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）などの触媒貴金属を担持させたものが広く知
られている。また、酸素吸蔵能をもつセリア（セリウム
酸化物）を併用し、低温活性を高めた三元触媒も知られ
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、燃費
が向上するために燃料の使用が低減され、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、燃費
が向上するために燃料の使用が低減され、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，Ｈ
Ｃ，ＮＯx を同時に酸化・還元し、浄化するものであっ
て、前記三元触媒は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は充分な
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 を浄化しうる触媒及び浄化システムの開発
が望まれている。
理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯx を同時に酸化・還元し、浄化するものであっ
て、前記三元触媒は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は充分な
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 を浄化しうる触媒及び浄化システムの開発
が望まれている。
【０００５】そこで本願出願人は、先にアルカリ土類金
属とＰｔをアルミナなどの多孔質担体に担持した排ガス
浄化用触媒（特開平５−３１７６５２号公報）や、ラン
タンとＰｔを多孔質担体に担持した排ガス浄化用触媒
（特開平５−１６８８６０号公報）を提案している。こ
れらの排ガス浄化用触媒によれば、リーン側ではＮＯx
がアルカリ土類金属の酸化物やランタンの酸化物に吸蔵
され、それがストイキ又はリッチ側でＨＣやＣＯなどの
還元性成分と反応して浄化されるため、リーン側におい
てもＮＯx の浄化性能に優れている。
属とＰｔをアルミナなどの多孔質担体に担持した排ガス
浄化用触媒（特開平５−３１７６５２号公報）や、ラン
タンとＰｔを多孔質担体に担持した排ガス浄化用触媒
（特開平５−１６８８６０号公報）を提案している。こ
れらの排ガス浄化用触媒によれば、リーン側ではＮＯx
がアルカリ土類金属の酸化物やランタンの酸化物に吸蔵
され、それがストイキ又はリッチ側でＨＣやＣＯなどの
還元性成分と反応して浄化されるため、リーン側におい
てもＮＯx の浄化性能に優れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＮＯx がア
ルカリ土類金属やランタンなどのＮＯx 吸蔵材に吸蔵さ
れるためには、ＮＯなどは硝酸イオンにまで酸化される
ことが必要である。しかしながらリーン側の排ガスとい
えどもＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分が含まれてい
るために、排ガス浄化用触媒上でのＮＯなどの酸化が妨
害され、ＮＯx 吸蔵材への吸蔵が阻害されるという問題
がある。
ルカリ土類金属やランタンなどのＮＯx 吸蔵材に吸蔵さ
れるためには、ＮＯなどは硝酸イオンにまで酸化される
ことが必要である。しかしながらリーン側の排ガスとい
えどもＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分が含まれてい
るために、排ガス浄化用触媒上でのＮＯなどの酸化が妨
害され、ＮＯx 吸蔵材への吸蔵が阻害されるという問題
がある。
【０００７】また触媒貴金属の種類によって触媒活性が
異なり、ＰｔはＮＯx の酸化活性に特に優れ、ＲｈやＰ
ｄはＨＣやＣＯなどの酸化活性に優れるという特性をも
っている。そこで三元活性を高めるために、ＰｔとＲｈ
やＰｄを併用することが行われている。ところがＰｔを
ＲｈやＰｄと近接担持すると、酸化雰囲気ではＰｔ表面
にＲｈやＰｄが濃縮され、Ｐｔの酸化活性が損なわれる
場合がある。そのためＮＯx の酸化が不十分となり、Ｎ
Ｏx 吸蔵材に吸蔵されずに排出されるという問題があ
る。
異なり、ＰｔはＮＯx の酸化活性に特に優れ、ＲｈやＰ
ｄはＨＣやＣＯなどの酸化活性に優れるという特性をも
っている。そこで三元活性を高めるために、ＰｔとＲｈ
やＰｄを併用することが行われている。ところがＰｔを
ＲｈやＰｄと近接担持すると、酸化雰囲気ではＰｔ表面
にＲｈやＰｄが濃縮され、Ｐｔの酸化活性が損なわれる
場合がある。そのためＮＯx の酸化が不十分となり、Ｎ
Ｏx 吸蔵材に吸蔵されずに排出されるという問題があ
る。
【０００８】一方、ストイキ及びリッチ時には、吸蔵さ
れていたＮＯx がＮＯx 吸蔵材から放出され、触媒貴金
属上でＨＣやＣＯなどの還元性成分と反応して還元され
Ｎ2となって浄化される。ここで、触媒貴金属のうちリ
ッチ時でのＮＯx 浄化性能はＲｈが最も優れている。し
たがってＲｈを積極的に使用すればリーン側のＮ2 選択
性は改善されるものの、上記したようにＰｔの酸化活性
が損なわれるという不具合が生ずる。
れていたＮＯx がＮＯx 吸蔵材から放出され、触媒貴金
属上でＨＣやＣＯなどの還元性成分と反応して還元され
Ｎ2となって浄化される。ここで、触媒貴金属のうちリ
ッチ時でのＮＯx 浄化性能はＲｈが最も優れている。し
たがってＲｈを積極的に使用すればリーン側のＮ2 選択
性は改善されるものの、上記したようにＰｔの酸化活性
が損なわれるという不具合が生ずる。
【０００９】さらにセリアなどの酸素吸蔵能をもつ成分
がＮＯx 吸蔵材近傍に存在すると、リーン側では酸素が
その成分に吸蔵されるためＮＯx の酸化に消費される酸
素が減少し、ＮＯx 吸蔵材に吸蔵されるＮＯx 量が低減
してＮＯx の排出量が多くなるという不具合がある。本
発明はこのような問題点を改良すべくなされたものであ
り、触媒貴金属やＮＯx 吸蔵材などのそれぞれの機能が
十分に果たされる構成とすることにより、排ガス中のＮ
Ｏx を一層効率よく還元浄化できる排ガス浄化用触媒の
提供を目的とする。
がＮＯx 吸蔵材近傍に存在すると、リーン側では酸素が
その成分に吸蔵されるためＮＯx の酸化に消費される酸
素が減少し、ＮＯx 吸蔵材に吸蔵されるＮＯx 量が低減
してＮＯx の排出量が多くなるという不具合がある。本
発明はこのような問題点を改良すべくなされたものであ
り、触媒貴金属やＮＯx 吸蔵材などのそれぞれの機能が
十分に果たされる構成とすることにより、排ガス中のＮ
Ｏx を一層効率よく還元浄化できる排ガス浄化用触媒の
提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の排ガス浄化用触媒は、リーン時にＮＯ x をＮＯ x
吸蔵材に吸蔵し、ストイキ・リッチ時にＮＯ x 吸蔵材か
ら放出されたＮＯ x を還元浄化する触媒であって、第１
多孔質担体と、第１多孔質担体に担持された白金及びロ
ジウムの少なくとも１種からなる第１触媒貴金属と、第
１多孔質担体に含まれたアルカリ金属及びアルカリ土類
金属から選ばれる少なくとも一種のＮＯ x 吸蔵材と、よ
りなる第１触媒担持層と、第２多孔質担体と、第２多孔
質担体に担持された第２触媒貴金属と、よりなり第１触
媒担持層上に被覆された第２触媒担持層と、からなるこ
とを特徴とする。
発明の排ガス浄化用触媒は、リーン時にＮＯ x をＮＯ x
吸蔵材に吸蔵し、ストイキ・リッチ時にＮＯ x 吸蔵材か
ら放出されたＮＯ x を還元浄化する触媒であって、第１
多孔質担体と、第１多孔質担体に担持された白金及びロ
ジウムの少なくとも１種からなる第１触媒貴金属と、第
１多孔質担体に含まれたアルカリ金属及びアルカリ土類
金属から選ばれる少なくとも一種のＮＯ x 吸蔵材と、よ
りなる第１触媒担持層と、第２多孔質担体と、第２多孔
質担体に担持された第２触媒貴金属と、よりなり第１触
媒担持層上に被覆された第２触媒担持層と、からなるこ
とを特徴とする。
【００１１】第２発明の排ガス浄化用触媒は、前記第２
触媒担持層には酸素吸蔵能を有する成分をさらに含むこ
とを特徴とする。また第３発明の排ガス浄化用触媒は、
前記酸素吸蔵能を有する成分はセリアであることを特徴
とする。
触媒担持層には酸素吸蔵能を有する成分をさらに含むこ
とを特徴とする。また第３発明の排ガス浄化用触媒は、
前記酸素吸蔵能を有する成分はセリアであることを特徴
とする。
【００１２】
（１）リーン時
第１発明の排ガス浄化用触媒では、排ガスは先ず上層の
第２触媒担持層と接触し、酸素の存在下で第２触媒貴金
属の触媒作用によりＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分
が酸化除去される。
第２触媒担持層と接触し、酸素の存在下で第２触媒貴金
属の触媒作用によりＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分
が酸化除去される。
【００１３】また第１触媒担持層では、排ガス中のＮＯ
などのＮＯx は酸素の存在下で第１触媒貴金属の触媒作
用により酸化されて硝酸イオンとなり、第１触媒貴金属
近傍に存在するＮＯx 吸蔵材に吸蔵される。この第１触
媒担持層に到達した排ガス中には、第２触媒担持層と接
触したことによりＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分が
ほとんど存在しないので、還元性成分によるＮＯx の酸
化反応の阻害が生じず第１触媒担持層でのＮＯなどの酸
化が促進され、排ガス中のＮＯx は効率よくＮＯx 吸蔵
材に吸蔵される。
などのＮＯx は酸素の存在下で第１触媒貴金属の触媒作
用により酸化されて硝酸イオンとなり、第１触媒貴金属
近傍に存在するＮＯx 吸蔵材に吸蔵される。この第１触
媒担持層に到達した排ガス中には、第２触媒担持層と接
触したことによりＨ2 ，ＣＯ，ＨＣなどの還元性成分が
ほとんど存在しないので、還元性成分によるＮＯx の酸
化反応の阻害が生じず第１触媒担持層でのＮＯなどの酸
化が促進され、排ガス中のＮＯx は効率よくＮＯx 吸蔵
材に吸蔵される。
【００１４】そして第１触媒貴金属がＰｔであれば、Ｎ
Ｏなどの酸化反応が一層活発となり、ＮＯx 吸蔵材のＮ
Ｏx 吸蔵作用が一層向上する。またＰｔ近傍にＲｈやＰ
ｄが存在しないので、Ｐｔ表面にＲｈやＰｄが濃縮され
ることがなく、Ｐｔは高い触媒活性を示す。 （２）ストイキ・リッチ時 第１発明の排ガス浄化用触媒では、第１触媒担持層のＮ
Ｏx 吸蔵材からＮＯxが放出され、ＮＯx は還元性成分
の存在下で第１触媒貴金属によりある程度還元されて第
２触媒担持層と接触する。
Ｏなどの酸化反応が一層活発となり、ＮＯx 吸蔵材のＮ
Ｏx 吸蔵作用が一層向上する。またＰｔ近傍にＲｈやＰ
ｄが存在しないので、Ｐｔ表面にＲｈやＰｄが濃縮され
ることがなく、Ｐｔは高い触媒活性を示す。 （２）ストイキ・リッチ時 第１発明の排ガス浄化用触媒では、第１触媒担持層のＮ
Ｏx 吸蔵材からＮＯxが放出され、ＮＯx は還元性成分
の存在下で第１触媒貴金属によりある程度還元されて第
２触媒担持層と接触する。
【００１５】第２触媒担持層では、ＮＯx は還元性成分
の存在下で第２触媒貴金属によりさらに還元され、Ｎ2
となって浄化される。ここで第２触媒貴金属として少な
くともＲｈが担持されていれば、Ｒｈの優れた還元活性
によりＮＯx は一層効率よく還元され、ＮＯx 浄化率が
一層向上する。
の存在下で第２触媒貴金属によりさらに還元され、Ｎ2
となって浄化される。ここで第２触媒貴金属として少な
くともＲｈが担持されていれば、Ｒｈの優れた還元活性
によりＮＯx は一層効率よく還元され、ＮＯx 浄化率が
一層向上する。
【００１６】また第２発明のように、第２触媒担持層に
酸素吸蔵能をもつ成分が含まれていれば、リーン時に吸
蔵されていた酸素がこの成分から放出されるので、排ガ
スに含まれるＨＣやＣＯなどＮＯx の還元に使用された
残部の還元性成分が酸化浄化され、三元活性が向上す
る。また、第３発明のように、酸素吸蔵能をもつ成分と
しては、セリアが耐熱性に優れるために最も好ましい。
酸素吸蔵能をもつ成分が含まれていれば、リーン時に吸
蔵されていた酸素がこの成分から放出されるので、排ガ
スに含まれるＨＣやＣＯなどＮＯx の還元に使用された
残部の還元性成分が酸化浄化され、三元活性が向上す
る。また、第３発明のように、酸素吸蔵能をもつ成分と
しては、セリアが耐熱性に優れるために最も好ましい。
【００１７】
〔発明の具体例〕第１及び第２多孔質担体の材質は特に
限定されず、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、チ
タニアなどから選択して用いることができる。中でも耐
熱性及び貴金属分散性に優れたアルミナを用いるのが特
に好ましい。
限定されず、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、チ
タニアなどから選択して用いることができる。中でも耐
熱性及び貴金属分散性に優れたアルミナを用いるのが特
に好ましい。
【００１８】第１触媒貴金属としては、Ｐｔ，Ｒｈの１
種又は複数種を用いることができ、Ｐｔが特に望まし
い。その担持量は、いずれの貴金属でも、第１多孔質担
体１００ｇに対して０．２〜４０ｇが好ましく、１〜２
０ｇが特に好ましい。触媒全体の体積１リットル当たり
に換算すれば、０．１〜２０ｇが好ましく、０．５〜１
０ｇが特に好ましい。
種又は複数種を用いることができ、Ｐｔが特に望まし
い。その担持量は、いずれの貴金属でも、第１多孔質担
体１００ｇに対して０．２〜４０ｇが好ましく、１〜２
０ｇが特に好ましい。触媒全体の体積１リットル当たり
に換算すれば、０．１〜２０ｇが好ましく、０．５〜１
０ｇが特に好ましい。
【００１９】第２触媒貴金属としては、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐ
ｄの１種又は複数種を用いることができ、少なくともＲ
ｈを含むことが特に望ましい。その望ましい担持量は第
１触媒貴金属の場合と同様である。触媒貴金属の担持量
をこれ以上増加させても活性は向上せず、その有効利用
が図れない。また触媒貴金属の担持量がこれより少ない
と、実用上十分な活性が得られない。
ｄの１種又は複数種を用いることができ、少なくともＲ
ｈを含むことが特に望ましい。その望ましい担持量は第
１触媒貴金属の場合と同様である。触媒貴金属の担持量
をこれ以上増加させても活性は向上せず、その有効利用
が図れない。また触媒貴金属の担持量がこれより少ない
と、実用上十分な活性が得られない。
【００２０】なお、第１触媒貴金属及び第２触媒貴金属
を各多孔質担体に担持させるには、その塩化物や硝酸塩
等を用いて、含浸法、噴霧法、スラリー混合法などを利
用して従来と同様に担持させることができる。第１触媒
担持層に含まれるＮＯx 吸蔵材としては、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種を用
いることができる。アルカリ金属としてはリチウム、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシ
ウムが挙げられる。また、アルカリ土類金属とは周期表
２Ａ族元素をいい、バリウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムが挙げられる。
を各多孔質担体に担持させるには、その塩化物や硝酸塩
等を用いて、含浸法、噴霧法、スラリー混合法などを利
用して従来と同様に担持させることができる。第１触媒
担持層に含まれるＮＯx 吸蔵材としては、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種を用
いることができる。アルカリ金属としてはリチウム、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシ
ウムが挙げられる。また、アルカリ土類金属とは周期表
２Ａ族元素をいい、バリウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムが挙げられる。
【００２１】ＮＯx 吸蔵材の含有量は、第１多孔質担体
１００ｇに対して０．０５〜１．０モルの範囲が望まし
い。含有量が０．０５モルより少ないとＮＯx 吸蔵能力
が小さくＮＯx 浄化性能が低下し、１．０モルを超えて
含有しても、ＮＯx 吸蔵能力が飽和すると同時にＨＣの
エミッションが増加するなどの不具合が生じる。酸素吸
蔵能を有する成分としては、鉄、ニッケル、セリアなど
が挙げられるが、これらのうち耐熱性が最も高いものと
してセリアが代表的に例示される。この成分の含有量
は、第２多孔質担体１００ｇに対して０．０５〜１．０
モル、さらに好ましくは０．１〜０．５モルとすること
ができる。触媒全体の体積１リットル当たりに換算すれ
ば、０．０２５〜０．５モルが好ましく、特に望ましく
は０．０５〜０．２５モルである。この成分をこれ以上
多く含有させても効果が飽和し、これより少ない場合は
実用上のその効果が十分に得られない。
１００ｇに対して０．０５〜１．０モルの範囲が望まし
い。含有量が０．０５モルより少ないとＮＯx 吸蔵能力
が小さくＮＯx 浄化性能が低下し、１．０モルを超えて
含有しても、ＮＯx 吸蔵能力が飽和すると同時にＨＣの
エミッションが増加するなどの不具合が生じる。酸素吸
蔵能を有する成分としては、鉄、ニッケル、セリアなど
が挙げられるが、これらのうち耐熱性が最も高いものと
してセリアが代表的に例示される。この成分の含有量
は、第２多孔質担体１００ｇに対して０．０５〜１．０
モル、さらに好ましくは０．１〜０．５モルとすること
ができる。触媒全体の体積１リットル当たりに換算すれ
ば、０．０２５〜０．５モルが好ましく、特に望ましく
は０．０５〜０．２５モルである。この成分をこれ以上
多く含有させても効果が飽和し、これより少ない場合は
実用上のその効果が十分に得られない。
【００２２】第１触媒担持層と第２触媒担持層は、モノ
リス担体基材、メタル担体基材あるいはペレット基材表
面に被覆形成することができる。また例えば基材を第１
触媒担持層とし、その表面に第２触媒担持層を被覆した
構造とすることもできる。なお、第２触媒担持層の厚さ
は１０〜１００μｍの範囲が好ましい。これより厚すぎ
ると排ガスの第１触媒担持層への到達が困難となり、こ
れより薄すぎると第２触媒担持層での反応が不十分とな
るので好ましくない。また第１触媒担持層の厚さは、反
応を十分に行わせるために１０μｍ以上とするのが好ま
しい。 〔実施例〕以下、実施例及び比較例により本発明をさら
に具体的に説明する。なお、以下にいう「部」は全て
「重量部」を意味する。 （実施例１）実施例１の排ガス浄化用触媒の要部断面図
を図１に示す。この排ガス浄化用触媒は、ハニカム形状
の担体基材１と、担体基材１表面に被覆された第１触媒
担持層２と、第１触媒担持層２表面に担持された第２触
媒担持層３とからなり、第１触媒担持層２にはＰｔ２０
とＲｈ２１が担持されるとともにＮＯx 吸蔵材としての
Ｂａ２２が担持され、第２触媒担持層３にはＰｔ３０と
Ｐｄ３１が担持されている。
リス担体基材、メタル担体基材あるいはペレット基材表
面に被覆形成することができる。また例えば基材を第１
触媒担持層とし、その表面に第２触媒担持層を被覆した
構造とすることもできる。なお、第２触媒担持層の厚さ
は１０〜１００μｍの範囲が好ましい。これより厚すぎ
ると排ガスの第１触媒担持層への到達が困難となり、こ
れより薄すぎると第２触媒担持層での反応が不十分とな
るので好ましくない。また第１触媒担持層の厚さは、反
応を十分に行わせるために１０μｍ以上とするのが好ま
しい。 〔実施例〕以下、実施例及び比較例により本発明をさら
に具体的に説明する。なお、以下にいう「部」は全て
「重量部」を意味する。 （実施例１）実施例１の排ガス浄化用触媒の要部断面図
を図１に示す。この排ガス浄化用触媒は、ハニカム形状
の担体基材１と、担体基材１表面に被覆された第１触媒
担持層２と、第１触媒担持層２表面に担持された第２触
媒担持層３とからなり、第１触媒担持層２にはＰｔ２０
とＲｈ２１が担持されるとともにＮＯx 吸蔵材としての
Ｂａ２２が担持され、第２触媒担持層３にはＰｔ３０と
Ｐｄ３１が担持されている。
【００２３】以下、この排ガス浄化用触媒の製造方法を
説明し、構成の詳細な説明に代える。 （１）第１触媒担持層の形成 アルミナ粉末１００部と、アルミナゾル（アルミナ含有
率１０重量％）７０部と、４０重量％硝酸アルミニウム
水溶液１５部及び水３０部を混合し、よく攪拌してスラ
リーを調製した。
説明し、構成の詳細な説明に代える。 （１）第１触媒担持層の形成 アルミナ粉末１００部と、アルミナゾル（アルミナ含有
率１０重量％）７０部と、４０重量％硝酸アルミニウム
水溶液１５部及び水３０部を混合し、よく攪拌してスラ
リーを調製した。
【００２４】そしてコージェライト製のハニカム担体基
材１を水に浸漬し、余分な水滴を吹き払った後、上記ス
ラリー中に浸漬した。スラリーから取り出した後、余分
なスラリーを吹き払い、８０℃で２０分間乾燥し６００
℃で１時間焼成して、ハニカム担体基材表面にアルミナ
コート層を形成した。アルミナのコート量は、ハニカム
担体基材１リットル当たり５０ｇであった。
材１を水に浸漬し、余分な水滴を吹き払った後、上記ス
ラリー中に浸漬した。スラリーから取り出した後、余分
なスラリーを吹き払い、８０℃で２０分間乾燥し６００
℃で１時間焼成して、ハニカム担体基材表面にアルミナ
コート層を形成した。アルミナのコート量は、ハニカム
担体基材１リットル当たり５０ｇであった。
【００２５】次に得られたハニカム担体を所定濃度のジ
ニトロジアンミン白金水溶液中に浸漬し、引き上げて余
分な液滴を吹き払って２５０℃で乾燥してＰｔ２０を担
持した。次いで所定濃度の硝酸ロジウム水溶液中に浸漬
し、引き上げて余分な液滴を吹き払って、２５０℃で乾
燥してＲｈ２１を担持した。コート層中には、第１触媒
担持層のアルミナ１００ｇに対してＰｔが２ｇ担持さ
れ、Ｒｈが０．２ｇ担持されている。
ニトロジアンミン白金水溶液中に浸漬し、引き上げて余
分な液滴を吹き払って２５０℃で乾燥してＰｔ２０を担
持した。次いで所定濃度の硝酸ロジウム水溶液中に浸漬
し、引き上げて余分な液滴を吹き払って、２５０℃で乾
燥してＲｈ２１を担持した。コート層中には、第１触媒
担持層のアルミナ１００ｇに対してＰｔが２ｇ担持さ
れ、Ｒｈが０．２ｇ担持されている。
【００２６】この触媒貴金属が担持されたハニカム担体
を所定濃度の酢酸バリウム水溶液中に浸漬し、引き上げ
て余分な液滴を吹き払って２５０℃で乾燥後５００℃で
焼成してＢａ２２を担持した。これにより第１触媒担持
層２を形成した。Ｂａは、第１触媒担持層のアルミナ１
００ｇに対して金属Ｂａとして０．６モル担持されてい
る。 （２）第２触媒担持層の形成 先に調製されたスラリーに、所定濃度となるようにジニ
トロジアンミン白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液を混
合した。そのスラリーに上記第１触媒担持層２が形成さ
れたハニカム担体基材１を浸漬し、取り出した後余分な
スラリーを吹き払い、８０℃で２０分間乾燥し６００℃
で１時間焼成して、第１触媒担持層２表面に第２触媒担
持層３を形成した。
を所定濃度の酢酸バリウム水溶液中に浸漬し、引き上げ
て余分な液滴を吹き払って２５０℃で乾燥後５００℃で
焼成してＢａ２２を担持した。これにより第１触媒担持
層２を形成した。Ｂａは、第１触媒担持層のアルミナ１
００ｇに対して金属Ｂａとして０．６モル担持されてい
る。 （２）第２触媒担持層の形成 先に調製されたスラリーに、所定濃度となるようにジニ
トロジアンミン白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液を混
合した。そのスラリーに上記第１触媒担持層２が形成さ
れたハニカム担体基材１を浸漬し、取り出した後余分な
スラリーを吹き払い、８０℃で２０分間乾燥し６００℃
で１時間焼成して、第１触媒担持層２表面に第２触媒担
持層３を形成した。
【００２７】この第２触媒担持層３のアルミナのコート
量はハニカム担体基材１の１リットル当たり５０ｇ形成
され、第２触媒担持層のアルミナ１００ｇに対してＰｔ
３０が２ｇ担持され、Ｐｄ３１が０．２ｇ担持されてい
る。 （実施例２）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させて、Ｒｈを担
持せずＰｔとＢａを担持した第１触媒担持層２を形成し
たこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の排ガス
浄化用触媒を調製した。Ｐｔ及びＢａの担持量は実施例
１と同様である。 （実施例３）硝酸パラジウムの代わりに硝酸ロジウムを
用いて、ＰｔとＲｈを担持した第２触媒担持層３を形成
したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の排ガ
ス浄化用触媒を調製した。Ｒｈの担持量は実施例１のＰ
ｄと同様である。 （実施例４）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させてＰｔとＢａ
を担持した第１触媒担持層２を形成し、硝酸パラジウム
の代わりに硝酸ロジウムを用いてＰｔとＲｈを担持した
第２触媒担持層３を形成したこと以外は実施例１と同様
にして、実施例４の排ガス浄化用触媒を調製した。Ｐｔ
及びＢａの担持量は実施例１と同様であり、Ｒｈの担持
量は実施例１のＰｄと同様である。 （実施例５）さらに酸化セリウム（セリア）粉末を混合
したスラリーを用いて第２触媒担持層３を形成したこと
以外は実施例１と同様にして、実施例５の排ガス浄化用
触媒を調製した。セリアは第２触媒担持層のアルミナ１
００ｇに対して０．６モル担持されている。 （実施例６）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させてＰｔとＢａ
を担持した第１触媒担持層２を形成し、硝酸パラジウム
の代わりに硝酸ロジウムを用いかつ酸化セリウム（セリ
ア）粉末を混合したスラリーを用いてＰｔとＲｈ及びＣ
ｅを担持した第２触媒担持層３を形成したこと以外は実
施例１と同様にして、実施例６の排ガス浄化用触媒を調
製した。Ｐｔの担持量は実施例１と同様であり、Ｒｈの
担持量は実施例１のＰｄと同様であって、セリアの担持
量は実施例５と同様である。
量はハニカム担体基材１の１リットル当たり５０ｇ形成
され、第２触媒担持層のアルミナ１００ｇに対してＰｔ
３０が２ｇ担持され、Ｐｄ３１が０．２ｇ担持されてい
る。 （実施例２）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させて、Ｒｈを担
持せずＰｔとＢａを担持した第１触媒担持層２を形成し
たこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の排ガス
浄化用触媒を調製した。Ｐｔ及びＢａの担持量は実施例
１と同様である。 （実施例３）硝酸パラジウムの代わりに硝酸ロジウムを
用いて、ＰｔとＲｈを担持した第２触媒担持層３を形成
したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の排ガ
ス浄化用触媒を調製した。Ｒｈの担持量は実施例１のＰ
ｄと同様である。 （実施例４）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させてＰｔとＢａ
を担持した第１触媒担持層２を形成し、硝酸パラジウム
の代わりに硝酸ロジウムを用いてＰｔとＲｈを担持した
第２触媒担持層３を形成したこと以外は実施例１と同様
にして、実施例４の排ガス浄化用触媒を調製した。Ｐｔ
及びＢａの担持量は実施例１と同様であり、Ｒｈの担持
量は実施例１のＰｄと同様である。 （実施例５）さらに酸化セリウム（セリア）粉末を混合
したスラリーを用いて第２触媒担持層３を形成したこと
以外は実施例１と同様にして、実施例５の排ガス浄化用
触媒を調製した。セリアは第２触媒担持層のアルミナ１
００ｇに対して０．６モル担持されている。 （実施例６）アルミナコート層にジニトロジアンミン白
金水溶液と酢酸バリウム水溶液を含浸させてＰｔとＢａ
を担持した第１触媒担持層２を形成し、硝酸パラジウム
の代わりに硝酸ロジウムを用いかつ酸化セリウム（セリ
ア）粉末を混合したスラリーを用いてＰｔとＲｈ及びＣ
ｅを担持した第２触媒担持層３を形成したこと以外は実
施例１と同様にして、実施例６の排ガス浄化用触媒を調
製した。Ｐｔの担持量は実施例１と同様であり、Ｒｈの
担持量は実施例１のＰｄと同様であって、セリアの担持
量は実施例５と同様である。
【００２８】なお、図２に本実施例の排ガス浄化用触媒
の構成を示す。 （比較例１）アルミナコート量を実施例の倍量のハニカ
ム担体基材１リットル当たり１００ｇとしたこと以外は
実施例１と同様にしてアルミナコート層を形成し、実施
例１の第１触媒担持層の形成と同様にしてＰｔとＲｈと
Ｐｄ及びＢａを均一に担持させて、比較例１の排ガス浄
化用触媒とした。ＰｔとＲｈとＰｄ及びＢａの担持量
は、アルミナ１００ｇに対してそれぞれ２ｇ，０．１
ｇ，０．１ｇ及び０．３モルである。 （比較例２）さらにセリア粉末を混合したスラリーを用
いてアルミナコート層を形成したこと以外は比較例１と
同様にして、比較例２の排ガス浄化用触媒とした。セリ
アの担持量はアルミナ１００ｇに対して０．３モルであ
る。 （性能評価試験）それぞれの排ガス浄化用触媒（容積３
５ｃｃ）を石英製の反応管に設置し、表１に示す２種類
のモデルガスを用いて、Ａ／Ｆ＝１４．５（ストイキ）
からＡ／Ｆ＝２２．０（リーン）へ一定時間（２分間）
毎に変化させながら流速２５リットル／ｍｉｎで通過さ
せ、その時のＮＯx 浄化率を測定した。入りガス温度は
３００℃である。結果を表２に示す。
の構成を示す。 （比較例１）アルミナコート量を実施例の倍量のハニカ
ム担体基材１リットル当たり１００ｇとしたこと以外は
実施例１と同様にしてアルミナコート層を形成し、実施
例１の第１触媒担持層の形成と同様にしてＰｔとＲｈと
Ｐｄ及びＢａを均一に担持させて、比較例１の排ガス浄
化用触媒とした。ＰｔとＲｈとＰｄ及びＢａの担持量
は、アルミナ１００ｇに対してそれぞれ２ｇ，０．１
ｇ，０．１ｇ及び０．３モルである。 （比較例２）さらにセリア粉末を混合したスラリーを用
いてアルミナコート層を形成したこと以外は比較例１と
同様にして、比較例２の排ガス浄化用触媒とした。セリ
アの担持量はアルミナ１００ｇに対して０．３モルであ
る。 （性能評価試験）それぞれの排ガス浄化用触媒（容積３
５ｃｃ）を石英製の反応管に設置し、表１に示す２種類
のモデルガスを用いて、Ａ／Ｆ＝１４．５（ストイキ）
からＡ／Ｆ＝２２．０（リーン）へ一定時間（２分間）
毎に変化させながら流速２５リットル／ｍｉｎで通過さ
せ、その時のＮＯx 浄化率を測定した。入りガス温度は
３００℃である。結果を表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
実施例１と比較例１の比較及び実施例５と比較例２の比
較より、第１触媒担持層２と第２触媒担持層３に各成分
を分けて担持した実施例の方がＮＯx 浄化率が向上して
いることが明らかである。
較より、第１触媒担持層２と第２触媒担持層３に各成分
を分けて担持した実施例の方がＮＯx 浄化率が向上して
いることが明らかである。
【００３１】各実施例どうしを比較すると、実施例１よ
り実施例２の方がＮＯx 浄化率が高く、実施例３より実
施例４の方がＮＯx 浄化率が高い。したがって第１触媒
担持層２の第１触媒貴金属としてはＰｔのみを担持した
方が好ましいことがわかる。また、実施例１より実施例
３の方がＮＯx 浄化率が高く、実施例２より実施例４の
方がＮＯx 浄化率が高い。したがって第２触媒担持層３
の第２触媒貴金属としては、Ｒｈを含むのが好ましいこ
とが明らかである。
り実施例２の方がＮＯx 浄化率が高く、実施例３より実
施例４の方がＮＯx 浄化率が高い。したがって第１触媒
担持層２の第１触媒貴金属としてはＰｔのみを担持した
方が好ましいことがわかる。また、実施例１より実施例
３の方がＮＯx 浄化率が高く、実施例２より実施例４の
方がＮＯx 浄化率が高い。したがって第２触媒担持層３
の第２触媒貴金属としては、Ｒｈを含むのが好ましいこ
とが明らかである。
【００３２】さらに、実施例１より実施例５の方がＮＯ
x 浄化率が高く、実施例４より実施例６の方がＮＯx 浄
化率が高い。したがって第２触媒担持層３には、さらに
セリアを担持させるのが好ましいことが明らかである。
x 浄化率が高く、実施例４より実施例６の方がＮＯx 浄
化率が高い。したがって第２触媒担持層３には、さらに
セリアを担持させるのが好ましいことが明らかである。
【００３３】
【発明の効果】すなわち第１発明の排ガス浄化用触媒に
よれば、排ガス中の還元性成分によるＮＯx の酸化反応
の阻害が生じずＮＯx は効率よくＮＯx 吸蔵材に吸蔵さ
れるので、ＮＯx 浄化性能が向上する。また第１触媒貴
金属がＰｔのみからなる場合には、ＮＯなどの酸化が一
層活発となり、ＮＯx 吸蔵作用が一層向上する。またＰ
ｔ近傍にＰｄやＲｈが存在しないので、Ｐｔ表面にＲｈ
やＰｄが濃縮されることがなく、Ｐｔの高い触媒活性が
示される。したがってＮＯx の浄化性能が一層向上す
る。
よれば、排ガス中の還元性成分によるＮＯx の酸化反応
の阻害が生じずＮＯx は効率よくＮＯx 吸蔵材に吸蔵さ
れるので、ＮＯx 浄化性能が向上する。また第１触媒貴
金属がＰｔのみからなる場合には、ＮＯなどの酸化が一
層活発となり、ＮＯx 吸蔵作用が一層向上する。またＰ
ｔ近傍にＰｄやＲｈが存在しないので、Ｐｔ表面にＲｈ
やＰｄが濃縮されることがなく、Ｐｔの高い触媒活性が
示される。したがってＮＯx の浄化性能が一層向上す
る。
【００３４】また第２触媒貴金属がＲｈの場合には、Ｒ
ｈは高い還元活性を示すためＮＯxは一層効率よく還元
され、ＮＯx の浄化性能が一層向上する。さらに第２触
媒担持層に酸素吸蔵能を有する成分が含まれる場合に
は、その成分がＮＯx の還元に使用された残部のＨＣや
ＣＯなどの還元性成分の酸化に寄与するので、三元活性
が一層向上する。
ｈは高い還元活性を示すためＮＯxは一層効率よく還元
され、ＮＯx の浄化性能が一層向上する。さらに第２触
媒担持層に酸素吸蔵能を有する成分が含まれる場合に
は、その成分がＮＯx の還元に使用された残部のＨＣや
ＣＯなどの還元性成分の酸化に寄与するので、三元活性
が一層向上する。
【００３５】また、酸素吸蔵能を有する成分がセリアの
場合には、耐熱性が向上する。
場合には、耐熱性が向上する。
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の構成を
説明する模式的断面図である。
説明する模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例６の排ガス浄化用触媒の構成を
説明する模式的断面図である。
説明する模式的断面図である。
１：担体基材 ２：第１触媒担持層 ３：
第２触媒担持層
第２触媒担持層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ
(72)発明者 三好 直人
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 竹島 伸一
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 田中 俊明
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 特開 昭62−197148（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−246159（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−71536（ＪＰ，Ａ)
国際公開93／008383（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01J 21/00 - 38/74
B01D 53/94
Claims (3)
- 【請求項１】 リーン時にＮＯ x をＮＯ x 吸蔵材に吸蔵
し、ストイキ・リッチ時にＮＯ x 吸蔵材から放出された
ＮＯ x を還元浄化する触媒であって、 第１多孔質担体と、該第１多孔質担体に担持された白金
及びロジウムの少なくとも１種からなる第１触媒貴金属
と、該第１多孔質担体に含まれたアルカリ金属及びアル
カリ土類金属から選ばれる少なくとも一種のＮＯ x 吸蔵
材と、よりなる第１触媒担持層と、 第２多孔質担体と、該第２多孔質担体に担持された第２
触媒貴金属と、よりなり該第１触媒担持層上に被覆され
た第２触媒担持層と、を含んで構成されることを特徴と
する排ガス浄化用触媒。 - 【請求項２】 前記第２触媒担持層には酸素吸蔵能を有
する成分をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の
排ガス浄化用触媒。 - 【請求項３】 前記酸素吸蔵能を有する成分はセリアで
あることを特徴とする請求項２記載の排ガス浄化用触
媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29178994A JP3532979B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 排ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29178994A JP3532979B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 排ガス浄化用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08141394A JPH08141394A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3532979B2 true JP3532979B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=17773455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29178994A Expired - Lifetime JP3532979B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 排ガス浄化用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3532979B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9713428D0 (en) * | 1997-06-26 | 1997-08-27 | Johnson Matthey Plc | Improvements in emissions control |
| JP4438114B2 (ja) * | 1999-01-14 | 2010-03-24 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の排ガス浄化方法，排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 |
| JP2001276622A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Isuzu Motors Ltd | 窒素酸化物吸蔵還元触媒 |
| JP2003080081A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-18 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
| WO2006001077A1 (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-05 | Hitachi, Ltd. | 内燃機関用排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 |
| KR101448734B1 (ko) * | 2009-03-09 | 2014-10-08 | 현대자동차 주식회사 | 질소 산화물 저감 촉매 및 이를 이용한 배기 장치 |
| JPWO2011118047A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2013-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
| JP5604497B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2014-10-08 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP29178994A patent/JP3532979B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08141394A (ja) | 1996-06-04 |
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