[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5982987B2 - 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒 Download PDF

Info

Publication number
JP5982987B2
JP5982987B2 JP2012097580A JP2012097580A JP5982987B2 JP 5982987 B2 JP5982987 B2 JP 5982987B2 JP 2012097580 A JP2012097580 A JP 2012097580A JP 2012097580 A JP2012097580 A JP 2012097580A JP 5982987 B2 JP5982987 B2 JP 5982987B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite oxide
supported
exhaust gas
catalyst
catalyst layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012097580A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013223840A (ja
Inventor
久也 川端
久也 川端
赤峰 真明
真明 赤峰
益寛 松村
益寛 松村
重津 雅彦
雅彦 重津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2012097580A priority Critical patent/JP5982987B2/ja
Priority to CN201380021565.1A priority patent/CN104271237B/zh
Priority to PCT/JP2013/001747 priority patent/WO2013161167A1/ja
Priority to US14/395,629 priority patent/US9174198B2/en
Priority to DE112013002163.3T priority patent/DE112013002163T5/de
Publication of JP2013223840A publication Critical patent/JP2013223840A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5982987B2 publication Critical patent/JP5982987B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244Coatings comprising several layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248Coatings comprising impregnated particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1023Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1025Rhodium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2061Yttrium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2063Lanthanum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20715Zirconium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/407Zr-Ce mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022Two layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/01Engine exhaust gases
    • B01D2258/014Stoichiometric gasoline engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/61310-100 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒材、及び同触媒材を触媒担体基材上に形成した触媒層に含有する排気ガス浄化用触媒に関する。
自動車等の車両においては、HC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOx(窒素酸化物)等の大気汚染物質を含んだ排気ガスを浄化するために、エンジンの排気系に排気ガス浄化用触媒が備えられている。そして、かかる排気ガス浄化用触媒を用いて、HC及びCOが酸化されて浄化され、NOxが還元されて浄化される。
従来、このような排気ガス浄化用触媒として、例えば高比表面積を有するアルミナや酸素吸蔵放出能を有するCeZr系複合酸化物などの触媒担体表面に、例えばPdやRhなどの触媒金属を高分散状態で担持させた排気ガス浄化用触媒材が用いられ、排気ガスの浄化が行われている。
例えば特許文献1には、触媒担体基材上にRhを含有する上側触媒層とPdを含有する下側触媒層とを備えた排気ガス浄化用触媒であって、上側触媒層は、CeとZrとNdとアルカリ土類金属Mとを含有するCeZrNdM複合酸化物粒子と、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物がアルミナ粒子の表面に担持されてなるZrLa−アルミナ粒子とを備え、CeZrNdM複合酸化物粒子とZrLa−アルミナ粒子とにRhを分散して担持した排気ガス浄化用触媒が開示されている。
特開2011−161421号公報
しかしながら、特許文献1に記載の排気ガス浄化用触媒は、ZrLa複合酸化物を担持したアルミナにRhを担持させるときに、RhがZrLa複合酸化物に担持されると共にアルミナにも担持されることとなる。そして、Rhを担持したアルミナを含む排気ガス浄化用触媒がエンジンの排気系に備えられ、高温の排気ガスに長時間曝されると、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することにより排気ガスの浄化性能の低下を引き起こし得る。
そこで、本発明は、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制し、排気ガス浄化性能を向上させることができる排気ガス浄化用触媒材及び同触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
まず、本願の請求項1に係る発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒であって、前記排気ガス浄化用触媒材は、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物を含み、該複合酸化物にRhが担持され、前記触媒担体基材上にRhを含有する前記触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成され、前記Rhを含有する触媒層にさらに、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Laアルミナとが含まれていることを特徴とする。
また、本願の請求項2に係る発明は、前記請求項1に係る発明において、前記Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれていることを特徴とする。
更に、本願の請求項3に係る発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒であって、前記排気ガス浄化用触媒材は、主成分としてのZrO と、2質量%以上10質量%以下のLa と、2質量%以上20質量%以下のY とを含有するZrLaY複合酸化物を含み、該複合酸化物にRhが担持され、前記触媒担体基材上にRhを含有する前記触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成され、前記Rhを含有する触媒層にさらに、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物と、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物が担持されたZrLa複合酸化物担持アルミナであって、ZrLa複合酸化物担持アルミナにRhが担持されたZrLa複合酸化物担持アルミナと、Laアルミナとが含まれていることを特徴とする。ここで、当該ZrLa複合酸化物はYを含まないものであり、前記ZrLaY複合酸化物とは異なるものである。
また更に、本願の請求項4に係る発明は、前記請求項3に係る発明において、前記Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれていることを特徴とする。
以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
まず、本願の請求項1に係る発明によれば、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持させた排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒を採用することで、ZrLa複合酸化物が担持されたアルミナにRhを担持した触媒成分を含む排気ガス浄化用触媒材において、前記触媒成分の少なくとも一部をZrLaY複合酸化物にRhを担持した触媒成分に代えた場合に、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制することができると共に、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さいZrLaY複合酸化物によってRhが失活することを抑制することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。即ち、当該ZrLaY複合酸化物はZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さい、換言すれば、ZrLaY複合酸化物が凝集し難いことにより、当該ZrLaY複合酸化物表面でのRhの分散度が維持し易くなり、熱エージングを経た後の浄化性能がZrLa複合酸化物を用いた場合よりも向上する。
また、触媒担体基材上にRhを含有する触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、Rhを含有する触媒層は、Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成されていることにより、Rhを含有する触媒層とPdを含有する触媒層を設けることで、前記効果を有効に奏することができる。
また、Rhを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物が含まれることにより、Rhを介して酸素をZrCe系複合酸化物内部に取り込み、且つ、取り込んだ酸素を酸素濃度の低い部分に送り出すことができ、前記効果をさらに有効に奏することができる。
また、本願の請求項2に係る発明によれば、Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれることにより、前記効果を有効に奏することができる。
更に、本願の請求項3に係る発明によれば、主成分としてのZrO と、2質量%以上10質量%以下のLa と、2質量%以上20質量%以下のY とを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持させた排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒を採用することで、ZrLa複合酸化物が担持されたアルミナにRhを担持した触媒成分を含む排気ガス浄化用触媒材において、前記触媒成分の少なくとも一部をZrLaY複合酸化物にRhを担持した触媒成分に代えた場合に、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制することができると共に、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さいZrLaY複合酸化物によってRhが失活することを抑制することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。即ち、当該ZrLaY複合酸化物はZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さい、換言すれば、ZrLaY複合酸化物が凝集し難いことにより、当該ZrLaY複合酸化物表面でのRhの分散度が維持し易くなり、熱エージングを経た後の浄化性能がZrLa複合酸化物を用いた場合よりも向上する。
また、触媒担体基材上にRhを含有する触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成されていることにより、Rhを含有する触媒層とPdを含有する触媒層を設けることで、前記効果を有効に奏することができる。
また、Rhを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物が含まれることにより、Rhを介して酸素をZrCe系複合酸化物内部に取り込み、且つ、取り込んだ酸素を酸素濃度の低い部分に送り出すことができ、前記効果をさらに有効に奏することができる。
また更に、本願の請求項4に係る発明によれば、Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれることにより、前記効果を有効に奏することができる。
実施例及び比較例として用いたRh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物の酸化物含有率を示す図である。 Rh担持ZrLaY複合酸化物におけるY含有率とライトオフ温度の測定結果との関係を示すグラフである。 Rh担持ZrLaY複合酸化物におけるLa含有率とライトオフ温度の測定結果との関係を示すグラフである。 実施例及び比較例として用いたRh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物のLa含有率とY含有率とを示す図である。 本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒のライトオフ温度の測定結果を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒として、主成分としてのZrOと、Laと、Yとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持した排気ガス浄化用触媒材を触媒担体基材上に形成した触媒層に含ませたものを用いた。
排気ガス浄化用触媒材として、主成分としてのZrOと、Laと、Yとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLaY複合酸化物においてLa含有率とY含有率とをそれぞれ変化させたもの、具体的には14種類のRh担持ZrLaY複合酸化物を実施例として用い、排気ガス浄化性能を評価した。
また、主成分としてのZrOと、Laとを含有するZrLa複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLa複合酸化物においてLa含有率を変化させたもの、具体的には3種類のRh担持ZrLa複合酸化物と、主成分としてのZrOと、Yとを含有するZrY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrY複合酸化物においてY含有率を変化させたもの、具体的には3種類のRh担持ZrY複合酸化物とを比較例として用い、これらについても排気ガス浄化性能を評価した。
<触媒材の調製>
実施例において、排気ガス浄化用触媒材としてのRh担持ZrLaY複合酸化物を調製する際には先ず、Zr、La及びYの各硝酸塩を混合し、水を加えて室温で約1時間撹拌する。次に、この硝酸塩混合溶液とアルカリ性溶液(好ましくは28%アンモニア水)とを室温から80℃の温度で混合して中和処理をする。そして、中和処理により白濁した溶液を一昼夜放置した上で、遠心分離器により沈殿物を分離させ、上澄み液を除去して得られたケーキを十分に水洗し、水洗後のケーキを約150℃の温度で乾燥させ、その後に500℃の温度に5時間保持して加熱焼成し、粉砕してZrLaY複合酸化物の粉末を得た。
次に、得られたZrLaY複合酸化物の粉末に対して、硝酸ロジウム溶液を加えて混合し、混合後に蒸発乾固させる。蒸発乾固後に、得られた乾固物を粉砕し、大気中で加熱焼成することにより、ZrLaY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLaY複合酸化物を得た。
比較例では、排気ガス浄化用触媒材としてのRh担持ZrLa複合酸化物の調製として、実施例に係るRh担持ZrLaY複合酸化物の調製におけるZr、La及びYの各硝酸塩を混合することに代えてZr及びLaの各硝酸塩を混合すること以外は同様にして行うことができ、かかる調製によってZrLa複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLa複合酸化物を得た。
また、排気ガス浄化用触媒材としてのRh担持ZrY複合酸化物の調製として、実施例に係るRh担持ZrLaY複合酸化物の調製におけるZr、La及びYの各硝酸塩を混合することに代えてZr及びYの各硝酸塩を混合すること以外は同様にして行うことができ、かかる調製によってZrY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrY複合酸化物を得た。
<触媒層の形成>
次に、排気ガス浄化性能を評価するために、実施例に係るRh担持ZrLaY複合酸化物、比較例に係るRh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物をそれぞれ触媒担体基材としてのハニカム担体にコーティングし、ハニカム担体基材上に触媒層を形成する。
実施例では、Rh担持ZrLaY複合酸化物とバインダーとしての硝酸ジルコニルと水とを混合してスラリーを調製し、該スラリーにハニカム担体を浸漬させ、その後に引き上げて余分なスラリーをエアブローにより吹き飛ばし、乾燥させてハニカム担体上にRh担持ZrLaY複合酸化物を含む触媒層を形成する。ハニカム担体に所定量の触媒層が形成されるまでスラリーへの浸漬、エアブロー及び乾燥を繰り返し、所定量の触媒層が形成されると、ハニカム担体を500℃の温度に保持して加熱焼成し、ハニカム担体上にRh担持ZrLaY複合酸化物を含む触媒層を形成した。
比較例についても、実施例に係るRh担持ZrLaY複合酸化物を含む触媒層の形成においてRh担持ZrLaY複合酸化物に代えてRh担持ZrLa複合酸化物又はRh担持ZrY複合酸化物を用いること以外は同様にして行うことができ、かかる方法によって、ハニカム担体上にRh担持ZrLa複合酸化物を含む触媒層及びRh担持ZrY複合酸化物を含む触媒層をそれぞれ形成した。なお、実施例及び比較例では、触媒材が異なること以外は同様の条件で行った。
図1は、実施例及び比較例として用いたRh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物の酸化物含有率を示す図である。図1に示すように、実施例1から実施例6では、ZrLaY複合酸化物においてLa含有率を略一定(6質量%から7質量%)にしてY含有率を変化させ、実施例4及び実施例7から実施例10では、ZrLaY複合酸化物においてY含有率を一定(10質量%)にしてLa含有率を変化させ、実施例1、実施例11及び実施例12では、ZrLaY複合酸化物においてY含有率を一定(2質量%)にしてLa含有率を変化させ、実施例13及び実施例14では、ZrLaY複合酸化物においてY含有率を一定(20質量%)にしてLa含有率を変化させた。
また、図1に示すように、比較例1、比較例3及び比較例4では、ZrLa複合酸化物においてLa含有率を変化させ、比較例2、比較例5及び比較例6では、ZrY複合酸化物においてY含有率を変化させた。
<排気ガス浄化性能評価>
次に、Rh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物を含む触媒層をそれぞれ形成したハニカム担体を大気雰囲気中で1000℃の温度に24時間保持するエージングを行った後に、直径2.54cm、長さ50mmの円筒状に切り出した。なお、ハニカム担体は、セル密度が3.5mil/600cpsiのものを用いた。
そして、このハニカム担体を固定床流通式反応評価装置に取り付けて、モデルガスを流し、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を測定した。ライトオフ温度は、モデルガスのガス温度を常温から漸次上昇させ、HC、CO及びNOxの浄化率が50%に達したときのガス温度である。
モデルガスのガス組成を以下の表1に示す。モデルガスは、理論空燃比A/F=14.7のメインストリームガスを定常的に流しつつ、表1に示した所定量の変動用ガスを周期1Hzで変動させ、A/Fを±0.9の振幅で強制的に振動させた。モデルガスはまた、空間速度SVを60000/時間とし、その昇温速度を30℃/分とした。
Figure 0005982987
図1にはまた、実施例及び比較例として用いたRh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物のライトオフ温度の測定結果を示している。図2は、Rh担持ZrLaY複合酸化物におけるY含有率とライトオフ温度の測定結果との関係を示すグラフであり、図1に示す実施例1から実施例6及び比較例1のHC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度の測定結果を示している。
図1及び図2に示すように、HCの浄化に関するライトオフ温度について、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてLa含有率を略一定(6質量%から7質量%)にしてY含有率を変化させた場合、Y含有率が2質量%から15質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例1から実施例6)はいずれも、La含有率が6質量%であるがY含有率がゼロであるRh担持ZrLa複合酸化物(比較例1)に対して、HCの浄化に関するライトオフ温度が低下している。
CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度についてもそれぞれ、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてLa含有率を略一定(6質量%から7質量%)にしてY含有率を変化させた場合、Y含有率が2質量%から15質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例1から実施例6)はいずれも、La含有率が6質量%であるがY含有率がゼロであるRh担持ZrLa複合酸化物(比較例1)に対して、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
図1に示す実施例11、実施例7、実施例13及び比較例3のライトオフ温度の測定結果から分かるように、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてLa含有率を2質量%にしてY含有率を変化させた場合においても、Y含有率が2質量%から20質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例11、実施例7及び実施例13)はいずれも、La含有率が2質量%であるがY含有率がゼロであるRh担持ZrLa複合酸化物(比較例3)に対して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
また、図1に示す実施例12、実施例10、実施例14及び比較例4のライトオフ温度の測定結果から分かるように、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてLa含有率を10質量%にしてY含有率を変化させた場合においても、Y含有率が2質量%から20質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例12、実施例10及び実施例14)はいずれも、La含有率が10質量%であるがY含有率がゼロであるRh担持ZrLa複合酸化物(比較例4)に対して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
このように、主成分としてのZrOとLaとYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLaY複合酸化物を排気ガス浄化用触媒材として用いることで、Rh担持ZrLa複合酸化物を排気ガス浄化用触媒材として用いる場合に比して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を低下させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
また、図3は、Rh担持ZrLaY複合酸化物におけるLa含有率とライトオフ温度の測定結果との関係を示すグラフであり、図1に示す実施例4、実施例7から実施例10及び比較例2のHC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度の測定結果を示している。
図1及び図3に示すように、HCの浄化に関するライトオフ温度について、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてY含有率を一定(10質量%)にしてLa含有率を変化させた場合、La含有率が2質量%から10質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例4及び実施例7から実施例10)はいずれも、Y含有率が10質量%であるがLa含有率がゼロであるRh担持ZrY複合酸化物(比較例2)に対して、HCの浄化に関するライトオフ温度が低下している。
CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度についてもそれぞれ、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてY含有率を一定(10質量%)にしてLa含有率を変化させた場合、La含有率が2質量%から10質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例4及び実施例7から実施例10)はいずれも、Y含有率が10質量%であるがLa含有率がゼロであるRh担持ZrY複合酸化物(比較例2)に対して、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
図1に示す実施例11、実施例1、実施例12及び比較例5のライトオフ温度の測定結果から分かるように、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてY含有率を2質量%にしてLa含有率を変化させた場合においても、La含有率が2質量%から10質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例11、実施例1及び実施例12)はいずれも、Y含有率が2質量%であるがLa含有率がゼロであるRh担持ZrY複合酸化物(比較例5)に対して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
また、図1に示す実施例13、実施例14及び比較例6のライトオフ温度の測定結果から分かるように、Rh担持ZrLaY複合酸化物においてY含有率を20質量%にしてLa含有率を変化させた場合においても、La含有率が2質量%から10質量%であるRh担持ZrLaY複合酸化物(実施例13及び実施例14)はいずれも、Y含有率が20質量%であるがLa含有率がゼロであるRh担持ZrY複合酸化物(比較例6)に対して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度がそれぞれ低下している。
このように、主成分としてのZrOとLaとYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLaY複合酸化物を排気ガス浄化用触媒材として用いることで、Rh担持ZrY複合酸化物を排気ガス浄化用触媒材として用いる場合に対しても、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度をそれぞれ低下させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
図4は、実施例及び比較例として用いたRh担持ZrLaY複合酸化物、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物のLa含有率とY含有率とを示す図であり、図4では、実施例1から実施例14のRh担持ZrLaY複合酸化物をそれぞれW1からW14として白丸で表示し、比較例1、比較例3及び比較例4のRh担持ZrLa複合酸化物をそれぞれC1、C3及びC4として黒丸で表示し、比較例2、比較例5及び比較例6のRh担持ZrLa複合酸化物をそれぞれC2、C5及びC6として黒丸で表示している。
図4ではまた、実施例1から実施例14のRh担持ZrLaY酸化物において、La含有率の最大値及び最小値の実施例をそれぞれ破線で繋ぐとともに、Y含有率の最大値及び最小値の実施例をそれぞれ破線で繋いで表示しているが、この破線によって囲まれる領域内のY含有率とLa含有率とを有するRh担持ZrLaY酸化物では、Rh担持ZrLa複合酸化物及びRh担持ZrY複合酸化物に比して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を低下させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
このように、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrLaY複合酸化物を排気ガス浄化用触媒材として用いることで、Rh担持ZrLa複合酸化物を用いる場合に比して、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を低下させることができ、排気ガス浄化性能を向上させることができる。
<BET比表面積の測定>
本実施形態ではまた、ライトオフ温度の測定による排気ガス浄化性能評価に加え、実施例4に用いたZrLaY複合酸化物、比較例1に用いたZrLa複合酸化物及び比較例2に用いたZrY複合酸化物について、フレッシュ時(エージング前)及びエージング後のBET比表面積をN吸着法により測定した。また、Zrを含有するZr酸化物(ZrO)についてもBET比表面積を測定した。なお、エージングは、2%O、10%HO及び残部Nの雰囲気において、1000℃の温度に24時間保持することにより行った。
ZrLaY複合酸化物、ZrLa複合酸化物、ZrY複合酸化物及びZr酸化物について、フレッシュ時(エージング前)及びエージング後のBET比表面積の測定結果を以下の表2に示す。表2では、ZrLaY複合酸化物、ZrLa複合酸化物、ZrY複合酸化物及びZr酸化物について各酸化物の含有率も示している。
Figure 0005982987
表2に示すように、ZrLaY複合酸化物は、フレッシュ時にはZrLa複合酸化物に比してBET比表面積が小さいものの、エージング後にはZrLa複合酸化物に比してBET比表面積が大きくなっており、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さくなっている。
また、ZrLaY複合酸化物は、フレッシュ時及びエージング後にZrY複合酸化物に比してBET比表面積が大きく、且つZrY複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さくなっている。また、ZrLaY複合酸化物は、フレッシュ時及びエージング後にZr酸化物に比してBET比表面積が大きく、且つZr酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さくなっている。
このように、ZrLaY複合酸化物は、ZrLa複合酸化物、ZrY複合酸化物及びZr酸化物に比して高温時における比表面積の低下が小さく、ZrLaY複合酸化物にRhを担持した場合、ZrLa複合酸化物、ZrY複合酸化物及びZr酸化物にそれぞれRhを担持した場合に比して、Rhが凝集することを抑制することができ、触媒の耐熱性を向上させることができる。
本実施形態ではまた、触媒担体基材上にRhを含有するRh含有触媒層とPdを含有するPd含有触媒層を形成すると共にPd含有触媒層よりも排気ガス通路側にRh含有触媒層を形成した排気ガス浄化用触媒において、Rh含有触媒層にRh担持ZrLaY複合酸化物、具体的には主成分としてのZrOと2質量%以上10質量%以下のLと2質量%以上20質量%以下のYとを含有するRh担持ZrLaY複合酸化物を含ませたものを用い、排気ガス浄化性能を評価した。
排気ガス浄化用触媒として、Rh含有触媒層である上側触媒層に、ZrCe系複合酸化物としてZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物にRhを担持したRh担持ZrCeNd複合酸化物と、前述した実施例5のRh担持ZrLaY複合酸化物と、触媒金属が担持されていないLa含有アルミナとを触媒成分として混合し、Pd含有触媒層である下側触媒層に、ZrCeNd複合酸化物にPdを担持したPd担持ZrCeNd複合酸化物と、LaアルミナにPdを担持したPd担持Laアルミナと、触媒金属が担持されていないZrCeNd複合酸化物とを触媒成分として混合したものを実施例Aとして用い、排気ガス浄化性能を評価した。
また、実施例Aの上側触媒層に含まれるRh担持ZrLaY複合酸化物の半分を、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物を担持したアルミナにRhを担持させたものに代えたものを実施例Bとして用い、排気ガス浄化性能を評価した。
一方、実施例Aの上側触媒層に含まれるRh担持ZrLaY複合酸化物を全て、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物を担持した活性アルミナにRhを担持させたものに代えたものを比較例Aとして用い、これについても排気ガス浄化性能を評価した。
実施例A、実施例B及び比較例Aとして用いた排気ガス浄化用触媒の上側触媒層及び下側触媒層の触媒成分を以下の表3に示す。表3では、Rh担持ZrCeNd複合酸化物をRh担持ZrCeNdOと表し、Rh担持ZrLaY複合酸化物をRh担持ZrLaYOと表し、Pd担持ZrCeNd複合酸化物をPd担持ZrCeNdOと表し、ZrLa複合酸化物を担持した活性アルミナにRhを担持させたものをRh担持ZrLaアルミナと表している。
Figure 0005982987
排気ガス浄化性能の評価に用いた実施例Aに係る排気ガス浄化用触媒の調製について説明する。
<下側触媒層の触媒材の調製>
ZrCeNd複合酸化物を調製する際には先ず、Zr、Ce及びNdの各硝酸塩を混合し、水を加えて室温で約1時間撹拌し、この硝酸塩混合溶液とアンモニア水とを混合して中和処理をする。そして、中和処理により白濁した溶液を一昼夜放置した上で、遠心分離器により沈殿物を分離させ、上澄み液を除去して得られたケーキを十分に水洗し、水洗後のケーキを約150℃の温度で乾燥させ、その後に500℃の温度に5時間保持して加熱焼成し、粉砕してZrCeNd複合酸化物の粉末を得た。ZrCeNd複合酸化物は、酸化物含有率(質量%)をZrO/CeO/Nd=55/35/10に設定した。
また、Pd担持ZrCeNd複合酸化物を調製する際には先ず、ZrCeNd複合酸化物の粉末が、ZrCeNd複合酸化物の調製と同様にして得られるが、ZrCeNd複合酸化物は、酸化物含有率(質量%)をZrO/CeO/Nd=67/23/10に設定した。次に、ZrLaY複合酸化物の粉末に対して、硝酸パラジウム溶液を加えて混合し、混合後に蒸発乾固させ、得られた乾固物を粉砕し、大気中で加熱焼成することにより、ZrCeNd複合酸化物にPdが担持されたPd担持ZrCeNd複合酸化物を得た。
Pd担持Laアルミナは、Laを4質量%添加してなる活性アルミナの粉末に、硝酸パラジウム溶液を滴下して、500℃の温度で加熱焼成することにより、Pd担持Laアルミナを得る。
<上側触媒層の触媒材の調製>
Rh担持ZrCeNd複合酸化物を調製する際には先ず、ZrCeNd複合酸化物の粉末が、下側触媒層のZrCeNd複合酸化物の調製と同様にして得られるが、ZrCeNd複合酸化物は、酸化物含有率(質量%)をZrO/CeO/Nd=80/10/10に設定した。次に、ZrCeNd複合酸化物の粉末に対して、硝酸ロジウム溶液を加えて混合し、混合後に蒸発乾固させ、得られた乾固物を粉砕し、大気中で加熱焼成することにより、ZrCeNd複合酸化物にRhが担持されたRh担持ZrCeNd複合酸化物を得る。
また、Rh担持ZrLaY複合酸化物の調製については先ず、ZrLaY複合酸化物の粉末が、下側触媒層のZrCeNd複合酸化物の調製においてZr、Ce及びNdの各硝酸塩を混合することに代えてZr、La及びYの各硝酸塩を混合すること以外は同様にして得られる。ZrLaY複合酸化物は、酸化物含有率(質量%)をZrO/La/Y=84/6/10に設定した。次に、ZrLaY複合酸化物の粉末に対して、硝酸ロジウム溶液を加えて混合し、混合後に蒸発乾固させ、得られた乾固物を粉砕し、大気中で加熱焼成することにより、ZrLaY複合酸化物にRhが担持されたRh担持ZrLaY複合酸化物を得た。
Laアルミナは、Laを4質量%添加してなる活性アルミナの粉末を用いる。
<下側触媒層の形成>
下側触媒層の触媒材の調製において得られたZrCeNd複合酸化物、Pd担持ZrCeNd複合酸化物及びPd担持Laアルミナとバインダーとしての硝酸ジルコニルと水とを混合してスラリーを調製し、該スラリーにハニカム担体を浸漬させ、その後に引き上げて余分なスラリーをエアブローにより吹き飛ばし、乾燥させてハニカム担体上に下側触媒層を形成する。ハニカム担体に所定量の下側触媒層が形成されるまでスラリーへの浸漬、エアブロー及び乾燥を繰り返し、所定量の下側触媒層が形成されると、ハニカム担体を500℃の温度に保持して加熱焼成し、ハニカム担体上に下側触媒層を形成した。
<上側触媒層の形成>
上側触媒層の触媒材の調製において得られたRh担持ZrCeNd複合酸化物、Rh担持ZrLaY複合酸化物及びLaアルミナとバインダーとしての硝酸ジルコニルと水とを混合してスラリーを調製し、該スラリーに実施例Aに係る下側触媒層を形成したハニカム担体を浸漬させ、その後に引き上げて余分なスラリーをエアブローにより吹き飛ばし、乾燥させてハニカム担体上に下側触媒層の上に上側触媒層を形成する。所定量の上側触媒層が形成されるまでスラリーへの浸漬、エアブロー及び乾燥を繰り返し、所定量の上側触媒層が形成されると、ハニカム担体を500℃の温度に保持して加熱焼成し、ハニカム担体上に下側触媒層の上に上側触媒層を形成した。
次に、実施例Bに係る排気ガス浄化用触媒の調製について説明する。
<下側触媒層の触媒材の調製>
下側触媒層の触媒材の調製については、実施例Aの下側触媒層の触媒材の調製と同様にして行い、ZrCeNd複合酸化物、Pd担持ZrCeNd複合酸化物及びPd担持Laアルミナを得た。
<上側触媒層の触媒材の調製>
上側触媒層の触媒材の調製についても、実施例Aの下側触媒層の触媒材の調製と同様にして行い、Rh担持ZrCeNd複合酸化物、Rh担持ZrLaY複合酸化物及びLaアルミナを得たが、Rh担持ZrLaY複合酸化物の粉末を1/2にした。また、実施例Bでは、1/2にしたRh担持ZrLaY複合酸化物と同量のRh担持ZrLaアルミナを調製した。
Rh担持ZrLaアルミナは、ZrLa複合酸化物を担持した活性アルミナにRhを担持したものであり、Rh担持ZrLaアルミナの調製では先ず、Zr及びLaの各硝酸塩の混合溶液と活性アルミナ粉末とアンモニア水とを混合して中和処理をし、中和処理により白濁した溶液を一昼夜放置した上で、遠心分離器により沈殿物を分離させ、上澄み液を除去して得られたケーキを十分に水洗し、水洗後のケーキを約150℃の温度で乾燥させ、その後に500℃の温度に5時間保持して加熱焼成し、粉砕してZrLaアルミナの粉末を得た。
次に、得られたZrLaアルミナの粉末に対して、硝酸ロジウム溶液を加えて混合し、混合後に蒸発乾固させ、蒸発乾固後に、得られた乾固物を粉砕し、大気中で加熱焼成することにより、Rh担持ZrLaアルミナを得た。Rh担持ZrLaアルミナにおいて、ZrLaアルミナは、酸化物含有率(質量%)をZrO/La/Al=38/2/60に設定した。
<下側触媒層の形成>
下側触媒層の形成については、実施例Aの下側触媒層の形成と同様にして行い、ハニカム担体上に下側触媒層を形成した。
<上側触媒層の形成>
上側触媒層の形成については、実施例Aの上側触媒層の形成において、スラリーの調製時にZrCeNd複合酸化物、Pd担持ZrCeNd複合酸化物、Rh担持ZrLaアルミナ及びPd担持Laアルミナと硝酸ジルコニルと水とを混合すること以外は同様にして行い、ハニカム担体上に下側触媒層の上に上側触媒層を形成した。
一方、比較例Aに係る排気ガス浄化用触媒の調製では、実施例Aに係る排気ガス浄化用触媒の調製においてRh担持ZrLaY複合酸化物の粉末に代えて、該Rh担持ZrLaY複合酸化物の粉末と同量のRh担持ZrLaアルミナが用いられること以外は、実施例Aに係る排気ガス浄化用触媒の調製と同様にして行った。また、Rh担持ZrLaアルミナの調製は、実施例Bに係るRh担持ZrLaアルミナの調製と同様にして行った。
このようにして得られた実施例A、実施例B及び比較例Aのハニカム担体を大気雰囲気中で1000℃の温度に24時間保持するエージングを行った後に、直径2.54cm、長さ50mmの円筒状に切り出し、固定床流通式反応評価装置に取り付けて、モデルガスを流し、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を測定した。ライトオフ温度の測定は、前述した実施例1から実施例14及び比較例1から比較例6の場合と同様にして行った。
本実施形態では、実施例Aにおいて、下側触媒層の触媒成分のハニカム担体への担持量を、Pd担持ZrCeNd複合酸化物は35g/L(Pd担持量は0.28g/L)、Pd担持Laアルミナは45.2(Pd担持量は4.42g/L)、ZrCeNd複合酸化物は10g/Lとし、上側触媒層の触媒成分のハニカム担体への担持量を、Rh担持ZrCeNd複合酸化物は90g/L(Rh担持量は0.2g/L)、Rh担持ZrLaY複合酸化物は30g/L(Rh担持量は0.1g/L)、Laアルミナは12.8g/Lとした。
前述したように、実施例Bでは、実施例Aにおいて、上側触媒層のRh担持ZrLaY複合酸化物の1/2をRh担持ZrLaアルミナに代え、比較例Aでは、実施例Aにおいて、上側触媒層のRh担持ZrLaY複合酸化物を全て同量のRh担持ZrLaアルミナに代えた。
実施例A、実施例B及び比較例Aの排気ガス浄化用触媒について、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度の測定結果を以下の表4にそれぞれ示す。また、図5は、本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒のライトオフ温度の測定結果を示すグラフであり、実施例A、実施例B及び比較例Aのライトオフ温度の測定結果をグラフとして表している。
Figure 0005982987
表4及び図5に示すように、HCの浄化に関するライトオフ温度について、上側触媒層に所定量のRh担持ZrLaアルミナを含む比較例Aに対して、比較例AのRh担持ZrLaアルミナの1/2をRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例BではHCの浄化に関するライトオフ温度が低下し、比較例AのRh担持ZrLaアルミナを全てRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例AではHCの浄化に関するライトオフ温度がさらに低下している。
COの浄化に関するライトオフ温度についても、上側触媒層に所定量のRh担持ZrLaアルミナを含む比較例Aに対して、比較例AのRh担持ZrLaアルミナの1/2をRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例BではCOの浄化に関するライトオフ温度が低下し、比較例AのRh担持ZrLaアルミナを全てRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例AではCOの浄化に関するライトオフ温度がさらに低下している。
また、NOxの浄化に関するライトオフ温度についても、上側触媒層に所定量のRh担持ZrLaアルミナを含む比較例Aに対して、比較例AのRh担持ZrLaアルミナの1/2をRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例BではNOxの浄化に関するライトオフ温度が低下し、比較例AのRh担持ZrLaアルミナを全てRh担持ZrLaY複合酸化物に代えた実施例AではNOxの浄化に関するライトオフ温度がさらに低下している。
これらの結果から、ZrLa複合酸化物にRhが担持されたアルミナにRhを担持した触媒成分を含む排気ガス浄化用触媒材において、前記触媒成分の少なくとも一部をZrLaY複合酸化物にRhを担持した触媒成分に代えることで、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制することができると共に、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さいZrLaY複合酸化物によってRhが失活することを抑制することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
実施例A及び実施例Bの排気ガス浄化用触媒では、上側触媒層に前述した実施例5のRh担持ZrLaY複合酸化物を含んでいるが、実施例1〜実施例14のRh担持ZrLaY複合酸化物など、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhが担持されたRh担持ZrLaY複合酸化物を含むようにしてもよい。
かかる場合においても、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制することができると共に、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さいZrLaY複合酸化物によってRhが失活することを抑制することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
このように、本実施形態では、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持させた排気ガス浄化用触媒材を採用することで、ZrLa複合酸化物が担持されたアルミナにRhを担持した触媒成分を含む排気ガス浄化用触媒材において、前記触媒成分の少なくとも一部をZrLaY複合酸化物にRhを担持した触媒成分に代えた場合に、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制することができると共に、ZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さいZrLaY複合酸化物によってRhが失活することを抑制することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。即ち、当該ZrLaY複合酸化物はZrLa複合酸化物よりも高温時における比表面積の低下が小さい、換言すれば、ZrLaY複合酸化物が凝集し難いことにより、当該ZrLaY複合酸化物表面でのRhの分散度が維持し易くなり、熱エージングを経た後の浄化性能がZrLa複合酸化物を用いた場合よりも向上する。
また、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物にRhを担持させた排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒を採用することで、前記効果と同様の効果を実現することができる。
更に、前記触媒層に、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物が担持された活性アルミナが含まれ、該ZrLa複合酸化物担持活性アルミナにRhが担持されていることにより、ZrLa複合酸化物が担持されたアルミナにRhを担持した触媒成分を含む排気ガス浄化用触媒材において、前記触媒成分の少なくとも一部をZrLaY複合酸化物にRhを担持した触媒成分に代えることで、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制し、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
また更に、前記触媒層に、ZrとCeとを含有するZrCe系複合酸化物が含まれ、該ZrCe系複合酸化物にRhが担持されていることにより、Rhを介して酸素をZrCe系複合酸化物内部に取り込み、且つ、取り込んだ酸素を酸素濃度の低い部分に送り出すことができ、前記効果をさらに有効に奏することができる。
また更に、触媒担体基材上にRhを含有する触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成されていることにより、Rhを含有する触媒層とPdを含有する触媒層を設けることで、前記効果を有効に奏することができる。
本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。
以上のように、本発明によれば、Rhの一部がアルミナと固溶してRhが失活することを抑制し、排気ガス浄化性能を向上させることができることから、例えば自動車等の車両の排気ガス浄化用触媒として好適に適用可能である。

Claims (4)

  1. エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒であって、
    前記排気ガス浄化用触媒材は、主成分としてのZrOと、2質量%以上10質量%以下のLaと、2質量%以上20質量%以下のYとを含有するZrLaY複合酸化物を含み、該複合酸化物にRhが担持され
    前記触媒担体基材上にRhを含有する前記触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、
    前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成され、
    前記Rhを含有する触媒層にさらに、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Laアルミナとが含まれている、
    ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  2. 前記Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化用触媒。
  3. エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化用触媒材が、触媒担体基材上に形成された触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒であって、
    前記排気ガス浄化用触媒材は、主成分としてのZrO と、2質量%以上10質量%以下のLa と、2質量%以上20質量%以下のY とを含有するZrLaY複合酸化物を含み、該複合酸化物にRhが担持され、
    前記触媒担体基材上にRhを含有する前記触媒層の他にPdを含有する触媒層が形成され、
    前記Rhを含有する触媒層は、前記Pdを含有する触媒層よりも排気ガス通路側に形成され、
    前記Rhを含有する触媒層にさらに、ZrとCeとNdとを含有すると共にRhが担持されたZrCeNd複合酸化物と、ZrとLaとを含有するZrLa複合酸化物が担持されたZrLa複合酸化物担持アルミナであって、ZrLa複合酸化物担持アルミナにRhが担持されたZrLa複合酸化物担持アルミナと、Laアルミナとが含まれている、
    ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  4. 前記Pdを含有する触媒層に、ZrとCeとNdとを含有すると共にPdが担持されたZrCeNd複合酸化物と、Pdが担持されたLaアルミナと、ZrとCeとNdとを含有するZrCeNd複合酸化物とが含まれている、
    ことを特徴とする請求項3に記載の排気ガス浄化用触媒。
JP2012097580A 2012-04-23 2012-04-23 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒 Active JP5982987B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012097580A JP5982987B2 (ja) 2012-04-23 2012-04-23 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒
CN201380021565.1A CN104271237B (zh) 2012-04-23 2013-03-14 尾气净化催化剂
PCT/JP2013/001747 WO2013161167A1 (ja) 2012-04-23 2013-03-14 排気ガス浄化用触媒材及び同触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒
US14/395,629 US9174198B2 (en) 2012-04-23 2013-03-14 Exhaust gas purification catalyst
DE112013002163.3T DE112013002163T5 (de) 2012-04-23 2013-03-14 Katalytisches Material für Abgasreinigung und das katalytische Material umfassender Abgasreinigungskatalysator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012097580A JP5982987B2 (ja) 2012-04-23 2012-04-23 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013223840A JP2013223840A (ja) 2013-10-31
JP5982987B2 true JP5982987B2 (ja) 2016-08-31

Family

ID=49482525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012097580A Active JP5982987B2 (ja) 2012-04-23 2012-04-23 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9174198B2 (ja)
JP (1) JP5982987B2 (ja)
CN (1) CN104271237B (ja)
DE (1) DE112013002163T5 (ja)
WO (1) WO2013161167A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6167834B2 (ja) * 2013-10-10 2017-07-26 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
EP3466541B1 (en) * 2016-05-24 2020-09-16 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
EP3616790A4 (en) * 2017-04-28 2021-01-13 Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. EXHAUST GAS PURIFICATION CATALYZER AND EXHAUST GAS PURIFICATION METHOD USING IT
JP6443501B1 (ja) * 2017-06-23 2018-12-26 マツダ株式会社 排気ガス浄化システム
EP3505245B1 (de) 2017-12-19 2019-10-23 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives partikelfilter
EP3505246B1 (de) 2017-12-19 2019-10-23 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives partikelfilter
EP3501648B1 (de) * 2017-12-19 2023-10-04 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives partikelfilter
BR112020026548A2 (pt) * 2018-07-27 2021-03-23 Johnson Matthey Public Limited Company Composição catalisadora, artigo catalisador para o tratamento de gás de escape, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, e, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna
JP7288331B2 (ja) * 2019-03-29 2023-06-07 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置
JP7414606B2 (ja) * 2020-03-23 2024-01-16 東京濾器株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP2023008520A (ja) * 2021-07-06 2023-01-19 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP7506838B2 (ja) 2022-05-30 2024-06-26 三井金属鉱業株式会社 排ガス浄化用触媒

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09313938A (ja) * 1996-06-03 1997-12-09 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒
FR2868768B1 (fr) * 2004-04-07 2007-07-20 Rhodia Chimie Sa Composition a base d'oxydes de zirconium et d'ytrium, procede de preparation et utilisation dans un systeme catalytique
JP4602021B2 (ja) * 2004-07-22 2010-12-22 株式会社豊田中央研究所 無機酸化物、排気浄化用触媒担体及び排気浄化用触媒
WO2006009327A1 (en) 2004-07-22 2006-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Inorganic oxide, exhaust gas purifying catalyst carrier, and exhaust gas purifying catalyst
JP4707672B2 (ja) * 2004-10-28 2011-06-22 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP4737984B2 (ja) * 2004-12-15 2011-08-03 株式会社キャタラー 耐熱性酸化物
GB0428555D0 (en) * 2004-12-30 2005-02-09 Magnesium Elektron Ltd Composite material for automotive catalyst applications and method of manufacturing
JP4687217B2 (ja) 2005-04-18 2011-05-25 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒およびその製造方法
JP4830624B2 (ja) * 2006-05-15 2011-12-07 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
KR100993706B1 (ko) * 2006-05-15 2010-11-10 로디아 오퍼레이션스 지르코늄, 세륨 및 란타늄의 산화물 및 이트륨, 가돌리늄 또는 사마륨의 산화물 기재 고 비표면 및 환원성 조성물, 그의 제조 방법 및 촉매로서의 용도
BRPI0713882A2 (pt) * 2006-06-29 2012-11-06 Umicore Ag & Co Kg catalisador de três vias
JP4265626B2 (ja) * 2006-07-12 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 触媒担体粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
JP5358909B2 (ja) * 2007-08-03 2013-12-04 アタカ大機株式会社 炭素酸化物のメタン化触媒の製造方法およびメタン化方法
FR2930456B1 (fr) * 2008-04-23 2010-11-19 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium et d'yttrium, a reductibilite elevee, procedes de preparation et utilisation en catalyse
US20090324468A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Golden Stephen J Zero platinum group metal catalysts
JP4751916B2 (ja) * 2008-06-30 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP5422087B2 (ja) * 2008-08-08 2014-02-19 本田技研工業株式会社 低貴金属担持三元触媒
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
JP5515936B2 (ja) * 2009-08-18 2014-06-11 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US8833064B2 (en) * 2009-11-06 2014-09-16 Basf Corporation Small engine layered catalyst article and method of making
JP5549258B2 (ja) * 2010-02-15 2014-07-16 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US8828343B2 (en) * 2010-03-05 2014-09-09 Basf Corporation Carbon monoxide conversion catalyst
JP5515939B2 (ja) * 2010-03-26 2014-06-11 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP5573710B2 (ja) * 2010-07-23 2014-08-20 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP5488402B2 (ja) 2010-11-01 2014-05-14 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
MX353298B (es) * 2010-11-16 2018-01-08 Rhodia Operations Soporte de catalizador de alumina.
US8617496B2 (en) * 2011-01-19 2013-12-31 Basf Corporation Three way conversion catalyst with alumina-free rhodium layer

Also Published As

Publication number Publication date
CN104271237A (zh) 2015-01-07
DE112013002163T5 (de) 2015-01-29
US20150087503A1 (en) 2015-03-26
JP2013223840A (ja) 2013-10-31
WO2013161167A1 (ja) 2013-10-31
CN104271237B (zh) 2016-08-24
US9174198B2 (en) 2015-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5982987B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒材を含有する排気ガス浄化用触媒
JP5996538B2 (ja) 改善されたno酸化活性度を有するリーン燃焼ガソリンエンジン用の触媒
JP5567923B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP5240275B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP5910833B2 (ja) 排ガス浄化触媒
JP5709005B2 (ja) 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
CN109745974B (zh) 废气净化用催化剂
JP6246192B2 (ja) 三元触媒系
JP5864444B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化用触媒構成体
JPH10151353A (ja) 排気ガス浄化用触媒
JPS6135897B2 (ja)
JP2007203208A (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP3988202B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP2006175386A (ja) ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用のフィルタ触媒及びその製造方法
JP7255459B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP6174115B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の排ガスから一酸化炭素および炭化水素を除去するための方法
JP6167834B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
KR20150086490A (ko) 산화 촉매 및 이의 제조 방법
JP2011136257A (ja) 排ガス浄化用触媒担体およびそれを用いた排ガス浄化用触媒
JP2007098200A (ja) 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化用触媒材の製造方法
JPH0472577B2 (ja)
JP7099304B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP4698505B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP2006297259A (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP5007691B2 (ja) 粒子状物質浄化用触媒及びそれを用いた粒子状物質浄化方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160718

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5982987

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150