DE19606822A1

DE19606822A1 - Katalysator zur Abgasreinigung

Info

Publication number: DE19606822A1
Application number: DE19606822A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Murakami; Hiroshi Yamada; Kenji Okamoto; Kaori Imada; Yuki Koda; Osamu Takayama; Shinichi Tanioka
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-08-29
Also published as: US5958828A; JPH08229395A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator für die Abgasreinigung eines Automotors oder dergleichen.

Im allgemeinen ist im Abgassystem eines Automotors oder dergleichen eine Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen, die einen Katalysator zur Reinigung von Abgas benutzt (ein Abgasreinigungskatalysator), da verschiedene Luftverschmut zer wie HC (Kohlenwasserstoffe), CO (Kohlenmonoxid), NOx (Stickoxide) und dergleichen im Abgas enthalten sind. Somit wird als einer der oben erwähnten Abgasreinigungskatalysatoren herkömmlicherweise in weitem Umfang ein solcher Katalysator benutzt, der eine katalytische Schicht hat, in welcher ein katalytisches Edelmetall, wie Platin, Rhodium oder dergleichen durch ein Grund material geh alten (abgestützt) wird, das aus Aluminumoxid oder dergleichen besteht, wobei die katalytische Schicht auf einer Oberfläche eines monolithisch geformten Trägers befestigt ist, der aus Cordierit oder dergleichen besteht.

Jedoch bei dem oben erwähnten herkömmlichen Abgasreinigungskatalysator der ein katalytisches Edelmetall wie Platin, Rhodium oder dergleichen verwendet, besteht der Nachteil, daß die katalytische Aktivität des Katalysators verhältnis mäßig gering ist, wenn die Temperatur des Katalysators geringer ist. Demzufolge gibt es das Problem, daß, wenn die Temperatur des Abgases geringer ist, z. B. sehr früh nachdem der Motor zu laufen begann, die Temperatur des Abgasreini gungskatalysators nicht ausreichend erhöht ist, so daß die Emissionswirksamkeit des Motors schlechter wird. Andererseits ist es seit kurzem in den Emissionsvor schriften (insbesondere in den Emissionsvorschriften der USA) erforderlich, die Reinigungswirksamkeit für Luftverunreiniger (insbesondere HC) zu einem sehr frühen Zeitpunkt zu verbessern, nachdem der Motor zu laufen begann. Daher ist ein Abgasreinigungskatalysator erforderlich, der eine hohe katalytische Aktivität bei tieferen Temperaturbedingungen hat.

Palladium ist herkömmlicherweise wohlbekannt als katalytisches Metall mit hoher katalytischer Aktivität, wenn die Abgastemperatur niedrig ist. So ist in der japanischen Offenlegungsschrift 2-214540 ein Abgasreinigungskatalysator vorgeschlagen, der eine hohe katalytische Aktivität bei tiefen Temperaturbedin gungen hat, wobei eine innere (untere) Katalysatorschicht, in welcher eine Platinkomponente und eine Rhodiumkomponente von einem Grundmaterial, das aus Aluminumoxid besteht, gehalten sind (unterstützt sind) auf einer Oberfläche eines honigwabenförmigen Trägers ausgebildet ist und weiter eine äußere (obere) katalytische Schicht, in welcher eine Palladiumkomponente von einem Grundmaterial gehalten wird, auf der inneren katalytischen Schicht gebildet ist.

Jedoch beim herkömmlichen Abgasreinigungskatalysator, der die Palladiumkom ponente als katalytisches Metall enthält, gibt es das Problem, daß zwar die katalytische Aktivität bei tiefen Temperaturbedingungen erhöht wird, jedoch wird der Abgasreinigungskatalysator nach verhältnismäßig kurzer Zeit, nachdem der Katalysator eingesetzt wurde, verschlechtert, z. B. zu einem Zeitpunkt, wo das Auto, das den oben erwähnten Katalysator benutzt, etwa 3000 bis 4000 km gefahren ist.

Somit wird in Betracht gezogen, daß die frühe Verschlechterung des Katalysa tors, wie oben beschrieben dadurch bewirkt wird, daß HC im Abgas, das ein verhältnismäßig hohes Molekulargewicht und somit starke adsorbtive Eigen schaft hat, von der Palladiumkomponente im Katalysator adsorbiert wird, so daß die katalytische Aktivität der Palladiumkomponente erniedrigt wird. Weiter wäre es in Betracht zu ziehen, daß die Palladiumkomponente im Katalysator durch H₂S (Schwefelwasserstoff), SO₂ (Schwefeldioxid), Bleiverbindungen und/oder der gleichen vergiftet wird, so daß die katalytische Aktivität des Katalysators er niedrigt wird.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt um die oben erwähnten herkömm lichen Probleme zu lösen und hat das Ziel, einen Katalysator zur Reinigung von Abgas zu liefern, der eine hohe katalytische Fähigkeit bei tiefer Temperaturbedin gung hat, wobei keine frühe Verschlechterung bewirkt wird.

Somit wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die entwickelt wurde, um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ein Katalysator zur Reinigung von Abgas (ein Abgasreinigungskatalysator) bereitgestellt, einschließlich einer katalytischen Schicht, in welcher eine Palladiumkomponente durch ein Grundma terial gehalten (abgestützt) wird, wobei die katalytische Schicht auf einem Träger ausgebildet ist, das Grundmaterial eine Aluminiumoxidkomponente, einen Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid und eine Magnesiumkomponente enthält, und wobei die katalytische Schicht eine Oberfläche hat, welche mit dem Abgas in Kontakt steht. Obwohl der Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid vorzugsweise im oben erwähnten Katalysator verwendet wird, können eine Ceroxidkomponente oder eine Zirkonoxidkomponente oder beide davon anstatt des Oxidkomplexes verwendet werden.

Gemäß dem oben erwähnten Abgasreinigungskatalysator wird, da die Palladi umkomponente, die eine hohe katalytische Aktivität bei tiefen Temperaturbedin gungen hat, als katalytische Komponente verwendet wird, die katalytische Aktivität des Katalysators bei tiefen Temperaturbedingungen erhöht. Da weiter hin die Ceroxidkomponente in dem Oxidkomplex ein solches Verhalten hat, daß sie die Reinigungswirksamkeit der Palladiumkomponente erhöht, wird die Ab gasreinigungswirksamkeit des Katalysators weiter verbessert. Außerdem wird, da die Zirkonoxidkomponente in dem Oxidkomplex die Hitzefestigkeit der Cer oxidkomponente und der Palladiumkomponente erhöht, die Dauerhaftigkeit des Abgasreinigungskatalysators verbessert. Da überdies die Magnesiumkomponente HC im Abgas fängt oder adsorbiert, wird verhindert, daß HC im Abgas von der Palladiumkomponente adsorbiert wird. Daher wird die Verschlechterung der katalytischen Wirksamkeit des Katalysators in Grenzen gehalten, so daß die frühe Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators vermieden wird.

Im oben erwähnten Abgasreinigungskatalysator ist es bevorzugt, daß die Magne siumkomponente aus Magnesiumoxid besteht.

Weiterhin ist es in jedem der oben erwähnten Abgasreinigungskatalysatoren bevorzugt, daß jeweils die Palladiumkomponente, der Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid und die Magnesiumkomponente von der Aluminiumoxidkom ponente gehalten wird. Es ist noch bevorzugter, daß die Aluminiumoxidkom ponente aus Aluminiumoxid besteht, das mit Lanthan imprägniert ist. Aluminium oxid, das mit Lanthan imprägniert ist, nämlich ein poröses Aluminiumoxidmateri al, in welchem Lanthan an der Oberfläche befestigt ist, erhöht insbesondere die Hitzefestigkeitseigenschaft der Katalysatorschicht.

Außerdem ist bei jedem der oben erwähnten Abgasreinigungskatalysatoren bevorzugt, daß eine zweite katalytische Schicht, in welcher ein katalytisches Edelmetall von einem Grund material gehalten ist, das eine Aluminiumoxidkom ponente aufweist, zwischen dem Träger und der katalytischen Schicht gebildet ist, wobei die zweite katalytische Schicht am Träger befestigt ist. In diesem Fall wird die Reinigungswirksamkeit des Katalysators beim gewöhnlichen Betrieb, nämlich bei höherer Temperatur, verbessert, so daß das Emissionsverhalten des Automotors verbessert wird, der den Katalysator benutzt.

Es ist noch bevorzugter, daß das katalytische Edelmetall eine Palladiumkom ponente, eine Platinkomponente und eine Rhodiumkomponente enthält. In diesem Fall ist die Reinigungswirksamkeit des Katalysators beim gewöhnlichen Betrieb und bei tieferer Temperatur verbessert, so daß das Emissionsverhalten des Automotors weiter verbessert wird, der diesen Katalysator benutzt.

Außerdem ist es bei jedem der oben erwähnten Abgasreinigungskatalysatoren bevorzugt, daß ein Magnesiumgehalt, relativ zur Menge der katalytischen Schicht, von 5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 10 Gew.-% vorliegt.

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es bedeuten:

Fig. 1 ist eine teilweise Längsansicht eines Abgasreinigungskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine teilweise Längsansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Abgasreinigungskatalysators der in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 ist ein Histogramm, welches die T50-Temperatur für HC bei einem Abgasreinigungskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt im Vergleich mit der eines herkömmlichen Abgasreinigungskatalysa tors;

Fig. 4 ist ein Histogramm, das die T50-Temperatur für CO des Abgasreini gungskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt im Vergleich mit der eines herkömmlichen Abgasreinigungskatalysa tors; und

Fig. 5 ist ein Histogramm, welches die T50-Temperatur für NOx beim Abgasreinigungskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt im Vergleich mit der eines herkömmlichen Abgasreinigungskatalysa tors.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konkret unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist in einem Auspuffrohr 1 zur Abgabe von Abgas eines Automotors (nicht gezeigt) eine Abgasreinigungsvorrichtung 2 eingesetzt (ein katalytischer Konverter), in dem ein Katalysator 3 zur Reinigung von Luftver schmutzern, die im Abgas enthalten sind, wie HC, CO, NOx und dergleichen, gepackt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist beim Katalysator 3 zur Reinigung von Abgas (Ab gasreinigungskatalysator) eine innere (untere) katalytische Schicht 5 auf einem honigwabenförmigen Träger 4 ausgebildet (befestigt), der aus Cordierit besteht, das ein Trägermaterial mit guten Hitzefestigkeitseigenschaften ist. Weiterhin ist auf der inneren katalytischen Schicht 5 eine äußere (obere) katalytische Schicht 6 (die zweite katalytische Schicht) ausgebildet. Obwohl der Träger 4 im Kataly sator 3 aus Cordierit, wie oben beschrieben besteht, ist natürlich das Material des Trägers 4 nicht auf Cordierit beschränkt.

Die innere katalytische Schicht 5 hat einen solchen Grundaufbau, daß ein kataly tisches Edelmetall von einem Grundmaterial darin gehalten (unterstützt) wird. Das katalytische Edelmetall umfaßt eine Platin (Pt)-Komponente, eine Rhodium (Rh)-Komponente und eine Palladium-Komponente, während das Grund material eine Aluminiumoxid (γ-Aluminiumoxid)-Komponente enthält, die aus Aluminium oxid besteht, das mit Lanthan imprägniert ist. Mit Lanthan imprägniertes Alumi niumoxid, nämlich ein poröses Aluminiumoxidmaterial, in welchem eine Lanthan verbindung auf der Oberfläche befestigt ist (daran haftet), verbessert insbeson dere die Hitzefestigkeitseigenschaften der inneren katalytischen Schicht 5. Weiter enthält die innere katalytische Schicht 5 einen Oxidkomplex, der aus Ceroxid und Zirkonoxid besteht, die als Promotor (OSC) zur Verbesserung der Abgasreinigungsfähigkeit oder der Hitzefestigkeitseigenschaft des katalytischen Edelmetalls wirken, eine Aluminiumoxidboehmitkomponente, die als Binder wirkt um die wechselseitigen Kombinierungseigenschaften unter den Komponenten, die in der inneren Katalysatorschicht 5 enthalten sind, zu verbessern und eine Lanthankomponente, die ein zusätzliches Mittel zur Vermeidung der Sinterung der Aluminiumoxidkomponente und dergleichen ist. Zirkonoxid in der inneren katalytischen Schicht 5 hat auch eine Funktion zur Verbesserung der Hitzefestig keitseigenschaft der Ceroxidkomponente. Obwohl der Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid vorzugsweise in dem oben erwähnten Abgasbeispiel verwendet wird, kann eine Ceroxidkomponente oder eine Zirkonoxidkomponente, oder beide davon können anstatt des Oxidkomplexes verwendet werden.

Die im Grundmaterial enthaltene Aluminiumoxidverbindung kann aus Aluminium oxid bestehen, das mit Lanthan und Zirkonium imprägniert ist anstatt aus Alumi niumoxid, das nur mit Lanthan imprägniert ist. In diesem Fall wird die Hitzefe stigkeitseigenschaft der inneren Katalysatorschicht 5 weiter verbessert.

Die äußere katalytische Schicht 6 hat einen solchen Grundaufbau, daß eine Palladiumkomponente von einem Grundmaterial darin gehalten wird, wobei das Grundmaterial Aluminiumoxid enthält, das mit Lanthan imprägniert ist. Weiterhin enthält die äußere katalytische Schicht 6 einen Oxidkomplex, der aus Ceroxid und Zirkonoxid besteht und der als Promotor zur Verbesserung der Abgasreini gungswirksamkeit oder der Hitzefestigkeitseigenschaft der Palladiumkomponente wirkt, eine Aluminiumoxidboehmitkomponente, die als Binder zur Verbesserung der gegenseitigen Kombinationseigenschaften unter den Komponenten wirkt, die in der äußeren katalytischen Schicht 6 enthalten sind und eine Magnesiumkom ponente, die als zusätzliches Mittel zur Verhinderung (Beschränkung) wirkt, daß HC im Abgas von der Palladiumkomponente adsorbiert wird. Die Zirkonoxidkom ponente in der äußeren katalytischen Schicht 6 hat auch eine Wirkung zur Verbesserung der Hitzefestigkeitseigenschaft der Ceroxidkomponente.

Die im Grundmaterial enthaltene Aluminiumoxidkomponente kann aus Alumini umoxid bestehen, das mit Lanthan und Zirkon imprägniert ist anstatt aus Alumi niumoxid, das nur mit Lanthan imprägniert ist. In diesem Fall wird die Hitzefe stigkeitseigenschaft der äußeren katalytischen Schicht 6 weiter verbessert.

Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren eines Abgasreinigungskatalysa tors 3 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

(1) Zuerst werden ein Oxidkomplexpulver, das aus Ceroxid und Zirkon oxid besteht (durchschnittliche Teilchengröße etwa (nahezu gleich) 4 µm, Ce/Zr- Verhältnis = 5/1) und ein Aluminiumoxidpulver, das mit Lanthan imprägniert ist (oder ein Aluminiumoxidpulver, das mit Lanthan und Zirkonium imprägniert ist) miteinander im Verhältnis von 1/9 so vermischt, daß man ein erstes Gemisch bildet. Dann wird das erste Gemisch mit der richtigen Menge von Aluminium oxidboehmit (Binder) und Wasser gemischt, um eine erste Aufschlämmung zu bilden. Dann wird die erste Aufschlämmung auf einen Träger 4 mittels einer herkömmlichen Feuchtbeschichtungsarbeitsweise aufgebracht, so daß eine erste Beschichtungslage auf dem Träger 4 gebildet wird.
(2) Die auf dem Träger 4 gebildete erste Beschichtungslage wird dazu gebracht, ein katalytisches Edelmetall, das Platin, Palladium und Rhodium enthält (Pt/Pd/Rh = 1/20/1) zu halten (zu unterstützen), worauf der Gehalt an katalyti schem Edelmetall auf 6,7 Gew.-% eingestellt wird. Dann wird der Halterungs prozeß für das katalytische Edelmetall durchgeführt, indem man eine herkömm liche Imprägnierungsbehandlungsarbeitsweise durchführt, wobei eine Lösung verwendet wird, die eine katalytische Edelmetallkomponente enthält.
(3) Die erste Beschichtungslage auf dem Träger 4 wird mittels einer Imprägnierungsbehandlung dazu gebracht, eine Lanthankomponente darauf zu halten, wobei der Lanthangehalt auf 9 Gew.-% eingestellt wird. Dann wird die erste Beschichtungslage einer Trockenbehandlung unterworfen, so daß eine innere katalytische Schicht 5 auf dem Träger 4 gebildet (befestigt) wird.
(4) Ein Oxidkomplexpulver, das aus Ceroxid und Zirkonoxid besteht (durchschnittlicher Teilchendurchmesser 4 µm, Ce/Zr = 5/1) wird dazu gebracht, eine richtige Menge an Palladiumkomponente zu halten, und dann wird das Pulver mit einer richtigen Menge an Aluminiumoxidpulver, das mit Lanthan imprägniert ist, gemischt, so daß man eine zweite Mischung bildet. Dann wird die zweite Mischung mit der richtigen Menge an Aluminiumoxidboehmit (Binder) und Wasser gemischt, so daß man eine zweite Aufschlämmung bildet und dann wird die zweite Aufschlämmung auf die auf dem Träger 4 gebildete innere katalytische Schicht mittels einer herkömmlichen Feuchtbeschichtungsarbeits weise aufgebracht, so daß eine zweite Beschichtungslage auf der inneren kataly tischen Schicht 5 gebildet wird.
(5) Die zweite Beschichtungslage wird mit Magnesium derart imprä gniert, daß der Magnesiumgehalt der gleiche wird, wie der des Oxidkomplexes darin und zwar auf das Gewicht bezogen. Dann wird die zweite Beschichtungs lage einer Trocknungsbehandlung unterworfen, so daß eine äußere katalytische Schicht 6 auf der inneren Schicht 5 gebildet wird. Somit ist der Abgasreini gungskatalysator 3 fertig.

Versuchswerte der Zusammensetzung eines Abgasreinigungskatalysators 3, der unter Anwendung der oben beschriebenen Herstellungsmethode erzeugt war, sind wie folgt. Die gezeigten Werte sind jedoch ein bloßes Beispiel und demge mäß ist selbstverständlich die vorliegende Erfindung nicht auf diese Zusam mensetzung beschränkt.

Innere katalytische Schicht

1. Katalytisches Edelmetall
Pd: 4,0 g/f Pt: 0,2 g/f Rh: 0,2 g/l
2. Promotor
Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid: 6 g/l
3. Grundmaterial
Aluminiumoxid imprägniert mit La: 54 g/l
4. Zusatzmittel
La: 6 g/l
5. Binder
Aluminiumoxid (Boehmit): 6 g/l

Äußere katalytische Schicht

1. Katalytisches Edelmetall
Pd: 6 g/l
2. Promotor
Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid: 60 g/l
3. Grundmaterial
Aluminiumoxid imprägniert mit La: 50 g/l
4. Zusatzmittel
Mg: 6 g/
5. Binder
Aluminiumoxid (Boehmit): 12 g/l.

Da, wie oben beschrieben die innere katalytische Schicht 5 des Abgasreini gungskatalysators 3 die Palladiumkomponente mit hoher katalytischer Aktivität bei tiefen Temperaturbedingungen (Bereich) als katalytisches Edelmetall zusätz lich zu der Platinkomponente und der Rhodiumkomponente enthält, wird die katalytische Aktivität des Katalysators 3 sowohl bei üblichen Bedingungen (höhere Temperatur) als auch bei Bedingungen tiefer Temperatur erhöht. Da weiterhin die innere katalytische Schicht 5 die Ceroxidkomponente enthält, welche die katalytische Aktivität des katalytischen Edelmetalls erhöht, wird die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators 3 weiter verbessert. Überdies enthält die innere katalytische Schicht 5 die Zirkonoxidkomponente, welche die Hitzebeständigkeitseigenschaft des katalytischen Edelmetalls und der Ceroxidkomponente erhöht, und somit wird die Dauerhaftigkeit des Abgasreini gungskatalysators 3 verbessert.

Da außerdem die äußere katalytische Schicht 6 des Abgasreinigungskatalysa tors 3 die Palladiumkomponente als katalytisches Edelmetall enthält, wird die Abgasreinigungswirkung des Abgasreinigungskatalysators 3 bei tiefer Tempera tur weiter verbessert. Da weiter die äußere katalytische Schicht 6 die Ceroxid komponente und die Zirkonoxidkomponente enthält, wird die Abgasreinigungs fähigkeit und die Dauerhaftigkeit des Abgasreinigungskatalysators 3 viel mehr verbessert.

Da überdies die Magnesiumkomponente, die in der äußeren katalytischen Schicht 6 enthalten ist, HC im Abgas fängt oder adsorbiert, wird vermieden, daß HC im Abgas von der Palladiumkomponente in der äußeren katalytischen Schicht 6 adsorbiert wird. Daher wird die Verschlechterung der katalytischen Aktivität der Palladiumkomponente vermieden, so daß die frühe Verschlechterung des Ab gasreinigungskatalysators 3 verhindert wird. Da auch die Dauerhaftigkeit der Palladiumkomponente gegen ihre Vergiftung unter den Umständen des tatsäch lichen Abgases verbessert wird, wodurch die Verschlechterung der katalytischen Wirkung der Palladiumkomponente vermieden wird, wird die frühe Verschlech terung des Abgasreinigungskatalysators 3 verhindert.

Der Grund, warum die Verschlechterung der katalytischen Wirkung der Palladi umkomponente in der äußeren katalytischen Schicht 6 durch die Magnesium komponente, wie oben beschrieben, verhindert oder vermindert wird, wird wie folgt erläutert.

Es ist in Betracht zu ziehen, daß die Verschlechterung der Palladiumkomponente unter den Umständen des Abgases, das tatsächlich vom Automotor abgegeben wird, bewirkt wird, auf Grund von (1) der starken Adsorptionseigenschaft von HC im Abgas und (2) Auftreten eines Sinterphänomens, das durch die Reduktion von Palladiumoxid (PdO) bewirkt wird, das zu einem frühen Zeitpunkt erzeugt wird. In einem solchen Fall, in dem der Abgasreinigungskatalysator 3 einen mehrschichtigen Aufbau hat, bei dem eine Mehrzahl von katalytischen Schichten darin vorgesehen ist, hat eine bestimmte katalytische Schicht, je weiter aus wärts sie liegt, desto mehr Teile, die jeweils Ziel einer Vergiftung sind, wie oben beschrieben.

Wenn jedoch ein zusätzliches Mittel existiert, das eine Magnesiumkomponente enthält (in Form von Magnesiumoxid auf dem Katalysator) und zwar nahe dem Teil, auf welchem die Palladiumkomponente gehalten wird (genauer, der gehal tenen Stelle der Palladiumkomponente) fängt oder absorbiert die Magnesium komponente HC, so daß die Adsorption von HC durch die Palladiumkomponente vermindert oder verhindert wird. Es wird somit eine Bedingung geschaffen, daß jede der aktiven Stellen der Palladiumkomponente Sauerstoffmangel hat auf Grund der adsorptiven Wirkung zwischen HC-Sorten vom Mehrfachringtyp (oder HC vom geradkettigen Typ) im Abgas und der Palladiumkomponente, so daß ein solches Phänomen, daß eine ursprüngliche HC-Reinigungsreaktion (Verbrennung) vermieden wird, angehalten werden kann. Weiterhin wird auch das Auftreten von Sintern, wie oben beschrieben, verhindert.

Es ist daher in Betracht zu ziehen, daß die Verschlechterung der Palladiumkom ponente in der äußeren katalytischen Schicht zurückgehalten oder verhindert wird, wenn die Magnesiumkomponente in die äußere katalytische Schicht 6 zu gegeben wird. Da die Magnesiumkomponente, die zur Verminderung der Ver schlechterung der Palladiumkomponente, wie oben beschrieben, verwendet wird, im wesentlichen auch eine solche Wirkung hat, die die hohe Oxidations aktivität der Palladiumkomponente behindert, folgt daraus nicht immer, daß es erwünscht ist, soviel Magnesium zuzugeben. Es wäre jedoch notwendig, daß das Gewicht der Magnesiumkomponente, die zur äußeren katalytischen Schicht 6 zugegeben wird, größer ist als oder gleich dem Gewicht der Palladiumkom ponente und somit sollte in Betracht gezogen werden, daß ein bevorzugter Bereich des Magnesiumgehalts von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Menge der äußeren katalytischen Schicht 6, ist.

In den Fig. 3 bis 5 sind die T50-Temperatur von HC, die T50-Temperatur von CO und die T50-Temperatur von NOx für einen Abgasreinigungskatalysator 3 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, im Vergleich mit denen von Ver gleichsbeispielen. In den Fig. 3 bis 5 bedeutet jede der in Klammern ge schriebenen Zahlen das C400-Reinigungsverhältnis der gealterten Katalysatoren.

Die T50-Temperatur bedeutet die Temperatur (°C), des eintretenden Abgases, wo das Reinigungsverhältnis für HC, CO oder NOx 50% wird. Andererseits bedeutet das C400-Reinigungsverhältnis (Prozent) ein Reinigungsverhältnis von HC, CO oder NOx, gemessen bei einer solchen Bedingung, daß die Temperatur des eintretenden Abgases 400°C ist. Somit ist die T50-Temperatur ein Index für die Bewertung der katalytischen Wirkung oder der Abgasreinigungsfähigkeit des Katalysators bei tiefen Temperaturen. Umso niedriger daher die T50-Tempe ratur des Katalysators wird, umso höher ist die katalytische Aktivität oder Abgasreinigungsfähigkeit des Katalysators bei tiefen Temperaturen. Andererseits ist das C400-Reinigungsverhältnis ein Index für die Bewertung der Abgasreini gungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators bei gewöhnlichem Betrieb (höhere Temperatur). Daher wird, umso höher das C400-Reinigungsverhältnis des Abgasreinigungskatalysators wird, die Abgasreinigungsfähigkeit des Kataly sators bei gewöhnlichen Betriebsbedingungen umso besser.

In den Fig. 3 bis 5 ist der Katalysator M ein Abgasreinigungskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung während jeder der Katalysatoren A, B und C ein herkömmlicher Abgasreinigungskatalysator ist, der zu Vergleichszwecken hergestellt wurde. Weiter zeigen in den Fig. 3 bis 5 die weißen Rechtecke die Werte für die gealterten Katalysatoren während die gestrichelten Rechtecke die Werte der frischen Katalysatoren bedeuten. Die Alterungsbehandlung wurde derart durchgeführt, daß jeder der Katalysatoren 8 Stunden lang einem Abgas ausgesetzt wurde, dessen Temperatur Stufe um Stufe innerhalb eines Bereichs von 450 bis 700°C geändert wurde, wobei das Abgas aus einem Gasgemisch bestand, dessen Luft/Treibstoffverhältnis (A/F) 14,7 ± 0,9 war.

Die Merkmale jedes der Katalysatoren A, B und C, die Vergleichsbeispiele sind, sind nahezu wie folgt. Die Merkmale, mit Ausnahme der unten beschriebenen sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen des Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung.

1. Katalysator A

Innere katalytische Schicht
Pd: 4,0 g/l Pt: 0,2 g/l Rh: 0,2 g/l
Äußere katalytische Schicht
Pd: 6 g/l Zusätzliches Mittel: keines

2. Katalysator B

Dies ist ein Katalysator, bei welchem La in die äußere katalytische Schicht des Katalysators A gegeben ist, wobei der La-Gehalt 10 Gew.-%, bezo gen auf die Schicht, ist.

3. Katalysator C

Dies ist ein Katalysator, bei dem Ba in die äußere katalytische Schicht des Katalysators A gegeben ist, wobei der Ba-Gehalt 10 Gew.-%, bezogen auf die Schicht, ist.

Der Katalysator M, der ein Abgasreinigungskatalysator gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, ist ein Katalysator, bei dem Mg in die äußere katalytische Schicht des Katalysators A gegeben ist, wobei der Mg-Gehalt 10 Gew.-%, bezogen auf die Schicht, ist.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist, ist beim Katalysator M, der ein Abgasreinigungskatalysator gemäß der vorliegenden Erfindung ist, jede der T50- Temperaturen für HC, CO und NOx der gealterten Katalysatoren geringer als oder gleich denjenigen des frischen Katalysators. Somit ist keine Verschlechte rung für den Katalysator M zu ersehen, so daß in Betracht gezogen werden kann, daß die frühe Verschlechterung des Katalysators M nicht bewirkt wird. Anderer seits ist bei den Katalysatoren A, B und C, von denen jeder ein Vergleichsbei spiel ist, bei jedem die T50-Temperatur für HC und CO des gealterten Katalysa tors höher als die des frischen Katalysators. Somit ist offensichtlich bei den Katalysatoren A, B und C eine Verschlechterung zu ersehen, so daß in Betracht gezogen werden kann, daß eine frühe Verschlechterung in jedem der Katalysato ren A, B und C bewirkt wird. Weiterhin ist in den Katalysatoren A und C die T50-Temperatur von NOx in gealtertem Zustand etwas geringer als die des frischen Katalysators. Da jedoch jede der T50-Temperaturen für HC und CO des gealterten Katalysators viel höher ist wie dies oben beschrieben ist, ist ersicht lich, daß die Gesamtreinigungswirksamkeit verschlechtert ist. Beim Katalysator B ist die Reinigungswirksamkeit für NOx sehr verschlechtert.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist, ist jedes der C400-Reinigungsverhält nisse für HC, CO und NOx beim Katalysator M gemäß der vorliegenden Erfin dung 100% oder fast 100%, so daß auch ersichtlich ist, daß die Reinigungs wirksamkeit des Abgasreinigungskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung bei gewöhnlichen Bedingungen ausreichend verbessert ist.

Somit ergibt sich bei der obigen Ausführungsform ein Abgasreinigungskatalysa tor, der eine hohe Abgasreinigungswirkung hat, sowohl bei den üblichen Bedin gungen als auch bei tiefen Temperaturbedingungen, bei dem keine Verschlechte rung bewirkt wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann ersichtlich, daß zahlreiche Abänderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne sich vom wahren Geist und Umfang derselben zu entfernen, wie dies in den folgenden Ansprüchen ausgedrückt ist.

Claims

1. Katalysator zur Reinigung von Abgas, umfassend eine katalytische Schicht, in welcher eine Palladiumkomponente durch ein Grundmaterial gehalten ist, wobei diese katalytische Schicht auf einem Träger ausgebil det ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Grund material eine Aluminium oxidkomponente, einen Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid und eine Magnesiumkomponente enthält, wobei diese katalytische Schicht eine Oberfläche hat, die direkt in Kontakt mit dem Abgas steht.

2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesi umkomponente aus Magnesiumoxid besteht.

3. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladium komponente, der Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid und die Ma gnesiumkomponente jeweils von der Aluminiumoxidkomponente gehalten ist.

4. Katalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alumini umoxidkomponente aus Aluminiumoxid besteht, das mit Lanthan impräg niert ist.

5. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite katalytische Schicht, in der ein katalytisches Edelmetall durch ein Grund material gehalten ist, das eine Aluminiumoxidkomponente enthält, zwi schen dem Träger und der katalytischen Schicht ausgebildet ist, wobei die zweite katalytische Schicht am Träger befestigt ist.

6. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das katalyti sche Edelmetall eine Palladiumkomponente, eine Platinkomponente und eine Rhodiumkomponente aufweist.

7. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnesi umgehalt, bezogen auf die Menge der katalytischen Schicht, 5 bis 20 Gew.-% beträgt.

8. Katalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnesi umgehalt, bezogen auf die Menge der katalytischen Schicht etwa 10 Gew.-% beträgt.

9. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite katalytische Schicht eine Lanthankomponente enthält.

10. Katalysator zur Reinigung von Abgas, enthaltend
eine innere katalytische Schicht, in welcher ein katalytisches Edelmetall von einem Grundmaterial gehalten ist, das eine Aluminiumoxidkomponen te enthält, wobei diese innere katalytische Schicht an einem Träger befe stigt ist, und
eine äußere katalytische Schicht, in welcher eine Palladiumkomponente von einem Grundmaterial gehalten ist, wobei die äußere katalytische Schicht auf dieser inneren katalytischen Schicht ausgebildet ist und wobei das Grundmaterial eine Aluminiumoxidkomponente, einen Oxidkomplex von Ceroxid und Zirkonoxid und eine Magnesiumkomponente enthält, wobei die äußere katalytische Schicht eine Oberfläche hat, die mit dem Abgas in Kontakt steht.

11. Katalysator zur Abgasreinigung, umfassend eine katalytische Schicht, in der eine Palladiumkomponente von einem Grundmaterial gehalten ist, wobei die katalytische Schicht auf einem Träger ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial eine Aluminiumoxidkomponente, eine Ceroxidkomponente, eine Zirkonoxidkomponente und eine Magnesi umkomponente aufweist und die katalytische Schicht eine Oberfläche hat, die direkt mit dem Abgas in Kontakt steht.