JP2000126603A - 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒及びその製造方法Info
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Abstract
吸着したHCを脱離し難いHC吸着剤含み、理論空燃比
域でHC,CO,NOx のバランスのよい浄化ができる
排気ガス浄化用触媒及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 触媒成分担持層を有する一体構造型触媒
であって、ゼオライトを主成分とし、パラジウム、ロジ
ウム及び白金から成る群より選ばれる少なくとも一種
と、セリウム、ジルコニウム及びランタンから成る群よ
り選ばれる少なくとも一種とが含有される第1層と、該
第1層上に、パラジウム、ロジウム及び白金から成る群
より選ばれる少なくとも一種が含有される第2層とから
成る。
Description
媒及びその製造方法に関し、特に自動車等の内燃機関か
らエンジン始動直後の低温時に排出される排気ガス中の
炭化水素(以下、「HC」と称す)、一酸化炭素(以
下、「CO」と称す)及び窒素酸化物(以下、「N
Ox 」と称す)のうち、特に、HCを効率良く吸着する
ことができる排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に関
する。
での耐久性が十分でなく、触媒が劣化し浄化性能が著し
く低下するため、エンジン始動直後の低温時に排出され
る排気ガス中のHC(「以下、コールドHC」と称す)
の低減を目的に、ゼオライトを主成分としたHC吸着触
媒が検討されている。該HC吸着触媒は、三元触媒が活
性化しないエンジン始動時の低温域において、大量に排
出されるHCを一時的に吸着・保持し、次に排気ガスの
温度が上昇することにより三元触媒が活性化した後に、
HCを徐々に脱離して浄化するものである。
化する従来の触媒として、特開平2−56247号公報
には、ゼオライトを主成分とする第1層の上に、白金,
パラジウム,ロジウム等の貴金属を主成分とする第2層
を設けた排気ガス浄化用触媒が提案されている。
ライトを主成分とする第1層の上に、酸化セリウム及び
酸化ネオジウムからなる第2層を設け、更にその上に触
媒活性種である貴金属を担時した排気ガス浄化用触媒も
提案されている。
開示されているようなゼオライト層の上に三元層を設け
た排気ガス浄化用触媒では、内燃機関の始動直後の排気
ガス低温域においてゼオライトに吸着されたHCが、排
気ガス温度の上昇に伴い脱離する際、排気ガスがリッチ
雰囲気になるため、理論空燃比域での浄化に有効な三元
触媒が十分に働かず、HC,CO,NOxのバランスの
よい浄化ができなくなるという問題がある。
ているようなゼオライトを主成分とする第1層の上に、
酸化セリウム及び酸化ネオジウムからなる第2層を設
け、更にその上に触媒活性竜である貴金属を担時した排
気ガス浄化用触媒では、酸素ストレージ能材料の使用方
法が有効でないため、脱離HCによるリッチ雰囲気の緩
和が十分でなく、やはり理論空燃比域での浄化に有効な
三元触媒が十分働かないという問題がある。
対する吸着効率に優れ、更に吸着したHCを脱離し難い
HC吸着剤含み、理論空燃比域でHC,CO,NOx の
バランスのよい浄化ができる排気ガス浄化用触媒及びそ
の製造方法を提供するにある。
を解決するために研究した結果、モノリス担体上に炭化
水素の吸着能に優れたH型βゼオライトを主成分とした
ゼオライト層(第1層)を設け、該第1層中には触媒成
分貴金属としてPd,Rh及びPtから成る群から選ば
れる少なくとも一種と、セリウム、ジルコニウム及びラ
ンタンからなる群より選ばれた少なくとも一種が含有さ
れ、更に該第1層の上に触媒成分としてPd,Rh及び
Ptから成る群より選ばれる少なくとも一種を含有する
三元層(第2層)を設けてなる構成とすることで、コー
ルドHCの吸着効率が向上でき、更に吸着したHCの脱
離遅延化が図れることを見出し、本発明に到達した。
媒成分担持層を有する一体構造型触媒であって、ゼオラ
イトを主成分とし、パラジウム、ロジウム及び白金から
成る群より選ばれる少なくとも一種と、セリウム、ジル
コニウム及びランタンから成る群より選ばれる少なくと
も一種とが含有される第1層と、該第1層上に、パラジ
ウム、ロジウム及び白金から成る群より選ばれる少なく
とも一種が含有される第2層とから成ることを特徴とす
る。
の甘C吸着・脱離特性を有効に発現するために、請求項
2記載の排気ガス浄化用触媒は、該第1層中のゼオライ
トがSi/2Al比が10〜500H型のβゼオライト
を主成分とすることを特徴とする。
のHC吸着能を、排ガス中HCの多種分子径に対して幅
広い吸着能を発現させるために、請求項3記載の排気ガ
ス浄化用触媒は、該第1層のゼオライトが、主成分であ
るH型βゼオライトと共に、更にZSM5、USY、モ
ルデナイト、フェリエライト、A型ゼオライト、AlP
O4 及びSAPOから成る群より選ばれる少なくとも一
種が含まれることを特徴とする。
気ガス浄化用触媒の脱離してくるHC浄化能を向上させ
るために、請求項4記載の排気ガス浄化用触媒は、該第
1層中、Pd,Rh及びPtから成る群より選ばれる少
なくとも一種が、ゼオライトに含有されることを特徴と
する。
の脱離してくるHC浄化能を向上させるために、請求項
5記載の排気ガス浄化用触媒は、該第1層中、Pd,R
h及びPtから成る群より選ばれる少なくとも一種と、
更にセリウム、ジルコニウム及びランタンからなる群よ
り選ばれた少なくとも一種とが、ゼオライトに含有され
ることを特徴とする。
気ガス浄化用触媒の脱離してくるHC浄化能を向上させ
るために、請求項6記載の排気ガス浄化用触媒は、該第
1層中、Pd,Rh及びPtから成る群より選ばれる少
なくとも一種が、セリウム酸化物又はジルコニウム酸化
物に含有されることを特徴とする。
において、酸素ストレージ能を有効に発現させ、脱離し
てくるHC浄化能を向上させるために、請求項7記載の
排気ガス浄化用触媒は、該第1層中のセリウム酸化物又
はジルコニウム酸化物が、各々、ジルコニウム、ネオジ
ウム及びランタンからなる群より選ばれた一種を金属換
算で1〜40モル%含むセリウム酸化物、又はセリウ
ム、ネオジウム及びランタンからなる群より選ばれた一
種を金属換算で1〜40モル%含むジルコニウム酸化物
であることを特徴とする。
気ガス浄化用触媒の低温活性及びストイキ寡囲気下にお
ける触媒活性や耐久性を向上するために、請求項8記載
の排気ガス浄化用触媒は、第2層に、更に、セリウム、
ジルコニウム及びランタンからなる群より選ばれた少な
くとも一種を金属換算で1〜10モル%含むアルミナ
と、ジルコニウム、ネオジウム及びランタンからなる群
より選ばれた一種を金属換算で1〜40モル%含むセリ
ウム酸化物と、更にセリウム、ネオジウム及びランタン
からなる群より選ばれた一種を金属換算で1〜40モル
%含むジルコニウム酸化物とが含有されることを特徴と
する。
気がス浄化用触媒のHC吸着・脱離特性及び三元性能を
有効に発現させるために、請求項9記載の排気ガス浄化
用触媒は、該第1層と、該第2層とのコート層重量比率
が1:0.3〜1:1.5であることを特徴とする。
気ガス浄化用触媒の低温活性及びリッチ雰囲気下におけ
る触媒活性を向上させるために、請求項10記載の排気
ガス浄化用触媒は、更に、アルカリ金属及びアルカリ土
類金属からなる群より選ばれた少なくとも一種が含有さ
れることを特徴とする。
触媒を製造するにあたり、請求項11記載の排気ガス浄
化用触媒の製造方法は、貴金属化合物を含有する水溶液
にセリウム酸化物又はジルコニウム酸化物を合浸させ、
次いで焼成することにより貴金属担持セリウム酸化物或
いは貴金属担持ジルコニウム酸化物の粉末を得、該貴金
属担持粉末とゼオライト粉末とを混合して担体に担持さ
せることを特徴とする。
造は、モノリス担体上に炭化水素の吸着に有効なゼオラ
イトを主成分とする第1層を設け、該第1層中には触媒
成分貴金属としてPd,Rh及びPtから成る群より選
ばれる少なくとも一種と、セリウム、ジルコニウム及び
ランタンからなる群より選ばれた少なくとも一種とが含
有され、更に該第1層の上に触媒成分としてPd,Rh
及びPtから成る群より選ばれる少なくとも1種を含有
する第2層を設けてなる。
るゼオライトと触媒成分貴金属と、更にセリウム、ジル
コニウム及びランタンからなる群より選ばれた少なくと
も一種とを共存させ、ゼオライト近傍に触媒成分貴金属
と酸素ストレージ成分とを配置することで、ゼオライト
から脱離してくるHCの後処理が即時にでき、排気ガス
が極端にリッチになることを防ぎ、効率よく浄化能が発
現できる。
層を設けることで、上流側から流れてくるHC,CO,
NOxの浄化と、脱離HCの未浄化分の浄化とが、極端
にリッチ雰囲気になることがなく比較的バランス良く行
なうことができる。
ライト成分としては、特に限定されないが、エンジン始
動時に大量に排出されるHCを有効に吸着するために、
大小2種の細孔径を有するSi/2Al比が10〜50
0のH型βゼオライトを主成分とすることが望ましい。
て耐熱性が高く、構造安定性に優れ、更に他のゼオライ
トが吸着に有効なHC分子径範囲が狭いのに対し、βゼ
オライトは大小2種の細孔径を有するため、細孔が入り
組み、細孔構造を複雑にし、多種のHCを有効に吸着で
きる。また、該βゼオライトのSi/2Al比は10〜
500の範囲であることが望ましい。Si/2Al比が
10未満になると、排気ガス中に存在する水分子の吸着
阻害が大きく、有効にHCを吸着することができず、逆
にSi/2Al比が500を超えると、HCの吸着量が
減少する。
は主成分であるH型βゼオライトと共に、更にZSM
5、USY、モルデナイト、フェエエライト、AlPO
4 及びSAPOから成る群から選ばれる少なくとも1種
とが共用されることが好ましい。これらのゼオライト
は、排気ガス中のHC種の組成比に応じて、ゼオライト
種の細孔分布を変化させて、吸着能を向上させるため、
βゼオライトと共にこれらゼオライト種を混合させるこ
とにより、吸着可能なHC種の範囲が更に広くなる。即
ち、吸着したいHC種に対して、その吸着に可能な種々
のゼオライト種を適宜組合わせることができるため、広
範囲のHC種を吸着することが可能となる。
層の触媒1Lあたり50〜300gであることが好まし
い。50g未満であると吸着量にとぼしく、300gを
超えると吸着量が飽和しコストも高くなる。また、H型
βゼオライトと、上記ZSM5、USY、モルデナイ
ト、フェリエライト、AlPO4 及びSAPOから成る
群から選ばれる少なくとも1種とを組合わせて用いる場
合には、その比率は重量比率で1:0.2〜1:2であ
ることが広範囲のHC種を吸着する点から好ましい。
ロジウム及びパラジウムから成る群より選ばれる少なく
とも1種が用いられる。当該貴金属の含有量は、第1触
媒1Lあたり0.01〜10g/Lである。0.01g
未満では低温活性や浄化性能が十分に発揮されず、逆に
10gを超えても貴金属の分散性が悪くなり、触媒性能
は顕著に向上せず、経済的にも有効でない。
ウム及びランタンから成る群より選ばれる少なくとも1
種の遷移金属が含有される。当該遷移金属の含有量は、
第1触媒1Lあたり10〜150g/Lである10g未
満では酸素ストレージ能が十分でなく、脱離HCによる
リッチシフトの緩和ができず、性能向上につながらな
い。逆に150gを超えるとそれ以上の効果が望めな
い。
有されることができる。触媒成分貴金属をゼオライトへ
直接担持することで、ゼオライトから脱離してくるHC
と貴金属との接触効率が高まり、浄化能の向上が図れ
る。更に、ゼオライトはH型でも十分な吸着能力を有す
るが、該貴金属をイオン交換法、含浸法、浸漬法等の通
常の方法を用いて担持することにより、吸着特性、脱離
抑制能やゼオライトの耐久性をさらに向上させることが
できる。
遷移金属も、ゼオライトに含有されることができる。触
媒成分貴金属と酸素ストレージ材料をゼオライトへ直接
担持することで、ゼオライトから脱離してくるHCと酸
素と貴金属との接触効率が高まり、浄化能の向上が図れ
る。
ム酸化物又はジルコニウム酸化物として用いることがで
き、更に上記貴金属は該セリウム酸化物又はジルコニウ
ム酸化物に含有されることもできる。この場合第1層中
にはゼオライトと共に貴金属担持セリウム酸化物又はジ
ルコニウム酸化物が含有される。貴金属をセリウム酸化
物或いはジルコニウム酸化物に直接担持することで、酸
素ストレージ能を有効に活用でき、更に貴金属状態の安
定性もよくなる。
ウム酸化物は、各々ジルコニウム、ネオジウム及びラン
タンからなる群より選ばれた一種を金属換算で1〜40
モル%含むセリウム酸化物、又はセリウム、ネオジウム
及びランタンからなる群より選ばれた一種を金属換算で
1〜40モル%含むジルコニウム酸化物である。
オジウム及びランタンからなる群より選ばれた一種を金
属換算で1〜40モル%、その残部としてセリウムを金
属換算で60〜99モル%含むものである。セリウム酸
化物を含有させることにより、酸素吸蔵能の高いセリウ
ム酸化物がリッチ雰囲気及びストイキ近傍で格子酸素や
吸着酸素を放出し、貴金属の酸化状態を排気ガスの浄化
に適したものとし、触媒性能の低下を抑制できる。
物(CeO2 )にジルコニウム、ネオジウム及びランタ
ンからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を添加
して、CeO2 の酸素放出能やBET比表面積、熱安定
性を顕著に改良するためである。1モル%未満ではCe
O2 のみの場合と変わらず、上記した元素の添加効果が
現れず、40モル%を越えるとこの効果が飽和もしくは
逆に低下する。
ム、ネオジウム及びランタンからなる群より選ばれた一
種の元素を金属換算で1〜40モル%、その残部として
ジルコニウムを金属換算で60〜99モル%含むもので
ある。1〜40モル%としたのは、ジルコニウム酸化物
(ZrO2 )にセリウム、ネオジウム及びランタンから
なる群より選ばれた少なくとも1種の元素を添加して、
ZrO2 の酸素放出能やBET比表面積、更には熱安定
性を顕著に改良するためである。1モル%未満ではZr
O2 のみの場合と変わらず、上記した元素の添加効果が
現れず、40モル%を越えるとこの効果が飽和もしくは
低下する。
る群より選ばれた少なくとも1種を含有するジルコニウ
ム酸化物を含有させることにより、ジルコニウム酸化物
がリッチ雰囲気及びストイキ近傍で格子酸素や吸着酸素
を放出し、貴金属の酸化状態を排気ガスの浄化に適した
ものとするため、貴金属の触媒性能の低下を抑制でさ
る。
層上に第2層を設けてなる。該第2層には、パラジウ
ム、ロジウム及び白金から成る群より選ばれる少なくと
も1種が含有される。当該貴金属の含有量は第2触媒1
Lあたり0.01〜10g/Lである。0.01g未満
では低温活性や浄化性能が十分に発揮されず、逆に10
gを超えても貴金属の分散性が悪くなり、触媒性能は顕
著に向上せず、経済的にも有効でない。第二層の触媒成
分貴金属は、同一層中に混合されていても、また各貴金
属毎に層を設けて塗り分けてもよい。各貴金属毎に層を
設けて塗り分ける場合、PやPd等による被毒の映像を
受けやすいPdを内側に配置し、Phを表層にすること
が好ましい。
にアルミナ、セリウム酸化物及びジルコニウム酸化物が
含有されることが好ましい。アルミナについては特に、
高温耐久後のアルミナの構造安定性高め、α−アルミナ
への相転移やBET比表面積の低下を抑制するため、当
該アルミナにはセリウム、ジルコニウム及びランタンか
ら成る群より選ばれる少なくとも1種が金属換算で1〜
10モル%含有されるのが望ましい。1モル%未満では
十分な添加効果が得られず、10モル%を超えると添加
効果は飽和してしまう。かかるアルミナ使用量は、第2
層触媒1Lあたり10〜200gである。10g未満だ
と充分な貴金属の分散性が得られず、200gより多く
使用しても触媒性能は飽和し、顕著な改良効果は得られ
ない。
オジウム及びランタンからなる群より選ばれた一種を金
属換算で1〜40モル%、その残部としてセリウムを金
属換算で60〜99モル%含むものである。セリウム酸
化物を含有させることにより、酸素吸蔵能の高いセリウ
ム酸化物がリッチ雰囲気及びストイキ近傍で格子酸素や
吸着酸素を放出し、貴金属の酸化状態を排気ガスの浄化
に適したものとし、触媒性能の低下を抑制できる。1〜
40モル%としたのは、セリウム酸化物(CeO2 )に
ジルコニウム、ネオジウム及びランタンからなる群より
選ばれた少なくとも一種の元素を添加して、CeO2 の
酸素放出能やBET比表面積、熱安定性を顕著に改良す
るためである。1モル%未満ではCeO2 のみの場合と
変わらず、上記した元素の添加効果が現れず、40モル
%を越えるとこの効果が飽和もしくは逆に低下する。か
かるセリウム酸化物の使用量は、第2触媒1Lあたり1
0〜200gであることが好ましい。10g未満だと十
分な効果が得られず、200gより多く使用してもそれ
以上の効果は望めない。
ム、ネオジウム及びランタンからなる群より選ばれた一
種の元素を金属換算で1〜40モル%、その残部として
ジルコニウムを金属挽算で60〜99モル%含むもので
ある。1〜40モル%としたのは、ジルコニウム酸化物
(ZrO2 )にセリウム、ネオジウム及びランタンから
なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を添加して、
ZrO2の酸素放出能やBET比表面積、更には熱安定
性を顕著に改良するためである。1モル%未満ではZr
O2 のみの場合と変わらず、上記した元素の添加効果が
現れず、40モル%を越えるとこの効果が飽和もしくは
低下する。かかるジルコニウム酸化物の使用量は、第2
触媒1Lあたり10〜200gである。10g未満だと
十分な効果が得られず、200gより多く使用してもそ
れ以上の効果は望めない。
る群より選ばれた少なくとも一種を含有するジルコニウ
ム酸化物を含有させることにより、ジルコニウム酸化物
がリッチ雰囲気及びストイキ近傍で格子酸素や吸着酸素
を放出し、貴金属の酸化状悪を排気ガスの浄化に適した
ものとするため、貴金属の触媒性能の低下を抑制でき
る。
記第1層(ゼオライト層)と、上記第2層(三元層)と
の総コート総重量比率は、1:0.3〜1:1.5とす
ることが好ましい。当該割合よりも三元層の割合が多く
なると、下層に配置されたゼオライト層へのガス拡散性
が悪くなり、十分な吸着性能が得られず、一方、当該割
合よりも三元層の割合が少なくなると、脱離してくるH
Cの酸化性能及び排気ガスの浄化性能が十分に得られな
くなる。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属から成る群より選ば
れる少なくとも1種が含有されることが好ましい。使用
されるアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属には、
リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムが含ま
れる。これらを触媒成分担持層に含有させると、リッチ
雰囲気下でのHC吸着被毒作用を緩和し、また貴金属の
シンタリングを抑制するため、低温活性や還元雰囲気で
の活性を更に向上させることができる。その含有量は排
気ガス浄化用触媒1L中1〜40gである。1g未満で
は、炭化水素類の吸着被毒や貴金属のシンタリングを抑
制できず、40gを越えても有為な増量効果が得られず
逆に性能を低下させる。
る貴金属や遷移金属の原料化合物としては、ハロゲン化
物、酢酸塩、硝酸塩、ジニトロジアンミン塩素の水溶性
のものであれば任意のものが使用できる。
方法は特別な方法に限定されず、成分の著しく偏在を伴
わない限り、公知の含浸法、イオン交換法等の種々の方
法の中から適宜選択して使用することができるが、触媒
成分各元素の塩を水に溶解又は分散させた後、ゼオライ
ト粉末を加え、塩基又は酸で溶液のpHを調整するイオ
ン交換法を用いることが、担持金属を均一に分散できる
ため好ましい。
の第1層触媒を製造するに際し、触媒成分金属の水溶性
塩とゼオライトとを純水に加えて攪拌する。
た混合溶液に例えばアンモニア水を徐々に加え、溶液の
pHを7.0〜12.0の範囲になるように調整した
後、水分を除去して乾燥し、残留物を熱処理する。
溶液のpHを7.0〜12.0の範囲に調整することに
より、ゼオライトに担持させる各種金属元素をゼオライ
トの交換サイトに担持させることができる。pHが7.
0より低いとゼオライトのイオン交換点に各種金属元素
を十分に交換できず、逆に12.0より高いと交換した
金属元素の一部が脱離することがある。
の公知の方法の中から適宜選択して行うことができる。
本発明に用いる金属元素含有ゼオライト粉末を得るため
の最初の熱処理は、特に制限されないが、添加した金属
の分散性を良くするため例えば400〜650℃の範囲
の比較的低温度で空気中及び/又は空気流通下で行うこ
とが好ましい。
ジルコニウム酸化物に、Pd,Rh及びPtから選ばれ
た少なくとも1種を含浸担持させることもできる。合浸
担持法としては、セリウム酸化物或いはジルコニウム酸
化物粉末へ貴金属水溶液を噴霧させてもよいし、又は、
貴金属水溶液中にセリウム酸化物又はジルコニウム酸化
物粉末を加えてもよい。これにより、セリウム酸化物又
はジルコニウム酸化物上に分散性良く担持することが可
能となり、酸素ストレージ能を有効に活用できる。担持
後の水分除去法としては、乾燥し、次いで空気中及び/
または空気流通下で200〜600℃の比較的低温で焼
成するものである。かかる焼成温度が200℃未満だと
金属化合物が酸化物形態になることが十分にできず、逆
に600℃を越えても焼成温度の効果は飽和し、顕著な
差異は得られない。
貴金属担持ジルコニウム酸化物粉末を、ゼオライト粉末
と混合することで、ゼオライト近傍に貴金属、セリウム
酸化物、ジルコニウム酸化物が均一に配置されるため、
ゼオライトから脱離してくるHCと酸素と貴金属との接
触効率が高まり、即時に浄化でき、極端にリッチ雰囲気
になることが防げ、浄化性能の向上が図れる。
あたり、担体に上記貴金属を担持する方法としては、例
えば含浸法や混練法等の公知の方法の中から適宜選択し
て行うことができるが、特に含浸法を用いることが好ま
しい。
乾固法やスプレードライヤー法等の公知の方法の中から
適宜選択して行うことがでさる。本発明に用いる三元触
媒を得るためには、特に制限されないが、担持金属を分
散性良く担持するための大さな比表面積を得るため、ス
プレードライヤーで行うことが好ましい。更に、焼成
は、大きな比表面積を得るため、例えば、400℃〜8
00℃で空気中及び/又は空気流通下で行うことが好ま
しい。
限されないが、含浸・乾燥後、例えば400℃〜800
℃の範囲の比較的低い温度で空気中及び/又は空気気流
下で行うことが好ましい。
やジルコニウム酸化物粉末やセリウム粉末を加えること
もできる。
気ガス浄化用触媒は、無担体でも有効に使用することが
でさるが、粉砕・スラリーとし、触媒担体にコートし
て、400℃〜900℃で焼成して用いることが好まし
い。
主成分とした上記ゼオライト粉末にシリカゾルを加えて
/湿式粉砕してスラリーとし、触媒担体に付着させ、4
00〜900℃の範囲の温度で空気中及び/又は空気流
通下で焼成を行う。一方、第2層として、貴金属担持粉
末とアルミナ粉末と上記セリウム酸化物粉末と上記ジル
コニウム酸化物粉末に、アルミナゾルを加えて湿式にて
粉砕してスラリーとし、触媒担体に付着させ、400〜
900℃の範囲の温度で空気中及び/又は空気流通下で
焼成を行う。
ら適宜選択して使用することができ、例えば耐火性材料
からなるモノリス担体やメタル担体等が挙げられる。
が、通常はハニカム形状で使用することが好ましく、ハ
ニカム状の各種基材に触媒粉末を塗布して用いられる。
このハニカム材料としては、一般にセラミックス等のコ
ージエライト質のものが多く用いられるが、フエライト
系ステンレス等の金属材料からなるハニカム材料を多く
用いることも可能であり、更には触媒粉末そのものをハ
ニカム形状にしても良い。触媒の形状をハニカム状とす
ることにより、触媒と排気ガスとの接触面積が大さくな
り、圧力損失も抑制でさるため自動車用排気ガス浄化用
触媒として用いる場合に極めて有効である。
層の量は、触媒成分全体のトータルで、触媒1L当り、
50〜400gが好ましい。触媒成分が多い程、触媒活
性や触媒寿命の面からは好ましいが、コート層が厚くな
りすぎると、HC,CO,NOx 等の反応ガスが拡散不
良となるため、これらのガスが触媒に十分接触でさなく
なり、活性に対する増量効果が飽和し、更にはガスの通
過抵抗も大きくなってしまう。従って、コート層量は、
上記触媒1L当り50g〜400gが好ましい。
化用触媒に、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属
を含浸担持させることができる。使用できるアルカリ金
属及びアルカリ土類金属としては、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、
ストロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一
種以上の元素である。
金属の化合物は、酸化物、酢酸塩、水酸化物、硝酸塩、
炭酸塩等の水溶性のものである。これにより貴金属の近
傍に塩基性元素であるアルカリ金属及び/又はアルカリ
土類金属を分散性良く担持することが可能となる。この
際、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の原料化合物を
同時に、あるいは別個に含有させてもよい。
カリ土類金属化合物からなる粉末の水溶液を、ウォッシ
ュコート成分を担持した上記担体に含浸し、乾燥し、次
いで、空気中及び/又は空気流通下で200℃〜600
℃焼成するものである。かかる焼成温度が200℃未満
だとアルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物が
十分に酸化物形態となることができず、逆に600℃を
越えても焼成温度の効果が飽和し、顕著な差異は得られ
ない。
る。
アミンパラジウム水溶液を含浸又は高速攪拌中で噴霧
し、150℃で24時間乾燥した後、400℃で1時
間、次いで600℃で1時間焼成し、Pd担持セリウム
酸化物粉末(粉末A)を得た。この粉末AのPd濃度は
6.0重量%であった。
g、βゼオライト粉末(H型、Si/2Al=25)5
31g、シリカゾル(固形分20重量%)800g及び
水350gを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してス
ラリー液を得た。このスラリー液をコージエライト質モ
ノリス担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラ
リーを取り除いて乾燥し、400℃で1時間焼成した。
この時の塗布量として、焼成後に約160g/Lになる
までコーティング作業を繰り返し、触媒Aを得た。
トロジアミンパラジウム水溶液を合浸或いは高速攪拌中
で噴霧し、150℃で24時間乾燥した後、400℃で
1時間、次いで600℃で1時間焼成し、Pd担持アル
ミナ粉末(粉末B)を得た。この粉末BのPd濃度は
5.62重量%であった。粉末Bには、ランタン、ジル
コニウム、ネオジウム等が含まれていてもよい。
に、ジニトロジアミンパラジウム水溶液を合浸或いは高
速攪拌中で噴霧し、150℃で24時間乾燥した後、4
00℃で1時間、次いで600℃で1時間焼成し、Pd
担持セリウム酸化物粉末(粉末C)を得た。この粉末C
のPd濃度は2.0重量%であった。
d担持セリウム酸化物粉末C288g、および硝酸酸性
アルミナゾル950g(ベーマイトアルミナ10重量%
に10重量%の硝酸を添加することによって得られたゾ
ル)を磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリー
液を得た。このスラリー液を上記コート触媒Aに付着さ
せ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを取り除いて乾
燥し、400℃で1時間焼成し、コート層重量60g/
Lを塗布し、触媒Bを得た。
ロジウム水溶液を含浸或いは高速攪拌中で噴霧し、15
0℃で24時間乾燥した後、400℃で1時間、次いで
600℃で1時間焼成し、Rh担持アルミナ粉末(粉末
D)を得た。この粉末DのRh濃度は1.1重量%であ
った。
e30重量%を含むジルコニウム酸化物粉末300g及
び硝酸酸性アルミナゾル1135gを磁性ボールミルに
投入し、混合粉砕してスラリー液を得た。このスラリー
液を上記コート触媒Bに付着させ、空気流にてセル内の
余剰のスラリーを取り除いて乾燥し、400℃で1時間
焼成し、コート層重量40g/Lを塗布し、触媒成分担
持コージェライト質モノリス担体を得た。上記セリウム
酸化物粉末、アルミナ粉末にはランタンネオジウム等が
含まれていてもよい。
質モノリス担体に酢酸バリウム溶液を付着させた後、4
00℃で1時間焼成し、BaOとして10g/Lを含有
させて、排気ガス浄化用触媒を得た。
Al=25)266g、ZSMS−ゼオライト粉末26
6gを用いた以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄
化用触媒を得た。
Al=25)177g、ZSMS−ゼオライト粉末17
7g及びUSYセゼオライト粉末177gを用いた以外
は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
Al=25)177g、ZSMS−ゼオライト粉末17
7g及びAlPO4 粉末177gを用いた以外は、実施
例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
Al=25)177g、ZSM5−ゼオライト粉末17
7g及びSAPO粉末177gを用いた以外は、実施例
1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
Al=25)177g、ZSM5−ゼオライト粉末17
7g及びモルデナイト粉末177gを用いた以外は、実
施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
Al=25)177g、ZSM5−ゼオライト粉末17
7g、フェリエライト粉末100g及びA型ゼオライト
粉末77gを用いた以外は、実施例1と同様にして排気
ガス浄化用触媒を得た。
ニトロジアミンパラジウム水溶液を含浸或いは高速攪拌
中で噴霧し、150℃で24時間乾燥した後、400℃
で1時間、次いで600℃で1時間焼成し、Pd担持β
ゼオライト粉末(粉末E)を得た。この粉末EのPd濃
度は1.35重量%であった。上記Pd担持βゼオライ
ト粉末E531g、Zr30重量%担持セリウム酸化物
粉末119g、シリカゾル(固形分20%)800g、
水350gを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕して得
たスラリー液を用いて触媒Aを製造する以外は、実施例
1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
ニトロジアミンパラジウム水溶液と硝酸セリウム水溶液
を含浸或いは高速攪拌中で噴霧し、150℃で24時間
乾燥した後、400℃で1時間、次いで600℃で1時
間焼成し、Pd−Ce担持βゼオライト粉末(粉末F)
を得た。この粉末FのPd濃度は1.35重量%、Ce
濃度は25重量%であった。上記Pd−Ce担持βゼオ
ライト粉末F567g、シリカゾル(固形分20重量
%)1215g、水18gを磁性ボールミルに投入し、
混合粉砕して得たスラリー液を用いて触媒Aを製造する
以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得
た。
粉末(Pd 1.35重量%、Ce 1.16重量%、
Zr 0.19重量%)を用いた以外は、実施例9と同
様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
外は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得
た。
外は、実施例1と同様て排気ガス浄化用触媒を得た。
施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
同様の手順でK2 Oとして10g/Lを含有させること
以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触媒を得
た。
いこと以外は、実施例1と同様にして排気ガス浄化用触
媒を得た。
いこと以外は、実施例2と同様にして排気ガス浄化用触
媒を得た。
0.1としたこと以外は、実施例2と同様にして排気ガ
ス浄化用触媒を得た。
5.0としたこと以外は、実施例2と同様にして排気ガ
ス浄化用触媒を得た。
様にして排気ガス浄化用触媒を得た。
気ガス浄化用触媒の組成を表1に示す。
1〜5の排気ガス浄化用触媒について、以下の耐久条件
により耐久を行なった後、下記評価条件でHC浄化特性
評価(ECモード)を日産自動車(株)製車両(排気量
3.3L)を用いておこなった。
(%)及び脱離HC浄化量として示し、その結果を表2
に示す。但しHC低減率は0〜40秒区間での排出HC
量のうちどれだけ吸着能により低減できたかを示す。脱
離HC浄化量は前述した吸着HCを、昇温・脱離時にど
れだけ浄化できるかを示す。
く、本発明の効果を確認することができた。
媒は、内燃機関から排出されるエンジン始動直後の低温
排気ガスの浄化性能に優れ、コールドHCを大幅に低減
させることができる。
造方法は、ゼオライトから脱離するHCと酸素と貴金属
との接触効率が高まり、浄化性能の向上が図れる排気ガ
ス浄化用触媒を製造することができる。
Claims (11)
- 【請求項1】 触媒成分担持層を有する一体構造型触媒
であって、ゼオライトを主成分とし、パラジウム、ロジ
ウム及び白金から成る群より選ばれる少なくとも一種
と、セリウム、ジルコニウム及びランタンから成る群よ
り選ばれる少なくとも一種とが含有される第1層と、該
第1層上に、パラジウム、ロジウム及び白金から成る群
より選ばれる少なくとも一種が含有される第2層とから
成ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項2】 請求項1記載の排気ガス浄化用触媒にお
いて、該第1層中のゼオライトはSi/2Al比が10
〜500のH型βゼオライトを主成分とすることを特徴
とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項3】 請求項2記載の排気ガス浄化用触媒にお
いて、該第1層のゼオライトは、主成分であるH型βゼ
オライトと共に、更にZSM5、USY、モルデナイ
ト、フェリエライト、A型ゼオライト、AlPO4 及び
SAPOから成る群より選ばれる少なくとも一種が含ま
れることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項4】 請求項1〜3いずれかの項記載の排気ガ
ス浄化用触媒において、該第1層中、Pd,Rh及びP
tから成る群より選ばれる少なくとも一種は、ゼオライ
トに含有されることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項5】 請求項4記載の排気ガス浄化用触媒にお
いて、該第1層中、Pd,Rh及びPtから成る群より
選ばれる少なくとも一種と、更にセリウム、ジルコニウ
ム及びランタンからなる群より選ばれた少なくとも一種
とは、ゼオライトに含有されることを特徴とする排気ガ
ス浄化用触媒。 - 【請求項6】 請求項1〜3いずれかの項記載の排気ガ
ス浄化用触媒において、該第1層中、Pd,Rh及びP
tから成る群より選ばれる少なくとも一種は、セリウム
酸化物又はジルコニウム酸化物に含有されることを特徴
とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項7】 請求項6記載の排気ガス浄化用触媒にお
いて、該第1層中のセリウム酸化物又はジルコニウム酸
化物は、各々、ジルコニウム、ネオジウム及びランタン
からなる群より選ばれた一種を金属換算で1〜40モル
%含むセリウム酸化物、又はセリウム、ネオジウム及び
ランタンからなる群より選ばれた一種を金属換算で1〜
40モル%含むジルコニウム酸化物であることを特徴と
する排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項8】 請求項1〜7いずれかの項記載の排気ガ
ス浄化用触媒において、第2層には、更に、セリウム、
ジルコニウム及びランタンからなる群より選ばれた少な
くとも一種を金属換算で1〜10モル%含むアルミナ
と、ジルコニウム、ネオジウム及びランタンからなる群
より選ばれた一種を金属換算で1〜40モル%含むセリ
ウム酸化物と、更にセリウム、ネオジウム及びランタン
からなる群より選ばれた一種を金属換算で1〜40モル
%含むジルコニウム酸化物とが含有されることを特徴と
する排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項9】 請求項1〜8いずれかの項記載の排気が
ス浄化用触媒において、該第1層と、該第2層のコート
層との重量比率が1:0.3〜1:1.5であることを
特徴とする排気がス浄化用触媒。 - 【請求項10】 請求項1〜9いずれかの項記載の排気
ガス浄化用触媒に、更に、アルカリ金属及びアルカリ土
類金属からなる群より選ばれた少なくとも一種が含有さ
れることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項11】 請求項7又は8記載の排気ガス浄化用
触媒を製造するにあたり、貴金属化合物を含有する水溶
液にセリウム酸化物又はジルコニウム酸化物を合浸さ
せ、次いで焼成することにより貴金属担持セリウム酸化
物或いは貴金属担持ジルコニウム酸化物の粉末を得、該
貴金属担持粉末とゼオライト粉末とを混合して担体に担
持させることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方
法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000312825A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-14 | Degussa Huels Ag | 貴金属含有高性能触媒及びその製法 |
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US8518846B2 (en) | 2007-11-08 | 2013-08-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Method of producing noble metal-supported powder, noble metal-supported powder and exhaust gas purifying catalyst |
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