JP2000300995A - Exhaust gas cleaning catalyst - Google Patents

Exhaust gas cleaning catalyst

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JP2000300995A
JP2000300995A JP11114685A JP11468599A JP2000300995A JP 2000300995 A JP2000300995 A JP 2000300995A JP 11114685 A JP11114685 A JP 11114685A JP 11468599 A JP11468599 A JP 11468599A JP 2000300995 A JP2000300995 A JP 2000300995A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
coating layer
carrier
gas purifying
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Naoyuki Hara
尚之 原
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve the durability of an exhaust gas cleaning catalyst of NOx occlusion reduction type by suppressing the sulfur poisoning of an NOx occlusion material, particularly the sulfur poisoning of an NOx occlusion material caused by the readsorption of SOx on a section positioned on the downstream side from the gas purifying catalyst in the exhaust gas stream. SOLUTION: The exhaust gas cleaning catalyst provided in a flow path of an exhaust from a lean-burn engine and cleaning exhaust gas is constituted of a base, a carrier composed of a porous oxide formed into the laminar shape on the surface of the base, a precious metal and an NOx occlusion material carried on the carrier and a coated layer composed of at least one kind of titania and silica coating the surface of the carrier on a position located at least on the downstream side of the exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は排ガス中に含まれる
一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を酸化するのに
必要な量より過剰な酸素が含まれている排ガス中の、N
xを効率よく浄化できる排ガス浄化用触媒に関する。
[0001] The present invention relates to a method for reducing the amount of N contained in an exhaust gas containing oxygen in excess of that required for oxidizing carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas.
The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst capable of purifying O x efficiently.

【0002】[0002]

【従来の技術】リーンバーンエンジンにおいて、常時は
酸素過剰の燃料リーン条件で燃焼させ、間欠的に燃料ス
トイキ〜リッチ条件とすることにより排ガスを還元雰囲
気としてNOxを還元浄化するシステムが開発され、実
用化されている。そしてこのシステムに最適な触媒とし
て、リーン雰囲気でNOxを吸蔵し、ストイキ〜リッチ
雰囲気で吸蔵されたNOxを放出するNOx吸蔵材を用い
たNOx吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒が開発されてい
る。
BACKGROUND ART In a lean-burn engine, normally is burned with oxygen excess fuel lean condition, the system reduces and purifies NO x exhaust gas as a reducing atmosphere is developed by the intermittent fuel stoichiometric-rich condition, Has been put to practical use. And as the best catalysts for this system, occludes NO x in lean atmosphere, stoichiometric ~ the NO x storage-reduction type exhaust purifying catalyst is developing with the NO x storage material that releases occluded NO x in a rich atmosphere Have been.

【0003】例えば特開平5−317652号公報に
は、Baなどのアルカリ土類金属とPtをアルミナなど
の多孔質酸化物担体に担持した排ガス浄化用触媒が提案
されている。また特開平6−31139号公報には、K
などのアルカリ金属とPtをアルミナなどの多孔質酸化
物担体に担持した排ガス浄化用触媒が提案されている。
さらに特開平5−168860号公報には、Laなどの
希土類元素とPtをアルミナなどの多孔質酸化物担体に
担持した排ガス浄化用触媒が提案されている。
For example, JP-A-5-317652 proposes an exhaust gas purifying catalyst in which an alkaline earth metal such as Ba and Pt are supported on a porous oxide carrier such as alumina. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-31139 discloses K
There has been proposed an exhaust gas purifying catalyst in which an alkali metal such as Pt is supported on a porous oxide carrier such as alumina.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-168860 proposes an exhaust gas purifying catalyst in which a rare earth element such as La and Pt are supported on a porous oxide carrier such as alumina.

【0004】このNOx吸蔵還元型触媒を用いれば、空
燃比をリーン側からパルス状にストイキ〜リッチ側とな
るように制御することにより、排ガスもリーン雰囲気か
らパルス状にストイキ〜リッチ雰囲気となる。したがっ
て、リーン側ではNOxがNOx吸蔵材に吸蔵され、それ
がストイキ又はリッチ側で放出されてHCやCOなどの
還元性成分と反応して浄化されるため、リーンバーンエ
ンジンからの排ガスであってもNOxを効率良く浄化す
ることができる。また排ガス中のHC及びCOは、貴金
属により酸化されるとともにNOxの還元にも消費され
るので、HC及びCOも効率よく浄化される。
If this NO x storage reduction catalyst is used, the exhaust gas changes from a lean atmosphere to a stoichiometric to rich atmosphere from a lean atmosphere by controlling the air-fuel ratio from a lean side to a stoichiometric to rich side. . Thus, NO x is occluded in the NO x storage material in the lean side, because it is purified by reacting with reducing components, such as being released in the stoichiometric or rich side HC and CO, in exhaust gases from lean-burn engines can efficiently purify NO x even. Further, HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the noble metal and consumed for reduction of NO x , so that HC and CO are also efficiently purified.

【0005】ところが排ガス中には、燃料中に含まれる
硫黄(S)が燃焼して生成したSO xが含まれ、それが
リーン雰囲気の排ガス中で貴金属により酸化されて例え
ばSO3となる。そしてそれがやはり排ガス中に含まれ
る水蒸気により容易に硫酸となり、これらがNOx吸蔵
材と反応して亜硫酸塩や硫酸塩が生成し、これによりN
x吸蔵材が被毒劣化することが明らかとなった。つま
り、このようにNOx吸蔵材が亜硫酸塩や硫酸塩となっ
て被毒劣化すると、もはやNOxを吸蔵することができ
なくなり、耐久後のNOx浄化性能が低下するという問
題である。
However, exhaust gas contains fuel.
SO generated by combustion of sulfur (S) xIs included
Oxidized by precious metals in the exhaust gas of lean atmosphere
If SOThreeBecomes And that is also included in the exhaust gas
Sulfuric acid is easily converted to water vapor,xOcclusion
Reacts with wood to form sulfites and sulfates,
OxIt became clear that the occlusion material was poisoned and deteriorated. Toes
And thus NOxThe storage material becomes sulfite or sulfate
NO after poisoningxCan occlude
NO, NO after endurancexThe problem that purification performance decreases
It is a title.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】NOx吸蔵還元型の排
ガス浄化用触媒は、上述したように、燃料ストイキ〜リ
ッチ雰囲気において吸蔵したNOxを放出還元するもの
であるが、排ガス上流側での水素発生、下流側での温度
上昇等により、NOxの放出還元は下流側に位置する触
媒の部分で起こりやすい雰囲気となっており、触媒のN
x浄化性能はこの下流側の触媒の状態が大きく影響す
る。
[0007] NO x storage-and-reduction type catalyst for purifying an exhaust gas, as described above, but is intended to release reducing the NO x occluding the fuel stoichiometric-rich atmosphere, in the exhaust-gas upstream side hydrogen generation, the temperature rise or the like on the downstream side, release the reduction of the NO x is a prone atmosphere part of the catalyst located downstream, catalyst N
Ox purification performance is greatly affected by the state of the downstream catalyst.

【0007】SOxのNOx吸蔵材への吸着は、NOx
りも優先的に行われ、上流側に位置する触媒の部分に集
中する傾向にある。この上流側に吸着したSOxも、燃
料ストイキ〜リッチ雰囲気において放出されるわけであ
るが、一旦放出されたSOxが触媒の下流側に位置する
部分に再吸着することが判明した。したがって、この下
流側に再吸着するSOxは、触媒のNOx浄化性能を著し
く劣化させることになる。
The adsorption of SO x on the NO x storage material is performed with priority over NO x , and tends to concentrate on the portion of the catalyst located on the upstream side. SO x adsorbed on the upstream side, but not released in the fuel stoichiometric-rich atmosphere, once released SO x has been found to be re-adsorbed on the portion located on the downstream side of the catalyst. Therefore, the SO x re-adsorbed on the downstream side significantly deteriorates the NO x purification performance of the catalyst.

【0008】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、NOx吸蔵材の硫黄被毒、特に、触媒の排ガ
ス下流側に位置する部分のSOxの再吸着に起因する硫
黄被毒を抑制して、NOx吸蔵還元型の排ガス浄化用触
媒の耐久性を一層向上させることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made in view of the above circumstances. In particular, sulfur poisoning of the NO x occluding material, particularly, sulfur poisoning caused by re-adsorption of SO x in the portion of the catalyst located downstream of the exhaust gas. And to further improve the durability of the NO x storage reduction type exhaust gas purifying catalyst.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化用触
媒は、リーンバーンエンジンからの排ガスの流路内に配
設され、該排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であっ
て、基材と、該基材表面に層状に形成された多孔質酸化
物からなる担体と、該担体に担持された貴金属およびN
x吸蔵材と、前記排ガスの少なくとも下流側に位置す
る部分の前記担体表面を被覆して形成されたチタニアお
よびシリカの少なくとも1種からなる被覆層とを有する
ことを特徴とする。
An exhaust gas purifying catalyst according to the present invention is disposed in a flow path of exhaust gas from a lean burn engine and purifies the exhaust gas. A carrier comprising a porous oxide formed in a layer on the surface of the substrate, a noble metal supported on the carrier and N
It is characterized by having an O x occluding material and a coating layer formed of at least one kind of titania and silica formed by coating the surface of the carrier at least in a portion located on the downstream side of the exhaust gas.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化用触媒におけ
る硫黄被毒の抑制効果は、NOx吸蔵材を担持した担体
表面に被覆された被覆層の作用に基づくものである。被
覆層を構成するチタニア(TiO2)、シリカ(Si
2)は、SOx同様、酸性物質であることから、被覆層
は、この被覆層の内側にあるNOx吸蔵材へのSOxの吸
着を効率よく抑制するものと考えられる。したがって、
触媒の少なくとも下流側の部分に上記被覆層を設けるこ
とにより、特に重要となる下流側の触媒の部分の耐硫黄
被毒特性が向上することになる。以下に、本発明の実施
の形態について詳しく説明する。
The effect of suppressing sulfur poisoning of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION is based on the action of the coating layer coated on the carrier carrying surface the NO x storage material. Titania (TiO 2 ), silica (Si
Since O 2 ) is an acidic substance like SO x , it is considered that the coating layer efficiently suppresses the adsorption of SO x to the NO x storage material inside this coating layer. Therefore,
By providing the coating layer on at least the downstream side of the catalyst, the sulfur poisoning resistance of the particularly important downstream side catalyst is improved. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0011】本発明の排ガス浄化用触媒は、いわゆるモ
ノリス型と呼ばれる触媒に対して特に有効に適用でき
る。モノリス型の触媒の場合、これを構成する基材は、
コージェライト等のセラミックス、耐熱合金等からなる
ハニカム体を用いることができる。担体は、多孔質酸化
物を基材表面に層状に形成したものである。用いること
のできる多孔質酸化物としては、例えば、アルミナ(A
23)、ゼオライト、シリカ、ジルコニア(Zr
2)、チタニア等や、これらを複合させたTiO2−A
23、SiO2−Al23、ZrO2−Al23等を挙
げることができる。また、浄化性能の向上を目的とし
て、セリア(CeO2)や、ジルコニアで安定させたセ
リア(セリア−ジルコニア複合酸化物)を添加するもの
であってもよい。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be particularly effectively applied to a so-called monolith type catalyst. In the case of a monolithic catalyst, the base material constituting the catalyst is
A honeycomb body made of ceramics such as cordierite or a heat-resistant alloy can be used. The carrier is obtained by forming a porous oxide in a layer on the surface of a substrate. As a porous oxide that can be used, for example, alumina (A
l 2 O 3 ), zeolite, silica, zirconia (Zr
O 2 ), titania and the like, or a TiO 2 -A
l 2 O 3, SiO 2 -Al 2 O 3, ZrO 2 -Al 2 O 3 and the like. For the purpose of improving the purification performance, ceria (CeO 2 ) or ceria stabilized with zirconia (ceria-zirconia composite oxide) may be added.

【0012】担体に担持させる貴金属は、主に、CO、
HCを酸化させるのと同時に、排ガス中のNOxの主成
分たるNOを酸化させてNO2として、NOx吸蔵材に吸
蔵させやすくする役割りを果たす。用いることのできる
貴金属としては、Pt、Rh、Pd、Ir、Ru等を挙
げることができる。触媒の特性に応じ、これらの内の1
種または2種以上を、選択的に担持させればよい。担持
の方法については特に限定するものでなく、用いる貴金
属に応じた既に公知の方法にて行えばよい。上記貴金属
の担持量は、例えばモノリス型の触媒を形成させるので
あれば、モノリスの体積1リットル当たりに、Pt、R
dの場合は0.1〜20gとするが好ましく、0.5〜
10gとするのがより好ましい。また、Rhの場合は、
0.01〜10gとするのが好ましく、0.05〜5g
とするのがより好ましい。
The noble metals supported on the carrier are mainly CO,
At the same time as oxidizing HC, it plays a role of oxidizing NO, which is the main component of NO x in the exhaust gas, as NO 2, so as to be easily stored in the NO x storage material. Examples of the noble metal that can be used include Pt, Rh, Pd, Ir, and Ru. Depending on the characteristics of the catalyst, one of these
The species or two or more species may be selectively carried. The loading method is not particularly limited, and may be carried out by a known method according to the noble metal used. If the amount of the noble metal carried is, for example, a monolithic catalyst formed, Pt, R
In the case of d, it is preferably 0.1 to 20 g, and 0.5 to
More preferably, it is 10 g. In the case of Rh,
It is preferably 0.01 to 10 g, and 0.05 to 5 g
More preferably,

【0013】担体に担持させるNOx吸蔵材は、燃料リ
ーン雰囲気下でNOxを吸蔵し、燃料ストイキ〜リッチ
雰囲気下でNOxを放出させる役割りを果たし、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属および希土類元素から選ばれ
る少なくとも1種以上を用いることができる。アルカリ
金属としてはLi、Na、K、Rb、Csが、アルカリ
土類金属としてはBe、Mg、Ca、Sr、Baが、希
土類元素としてはSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、
Dy、Yb等がそれぞれ例示できる。これらの中でも、
アルカリ度が高くNOx吸蔵能力に優れるという点を考
慮すれば、NOx吸蔵材は、アルカリ金属、アルカリ土
類金属の中から選択するのが望ましい。
[0013] the NO x storage material to be supported on the carrier, occludes NO x under fuel-lean atmosphere, plays a role of releasing the NO x under fuel stoichiometric-rich atmosphere, alkali metals, alkaline earth metals and rare earth At least one selected from elements can be used. Li, Na, K, Rb, Cs as alkali metals, Be, Mg, Ca, Sr, Ba as alkaline earth metals, and Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, as rare earth elements.
Dy, Yb, etc. can be exemplified. Among these,
Considering that alkalinity is excellent in high the NO x storage capacity, the NO x storage material are alkali metals, preferably selected from alkali earth metals.

【0014】NOx吸蔵材の担持方法は、特に限定され
るものではなく、担持されるそれぞれのNOx吸蔵材に
応じた既に公知の方法にて行えばよい。また、NOx
蔵材の担持量は、例えばモノリス型触媒の場合、モノリ
スの体積1リットルに対して0.05〜1モルの範囲と
するのが望ましい。担持量が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、担
持量が1モルを超える場合は、効果が飽和することに加
え、他成分量の低下による不具合が生じる可能性がある
からである。
The method of supporting the NO x occluding material is not particularly limited, and may be performed by a known method according to each NO x occluding material to be supported. Further, the loading amount of the NO x storage material, for example, in the case of monolithic catalysts, it is desirable to 0.05 mols relative volume of 1 liter monolith. When the supported amount is less than 0.05 mol, the NO x storage capacity is small and the NO x purification performance is reduced. When the supported amount exceeds 1 mol, the effect is saturated and, in addition, the problem due to the decrease in the amount of other components is caused. Is likely to occur.

【0015】担体の表面を被覆させる被覆層は、上述し
たように、SOxのNOx吸蔵材への吸着を抑制するもの
で、NOx吸蔵材にオーバーコートさせることでSOx
NO x吸蔵材への到達を阻害する働きを示している。被
覆層は、酸性物質であるチタニアおよびシリカの少なく
とも1種を用いる。被覆層の形成は、その方法を特に限
定するものではないが、例えば、モノリス型の触媒の場
合、貴金属およびNO x吸蔵材を担体に担持させたモノ
リスを、チタニアおよびシリカの少なくとも1種の微粉
末をゾル状にしたものに浸漬させ、その後乾燥させ、焼
成することによってできる。
The coating layer for coating the surface of the carrier is as described above.
SOxNOxSuppresses adsorption to occlusion materials
And NOxSO coating by overcoating the occlusion materialxof
NO xIt shows the function of inhibiting the arrival at the occlusion material. Suffered
The covering layer is made of less acidic substances such as titania and silica.
Both use one type. The method of forming the coating layer is particularly limited.
Although not specified, for example, a monolithic catalyst
Precious metals and NO xAn object with an occlusion material supported on a carrier
Squirrel is milled with at least one fine powder of titania and silica
The powder is immersed in a sol, then dried and fired.
You can do it.

【0016】被覆層の厚さは、SOxのNOx吸蔵材への
吸着を抑制するという被覆層の機能を考慮すれば、10
μm以上であることが望ましい。また、あまり厚すぎる
とNOxのNOx吸蔵材への吸着までもが阻害され過ぎる
ため、適切な厚さとすることが望ましい。NOx吸蔵材
の種類によっても異なるが、20μm以下とするのがよ
り望ましい。
The thickness of the coating layer is 10 in consideration of the function of the coating layer to suppress the adsorption of SO x on the NO x storage material.
It is desirable that it is not less than μm. On the other hand, if the thickness is too large, even the adsorption of NO x to the NO x storage material is too impaired. Although it depends on the type of the NO x occluding material, it is more preferable to be 20 μm or less.

【0017】本発明の排ガス浄化用触媒は、特に、NO
xの吸蔵・還元に重要な意味を持つ触媒の排ガス下流側
の硫黄被毒を抑制することを目的とするため、少なくと
も下流側に位置する部分の担体表面に被覆層を形成させ
る。モノリス型の触媒における被覆層の形成部分を、概
念的に図1に示す。図1に示すものは、モノリスの下流
端(基材の下流端)から、モノリス全長(基材全長)の
約50%の部分に被覆層を形成させたものである。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is preferably
In order to suppress sulfur poisoning of the catalyst downstream of the exhaust gas, which is important for occlusion / reduction of x , a coating layer is formed on at least the portion of the carrier surface located on the downstream side. FIG. 1 conceptually shows a portion where a coating layer is formed in a monolithic catalyst. In FIG. 1, a coating layer is formed on a portion of about 50% of the entire length of the monolith (full length of the base material) from the downstream end of the monolith (downstream end of the base material).

【0018】モノリス全体に被覆層を形成させるもので
あってもよいが、全体に被覆層を形成させた場合はNO
xの吸蔵能力に劣るものとなるため、初期の段階におけ
る高いNOx吸蔵能力を確保するため、図に示すよう
に、上流側の一部に被覆層非形成部を設けるのが望まし
い。この場合、作製しようとする触媒の特性に応じ、被
覆層形成部の範囲は、下流端からモノリス全長の5〜8
0%の範囲とするのが望ましい。なお、被覆層の厚さは
被覆層形成部の全体にわたって同じ厚さとする必要はな
く、例えば、下流端に進むにしたがって連続的に厚くな
るようなまたは段階的に厚くなるような被膜層を形成さ
せてもよい。
A coating layer may be formed on the entire monolith, but if the coating layer is formed on the entire monolith, NO
Since the storage capacity of x is inferior, it is desirable to provide a coating layer non-formed portion in a part of the upstream side as shown in the figure in order to secure a high NO x storage capacity in the initial stage. In this case, depending on the characteristics of the catalyst to be produced, the range of the coating layer forming portion is 5 to 8 of the total length of the monolith from the downstream end.
It is desirable to set the range to 0%. The thickness of the coating layer does not need to be the same over the entire coating layer forming portion. For example, the coating layer is formed such that the coating layer becomes continuously thicker or gradually increases toward the downstream end. May be.

【0019】以上のように構成される本発明の排ガス浄
化用触媒であるが、この触媒は触媒コンバータに組み込
まれ、リーンバーンエンジンからの排ガス流路に配置さ
れ、この排ガスを浄化する。燃料リーン雰囲気では、貴
金属の触媒機能によりHCやCOが酸化されて浄化され
るとともに、排ガス中に含まれるNO等がこの貴金属の
機能により酸化され、NO2をはじめとするNOxとな
り、それがNOx吸蔵材に吸蔵されていく。そして間欠
的に燃料ストイキ〜リッチ雰囲気とされると、今度は吸
蔵されたNOxが放出され、それが触媒上でHCやCO
と反応し還元され、NOxが浄化される。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention having the above-described structure is incorporated in a catalytic converter, arranged in an exhaust gas flow path from a lean burn engine, and purifies the exhaust gas. The fuel-lean atmosphere, with HC and CO are purified by oxidation by the noble metal of the catalytic function, NO and the like contained in the exhaust gas is oxidized by the function of the noble metal, NO x becomes, including NO 2, it It is stored in the NO x storage material. Then, when the fuel stoichiometric-rich atmosphere is intermittently made, the stored NO x is released, and this is converted to HC or CO on the catalyst.
To reduce NO x .

【0020】上記実施形態では、1つのモノリスを用
い、上流側の部分に被覆層非形成部を設け、下流側の部
分に被覆層形成部を設けるという態様のものである。こ
の態様のものに代えて、2つのモノリスを用い、そのう
ちの1つを被覆層を形成させないものとし、他の1つは
全体に被覆層を形成させたものとし、この2つを1つの
触媒コンバータに、それぞれ上流側、下流側となるよう
に組み込む態様のものとすることもできる。また、複数
のモノリスを用い、それぞれ被膜層の厚さの異なる被膜
層を全体に設けるものとし、これらを1つの触媒コンバ
ータに、下流側に向かって被覆層が厚くなるような順に
配列して組み込む態様のものとすることもできる。な
お、モノリス型の触媒を前提に実施形態を説明したが、
ペレット型の触媒であってもよく、被覆層を形成させた
ペレットを作製し、これらを少なくとも下流側に位置す
る部分に配置するように触媒コンバータに組み込む態様
のものとすることもできる。
In the above embodiment, one monolith is used, and a coating layer non-forming portion is provided in an upstream portion, and a coating layer forming portion is provided in a downstream portion. Instead of this embodiment, two monoliths are used, one of which has no coating layer, the other one has a coating layer formed entirely, and these two are one catalyst. It is also possible to adopt a mode in which the converter is incorporated so as to be upstream and downstream, respectively. In addition, a plurality of monoliths are used, and the coating layers having different thicknesses of the coating layers are provided on the whole, and these are arranged and incorporated into one catalytic converter in such an order that the coating layers become thicker toward the downstream side. Embodiments may also be used. Although the embodiment has been described on the premise of a monolithic catalyst,
A pellet-type catalyst may be used, or a mode in which pellets on which a coating layer is formed is produced, and these are incorporated in a catalytic converter so as to be disposed at least in a portion located on the downstream side.

【0021】[0021]

【実施例】上記実施形態に基づいて、本発明の排ガス浄
化用触媒の種々の態様のものを、実施例として作製し
た。そして、被覆層を形成させていない排ガス浄化用触
媒とを、比較例として作製し、実施例、比較例の排ガス
浄化用触媒に対して耐久試験を行い、それぞれの排ガス
浄化用触媒の耐久後において、リッチスパイク後のNO
x吸蔵量を比較することで、本発明の排ガス浄化用触媒
が耐硫黄被毒特性に優れていることを確認した。以下、
これについて説明する。
EXAMPLES Based on the above embodiment, various embodiments of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention were produced as examples. Then, an exhaust gas purifying catalyst having no coating layer formed thereon was prepared as a comparative example, and an endurance test was performed on the exhaust gas purifying catalysts of the examples and comparative examples. NO after rich spike
By comparing the x storage amounts, it was confirmed that the exhaust gas purifying catalyst of the present invention had excellent sulfur poisoning resistance. Less than,
This will be described.

【0022】〈実施例1の排ガス浄化用触媒〉本実施例
の排ガス浄化用触媒は、以下のように作製した。まず、
ジルコニア粉末に硝酸ロジウム溶液を用いて担持させ、
これを乾燥、焼成してRhを担持したジルコニア粉末を
得た。Rhの担持量は、Rh担持ジルコニア粉末を10
0wt%とした場合の1.0wt%とした。次いでこの
Rh担持ジルコニア粉末に、アルミナとチタニアとの混
合粉末を混合させた。混合比率は、アルミナ−チタニア
混合粉末においてアルミナ:チタニアを重量比で1:1
とし、アルミナ−チタニア混合粉末:Rh担持ジルコニ
ア粉末を重量比で4:1とした。この混合粉末にさらに
セリアジルコニア複合酸化物を、アルミナ−チタニア混
合粉末:セリアジルコニア複合酸化物が重量比で10:
1となるような割合で、混合した。この粉末を所定の方
法でスラリー化し、30mmφ×長さ50mm(容量3
5cc)のセラミック製ハニカムのモノリス型基材にコ
ートし、モノリス担体を作製した。コート量はモノリス
担体1リットル当たり270gとした。
<Exhaust Gas Purifying Catalyst of Example 1> The exhaust gas purifying catalyst of this example was prepared as follows. First,
Supported on a zirconia powder using a rhodium nitrate solution,
This was dried and fired to obtain a zirconia powder carrying Rh. The amount of Rh supported was 10% for Rh-supported zirconia powder.
1.0 wt% when 0 wt%. Next, a mixed powder of alumina and titania was mixed with the Rh-supported zirconia powder. The mixing ratio was 1: 1 by weight of alumina: titania in the alumina-titania mixed powder.
The weight ratio of alumina-titania mixed powder: Rh-supported zirconia powder was 4: 1. A ceria-zirconia composite oxide was further added to this mixed powder, and an alumina-titania mixed powder: ceria-zirconia composite oxide in a weight ratio of 10:
The components were mixed at a ratio of 1. This powder is slurried by a predetermined method, and 30 mmφ × 50 mm length (capacity 3
5 cc) of a ceramic honeycomb monolith substrate was coated to produce a monolith carrier. The coating amount was 270 g per liter of the monolith carrier.

【0023】このモノリス担体を、所定濃度の酢酸バリ
ウム水溶液に浸漬させ、Baを担持させ、250℃で1
5分間乾燥させた後、500℃で30分間焼成した。B
aの担持量は、モノリス担体1リットル当たり0.2モ
ルとした。次いで、これを濃度15g/リットルの重炭
酸アンモニウム水溶液に15分間浸漬した後、15分間
乾燥させた。次に、これにジニトロジアミン白金の硝酸
溶液を用いて、Ptを担持させ、300℃で15分乾
燥、焼成した。Ptの担持量は、モノリス担体1リット
ル当たり2gとした。さらに次に、これを所定濃度の酢
酸カリウムと酢酸リチウムとの混合水溶液に浸漬させて
KおよびLiを担持させ、250℃で15分間乾燥した
後、500℃で30分間焼成して、基となるモノリス触
媒を作製した。KおよびLiの担持量は、モノリス担体
1リットル当たりそれぞれ0.1モルとした。
This monolithic carrier is immersed in an aqueous solution of barium acetate at a predetermined concentration to support Ba,
After drying for 5 minutes, it was baked at 500 ° C. for 30 minutes. B
The amount of a carried was 0.2 mol per liter of the monolithic carrier. Next, this was immersed in an aqueous solution of ammonium bicarbonate having a concentration of 15 g / liter for 15 minutes, and then dried for 15 minutes. Next, Pt was supported thereon using a nitric acid solution of dinitrodiamine platinum, and dried and calcined at 300 ° C. for 15 minutes. The supported amount of Pt was 2 g per liter of the monolith carrier. Next, this is immersed in a mixed aqueous solution of potassium acetate and lithium acetate at a predetermined concentration to carry K and Li, dried at 250 ° C. for 15 minutes, and baked at 500 ° C. for 30 minutes to form a base. A monolith catalyst was prepared. The loading amounts of K and Li were each 0.1 mol per liter of the monolith carrier.

【0024】最後に、このモノリス触媒に対し、下流端
から約25mmの長さ(全長の約50%)の部分を、チ
タニアゾルに浸漬し、250℃で30分間乾燥させた
後、500℃で60分間焼成して被覆層を形成させ、本
実施例の排ガス浄化用触媒を完成させた。なお、被覆層
の厚さは、被覆層形成部の全長にわたって、約10μm
であった。
Finally, a portion of the monolith catalyst having a length of about 25 mm from the downstream end (about 50% of the total length) is immersed in a titania sol, dried at 250 ° C. for 30 minutes, and then dried at 500 ° C. for 60 minutes. The coating layer was formed by baking for minutes, and the exhaust gas purifying catalyst of this example was completed. The thickness of the coating layer is about 10 μm over the entire length of the coating layer forming portion.
Met.

【0025】〈実施例2の排ガス浄化用触媒〉被覆層形
成部を、下流端から約3mmの長さ(全長の約6%)の
部分となるように形成した排ガス浄化用触媒である。他
の構成要素および製造方法は、実施例1のものと同様と
した。 〈実施例3の排ガス浄化用触媒〉被覆層形成部を、下流
端から約40mmの長さ(全長の約80%)の部分とな
るように形成した排ガス浄化用触媒である。他の構成要
素および製造方法は、実施例1のものと同様とした。
<Exhaust Gas Purifying Catalyst of Example 2> This is an exhaust gas purifying catalyst in which the coating layer forming portion is formed to have a length of about 3 mm (about 6% of the entire length) from the downstream end. Other components and the manufacturing method were the same as those of the first embodiment. <Exhaust gas purifying catalyst of Example 3> This is an exhaust gas purifying catalyst in which the coating layer forming portion is formed to have a length of about 40 mm (about 80% of the entire length) from the downstream end. Other components and the manufacturing method were the same as those of the first embodiment.

【0026】〈実施例4の排ガス浄化用触媒〉基になる
モノリス触媒をシリカゾルに浸漬し、被覆層がシリカか
らなるように形成した排ガス浄化用触媒である。被覆層
形成部が下流端から約25mmの長さ(全長の約50
%)の部分であり、他の構成要素および製造方法は実施
例1のものと同様とした。
<Exhaust Gas Purifying Catalyst of Example 4> This is an exhaust gas purifying catalyst in which a base monolith catalyst is immersed in silica sol to form a coating layer of silica. The length of the coating layer forming portion is about 25 mm from the downstream end (about 50 mm of the total length).
%), And the other components and the manufacturing method were the same as those in Example 1.

【0027】〈比較例の排ガス浄化用触媒〉被覆層を形
成させていない排ガス浄化用触媒である。実施例1の場
合に作製した基になるモノリス触媒のままのものであ
る。 〈耐硫黄被毒特性の評価〉上記実施例および比較例の排
ガス浄化用触媒に対して、耐久試験を行った。耐久試験
の条件は、触媒床温度400℃で、所定のモデルガスで
ある耐久ガスを導入しリーン状態を55秒間保持した
後、別のモデルガスである耐久ガスを5秒間をスパイク
状(パルス状)に導入してリッチ状態とするサイクル
を、1時間行うものとした。リーン状態およびリッチ状
態とするための耐久ガスは、流量4.7リットル/mi
nで導入し、その成分は、下記表1に示すものである。
<Exhaust Gas Purifying Catalyst of Comparative Example> This is an exhaust gas purifying catalyst without a coating layer. The same monolithic catalyst as the base prepared in Example 1 is used. <Evaluation of resistance to sulfur poisoning> An endurance test was performed on the exhaust gas purifying catalysts of the above Examples and Comparative Examples. The conditions of the durability test are as follows: at a catalyst bed temperature of 400 ° C., a predetermined model gas, a durable gas, is introduced and a lean state is maintained for 55 seconds, and another durable gas, a model gas, is spiked (pulsed) for 5 seconds. ), And the cycle of making it rich is performed for one hour. The endurance gas for making the lean state and the rich state has a flow rate of 4.7 liter / mi.
n, the components of which are shown in Table 1 below.

【0028】[0028]

【表1】 次いで、耐久試験後の実施例および比較例の排ガス浄化
用触媒と、耐久試験に供していない、つまり新品の実施
例および比較例の排ガス浄化用触媒とに対して、リッチ
スパイクNOx吸蔵量を測定した。リッチスパイクNOx
吸蔵量の測定条件は、触媒床温度400℃で、所定のモ
デルガスを導入しリーン状態を5分間保持した後、別の
モデルガスを10秒間をスパイク状(パルス状)に導入
してリッチ状態とし、これを5回繰り返して平均を取
り、テストピース(35cc)当たりのNOx量を測定
するものとした。この測定において、リーン状態および
リッチ状態とするために用いたモデルガスは、流量30
リットル/minで導入し、その成分は、下記表2に示
すものである。
[Table 1] Then, the exhaust gas purifying catalyst of Examples and Comparative Examples after the durability test, not subjected to durability test, i.e. relative to the exhaust gas purifying catalysts of Examples and Comparative Examples of new, rich spike the NO x storage amount It was measured. Rich spike NO x
Measurement conditions of the occlusion amount are as follows: at a catalyst bed temperature of 400 ° C., a predetermined model gas is introduced, a lean state is maintained for 5 minutes, then another model gas is introduced for 10 seconds in a spike form (pulse form) to obtain a rich state. This was repeated five times and an average was taken to measure the NO x amount per test piece (35 cc). In this measurement, the model gas used for the lean state and the rich state has a flow rate of 30%.
It was introduced at a rate of 1 liter / min, and its components are shown in Table 2 below.

【0029】[0029]

【表2】 この測定により得られた実施例および比較例の排ガス浄
化用触媒の耐久品および新品それぞれの触媒1個当たり
のリッチスパイクNOx吸蔵量を図2に示す。この図か
ら明らかなように、被覆層を形成させていない比較例の
排ガス浄化用触媒は、新品の場合にNOx吸蔵量が多い
のにもかかわらず、耐久品の場合はNOx吸蔵量の減少
が著しい。これに対して、被覆層を形成させた実施例の
排ガス浄化触媒は、耐久品であってもNOx吸蔵量の減
少が小さいことが判る。したがって、被覆層を形成させ
た本発明の排ガス浄化用触媒は耐硫黄被毒特性に優れた
ものであることが、確認できる。
[Table 2] FIG. 2 shows the amount of rich spike NO x storage per catalyst of each of the durable and new exhaust gas purifying catalysts of Examples and Comparative Examples obtained by this measurement. As is apparent from this figure, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example which is not to form a coating layer, in spite of the NO x storage amount is large in the case of new, in the case of durable goods of the NO x storage amount The decrease is significant. On the other hand, it can be seen that the exhaust gas purifying catalyst of the embodiment in which the coating layer is formed has a small decrease in the NO x storage amount even in the case of a durable product. Therefore, it can be confirmed that the exhaust gas purifying catalyst of the present invention having the coating layer formed thereon has excellent sulfur poisoning resistance.

【0030】また、実施例1〜3の排ガス浄化用触媒を
比較すれば、被覆層を広範囲に施すことは、新品の場合
の、つまり初期のNOx吸蔵量が少なくなることが判
る。これに対し、耐久後の場合は、適当な範囲(本実施
例の場合は全長の約50%)に被覆層を施すことによ
り、大きなNOx吸蔵量を維持できることが判る。した
がって、目的とする排ガス浄化用触媒の特性に応じ、被
覆層を形成させる範囲を選択すればよいことが確認でき
る。
Comparing the exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 3, it can be seen that applying the coating layer over a wide range reduces the amount of NO x occlusion in the case of a new product, that is, in the initial stage. In contrast, if after the durability test, (in this example about 50% of the total length) suitable range by applying a coating layer on it can be seen that to maintain a large the NO x storage amount. Therefore, it can be confirmed that the range in which the coating layer is formed may be selected according to the desired characteristics of the exhaust gas purifying catalyst.

【0031】さらに、実施例1と実施例4の排ガス浄化
用触媒を比較すれば、新品および耐久品のいずれの場合
も、そのNOx吸蔵量に大差はないことから、被覆層を
チタニアで形成させてもまたシリカで形成させてもよい
ことも確認できる。
Further, comparing the exhaust gas purifying catalysts of Example 1 and Example 4, there is no significant difference in the NO x storage amount between the new and durable products. Therefore, the coating layer is formed of titania. It can also be confirmed that they may be formed by using silica.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の排ガス浄化用触媒は、NOx
蔵還元型触媒を、NOx吸蔵材を担持させた担体表面に
チタニアおよびシリカの少なくとも1種からなる被覆層
を形成させるように構成するものである。このように構
成することにより、本発明の排ガス浄化用触媒は、耐久
後もNOx吸蔵量が大きく、硫黄被毒が効果的に抑制さ
れNOx浄化性能の低下の小さい排ガス浄化用触媒とな
る。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention exhibits, constituting the NO x storage-and-reduction type catalyst, so as to form a coating layer comprising at least one of titania and silica on the carrier surface obtained by carrying the NO x storage material Is what you do. With this configuration, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, after the durability also the NO x storage amount is large, sulfur poisoning is effectively inhibited the NO x purification performance degradation small exhaust gas purifying catalyst .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 モノリス型の触媒における被覆層の形成部分
を概念的に示す。
FIG. 1 conceptually shows a portion where a coating layer is formed in a monolithic catalyst.

【図2】 実施例および比較例の排ガス浄化用触媒の耐
久品および新品それぞれのリッチスパイクNOx吸蔵量
を示す。
FIG. 2 shows the rich spike NO x storage amounts of the durable and new exhaust gas purifying catalysts of Examples and Comparative Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/10 F01N 3/28 301Q 3/28 301 301S B01J 20/18 ZABE B01D 53/36 101B // B01J 20/18 ZAB B01J 23/56 301A Fターム(参考) 3G091 AA12 AB06 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 BA39 CB02 DA04 EA30 FA18 FB10 FB11 FB12 FC02 GA01 GA06 GA18 GA20 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB04X GB05W GB06W GB07W GB09X GB10X GB17X 4D048 AA06 AB02 AB03 BA03X BA06Y BA07X BA08X BA14X BA15X BA19X BA30X BA33X BA41X BA42X BB02 BC01 BC05 CC38 DA03 EA04 4G066 AA16B AA20B AA22B AA23B AA28B BA07 CA28 DA02 FA15 FA37 GA01 GA06 4G069 AA03 AA08 BA01B BA02A BA04A BA04B BA05B BB04A BB04B BB06B BC03B BC04B BC13B BC71B BC75B CA03 CA08 CA10 CA13 DA06 EA19 ED07 EE01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/10 F01N 3/28 301Q 3/28 301 301S B01J 20/18 ZABE B01D 53/36 101B // B01J 20/18 ZAB B01J 23/56 301A F-term (reference) 3G091 AA12 AB06 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 BA39 CB02 DA04 EA30 FA18 FB10 FB11 FB12 FC02 GA01 GA06 GA18 GA20 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB04X GB05W06 GB06 GB06 GB06 AB03 BA03X BA06Y BA07X BA08X BA14X BA15X BA19X BA30X BA33X BA41X BA42X BB02 BC01 BC05 CC38 DA03 EA04 4G066 AA16B AA20B AA22B AA23B AA28B BA07 CA28 DA02 FA15 FA37 GA01 GA06 4G069 AA03 BAB BAB BAB BAB BC03 BC CA13 DA06 EA19 ED07 EE01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リーンバーンエンジンからの排ガスの流
路内に配設され、該排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒
であって、 基材と、該基材表面に層状に形成された多孔質酸化物か
らなる担体と、該担体に担持された貴金属およびNOx
吸蔵材と、前記排ガスの少なくとも下流側に位置する部
分の前記担体表面を被覆して形成されたチタニアおよび
シリカの少なくとも1種からなる被覆層とを有すること
を特徴とする排ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purifying catalyst disposed in a flow path of exhaust gas from a lean burn engine for purifying the exhaust gas, comprising: a substrate; and a porous oxidation layer formed on a surface of the substrate in a layered manner. And a noble metal and NO x supported on the carrier
An exhaust gas purifying catalyst comprising: an occluding material; and a coating layer formed of at least one kind of titania and silica formed by coating a surface of the carrier at least in a portion located on the downstream side of the exhaust gas.
【請求項2】 前記被覆層は、前記基材の下流端から該
基材全長の5〜80%の範囲となる部分に形成されてい
る請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the coating layer is formed in a portion ranging from 5 to 80% of the entire length of the substrate from the downstream end of the substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399729B2 (en) 2003-12-22 2008-07-15 General Electric Company Catalyst system for the reduction of NOx
US8307639B2 (en) 2007-02-06 2012-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification device of internal combustion engine

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