JP2001058129A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒Info
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Abstract
C浄化性とのバランスがとれた排気ガス浄化用触媒を得
る。 【解決手段】 担体1と、担体1上に貴金属とBaとK
とを担持したアルミナを有する内側触媒層2と、内側触
媒層2上に貴金属とBaとKとを担持したゼオライトを
有する外側触媒層3とで形成される排気ガス浄化用触媒
のKの担持量を担体1L当たり2〜6gとする。
Description
媒、特に排気ガス中のNOx(窒素酸化物)の浄化に適
した触媒に関するものである。
孔質担体上にアルミナコーティング層を形成し、そのア
ルミナにPt、Ba及びKを担持させてなる排気ガス浄
化用触媒が記載されている。このものは、リーン燃焼運
転時には排気ガスに含まれるNOxをBaやKに吸収さ
せ、理論空燃比燃焼運転時またはリッチ燃焼運転時には
BaやKに吸収されていたNOxをPt上に移動させ、
排気ガスに含まれるHC、CO及びH2の還元ガスと反
応させてNOxをN2に還元浄化させるとともに還元ガ
スをも酸化浄化させようとするリーンNOx浄化作用を
有する触媒である。
にNOx吸収材としての機能を果たさせようとすること
に加えて、排気ガスに含まれる微量のSOx(硫黄酸化
物)との間で低温度で分解等がなされるK2Ba(SO
4)2等の複合硫酸塩を生成させ、NOx吸収材である
BaがSOxとの間でBaSO4を生成してNOxの吸
収能を喪失してしまう(硫黄被毒)のを防止しようとす
るものである。
ス浄化用触媒におけるKの担持量が適正でない場合、高
温雰囲気に晒された後の触媒には以下のような問題が生
じる。すなわち、Kの担持量が少ない場合、NOx吸収
性能の低下が著しいものとなる。また、Kの担持量が多
い場合、理論空燃比燃焼運転時またはリッチ燃焼運転時
である還元剤雰囲気(λ≦1)でのHCの浄化が適正に
行われなくなる。この理由は明らかではないが、Kが貴
金属周辺に多く配置され、HCの貴金属への接近が阻害
されるためであると考えられる。
であり、その目的とするところは、排気ガス浄化用触媒
に担持されるKの担持量の適正化を図ることにより、高
温雰囲気に晒された後のリーン燃焼運転時におけるNO
x浄化性と、理論空燃比燃焼運転時またはリッチ燃焼運
転時におけるHC浄化性とのバランスがとれた排気ガス
浄化用触媒を提供することにある。
aとが担持された排気ガス浄化用触媒におけるKの担持
量の適正化を図ったものである。
に貴金属とBaとKとが担持され、排気ガス中に含まれ
るHCとNOxとを浄化する排気ガス浄化用触媒におい
て、上記Kの上記担体1L当たりの担持量が2〜6gで
あることを特徴とする。
L当たり6g以下としているので、高温雰囲気に晒され
た後における還元剤雰囲気(λ≦1)でのHC浄化性の
悪化を抑制することができる。
上としているので、高温雰囲気に晒された後において、
NOx吸収材であるBaのリーン燃焼運転時でのNOx
吸収性を悪化させることなく、リーン燃焼運転から理論
空燃比燃焼運転またはリッチ燃焼運転に切り替わったと
きにBaから放出されるNOxと、HCとを十分に反応
させて浄化することができる。
れている排気ガス浄化用触媒において、Baの担持量の
Kの担持量に対する重量比が5〜15であることを特徴
とする。
Baのリーン燃焼運転時でのNOx吸収性を悪化させる
ことなく、リーン燃焼運転から理論空燃比燃焼運転また
はリッチ燃焼運転に切り替わったときにBaから放出さ
れるNOxとHCとを十分に反応させるという機能がよ
り適正に営まれることとなる。
り且つ上記重量比を5以上としているので、Baの担持
量が少ないためにNOx吸収能が不十分となるというこ
とがない。また、Kの担持量が2〜6g/Lであり且つ
上記重量比を15以下としているので、Baの担持量が
多いために焼成時のシンタリングによりBaのNOx吸
収サイトが減少してしまうということがなく、また、担
体上でBaが結晶化して剥離するということもない。
求項2に記載されている排気ガス浄化用触媒において、
担体と、上記担体上に配置され、貴金属とBaとKとを
担持したアルミナを有する内側触媒層と、上記内側触媒
層上に配置され、貴金属とBaとKとを担持したゼオラ
イトを有する外側触媒層とを備えたことを特徴とする。
イトに担持された貴金属により排気ガス中のNOx及び
HCが活性化され、排気ガス中のNOはNO2に変換さ
れ、HCは部分酸化やクラッキング等が生じ、これらは
エネルギー的に反応しやすい状態となる。このため、上
記外側触媒層によりNOから変換されたNO2は、内側
触媒層に担持されているBa及びKに吸収され易くな
り、Ba及びKによるNOxの吸収率を高めることがで
きる。
収されたNO2が例えばエンジンの理論空燃比燃焼運転
時(λ=1)に放出されるとき、このNO2は上記外側
触媒層の貴金属で生じた部分酸化HCと反応して分解浄
化される。従って、これらのことからNOxの除去率を
大幅に向上させることができる。
は、高温雰囲気に晒された後における還元剤雰囲気(λ
≦1)でのHC浄化性の悪化及びBaのリーン状態での
NOx吸収性の悪化を共に抑制することができ、リーン
状態におけるNOx浄化性と、ストイキ状態またはリッ
チ状態におけるHC浄化性とのバランスがとれた排気ガ
ス浄化用触媒を得ることができる。
態でのNOx吸収性の悪化がより有効に抑制される。
aとを担持したゼオライトを有する外側触媒層と、貴金
属とKとBaとを担持したアルミナを有する内側触媒層
とで触媒が形成されているので、NOx及びHCの反応
活性が向上し、これらの浄化率が極めて高いものとな
る。
基づいて説明する。 (触媒の構成)図1は本発明の実施形態に係る排気ガス
浄化用触媒Cの構造を示す。触媒Cは、例えば耐熱性に
優れた担体材料であるコージェライトからなるハニカム
状の担体1を備え、その担体1上には、担体1の表面に
近い側にある内側触媒層2と、その上の担体1の表面か
ら離れた外側にある外側触媒層3とが層状に形成されて
いる。
分(例えばPt)と、NOx吸収成分としてのBaと、
K成分と、該貴金属、Ba及びKが担持された第1母材
(例えばアルミナとCeO2 との混合物)と、該母材
粉末を結合し担体に保持するバインダとを備える。ここ
で、CeO2 成分としてはセリアを用いることできる
が、耐熱性を高める観点からセリウムとジルコニウムと
の複合酸化物を用いることもできる。
えばPt,Rh)と、NOx吸収成分としてのBaと、
K成分と、該貴金属、Ba及びK吸収成分が担持された
第2母材(例えばゼオライト)と、該母材粉末を結合し
担体に保持するバインダとを備える。
担持されるKの担持量は、担体1L当たり2〜6gとさ
れている。従って、触媒Cは、高温雰囲気に晒された後
における還元剤雰囲気(λ≦1)でのHC浄化性の悪化
及びBaのリーン状態でのNOx吸収性の悪化が共に抑
制され、リーン状態におけるNOx浄化性と、ストイキ
状態またはリッチ状態におけるHC浄化性とのバランス
がとれたものとなる。
持されるBaの担体1L当たりの担持量の上記Kの担持
量に対する重量比は5〜15とされており、Baのリー
ン状態でのNOx吸収性の悪化がより有効に抑制され
る。
物は1%以下である。
ーン燃焼エンジン4の排気ガスを排出するための排気通
路5に配設される。そして、触媒C6は、リーン燃焼運
転時には排気ガスに含まれるNOxをBaあるいはKに
吸収し、次に理論空燃比燃焼運転時またはリッチ燃焼運
転時(λ≦1)にはBaあるいはKから分解したNOx
とHC、CO及びH2とを反応させ、三元触媒と同様に
排気ガスを浄化するものである。すなわち、触媒Cはリ
ーンNOx浄化作用を有するものであり、そのリーン雰
囲気での酸素濃度は例えば4〜5%から20%であり、
空燃比はA/F=16〜22あるいはA/F=18〜5
0である。
イトに担持された貴金属により排気ガス中のNOx及び
HCが活性化され、NOはNO2に変換され、HCは部
分酸化やクラッキング等が生じ、これらはエネルギー的
に反応しやすい状態となる。このため、外側触媒層3に
よりNOから変換されたNO2は、内側触媒層2に担持
されているBa及びKに吸収され易くなり、触媒CはB
a及びKによるNOxの吸収率が高いものとなる。そし
て、理論空燃比燃焼運転時またはリッチ燃焼運転時(λ
≦1)にBaあるいはKから分解したNO2は、外側触
媒層3の貴金属で生じた部分酸化HCと反応して分解浄
化されるため、触媒CはNOxの除去率が極めて高いも
のとなる。
化作用を有するが、リーン燃焼運転が長時間続くと触媒
CのNOx吸収量が飽和状態となってNOx浄化性能の
低下を示す。そのため、所定期間毎に空燃比がリーン状
態からリッチ状態となるように制御がなされ、吸収され
たNOxをHCと反応させてNOx吸収量が飽和状態と
なるが防がれる。 (触媒の製法)上記触媒Cの基本的な製法は次の通りで
ある。
合してスラリーを形成し、このスラリーをハニカム担体
にウォッシュコートし、乾燥及び焼成を行なうことによ
って、内側コート層を形成する。
よって担持させることによって触媒粉を形成する。そし
て、その触媒粉、バインダ及び水を混合してスラリーを
形成し、このスラリーを上記内側コート層を有するハニ
カム担体にウォッシュコートし、乾燥及び焼成を行なう
ことによって、この内側コート層の上に外側コート層を
形成する。
Ox吸収成分であるBa成分の溶液と、K成分の溶液と
の混合溶液を調製する。そして、その混合溶液を上記内
側コート層と外側コート層とに同時に含浸させ、乾燥及
び焼成を行なう。
浄化率及びHC浄化率との関係> (評価触媒の調整) −例1− 以下の方法により例1に係る触媒を調整した。
ナバインダとを、γ−アルミナ担持量(担持量は後述す
るハニカム担体に担持させたときの担体1L当たりの乾
燥重量のこと。以下、同じ。)が150g/Lとなり、
その複合酸化物担持量が150g/Lとなり、そのバイ
ンダ担持量が30g/Lとなるように秤量して混合し、
これにイオン交換水を添加することによってスラリーを
調製した。このスラリーにコージェライト製ハニカム担
体(容量25mL、担体1L当りの重量420g/L)
を浸漬して引き上げ、余分なスラリーを吹き飛ばす、と
いう方法によって、該スラリーを担体にウォッシュコー
トした。次いでこれに150℃の温度で1時間の乾燥を
行ない、540℃の温度で2時間の焼成を行なうことに
よって内側コート層を形成した。なお、この乾燥条件及
び焼成条件は以下の説明における「乾燥」及び「焼成」
も同じである。
とを、Pt担持量が0.5g/Lとなり、Rh担持量が
0.006g/Lとなるように秤量して混合し、これを
MFI型ゼオライト(SiO2 /Al2O3 =8
0)と合わせて、スプレードライ法による噴霧乾固を行
ない、さらに乾燥及び焼成を施すことによって触媒粉を
形成した。該触媒粉におけるPt及びRhを合わせた量
は約2.5wt%である。
ルミナバインダとを、該触媒粉担持量が20g/Lとな
り、該バインダ担持量が4g/Lとなるように秤量して
混合し、これにイオン交換水を添加することによってス
ラリーを調製し、このスラリーを上記内側コート層が形
成されている担体にウォッシュコートし、これに乾燥及
び焼成を施すことによって外側コート層を形成した。
水溶液とを、Pt担持量が6.0g/Lとなり、Ba担
持量が30g/Lとなるように秤量し混合してなる混合
溶液を調製した。
ート層に含浸させ、これに乾燥及び焼成を施した。
た。この点は以下に述べる他の例の触媒も同じである。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が2g/Lとなるように秤量
し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方法
によって例2に係る触媒を調製した。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が4g/Lとなるように秤量
し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方法
によって例3に係る触媒を調製した。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が6g/Lとなるように秤量
し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方法
によって例4に係る触媒を調製した。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が8g/Lとなるように秤量
し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方法
によって例5に係る触媒を調製した。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が10g/Lとなるように秤
量し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方
法によって例6に係る触媒を調製した。
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が30g/L、K担持量が30g/Lとなるように秤
量し混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方
法によって例7に係る触媒を調製した。 (評価テスト方法) −NOx浄化率の測定− 例1〜7の各触媒について、900℃で24時間の加熱
処理を大気雰囲気において行なった。そうして、各触媒
を固定床流通式反応評価装置に取り付け、はじめは空燃
比リーンの模擬排気ガス(ガス組成A)を触媒にNOx
浄化率が安定するまで流し、次にガス組成を切り換えて
空燃比リッチの模擬排気ガス(ガス組成B)を流し、3
分後にガス組成を再び空燃比リーン(ガス組成A)に切
り換え、この切り換え時点から130秒間のNOx浄化
率(リーンNOx浄化率)を測定した。そして、触媒温
度及び模擬排気ガス温度は350℃、そのガス組成は表
1に示す通りであり、また空間速度SVは25000h
-1とした。
処理を大気雰囲気において行なった。そうして、各触媒
を固定床流通式反応評価装置に取り付け、はじめは空燃
比リーンの模擬排気ガス(ガス組成A)を触媒にNOx
浄化率が安定するまで流し、次にガス組成を切り換えて
空燃比リッチの模擬排気ガス(ガス組成B)を流し、3
分後にガス組成を再び空燃比リーン(ガス組成A)に切
り換え、次の3分後に再び空燃比リッチ(ガス組成B)
に切り換え、この切り換え時点から130秒間のHC浄
化率を測定した。そして、触媒温度及び模擬排気ガス温
度は350℃、そのガス組成は表1に示す通りであり、
また空間速度SVは25000h-1とした。 (テスト結果)Kの担持量に対するNOx浄化率及びH
C浄化率のテスト結果を図3に示す。同図によれば、K
の担持量を2g/L以上とするとNOx浄化率が70%
を越えて10g/Lまでは漸次NOx浄化率が高くなっ
ている。しかしながら、Kの担持量が10g/Lを越え
るとNOx浄化率の更なる向上は見られない。
浄化率は低下する傾向にある。特に、Kの担持量が6g
/LまではHC浄化率が95%以上を保持しているもの
の6g/Lを越えるとHC浄化率が80%台まで急激な
低下を示している。これはKの担持量が6g/Lより多
くなると貴金属周辺にKが多く配置されることとなり、
HCの貴金属への接近が阻害されたためであると考えら
れる。 <評価2 Ba担持量と加熱処理後のNOx吸収率との
関係> (評価触媒の調整) −例8− 担体に含浸させる混合溶液として、ジニトロジアミン白
金硝酸塩の水溶液と酢酸バリウムの水溶液と酢酸カリウ
ムの水溶液とを、Pt担持量が6.0g/L、Ba担持
量が5g/L、K担持量が6g/Lとなるように秤量し
混合してなるものを用いた他は例1と同じ条件・方法に
よって例7に係る触媒を調製した。
液をBa担持量が10g/Lとなるように秤量し混合し
てなるものを用いた他は例8と同じ条件・方法によって
例9に係る触媒を調製した。
液をBa担持量が15g/Lとなるように秤量し混合し
てなるものを用いた他は例8と同じ条件・方法によって
例10に係る触媒を調製した。
液をBa担持量が20g/Lとなるように秤量し混合し
てなるものを用いた他は例8と同じ条件・方法によって
例11に係る触媒を調製した。
液をBa担持量が40g/Lとなるように秤量し混合し
てなるものを用いた他は例8と同じ条件・方法によって
例12に係る触媒を調製した。
液をBa担持量が50g/Lとなるように秤量し混合し
てなるものを用いた他は例8と同じ条件・方法によって
例13に係る触媒を調製した。 (評価テスト方法)例8〜13の各触媒を上記評価1と
同様の方法・条件でNOx浄化率を測定した。 (テスト結果)テスト結果を図4に示す。なお、Ba担
持量が30g/Lのデータは評価1における例4のデー
タである。同図によれば、Baの担持量が5g/Lから
15g/Lまでは、Baの担持量が多くなるに従ってN
Ox浄化率が大幅に向上することがわかる。そして、B
aの担持量が15g/Lから30g/Lまでは、NOx
浄化率の向上度合いは小さくなり、30g/LでNOx
浄化率はほぼ上限となって、それ以上Baの担持量を多
くしても30g/Lの場合と同程度のNOx浄化率しか
有さないことがわかる。従って、Baの担持量を30g
/Lより多くしてもNOx浄化率の向上は期待すること
ができない。
断面図である。
ンジンの排気ガス浄化装置を示すブロック図である。
を示すグラフ図である。
グラフ図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 担体に貴金属とBaとKとが担持され、
排気ガス中に含まれるHCとNOxとを浄化する排気ガ
ス浄化用触媒において、 上記Kの上記担体1L当たりの担持量が2〜6gである
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に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 Baの担持量のKの担持量に対する重量比が5〜15で
あ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または請求項3に記載されてい
る排気ガス浄化用触媒において、 担体と、 上記担体上に配置され、貴金属とBaとKとを担持した
アルミナを有する内側触媒層と、 上記内側触媒層上に配置され、貴金属とBaとKとを担
持したゼオライトを有する外側触媒層とを備えたことを
特徴とする排気ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23519699A JP4231959B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排気ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23519699A JP4231959B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排気ガス浄化用触媒 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001058129A true JP2001058129A (ja) | 2001-03-06 |
JP2001058129A5 JP2001058129A5 (ja) | 2006-03-23 |
JP4231959B2 JP4231959B2 (ja) | 2009-03-04 |
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ID=16982510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23519699A Expired - Fee Related JP4231959B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排気ガス浄化用触媒 |
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JP (1) | JP4231959B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011047395A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Hyundai Motor Co Ltd | 排気システム |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23519699A patent/JP4231959B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011047395A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Hyundai Motor Co Ltd | 排気システム |
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