JP2001079404A - 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
温耐久性に優れ、しかも比較的低温下においても有効に
作用することができる排気ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】 耐熱性支持担体に、当該耐熱性支持担体
の表面に直接支持形成された第1被覆層と、この第1被
覆層の表面に形成された第2被覆層と、からなる2層構
造の被覆層が形成された排気ガス浄化用触媒において、
第1被覆層に、Pdおよびアルミナを含ませ、一部また
は全部のアルミナにPdを担持し、第2被覆層に、Pt
およびRhのうちの少なくとも一方、および一般式Zr
1-(x+y) Cex My O2-z で表されるZr−Ce複合酸
化物を含ませ、一部または全部の当該Zr−Ce複合酸
化物に、PtおよびRhのうちの少なくとも一方を担持
させた。なお、Mはアルカリ土類金属元素またはZrと
Ceを除く希土類元素であり、0.5≦Zr≦0.9、
0<Ce<0.3である。
Description
機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物
(NOX )、一酸化炭素(CO)、および炭化水素(H
C)などを効率良く浄化するための排気ガス浄化用触媒
に関する。
しくなっており、将来的にも排気ガス規制の強化が予定
されている。この場合に特に重要となるのは、内燃機関
の始動直後のように、内燃機関や排気ガス浄化用触媒の
温度が十分に上昇していない状態において、いかにして
低温排気ガスを効率良く浄化するかである。
向上させるべく、パラジウムが有する低温での高いHC
浄化能を利用したものが種々提案されている。その1つ
として、ハニカム担体に被覆層を形成し、この被覆層の
表面にパラジムを(含浸)担持させた排気ガス浄化用触
媒がある。しかしながら、上記したコールドエミッショ
ンへの対応から、内燃機関が始動してから早期に高い浄
化性能を発揮できるように、排気ガス浄化用触媒を床下
からより内燃機関に近いマニバータ位置に搭載する傾向
がある。このため、排気ガス浄化用触媒は、実用的に
は、例えば900℃以上(場合によっては1000℃以
上)の高温に曝されることもある。したがって、パラジ
ウムが被覆層の表面に担持された構成では、高温に曝さ
れることによってパラジウムが粒成長するなどして劣化
してしまい、長期に渡って高い低温活性を維持すること
ができない。
たとえば2層構造の被覆層をハニカム担体などの耐熱性
支持担体に形成し、その内層側にPdを存在させる排気
ガス浄化用触媒がある(特開平11−151439号公
報)。より具体的には、上記公報に記載の発明では、P
dが担持されたセリウム系複合酸化物が含まされた第1
被覆層と、PtおよびRhが共存担持されたジルコニウ
ム系複合酸化物が含まされた第2被覆層とからなる被覆
層を、ハニカム担体の表面に形成した構成とされてい
る。そして、好ましくは、第2被覆層には、ジルコニウ
ム系複合酸化物に加えてさらに、PtおよびRhの少な
くとも一方を担持した状態でセリウム系複合酸化物が含
まされている。
dが露出していないため、高温下でのPdの粒成長を抑
制することができる。しかしながら、上記公報に記載の
発明では、セリウムとジルコニウムとの複合酸化物とし
て、セリウム系複合酸化物およびジルコニウム系複合酸
化物を2種類を使用している。このため、これらの複合
酸化物をそれぞれ別個に調整する必要があり、排気ガス
浄化用触媒を製造する際の工程数が多くなり、作業性お
よびコスト的な面で不利である。また、第2被覆層にセ
リウム系複合酸化物およびジルコニウム系複合酸化物の
双方を含ませる場合には、第2被覆層の希土類元素の総
量が増加する傾向がある。被覆層における希土類元素の
総量が多くなれば、それに伴い貴金属のHC浄化能が低
下する傾向があり、このことを踏まえれば、低温域にお
けるHC浄化能の向上を図る上では、希土類元素量の増
加は望ましいことではない。
れたものであって、作業効率良くコスト的に有利に製造
でき、高温条件下に曝された後においても、高い触媒活
性を維持することができ、しかも内燃機関の始動開始直
後のような比較的低温下においても、有効に作用するこ
とができる排気ガス浄化用触媒を提供することをその課
題とする。
は、次の技術的手段を講じている。
ス浄化用触媒は、耐熱性支持担体と、当該耐熱性支持担
体の表面に直接支持形成された第1被覆層と、この第1
被覆層の表面に形成された第2被覆層と、を備える排気
ガス浄化用触媒であって、上記第1被覆層は、パラジウ
ム、およびアルミナを含み、かつアルミナの一部または
全部にパラジウムが担持されており、上記第2被覆層
は、プラチナおよびロジウムのうちの少なくとも一方、
および下記一般式 (1) で表されるジルコニウム−セリ
ウム複合酸化物(以下、適宜「ジルコニウム系複合酸化
物」という)を含み、かつ当該ジルコニウム−セリウム
複合酸化物の一部または全部に、プラチナおよびロジウ
ムのうちの少なくとも一方が担持されていることを特徴
としている。
土類元素(ZrおよびCeを除く)であり、zはMの酸
化数および原子割合によって決まる酸素欠損量を表して
おり、0.5≦1−(x+y)≦0.9、0.1≦x≦
0.3、0≦y≦0.3である。
層からなる2層構造の被覆層において、アルミナに担持
された状態で、内層である第1被覆層にPdが含まれて
いるため、次のような利点が得られる。すなわち、Pd
が被覆層の表面に(含浸)担持された場合と比べて、P
dが第1被覆層内に組み込まれている分だけ、Pdが高
温においても粒成長しにくく、劣化しにくい。しかも、
Pdが耐熱性の高い無機酸化物であるアルミナに担持さ
れているので、高温において担体であるアルミナが粒成
長し、担体にPdが埋もれてしまうなどして触媒性能が
損なわれてしまうような事態も生じにくい。したがっ
て、本発明の排気ガス浄化用触媒は、高温雰囲気に繰り
返し曝されるような環境下においてもPdの触媒性能が
劣化しにくいといった利点が得られる。そして、Pd
は、比較的低温域において高い触媒性能を有するため、
本発明の排気ガス浄化用触媒では、比較的低温域におい
ても有効に作用することができる。
ルコニウム系複合酸化物に担持された状態で、外層であ
る第2被覆層にPtおよびRhのうちの少なくとも一方
が含まれているため、次のような利点が得られる。すな
わち、第2被覆層にPtまたはRhを含んでいるため、
排気ガス浄化用触媒が一定以上の温度に達すれば、Pt
やRhの触媒活性を有効に利用して排気ガスを効率良く
浄化することができる。また、PtやRhは、耐熱性の
高い無機酸化物であるジルコニウム系複合酸化物に担持
されているので、高温において担体である無機酸化物が
粒成長し、担体にPtやRhが埋もれてしまうなどして
触媒性能が損なわれてしまうような事態も生じにくい。
したがって、本発明の排気ガス浄化用触媒は、高温雰囲
気に繰り返し曝されるような環境下においてもPtやR
hの触媒性能が劣化しにくいといった利点が得られる。
浄化用触媒では、高温雰囲気に繰り返し曝されるような
環境下においても、比較的低温域から高温域に渡る広い
温度範囲において高い触媒活性を発揮し、効率良く排気
ガスを浄化することができる。
は、第2被覆層には、ジルコニウム−セリウム複合酸化
物として、上記一般式 (2) で表されるジルコニウム系
複合酸化物のみが含まれている。すなわち、第2被覆層
からは特開平11−151439号公報でいうところの
セリウム系複合酸化物が、貴金属用の担体であるか否か
を問わずに除外されている。このため、第2被覆層にお
ける希土類元素量を低減することが可能となり、希土類
元素によるHC浄化能の低下を抑制することが可能とな
る。
複合酸化物を添加するか否かは選択的事項であり、セリ
ウム系複合酸化物を積極的に除外してもよい。第2被覆
層からはセリウム系複合酸化物が除外されていることか
ら、第1被覆層からセリウム系複合酸化物を除外すれ
ば、被覆層(第1被覆層および第2被覆層)を構成する
ジルコニウム−セリウム複合酸化物としては、ジルコニ
ウム系複合酸化物のみとなる。このため、排気ガス浄化
用触媒を製造するに当たり、セリウム系複合酸化物を調
整・準備する必要がなくなるため、作業効率が改善さ
れ、コスト的にも有利なものとなる。
被覆層は、アルミナをさらに含んでいる。
れるアルミナが添加されていることから、内層である第
1被覆層に比べて、より劣悪な環境下に曝される第2被
覆層の高温耐久性が向上し、被覆層全体としの高温耐久
性も向上する。
熱性を改善できるから、第2被覆層に含まれるジルコニ
ウム系複合酸化物の量を減らすことが可能となる。これ
により、希土類元素(ジルコニウム)によるHC浄化能
の低下をさらに抑制することが可能となる。
ス中の処理すべき成分が吸着しやすいから、これを貴金
属と共存させれば、処理すべき成分が貴金属周りに存在
する確率が高くなり、効率良く排気ガスを浄化できるよ
うになる。
1被覆層は、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、
セシウム(Cs)、カリウム(K)、マグネシウム(M
g)、およびランタン(La)からなる群より選ばれる
少なくとも1つの元素を、硫酸塩、酢酸塩、あるいは硝
酸塩の形態で含んでいる。これらの元素のうちとくに、
硫酸バリウムが好ましく使用される。
すいが、例示した各元素(Baなど)を共存させれば、
PdのHCからの被毒を防止できる。
ュライト、ムライト、アルミナ、金属(たとえばステン
レス鋼)などからなるとともに、多数のセルが形成され
たハニカム担体を挙げることができる。ハニカム担体を
用いる場合には、各セルの内表面に、公知のウオッシュ
コートにより第1被覆層および第2被覆層からなる被覆
層が形成され、排気ガス浄化用触媒とされる。
得るアルカリ土類金属元素としては、ベリリウム(B
e)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ス
トロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、およびラジ
ウム(Ra)が挙げられる。これらのアルカリ土類金属
元素は、単独で使用しても、複数種を併用してもよい。
例示したアルカリ土類金属元素のうち、MgあるいはC
aが好ましく使用される。
土類元素(ZrおよびCeを除く)としては、スカンジ
ウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(L
a)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロ
メチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(T
b)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、
エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウ
ム(Yb)、およびルテチウム(Lu)が挙げられる。
これらの希土類元素は、単独で使用しても、複数種を併
用してもよい。例示した希土類元素のうち、Y、La、
Pr、Nd、Gd、あるいはTbが好ましく使用され
る。
化物は、公知の方法(共沈法やアルコキシド法)により
所望の組成に調整することができる。
に、ジルコニウム(Zr)およびセリウム(Ce)、必
要に応じてアルカリ土類金属元素や希土類元素(Ceお
よびZrを除く)を含む塩の溶液を調整し、この溶液に
アルカリ性水溶液を加え、所望の元素を含む塩を共沈さ
せた後、この共沈物を熱処理することにより複合酸化物
が調整される。
素(CeおよびZrを含む)の塩としては、硫酸塩、オ
キシ硫酸塩、硝酸塩、オキシ硝酸塩、塩化物、オキシ塩
化物、リン酸塩などの無機塩や、酢酸塩、オキシ酢酸
塩、シュウ酸塩などの有機塩を挙げることができる。
としては、アンモニア水溶液、炭酸アンモニア水溶液、
水酸化ナトリウム水溶液などを用いることができる。
論比となるように、ZrおよびCe、必要に応じてアル
カリ土類金属元素や希土類元素(CeおよびZrを除
く)を含む混合アルコキシド溶液を調整し、この混合ア
ルコキシド溶液に脱イオン水を加えて加水分解させ、加
水分解生成物を熱処理することにより複合酸化物の調整
が行われる。
ては、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキ
シドなどやこれらのエチレンオキサイド付加物などが採
用される。
は、一般の工業的用途に用いられる1〜3%程度のハフ
ニウム(Hf)を含んだものでよく、その場合には、本
発明ではHf含有分をZrとみなして組成計算してい
る。
熱処理は、これらの共沈物あるいは加水分解生成物を濾
過洗浄後、好ましくは約50〜200℃で約1〜48時
間乾燥し、得られた乾燥物を約350〜1000℃、好
ましくは400〜800℃で約1〜12時間焼成するこ
とにより行う。
dの担持は、Pdを含む塩の溶液を調整し、これをAl
2 O3 に含浸させた後に熱処理することによって行われ
る。また、ジルコニウム系複合酸化物へのPtやRhの
担持は、PtやRhを含む塩の溶液を調製し、これをセ
リウム系複合酸化物に含浸させた後に熱処理することに
より行われる。
ては、硝酸塩水溶液、塩化物水溶液などが用いられる。
00℃で約1〜48時間した後に、さらに約350〜1
000℃(好ましくは400〜800℃)で約1〜12
時間(好ましくは約2〜4時間)焼成することにより行
う。
担体を用いる場合には、上記したように公知のウオッシ
ュコート層と同様な方法によって次のようにして行われ
る。たとえば、第1被覆層は、Pdが担持されたAl2
O3 の粉末、必要に応じて硫酸バリウムなどの被毒抑制
剤の粉末、貴金属が担持されていないAl2 O3 などの
粉末を粉砕・混合したものをスラリー状とし、このスラ
リーをハニカム担体に付着させて電気炉などで、たとえ
ば600℃で3時間焼成することにより行われる。第2
被覆層は、PtやRhを担持した所定のジルコニウム系
複合酸化物の粉末、必要に応じてAl2 O3 などの粉末
を粉砕・混合したものをスラリー状とし、このスラリー
をハニカム担体に付着させて電気炉などで、たとえば6
00℃で3時間焼成することにより行われる。
ともに説明するが、本発明はこれらの実施例には限定さ
れるものではない。
O1.98(ZCL)のジルコニウム系複合酸化物およびC
e0.50Zr0.45Y0.05O1.98のセリウム系複合酸化物
(CZY)をそれぞれ調整した。次いで、アルミナ
(Al2 O3 )に対してパラジウム(Pd)で単独担持
(Pd/Al2 O3 )し、ZCLに対してプラチナ(P
t)およびロジウム(Rh)を共存担持(Pt−Rh/
ZCL)した。
よび硫酸バリウム(BaSO4 )を用いて、モノリス担
体の各セルの内表面に第1被覆層を形成した。次いで、
Pt−Rh/ZCL、およびアルミナ(Al2 O3 )を
用いて、第1被覆層の表面に第2被覆層を形成し、本実
施例の排気ガス浄化用触媒とした。
0℃耐久試験を20時間行った後に、CO−NOx クロ
スポイント浄化率およびHC50%浄化温度を測定する
ことにより、触媒性能を評価した。その結果を表1に示
す。
直径が105mm、長さが114mm、容量1.0dm
3 の円柱状で、壁厚0.1mm、600cell/inch2(9
3cell/cm2)の密度でセルが形成されたコージュライト
製のものを用いた。
ム系複合酸化物の調整)ジルコニウム系複合酸化物であ
るZCLは、いわゆるアルコキシド法により調整した。
まず、ジルコニウムメトキシプロピレート0.16mo
l、セリウムメトキシプロピレート0.32mol、お
よびランタンメトキシプロピレート0.008molを
200mlのトルエンに溶解させ、混合アルコキシド溶
液を作成した。そして、この混合アルコキシド中に脱イ
オン水80mlを滴下してアルコキシドの加水分解を行
った。さらに、加水分解された溶液から溶剤およびH2
Oを留去・蒸発乾固して前駆体を作成し、この前駆体を
60℃で24時間通風乾燥した後に、電気炉にて450
℃で3時間熱処理してZr0.80Ce0.16La0.04O 1.98
の組成を有するZCLの粉末を得た。一方、セリウム系
複合酸化物は、セリウムメトキシプロピレート0.1m
ol、ジルコニウムメトキシプロピレート0.09mo
l、およびイットリウムメトキシプロピレート0.01
molにより混合アルコキシドを作成した以外は、ジル
コニウム系複合酸化物と同様にして調整した。
化物への貴金属触媒の担持)Al2 O3 やジルコニウム
系複合酸化物(担体)への貴金属触媒の担持は、担持す
べき貴金属を含む塩の溶液を担体に含浸させた後に、こ
れを熱処理することにより行った。
量%となるように調整された硝酸パラジウム水溶液を、
Al2 O3 に含浸し、これを乾燥させた後に600℃で
3時間焼成することによってPdが単独担持されたセリ
ウム系複合酸化物(Pd/Al2 O3 )の粉末を得た。
対するPtおよびRhの共存担持は、まず、Pt元素に
換算して2.9重量%となるように調整されたジニトロ
ジアンミン硝酸白金溶液を、ZCLに含浸し、これを乾
燥させた後に600℃で3時間焼成することによって、
Ptが担持されたジルコニウム系複合酸化物(Pt/Z
CL)の粉末を得た。この粉末に対してさらに、Rh元
素に換算して2.46重量%となるように調整された硝
酸ロジウム水溶液を含浸した後に、これを乾燥させた後
に600℃で3時間焼成することによって、Rhがさら
に共存担持されたジルコニウム系複合酸化物(Pt−R
h/ZCL)の粉末を得た。
構成すべき成分の粉末をスラリー状とし、このスラリー
をモノリス担体のセル内表面に付着させた後に熱処理
し、さらに第2被覆層を構成すべき成分の粉末をスラリ
ーとしたものを第1被覆層の表面に付着させた後に熱処
理することによって形成した。
O3 粉末,CZY粉末、およびBaSO4 粉末を、ボ
ールミルで混合・粉砕したものに蒸留水を添加してスラ
リーを作成し、このスラリーをモノリス担体の各セルの
内表面に付着させて乾燥した後に、600℃で3時間焼
成することによって形成した。なお、本実施例では、第
1被覆層における各構成成分の重量は、モノリス担体1
dm3 当たり、Al2O3 50g、これのPd担持量
1.5g、CZY90g、BaSO4 20gとした。
およびAl2 O3 粉末を、ボールミルで混合・粉砕した
ものに蒸留水を添加してスラリーを作成し、このスラリ
ーを第1被覆層の表面に付着させて乾燥した後に、60
0℃で3時間焼成することによって形成した。なお、本
実施例では、第2被覆層における各構成成分の重量は、
モノリス担体1dm3 当たり、ZCL50g、これのP
tおよびRh担持量をそれぞれ1.5gおよび1.3
g、Al2 O3 55gとした。
験は、排気量4リッター・V型8気筒エンジンを実車に
搭載し、このエンジンの片バンク(4気筒)に本実施例
の排気ガス浄化用触媒を装着することにより行った。具
体的には、図1に表したサイクルを1サイクル(60
秒)とし、このサイクルを1200回繰り返して計20
時間行なった。図1に示したように、0〜20秒の間
は、フィードバック制御によって理論空燃比(A/F=
14.6)であるストイキ状態に維持されたガソリンと
空気の混合気をエンジンに供給するとともに、排気ガス
浄化用触媒(触媒床)の内部温度が850℃近辺となる
ように設定した。20〜24秒の間は、フィードバック
をオープンにするとともに、燃料を過剰に噴射して燃料
リッチな状態(A/F=11.2)の混合気をエンジン
に供給した。24〜56秒の間は、引き続いてフィード
バックをオープンにして燃料を過剰に供給したままで、
排気ガス浄化用触媒の上流側から導入管を介してエンジ
ンの外部から二次空気を吹き込んで、触媒床内部におい
て過剰な燃料と二次空気とを反応させて触媒床温度を上
昇させた。このときの最高温度は1150℃であり、触
媒床でのA/Fは略理論空燃比である14.8に維持し
た。最後の56〜60の間は、燃料を供給せずに二次空
気を供給し、リーン状態とした。なお、燃料は、ガソリ
ンにリン化合物を添加した状態で供給し、その添加量を
リン元素に換算して、耐久試験の合計が0.27gとな
るようにした。また、触媒床温度は、ハニカム担体の中
心部に挿入した熱電対によって計測した。
びHC浄化率の測定)以上に説明した耐久試験を行った
本実施形態の排気ガス浄化用触媒に対して、まず900
℃で2時間アニーリング処理を施した。次いで、混合気
を燃料リッチな状態からリーン状態に変化させつつエン
ジンに供給するとともに、これをエンジンで燃焼させた
ときの排出ガスを本実施形態の排気ガス浄化用触媒によ
って浄化した。このとき、COおよびNOX が浄化され
る割合をそれぞれ測定し、これらの成分の浄化率が一致
するときの浄化率をCO−NOX クロスポイント浄化率
とした。なお、このような浄化率の測定は、エンジンを
自動車に実際に搭載させた状態ではなく、エンジンのみ
の状態で行った。また、排気ガス浄化用触媒に供給する
排気ガスの温度を460℃、その空間速度SVを800
00/hとした。
ストイキ状態(A/F=14.6±0.2)の混合気を
供給し、この混合気の燃焼によって排出される排気ガス
の温度を30℃/minの割合で上昇させつつ本実施形
態の排気ガス浄化用触媒に供給し、排気ガス中のHCが
50%浄化されるときの温度を測定した。この測定は、
排気ガスの空間速度SVを80000/hとして行っ
た。
成がZr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04O1.97(ZCL
N)のジルコニウム系複合酸化物を調整した。次い
で、Al2 O3 に対してPdを単独担持(Pd/Al2
O3 )させ、ZCLNに対してPtを単独担持(Pt/
ZCLN)させた。
およびBaSO4 を用いて、実施例1と同様の手法によ
りモノリス担体の各セルの内表面に第1被覆層を形成し
た。なお、モノリス担体1dm3 に対する第1被覆層の
各構成成分の重量は、担体としてのAl2 O3 60g、
これのPd担持量を3.0g、担体でないAl2 O31
0g、BaSO4 20gとした。
O3 を用いて、実施例1と同様の手法により第1被覆層
の表面に第2被覆層を形成し、本実施例の排気ガス浄化
用触媒とした。なお、モノリス担体1dm3 に対する第
2被覆層の各構成成分の重量は、ZCLN70g、こ
れのPt担持量を1.0g、Al2 O3 50gとした。
1と同様な手法により1150℃耐久試験を行った後に
アニーリング処理を施し、CO−NOx クロスポイント
浄化率およびHC50%浄化温度を測定することによ
り、触媒性能を評価した。その結果を表1に示す。
成がZr0.60Ce0.20La0.02Pr0.18O1.96(ZCL
P)のジルコニウム系複合酸化物およびCe0. 48Zr
0.45Y0.07O1.97(CZY)のセリウム系複合酸化物
をそれぞれ調整した。次いで、Al2 O3 に対してPd
を単独担持(Pd/Al2 O3 )させ、ZCLPに対し
てRhを単独担持(Rh/ZCLP)させた。
よびBaSO4 を用いて、実施例1と同様の手法により
モノリス担体の各セルの内表面に第1被覆層を形成し
た。なお、モノリス担体1dm3 に対する第1被覆層の
各構成成分の重量は、Al2 O 3 50g、これのPd担
持量を5.0g、CZY50g、BaSO4 20gと
した。
3 を用いて、実施例1と同様の手法により第1被覆層の
表面に第2被覆層を形成し、本実施例の排気ガス浄化用
触媒とした。なお、モノリス担体1dm3 に対する第2
被覆層の各構成成分の重量は、ZCLP50g、これの
Rh担持量を1.0g、Al2 O3 40gとした。
1と同様な手法により1150℃耐久試験を行った後に
アニーリング処理を施し、CO−NOx クロスポイント
浄化率およびHC50%浄化温度を測定することによ
り、触媒性能を評価した。その結果を表1に示す。
成がCe0.50Zr0.50O2.00(CZ)のセリウム系複合
酸化物を調整した。
O4 を用いて、実施例1と同様の手法によりモノリス担
体の各セルの内表面に第1被覆層を形成した。さらに、
第1被覆層に対して、硝酸パラジウム水溶液を含浸し、
これを乾燥させた後に600℃で3時間焼成することに
よって、第1被覆層の表面にPdを含浸担持させた。な
お、モノリス担体1dm3 に対する第1被覆層の構成成
分の各重量は、CZ90g、Al2 O3 50g、BaS
O4 20gとし、第1被覆層へのPd担持量を、モノリ
ス担体1dm3 当たり1.5gとした。
同様の手法により第1被覆層の表面にに第2被覆層を形
成した。さらに、第2被覆層に対して、ジニトロジアン
ミン硝酸白金溶液を含浸し、これを乾燥させた後に60
0℃で3時間焼成することによって、第2被覆層の表面
にPtを含浸担持させ、硝酸ロジウム水溶液を含浸し、
これを乾燥させた後に600℃で3時間焼成することに
よって、第2被覆層の表面にRhをさらに含浸担持さ
せ、本比較例の排気ガス浄化用触媒とした。なお、モノ
リス担体1dm3 に対する第2被覆層の各構成成分の重
量は、Al2 O355gとし、第2被覆層へのPtおよ
びRh担持量を、それぞれモノリス担体1dm3 当たり
1.5gおよび1.3gとした。
1と同様な手法により1150℃耐久試験を行った後に
アニーリングを施し、CO−NOx クロスポイント浄化
率およびHC50%浄化温度を測定することにより、触
媒性能を評価した。その結果を表1に示す。
3 に担持された状態で第1被覆層に含まされ、PtやR
hがジルコニウム系複合酸化物に担持された状態で第2
被覆層に含まされた実施例1〜3の排気ガス浄化用触媒
は、Pdが第1被覆層の表面に含浸担持されるととも
に、PtとRhが第2被覆層の表面に含浸担持され、貴
金属以外の組成が各実施例と略同様とされた比較例1の
排気ガス浄化用触媒に比べて、高温耐久後のCO−NO
x クロスポイント浄化率が格段に高く、HC50%浄化
温度が格段に低くなっている。すなわち、第1被覆層に
Pdを含ませるとともに、第2被覆層にPtやRhを含
ませる場合には、これらの貴金属をセリウム系複合酸化
物に担持させると、高温耐久後においても、比較的低温
におけるHC浄化能が良好なものとなることが確認され
た。
成がZr0.80Ce0.16La0.02Nd0.02O1.98(ZCL
N)のジルコニウム系複合酸化物およびCe0. 60Zr
0.30Y0.10O1.95(CZY)のセリウム系複合酸化物
を調整した。次いで、Al2 O3 に対してPdを単独担
持(Pd/Al2 O3 )させ、ZCLNに対してPt
およびRhを共存担持(Pt−Rh/ZCLN)させ
た。
よびBaSO4 を用いて、実施例1と同様の手法により
モノリス担体の各セルの内表面に第1被覆層を形成し
た。なお、モノリス担体1dm3 に対する第1被覆層の
各構成成分の重量は、Al2 O 3 50g、これのPd担
持量を1.5g、CZY50g、BaSO4 20gと
した。
Al2 O3 を用いて、実施例1と同様の手法により第1
被覆層の表面に第2被覆層を形成し、本実施例の排気ガ
ス浄化用触媒とした。なお、モノリス担体1dm3 に対
する第2被覆層の各構成成分の重量は、ZCLN50
g、これのPtおよびRh担持量をそれぞれ1.0gお
よび0.7g、Al2 O3 65gとした。
る1100℃耐久試験を50時間行った後に、実施例1
と同様にしてHC50%浄化温度を測定することによ
り、触媒性能を評価した。その結果を表2に示す。
験は、排気量4リッター・V型8気筒エンジンを実車に
搭載し、このエンジンの片バンク(4気筒)に本実施例
の排気ガス浄化用触媒を装着することにより行った。具
体的には、以下に説明するサイクルを1サイクル(60
秒)とし、このサイクルを3000回繰り返して計50
時間行なった。図2に表したように、0〜40秒の間
は、フィードバック制御によって理論空燃比(A/F=
14.6)であるストイキ状態に維持された混合気をエ
ンジンに供給するとともに、排気ガス浄化用触媒(触媒
床)の内部温度が850℃近辺となるように設定した。
40〜44秒の間は、フィードバックをオープンにする
とともに、燃料を過剰に噴射して燃料リッチな状態(A
/F=11.7)の混合気をエンジンに供給した。44
〜56秒の間は、引き続いてフィードバックをオープン
にして燃料を過剰に供給したままで、排気ガス浄化用触
媒の上流側から導入管を介してエンジンの外部から二次
空気を吹き込んで、触媒床内部において過剰な燃料と二
次空気とを反応させて触媒床温度を上昇させた。このと
きの最高温度は1100℃であり、A/Fは略理論空燃
比である14.8に維持した。最後の56〜60の間
は、二次空気を供給し、リーン状態(A/F=18.
0)とした。なお、触媒床温度は、ハニカム担体の中心
部に挿入した熱電対によって計測した。
し、第2被覆層に組成がCe0.60Zr0.30Y0.10O1.95
(CZY)のセリウム系複合酸化物を添加した以外は
実施例4と同様とし、本比較例の排気ガス浄化用触媒と
した。なお、第2被覆層におけるCZYの添加量は、
モノリス担体1dm3 当たり50gとした。
4と同様な手法により1100℃耐久試験を行った後
に、HC50%浄化温度を測定することにより、触媒性
能を評価した。その結果を表2に示す。
リウム系複合酸化物を添加しておらず、希土類化合物の
総量の少ない実施例4の排気ガス浄化用触媒は、これよ
りも希土類化合物の総量の多い比較例2の排気ガス浄化
用触媒に比べて、HC50%浄化温度が低くなってい
る。第1被覆層の構成は、実施例4と比較例2とで同一
とされているから、少なくとも第2被覆層において希土
類化合物(セリウム系複合酸化物)の総量を少なくすれ
ば、低温でのHC浄化能が改善されることが確認され
た。
業効率良くコスト的に有利に製造でき、しかも高温耐久
後においても高い触媒活性を維持し、しかも内燃機関の
始動開始直後のような比較的低温下においても、有効に
作用することができる排気ガス浄化用触媒が提供され
る。
耐久試験を説明するためのサイクル図である。
耐久試験を説明するためのサイクル図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 耐熱性支持担体と、当該耐熱性支持担体
の表面に直接支持形成された第1被覆層と、この第1被
覆層の表面に形成された第2被覆層と、を備える排気ガ
ス浄化用触媒であって、 上記第1被覆層は、パラジウム、およびアルミナを含
み、かつアルミナの一部または全部にパラジウムが担持
されており、 上記第2被覆層は、プラチナおよびロジウムのうちの少
なくとも一方、および下記一般式 (1) で表されるジル
コニウム−セリウム複合酸化物を含み、かつ当該ジルコ
ニウム−セリウム複合酸化物の一部または全部に、プラ
チナおよびロジウムのうちの少なくとも一方が担持され
ていることを特徴とする、排気ガス浄化用触媒。 【化1】 (Mはアルカリ土類金属元素または希土類元素(Zrお
よびCeを除く)であり、zはMの酸化数および原子割
合によって決まる酸素欠損量を表し、0.5≦1−(x
+y)≦0.9、0<x<0.3、0≦y≦0.3であ
る。) - 【請求項2】 上記第2被覆層は、アルミナをさらに含
んでいる、請求項1に記載の排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項3】 上記第1被覆層は、バリウム、カルシウ
ム、セシウム、カリウム、マグネシウム、およびランタ
ンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を、硫
酸塩、酢酸塩、または硝酸塩の形態で含んでいる、請求
項1または2に記載の排気浄化用触媒。
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