JP2001198461A - 酸化還元触媒 - Google Patents
酸化還元触媒Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低温域から高温域までHC，CO及びNOx を効率よ
く浄化でき、特に低温域において高いNOx 浄化活性を発
現できる触媒とする。 【解決手段】酸素吸蔵放出能を有する酸化物に、Pdとア
ルカリ土類金属とを担持した。Pdとアルカリ土類金属と
を担持することにより、理由は不明であるが、低温域に
おけるNOx 浄化活性が向上する。アルカリ金属ではこの
ような効果は得られない。
く浄化でき、特に低温域において高いNOx 浄化活性を発
現できる触媒とする。 【解決手段】酸素吸蔵放出能を有する酸化物に、Pdとア
ルカリ土類金属とを担持した。Pdとアルカリ土類金属と
を担持することにより、理由は不明であるが、低温域に
おけるNOx 浄化活性が向上する。アルカリ金属ではこの
ような効果は得られない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化触媒あるいは
三元触媒などの排ガス浄化用触媒などに用いられ、ガス
中の被酸化成分あるいは被還元成分を酸化還元して浄化
する酸化還元触媒に関する。
三元触媒などの排ガス浄化用触媒などに用いられ、ガス
中の被酸化成分あるいは被還元成分を酸化還元して浄化
する酸化還元触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車からの排ガス中に含まれるHC，CO
及び窒素酸化物（NOx ）を浄化する排ガス浄化用触媒と
して、三元触媒が広く用いられている。この三元触媒
は、アルミナ（ Al2O3）、シリカ（SiO2）、ジルコニア
（ZrO2）、チタニア（TiO2）などの多孔質酸化物担体
に、白金（Pt）、ロジウム（Rh）、パラジウム（Pd）な
どの貴金属を担持してなるものである。この三元触媒
は、排ガス中のHC及びCOを酸化して浄化するとともに、
NOx を還元して浄化するものであり、理論空燃比近傍の
ストイキ雰囲気で燃焼されたストイキ雰囲気の排ガスに
おいて最も高い効果が発現される。
及び窒素酸化物（NOx ）を浄化する排ガス浄化用触媒と
して、三元触媒が広く用いられている。この三元触媒
は、アルミナ（ Al2O3）、シリカ（SiO2）、ジルコニア
（ZrO2）、チタニア（TiO2）などの多孔質酸化物担体
に、白金（Pt）、ロジウム（Rh）、パラジウム（Pd）な
どの貴金属を担持してなるものである。この三元触媒
は、排ガス中のHC及びCOを酸化して浄化するとともに、
NOx を還元して浄化するものであり、理論空燃比近傍の
ストイキ雰囲気で燃焼されたストイキ雰囲気の排ガスに
おいて最も高い効果が発現される。
【０００３】また近年、二酸化炭素（ CO2）の低減を目
的として酸素過剰雰囲気で燃焼するリーンバーンエンジ
ンが用いられている。このリーンバーンエンジンは、常
時は酸素過剰のリーン条件で燃焼させ、間欠的にストイ
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によって駆動されてい
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 吸蔵元素を用いたNOx吸蔵還元
型の排ガス浄化用触媒が開発されている。
的として酸素過剰雰囲気で燃焼するリーンバーンエンジ
ンが用いられている。このリーンバーンエンジンは、常
時は酸素過剰のリーン条件で燃焼させ、間欠的にストイ
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によって駆動されてい
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 吸蔵元素を用いたNOx吸蔵還元
型の排ガス浄化用触媒が開発されている。
【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、リーン側ではNOx がNOx 吸
蔵元素に吸蔵され、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NO x
を効率良く浄化することができる。
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、リーン側ではNOx がNOx 吸
蔵元素に吸蔵され、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NO x
を効率良く浄化することができる。
【０００５】そして特開平11-57472号公報には、Pdを担
持したセリウム酸化物粉末の表面にさらにセリウム酸化
物被膜を形成した排ガス浄化用触媒が開示されている。
この触媒によれば、セリウム酸化物の酸素吸蔵能がPdに
有効に作用するため、低温活性が向上するとともに、高
温でのNOx 浄化率も高くなる。このようになる理由は、
本願発明者らの発見によれば、Pdは２価以上の過酸化状
態で担持されていることに起因している。
持したセリウム酸化物粉末の表面にさらにセリウム酸化
物被膜を形成した排ガス浄化用触媒が開示されている。
この触媒によれば、セリウム酸化物の酸素吸蔵能がPdに
有効に作用するため、低温活性が向上するとともに、高
温でのNOx 浄化率も高くなる。このようになる理由は、
本願発明者らの発見によれば、Pdは２価以上の過酸化状
態で担持されていることに起因している。
【０００６】すなわちセリウム酸化物にPdを担持した酸
化還元触媒においては、Pdは２価以上の過酸化状態で担
持されているため、きわめて酸化活性が高く、低温域に
おいても高い酸化活性が発現される。そして酸化活性が
高ければ還元活性も高くなるため、低温域からHC，CO及
びNOx を効率よく酸化・還元して浄化することができ
る。
化還元触媒においては、Pdは２価以上の過酸化状態で担
持されているため、きわめて酸化活性が高く、低温域に
おいても高い酸化活性が発現される。そして酸化活性が
高ければ還元活性も高くなるため、低温域からHC，CO及
びNOx を効率よく酸化・還元して浄化することができ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしNOx 吸蔵還元型
触媒においては、排ガス温度が 300℃未満の低温域にお
けるNOx 吸蔵能が不充分であり、低温域になるほどNOx
吸蔵能が低下するという不具合がある。そのため始動時
や冷間時など排ガスが低温域にある場合には、高温域に
ある場合に比べてNOx 浄化能が低下するという問題があ
った。
触媒においては、排ガス温度が 300℃未満の低温域にお
けるNOx 吸蔵能が不充分であり、低温域になるほどNOx
吸蔵能が低下するという不具合がある。そのため始動時
や冷間時など排ガスが低温域にある場合には、高温域に
ある場合に比べてNOx 浄化能が低下するという問題があ
った。
【０００８】またセリウム酸化物よりなる担体に、２価
を超える価数の過酸化状態でPdが担持された酸化還元触
媒では、低温活性に優れているものの、NOを多く吸着す
るという性質を有することが明らかとなった。そのため
昇温時及び高温時には、この酸化還元触媒からNOが多く
放出され、それによってNOx 浄化率が低下するという不
具合が生じる場合があることが明らかとなった。
を超える価数の過酸化状態でPdが担持された酸化還元触
媒では、低温活性に優れているものの、NOを多く吸着す
るという性質を有することが明らかとなった。そのため
昇温時及び高温時には、この酸化還元触媒からNOが多く
放出され、それによってNOx 浄化率が低下するという不
具合が生じる場合があることが明らかとなった。
【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低温域から高温域までHC，CO及びNOx を効
率よく浄化でき、特に低温域において高いNOx 浄化活性
が発現される酸化還元触媒を提供することにある。
ものであり、低温域から高温域までHC，CO及びNOx を効
率よく浄化でき、特に低温域において高いNOx 浄化活性
が発現される酸化還元触媒を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の酸化還元触媒の特徴は、酸素吸蔵放出能を有する酸
化物にPdとアルカリ土類金属を担持してなることにあ
る。
明の酸化還元触媒の特徴は、酸素吸蔵放出能を有する酸
化物にPdとアルカリ土類金属を担持してなることにあ
る。
【００１１】また本発明のもう一つの酸化還元触媒の特
徴は、Pdを担持した酸素吸蔵放出能を有する酸化物と、
アルカリ土類金属を含む化合物と、からなることにあ
る。
徴は、Pdを担持した酸素吸蔵放出能を有する酸化物と、
アルカリ土類金属を含む化合物と、からなることにあ
る。
【００１２】酸素吸蔵放出能を有する酸化物はセリウム
酸化物であることが望ましく、パラジウムは２価を超え
る価数の過酸化状態で担持されていることが望ましい。
またアルカリ土類金属はMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる
少なくとも一種であることが望ましい。
酸化物であることが望ましく、パラジウムは２価を超え
る価数の過酸化状態で担持されていることが望ましい。
またアルカリ土類金属はMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる
少なくとも一種であることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の酸化還元触媒では、酸素
吸蔵放出能を有する酸化物にPdとアルカリ土類金属を担
持した構成、あるいはPdを担持した酸素吸蔵放出能を有
する酸化物とアルカリ土類金属を含む化合物とからなる
構成としている。このような構成とすることにより、低
温域における酸化活性を高く維持しつつ、低温域におけ
るNOxの還元活性が向上しNOx の浄化活性が向上する。
吸蔵放出能を有する酸化物にPdとアルカリ土類金属を担
持した構成、あるいはPdを担持した酸素吸蔵放出能を有
する酸化物とアルカリ土類金属を含む化合物とからなる
構成としている。このような構成とすることにより、低
温域における酸化活性を高く維持しつつ、低温域におけ
るNOxの還元活性が向上しNOx の浄化活性が向上する。
【００１４】このようになる理由は明らかではないが、
塩基性の強いアルカリ土類金属がNOの吸着あるいは反応
に好ましく関与していると推察される。しかしアルカリ
土類金属の代わりに同様に塩基性の強いアルカリ金属を
含めた触媒では、低温域におけるNOx の還元活性の向上
はみられず、アルカリ土類金属特有の効果である。
塩基性の強いアルカリ土類金属がNOの吸着あるいは反応
に好ましく関与していると推察される。しかしアルカリ
土類金属の代わりに同様に塩基性の強いアルカリ金属を
含めた触媒では、低温域におけるNOx の還元活性の向上
はみられず、アルカリ土類金属特有の効果である。
【００１５】酸素吸蔵放出能を有する酸化物としては、
セリア（CeO2）、PrO4などの希土類金属酸化物、NiO 、
Fe2O3 、CuO 、Mn2O5 などの遷移金属酸化物などを用い
ることができる。セリアが最も好ましい。またセリウム
と他の金属との複合酸化物も好ましく用いられ、他の金
属としてはZr、Ｙ、Laなどが例示される。
セリア（CeO2）、PrO4などの希土類金属酸化物、NiO 、
Fe2O3 、CuO 、Mn2O5 などの遷移金属酸化物などを用い
ることができる。セリアが最も好ましい。またセリウム
と他の金属との複合酸化物も好ましく用いられ、他の金
属としてはZr、Ｙ、Laなどが例示される。
【００１６】現在までの研究では、酸素吸蔵放出能を有
する酸化物にPdとアルカリ土類金属を担持した酸化還元
触媒において、酸素吸蔵放出能を有する酸化物以外の酸
化物を含む担体に担持されたPdは、通常の２価の酸化状
態となってしまうことがわかっている。例えば触媒粉末
をハニカム基材表面にコートしてモノリス触媒を調製す
る場合、従来は水和アルミナやアルミナゾルなどをバイ
ンダとして用いている。しかしアルミナゾルなどをバイ
ンダとした場合には、Pdは通常の２価の酸化状態となっ
てしまい、酸素吸蔵放出能を有する酸化物以外の酸化物
を含む担体とPdとからなる触媒では、低温活性が低下し
てしまう。
する酸化物にPdとアルカリ土類金属を担持した酸化還元
触媒において、酸素吸蔵放出能を有する酸化物以外の酸
化物を含む担体に担持されたPdは、通常の２価の酸化状
態となってしまうことがわかっている。例えば触媒粉末
をハニカム基材表面にコートしてモノリス触媒を調製す
る場合、従来は水和アルミナやアルミナゾルなどをバイ
ンダとして用いている。しかしアルミナゾルなどをバイ
ンダとした場合には、Pdは通常の２価の酸化状態となっ
てしまい、酸素吸蔵放出能を有する酸化物以外の酸化物
を含む担体とPdとからなる触媒では、低温活性が低下し
てしまう。
【００１７】そこで本発明の酸化還元触媒の担体は、酸
素吸蔵放出能を有する酸化物のみから構成することが望
ましい。また酸素吸蔵放出能を有する酸化物にPdとアル
カリ土類金属を担持したコート層をハニカム基材表面に
形成して酸化還元触媒とする場合には、担体粉末として
酸素吸蔵放出能を有する酸化物粉末のみを用い、さらに
酸素吸蔵放出能を有する酸化物のゾルをバインダーとし
て用いることが最も望ましい。
素吸蔵放出能を有する酸化物のみから構成することが望
ましい。また酸素吸蔵放出能を有する酸化物にPdとアル
カリ土類金属を担持したコート層をハニカム基材表面に
形成して酸化還元触媒とする場合には、担体粉末として
酸素吸蔵放出能を有する酸化物粉末のみを用い、さらに
酸素吸蔵放出能を有する酸化物のゾルをバインダーとし
て用いることが最も望ましい。
【００１８】本発明の酸化還元触媒におけるPdの担持量
は、多ければ多いほど好ましいものの、あまり多く担持
しても酸化還元活性が飽和するとともにコストが高騰す
る。したがってPdの担持量は 0.1〜10重量％の範囲とす
ることが好ましい。 0.1重量％より少ないと酸化還元活
性の発現が困難となる。
は、多ければ多いほど好ましいものの、あまり多く担持
しても酸化還元活性が飽和するとともにコストが高騰す
る。したがってPdの担持量は 0.1〜10重量％の範囲とす
ることが好ましい。 0.1重量％より少ないと酸化還元活
性の発現が困難となる。
【００１９】アルカリ土類金属は、酸素吸蔵放出能を有
する酸化物にPdとともに担持されていてもよいし、塩や
酸化物などの化合物粉末としてPdを担持した酸素吸蔵放
出能を有する酸化物粉末と混合して用いることもでき
る。このアルカリ土類金属の化合物粉末としては、炭酸
塩、酢酸塩、酸化物、水酸化物などが例示される。例え
ば代表的なアルカリ土類金属であるバリウムは、酢酸バ
リウムなどの水溶液状態で担体に吸水担持され、その後
焼成によって酸化バリウムとなるものの、空気中の水分
及び二酸化炭素との反応により炭酸バリウムとなって担
持される。
する酸化物にPdとともに担持されていてもよいし、塩や
酸化物などの化合物粉末としてPdを担持した酸素吸蔵放
出能を有する酸化物粉末と混合して用いることもでき
る。このアルカリ土類金属の化合物粉末としては、炭酸
塩、酢酸塩、酸化物、水酸化物などが例示される。例え
ば代表的なアルカリ土類金属であるバリウムは、酢酸バ
リウムなどの水溶液状態で担体に吸水担持され、その後
焼成によって酸化バリウムとなるものの、空気中の水分
及び二酸化炭素との反応により炭酸バリウムとなって担
持される。
【００２０】アルカリ金属としては周期表2A族元素が例
示されるが、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも
一種を用いることが望ましい。アルカリ土類金属の中で
もこの４種類が特に低温活性の向上効果が高く、Caが特
に高い低温活性を示す。
示されるが、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも
一種を用いることが望ましい。アルカリ土類金属の中で
もこの４種類が特に低温活性の向上効果が高く、Caが特
に高い低温活性を示す。
【００２１】アルカリ土類金属の担持量又は混合量は、
モル比で、酸素吸蔵放出能を有する酸化物の構成金属
（例えばCe）：アルカリ土類金属（例えばBa）＝10：１
〜１：１の範囲とすることが望ましい。アルカリ土類金
属の割合がこの範囲より少ないと低温域における浄化活
性が低下し、アルカリ土類金属の割合がこの範囲より多
くなるとPdがアルカリ土類金属に覆われたりするため浄
化活性が低下するようになる。
モル比で、酸素吸蔵放出能を有する酸化物の構成金属
（例えばCe）：アルカリ土類金属（例えばBa）＝10：１
〜１：１の範囲とすることが望ましい。アルカリ土類金
属の割合がこの範囲より少ないと低温域における浄化活
性が低下し、アルカリ土類金属の割合がこの範囲より多
くなるとPdがアルカリ土類金属に覆われたりするため浄
化活性が低下するようになる。
【００２２】本発明の酸化還元触媒は粉末状態とし、そ
れをペレット状に成形してペレット触媒として用いるこ
とができる。また、コーディエライトやメタルなどから
形成された耐熱性を有するハニカム基材の表面にそれを
コートしたハニカム触媒として用いてもよい。また本発
明の酸化還元触媒は、それ単独で用いてもよいし、他の
触媒と併用することも好ましい。
れをペレット状に成形してペレット触媒として用いるこ
とができる。また、コーディエライトやメタルなどから
形成された耐熱性を有するハニカム基材の表面にそれを
コートしたハニカム触媒として用いてもよい。また本発
明の酸化還元触媒は、それ単独で用いてもよいし、他の
触媒と併用することも好ましい。
【００２３】また本発明の酸化還元触媒を排ガス浄化用
触媒として用いる場合、排ガス中のHC濃度が低い場合に
触媒活性がきわめて向上することが明らかとなってい
る。したがって排ガス中のHC濃度を低下させて低HC排ガ
スとし、それを本発明の酸化還元触媒と接触させて浄化
することが好ましい。
触媒として用いる場合、排ガス中のHC濃度が低い場合に
触媒活性がきわめて向上することが明らかとなってい
る。したがって排ガス中のHC濃度を低下させて低HC排ガ
スとし、それを本発明の酸化還元触媒と接触させて浄化
することが好ましい。
【００２４】排ガス中のHC濃度を低下させて低HC排ガス
とするには、自動車エンジンに供給される混合気の空燃
比（Ａ／Ｆ)を13以上の燃料リーン雰囲気に制御する方
法と、HC吸着材を用いる方法とがある。前者の方法を採
用する場合、空燃比（Ａ／Ｆ）を13以上の燃料リーン雰
囲気に制御するのは、エンジン始動からPdが活性化する
までの間とすることが望ましい。Pdが活性化した後にま
で燃料リーン雰囲気とすると、NOx の浄化能に悪影響が
あるからである。また始動直後に燃料リーン雰囲気に制
御する場合でも、空燃比（Ａ／Ｆ）があまり大きくなり
すぎるとエンジン性能が悪化するので、空燃比（Ａ／
Ｆ）は16.0未満とすることが望ましい。
とするには、自動車エンジンに供給される混合気の空燃
比（Ａ／Ｆ)を13以上の燃料リーン雰囲気に制御する方
法と、HC吸着材を用いる方法とがある。前者の方法を採
用する場合、空燃比（Ａ／Ｆ）を13以上の燃料リーン雰
囲気に制御するのは、エンジン始動からPdが活性化する
までの間とすることが望ましい。Pdが活性化した後にま
で燃料リーン雰囲気とすると、NOx の浄化能に悪影響が
あるからである。また始動直後に燃料リーン雰囲気に制
御する場合でも、空燃比（Ａ／Ｆ）があまり大きくなり
すぎるとエンジン性能が悪化するので、空燃比（Ａ／
Ｆ）は16.0未満とすることが望ましい。
【００２５】後者の方法を採用した場合には、HC吸着材
によって排ガス中のHCが吸着される結果、排ガス中のHC
濃度が低下した低HC排ガスが酸化還元触媒と接触する。
したがって酸化還元触媒は触媒活性が著しく向上し、浄
化性能が向上する。そして始動時などの低温域において
は、HC吸着材によって排ガス中のHCが吸着されるためHC
の排出が抑制される。また排ガスが高温になってHC吸着
材に吸着されていたHCが放出されると、活性化されてい
る酸化還元触媒によって浄化される。したがって低温域
から高温域まで高い浄化性能が発現される。そしてHC吸
着材はHCを吸着・放出し、酸素吸蔵放出能を有する酸化
物は酸素を吸蔵放出する。したがって排ガス雰囲気が変
動した場合には、HCと酸素の吸蔵放出によって雰囲気が
調整される作用も奏される。これらの相互作用により、
きわめて高い浄化性能が発現される。
によって排ガス中のHCが吸着される結果、排ガス中のHC
濃度が低下した低HC排ガスが酸化還元触媒と接触する。
したがって酸化還元触媒は触媒活性が著しく向上し、浄
化性能が向上する。そして始動時などの低温域において
は、HC吸着材によって排ガス中のHCが吸着されるためHC
の排出が抑制される。また排ガスが高温になってHC吸着
材に吸着されていたHCが放出されると、活性化されてい
る酸化還元触媒によって浄化される。したがって低温域
から高温域まで高い浄化性能が発現される。そしてHC吸
着材はHCを吸着・放出し、酸素吸蔵放出能を有する酸化
物は酸素を吸蔵放出する。したがって排ガス雰囲気が変
動した場合には、HCと酸素の吸蔵放出によって雰囲気が
調整される作用も奏される。これらの相互作用により、
きわめて高い浄化性能が発現される。
【００２６】HC吸着材と酸化還元触媒とは、種々の形態
で用いることができる。例えば、HC吸着材の粉末と、酸
化還元触媒の粉末とが混在されたものとすることができ
る。この排ガス浄化触媒の作用は、以下のようであろう
と考えられる。
で用いることができる。例えば、HC吸着材の粉末と、酸
化還元触媒の粉末とが混在されたものとすることができ
る。この排ガス浄化触媒の作用は、以下のようであろう
と考えられる。
【００２７】燃料リーンの空燃比で燃焼されたリーン雰
囲気の排ガスが接触すると、HC吸着材からはHCが放出さ
れ、酸素吸蔵放出能を有する酸化物には酸素が吸蔵され
る。これによって排ガスは速やかにストイキ近傍とな
り、HC吸着材粉末近傍の酸化還元触媒粉末によって浄化
される。
囲気の排ガスが接触すると、HC吸着材からはHCが放出さ
れ、酸素吸蔵放出能を有する酸化物には酸素が吸蔵され
る。これによって排ガスは速やかにストイキ近傍とな
り、HC吸着材粉末近傍の酸化還元触媒粉末によって浄化
される。
【００２８】一方、リッチ雰囲気の排ガスが接触する
と、HCはHC吸着材に吸着され、酸素吸蔵放出能を有する
酸化物からは酸素が放出される。これによって排ガスは
速やかにストイキ近傍となり、またHCが少なくなるため
酸化還元触媒の活性が向上する。これにより高い浄化性
能が得られる。
と、HCはHC吸着材に吸着され、酸素吸蔵放出能を有する
酸化物からは酸素が放出される。これによって排ガスは
速やかにストイキ近傍となり、またHCが少なくなるため
酸化還元触媒の活性が向上する。これにより高い浄化性
能が得られる。
【００２９】また、HC吸着材の粉末から構成された吸着
層と、酸化還元触媒の粉末から構成された反応層とより
なり、吸着層と反応層とが積層された構成とすることが
できる。この排ガス浄化触媒の作用は以下のようであろ
うと考えられる。
層と、酸化還元触媒の粉末から構成された反応層とより
なり、吸着層と反応層とが積層された構成とすることが
できる。この排ガス浄化触媒の作用は以下のようであろ
うと考えられる。
【００３０】リーン雰囲気の排ガスが接触すると、吸着
層ではHC吸着材からHCが放出され、反応層では酸素吸蔵
放出能を有する酸化物に酸素が吸蔵される。これによっ
て排ガスは速やかにストイキ近傍となり、反応層の酸化
・還元触媒によって浄化される。
層ではHC吸着材からHCが放出され、反応層では酸素吸蔵
放出能を有する酸化物に酸素が吸蔵される。これによっ
て排ガスは速やかにストイキ近傍となり、反応層の酸化
・還元触媒によって浄化される。
【００３１】一方、リッチ雰囲気の排ガスが接触する
と、吸着層においてHCがHC吸着材に吸着され、反応層で
は酸素吸蔵放出能を有する酸化物から酸素が放出され
る。これによって排ガスは速やかにストイキ近傍とな
り、またHCが少なくなるため酸化還元触媒の活性が向上
する。これにより高い浄化性能が得られる。
と、吸着層においてHCがHC吸着材に吸着され、反応層で
は酸素吸蔵放出能を有する酸化物から酸素が放出され
る。これによって排ガスは速やかにストイキ近傍とな
り、またHCが少なくなるため酸化還元触媒の活性が向上
する。これにより高い浄化性能が得られる。
【００３２】なお吸着層と反応層とは、どちらが表面側
に位置してもよいが、酸化還元触媒はHC濃度が低い排ガ
ス中で特に高い活性を示すことを鑑みると、反応層の表
面に吸着層を積層して吸着層を最表面とするのが好まし
い。これにより反応層に到達する排ガス中のHC濃度が低
くなるので、浄化活性が一層向上する。
に位置してもよいが、酸化還元触媒はHC濃度が低い排ガ
ス中で特に高い活性を示すことを鑑みると、反応層の表
面に吸着層を積層して吸着層を最表面とするのが好まし
い。これにより反応層に到達する排ガス中のHC濃度が低
くなるので、浄化活性が一層向上する。
【００３３】さらに、排ガス流路の上流側にHC吸着材が
配置され、その下流側に酸化還元触媒が配置された構成
とすることもできる。この排ガス浄化装置の作用は以下
のようであろうと考えられる。
配置され、その下流側に酸化還元触媒が配置された構成
とすることもできる。この排ガス浄化装置の作用は以下
のようであろうと考えられる。
【００３４】リーン雰囲気の排ガスが通過する場合に
は、HC吸着材からHCが放出され、これによって排ガスは
ストイキ近傍となって酸化還元触媒に流入する。酸化還
元触媒からは排ガス雰囲気に応じて酸素が吸蔵・放出さ
れるため、酸化還元触媒上では排ガスはきわめてストイ
キに近くなり、Pdによって酸化・還元浄化される。
は、HC吸着材からHCが放出され、これによって排ガスは
ストイキ近傍となって酸化還元触媒に流入する。酸化還
元触媒からは排ガス雰囲気に応じて酸素が吸蔵・放出さ
れるため、酸化還元触媒上では排ガスはきわめてストイ
キに近くなり、Pdによって酸化・還元浄化される。
【００３５】またリッチ雰囲気の排ガスが通過した場合
には、HC吸着材にHCが吸着され、これによって排ガスは
ストイキ近傍となって酸化還元触媒に流入する。酸化還
元触媒では排ガス雰囲気に応じて酸素が吸蔵・放出され
るため、酸化還元触媒上では排ガスはきわめてストイキ
に近くなり、また酸化還元触媒に流入する排ガスにはHC
がほとんど存在しないようにすることができる。これに
より高い浄化性能が得られる。
には、HC吸着材にHCが吸着され、これによって排ガスは
ストイキ近傍となって酸化還元触媒に流入する。酸化還
元触媒では排ガス雰囲気に応じて酸素が吸蔵・放出され
るため、酸化還元触媒上では排ガスはきわめてストイキ
に近くなり、また酸化還元触媒に流入する排ガスにはHC
がほとんど存在しないようにすることができる。これに
より高い浄化性能が得られる。
【００３６】HC吸着材としては、フェリエライト、ZSM-
５、モルデナイト、Ｙ型ゼオライトなどのゼオライトを
用いることができる。またゼオライトに貴金属を担持し
たものをHC吸着材とすることも好ましい。このように貴
金属を担持することで、低分子量のHCの吸着性が一層向
上する。この貴金属としては、PtとRhの両方を担持する
ことが特に好ましい。
５、モルデナイト、Ｙ型ゼオライトなどのゼオライトを
用いることができる。またゼオライトに貴金属を担持し
たものをHC吸着材とすることも好ましい。このように貴
金属を担持することで、低分子量のHCの吸着性が一層向
上する。この貴金属としては、PtとRhの両方を担持する
ことが特に好ましい。
【００３７】HC吸着材に貴金属を担持するには、貴金属
を直接担持してもよいし、アルミナなどに貴金属を担持
してなる三元触媒粉末をゼオライト粉末と混合してHC吸
着材としたり、HC吸着材の表面に三元触媒からなるコー
ト層を形成したりすることもできる。
を直接担持してもよいし、アルミナなどに貴金属を担持
してなる三元触媒粉末をゼオライト粉末と混合してHC吸
着材としたり、HC吸着材の表面に三元触媒からなるコー
ト層を形成したりすることもできる。
【００３８】なお HC吸着材と酸化還元触媒との構成比
率は特に制限されないが、体積比でHC吸着材／酸化還元
触媒＝１／10〜１／１の範囲が特に好ましい。
率は特に制限されないが、体積比でHC吸着材／酸化還元
触媒＝１／10〜１／１の範囲が特に好ましい。
【００３９】すなわち本発明の酸化還元触媒によれば、
低温域の排ガスであってもHC，CO及びNOx を効率よく浄
化することができ、幅広い温度範囲でHC，CO及びNOx を
浄化することができる。
低温域の排ガスであってもHC，CO及びNOx を効率よく浄
化することができ、幅広い温度範囲でHC，CO及びNOx を
浄化することができる。
【００４０】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
【００４１】（実施例１）所定量のセリア（CeO2）粉末
に対して、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を
含浸させ、 120℃で２時間乾燥して蒸発乾固させ、さら
に 500℃で２時間焼成してPdを担持したセリア粉末（Pd
／CeO2）を調製した。Pdの担持量は 重量％である。
に対して、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を
含浸させ、 120℃で２時間乾燥して蒸発乾固させ、さら
に 500℃で２時間焼成してPdを担持したセリア粉末（Pd
／CeO2）を調製した。Pdの担持量は 重量％である。
【００４２】次に、得られたPd／CeO2粉末の所定量に対
して、所定濃度の酢酸マグネシウム水溶液の所定量を含
浸させ、 120℃で２時間乾燥して蒸発乾固させ、さらに
500℃で２時間焼成してMgを担持した。得られた酸化還
元触媒粉末におけるMgの担持量は、酸化還元触媒 100ｇ
中に 0.1モルである。
して、所定濃度の酢酸マグネシウム水溶液の所定量を含
浸させ、 120℃で２時間乾燥して蒸発乾固させ、さらに
500℃で２時間焼成してMgを担持した。得られた酸化還
元触媒粉末におけるMgの担持量は、酸化還元触媒 100ｇ
中に 0.1モルである。
【００４３】この酸化還元触媒粉末を定法によりペレッ
ト状に成形し、ペレット触媒とした。このペレット触媒
を評価装置に所定量充填し、表１に示す組成のストイキ
雰囲気のモデルガスを空間速度SV=200000h-1、昇温速度
20℃／分の条件で室温から 500℃まで昇温させながら流
通させ、HC、CO及びNOx の浄化率をぞれぞれ連続的に測
定した。そして得られた結果からHC、CO及びNOx それぞ
れの50％浄化温度を算出し、結果を図１に示す。
ト状に成形し、ペレット触媒とした。このペレット触媒
を評価装置に所定量充填し、表１に示す組成のストイキ
雰囲気のモデルガスを空間速度SV=200000h-1、昇温速度
20℃／分の条件で室温から 500℃まで昇温させながら流
通させ、HC、CO及びNOx の浄化率をぞれぞれ連続的に測
定した。そして得られた結果からHC、CO及びNOx それぞ
れの50％浄化温度を算出し、結果を図１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】（実施例２）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸カルシウム水溶液を用い、Mgの代わりにCaを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施例２
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
わりに酢酸カルシウム水溶液を用い、Mgの代わりにCaを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施例２
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
【００４６】（実施例３）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸ストロンチウム水溶液を用い、Mgの代わりに
Srを同量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施
例３のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様
にしてHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出
し、結果を図１に示す。
わりに酢酸ストロンチウム水溶液を用い、Mgの代わりに
Srを同量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施
例３のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様
にしてHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出
し、結果を図１に示す。
【００４７】（実施例４）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸バリウム水溶液を用い、Mgの代わりにBaを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施例４の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
わりに酢酸バリウム水溶液を用い、Mgの代わりにBaを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして実施例４の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
【００４８】（比較例１）Pdのみを担持しMgを担持しな
かったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のペ
レット触媒を調製した。そして実施例１と同様にしてH
C、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
かったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のペ
レット触媒を調製した。そして実施例１と同様にしてH
C、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
【００４９】（比較例２）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸リチウム水溶液を用い、Mgの代わりにLiを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例２の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
わりに酢酸リチウム水溶液を用い、Mgの代わりにLiを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例２の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
【００５０】（比較例３）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸ナトリウム水溶液を用い、Mgの代わりにNaを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例３
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
わりに酢酸ナトリウム水溶液を用い、Mgの代わりにNaを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例３
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
【００５１】（比較例４）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸カリウム水溶液を用い、Mgの代わりにＫを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例４の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
わりに酢酸カリウム水溶液を用い、Mgの代わりにＫを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例４の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
【００５２】（比較例５）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸ルビジウム水溶液を用い、Mgの代わりにRbを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例５
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
わりに酢酸ルビジウム水溶液を用い、Mgの代わりにRbを
同量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例５
のペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にし
てHC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結
果を図１に示す。
【００５３】（比較例６）酢酸マグネシウム水溶液の代
わりに酢酸セシウム水溶液を用い、Mgの代わりにCsを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例６の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
わりに酢酸セシウム水溶液を用い、Mgの代わりにCsを同
量担持したこと以外は実施例１と同様にして比較例６の
ペレット触媒を調製した。そして実施例１と同様にして
HC、CO及びNOx それぞれの50％浄化温度を算出し、結果
を図１に示す。
【００５４】＜評価＞図１より各実施例の酸化還元触媒
は、HC及びCOの浄化活性は比較例１と同等であるが、NO
x の浄化活性は比較例１に比べて大きく向上し、低温域
において高いNOx 浄化活性を示している。これはPdに加
えてさらにアルカリ土類金属を担持した効果であること
が明らかである。
は、HC及びCOの浄化活性は比較例１と同等であるが、NO
x の浄化活性は比較例１に比べて大きく向上し、低温域
において高いNOx 浄化活性を示している。これはPdに加
えてさらにアルカリ土類金属を担持した効果であること
が明らかである。
【００５５】しかしながらアルカリ土類金属の代わりに
アルカリ金属を担持した比較例２〜６では、各実施例に
比べてHC、CO及びNOx 共に浄化活性の向上は認められ
ず、比較例１に比べてもHC、CO及びNOx が低下している
ことがわかる。つまりアルカリ土類金属の代わりにアル
カリ金属を担持すると、かえって低温域の浄化活性が低
下してしまうことが明らかである。
アルカリ金属を担持した比較例２〜６では、各実施例に
比べてHC、CO及びNOx 共に浄化活性の向上は認められ
ず、比較例１に比べてもHC、CO及びNOx が低下している
ことがわかる。つまりアルカリ土類金属の代わりにアル
カリ金属を担持すると、かえって低温域の浄化活性が低
下してしまうことが明らかである。
【００５６】
【発明の効果】すなわち本発明の酸化還元触媒によれ
ば、幅広い温度範囲でHC，CO及びNOx を浄化することが
でき、特に低温域におけるNOx の浄化活性が向上する。
ば、幅広い温度範囲でHC，CO及びNOx を浄化することが
でき、特に低温域におけるNOx の浄化活性が向上する。
【図１】本発明の実施例及び比較例の触媒の50％浄化温
度を示すグラフである。
度を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BB04A BB04B BC08A BC09A BC09B BC10A BC10B BC12A BC12B BC13A BC13B BC43A BC43B BC72A BC72B CA03 CA07 CA08 CA09 DA06 EA02Y EA18 EC27 FA01 FA02 FA06 FB14 FB23
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素吸蔵放出能を有する酸化物にパラジ
ウムとアルカリ土類金属を担持してなることを特徴とす
る酸化還元触媒。 - 【請求項２】 パラジウムを担持した酸素吸蔵放出能を
有する酸化物と、アルカリ土類金属の化合物と、からな
ることを特徴とする酸化還元触媒。 - 【請求項３】 前記酸素吸蔵放出能を有する酸化物はセ
リウム酸化物であることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載の酸化還元触媒。 - 【請求項４】 前記パラジウムは２価を超える価数の過
酸化状態で担持されていることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の酸化還元触媒。 - 【請求項５】 前記アルカリ土類金属はマグネシウム、
カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる
少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の酸化還元触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007587A JP2001198461A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 酸化還元触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000007587A JP2001198461A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 酸化還元触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198461A true JP2001198461A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18535961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000007587A Pending JP2001198461A (ja) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | 酸化還元触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198461A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136339A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Denso Corp | 触媒用粒子およびその製造方法 |
| JP2008190359A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2013208547A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Honda Motor Co Ltd | 排気浄化触媒 |
| WO2022249847A1 (ja) | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒 |
-
2000
- 2000-01-17 JP JP2000007587A patent/JP2001198461A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136339A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Denso Corp | 触媒用粒子およびその製造方法 |
| US7825065B2 (en) | 2005-11-18 | 2010-11-02 | Denso Corporation | Particles for catalyst and method for producing same |
| JP4670603B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2011-04-13 | 株式会社デンソー | 触媒用粒子およびその製造方法 |
| JP2008190359A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2013208547A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Honda Motor Co Ltd | 排気浄化触媒 |
| WO2022249847A1 (ja) | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒 |
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