JP2001198462A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
排ガス浄化用触媒Info
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Classifications
-
- Y02T10/24—
Abstract
(57)【要約】
【課題】NOx 吸蔵材の周囲の貴金属の担持密度を高くす
ることにより、NOx 浄化能を向上させる。 【解決手段】NOx 吸蔵材粒子10の表面の少なくとも一部
に多孔質酸化物層11を形成し、その多孔質酸化物層11に
貴金属12を担持した。NOx 吸蔵材粒子10と貴金属12とが
近接しているとともに、NOx 吸蔵材粒子10の近傍におけ
る貴金属12の担持密度を高くすることができるため、NO
x の吸蔵反応及び還元反応が促進される。
ることにより、NOx 浄化能を向上させる。 【解決手段】NOx 吸蔵材粒子10の表面の少なくとも一部
に多孔質酸化物層11を形成し、その多孔質酸化物層11に
貴金属12を担持した。NOx 吸蔵材粒子10と貴金属12とが
近接しているとともに、NOx 吸蔵材粒子10の近傍におけ
る貴金属12の担持密度を高くすることができるため、NO
x の吸蔵反応及び還元反応が促進される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車などからの排
ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは、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NOx を効率よく浄化できるNOx 吸蔵還元型の排
ガス浄化用触媒に関する。
ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは、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NOx を効率よく浄化できるNOx 吸蔵還元型の排
ガス浄化用触媒に関する。
【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、燃料リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、燃料ストイキ〜
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。
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、燃料リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、燃料ストイキ〜
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。
【０００３】このようなNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用
触媒として、例えば特開平5-317652号公報に示されてい
るように、Ba等のアルカリ土類金属をNOx 吸蔵元素とす
るNO x 吸蔵材とPtとを、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。そし
て、特開平5-317652号公報には、ジニトロジアミン白金
の水溶液に担体を浸漬させてPtを担持させた後、さらに
酢酸バリウムの水溶液に担体を浸漬させてBaを担持し、
これによりNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒を製造す
る方法が開示されている。
触媒として、例えば特開平5-317652号公報に示されてい
るように、Ba等のアルカリ土類金属をNOx 吸蔵元素とす
るNO x 吸蔵材とPtとを、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。そし
て、特開平5-317652号公報には、ジニトロジアミン白金
の水溶液に担体を浸漬させてPtを担持させた後、さらに
酢酸バリウムの水溶液に担体を浸漬させてBaを担持し、
これによりNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒を製造す
る方法が開示されている。
【０００４】ところでNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触
媒におけるNOx の浄化反応は、排ガス中のNOを酸化して
NOx とする第１ステップと、NOx 吸蔵材上にNOx を吸蔵
する第２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx を
触媒上で還元する第３ステップとからなることがわかっ
ている。また第２ステップにおけるNOx の吸蔵反応は、
炭酸塩あるいは硝酸塩などとして担持されているNOx 吸
蔵材が貴金属の触媒作用によって還元されて初めて生じ
る。したがって、Ptなどの貴金属とNOx 吸蔵材とを近接
担持することで、貴金属により排ガス中のNOが酸化され
てNOx となる第１ステップと、NOx 吸蔵材にNOx を吸蔵
する第２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx が
還元される第３ステップとが円滑に行われるため、NOx
浄化活性が向上することが明らかとなっている。
媒におけるNOx の浄化反応は、排ガス中のNOを酸化して
NOx とする第１ステップと、NOx 吸蔵材上にNOx を吸蔵
する第２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx を
触媒上で還元する第３ステップとからなることがわかっ
ている。また第２ステップにおけるNOx の吸蔵反応は、
炭酸塩あるいは硝酸塩などとして担持されているNOx 吸
蔵材が貴金属の触媒作用によって還元されて初めて生じ
る。したがって、Ptなどの貴金属とNOx 吸蔵材とを近接
担持することで、貴金属により排ガス中のNOが酸化され
てNOx となる第１ステップと、NOx 吸蔵材にNOx を吸蔵
する第２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx が
還元される第３ステップとが円滑に行われるため、NOx
浄化活性が向上することが明らかとなっている。
【０００５】例えば特開平10−258232号公報には、NOx
吸蔵材と多孔質酸化物担体との複合酸化物からコア部を
形成し、それに貴金属を担持した多孔質酸化物からなる
触媒担持層を形成してなるNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化
用触媒が提案されている。この触媒によれば、NOx 吸蔵
材と貴金属とは近接しながら離間した状態で担持されて
いるので、NOx の浄化反応と貴金属の粒成長の促進とが
バランスされ、高いNO x 浄化活性が発現されるととも
に、耐久後のNOx 浄化活性の低下を抑制することができ
る。
吸蔵材と多孔質酸化物担体との複合酸化物からコア部を
形成し、それに貴金属を担持した多孔質酸化物からなる
触媒担持層を形成してなるNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化
用触媒が提案されている。この触媒によれば、NOx 吸蔵
材と貴金属とは近接しながら離間した状態で担持されて
いるので、NOx の浄化反応と貴金属の粒成長の促進とが
バランスされ、高いNO x 浄化活性が発現されるととも
に、耐久後のNOx 浄化活性の低下を抑制することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】NOx 吸蔵還元型の排ガ
ス浄化用触媒におけるNOx の浄化反応における各ステッ
プの反応を促進させるには、NOx 吸蔵材と貴金属とを近
接担持することが望ましく、NOx 吸蔵材周辺の貴金属の
担持密度を高くすることが特に有効である。
ス浄化用触媒におけるNOx の浄化反応における各ステッ
プの反応を促進させるには、NOx 吸蔵材と貴金属とを近
接担持することが望ましく、NOx 吸蔵材周辺の貴金属の
担持密度を高くすることが特に有効である。
【０００７】しかしながら酢酸バリウムなどの水溶液に
担体を浸漬させてNOx 吸蔵材を担持する方法では、貴金
属とNOx 吸蔵材とはそれぞれ均一に担持されるものの、
NOx吸蔵材は 500nm程度の比較的大きな粒子として担持
され、貴金属はきわめて微細な粒子として担持される。
そのためNOx 吸蔵材粒子と離間して担持されている貴金
属も多く存在し、NOx 吸蔵材粒子の周囲の貴金属の担持
密度を特に高めることは困難であった。またNOx 吸蔵材
粒子自身に貴金属を担持することも試みられているが、
現在のところNOx 吸蔵材粒子の粒径を小さくすることは
困難であるためにNOx 吸蔵材の比表面積が小さく、NOx
吸蔵材自身に担持できる貴金属の量はきわめて少ない。
担体を浸漬させてNOx 吸蔵材を担持する方法では、貴金
属とNOx 吸蔵材とはそれぞれ均一に担持されるものの、
NOx吸蔵材は 500nm程度の比較的大きな粒子として担持
され、貴金属はきわめて微細な粒子として担持される。
そのためNOx 吸蔵材粒子と離間して担持されている貴金
属も多く存在し、NOx 吸蔵材粒子の周囲の貴金属の担持
密度を特に高めることは困難であった。またNOx 吸蔵材
粒子自身に貴金属を担持することも試みられているが、
現在のところNOx 吸蔵材粒子の粒径を小さくすることは
困難であるためにNOx 吸蔵材の比表面積が小さく、NOx
吸蔵材自身に担持できる貴金属の量はきわめて少ない。
【０００８】また特開平10−258232号公報に開示された
排ガス浄化用触媒であっても、そのNOx 浄化活性は充分
なものとは言えなかった。つまり、NOx 吸蔵材と多孔質
酸化物担体とは複合酸化物を構成しているために、NOx
吸蔵材は多孔質酸化物担体の酸化物格子中に原子状に組
み込まれた状態となっている。そのためNOx を吸蔵する
ためには、NOx 吸蔵材は多孔質酸化物との結合を一旦切
断してからNOx と化合する必要があり、その分NOx の吸
蔵が起こりにくくなっている。またNOx 吸蔵材と貴金属
とは、近接しているといえどもまだ距離が離れているた
めに、上記第２ステップのNOx 吸蔵反応と第３ステップ
のNOx 還元反応が生じにくいという不具合もあった。
排ガス浄化用触媒であっても、そのNOx 浄化活性は充分
なものとは言えなかった。つまり、NOx 吸蔵材と多孔質
酸化物担体とは複合酸化物を構成しているために、NOx
吸蔵材は多孔質酸化物担体の酸化物格子中に原子状に組
み込まれた状態となっている。そのためNOx を吸蔵する
ためには、NOx 吸蔵材は多孔質酸化物との結合を一旦切
断してからNOx と化合する必要があり、その分NOx の吸
蔵が起こりにくくなっている。またNOx 吸蔵材と貴金属
とは、近接しているといえどもまだ距離が離れているた
めに、上記第２ステップのNOx 吸蔵反応と第３ステップ
のNOx 還元反応が生じにくいという不具合もあった。
【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、NOx 吸蔵材の周囲の貴金属の担持密度を高
くすることにより、NOx 浄化能を向上させることを目的
とする。
ものであり、NOx 吸蔵材の周囲の貴金属の担持密度を高
くすることにより、NOx 浄化能を向上させることを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化用触媒の特徴は、NOx 吸蔵能をもつNO x
吸蔵材粒子と、NOx 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部
に形成された多孔質酸化物層と、多孔質酸化物層に担持
された貴金属とからなることにある。
明の排ガス浄化用触媒の特徴は、NOx 吸蔵能をもつNO x
吸蔵材粒子と、NOx 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部
に形成された多孔質酸化物層と、多孔質酸化物層に担持
された貴金属とからなることにある。
【００１１】また本発明のもう一つの排ガス浄化用触媒
の特徴は、NOx 吸蔵能をもつNOx 吸蔵材粒子とNOx 吸蔵
材粒子の表面の少なくとも一部に形成された多孔質酸化
物層と多孔質酸化物層に担持された貴金属とからなる第
１触媒粒子と、多孔質酸化物粒子に貴金属を担持してな
る第２触媒粒子とが混在してなることにある。
の特徴は、NOx 吸蔵能をもつNOx 吸蔵材粒子とNOx 吸蔵
材粒子の表面の少なくとも一部に形成された多孔質酸化
物層と多孔質酸化物層に担持された貴金属とからなる第
１触媒粒子と、多孔質酸化物粒子に貴金属を担持してな
る第２触媒粒子とが混在してなることにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化用触媒では、
NOx 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部に多孔質酸化物
層が形成され、その多孔質酸化物層に貴金属が担持され
ている。したがってNOx 吸蔵材粒子と貴金属とが近接し
ているとともに、NOx 吸蔵材粒子の近傍における貴金属
の担持密度が高くなる。そしてNOx の吸蔵及び還元は、
いずれも貴金属を起点とする近傍領域で起こる。したが
って前述の貴金属により排ガス中のNOが酸化されてNOx
となる第１ステップと、NOx 吸蔵材にNOx を吸蔵する第
２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx が還元さ
れる第３ステップとがきわめて円滑に行われるため、NO
x 浄化能が向上する。
NOx 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部に多孔質酸化物
層が形成され、その多孔質酸化物層に貴金属が担持され
ている。したがってNOx 吸蔵材粒子と貴金属とが近接し
ているとともに、NOx 吸蔵材粒子の近傍における貴金属
の担持密度が高くなる。そしてNOx の吸蔵及び還元は、
いずれも貴金属を起点とする近傍領域で起こる。したが
って前述の貴金属により排ガス中のNOが酸化されてNOx
となる第１ステップと、NOx 吸蔵材にNOx を吸蔵する第
２ステップと、NOx 吸蔵材から放出されたNOx が還元さ
れる第３ステップとがきわめて円滑に行われるため、NO
x 浄化能が向上する。
【００１３】NOx 吸蔵材としてはNa，Ｋ，Li，Csなどの
アルカリ金属、Ba，Ca，Sr，Mgなどのアルカリ土類金属
及びSc，Ｙ，La，Pr，Ndなどの希土類元素から選ばれる
少なくとも一種の元素の化合物を用いることができる。
化合物としては、炭酸塩、硝酸塩などの塩類、酸化物な
どが例示される。
アルカリ金属、Ba，Ca，Sr，Mgなどのアルカリ土類金属
及びSc，Ｙ，La，Pr，Ndなどの希土類元素から選ばれる
少なくとも一種の元素の化合物を用いることができる。
化合物としては、炭酸塩、硝酸塩などの塩類、酸化物な
どが例示される。
【００１４】また多孔質酸化物層を形成する多孔質酸化
物としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、シリカ−アルミナなどを用いることができる。例え
ばアルミナは高比表面積を有しているので、貴金属を多
く担持させることができる。またチタニアを用いれば、
高熱が作用した場合に生じる貴金属の粒成長を抑制する
ことができ、耐久後も高い浄化性能を維持することがで
きる。
物としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、シリカ−アルミナなどを用いることができる。例え
ばアルミナは高比表面積を有しているので、貴金属を多
く担持させることができる。またチタニアを用いれば、
高熱が作用した場合に生じる貴金属の粒成長を抑制する
ことができ、耐久後も高い浄化性能を維持することがで
きる。
【００１５】NOx 吸蔵材粒子の大きさに特に制限はない
が、粒子径が小さくなるほど比表面積が増大するため多
孔質酸化物層を形成しなくてもある程度の貴金属の担持
が可能となる。したがって本発明は、比較的粒径の大き
なNOx 吸蔵材粒子の場合に特に有効であり、粒径が50nm
以上のNOx 吸蔵材粒子の場合に適用することが好まし
い。
が、粒子径が小さくなるほど比表面積が増大するため多
孔質酸化物層を形成しなくてもある程度の貴金属の担持
が可能となる。したがって本発明は、比較的粒径の大き
なNOx 吸蔵材粒子の場合に特に有効であり、粒径が50nm
以上のNOx 吸蔵材粒子の場合に適用することが好まし
い。
【００１６】多孔質酸化物層は、NOx 吸蔵材粒子の表面
の一部に形成されていてもよいし、NOx 吸蔵材粒子の全
表面に形成されていてもよい。またNOx 吸蔵材とその表
面に形成された多孔質酸化物層との構成割合は、重量比
で多孔質酸化物／NOx 吸蔵材＝１／ 200〜１／10の範囲
とするのが望ましい。多孔質酸化物層がこの範囲より少
ないとNOx 吸蔵材に近接担持される貴金属量が少なくな
り、NOx 浄化能が低下する。また多孔質酸化物層がこの
範囲より多くなると、多孔質酸化物層が厚くなりすぎて
排ガスとNOx 吸蔵材との接触確率が低下するためNOx 浄
化能が低下するようになる。
の一部に形成されていてもよいし、NOx 吸蔵材粒子の全
表面に形成されていてもよい。またNOx 吸蔵材とその表
面に形成された多孔質酸化物層との構成割合は、重量比
で多孔質酸化物／NOx 吸蔵材＝１／ 200〜１／10の範囲
とするのが望ましい。多孔質酸化物層がこの範囲より少
ないとNOx 吸蔵材に近接担持される貴金属量が少なくな
り、NOx 浄化能が低下する。また多孔質酸化物層がこの
範囲より多くなると、多孔質酸化物層が厚くなりすぎて
排ガスとNOx 吸蔵材との接触確率が低下するためNOx 浄
化能が低下するようになる。
【００１７】多孔質酸化物層に担持される貴金属として
は、Pt，Rh，Pd，Ru，Irなどが例示され、Ptが特に好ま
しい。また貴金属の担持量は多いほど好ましいが、その
最大担持量は多孔質酸化物層の量にほぼ比例し、多孔質
酸化物層を上記範囲とすれば触媒中の貴金属の担持量は
多くても 0.5〜１重量％となる。
は、Pt，Rh，Pd，Ru，Irなどが例示され、Ptが特に好ま
しい。また貴金属の担持量は多いほど好ましいが、その
最大担持量は多孔質酸化物層の量にほぼ比例し、多孔質
酸化物層を上記範囲とすれば触媒中の貴金属の担持量は
多くても 0.5〜１重量％となる。
【００１８】本発明の排ガス浄化用触媒を製造するに
は、NOx 吸蔵材粒子に多孔質酸化物層を形成し、それに
貴金属を担持してもよいし、予め貴金属を担持した多孔
質酸化物をNOx 吸蔵材粒子に担持して多孔質酸化物層を
形成することもできる。NOx 吸蔵材粒子に多孔質酸化物
層を形成するには、アルミニウムアルコキシドやチタニ
ウムアルコキシドなどNOx 吸蔵元素の金属アルコキシド
とNOx 吸蔵材粒子とを混合し、加水分解後に焼成するこ
とで多孔質酸化物層を形成することができる。またAlや
Ti元素を含むカップリング剤とNOx 吸蔵材粒子を反応さ
せて有機金属層を形成し、それを焼成して形成してもよ
いし、共沈反応を利用して形成することも可能である。
また貴金属を担持するには、吸着担持法、蒸発乾固法な
ど公知の方法を利用することができる。
は、NOx 吸蔵材粒子に多孔質酸化物層を形成し、それに
貴金属を担持してもよいし、予め貴金属を担持した多孔
質酸化物をNOx 吸蔵材粒子に担持して多孔質酸化物層を
形成することもできる。NOx 吸蔵材粒子に多孔質酸化物
層を形成するには、アルミニウムアルコキシドやチタニ
ウムアルコキシドなどNOx 吸蔵元素の金属アルコキシド
とNOx 吸蔵材粒子とを混合し、加水分解後に焼成するこ
とで多孔質酸化物層を形成することができる。またAlや
Ti元素を含むカップリング剤とNOx 吸蔵材粒子を反応さ
せて有機金属層を形成し、それを焼成して形成してもよ
いし、共沈反応を利用して形成することも可能である。
また貴金属を担持するには、吸着担持法、蒸発乾固法な
ど公知の方法を利用することができる。
【００１９】ところで、多孔質酸化物層に担持される貴
金属量は、上記したように多くても１重量％であるた
め、自動車の排ガスなどを浄化する場合には貴金属の絶
対量が不足する場合がある。
金属量は、上記したように多くても１重量％であるた
め、自動車の排ガスなどを浄化する場合には貴金属の絶
対量が不足する場合がある。
【００２０】そこでもう一つの本発明の排ガス浄化用触
媒では、上記した排ガス浄化用触媒からなる第１触媒粒
子と、多孔質酸化物粒子に貴金属を担持してなる第２触
媒粒子とが混在している。第２触媒粒子には比較的多量
の貴金属を担持することができるので、全体として充分
な貴金属量とすることができ、自動車の排ガスなどを浄
化する排ガス浄化用触媒として用いることができるよう
になる。
媒では、上記した排ガス浄化用触媒からなる第１触媒粒
子と、多孔質酸化物粒子に貴金属を担持してなる第２触
媒粒子とが混在している。第２触媒粒子には比較的多量
の貴金属を担持することができるので、全体として充分
な貴金属量とすることができ、自動車の排ガスなどを浄
化する排ガス浄化用触媒として用いることができるよう
になる。
【００２１】すなわち第１触媒粒子上では上記した作用
が奏され、主としてNOx が円滑に還元浄化されるととも
に、還元に用いられたHC及びCOも浄化される。そして第
２触媒粒子上では、HC及びCOが酸化浄化されるとともに
NOx もある程度浄化される。したがって自動車排ガス中
のHC，CO及びNOx を高い浄化率で浄化することができ
る。
が奏され、主としてNOx が円滑に還元浄化されるととも
に、還元に用いられたHC及びCOも浄化される。そして第
２触媒粒子上では、HC及びCOが酸化浄化されるとともに
NOx もある程度浄化される。したがって自動車排ガス中
のHC，CO及びNOx を高い浄化率で浄化することができ
る。
【００２２】第１触媒粒子は、前述の本発明の排ガス浄
化用触媒粒子をそのまま用いることができる。
化用触媒粒子をそのまま用いることができる。
【００２３】第２触媒粒子に用いられる多孔質酸化物粒
子としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、シリカ−アルミナなどが例示され、それに担持され
る貴金属はPt，Rh，Pd，Ru，Irなどが例示される。多孔
質酸化物粒子の全てに貴金属が担持されている必要はな
く、いくつかの粒子に担持されていればよい。この貴金
属の担持量は、第２触媒粒子中に 0.1〜５重量％とする
ことが好ましい。 0.1重量％より少ないと浄化性能が低
下し、５重量％より多く担持しても効果が飽和するとと
もにコストアップとなる。
子としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア、シリカ−アルミナなどが例示され、それに担持され
る貴金属はPt，Rh，Pd，Ru，Irなどが例示される。多孔
質酸化物粒子の全てに貴金属が担持されている必要はな
く、いくつかの粒子に担持されていればよい。この貴金
属の担持量は、第２触媒粒子中に 0.1〜５重量％とする
ことが好ましい。 0.1重量％より少ないと浄化性能が低
下し、５重量％より多く担持しても効果が飽和するとと
もにコストアップとなる。
【００２４】第１触媒粒子と第２触媒粒子との混合比率
は、重量比で第１触媒粒子／第２触媒粒子＝１／20〜２
／３の範囲とするのが好ましい。第２触媒粒子の量がこ
の範囲より少ないとその効果が発現されず、第１触媒粒
子の量がこの範囲より少なくなるとNOx 浄化能が低下す
る。
は、重量比で第１触媒粒子／第２触媒粒子＝１／20〜２
／３の範囲とするのが好ましい。第２触媒粒子の量がこ
の範囲より少ないとその効果が発現されず、第１触媒粒
子の量がこの範囲より少なくなるとNOx 浄化能が低下す
る。
【００２５】本発明の排ガス浄化用触媒は、ストイキ雰
囲気に制御された排ガス中で三元触媒として用いること
もできるが、空燃比（Ａ／Ｆ）が15以上で運転され間欠
的に燃料ストイキ〜リッチ雰囲気とされるリーンバーン
エンジンからの排ガスと接触させ、排ガス中に含まれる
NOx を燃料リーン雰囲気でNOx 吸蔵材に吸蔵し、燃料ス
トイキ〜リッチ雰囲気でNOx 吸蔵材から放出されたNOx
を還元するシステムに用いることが望ましい。
囲気に制御された排ガス中で三元触媒として用いること
もできるが、空燃比（Ａ／Ｆ）が15以上で運転され間欠
的に燃料ストイキ〜リッチ雰囲気とされるリーンバーン
エンジンからの排ガスと接触させ、排ガス中に含まれる
NOx を燃料リーン雰囲気でNOx 吸蔵材に吸蔵し、燃料ス
トイキ〜リッチ雰囲気でNOx 吸蔵材から放出されたNOx
を還元するシステムに用いることが望ましい。
【００２６】すなわちこのシステムに本発明の排ガス浄
化用触媒を用いれば、酸素過剰雰囲気では、排ガス中に
含まれるNOがNOx 吸蔵材近傍の多孔質酸化物層に担持さ
れている貴金属の触媒作用によって酸化されてNOx とな
り、それがNOx 吸蔵材に吸蔵される。そして間欠的にス
トイキ〜燃料過剰雰囲気とされると、NOx 吸蔵材からNO
x が放出され、それがNOx 吸蔵材近傍の貴金属の触媒作
用によってHCやCOと反応して還元される。第１触媒粒子
では、貴金属はNOx 吸蔵材粒子の表面に形成された多孔
質酸化物層に担持され、NOx 吸蔵材粒子に近接するとと
もにNOx 吸蔵材近傍の貴金属の担持密度を高くできるの
で、NOの酸化及びNOx の還元を円滑に行うことができ、
高いNOx 浄化能が発現される。
化用触媒を用いれば、酸素過剰雰囲気では、排ガス中に
含まれるNOがNOx 吸蔵材近傍の多孔質酸化物層に担持さ
れている貴金属の触媒作用によって酸化されてNOx とな
り、それがNOx 吸蔵材に吸蔵される。そして間欠的にス
トイキ〜燃料過剰雰囲気とされると、NOx 吸蔵材からNO
x が放出され、それがNOx 吸蔵材近傍の貴金属の触媒作
用によってHCやCOと反応して還元される。第１触媒粒子
では、貴金属はNOx 吸蔵材粒子の表面に形成された多孔
質酸化物層に担持され、NOx 吸蔵材粒子に近接するとと
もにNOx 吸蔵材近傍の貴金属の担持密度を高くできるの
で、NOの酸化及びNOx の還元を円滑に行うことができ、
高いNOx 浄化能が発現される。
【００２７】
【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。
【００２８】（実施例１）図１に本発明の一実施例の排
ガス浄化用触媒の模式図を示す。この排ガス浄化用触媒
は、第１触媒粒子１と第２触媒粒子２とが混在してな
り、第１触媒粒子１は炭酸バリウムからなるNOx 吸蔵材
粒子10と、NOx 吸蔵材粒子10の全表面に形成されたチタ
ニア層11と、チタニア層11に担持されたPt12とから構成
されている。また第２触媒粒子２はチタニア粒子20から
なり、大部分のチタニア粒子20にはPt21が担持されてい
る。
ガス浄化用触媒の模式図を示す。この排ガス浄化用触媒
は、第１触媒粒子１と第２触媒粒子２とが混在してな
り、第１触媒粒子１は炭酸バリウムからなるNOx 吸蔵材
粒子10と、NOx 吸蔵材粒子10の全表面に形成されたチタ
ニア層11と、チタニア層11に担持されたPt12とから構成
されている。また第２触媒粒子２はチタニア粒子20から
なり、大部分のチタニア粒子20にはPt21が担持されてい
る。
【００２９】以下、この排ガス浄化用触媒の製造方法を
説明することで構成の詳細な説明に代える。
説明することで構成の詳細な説明に代える。
【００３０】イソプロピルトリイソステアロイルチタネ
ート 9.3ｇをn-ヘキサンに溶解し、平均粒径が 500nmの
炭酸バリウム粉末 0.2モル（39.5ｇ）を混合して１時間
反応させ、炭酸バリウム粒子の表面に有機Tiを付着させ
た。これを乾燥後 500℃で１時間焼成し、炭酸バリウム
粒子の表面がチタニア層11で被覆されてなる担体粉末を
調製した。チタニア層11は約２ｇ形成された。
ート 9.3ｇをn-ヘキサンに溶解し、平均粒径が 500nmの
炭酸バリウム粉末 0.2モル（39.5ｇ）を混合して１時間
反応させ、炭酸バリウム粒子の表面に有機Tiを付着させ
た。これを乾燥後 500℃で１時間焼成し、炭酸バリウム
粒子の表面がチタニア層11で被覆されてなる担体粉末を
調製した。チタニア層11は約２ｇ形成された。
【００３１】次に、上記により形成された担体粉末に、
所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量
を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPt12
を担持して第１触媒粒子１を調製した。Pt12の担持量は
全体で 0.5ｇである。
所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量
を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPt12
を担持して第１触媒粒子１を調製した。Pt12の担持量は
全体で 0.5ｇである。
【００３２】そして得られた第１触媒粒子１の粉末全量
をTiO2粉末 118ｇと均一に混合し、その混合粉末に所定
濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量を含
浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPt21を担
持した。Pt21は主としてチタニア粒子20に担持され、追
加のPtの担持量は全体で 0.5ｇ、Ptの合計担持量は 1.0
ｇである。
をTiO2粉末 118ｇと均一に混合し、その混合粉末に所定
濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量を含
浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPt21を担
持した。Pt21は主としてチタニア粒子20に担持され、追
加のPtの担持量は全体で 0.5ｇ、Ptの合計担持量は 1.0
ｇである。
【００３３】得られた触媒粉末を定法でペレット化し、
実施例１のペレット触媒を調製した。そして所定量のペ
レット触媒を評価装置に充填し、リッチモデルガスとリ
ーンモデルガスをそれぞれ 400℃で５秒間と55秒間ずつ
交互に切り換えて流通させる条件下において、リッチガ
スを流した後リーンガスを流している間のNOx 吸蔵量を
測定した。結果を初期NOx 吸蔵量として図２に示す。ま
たこの条件において600℃で１時間処理する耐久試験を
行い、その後上記と同様にして 400℃におけるNOx 吸蔵
量を測定した。結果を耐久後NOx 吸蔵量として図２に示
す。
実施例１のペレット触媒を調製した。そして所定量のペ
レット触媒を評価装置に充填し、リッチモデルガスとリ
ーンモデルガスをそれぞれ 400℃で５秒間と55秒間ずつ
交互に切り換えて流通させる条件下において、リッチガ
スを流した後リーンガスを流している間のNOx 吸蔵量を
測定した。結果を初期NOx 吸蔵量として図２に示す。ま
たこの条件において600℃で１時間処理する耐久試験を
行い、その後上記と同様にして 400℃におけるNOx 吸蔵
量を測定した。結果を耐久後NOx 吸蔵量として図２に示
す。
【００３４】（比較例１）TiO2粉末 120ｇに所定濃度の
酢酸バリウム水溶液の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後
500℃で１時間焼成して 0.2モルのBaを担持した。その
後炭酸水素アンモニウム水溶液にて処理して、担持され
ているBaを炭酸バリウムとした。
酢酸バリウム水溶液の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後
500℃で１時間焼成して 0.2モルのBaを担持した。その
後炭酸水素アンモニウム水溶液にて処理して、担持され
ているBaを炭酸バリウムとした。
【００３５】次に、炭酸バリウムが担持されたTiO2粉末
の全量に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液
の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成
して1.0ｇのPtを担持した。
の全量に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液
の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成
して1.0ｇのPtを担持した。
【００３６】得られた触媒粉末を実施例１と同様にペレ
ット化し、同様にして初期及び耐久後のNOx 吸蔵量を測
定した。結果を図２に示す。
ット化し、同様にして初期及び耐久後のNOx 吸蔵量を測
定した。結果を図２に示す。
【００３７】＜評価＞図２より、実施例１の触媒は比較
例１の触媒に比べて、初期及び耐久後共にNO x 吸蔵量が
多い。これは本発明の排ガス浄化用触媒の構成としたこ
とによる効果であることが明らかである。
例１の触媒に比べて、初期及び耐久後共にNO x 吸蔵量が
多い。これは本発明の排ガス浄化用触媒の構成としたこ
とによる効果であることが明らかである。
【００３８】（実施例２）19.7ｇのTi系カップリング剤
（i-C3H7O-Ti-(-O-C2H4-NH-C2H4-NH3)3)と、平均粒径が
500nmの炭酸バリウム粉末39.5ｇを水50ｇに混合して、
ボールミルにて３時間ミリングした。これを濾過し、乾
燥後 500℃で１時間焼成し、炭酸バリウム粒子の表面が
チタニア層で被覆されてなる担体粉末を調製した。
（i-C3H7O-Ti-(-O-C2H4-NH-C2H4-NH3)3)と、平均粒径が
500nmの炭酸バリウム粉末39.5ｇを水50ｇに混合して、
ボールミルにて３時間ミリングした。これを濾過し、乾
燥後 500℃で１時間焼成し、炭酸バリウム粒子の表面が
チタニア層で被覆されてなる担体粉末を調製した。
【００３９】次に、上記により形成された担体粉末に、
所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量
を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPtを
担持して第１触媒粒子を調製した。
所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量
を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPtを
担持して第１触媒粒子を調製した。
【００４０】なお、上記で用いた炭酸バリウム粒子自体
のPt担持効率は10％弱であったのに対し、チタニア層を
形成したことによりPt担持効率は63％に向上した。
のPt担持効率は10％弱であったのに対し、チタニア層を
形成したことによりPt担持効率は63％に向上した。
【００４１】そして得られた第１触媒粒子の粉末全量を
Al2O3粉末 116ｇと均一に混合し、その混合粉末に所定
濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量を含
浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPtを担持
した。このときPtは主としてAl2O3粉末に担持された。
Al2O3粉末 116ｇと均一に混合し、その混合粉末に所定
濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量を含
浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成してPtを担持
した。このときPtは主としてAl2O3粉末に担持された。
【００４２】得られた触媒粉末を定法でペレット化し、
実施例２のペレット触媒を調製した。このペレット触媒
には、１リットル当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが担
持され、TiO2と Al2O3の重量比はTiO2： Al2O3＝１：50
である。そして実施例１と同様に耐久試験を行い、耐久
後の触媒について入りガス温度 200℃、 300℃及び 400
℃におけるNOx 吸蔵量をそれぞれ実施例１と同様にして
測定した。結果を図３に示す。
実施例２のペレット触媒を調製した。このペレット触媒
には、１リットル当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが担
持され、TiO2と Al2O3の重量比はTiO2： Al2O3＝１：50
である。そして実施例１と同様に耐久試験を行い、耐久
後の触媒について入りガス温度 200℃、 300℃及び 400
℃におけるNOx 吸蔵量をそれぞれ実施例１と同様にして
測定した。結果を図３に示す。
【００４３】（比較例２）Al2O3粉末に所定濃度の酢酸
バリウム水溶液の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500
℃で１時間焼成してBaを担持した。その後炭酸水素アン
モニウム水溶液にて処理して、担持されているBaを炭酸
バリウムとした。
バリウム水溶液の所定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500
℃で１時間焼成してBaを担持した。その後炭酸水素アン
モニウム水溶液にて処理して、担持されているBaを炭酸
バリウムとした。
【００４４】次に、炭酸バリウムが担持された Al2O3粉
末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所
定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成して
Ptを担持した。
末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所
定量を含浸させ、蒸発・乾固後 500℃で１時間焼成して
Ptを担持した。
【００４５】得られた触媒粉末を実施例１と同様にペレ
ット化し、比較例２の触媒を調製した。このペレット触
媒には、１リットル当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが
担持されている。そして実施例２と同様にして耐久後の
NOx 吸蔵量を測定し、結果を図３に示す。
ット化し、比較例２の触媒を調製した。このペレット触
媒には、１リットル当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが
担持されている。そして実施例２と同様にして耐久後の
NOx 吸蔵量を測定し、結果を図３に示す。
【００４６】（比較例３）アルミナ粉末に所定濃度の酢
酸バリウム水溶液の所定量を含浸させ、 120℃で12時間
乾燥し 500℃で１時間焼成して、アルミナにBaを担持し
たコア部粉末を形成した。Baはコア部粉末中に25重量％
含まれている。
酸バリウム水溶液の所定量を含浸させ、 120℃で12時間
乾燥し 500℃で１時間焼成して、アルミナにBaを担持し
たコア部粉末を形成した。Baはコア部粉末中に25重量％
含まれている。
【００４７】一方、Al2(O-secC4H9)3 を2-プロパノール
に0.05モル／Ｌとなるように溶解した溶液を調製した。
この溶液の所定量中に上記コア部粉末の所定量を混合
し、室温で１時間撹拌後、濾過・洗浄し、 120℃で12時
間乾燥後 500℃で１時間焼成して、ゾル・ゲル法により
コア部粉末表面にアルミナ層を形成した。
に0.05モル／Ｌとなるように溶解した溶液を調製した。
この溶液の所定量中に上記コア部粉末の所定量を混合
し、室温で１時間撹拌後、濾過・洗浄し、 120℃で12時
間乾燥後 500℃で１時間焼成して、ゾル・ゲル法により
コア部粉末表面にアルミナ層を形成した。
【００４８】そして、得られたアルミナ層をもつコア部
粉末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の
所定量を含浸し、蒸発・乾固してPtを担持した。得られ
た触媒粉末を実施例１と同様にペレット化し、比較例３
の触媒を調製した。このペレット触媒には、１リットル
当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが担持されている。そ
して実施例２と同様にして耐久後のNOx 吸蔵量を測定
し、結果を図３に示す。
粉末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の
所定量を含浸し、蒸発・乾固してPtを担持した。得られ
た触媒粉末を実施例１と同様にペレット化し、比較例３
の触媒を調製した。このペレット触媒には、１リットル
当たり 0.2モルのBaと 2.0ｇのPtが担持されている。そ
して実施例２と同様にして耐久後のNOx 吸蔵量を測定
し、結果を図３に示す。
【００４９】＜評価＞図３より実施例２の触媒は、比較
例２及び比較例２の触媒に比べて、各温度において耐久
後のNOx 吸蔵量が多い。これは本発明の排ガス浄化用触
媒の構成としたことによる効果であることが明らかであ
る。
例２及び比較例２の触媒に比べて、各温度において耐久
後のNOx 吸蔵量が多い。これは本発明の排ガス浄化用触
媒の構成としたことによる効果であることが明らかであ
る。
【００５０】
【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化用触媒によ
れば、NOx の吸蔵活性及びNOx の還元活性が高く、NOx
をきわめて効率よく浄化することができる。
れば、NOx の吸蔵活性及びNOx の還元活性が高く、NOx
をきわめて効率よく浄化することができる。
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の模式的
説明図である。
説明図である。
【図２】実施例及び比較例の触媒のNOx 吸蔵量を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】実施例及び比較例の触媒のNOx 吸蔵量を示すグ
ラフである。
ラフである。
１：第１触媒粒子 ２：第２触媒粒子 10：NO
x 吸蔵材粒子 11：チタニア層（多孔質酸化物層） 12：Pt
x 吸蔵材粒子 11：チタニア層（多孔質酸化物層） 12：Pt
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ａ Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AB06 BA14 BA39 CB02 DB10 FB10 FB11 FB12 GA01 GA16 GB01X GB03Y GB05W GB06W GB07W GB10X GB13Y GB16X 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 BA03X BA06Y BA07X BA08Y BA14Y BA15X BA18Y BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA41X BA41Y BA50X BB01 CC38 CC46 CC50 4G069 AA03 AA08 BA01B BA04B BB02B BB04B BB16B BC13B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA14 CA15 DA06 EA02X EA02Y EB18Y EE09 FA02 FB06 FB08 FB14
Claims (2)
- 【請求項１】 NOx 吸蔵能をもつNOx 吸蔵材粒子と、該
NOx 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部に形成された多
孔質酸化物層と、該多孔質酸化物層に担持された貴金属
とからなることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 - 【請求項２】 NOx 吸蔵能をもつNOx 吸蔵材粒子と該NO
x 吸蔵材粒子の表面の少なくとも一部に形成された多孔
質酸化物層と該多孔質酸化物層に担持された貴金属とか
らなる第１触媒粒子と、多孔質酸化物粒子に貴金属を担
持してなる第２触媒粒子とが混在してなることを特徴と
する排ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011597A JP4048673B2 (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | 排ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011597A JP4048673B2 (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | 排ガス浄化用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198462A true JP2001198462A (ja) | 2001-07-24 |
| JP4048673B2 JP4048673B2 (ja) | 2008-02-20 |
Family
ID=18539441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000011597A Expired - Fee Related JP4048673B2 (ja) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | 排ガス浄化用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4048673B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190037444A (ko) * | 2017-09-29 | 2019-04-08 | 한국화학연구원 | 고성능 질소산화물 저감 촉매 및 그 제조방법 |
-
2000
- 2000-01-20 JP JP2000011597A patent/JP4048673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190037444A (ko) * | 2017-09-29 | 2019-04-08 | 한국화학연구원 | 고성능 질소산화물 저감 촉매 및 그 제조방법 |
| KR102051857B1 (ko) | 2017-09-29 | 2019-12-04 | 한국화학연구원 | 고성능 질소산화물 저감 촉매 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4048673B2 (ja) | 2008-02-20 |
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