JP2002079105A

JP2002079105A - 排ガス浄化用触媒

Info

Publication number: JP2002079105A
Application number: JP2001042270A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakayama; 修中山; Keisuke Tashiro; 圭介田代; Kinichi Iwachido; 均一岩知道; Tetsuya Watanabe; 哲也渡邊; Hiroshi Tanada; 浩棚田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-03-19
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP3882884B2

Abstract

(57)【要約】【課題】搭載の自由度が高い単一の触媒として構成し
た上で、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能とを高次元で両立で
きる排ガス浄化用触媒を提供する。【解決手段】コージライト担体１０に、カリウムなど
の吸蔵剤及びゼオライトなどの酸性質材料５０が添加さ
れた吸蔵触媒層２０、ゼオライトからなる吸蔵剤ブロッ
ク層３０、リンなどの酸性質材料６０が添加された三元
触媒層４０を重合して形成し、吸蔵触媒層２０中の酸性
質材料２０と吸蔵剤ブロック層３０により、吸蔵剤の三
元触媒層４０への移動を抑制すると共に、万一、三元触
媒層４０に到達した吸蔵剤をリンと反応させて安定した
リン酸カリウムに変換し無害化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス浄化用触媒
に関し、特に、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能とを有する排
ガス浄化用触媒に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】リーンバーンエンジンや筒内噴射
式エンジンなどの希薄燃焼式エンジンは、燃費特性や排
ガス特性の向上のため、所定運転域では理論空燃比より
も燃料希薄側のリーン空燃比で運転される。リーン空燃
比運転が行われる間は、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を三元触媒によって十分に浄化できないことから、
酸化雰囲気において排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸
蔵したＮＯｘを還元雰囲気で窒素（Ｎ₂）に還元させる
ことにより、大気へのＮＯｘ排出量を低減させる技術が
知られている。

【０００３】このようなＮＯｘ吸蔵作用を得るために、
例えば特開平９−８５０９３号公報に記載のように、吸
蔵剤としてカリウム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）などの硝
酸塩となり得るアルカリ金属やアルカリ土類金属を添加
して、触媒にＮＯｘ吸蔵性能を付与するようにしたもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８は、触媒調製時の
吸蔵剤の添加量に対するＮＯｘ浄化率（リーン変化後１
５sec経過時点の値）とＴＨＣ浄化率（空燃比３０の
値）を示しており、この図から明らかなように、ＮＯｘ
浄化率を向上させるべく吸蔵剤の添加量を増加させると
ＴＨＣ浄化率が低下し、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能（酸
化・還元性能）とはトレードオフの関係にあることがわ
かる。また、図９は熱耐久試験後のＮＯｘ浄化率とＴＨ
Ｃ浄化率を触媒への吸蔵剤の添加量の関数として示して
いるが、この熱耐久試験中に、高温下での蒸発・飛散や
コージライト担体との反応消費などにより吸蔵剤の一部
が消失することから、熱耐久試験前に比べ熱耐久試験後
にＴＨＣ浄化率は向上するもののＮＯｘ浄化率が低下し
てしまい、やはり、トレードオフの関係が成立する。

【０００５】このような特性について、本発明者は以下
の現象が要因となっていると推測する。１）アルカリ塩である吸蔵剤は非常に高い電子供与物質
であり、電子を放出することにより、貴金属上へのＣ
Ｏ，ＨＣの吸着作用を弱化させる。そして、この電子供
与作用は、吸蔵性能の高い吸蔵剤ほど高くなる。

【０００６】２）物理的な要因として、アルカリ塩であ
る吸蔵剤は移動し易い特性を有するため、貴金属活性面
の表面を覆ってしまう確率が高くなる。この現象は、高
温特性の向上のために吸蔵剤を増加させるほど顕著とな
る。以上の要因により、単一の触媒でＮＯｘ吸蔵性能と
三元性能とを高次元で両立させることは困難となる。

【０００７】しかしながら、運転者の出力要求をリーン
運転のみで満たすことは非現実的なため、触媒システム
にはストイキ運転やリッチ運転で発生するＣＯ，ＨＣを
浄化する三元性能は必須であり、また、リーン運転時に
吸蔵したＮＯｘを還元する意味でも三元性能は欠かせな
い。従って、一般には、吸蔵剤の添加量を制限したり吸
蔵剤を吸蔵性能の低い材料で構成したりして、故意にＮ
Ｏｘ吸蔵性能を抑制して三元性能を確保するしかなく、
結果として、要求されるＮＯｘ吸蔵性能と三元性能とを
十分に満足する触媒を得ることができなかった。また、
両者をより高次元で両立させるには、ＮＯｘ吸蔵性能に
特化した（吸蔵剤を十分に添加した）ＮＯｘ触媒の下流
側に通常の三元触媒を設けるしかなく、この場合は触媒
装置が全体として複雑且つ大型となり搭載位置の制限を
受けるという別の問題が発生してしまう。

【０００８】そこで、本発明は、搭載位置の自由度が高
い単一の触媒として構成した上で、ＮＯｘ吸蔵性能と三
元性能とを高次元で両立させることができる排ガス浄化
用触媒を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、担体にＮＯｘ吸蔵触媒層と三
元触媒層とを有すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒層にアルカ
リ金属及びアルカリ土類金属からなる群から選択される
少なくとも一つを吸蔵剤として添加し、ＮＯｘ吸蔵触媒
層または三元触媒層の少なくとも一方に、吸蔵剤の三元
触媒層への影響を抑止する影響抑止材料を添加したもの
である。

【００１０】三元触媒に到達した吸蔵剤は、例えば電子
供与作用により三元触媒の貴金属上へのＣＯやＨＣの吸
着作用を弱化させたり、貴金属活性面上を移動して表面
を覆ってしまうなどの影響を与えるが、これらの影響が
影響抑止材料により抑止される。よって、ＮＯｘ吸蔵触
媒層と三元触媒層とを共通の担体上に形成して、単一の
触媒として構成した上で、ＮＯｘ吸蔵触媒層によるＮＯ
ｘ吸蔵作用と共に、三元触媒層による三元作用を得るこ
とが可能となる。

【００１１】また、請求項２の発明では、影響抑止材料
を、吸蔵剤の三元触媒層への移動を抑制する材料とした
ものであり、吸蔵剤の三元触媒への移動が抑制されるた
め、吸蔵剤による影響が抑止される。この吸蔵剤の移動
を抑制する材料として、好ましくは、酸性物質を含む複
合酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材
料を用いる。酸性物質を含む複合酸化物の各々は、ＩＶ
族、Ｖ族およびＶＩ族の遷移元素ならびにＩＶ族、Ｖ族
およびＶＩ族の典型元素からなる群から選択される少な
くとも一つの酸性物質を含む。

【００１２】より好ましくは、少なくとも一つの酸性物
質は、酸性物質と吸蔵剤との反応性を考慮して選択され
る。例えば、吸蔵剤がカリウムの場合、シリカやタング
ステンを酸性物質として含む酸性酸化物や複合酸化物を
用いるのがよい。より好ましくは、吸蔵剤の移動を抑制
する材料は、吸蔵触媒層に添加されたゼオライトからな
る。即ち、ゼオライトは、カチオン交換能により吸蔵剤
を固定する能力に優れ、吸蔵触媒層内を移動する吸蔵剤
が高温の水蒸気存在下でイオン化されると、ゼオライト
上の酸点のカチオン交換能により吸蔵剤がイオンとして
固定され、三元触媒層への移動が抑制される。

【００１３】また、請求項３の発明では、影響抑止材料
を、三元触媒層に到達した吸蔵剤と反応して安定物質に
変換する材料としたものであり、吸蔵剤が安定物質に変
換されて無害化され、三元触媒への影響が抑止される。
この吸蔵剤を安定物質に変換する材料として、好ましく
は、三元触媒層に添加されたシリカ、タングステン、リ
ンなどが挙げられ、特にアルカリとの強い反応を起こす
リンが望ましい。例えば吸蔵剤としてカリウムが添加さ
れている場合、三元触媒層に移動したカリウムはリンと
反応してリン酸カリウムに変換される。リン酸カリウム
は非常に安定した物質であり、電子供与性は全く有さ
ず、且つ、三元触媒層の貴金属活性面上で移動する性質
も有さないことから、三元触媒層への悪影響が未然に防
止される。

【００１４】一方、請求項４の発明では、ＮＯｘ吸蔵触
媒層と三元触媒層との間に、吸蔵剤の三元触媒層への移
動を抑制する吸蔵剤ブロック層を形成したものであり、
吸蔵剤の三元触媒への移動が抑制されるため、吸蔵剤に
よる影響が抑止される。この吸蔵剤ブロック層の材料と
して、好ましくは、酸性物質を含む複合酸化物からなる
群から選択される少なくとも一つの材料を用いる。酸性
物質を含む複合酸化物の各々は、ＩＶ族、Ｖ族およびＶ
Ｉ族の遷移元素ならびにＩＶ族、Ｖ族およびＶＩ族の典
型元素からなる群から選択される少なくとも一つの酸性
物質を含む。

【００１５】より好ましくは、少なくとも一つの酸性物
質は、酸性物質と吸蔵剤との反応性を考慮して選択され
る。例えば、吸蔵剤がカリウムの場合、シリカやタング
ステンを酸性物質として含む酸性酸化物や複合酸化物を
用いるのがよい。より好ましくは、吸蔵剤ブロック層の
材料はゼオライトからなる。即ち、ゼオライトは、カチ
オン交換能により吸蔵剤を固定する能力に優れ、吸蔵触
媒層内を移動する吸蔵剤が高温の水蒸気存在下でイオン
化されると、ゼオライト上の酸点のカチオン交換能によ
り吸蔵剤がイオンとして固定され、三元触媒層への移動
が抑制される。また、ゼオライトからなる吸蔵剤ブロッ
ク層は三次元網目状構造をもち、高い比表面積を有する
ことから、このような構造の吸蔵剤ブロック層上で吸蔵
剤が高分散されるので、三元触媒層へ浸入し難くなる。

【００１６】請求項５の発明に係る排ガス浄化用触媒
は、担体にＮＯｘ吸蔵触媒層と三元触媒層とを有すると
共に、ＮＯｘ吸蔵触媒層にアルカリ金属及びアルカリ土
類金属からなる群から選択される少なくとも一つを吸蔵
剤として添加し、ＮＯｘ吸蔵触媒層と三元触媒層との間
に、吸蔵剤の三元触媒層への影響を抑止する影響抑止材
料が添加された影響抑止層を形成したことを特徴とす
る。

【００１７】請求項５の触媒によれば、吸蔵剤の三元触
媒層への影響が影響抑止層により抑制される。影響抑止
層の影響抑止作用は、ＮＯｘ吸蔵触媒層および三元触媒
層のいずれにも影響抑止材料を添加しない場合であって
も、三元触媒層に対する吸蔵剤の影響を十分に抑止でき
るものとなっている。好ましくは、影響抑止層は、吸蔵
剤の三元触媒層への移動を抑制する吸蔵剤ブロック層で
ある。吸蔵剤ブロック層は、ＮＯｘ吸蔵触媒層および三
元触媒層のいずれにも影響抑止材料を添加しない場合で
あっても三元触媒層に対する吸蔵剤の影響を十分に抑止
できるような移動抑制作用を奏する。

【００１８】請求項４の場合と同様、請求項５の発明に
おいて、酸性物質を含む複合酸化物からなる群から選択
される少なくとも一つの材料により吸蔵剤ブロック層を
構成することが好ましく、複合酸化物は上述の遷移元素
および典型元素からなる群から選択される少なくとも一
つの酸性物質を含む。好ましくは、酸性物質は吸蔵剤と
の反応性を考慮して選択され、また、吸蔵剤ブロック層
はゼオライトから構成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１実施形態による排ガス浄化用触媒を説明する。本実
施形態の排ガス浄化用触媒は、多数のセルからなるハニ
カム（モノリス）型のコージライト担体を有する触媒と
して構成されている。図１は本実施形態の排ガス浄化用
触媒に形成された一つのセルの四半部を示し、コージラ
イト担体１０のセルは例えば四角形状に形成されてい
る。コージライト担体１０は、例えば、アルミナ源の粉
末、シリカ源の粉末およびマグネシア源の粉末を、アル
ミナ、シリカ、マグネシアの割合がコージライト組成に
なるように混合したものを水に分散させ、その固形分を
ハニカム状に成形し、このハニカム成形体を焼成したも
のである。

【００２０】コージライト担体１０の表面にはＮＯｘ吸
蔵触媒層をなす吸蔵触媒層２０が形成され、この吸蔵触
媒層２０の表面には吸蔵剤ブロック層３０が形成され、
さらに吸蔵剤ブロック層３０の表面には三元触媒層４０
が形成されている。以下に述べるように、吸蔵触媒層２
０は主にＮＯｘ吸蔵作用を奏し、三元触媒層４０は主に
三元触媒作用を奏し、吸蔵剤ブロック層３０は、吸蔵触
媒層２０中の吸蔵剤が三元触媒層４０側に移動するのを
抑制する抑制層としての機能を奏する。

【００２１】吸蔵触媒層２０は、例えば以下のようにし
て形成される。先ず、プラチナ（Ｐｔ）などの貴金属、
カリウム（Ｋ）やバリウム（Ｂａ）などのアルカリ金属
やアルカリ土類金属などの吸蔵剤、及びゼオライトなど
の酸性質材料などを含むスラリーを調製する。次いで、
コージライト担体１０を上記のスラリー中に浸漬し、こ
れを乾燥後に焼成する。これにより、貴金属と吸蔵剤と
を含有した吸蔵触媒層２０中に、影響抑止材料として酸
性質材料５０が混合される。

【００２２】吸蔵剤は、カリウムやバリウムが代表的で
あるが、これらに限らず、アルカリ金属またはアルカリ
土類金属であれば如何なるものであってもよい。本実施
形態では良好なＮＯｘ吸蔵性能を確保するために、図８
の特性に基づいて吸蔵触媒層２０に十分な量の吸蔵剤が
添加されている。また、吸蔵剤の固定を目的とした酸性
質材料５０としては、図２に示すようなＩＶ、Ｖ、ＶＩ
族の遷移元素或いはＩＶ、Ｖ、ＶＩ族の典型元素（Ｓ
ｉ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗなど）
で、アルカリ金属またはアルカリ土類金属との親和性が
大きいものが好ましい（図２は、例えばカリウムとの親
和性を示す）。吸蔵剤との反応性をも考慮すると、吸蔵
剤がカリウムである場合、酸性質材料５０は珪素（Ｓ
ｉ）やタングステン（Ｗ）が好ましく、また、ＮＯxと
吸蔵剤との反応性を阻害しない材料がよい。

【００２３】特に、酸性質材料５０はゼオライトや二酸
化チタン（ＴｉＯ₂）の少なくとも一方を含むものが望
ましく、例えば複合酸化物であるゼオライトは、カチオ
ン交換能により吸蔵剤（本実施形態ではカリウム）を固
定する能力に優れる。吸蔵触媒層２０内を移動する吸蔵
剤は、高温の水蒸気存在下においてイオン化された状態
になることがあり、図３に模式的に示すように、吸蔵
剤、例えばカリウムは、ゼオライトの酸点のカチオン交
換能によりイオンとして固定される。ゼオライトのカチ
オン交換能はＳｉＯ₂／ＡｌＯ₂比に反比例し、耐熱性は
この比に比例する。即ち、ＳｉＯ₂／ＡｌＯ₂比を小とし
た場合、アルミナ量の増加に伴って酸点が増加するため
吸蔵剤の固定作用を強化できるが、耐熱性の低いアルミ
ナの分解を引き起こして酸性質材料５０自体の耐熱性が
損なわれるため、これらの吸蔵剤の固定作用と耐熱性を
勘案した上で、上記比を設定することが好ましい。ま
た、酸性質材料５０は天然品及び合成品の何れでもよい
が、物理的吸着面積を大きくとれる高比表面積のものが
望ましい。

【００２４】一方、吸蔵剤ブロック層３０は、例えば以
下のようにして、吸蔵触媒層２０の表面に形成される。
先ず、ゼオライト構成成分を含むスラリーを調製し、こ
のスラリー中に吸蔵触媒層２０を形成済みのコージライ
ト担体１０を浸漬する。その後、コージライト担体１０
を乾燥・焼成すると、吸蔵触媒層２０の表面にゼオライ
トからなる吸蔵剤ブロック層３０が形成される。

【００２５】ゼオライトの吸蔵剤ブロック層３０はカチ
オン交換能を備える酸点を有し、上記吸蔵触媒層２０で
も述べたように、ゼオライトは吸蔵剤を固定する能力に
優れる。吸蔵触媒層２０から吸蔵剤ブロック層３０側に
移動する吸蔵剤は、高温の水蒸気存在下においてイオン
化されると、ゼオライトの酸点のカチオン交換能により
イオンとして固定される。また、吸蔵剤ブロック層３０
は三次元網目状構造をもち、高い比表面積を有する。カ
リウムは、このような構造の吸蔵剤ブロック層３０上で
高分散されるので、三元触媒層４０へ浸入し難くなる。

【００２６】吸蔵剤ブロック層３０は、ＭＦＩ型、Ｙ
型、Ｘ型、モルデナイト、フェリエライトなどの種々の
タイプのゼオライトを用いて構成可能である。この際、
吸着ＨＣ種との構造関連性を考慮して、排ガス組成に適
合するタイプのゼオライトが選択される。また、上記吸
蔵触媒層２０でも述べたように、ゼオライトのカチオン
交換能はＳｉＯ₂／ＡｌＯ₂比に反比例し、耐熱性はこの
比に比例することから、吸蔵剤の固定作用と耐熱性を勘
案した上で、上記比を設定することが好ましい。

【００２７】一方、三元触媒層４０は、例えば以下のよ
うにして、吸蔵剤ブロック層３０の表面に形成される。
先ず、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウ
ム（Ｒｈ）などの貴金属、及び酸性質材料を含むスラリ
ーを調製し、このスラリー中に、吸蔵触媒層２０及び吸
蔵剤ブロック層３０を形成済みのコージライト担体１０
を浸漬する。その後、コージライト担体１０を乾燥・焼
成すると、吸蔵剤ブロック層３０の表面に、影響抑止材
料として酸性質材料６０が混合された三元触媒層４０が
形成される。そして、本実施形態では良好な三元性能を
確保するために、図８の特性に基づいて三元触媒層４０
には吸蔵剤は一切添加されていない。

【００２８】また、酸性質材料６０は、アルカリ塩であ
る吸蔵剤が有する非常に高い電子供与性を抑制して安定
物質に反応させる材料を含む。一般にはシリカ（ＳｉＯ
₂）やタングステン（Ｗ）などが挙げられるが、特にリ
ン（Ｐ）のようにアルカリと強い反応を起こす材料が望
ましい。そして、このように構成された触媒において、
吸蔵触媒層２０に含まれたカリウムやバリウムなどの吸
蔵剤は、ゼオライトなどの酸性質材料５０により奏され
るカチオン交換能により吸蔵触媒層２０中に固定されて
いる。この固定作用により、吸蔵剤の高温下での蒸発・
飛散、及びコージライト担体１０側への移動による反応
消費が防止されると共に、吸蔵剤の三元触媒層４０側へ
の移動も抑制されている。

【００２９】また、この吸蔵剤の三元触媒層４０側への
移動抑制にはゼオライトからなる吸蔵剤ブロック層３０
も貢献し、仮に吸蔵剤が吸蔵触媒層２０から離脱したと
しても、吸蔵剤ブロック層３０中において、吸蔵剤は酸
点のカチオン交換能によりイオンとして固定されると共
に、高い比表面積を有する吸蔵剤ブロック層３０中で高
分散されるため、結果として三元触媒層４０に到達し難
くなる。

【００３０】一方、以上の吸蔵触媒層２０中の酸性質材
料、及び吸蔵剤ブロック層３０による移動抑制作用にも
関わらず、万一、吸蔵剤が三元触媒層４０に到達した場
合、三元触媒層４０中の酸性質材料との反応により吸蔵
剤は安定した物質に変換されて無害化される。例えば、
吸蔵触媒層２０中に吸蔵剤としてカリウムが添加され、
三元触媒層４０中に酸性質材料としてリンが添加されて
いる場合、三元触媒層４０に移動したカリウムはリンと
反応してリン酸カリウムに変換される。

【００３１】リン酸カリウムは非常に安定した物質であ
り、電子供与性は全く有さず、且つ、三元触媒層の貴金
属活性面上で移動する性質も有さない。従って、仮に三
元触媒層４０上に吸蔵触媒層２０からの吸蔵剤が到達し
たとしても、この吸蔵剤による悪影響、例えば、吸蔵剤
が有する電子供与性により貴金属上へのＣＯ，ＨＣの吸
着作用が弱化されたり、吸蔵剤が貴金属活性面上を移動
して表面を覆ってしまうなどの悪影響が未然に防止され
る。以上の結果、吸蔵剤を含む吸蔵触媒層２０とこれを
含まない三元触媒層４０とを共通の担体１０上に形成し
て、単一の触媒として構成可能となる。

【００３２】そして、この触媒において、リーン空燃比
での運転中にエンジンから排出された排ガス中のＮＯｘ
は、吸蔵触媒層３０に分散された吸蔵剤の作用下で硝酸
塩の形で吸蔵される。また、リッチ空燃比での機関運転
中には吸蔵剤から硝酸塩が放出されて、三元触媒層４０
の貴金属上でＣＯなどと反応して窒素に還元されて触媒
から放出される。

【００３３】吸蔵触媒層２０は十分な吸蔵剤が添加され
ていることから良好なＮＯｘ吸蔵性能を奏し、三元触媒
層４０は吸蔵剤を一切添加されず、且つ上記のように吸
蔵剤の悪影響も防止されていることから良好な三元性能
を奏し、ＮＯｘの浄化が確実になされると共に、ストイ
キ運転やリッチ運転で発生するＣＯ，ＨＣも三元触媒層
４０により確実に浄化される。よって、本実施形態の排
ガス浄化用触媒によれば、製造コストの安価な単一の触
媒として構成した上で、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能とを
高次元で両立させることができるという優れた効果を奏
する。

【００３４】図４は、空燃比に対するＮＯｘとＴＨＣの
浄化率を示しており、図中の破線で示す従来の触媒で
は、ＮＯｘ吸蔵性能を優先させた（吸蔵剤の添加量を増
加させた）結果、ＮＯｘ浄化率は良好であるものの十分
なＴＨＣ浄化率が得られないのに対し、実線で示す本実
施形態の触媒では、ＴＨＣについても十分な浄化率が得
られることが確認された。

【００３５】［第２実施形態］以下、本発明の第２実施
形態による排ガス浄化用触媒を説明する。図５に示すよ
うに、本実施形態の排ガス浄化用触媒は、第１実施形態
のものに比べて、吸蔵触媒層２０と三元触媒層４０の配
置を入れ換えた点が異なり、双方の層の構成成分を含め
て、その他の点については第１実施形態と同一構成とな
っている。

【００３６】従って、その製造過程は、先ず、コージラ
イト担体１０上にリンなどの酸性質材料６０を含む三元
触媒層４０を形成し、次いで、三元触媒層４０上にゼオ
ライトからなる吸蔵剤ブロック層３０を形成し、その後
にアルカリ塩である吸蔵剤及びゼオライトなどの酸性質
材料５０を含む吸蔵触媒層２０を形成する。このように
構成された本実施形態の排ガス浄化用触媒においても、
第１実施形態のものと同様に、吸蔵触媒層２０中の酸性
質材料５０と吸蔵剤ブロック層３０により、吸蔵触媒層
２０の吸蔵剤が三元触媒層４０に移動するのが抑制され
ると共に、三元触媒に到達した吸蔵剤が酸性質材料６０
により安定した物質に変換されることから、三元触媒層
４０には吸蔵剤による悪影響が一切及ばない。よって、
吸蔵剤を含む吸蔵触媒層２０とこれを含まない三元触媒
層４０とを共通の担体１０上に形成して、製造コストの
安価な単一の触媒として構成した上で、ＮＯｘ吸蔵性能
と三元性能とを高次元で両立させることができる。

【００３７】［第３実施形態］以下、本発明の第３実施
形態による排ガス浄化用触媒を説明する。図６に示すよ
うに、本実施形態の排ガス浄化用触媒は、第１実施形態
のものに比べて、吸蔵剤ブロック層３０を省略した点が
異なり、その他の点については第１実施形態と同一構成
となっている。

【００３８】従って、その製造過程は、先ず、コージラ
イト担体１０上にアルカリ塩である吸蔵剤及びゼオライ
トなどの酸性質材料５０を含む吸蔵触媒層２０を形成
し、その後にリンなどの酸性質材料６０を含む三元触媒
層４０を形成する。このように構成された本実施形態の
排ガス浄化用触媒では、第１実施形態で述べた吸蔵剤ブ
ロック層３０による吸蔵剤の移動抑制作用は得られない
ものの、吸蔵触媒層２０中の酸性質材料５０により吸蔵
剤が固定されており、且つ、三元触媒層４０中の酸性質
材料６０による吸蔵剤の変換作用も奏されることから、
三元触媒層４０には吸蔵剤による悪影響が一切及ばな
い。よって、吸蔵剤を含む吸蔵触媒層２０とこれを含ま
ない三元触媒層４０とを共通の担体１０上に形成して、
製造コストの安価な単一の触媒として構成した上で、Ｎ
Ｏｘ吸蔵性能と三元性能とを高次元で両立させることが
できる。

【００３９】［第４実施形態］以下、本発明の第４実施
形態による排ガス浄化用触媒を説明する。図７に示すよ
うに、本実施形態の排ガス浄化用触媒は、第１実施形態
のものに比べて、三元触媒層４０中の酸性質材料６０を
省略した点が異なり、その他の点については第１実施形
態と同一構成となっている。

【００４０】従って、その製造過程は、先ず、コージラ
イト担体１０上にアルカリ塩である吸蔵剤及びゼオライ
トなどの酸性質材料５０を含む吸蔵触媒層２０を形成
し、次いで、吸蔵触媒層２０上にゼオライトからなる吸
蔵剤ブロック層３０を形成し、その後に三元触媒層４０
を形成する。三元触媒層４０の形成時に適用するスラリ
ーとしては、第１実施形態と異なり、リンなどの酸性質
材料６０が混入されていないものを使用する。

【００４１】このように構成された本実施形態の排ガス
浄化用触媒では、第１実施形態で述べた三元触媒層４０
中の酸性質材料６０による吸蔵剤の変換作用は得られな
いものの、吸蔵触媒層２０中の酸性質材料５０と吸蔵剤
ブロック層３０により、吸蔵触媒層２０の吸蔵剤が三元
触媒層４０に移動するのが抑制されることから、三元触
媒層４０には吸蔵剤による悪影響が一切及ばない。よっ
て、吸蔵剤を含む吸蔵触媒層２０とこれを含まない三元
触媒層４０とを共通の担体１０上に形成して、製造コス
トの安価な単一の触媒として構成した上で、ＮＯｘ吸蔵
性能と三元性能とを高次元で両立させることができる。

【００４２】［第５実施形態］以下、本発明の第５実施
形態による排ガス浄化用触媒を説明する。図１０に示す
ように、本実施形態の排ガス浄化用触媒は、第１実施形
態のものに比べて、吸蔵触媒層２０及び三元触媒層４０
中への影響抑止材料（酸性質材料５０、６０）の添加を
省略した点が異なり、その他の点については第１実施形
態とほぼ同一構成となっている。

【００４３】従って、その製造過程は、先ず、コージラ
イト担体１０上にアルカリ塩である吸蔵剤を含む吸蔵触
媒層２０を形成し、次いで、吸蔵触媒層２０上にゼオラ
イトからなる吸蔵剤ブロック層３０を形成し、その後に
三元触媒層４０を形成する。第１実施形態の場合と異な
り、吸蔵触媒層２０および三元触媒層の形成には酸性質
材料５０や６０が添加されていないスラリーが用いられ
る。

【００４４】このように構成された本実施形態の排ガス
浄化用触媒では、第１実施形態で述べた吸蔵触媒層２０
及び三元触媒層４０中の酸性質材料５０、６０による作
用は得られないものの、吸蔵触媒層２０から三元触媒層
４０への吸蔵剤の移動が吸蔵剤ブロック層３０により抑
制されることから、三元触媒層４０には吸蔵剤による悪
影響が及ばない。本実施形態の吸蔵剤ブロック層３０
は、吸蔵触媒層２０及び三元触媒層４０のいずれにも酸
性質材料５０、６０などの影響抑止材料を添加しない場
合であっても、三元触媒層４０に対する吸蔵剤の影響を
十分に抑止できるような吸蔵剤移動抑制作用を奏するも
のとなっている。例えば、吸蔵剤ブロック層３０は、そ
の様な抑制作用を奏し得るような層厚を有している。す
なわち、吸蔵剤ブロック層３０は、吸蔵剤の三元触媒層
への影響を抑止する影響抑止材料が添加された影響抑止
層を構成している。この触媒は、上述の如く吸蔵触媒層
２０と三元触媒層４０とを共通の担体１０上に形成した
ものであり、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能との双方に優
れ、また排気系への搭載性に優れる。

【００４５】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
は上記第１ないし第５実施形態に限るものではない。例
えば、第１の実施形態に対して吸蔵触媒層２０中の酸性
質材料５０を省略したり、第２実施形態に対して吸蔵触
媒層２０中の酸性質材料５０、または三元触媒層４０中
の酸性質材料６０、または吸蔵剤ブロック層３０を省略
したり、第３実施形態に対して吸蔵触媒層２０中の酸性
質材料５０、または三元触媒層４０中の酸性質材料６０
を省略したりしてもよい。更に、第５実施形態での吸蔵
触媒層２０および三元触媒層４０の配置を入れ替えて、
三元触媒層４０を担体１０と吸蔵剤ブロック層３０との
間に形成すると共に吸蔵触媒層２０を吸蔵剤ブロック層
３０の表面に形成しても良い。また、吸蔵剤ブロック層
３０に代えて、吸蔵剤の三元触媒層４０への影響を抑止
する影響抑止材料が添加された影響抑止層を形成しても
良い。

【００４６】また、上記実施形態では、ハニカム型コー
ジライト担体１０を担体として用いたが、本発明は、コ
ージライト以外の材料からなる担体を備えた排ガス浄化
用触媒にも適用可能であり、例えば、メタル担体を用い
た場合でも同様の作用効果が得られる。また、ハニカム
型コージライト担体を用いる場合、コージライト担体の
セルは四角形状のものに限定されず、例えば三角形状や
六角形状のものでもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明の排
ガス浄化用触媒によれば、担体に吸蔵触媒層と三元触媒
層とを重合して形成し、吸蔵触媒層または三元触媒層の
少なくとも一方に影響抑止材料を添加したため、吸蔵触
媒層に添加された吸蔵剤の三元触媒層への影響が抑止さ
れ、その結果、搭載の自由度が高い単一の触媒として構
成した上で、ＮＯｘ吸蔵性能と三元性能とを高次元で両
立させることができる。

【００４８】また、請求項２の発明の排ガス浄化用触媒
によれば、吸蔵剤が三元触媒層に移動するのが影響抑止
材料により抑制されるため、吸蔵剤による影響を抑止で
きる。さらに、請求項３の発明の排ガス浄化用触媒によ
れば、三元触媒層に到達した吸蔵剤が影響抑止材料と反
応して安定物質に変換されるため、吸蔵剤による影響を
抑止できる。

【００４９】一方、請求項４の発明の排ガス浄化用触媒
によれば、吸蔵触媒層と三元触媒層との間に形成した吸
蔵剤ブロック層により、吸蔵剤の三元触媒層への移動が
抑制されるため、吸蔵剤による影響を抑止できる。ま
た、請求項５の発明に係る排ガス浄化用触媒は、担体に
それぞれ担持されたＮＯｘ吸蔵触媒層と三元触媒層との
間に影響抑止層を形成したので、吸蔵剤が三元触媒層に
及ぼす影響を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の排ガス浄化用触媒に形成された
一つのセルの四半部を示す部分拡大断面図である。

【図２】酸性質材料のカリウムとの親和性を示す説明図
である。

【図３】ゼオライトのカチオン交換能によるカリウム固
定作用を示す模式図である。

【図４】空燃比に対するＮＯｘとＴＨＣの浄化率を示す
説明図である。

【図５】第２実施形態の排ガス浄化用触媒に形成された
一つのセルの四半部を示す部分拡大断面図である。

【図６】第３実施形態の排ガス浄化用触媒に形成された
一つのセルの四半部を示す部分拡大断面図である。

【図７】第４実施形態の排ガス浄化用触媒に形成された
一つのセルの四半部を示す部分拡大断面図である。

【図８】触媒調製時における吸蔵剤の添加量に対するＮ
Ｏｘ浄化率とＴＨＣ浄化率を示す説明図である。

【図９】熱耐久後における吸蔵剤の添加量に対するＮＯ
ｘ浄化率とＴＨＣ浄化率を示す説明図である。

【図１０】第５実施形態の排ガス浄化用触媒に形成され
た一つのセルの四半部を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１０コージライト担体２０吸蔵触媒層３０吸蔵剤ブロック層４０三元触媒層５０，６０酸性質材料（影響抑止材料）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｊ 20/04 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ 20/34 3/10 Ａ 29/076 3/28 ３０１Ｄ 33/00 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/08 １２９Ａ 3/10 53/36 １０４Ａ 3/28 ３０１ (72)発明者岩知道均一東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者渡邊哲也東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者棚田浩東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA24 AB03 AB06 BA11 BA14 BA15 BA19 GA06 GB02W GB03W GB09Y GB16Y GB17Y HA09 4D002 AA12 BA04 BA06 CA07 DA01 DA04 DA11 EA01 GA03 GB02 HA02 4D048 AA06 AA13 AA18 AB07 BA06X BA07X BA11X BA11Y BA14X BA15X BA27X BA30X BA31X BA33X BA41X BA44X BB02 CC36 CC46 EA04 4G066 AA13B AA16B AA23D AA49D AA61D BA07 CA28 FA12 GA06 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04B BA07A BA07B BC01A BC01B BC08A BC08B BC60A BC60B BC71B BC72B BC75B BD07A BD07B CA03 CA09 CA13 DA06 EA19 EE06 EE08 EE10 FA03 FB15 ZA01A ZA03B ZA04B ZA06B ZA10B ZA13B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体にＮＯｘ吸蔵触媒層と三元触媒層と
を有すると共に、該ＮＯｘ吸蔵触媒層にアルカリ金属及
びアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくと
も一つを吸蔵剤として添加し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒層ま
たは三元触媒層の少なくとも一方に、上記吸蔵剤の三元
触媒層への影響を抑止する影響抑止材料を添加したこと
を特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項２】上記影響抑止材料は、上記吸蔵剤の三元
触媒層への移動を抑制する材料であることを特徴とする
請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項３】上記影響抑止材料は、上記三元触媒層に
到達した上記吸蔵剤と反応して安定物質に変換する材料
であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用
触媒。
【請求項４】上記ＮＯｘ吸蔵触媒層と上記三元触媒層
との間に、上記吸蔵剤の三元触媒層への移動を抑制する
吸蔵剤ブロック層を形成したことを特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】担体にＮＯｘ吸蔵触媒層と三元触媒層と
を有すると共に、該ＮＯｘ吸蔵触媒層にアルカリ金属及
びアルカリ土類金属からなる群から選択される少なくと
も一つを吸蔵剤として添加し、上記ＮＯｘ吸蔵触媒層と
上記三元触媒層との間に、上記吸蔵剤の上記三元触媒層
への影響を抑止する影響抑止材料が添加された影響抑止
層を形成したことを特徴とする排ガス浄化用触媒。