JP2002263491A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
排ガス浄化用触媒Info
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- JP2002263491A JP2002263491A JP2001065135A JP2001065135A JP2002263491A JP 2002263491 A JP2002263491 A JP 2002263491A JP 2001065135 A JP2001065135 A JP 2001065135A JP 2001065135 A JP2001065135 A JP 2001065135A JP 2002263491 A JP2002263491 A JP 2002263491A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】パラフィン系HC、特にメタンの低温域における
浄化活性を向上させる。 【解決手段】純度97％以上の Al2O3からなる担体にPdを
担持した。安定化元素を含まない純度の高い Al2O3を担
体とし、それにPdを担持した触媒は、低温域においても
メタンを効率よく浄化できる。
浄化活性を向上させる。 【解決手段】純度97％以上の Al2O3からなる担体にPdを
担持した。安定化元素を含まない純度の高い Al2O3を担
体とし、それにPdを担持した触媒は、低温域においても
メタンを効率よく浄化できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の排気系に用
いられる排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは低温域にお
けるパラフィン系炭化水素の浄化活性に特に優れた排ガ
ス浄化用触媒に関する。
いられる排ガス浄化用触媒に関し、詳しくは低温域にお
けるパラフィン系炭化水素の浄化活性に特に優れた排ガ
ス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、二酸化炭素による地球温暖化現象
が問題となり、二酸化炭素の排出量を低減することが課
題となっている。自動車においても排ガス中の二酸化炭
素量の低減が課題となり、燃料を酸素過剰雰囲気で希薄
燃焼させるリーンバーンエンジンが開発されている。こ
のリーンバーンエンジンによれば、燃費の向上により二
酸化炭素の排出量を抑制することができる。
が問題となり、二酸化炭素の排出量を低減することが課
題となっている。自動車においても排ガス中の二酸化炭
素量の低減が課題となり、燃料を酸素過剰雰囲気で希薄
燃焼させるリーンバーンエンジンが開発されている。こ
のリーンバーンエンジンによれば、燃費の向上により二
酸化炭素の排出量を抑制することができる。
【０００３】この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、吸蔵されたNO x
を燃料ストイキ〜リッチ雰囲気で放出する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。
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、吸蔵されたNO x
を燃料ストイキ〜リッチ雰囲気で放出する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。
【０００４】例えば特開平5-317652号公報には、Baなど
のアルカリ土類金属とPtをγ-Al2O3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。ま
た特開平 6-31139号公報には、Ｋなどのアルカリ金属と
Ptをγ-Al2O3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。さらに特開平5-168860号
公報には、Laなどの希土類元素とPtをγ-Al2O3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。
のアルカリ土類金属とPtをγ-Al2O3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。ま
た特開平 6-31139号公報には、Ｋなどのアルカリ金属と
Ptをγ-Al2O3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。さらに特開平5-168860号
公報には、Laなどの希土類元素とPtをγ-Al2O3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。
【０００５】このNOx 吸蔵還元型触媒を用いれば、空燃
比を燃料リーン側からパルス状に燃料ストイキ〜リッチ
側となるように制御することにより、排ガスもリーン雰
囲気からパルス状にストイキ〜リッチ雰囲気となる。し
たがって、リーン側ではNOxがNOx 吸蔵材に吸蔵され、
それがストイキ〜リッチ側で放出されて排ガス中に多量
に含まれる炭化水素（HC）や一酸化炭素（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NOx を効率良く浄化するこ
とができる。また排ガス中のHC及びCOは、貴金属により
酸化されるとともにNOx の還元にも消費されるので、HC
及びCOも効率よく浄化される。
比を燃料リーン側からパルス状に燃料ストイキ〜リッチ
側となるように制御することにより、排ガスもリーン雰
囲気からパルス状にストイキ〜リッチ雰囲気となる。し
たがって、リーン側ではNOxがNOx 吸蔵材に吸蔵され、
それがストイキ〜リッチ側で放出されて排ガス中に多量
に含まれる炭化水素（HC）や一酸化炭素（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NOx を効率良く浄化するこ
とができる。また排ガス中のHC及びCOは、貴金属により
酸化されるとともにNOx の還元にも消費されるので、HC
及びCOも効率よく浄化される。
【０００６】ところがエンジン始動時など排ガスが低温
域にあると、NOx 吸蔵還元型触媒に担持されている貴金
属の活性化温度に達するまでは、HCの浄化が困難である
という不具合がある。そこでHCの浄化活性に優れ低温域
からHCを浄化できるHC浄化触媒を、NOx 吸蔵還元型触媒
の上流側に、特に排ガス温度が高いエンジン直下に配置
することが行われている。このようなタンデム配置とす
ることで、低温域においてはHC浄化触媒でHCが浄化でき
るのでHCの排出が抑制される。またHCの酸化による熱が
排ガスによってNOx 吸蔵還元型触媒に伝えられるため、
NOx 吸蔵還元型触媒の昇温が向上し早期に触媒活性が発
現されるという効果もある。
域にあると、NOx 吸蔵還元型触媒に担持されている貴金
属の活性化温度に達するまでは、HCの浄化が困難である
という不具合がある。そこでHCの浄化活性に優れ低温域
からHCを浄化できるHC浄化触媒を、NOx 吸蔵還元型触媒
の上流側に、特に排ガス温度が高いエンジン直下に配置
することが行われている。このようなタンデム配置とす
ることで、低温域においてはHC浄化触媒でHCが浄化でき
るのでHCの排出が抑制される。またHCの酸化による熱が
排ガスによってNOx 吸蔵還元型触媒に伝えられるため、
NOx 吸蔵還元型触媒の昇温が向上し早期に触媒活性が発
現されるという効果もある。
【０００７】このようなHC浄化触媒としては、貴金属と
してHCの酸化活性が高く、リーン雰囲気においても劣化
が少ないパラジウム（Pd）を担持したものが多く用いら
れている。
してHCの酸化活性が高く、リーン雰囲気においても劣化
が少ないパラジウム（Pd）を担持したものが多く用いら
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところがPdを担持した
HC浄化触媒は、特に低温域において排ガス中のパラフィ
ン系HC、特にメタンに対する浄化活性が低いという問題
がある。例えばγ-Al2O3にPdを担持したHC浄化触媒で
は、ストイキ雰囲気下においては 850〜 900℃の高温条
件でようやくメタンを酸化浄化することができる。しか
しながらこのような高温条件では、触媒の劣化が早期に
進行してしまい、その結果メタンを浄化できなくなると
いう問題がある。
HC浄化触媒は、特に低温域において排ガス中のパラフィ
ン系HC、特にメタンに対する浄化活性が低いという問題
がある。例えばγ-Al2O3にPdを担持したHC浄化触媒で
は、ストイキ雰囲気下においては 850〜 900℃の高温条
件でようやくメタンを酸化浄化することができる。しか
しながらこのような高温条件では、触媒の劣化が早期に
進行してしまい、その結果メタンを浄化できなくなると
いう問題がある。
【０００９】したがって従来のHC浄化触媒では、他のHC
を浄化できてもメタンを浄化できないために、低温域に
おけるHCの浄化率に限界があり、さらなるHC浄化活性の
向上が求められている。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたものであり、パラフィン系HC、特に低温域に
おけるメタンの浄化活性をさらに向上させることを目的
とする。
を浄化できてもメタンを浄化できないために、低温域に
おけるHCの浄化率に限界があり、さらなるHC浄化活性の
向上が求められている。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたものであり、パラフィン系HC、特に低温域に
おけるメタンの浄化活性をさらに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、純度97％以上の Al2O3
からなる担体と、担体に担持されたPdとからなることに
ある。
明の排ガス浄化用触媒の特徴は、純度97％以上の Al2O3
からなる担体と、担体に担持されたPdとからなることに
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】排ガス浄化用触媒用の担体として
は、γ-Al2O3が広く用いられている。このγ-Al2O3は、
性能を安定化するために、予めLaあるいはBaなどの安定
化元素を混合した安定化アルミナとして用いられるのが
一般的である。これらの安定化元素は一般に酸化物とし
てγ-Al2O3中に存在し、その合計量は約８モル％程度と
なっている。
は、γ-Al2O3が広く用いられている。このγ-Al2O3は、
性能を安定化するために、予めLaあるいはBaなどの安定
化元素を混合した安定化アルミナとして用いられるのが
一般的である。これらの安定化元素は一般に酸化物とし
てγ-Al2O3中に存在し、その合計量は約８モル％程度と
なっている。
【００１２】そして本発明者らは、担体と触媒金属を種
々変更してHC浄化特性をさらに改良すべく鋭意研究した
ところ、上記の安定化元素を含まない純度の高い Al2O3
を担体とし、それにPdを担持した触媒は、低温域におい
てもメタンを効率よく浄化できることを見出した。本発
明はこの発見に基づいてなされたものである。
々変更してHC浄化特性をさらに改良すべく鋭意研究した
ところ、上記の安定化元素を含まない純度の高い Al2O3
を担体とし、それにPdを担持した触媒は、低温域におい
てもメタンを効率よく浄化できることを見出した。本発
明はこの発見に基づいてなされたものである。
【００１３】担体としては、純度97％以上の Al2O3が用
いられる。純度97％以上の Al2O3であれば、α-Al2O3、
θ-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3のいずれも用いられる
が、γ-Al2O3が特に好ましい。なお Al2O3の純度が97％
未満では、メタンを浄化できる温度が高くなってしまい
実用的でない。
いられる。純度97％以上の Al2O3であれば、α-Al2O3、
θ-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3のいずれも用いられる
が、γ-Al2O3が特に好ましい。なお Al2O3の純度が97％
未満では、メタンを浄化できる温度が高くなってしまい
実用的でない。
【００１４】純度97％以上の Al2O3担体には、触媒金属
としてPdが担持される。他の貴金属あるいは卑金属で
は、低温におけるメタンの浄化活性が低く実用的でな
い。ただし、Pdと併用する分には、Pdの特性を損なわな
い限りであれば、他の触媒金属を担持してもよい。
としてPdが担持される。他の貴金属あるいは卑金属で
は、低温におけるメタンの浄化活性が低く実用的でな
い。ただし、Pdと併用する分には、Pdの特性を損なわな
い限りであれば、他の触媒金属を担持してもよい。
【００１５】Pdの担持量は、純度97％以上の Al2O3担体
に対して１〜20重量％の範囲が好ましい。Pdの担持量が
この範囲より少ないと低温におけるパラフィン系HCの浄
化活性が低下し、この範囲より多く担持しても効果が飽
和するとともに高コストとなる。
に対して１〜20重量％の範囲が好ましい。Pdの担持量が
この範囲より少ないと低温におけるパラフィン系HCの浄
化活性が低下し、この範囲より多く担持しても効果が飽
和するとともに高コストとなる。
【００１６】
【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。
【００１７】（実施例１）純度97％のγ-Al2O3粉末の所
定量に対して、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定
量を含浸させ、蒸発・乾固後 120℃で２時間乾燥し 400
℃で２時間焼成してPdを担持した。Pdの担持量は４重量
％である。
定量に対して、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定
量を含浸させ、蒸発・乾固後 120℃で２時間乾燥し 400
℃で２時間焼成してPdを担持した。Pdの担持量は４重量
％である。
【００１８】得られた触媒粉末を常法でペレット化し、
ペレット触媒を調製した。このペレット触媒を評価装置
に充填し、表１に示すモデルガス（Ａ／Ｆ＝32.4）をSV
＝160000ｈ-1の条件で流しながら、触媒入りガス温度を
30℃から23.5℃／分の昇温速度で 500℃まで昇温し、そ
の間のメタン（CH4 ）浄化率をほぼ連続的に測定した。
そしてメタン50％浄化温度を算出し、結果を初期として
図１に示す。
ペレット触媒を調製した。このペレット触媒を評価装置
に充填し、表１に示すモデルガス（Ａ／Ｆ＝32.4）をSV
＝160000ｈ-1の条件で流しながら、触媒入りガス温度を
30℃から23.5℃／分の昇温速度で 500℃まで昇温し、そ
の間のメタン（CH4 ）浄化率をほぼ連続的に測定した。
そしてメタン50％浄化温度を算出し、結果を初期として
図１に示す。
【００１９】一方、得られたペレット触媒を評価装置に
充填し、表１に示すモデルガスをSV＝160000ｈ-1の条件
で流しながら、触媒床温度 900℃で５時間保持する耐久
試験を行った。耐久試験後のペレット触媒について上記
と同様にしてメタン50％浄化温度を測定した。結果を図
１に耐久後として示す。
充填し、表１に示すモデルガスをSV＝160000ｈ-1の条件
で流しながら、触媒床温度 900℃で５時間保持する耐久
試験を行った。耐久試験後のペレット触媒について上記
と同様にしてメタン50％浄化温度を測定した。結果を図
１に耐久後として示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】（実施例２）純度98％のγ-Al2O3粉末を用
いたこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調
製し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算
出した。結果を図１に示す。
いたこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調
製し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算
出した。結果を図１に示す。
【００２２】（比較例１）純度94％のγ-Al2O3粉末（ L
a2O5を 3.6モル％含有）を用いたこと以外は実施例１と
同様にしてペレット触媒を調製し、同様に初期及び耐久
後のメタン50％浄化温度を算出した。結果を図１に示
す。
a2O5を 3.6モル％含有）を用いたこと以外は実施例１と
同様にしてペレット触媒を調製し、同様に初期及び耐久
後のメタン50％浄化温度を算出した。結果を図１に示
す。
【００２３】（比較例２）純度90％のγ-Al2O3粉末（ L
a2O5を 3.6モル％含有、BaO を 2.0モル％含有）を用い
たこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調製
し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算出
した。結果を図１に示す。
a2O5を 3.6モル％含有、BaO を 2.0モル％含有）を用い
たこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調製
し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算出
した。結果を図１に示す。
【００２４】（比較例３）純度87％のγ-Al2O3粉末（ L
a2O5を 7.0モル％含有、BaO を 4.0モル％含有）を用い
たこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調製
し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算出
した。結果を図１に示す。
a2O5を 7.0モル％含有、BaO を 4.0モル％含有）を用い
たこと以外は実施例１と同様にしてペレット触媒を調製
し、同様に初期及び耐久後のメタン50％浄化温度を算出
した。結果を図１に示す。
【００２５】＜評価＞図１より、γ-Al2O3の純度が低く
なるにつれてメタン50％浄化温度が上昇しており、純度
が97％以上のγ-Al2O3にPdを担持した触媒が 350℃以下
の低温域からメタンを浄化できることが明らかである。
なるにつれてメタン50％浄化温度が上昇しており、純度
が97％以上のγ-Al2O3にPdを担持した触媒が 350℃以下
の低温域からメタンを浄化できることが明らかである。
【００２６】
【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、パラフィン系HC、特にメタンを低温域から効率よ
く浄化することができる。
れば、パラフィン系HC、特にメタンを低温域から効率よ
く浄化することができる。
【図１】実施例及び比較例の触媒のメタン50％浄化温度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金沢 孝明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4D048 AA18 AB01 BA03X BA31X BA41X BB01 4G069 AA03 BA01A BA01B BB02A BB02B BC72A BC72B CA02 CA03 CA07 CA15 EA02Y EC27
Claims (1)
- 【請求項１】 純度97％以上の Al2O3からなる担体と、
該担体に担持されたPdとから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 |
|---|---|---|---|
| JP2001065135A JP2002263491A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 排ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001065135A JP2002263491A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 排ガス浄化用触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002263491A true JP2002263491A (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18923842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001065135A Pending JP2002263491A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 排ガス浄化用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002263491A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7299624B2 (en) | 2005-04-12 | 2007-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus and method thereof |
| WO2020203838A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社キャタラー | 触媒材料 |
| WO2020256058A1 (ja) | 2019-06-20 | 2020-12-24 | 株式会社キャタラー | メタン浄化用触媒材料 |
-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001065135A patent/JP2002263491A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7299624B2 (en) | 2005-04-12 | 2007-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus and method thereof |
| WO2020203838A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社キャタラー | 触媒材料 |
| WO2020256058A1 (ja) | 2019-06-20 | 2020-12-24 | 株式会社キャタラー | メタン浄化用触媒材料 |
| JP2021000588A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 株式会社キャタラー | メタン浄化用触媒材料 |
| EP3970852A4 (en) * | 2019-06-20 | 2022-07-13 | Cataler Corporation | METHANE REMOVAL CATALYST MATERIAL |
| JP7450346B2 (ja) | 2019-06-20 | 2024-03-15 | 株式会社キャタラー | メタン浄化用触媒材料 |
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