JP2004081967A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガス浄化用触媒において、背圧の上昇を抑制し、反応効率を向上させる。
【解決手段】基材と、この基材表面上に形成されたゼオライト層と、このゼオライト層上に形成された、排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分を含む触媒層を含む排気ガス浄化用触媒において、前記ゼオライト層中の平均細孔径が０．７ｎｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】基材と、この基材表面上に形成されたゼオライト層と、このゼオライト層上に形成された、排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分を含む触媒層を含む排気ガス浄化用触媒において、前記ゼオライト層中の平均細孔径が０．７ｎｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関からの排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒として、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）と一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する三元触媒が広く用いられている。
【０００３】
また現在は、このような三元触媒において、リーン燃焼運転時において排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸収し、理論空燃比もしくはリッチ燃焼時においてこの吸収していたＮＯｘを触媒成分上に放出し、排気ガス中のＨＣやＣＯと反応させてＮ２に還元する、Ｂａ等のＮＯｘ吸収材を触媒成分と併用している。さらに、空燃比が酸化雰囲気においては酸素を取り込み、還元雰囲気ではこの酸素を放出する、セリア等の酸素吸蔵材を用いることも知られている。
【０００４】
また、特開平１０−２６３３６４号公報には、冷間始動時において多量に放出されるＨＣを、触媒が昇温し活性化するまで一時的に吸着しておく、ゼオライト等のＨＣ吸着材を触媒成分と併用することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、排気ガス浄化触媒の浄化性能は、触媒成分以外に上記のような多くの成分を含有させることによって大きく向上しているが、一方で基材上に形成される触媒層が厚くなり、その結果、背圧が高くなってエンジンの出力が低下してしまうという問題がある。また、触媒による排気ガスの浄化性能を向上させるためには触媒層のコート量を高めたり、基材であるモノリス担体のセル数を高め、触媒と排気ガスとの接触面積を大きくすればよいが、この場合にも背圧の増加という問題が生ずる。
【０００６】
本発明は、触媒層によって浄化された排気ガスをすみやかに通過させることにより、上記のような背圧の上昇を抑制する排気ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、基材と、この基材表面上に形成されたゼオライト層と、このゼオライト層上に形成された、排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分を含む触媒層を含む排気ガス浄化用触媒において、前記ゼオライト層中の平均細孔径が０．７ｎｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】
触媒層と基材の間に平均細孔径が０．７ｎｍ以上であるゼオライト層を設けることにより、触媒層において浄化された排気ガスがゼオライト層を通じて速やかに排出され、未浄化の排気ガスが連続して触媒層に流入するため、背圧の上昇を防ぎ、速やかに排気ガスを浄化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の排気ガス浄化用触媒の構造を図１に示す。本発明の排気ガス浄化用触媒１は、基材２と、この基材２の表面上に形成されたゼオライト層３と、このゼオライト層上に形成された触媒層４を含む。
【００１０】
基材１は、排気ガス浄化用触媒に一般に用いられているモノリス担体であり、例えば耐熱性に優れたセラミックスモノリス担体、例えばコージェライトモノリス担体、金属モノリス担体、例えばアルミニウム含有フェライトモノリス担体等が例示される。
【００１１】
ゼオライト層３は、その細孔径が０．７ｎｍ以上であることが必要であり、例えばＹ型ゼオライト（細孔径０．７４ｎｍ）、ＳＡＰＯ−５（細孔径０．７３ｎｍ）等を用いることができる。このゼオライト層は、通常のコート法により基材上に形成することができる。また、このゼオライト層のコート量は、本発明の効果を達成するため、すなわち触媒層において浄化された排気ガスを速やかに排気するため、２０ｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。
【００１２】
触媒層は、触媒担持層中に排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分が担持されて構成される。触媒成分としてはＰｔ、Ｐｄ及びＲｈのうち少なくとも１種の貴金属を用いることができ、触媒担持層としては耐熱性酸化物、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、ゼオライト等から選択され、これらのうち１種でもよく、又は複数種を混合もしくは複合化して用いることもできる。なかでも活性の高いγ−アルミナを用いることが好ましい。
【００１３】
この触媒層は、上記触媒成分、酸化物及びバインダー、例えばアルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、セリアゾル等の酸化物ゾルを含むスラリーを上記ゼオライト層上に塗布し、乾燥することによって形成される。上記スラリー中の酸化物、バインダー及び水の混合比率は、所望の性状の触媒担持層が得られるように、また調製したスラリーのゼオライト層への塗布が容易であるように適宜選択される。また、触媒成分の量は要求性能により適宜決定される。さらに、触媒層の厚みは、触媒成分の濃度、種類、等に応じて適宜決定される。この触媒層中には、上記のようなＮＯｘ吸収材や酸素吸蔵材等を混入させてもよい。
【００１４】
この触媒層において浄化された排気ガスは、この触媒層の下層に設けられたゼオライト層中の細孔径が０．７ｎｍ以上と大きいため、このゼオライト層中にすみやかに拡散し、その結果、反応効率を向上させることができる。このゼオライト層への拡散をさらに向上させるため、触媒層にマイクロポアやミクロポアのようなガス拡散用経路を設けることが好ましい。
【００１５】
【実施例】
実施例１
直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、容量１．３Ｌ、６００セル／平方インチのコージェライト製担体のセル内壁に、Ｙ型ゼオライト（細孔径０．７４ｎｍ）を５０ｇ／Ｌの割合でコート後、乾燥、焼成を行った。次いで、市販のγ−アルミナ８０ｇ／Ｌとセリア−ジルコニア複合酸化物５０ｇ／Ｌの割合で混合したものをコートし、乾燥、焼成後、塩化ロジウム及びジニトロアンミン白金溶液を用い、Ｐｔ／Ｒｈ＝１．５／０．３ｇ／Ｌの割合で含浸担持させ、最終的に５００℃で１時間焼成して触媒を得た。
【００１６】
実施例２
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをＳＡＰＯ−５（細孔径０．７３ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１７】
実施例３
実施例１において、Ｙ型ゼオライトのコート量を３０ｇ／Ｌに変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１８】
実施例４
実施例１において、Ｙ型ゼオライトのコート量を２０ｇ／Ｌに変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１９】
比較例１
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをＺＳＭ−５（細孔径０．５６ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００２０】
比較例２
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをフェリエラアイト（細孔径０．３５ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００２１】
比較例３
直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、容量１．３Ｌ、６００セル／平方インチのコージェライト製担体のセル内壁に、市販のγ−アルミナ１４０ｇ／Ｌとセリア−ジルコニア複合酸化物５０ｇ／Ｌの割合で混合したものをコートし、、乾燥、焼成後、塩化ロジウム及びジニトロアンミン白金溶液を用い、Ｐｔ／Ｒｈ＝１．５／０．３ｇ／Ｌの割合で含浸担持させ、最終的に５００℃で１時間焼成して触媒を得た。
【００２２】
こうして調製した触媒について、２．２Ｌのエンジンを用いて７５０℃×５０時間でフューエルカットと理論空燃比を３秒づつ繰り返す耐久試験を行った後、排気量２．２ＬのＬ４型のエンジンを搭載した車両を用い、ＦＴＰ試験を実施した。得られたエミッション値を以下の表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
上記結果より、本発明の排気ガス浄化用触媒は、従来の排気ガス浄化触媒よりも浄化能が優れていることがわかる。
【００２５】
以上のように本発明によれば、触媒層と基材の間に平均細孔径が７０ｎｍ以上であるゼオライト層を設けることにより、触媒層において浄化された排気ガスがゼオライト層を通じて速やかに排出され、未浄化の排気ガスが連続して触媒層に流入するため、背圧の上昇を防ぎ、反応効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化用触媒の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…排気ガス浄化用触媒
２…基材
３…ゼオライト層
４…触媒層
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関からの排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒として、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）と一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する三元触媒が広く用いられている。
【０００３】
また現在は、このような三元触媒において、リーン燃焼運転時において排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸収し、理論空燃比もしくはリッチ燃焼時においてこの吸収していたＮＯｘを触媒成分上に放出し、排気ガス中のＨＣやＣＯと反応させてＮ２に還元する、Ｂａ等のＮＯｘ吸収材を触媒成分と併用している。さらに、空燃比が酸化雰囲気においては酸素を取り込み、還元雰囲気ではこの酸素を放出する、セリア等の酸素吸蔵材を用いることも知られている。
【０００４】
また、特開平１０−２６３３６４号公報には、冷間始動時において多量に放出されるＨＣを、触媒が昇温し活性化するまで一時的に吸着しておく、ゼオライト等のＨＣ吸着材を触媒成分と併用することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、排気ガス浄化触媒の浄化性能は、触媒成分以外に上記のような多くの成分を含有させることによって大きく向上しているが、一方で基材上に形成される触媒層が厚くなり、その結果、背圧が高くなってエンジンの出力が低下してしまうという問題がある。また、触媒による排気ガスの浄化性能を向上させるためには触媒層のコート量を高めたり、基材であるモノリス担体のセル数を高め、触媒と排気ガスとの接触面積を大きくすればよいが、この場合にも背圧の増加という問題が生ずる。
【０００６】
本発明は、触媒層によって浄化された排気ガスをすみやかに通過させることにより、上記のような背圧の上昇を抑制する排気ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、基材と、この基材表面上に形成されたゼオライト層と、このゼオライト層上に形成された、排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分を含む触媒層を含む排気ガス浄化用触媒において、前記ゼオライト層中の平均細孔径が０．７ｎｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】
触媒層と基材の間に平均細孔径が０．７ｎｍ以上であるゼオライト層を設けることにより、触媒層において浄化された排気ガスがゼオライト層を通じて速やかに排出され、未浄化の排気ガスが連続して触媒層に流入するため、背圧の上昇を防ぎ、速やかに排気ガスを浄化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の排気ガス浄化用触媒の構造を図１に示す。本発明の排気ガス浄化用触媒１は、基材２と、この基材２の表面上に形成されたゼオライト層３と、このゼオライト層上に形成された触媒層４を含む。
【００１０】
基材１は、排気ガス浄化用触媒に一般に用いられているモノリス担体であり、例えば耐熱性に優れたセラミックスモノリス担体、例えばコージェライトモノリス担体、金属モノリス担体、例えばアルミニウム含有フェライトモノリス担体等が例示される。
【００１１】
ゼオライト層３は、その細孔径が０．７ｎｍ以上であることが必要であり、例えばＹ型ゼオライト（細孔径０．７４ｎｍ）、ＳＡＰＯ−５（細孔径０．７３ｎｍ）等を用いることができる。このゼオライト層は、通常のコート法により基材上に形成することができる。また、このゼオライト層のコート量は、本発明の効果を達成するため、すなわち触媒層において浄化された排気ガスを速やかに排気するため、２０ｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。
【００１２】
触媒層は、触媒担持層中に排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分が担持されて構成される。触媒成分としてはＰｔ、Ｐｄ及びＲｈのうち少なくとも１種の貴金属を用いることができ、触媒担持層としては耐熱性酸化物、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、ゼオライト等から選択され、これらのうち１種でもよく、又は複数種を混合もしくは複合化して用いることもできる。なかでも活性の高いγ−アルミナを用いることが好ましい。
【００１３】
この触媒層は、上記触媒成分、酸化物及びバインダー、例えばアルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、セリアゾル等の酸化物ゾルを含むスラリーを上記ゼオライト層上に塗布し、乾燥することによって形成される。上記スラリー中の酸化物、バインダー及び水の混合比率は、所望の性状の触媒担持層が得られるように、また調製したスラリーのゼオライト層への塗布が容易であるように適宜選択される。また、触媒成分の量は要求性能により適宜決定される。さらに、触媒層の厚みは、触媒成分の濃度、種類、等に応じて適宜決定される。この触媒層中には、上記のようなＮＯｘ吸収材や酸素吸蔵材等を混入させてもよい。
【００１４】
この触媒層において浄化された排気ガスは、この触媒層の下層に設けられたゼオライト層中の細孔径が０．７ｎｍ以上と大きいため、このゼオライト層中にすみやかに拡散し、その結果、反応効率を向上させることができる。このゼオライト層への拡散をさらに向上させるため、触媒層にマイクロポアやミクロポアのようなガス拡散用経路を設けることが好ましい。
【００１５】
【実施例】
実施例１
直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、容量１．３Ｌ、６００セル／平方インチのコージェライト製担体のセル内壁に、Ｙ型ゼオライト（細孔径０．７４ｎｍ）を５０ｇ／Ｌの割合でコート後、乾燥、焼成を行った。次いで、市販のγ−アルミナ８０ｇ／Ｌとセリア−ジルコニア複合酸化物５０ｇ／Ｌの割合で混合したものをコートし、乾燥、焼成後、塩化ロジウム及びジニトロアンミン白金溶液を用い、Ｐｔ／Ｒｈ＝１．５／０．３ｇ／Ｌの割合で含浸担持させ、最終的に５００℃で１時間焼成して触媒を得た。
【００１６】
実施例２
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをＳＡＰＯ−５（細孔径０．７３ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１７】
実施例３
実施例１において、Ｙ型ゼオライトのコート量を３０ｇ／Ｌに変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１８】
実施例４
実施例１において、Ｙ型ゼオライトのコート量を２０ｇ／Ｌに変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００１９】
比較例１
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをＺＳＭ−５（細孔径０．５６ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００２０】
比較例２
実施例１において、Ｙ型ゼオライトをフェリエラアイト（細孔径０．３５ｎｍ）に変えたことを除き、実施例１と同様にして触媒を調製した。
【００２１】
比較例３
直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、容量１．３Ｌ、６００セル／平方インチのコージェライト製担体のセル内壁に、市販のγ−アルミナ１４０ｇ／Ｌとセリア−ジルコニア複合酸化物５０ｇ／Ｌの割合で混合したものをコートし、、乾燥、焼成後、塩化ロジウム及びジニトロアンミン白金溶液を用い、Ｐｔ／Ｒｈ＝１．５／０．３ｇ／Ｌの割合で含浸担持させ、最終的に５００℃で１時間焼成して触媒を得た。
【００２２】
こうして調製した触媒について、２．２Ｌのエンジンを用いて７５０℃×５０時間でフューエルカットと理論空燃比を３秒づつ繰り返す耐久試験を行った後、排気量２．２ＬのＬ４型のエンジンを搭載した車両を用い、ＦＴＰ試験を実施した。得られたエミッション値を以下の表１に示す。
【００２３】
【表１】
上記結果より、本発明の排気ガス浄化用触媒は、従来の排気ガス浄化触媒よりも浄化能が優れていることがわかる。
【００２５】
以上のように本発明によれば、触媒層と基材の間に平均細孔径が７０ｎｍ以上であるゼオライト層を設けることにより、触媒層において浄化された排気ガスがゼオライト層を通じて速やかに排出され、未浄化の排気ガスが連続して触媒層に流入するため、背圧の上昇を防ぎ、反応効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化用触媒の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…排気ガス浄化用触媒
２…基材
３…ゼオライト層
４…触媒層
Claims (1)
- 基材と、この基材表面上に形成されたゼオライト層と、このゼオライト層上に形成された、排気ガス中の有害成分浄化能を有する触媒成分を含む触媒層を含み、前記ゼオライト層中の平均細孔径が０．７ｎｍ以上であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002245596A JP2004081967A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 排気ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002245596A JP2004081967A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 排気ガス浄化用触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004081967A true JP2004081967A (ja) | 2004-03-18 |
Family
ID=32053747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002245596A Pending JP2004081967A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 排気ガス浄化用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004081967A (ja) |
-
2002
- 2002-08-26 JP JP2002245596A patent/JP2004081967A/ja active Pending
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