JP2007038072A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 触媒基材3と、貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、触媒基材上3に形成された触媒コート層5とを有する排ガス浄化用触媒1であって、触媒コート層5は、排ガスの流れ方向における上流に位置する上流部11と下流部13とを有するとともに、上流部11は、上流部内層17及び上流部外層15を含む層構造を有し、上流部内層17は、耐火性無機酸化物として、CeO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含み、上流部外層15及び下流部13は、耐火性無機酸化物として、ZrO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、着火性に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
触媒基材と、貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、前記触媒コート層は、排ガスの流れ方向における上流に位置する上流部と、下流に位置する下流部とを有するとともに、前記上流部は、上流部内層及び上流部外層を含む層構造を有し、前記上流部内層は、耐火性無機酸化物として、CeO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含み、前記上流部外層及び前記下流部は、前記耐火性無機酸化物として、ZrO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒を要旨とする。
上流部と下流部との面積比、あるいは排ガスの流れ方向における長さの比は、1:0.2〜5の範囲が好ましい。
(2)請求項2の発明は、
前記下流部が、下流部内層及び下流部外層を含む層構造を有し、前記下流部内層と前記下流部外層とでは、下記(A)及び/又は(B)が異な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を要旨とする。
(B)耐火性無機酸化物の種類
本発明の排ガス浄化用触媒では、上記(A)、(B)、あるいは(A)と(B)の両方を異なるものにできる。そのことにより、排ガス浄化用触媒の特性を、用途に応じて幅広く設計することができる。
(3)請求項3の発明は、
前記下流部外層が、貴金属としてRhを含むことを特徴とする請求項2に記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(4)請求項4の発明は、
前記上流部外層が、貴金属としてRhを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(5)請求項5の発明は、
前記上流部内層が、貴金属としてPdを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(6)請求項6の発明は、
前記触媒コート層の単位容積当たりのコート量が、前記下流部よりも、前記上流部では少ないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(7)請求項7の発明は、
前記上流部外層において、貴金属が、その外側に偏在していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
外側に偏在とは、例えば、上流部外層の厚みをTとしたとき、上流部外層のうち、その上面から深さαT(αは0.1〜0.2)までの範囲に、上流部外層に含まれる貴金属のうち80wt%以上が含まれることをいう。
まず、以下のようにしてスラリーS1A、S1B、S1Cを製造した。
(スラリーS1A)
次の成分を混合することによりスラリーS1Aを製造した。
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):25g
水:50g
(スラリーS1B)
次の成分を混合することによりスラリーS1Bを製造した。
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Rh溶液:Rhで0.75gとなる量
水:50g
(スラリーS1C)
次の成分を混合することによりスラリーS1Cを製造した。
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで1.0gとなる量
水:100g
次に、基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmまでの領域に、スラリーS1Aを50gコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成した。この工程により上流部内層17が形成された。尚、乾燥、焼成の条件は以下においても同様とする。また、本願明細書におけるスラリーのコート量の記載は固形分の重量を意味する。
(スラリーS2)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Pd溶液:Pdで0.75gとなる量
水:100g
本実施例2では、スラリーS1Aを塗布し、乾燥、焼成して上流部内層17を形成した後、スラリー1Aを塗布した領域に、スラリーS1Bの代わりに、上記スラリーS2を、50.75g(そのうち、Pdの量は0.75g)コートし、乾燥、焼成することで上流部外層15を形成した。尚、下流部13を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS3)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Pt溶液:Ptで0.75gとなる量
水:100g
本実施例3では、スラリーS1Aを塗布し、乾燥、焼成して上流部内層17を形成した後、スラリー1Aを塗布した領域に、スラリーS1Bの代わりに、上記スラリーS3を、50.75g(そのうち、Ptの量は0.75g)コートし、乾燥、焼成することで上流部外層15を形成した。尚、下流部13を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS4)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Rh溶液:Rhで0.375gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで0.375gとなる量
水:50g
本実施例4では、スラリーS1Aを塗布し、乾燥、焼成して上流部内層17を形成した後、スラリー1Aを塗布した領域に、スラリーS1Bの代わりに、上記スラリーS4を、50.75g(そのうち、Rhの量は0.375g、Pdの量は0.375g)コートし、乾燥、焼成することで上流部外層15を形成した。尚、下流部13を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS5)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Rh溶液:Rhで0.375gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.375gとなる量
水:50g
本実施例5では、スラリーS1Aを塗布し、乾燥、焼成して上流部内層17を形成した後、スラリー1Aを塗布した領域に、スラリーS1Bの代わりに、上記スラリーS5を、50.75g(そのうち、Rhの量は0.375g、Ptの量は0.375g)コートし、乾燥、焼成することで上流部外層15を形成した。尚、下流部13を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS6)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Pd溶液:Pdで0.375gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.375gとなる量
水:50g
本実施例6では、スラリーS1Aを塗布し、乾燥、焼成して上流部内層17を形成した後、スラリー1Aを塗布した領域に、上記スラリーS6を、50.75g(そのうち、Pdの量は0.375g、Ptの量は0.375g)コートし、乾燥、焼成することで上流部外層15を形成した。尚、下流部13を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS7)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで1.0gとなる量
水:100g
本実施例7では、基材3のセルにおける出口側端部9から50mmの部分までの領域に、スラリーS1Cの代わりに、上記スラリーS7を、101.25g(そのうち、Rhの量は0.25g、Ptの量は1.0g)コートし、乾燥、焼成することで下流部13を形成した。尚、上流部11を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS8)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで0.5gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
水:100g
本実施例8では、基材3のセルにおける出口側端部9から50mmの部分までの領域に、スラリーS1Cの代わりに、上記スラリーS8を、101.25g(そのうち、Rhの量は0.25g、Pdの量は0.5g、Ptの量は0.5g)コートし、乾燥、焼成することで下流部13を形成した。尚、上流部11を形成する方法は前記実施例1と同様である。
(スラリーS9A)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Pd溶液:Pdの量で1.0g
水:50g
(スラリーS9B)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
水:50g
次に、前記実施例1と同様にして、スラリーS1A及びスラリーS1Bを用い、上流部内層17及び上流部外層15を形成した。
(スラリーS10A)
アルミナ:25g
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Pd溶液:Pdで0.5gとなる量
水:50g
(スラリーS10B)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで0.5gとなる量
水:100g
本実施例10では、基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmの部分までの領域に、スラリーS1Aの代わりに、上記スラリーS10Aを、50.5g(そのうち、Pdの量は0.5g)コートし、乾燥、焼成することで上流部内層17を形成した。そして、上流部内層17の上に、前記実施例1と同様にして上流部外層15を形成した。
(スラリーS11)
アルミナ:12.5g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):12.5g
硝酸Rh溶液:Rhで0.75gとなる量
水:25g
本実施例11では、基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmまでの領域に、スラリーS1Aを25gコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成することで上流部内層17を形成した。
(スラリーS12A)
アルミナ:25g
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):25g
硫酸バリウム:5g
炭酸ランタン:2.5g
水:57.5g
(スラリーS12B)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
硫酸バリウム:5g
炭酸ランタン:2.5g
硝酸Rh溶液:Rhで0.75gとなる量
水:82.5g
(スラリーS12C)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硫酸バリウム:10g
炭酸ランタン:5g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで1.0gとなる量
水:115g
本実施例12では、上記のスラリーS12Aを、スラリーS1Aの代わりに、基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmまでの領域に57.5gコートし、乾燥、焼成することで上流部内層17を形成した。
まず、スラリーS1Aを、前記実施例1と同様の基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmまでの領域に25gコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成することで上流部内層17を形成した。
(スラリーS13)
アルミナ:25g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):25g
水:50g
次に、硝酸Rh溶液を用いて、先にスラリーS1A及びスラリーS13をコートした領域にRhを0.75g担持させ、250℃で1時間乾燥させた。
(比較例1)
本比較例1の排ガス浄化用触媒1の構成を図14を用いて説明する。排ガス浄化用触媒1は、前記実施例1と同様の基材3のセル表面に触媒コート層5を備える。触媒コート層は、前記実施例1と同様に、上流部内層17、上流部外層15、下流部13を備えている。上流部内層17はアルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。上流部外層15は貴金属としてのRh(0.75g)、アルミナ、及びCeリッチ複合酸化物から成る。下流部13は、貴金属としてのRh(0.25g)、Pd(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。
まず、スラリーS13を、基材3のセルにおける入り口側端部7から50mmまでの領域に50gコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成して上流部内層17を形成した。
(スラリーSP1)
アルミナ:25g
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):25g
硝酸Rh溶液:Rhで0.75g
水:50g
次に、スラリーS1Cを、基材3のセルにおける出口側端部9から50mmまでの領域に101.25g(そのうち、Rhの量は0.25g、Pdの量は1.0g)コートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成して下流部13を形成した。
(比較例2)
本比較例2の排ガス浄化用触媒1の構成は、図15に示すように、基本的には前記比較例1と同様であるが、上流部外層15が、Ceリッチ複合酸化物ではなく、Zrリッチ複合酸化物を含む点で相違する。
(比較例3)
本比較例3の排ガス浄化用触媒1の構成は、図16に示すように、基本的には前記比較例1と同様であるが、上流部内層17及び下流部13に含まれる耐火性無機酸化物がCeリッチ複合酸化物である点、上流部外層15に含まれる耐火性無機酸化物がZrリッチ複合酸化物である点で相違する。
(スラリーSP3)
アルミナ:50g
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.25g
硝酸Pd溶液:Pdで1.0g
水:50g
(比較例4)
本比較例4の排ガス浄化用触媒1の構成は図17に示すように、前記実施例1と同様の基材3のセル表面に触媒コート層5を備える。触媒コート層5は、実施例1〜13とは異なり、上流部/下流部に分かれていない。また、触媒コート層5は、内層19と外層21との2層構造を有している。内層19は、アルミナ、Ceリッチ複合酸化物、及び貴金属としてのPdを1.0g含んでいる。外層21は、アルミナ、Zrリッチ複合酸化物、及び貴金属としてのRhを1.0g含んでいる。
(スラリーSP4A)
アルミナ:50g
Ceリッチ複合酸化物(CeO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで1.0g
水:100g
次に、下記に示すスラリーSP4Bを、先にスラリーSP5Aをコートした領域に、101.0g(そのうち、Rhの量は1.0g)コートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成して、外層21を形成した。
(スラリーSP4B)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
水:100g
上記実施例1〜13及び比較例1〜4について着火性を試験した。
(試験方法)
各実施例及び比較例の排ガス浄化用触媒を、8万Km相当の耐久試験を行ってから、排気量2.0Lのエンジンを有する実機車両に搭載した。そして、11モードを走行した時点でのHC、CO、NOxエミッションを測定した。
(試験結果)
試験結果を表1に示す。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
3・・・基材
5・・・触媒コート層
7・・・入り口側端部
9・・・出口側端部
11・・・上流部
13・・・下流部
13a・・・下流部内層
13b・・・下流部外層
15・・・上流部外層
17・・・上流部内層
Claims (7)
- 触媒基材と、
貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、
を有する排ガス浄化用触媒であって、
前記触媒コート層は、排ガスの流れ方向における上流に位置する上流部と、下流に位置する下流部とを有するとともに、
前記上流部は、上流部内層及び上流部外層を含む層構造を有し、
前記上流部内層は、耐火性無機酸化物として、CeO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含み、前記上流部外層及び前記下流部は、前記耐火性無機酸化物として、ZrO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒。 - 前記下流部が、下流部内層及び下流部外層を含む層構造を有し、
前記下流部内層と前記下流部外層とでは、下記(A)及び/又は(B)が異な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。
(A)貴金属の種類及び/又は濃度
(B)耐火性無機酸化物の種類 - 前記下流部外層が、貴金属としてRhを含むことを特徴とする請求項2に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記上流部外層が、貴金属としてRhを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記上流部内層が、貴金属としてPdを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記触媒コート層の単位容積当たりのコート量が、前記下流部よりも、前記上流部では少ないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記上流部外層において、貴金属が、その外側に偏在していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
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