JP2007260641A - 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排ガスから酸素吸放出材の表面に吸着した硫黄分に起因する排ガスの硫化水素濃度の一時的な上昇を防止することが可能な排ガス浄化用触媒およびその製造方法を提供する。
【解決手段】酸素吸放出能を有する酸素吸放出材20に貴金属粒30・30・・・を担持し、酸素吸放出材20の表面に酸素吸放出材20に含まれる金属元素の硫酸化合物からなる被覆層40を被覆することにより、排ガス中に含まれる硫黄分と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たな硫酸化合物を形成することを防止可能な排ガス浄化用触媒1を得る。
【選択図】図1
【解決手段】酸素吸放出能を有する酸素吸放出材20に貴金属粒30・30・・・を担持し、酸素吸放出材20の表面に酸素吸放出材20に含まれる金属元素の硫酸化合物からなる被覆層40を被覆することにより、排ガス中に含まれる硫黄分と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たな硫酸化合物を形成することを防止可能な排ガス浄化用触媒1を得る。
【選択図】図1
Description
本発明は、排ガス浄化用触媒およびその製造方法に関する。
従来、三元触媒と呼ばれる触媒を用いて自動車等から排出されるガス(排ガス)を浄化する方法が知られている。
三元触媒は、排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)および炭化水素(CH)を酸化して二酸化炭素および水(水蒸気)とするとともに、窒素酸化物(NOx)を還元して窒素(N2)とすることにより、排ガスの浄化を行うものである。
三元触媒は、排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)および炭化水素(CH)を酸化して二酸化炭素および水(水蒸気)とするとともに、窒素酸化物(NOx)を還元して窒素(N2)とすることにより、排ガスの浄化を行うものである。
三元触媒は一般的に(1)触媒、(2)担体、(3)助触媒の三つの要素を含む。例えば、特許文献1および特許文献2に記載の如くである。
(1)触媒は排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)および炭化水素(CH)の酸化反応、および窒素酸化物(NOx)の還元反応を促進し、自身は(外見上は)変化しない物質である。触媒は白金(Pt)、ロジウム(Rh)等の貴金属からなる。また、触媒となる貴金属の表面積が大きいほど上記反応が促進される(触媒活性が高い)ことから、通常は触媒となる貴金属は微細な粒子状に形成される。
(2)担体は触媒となる貴金属の粒子を相互に接触させることなく分散した状態(触媒活性が高い状態)で担持するための構造体である。担体は通常、比表面積が大きく比較的耐熱性に優れるアルミナ(Al2O3)等からなる。
(3)助触媒は、担体の熱安定性を向上させることにより、担体が高温環境下に置かれた場合(例えば、自動車が加速するときや高速走行している時等、高温の排ガスに曝された場合)に担体を構成する材料の焼結(相変態)が進行して比表面積が低下することを防止し、担体の表面に担持されている貴金属粒子同士が合体(粒成長)して触媒活性が低下することを防止するものである。助触媒はセリア(セリウム酸化物)、ジルコニア(ジルコニウム酸化物)等からなる。
三元触媒による排ガスの浄化を効率良く行うためには空燃比を理想空燃比近傍に保持することが望ましいが、助触媒を構成するセリアやジルコニアは酸素貯蔵能(Oxygen Storage Capacity;OSC、酸素吸放出能ともいう)を有し、触媒近傍の雰囲気を理想空燃比近傍の条件に保持することに寄与する。
すなわち、酸素吸放出材は、空燃比がリーン側に振れて排ガス中の酸素濃度が高くなると排ガス中の酸素を吸蔵し、空燃比がリッチ側に振れて排ガス中の酸素濃度が低くなると排ガス中に酸素を放出することにより、触媒を構成する貴金属粒子近傍の雰囲気における酸素濃度の変動を抑制する。
特開2001−113171号公報
特開2002−263493号公報
すなわち、酸素吸放出材は、空燃比がリーン側に振れて排ガス中の酸素濃度が高くなると排ガス中の酸素を吸蔵し、空燃比がリッチ側に振れて排ガス中の酸素濃度が低くなると排ガス中に酸素を放出することにより、触媒を構成する貴金属粒子近傍の雰囲気における酸素濃度の変動を抑制する。
しかし、従来の三元触媒による排ガスの浄化は、以下の問題点を有する。
すなわち、エンジン等の内燃機関の燃料(化石燃料)には、通常、微量ではあるが硫黄分が含まれており、この硫黄分が内燃機関で燃焼することにより二酸化硫黄(SO2)が発生する。そして、二酸化硫黄は排ガスに含有されることとなるが、二酸化硫黄は助触媒を構成するセリアやジルコニアと反応して硫酸塩化合物(例えば、Ce2(SO4)3)を形成し、セリアやジルコニアの表面に吸着されることとなる。
そして、排ガスが高温かつリッチ雰囲気の時(例えば、自動車の加速時や登坂時等)には、それまでに助触媒の表面に吸着された硫酸塩化合物は排ガス中に含まれる水素(H2)と反応して、独特の(人間にとって不快な)臭いを有する硫化水素(H2S)が発生し、硫化水素は排ガスとともに排出される。
その結果、一時的に排ガス中の硫化水素の濃度が上昇し、排ガスの異臭(人間にとって不快な臭い)が強くなるという問題がある。
そして、排ガスが高温かつリッチ雰囲気の時(例えば、自動車の加速時や登坂時等)には、それまでに助触媒の表面に吸着された硫酸塩化合物は排ガス中に含まれる水素(H2)と反応して、独特の(人間にとって不快な)臭いを有する硫化水素(H2S)が発生し、硫化水素は排ガスとともに排出される。
その結果、一時的に排ガス中の硫化水素の濃度が上昇し、排ガスの異臭(人間にとって不快な臭い)が強くなるという問題がある。
本発明は以上の如き状況に鑑み、排ガスから酸素吸放出材の表面に吸着した硫黄分に起因する排ガスの硫化水素濃度の一時的な上昇を防止することが可能な排ガス浄化用触媒およびその製造方法を提供するものである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、
貴金属が担持された酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆するものである。
貴金属が担持された酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆するものである。
請求項2においては、
前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むものである。
前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むものである。
請求項3においては、
前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
請求項4においては、
前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
請求項5においては、
酸素吸放出能を有する酸素吸放出材に貴金属を担持する貴金属担持工程と、
前記酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆する硫酸化合物被覆工程と、
を具備するものである。
酸素吸放出能を有する酸素吸放出材に貴金属を担持する貴金属担持工程と、
前記酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆する硫酸化合物被覆工程と、
を具備するものである。
請求項6においては、
前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むものである。
前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むものである。
請求項7においては、
前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
請求項8においては、
前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
請求項9においては、
前記貴金属担持工程は、
前記酸素吸放出材に貴金属塩水溶液を接触させる貴金属塩水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第一焼成工程と、
を具備するものである。
前記貴金属担持工程は、
前記酸素吸放出材に貴金属塩水溶液を接触させる貴金属塩水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第一焼成工程と、
を具備するものである。
請求項10においては、
前記硫酸化合物被覆工程は、
前記酸素吸放出材に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる硫酸水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第二焼成工程と、
を具備するものである。
前記硫酸化合物被覆工程は、
前記酸素吸放出材に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる硫酸水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第二焼成工程と、
を具備するものである。
請求項11においては、
前記第二焼成工程は、
前記酸素吸放出材を大気中にて所定の温度および時間で焼成する大気焼成工程と、
前記酸素吸放出材を還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する還元焼成工程と、
を具備するものである。
前記第二焼成工程は、
前記酸素吸放出材を大気中にて所定の温度および時間で焼成する大気焼成工程と、
前記酸素吸放出材を還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する還元焼成工程と、
を具備するものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項2においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項3においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項4においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項5においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項6においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項7においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項8においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項9においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項10においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
請求項11においては、排ガス中の硫化水素濃度の上昇を防止することが可能である。
以下では、図1を用いて本発明に係る排ガス浄化用触媒の実施の一形態である排ガス浄化用触媒1の構成について説明する。
排ガス浄化用触媒1は排ガスを浄化するための触媒であり、主として担体10、酸素吸放出材20、貴金属粒30、被覆層40等を具備する。
ここで「排ガス」とはガソリンや軽油等の燃料をエンジン等の内燃機関により燃焼した結果発生するガスを指す。
ここで「排ガス」とはガソリンや軽油等の燃料をエンジン等の内燃機関により燃焼した結果発生するガスを指す。
担体10は酸素吸放出材20、貴金属粒30、被覆層40等を担持する構造体である。
担体10は比表面積が大きく比較的耐熱性に優れるアルミナ(Al2O3)からなる。
なお、本実施例の担体10はアルミナからなるが、他のセラミックス等の表面にアルミナをコーティングしたものでも良い。
担体10は比表面積が大きく比較的耐熱性に優れるアルミナ(Al2O3)からなる。
なお、本実施例の担体10はアルミナからなるが、他のセラミックス等の表面にアルミナをコーティングしたものでも良い。
酸素吸放出材20は酸素吸放出能を有する材料であるセリア(CeO2)からなり、担体10の表面に担持される。
なお、本発明に係る酸素吸放出材は本実施例の酸素吸放出材20の如きセリア単体に限定されず、セリアとジルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のうちの少なくとも一種類との固溶体(あるいは混合物)でも良い。
なお、本発明に係る酸素吸放出材は本実施例の酸素吸放出材20の如きセリア単体に限定されず、セリアとジルコニア(ZrO2)、チタニア(TiO2)、アルミナ(Al2O3)のうちの少なくとも一種類との固溶体(あるいは混合物)でも良い。
貴金属粒30は粒状に形成されたプラチナ(Pt)からなり、酸素吸放出材20の表面に担持される。貴金属粒30は排ガス中に含まれる一酸化炭素や炭化水素の酸化反応、および窒素酸化物の還元反応を促進する。
なお、本発明に係る貴金属は本実施例に示すプラチナに限定されず、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の他の触媒機能を有する貴金属、あるいはこれらの貴金属を二種類以上混合したものでも良い。
なお、本発明に係る貴金属は本実施例に示すプラチナに限定されず、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の他の触媒機能を有する貴金属、あるいはこれらの貴金属を二種類以上混合したものでも良い。
被覆層40は酸素吸放出材20に含まれる金属元素、すなわちセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)からなり、酸素吸放出材20の表面、特に酸素吸放出材20の表面の露出部分を被覆するものである。
ここで、「酸素吸放出材の表面の露出部分」は、酸素吸放出材の表面のうち、貴金属に接触している部分を除いた残りの部分(酸素吸放出材が担体に担持されている場合には、酸素吸放出材の表面のうち、貴金属に接触している部分および担体に接触している部分を除いた残りの部分)を指す。
ここで、「酸素吸放出材の表面の露出部分」は、酸素吸放出材の表面のうち、貴金属に接触している部分を除いた残りの部分(酸素吸放出材が担体に担持されている場合には、酸素吸放出材の表面のうち、貴金属に接触している部分および担体に接触している部分を除いた残りの部分)を指す。
以下では、図2を用いて排ガス浄化用触媒1の製造方法の実施例について説明する。
図2に示す如く、排ガス浄化用触媒1の製造方法の実施例は、貴金属担持工程S100、硫酸化合物被覆工程S200を具備する。
以下では、貴金属担持工程S100について説明する。
貴金属担持工程S100は、酸素吸放出材20の表面に貴金属30・30・・・を担持する工程である。貴金属担持工程S100は金属塩水溶液接触工程S110、第一焼成工程S120を具備する。
貴金属担持工程S100は、酸素吸放出材20の表面に貴金属30・30・・・を担持する工程である。貴金属担持工程S100は金属塩水溶液接触工程S110、第一焼成工程S120を具備する。
金属塩水溶液接触工程S110は、酸素吸放出材20の表面に貴金属塩水溶液を接触させる工程である。
本実施例の場合、白金(Pt)の含有量が2.0g分のジニトロアンミンPt硝酸水溶液をイオン交換水1000ccに投入して生成した貴金属塩水溶液に、40gの粉末状のセリア(酸素吸放出材20の原料)を浸漬し、二時間撹拌することにより酸素吸放出材20の表面に貴金属塩水溶液を接触させる。
その後、粉末状のセリアを貴金属塩水溶液から取り出し、図示せぬ乾燥炉に収容して120℃で2時間保持することにより乾燥する。
なお、本実施例ではジニトロアンミンPt硝酸水溶液を用いたが、他の水溶性貴金属塩(塩化物、炭酸塩等)を用いても良い。また、本実施例ではジニトロアンミンPt硝酸水溶液に浸漬することにより接触させる構成としたが、粉末状のセリアの表面にジニトロアンミンPt硝酸水溶液を吹き付けることにより接触させても良い。
本実施例の場合、白金(Pt)の含有量が2.0g分のジニトロアンミンPt硝酸水溶液をイオン交換水1000ccに投入して生成した貴金属塩水溶液に、40gの粉末状のセリア(酸素吸放出材20の原料)を浸漬し、二時間撹拌することにより酸素吸放出材20の表面に貴金属塩水溶液を接触させる。
その後、粉末状のセリアを貴金属塩水溶液から取り出し、図示せぬ乾燥炉に収容して120℃で2時間保持することにより乾燥する。
なお、本実施例ではジニトロアンミンPt硝酸水溶液を用いたが、他の水溶性貴金属塩(塩化物、炭酸塩等)を用いても良い。また、本実施例ではジニトロアンミンPt硝酸水溶液に浸漬することにより接触させる構成としたが、粉末状のセリアの表面にジニトロアンミンPt硝酸水溶液を吹き付けることにより接触させても良い。
金属塩水溶液接触工程S110が終了したら、第一焼成工程S120に移行する。
第一焼成工程S120は、酸素吸放出材20を所定の温度および時間で焼成する工程である。
本実施例の場合、酸素吸放出材20を焼成炉に収容し、大気中にて300℃で1時間保持することにより、酸素吸放出材20を焼成する。
焼成が完了すると、酸素吸放出材20の表面にPtからなる微細な貴金属粒30・30・・・が、互いに接触することなく分散した状態で担持された状態となる。
なお、焼成の条件のうち、雰囲気については特に限定されるものではないが、焼成温度と焼成時間については過度に高温とすると酸素吸放出材20の表面に担持された貴金属粒30・30・・・の粒成長を引き起こす場合があり、あまり低温とすると焼成に要する時間が長くなることから、酸素吸放出材20の種類、量、粒径等に応じて適宜選択する必要がある。
本実施例の場合、酸素吸放出材20を焼成炉に収容し、大気中にて300℃で1時間保持することにより、酸素吸放出材20を焼成する。
焼成が完了すると、酸素吸放出材20の表面にPtからなる微細な貴金属粒30・30・・・が、互いに接触することなく分散した状態で担持された状態となる。
なお、焼成の条件のうち、雰囲気については特に限定されるものではないが、焼成温度と焼成時間については過度に高温とすると酸素吸放出材20の表面に担持された貴金属粒30・30・・・の粒成長を引き起こす場合があり、あまり低温とすると焼成に要する時間が長くなることから、酸素吸放出材20の種類、量、粒径等に応じて適宜選択する必要がある。
第一焼成工程S120が終了したら、貴金属担持工程S100が終了する。貴金属担持工程S100が終了したら、硫酸化合物被覆工程S200に移行する。
以下では、硫酸化合物被覆工程S200について説明する。
硫酸化合物被覆工程S200は、酸素吸放出材20の表面の露出部分を被覆する被覆層40を形成する工程である。硫酸化合物被覆工程S200は硫酸水溶液接触工程S210、第二焼成工程S220を具備する。
硫酸化合物被覆工程S200は、酸素吸放出材20の表面の露出部分を被覆する被覆層40を形成する工程である。硫酸化合物被覆工程S200は硫酸水溶液接触工程S210、第二焼成工程S220を具備する。
硫酸水溶液接触工程S210は、貴金属担持工程S100において貴金属粒30・30・・・が表面に担持された酸素吸放出材20に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる工程である。ここで、「所定の濃度の硫酸水溶液」については後述する。
本実施例の場合、所定の濃度の硫酸水溶液に、貴金属粒30・30・・・が表面に担持された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を浸漬する。その後、硫酸水溶液の上澄み液を除いて減圧乾燥する。
本実施例の場合、所定の濃度の硫酸水溶液に、貴金属粒30・30・・・が表面に担持された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を浸漬する。その後、硫酸水溶液の上澄み液を除いて減圧乾燥する。
硫酸水溶液接触工程S210が終了したら、第二焼成工程S220に移行する。
第二焼成工程S220は、硫酸水溶液接触工程S210において所定の濃度の硫酸水溶液に浸漬された酸素吸放出材20を所定の温度および時間で焼成する工程である。第二焼成工程S220は大気焼成工程S221、還元焼成工程S222を具備する。
大気焼成工程S221は、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、所定の濃度の硫酸水溶液に浸漬された酸素吸放出材20を大気中にて所定の温度及び時間で焼成する工程である。
本実施例の場合、大気焼成工程S221において、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、所定の濃度の硫酸水溶液に浸漬された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を焼成炉に収容し、大気中にて700℃で1時間焼成を行う。その結果、酸素吸放出材20の表面の露出部分にはセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)の層、すなわち被覆層40が形成される。
このようにして、貴金属粒30・30・・・が担持された酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物(被覆層40)が被覆される。
本実施例の場合、大気焼成工程S221において、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、所定の濃度の硫酸水溶液に浸漬された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を焼成炉に収容し、大気中にて700℃で1時間焼成を行う。その結果、酸素吸放出材20の表面の露出部分にはセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)の層、すなわち被覆層40が形成される。
このようにして、貴金属粒30・30・・・が担持された酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物(被覆層40)が被覆される。
排ガス浄化用触媒1の通常の使用温度領域(400℃程度)で酸素吸放出材20の表面に形成されたセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)の構造は不安定であり、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触すると当該硫酸化合物は分解して硫化水素が発生する。
これに対して、大気焼成工程S221においては、排ガス浄化用触媒1の通常の使用温度領域よりも高温となる700℃で酸素吸放出材20の表面にセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)の層(被覆層40)を形成するため、被覆層40を構成するセリウムの硫酸化合物の構造が安定であり、通常の使用温度領域(400℃程度)で排ガスに接触しても排ガス中に含まれる硫黄酸化物と反応して新たな硫酸塩化合物を形成することが無く、かつ、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触しても、被覆層40を構成するセリウムの硫酸化合物はほとんど分解することがない。
従って、被覆層40で酸素吸放出材20の表面を被覆することにより、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触したときの硫化水素の発生を抑制することが可能である。
なお、大気焼成工程S221における焼成温度の範囲については、排ガス浄化用触媒1の通常の使用温度領域よりも十分に高温である600℃以上が望ましい。ただし、焼成温度を700℃以上に高温とすることは、酸素吸放出材20の表面に担持された貴金属粒30・30・・・の粒成長を引き起こす場合があること(触媒活性の低下)、およびエネルギーコストの観点から望ましくない。
従って、被覆層40で酸素吸放出材20の表面を被覆することにより、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触したときの硫化水素の発生を抑制することが可能である。
なお、大気焼成工程S221における焼成温度の範囲については、排ガス浄化用触媒1の通常の使用温度領域よりも十分に高温である600℃以上が望ましい。ただし、焼成温度を700℃以上に高温とすることは、酸素吸放出材20の表面に担持された貴金属粒30・30・・・の粒成長を引き起こす場合があること(触媒活性の低下)、およびエネルギーコストの観点から望ましくない。
大気焼成工程S221が終了したら、還元焼成工程S222に移行する。
還元焼成工程S222は、大気焼成工程S221において大気中にて所定の温度及び時間で焼成された酸素吸放出材20を、さらに還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する工程である。
本実施例の場合、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、表面の露出部分に被覆層40が形成された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を焼成炉に収容し、水素(H2)等を含む還元雰囲気にて700℃で1時間焼成を行う。
大気焼成工程S221において大気中にて所定の温度及び時間で焼成された酸素吸放出材20の表面に担持されているプラチナからなる貴金属粒30・30・・・は、その表面において硫酸と反応して硫酸プラチナ(Pt(SO4)2)等が形成され、触媒活性が低下する。
本実施例の場合、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、表面の露出部分に被覆層40が形成された酸素吸放出材20(40gのセリア粉末)を焼成炉に収容し、水素(H2)等を含む還元雰囲気にて700℃で1時間焼成を行う。
大気焼成工程S221において大気中にて所定の温度及び時間で焼成された酸素吸放出材20の表面に担持されているプラチナからなる貴金属粒30・30・・・は、その表面において硫酸と反応して硫酸プラチナ(Pt(SO4)2)等が形成され、触媒活性が低下する。
大気焼成工程S221において大気中にて所定の温度及び時間で焼成された酸素吸放出材20に還元焼成工程S222を施すことにより、貴金属粒30・30・・・の表面に形成されている硫酸プラチナ等が還元され、貴金属粒30・30・・・の触媒活性を回復することが可能である。
還元焼成工程S222が終了したら、第二焼成工程S220が終了する。第二焼成工程S220が終了したら、硫酸化合物被覆工程S200が終了する。
その後、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、表面の露出部分に被覆層40が形成された酸素吸放出材20を担体10の表面に担持することにより、排ガス浄化用触媒1が製造される。
その後、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、表面の露出部分に被覆層40が形成された酸素吸放出材20を担体10の表面に担持することにより、排ガス浄化用触媒1が製造される。
以下では、図3および図4を用いて被覆層40の状態と排ガス中の硫化水素濃度との関係について説明する。
まず、硫酸水溶液接触工程S210において、濃度がそれぞれ(A)0.01N、(B)0.1N、(C)1Nの三つの硫酸水溶液を用意する。そして、これら三つの異なる濃度の硫酸水溶液に浸漬したセリアの粉末について後工程を施し、貴金属粒30・30・・・が表面に担持され、表面の露出部分に異なる状態の被覆層40が形成された酸素吸放出材20を得る。
また、これとは別に、貴金属担持工程S100のみを施し、(D)表面の露出部分に被覆層40が形成されていない酸素吸放出材20を得る。
また、これとは別に、貴金属担持工程S100のみを施し、(D)表面の露出部分に被覆層40が形成されていない酸素吸放出材20を得る。
上記(A)〜(D)の酸素吸放出材20の粉末40gを用意し、これらとアルミナの粉末120gとをそれぞれイオン交換水1000ccに浸漬して混合する。
その後、120℃で乾燥後、300℃で所定の時間焼成することにより、状態が異なる被覆層40が被覆された酸素吸放出材20を担体10に担持した計4種類の排ガス浄化用触媒を得る。
さらに、計4種類の排ガス浄化用触媒をそれぞれ一軸成形機を用いて固化し、その後軽く粉砕することにより、平均粒径が1〜2mm程度のペレット状とする。ペレット状とした計4種類の排ガス浄化用触媒をそれぞれ2g取り出し、固定床流通式反応器に充填する。
その後、120℃で乾燥後、300℃で所定の時間焼成することにより、状態が異なる被覆層40が被覆された酸素吸放出材20を担体10に担持した計4種類の排ガス浄化用触媒を得る。
さらに、計4種類の排ガス浄化用触媒をそれぞれ一軸成形機を用いて固化し、その後軽く粉砕することにより、平均粒径が1〜2mm程度のペレット状とする。ペレット状とした計4種類の排ガス浄化用触媒をそれぞれ2g取り出し、固定床流通式反応器に充填する。
図3に示す如く、計4種類の排ガス浄化用触媒が充填された固定床流通式反応器に、窒素ガス(N2)、ストイキガス、窒素ガス、リッチ雰囲気ガスを順に流す。
ここで、ストイキガスは内燃機関においてストイキ燃焼した場合の排ガスを模したガスであり、ストイキガスの成分は、O2濃度が0.2wt%、CO濃度が0.5wt%、C3H6濃度が700ppm、NO濃度が0.28wt%、H2S濃度が30ppm、CO2濃度が14.5wt%、H2O濃度が3.0wt%、残りがN2である。
また、リッチ雰囲気ガスは空燃比がリッチ側に振れているときの排ガスを模し、かつ硫化水素を含まないガスであり、リッチ雰囲気ガスの成分は、C3H6濃度が700ppm、CO2濃度が14.5wt%、H2O濃度が3.0wt%、残りがN2である。
ここで、ストイキガスは内燃機関においてストイキ燃焼した場合の排ガスを模したガスであり、ストイキガスの成分は、O2濃度が0.2wt%、CO濃度が0.5wt%、C3H6濃度が700ppm、NO濃度が0.28wt%、H2S濃度が30ppm、CO2濃度が14.5wt%、H2O濃度が3.0wt%、残りがN2である。
また、リッチ雰囲気ガスは空燃比がリッチ側に振れているときの排ガスを模し、かつ硫化水素を含まないガスであり、リッチ雰囲気ガスの成分は、C3H6濃度が700ppm、CO2濃度が14.5wt%、H2O濃度が3.0wt%、残りがN2である。
まず、計4種類の排ガス浄化用触媒の温度を室温(25℃)から400℃に昇温するまで30分間窒素ガスを流し、次に計4種類の排ガス浄化用触媒の温度を400℃で2時間保持しつつストイキガスを流し、続いて計4種類の排ガス浄化用触媒の温度を650℃に昇温するまで20分間窒素ガスを流し、さらに計4種類の排ガス浄化用触媒の温度を650℃で2時間保持しつつリッチ雰囲気ガスを流し、最後にガスを止めて計4種類の排ガス浄化用触媒の温度を室温まで冷却する。なお、このときのガス流量は、ガスの種類に関わらず6.6(リットル/min)で一定に保持される。
図3に示すヒートパターンを実施している間、計4種類の排ガス浄化用触媒が充填された固定床流通式反応器から排出されるガス中に含まれる硫化水素の濃度を計測する。
図4は、XPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy;X線光電子分光法)により得られた計4種類の排ガス浄化用触媒の表面近傍(深さ数nm)のS元素の濃度(硫黄の表面濃度比)と、リッチ雰囲気ガスを流し始めてから5分間(図3中の斜線で示す部分)の固定床流通式反応器から排出されるガス中に含まれる硫化水素の濃度の平均値との関係を示すグラフである。
横軸に示すS元素の濃度は、酸素吸放出材20の表面の露出部分に被覆された被覆層40の厚さを反映するものであり、当該S元素の濃度は酸素吸放出材20に接触した硫酸水溶液の濃度が高いほど高い値を示している。
従って、当該S元素の濃度は酸素吸放出材20に接触した硫酸水溶液の濃度を調整することにより、酸素吸放出材20の表面の露出部分に被覆された被覆層40の厚さを調整することが可能である。
従って、当該S元素の濃度は酸素吸放出材20に接触した硫酸水溶液の濃度を調整することにより、酸素吸放出材20の表面の露出部分に被覆された被覆層40の厚さを調整することが可能である。
(D)表面の露出部分に被覆層40が形成されていない酸素吸放出材20を用いた排ガス浄化用触媒についての硫化水素濃度は約250ppmと高い値を示している。
これは、ストイキガスに含まれる硫化水素が酸素吸放出材20の表面で反応して硫酸塩化合物を形成し、これがリッチ雰囲気ガスを流しているときに還元されて大量の硫化水素を発生させたためである。
これは、ストイキガスに含まれる硫化水素が酸素吸放出材20の表面で反応して硫酸塩化合物を形成し、これがリッチ雰囲気ガスを流しているときに還元されて大量の硫化水素を発生させたためである。
これに対して、(A)0.01Nの硫酸水溶液に浸漬した酸素吸放出材20を用いた排ガス浄化用触媒についての硫化水素濃度は約50ppm、(B)0.1Nの硫酸水溶液に浸漬した酸素吸放出材20を用いた排ガス浄化用触媒についての硫化水素濃度は約30ppmと非常に低い値を示している。
これは、酸素吸放出材20の表面の露出部分に被覆されている被覆層40を構成している硫酸化合物が安定しているため、ストイキガスに接触しても被覆層40の表面に新たな硫酸化合物が形成されることが無く、還元雰囲気かつ高温のリッチ雰囲気ガスに接触しても被覆層40が分解して硫化水素を発生することがほとんど無いためである。
これは、酸素吸放出材20の表面の露出部分に被覆されている被覆層40を構成している硫酸化合物が安定しているため、ストイキガスに接触しても被覆層40の表面に新たな硫酸化合物が形成されることが無く、還元雰囲気かつ高温のリッチ雰囲気ガスに接触しても被覆層40が分解して硫化水素を発生することがほとんど無いためである。
また、(C)1Nの硫酸水溶液に浸漬した酸素吸放出材20を用いた排ガス浄化用触媒についての硫化水素濃度は約120ppmであり、(A)および(B)よりもやや高い値となっている。
これは、被覆層40の厚さをあまり大きくすると、却って被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を引き起こすことを示している。
さらに、本実施例の場合、酸素吸放出材20の表面の金属元素と硫酸との反応により酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物からなる被覆層40で被覆するものであるため、被覆層40の厚さを大きくした分だけ当初の原料と比べて酸素吸放出材20の実質的な体積が減少し、酸素吸放出材20の本来の機能である酸素吸放出能(排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵・放出を行うこと)が低下することとなる。この観点から見ても被覆層40の厚さをあまり大きくすることは望ましくない。
これは、被覆層40の厚さをあまり大きくすると、却って被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を引き起こすことを示している。
さらに、本実施例の場合、酸素吸放出材20の表面の金属元素と硫酸との反応により酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物からなる被覆層40で被覆するものであるため、被覆層40の厚さを大きくした分だけ当初の原料と比べて酸素吸放出材20の実質的な体積が減少し、酸素吸放出材20の本来の機能である酸素吸放出能(排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵・放出を行うこと)が低下することとなる。この観点から見ても被覆層40の厚さをあまり大きくすることは望ましくない。
従って、排ガス中の硫化水素濃度の低減を効率良く行うためには、XPSにより得られる被覆層40(硫酸化合物)のS元素の濃度(硫黄の表面濃度比)を1.5atomic%以上10atomic%以下とすることが望ましい。
以上の如く、本発明に係る排ガス浄化用触媒の実施の一形態である排ガス浄化用触媒1は、
貴金属粒30・30・・・が担持された酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆するものである。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
貴金属粒30・30・・・が担持された酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆するものである。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、排ガス浄化用触媒1の被覆層40を構成する硫酸化合物は酸素吸放出材20に含まれる金属元素であるセリアを含むもの、すなわちセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)である。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、酸素吸放出材20の表面に所定濃度の硫酸水溶液を接触させることにより容易に酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物で被覆することが可能であり、製造時の作業性に優れる。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、酸素吸放出材20の表面に所定濃度の硫酸水溶液を接触させることにより容易に酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物で被覆することが可能であり、製造時の作業性に優れる。
また、排ガス浄化用触媒1の酸素吸放出材20は、
セリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20は排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵および放出(貴金属粒30・30・・・への酸素の供給)を効率良く行うことが可能であり、排ガスの浄化(排ガス中の一酸化炭素および炭化水素の酸化および窒素酸化物の還元)を効率良く行うことが可能である。
セリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20は排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵および放出(貴金属粒30・30・・・への酸素の供給)を効率良く行うことが可能であり、排ガスの浄化(排ガス中の一酸化炭素および炭化水素の酸化および窒素酸化物の還元)を効率良く行うことが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1は、
被覆層40を構成する硫酸化合物における硫黄の表面濃度比(S元素の濃度)を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
被覆層40を構成する硫酸化合物における硫黄の表面濃度比(S元素の濃度)を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1は、
被覆層40に施す熱処理(本実施例の場合、大気焼成工程S221)の温度を600℃以上700℃以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物(の構造)が安定し、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触しても被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
被覆層40に施す熱処理(本実施例の場合、大気焼成工程S221)の温度を600℃以上700℃以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物(の構造)が安定し、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触しても被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
また、本発明に係る排ガス浄化用触媒の製造方法の実施の一形態である排ガス浄化用触媒1の製造方法は、
酸素吸放出能を有する酸素吸放出材20に貴金属粒30・30・・・を担持する貴金属担持工程S100と、
酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆する硫酸化合物被覆工程S200と、
を具備するものである。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
酸素吸放出能を有する酸素吸放出材20に貴金属粒30・30・・・を担持する貴金属担持工程S100と、
酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆する硫酸化合物被覆工程S200と、
を具備するものである。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、本発明に係る排ガス浄化用触媒の製造方法の実施の一形態である排ガス浄化用触媒1の製造方法は、
排ガス浄化用触媒1の被覆層40を構成する硫酸化合物は酸素吸放出材20に含まれる金属元素であるセリアを含むもの、すなわちセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)である。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、酸素吸放出材20の表面に所定濃度の硫酸水溶液を接触させることにより容易に酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物で被覆することが可能であり、製造時の作業性に優れる。
排ガス浄化用触媒1の被覆層40を構成する硫酸化合物は酸素吸放出材20に含まれる金属元素であるセリアを含むもの、すなわちセリウムの硫酸化合物(Ce2(SO4)3)である。
このように構成することにより、排ガス中に含まれる硫黄酸化物と酸素吸放出材20とが反応して酸素吸放出材20の表面に新たに硫酸化合物を形成することを防止することが可能であり、排ガス浄化用触媒1が還元雰囲気かつ高温の排ガスと接触してもほとんど硫化水素が発生することがない。
その結果、排ガス中の硫化水素濃度の(一時的な)上昇を防止することが可能である。
なお、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20の表面に担持されるため、貴金属粒30・30・・・が酸素吸放出材20と排ガスとの間で酸素の吸蔵・放出を行うための経路となる。従って、酸素吸放出材20の露出部分が被覆層40に被覆されていても酸素吸放出材20の酸素吸放出能が実質的に損なわれることはない。
また、酸素吸放出材20の表面に所定濃度の硫酸水溶液を接触させることにより容易に酸素吸放出材20の表面を硫酸化合物で被覆することが可能であり、製造時の作業性に優れる。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法における酸素吸放出材20は、
セリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20は排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵および放出(貴金属粒30・30・・・への酸素の供給)を効率良く行うことが可能であり、排ガスの浄化(排ガス中の一酸化炭素および炭化水素の酸化および窒素酸化物の還元)を効率良く行うことが可能である。
セリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなるものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20は排ガス中の酸素濃度に応じて酸素の吸蔵および放出(貴金属粒30・30・・・への酸素の供給)を効率良く行うことが可能であり、排ガスの浄化(排ガス中の一酸化炭素および炭化水素の酸化および窒素酸化物の還元)を効率良く行うことが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法は、
被覆層40を構成する硫酸化合物における硫黄の表面濃度比(S元素の濃度)を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
被覆層40を構成する硫酸化合物における硫黄の表面濃度比(S元素の濃度)を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法の貴金属担持工程S100は、
酸素吸放出材20の表面に貴金属塩水溶液(ジニトロアンミンPt硝酸水溶液)を接触させる貴金属塩水溶液接触工程S110と、
酸素吸放出材20を300℃、1時間で焼成する第一焼成工程S120と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面に貴金属粒30・30・・・を容易かつ均一に分散した状態で担持することが可能である。
酸素吸放出材20の表面に貴金属塩水溶液(ジニトロアンミンPt硝酸水溶液)を接触させる貴金属塩水溶液接触工程S110と、
酸素吸放出材20を300℃、1時間で焼成する第一焼成工程S120と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面に貴金属粒30・30・・・を容易かつ均一に分散した状態で担持することが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法の硫酸化合物被覆工程S200は、
酸素吸放出材20に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる硫酸水溶液接触工程S210と、
酸素吸放出材20を所定の温度および時間で焼成する第二焼成工程S220と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を容易に形成することが可能である。
酸素吸放出材20に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる硫酸水溶液接触工程S210と、
酸素吸放出材20を所定の温度および時間で焼成する第二焼成工程S220と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面に硫酸化合物からなる被覆層40を容易に形成することが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法の第二焼成工程S220は、
酸素吸放出材20を大気中にて所定の温度および時間で焼成する大気焼成工程S221と、
酸素吸放出材20を還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する還元焼成工程S222と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面の露出部分に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆する過程で一時的に貴金属粒30・30・・・の表面に形成される貴金属の硫酸化合物等を再度分解することが可能であり、貴金属粒30・30・・・の触媒活性を高く保持することが可能である。
酸素吸放出材20を大気中にて所定の温度および時間で焼成する大気焼成工程S221と、
酸素吸放出材20を還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する還元焼成工程S222と、
を具備するものである。
このように構成することにより、酸素吸放出材20の表面の露出部分に硫酸化合物からなる被覆層40を被覆する過程で一時的に貴金属粒30・30・・・の表面に形成される貴金属の硫酸化合物等を再度分解することが可能であり、貴金属粒30・30・・・の触媒活性を高く保持することが可能である。
また、排ガス浄化用触媒1の製造方法は、
被覆層40に施す熱処理(本実施例の場合、大気焼成工程S221)の温度を600℃以上700℃以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物(の構造)が安定し、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触しても被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
被覆層40に施す熱処理(本実施例の場合、大気焼成工程S221)の温度を600℃以上700℃以下とするものである。
このように構成することにより、被覆層40を構成する硫酸化合物(の構造)が安定し、還元雰囲気かつ高温の排ガスに接触しても被覆層40を構成する硫酸化合物の分解による硫化水素の発生を防止することが可能である。
1 排ガス浄化用触媒
20 酸素吸放出材
30 貴金属粒(貴金属)
40 被覆層(硫酸化合物)
20 酸素吸放出材
30 貴金属粒(貴金属)
40 被覆層(硫酸化合物)
Claims (11)
- 貴金属が担持された酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
- 前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とすることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 酸素吸放出能を有する酸素吸放出材に貴金属を担持する貴金属担持工程と、
前記酸素吸放出材の表面に硫酸化合物を被覆する硫酸化合物被覆工程と、
を具備することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。 - 前記硫酸化合物は前記酸素吸放出材に含まれる金属元素を含むことを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
- 前記酸素吸放出材はセリア、またはセリアとジルコニア、チタニア、アルミナのうちの少なくとも一種類との固溶体からなることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
- 前記硫酸化合物における硫黄の表面濃度比を1.5atomic%以上10.0atomic%以下とすることを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
- 前記貴金属担持工程は、
前記酸素吸放出材に貴金属塩水溶液を接触させる貴金属塩水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第一焼成工程と、
を具備することを特徴とする請求項5から請求項8までのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 - 前記硫酸化合物被覆工程は、
前記酸素吸放出材に所定の濃度の硫酸水溶液を接触させる硫酸水溶液接触工程と、
前記酸素吸放出材を所定の温度および時間で焼成する第二焼成工程と、
を具備することを特徴とする請求項5から請求項9までのいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。 - 前記第二焼成工程は、
前記酸素吸放出材を大気中にて所定の温度および時間で焼成する大気焼成工程と、
前記酸素吸放出材を還元雰囲気にて所定の温度および時間で焼成する還元焼成工程と、
を具備することを特徴とする請求項10に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
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