JP2009082880A - Exhaust gas cleaning catalyst apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas cleaning catalyst apparatus reducing an exhaust amount of H<SB>2</SB>S and exhibiting a high cleaning performance. <P>SOLUTION: In the exhaust gas cleaning catalyst apparatus, an upstream side catalyst 3 arranged in an upstream side in a circulation direction of the exhaust gas and a downstream side catalyst 4 arranged in a downstream side in the circulation direction of the exhaust gas are provided on an exhaust passage 2 of an engine 1. The downstream side catalyst 4 contains a rhodium-doped type composite oxide containing cerium (Ce) and a Ni component, and the upstream side catalyst 3 contains an oxygen occlusion material containing cerium (Ce) other than the rhodium-doped composite oxide and a Ni component. The exhaust gas cleaning catalyst apparatus is used, which is characterized in that a ratio of Ni relative to CeO<SB>2</SB>in the upstream side catalyst 3 is 15 mass% to 20 mass% and a ratio of Ni relative to CeO<SB>2</SB>in the downstream side catalyst 4 is 10 mass% to 60 mass%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスの浄化に有用な排気ガス浄化触媒装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst device useful for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine.

エンジンから排出される排気ガスを浄化させる排気ガス浄化触媒装置としては、例えば、エンジンマニホールドにおける排気ガスの合流部に直結して配設されるマニホールド触媒(直結触媒、クローズカップルド触媒)と、その下流に配設される床下触媒とが備えられているものが知られている。この場合、マニホールド触媒は、エンジンに近いため、特にエンジン始動時等の排気ガス温度が低いときに、排気ガスをできるだけ早く昇温させて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の未燃排気ガスの浄化を行い、床下触媒は、特に通常運転時や高速運転時等に、前記マニホールド触媒で浄化しきれなかった排気ガスを浄化するようになっている。   As an exhaust gas purification catalyst device for purifying exhaust gas exhausted from an engine, for example, a manifold catalyst (directly connected catalyst, closed coupled catalyst) disposed directly connected to a joint part of exhaust gas in an engine manifold, The one provided with the underfloor catalyst arrange | positioned downstream is known. In this case, since the manifold catalyst is close to the engine, particularly when the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is started, the exhaust gas is heated up as soon as possible so that hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), etc. The exhaust gas is purified, and the underfloor catalyst purifies exhaust gas that could not be purified by the manifold catalyst, especially during normal operation or high speed operation.

これらの触媒は、それぞれ酸素吸蔵材が含有されていることが多く、排気ガスが酸素過剰状態(A/Fリーン状態)のときは酸素を吸蔵し、酸素不足状態(A/Fリッチ状態)のときは酸素を放出することにより、排気ガスの空燃比(A/F)を略ストイキ状態にすることで触媒活性を高め、浄化性能を高めている。   Each of these catalysts often contains an oxygen storage material. When the exhaust gas is in an oxygen-excess state (A / F lean state), it stores oxygen and is in an oxygen-deficient state (A / F rich state). In some cases, oxygen is released to bring the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas into a substantially stoichiometric state, thereby increasing the catalytic activity and improving the purification performance.

一方、エンジンの燃料であるガソリンや潤滑剤であるエンジンオイル等には、硫黄(S)が含まれているので、エンジンから排出される排気ガスには、硫黄酸化物等のS成分が含有されている。このS成分によって、排気ガス浄化触媒装置に備えられる排気ガス浄化用触媒は、S被毒が生じ、触媒活性が低下することが知られている。   On the other hand, since gasoline (engine fuel) and engine oil (lubricant) contain sulfur (S), the exhaust gas discharged from the engine contains sulfur components such as sulfur oxides. ing. It is known that the exhaust gas purifying catalyst provided in the exhaust gas purifying catalyst device causes S poisoning due to the S component, and the catalytic activity is lowered.

さらに、このS成分は、排気ガス浄化用触媒に含まれている酸素吸蔵放出材に酸化物の形態で吸着されやすい。そして、排気ガスが酸素不足状態となったときに硫化水素(HS)に転化され排出される。HSは、異臭成分として知られ、その排出量を低減させることが求められる。また、排気ガス浄化用触媒は、このHSによっても、S被毒が生じ、触媒活性が低下する。 Furthermore, this S component is easily adsorbed in the form of oxides on the oxygen storage / release material contained in the exhaust gas purification catalyst. When the exhaust gas is in an oxygen-deficient state, it is converted into hydrogen sulfide (H 2 S) and discharged. H 2 S is known as an off-flavor component and is required to reduce its emission amount. Further, the exhaust gas purifying catalyst is also poisoned by S due to this H 2 S, and the catalytic activity is lowered.

そこで、このHSの発生を抑制させ、HSの排出量や排気ガス浄化用触媒のS被毒を低減させるために、遷移金属であるニッケル(Ni)やその酸化物(NiO)等のNi成分を排気ガス浄化用触媒に含有させる。そうすることで、Ni成分が、S成分をトラップして、硫化Niとなり、HSの発生を抑制できることが知られている。 Therefore, in order to suppress the generation of H 2 S and reduce the H 2 S emission amount and the S poisoning of the exhaust gas purification catalyst, nickel (Ni) which is a transition metal, its oxide (NiO), etc. The Ni component is contained in the exhaust gas purification catalyst. By doing so, it is known that the Ni component traps the S component, becomes Ni sulfide, and can suppress the generation of H 2 S.

このようなNiやNiOを含有する排気ガス浄化用触媒の一例としては、例えば、特許文献1に、担体基材と、該担体基材の表面に形成された酸化ニッケルを含む活性アルミナ被覆層と、該活性アルミナ被覆層に担持された酸化セリウムと酸化ジルコニウムとの複合酸化物と、前記活性アルミナ被覆層に担持された貴金属触媒とからなる排気ガス浄化用触媒が開示されている。   As an example of such an exhaust gas purifying catalyst containing Ni or NiO, for example, Patent Document 1 discloses a support base material and an active alumina coating layer containing nickel oxide formed on the surface of the support base material. An exhaust gas purifying catalyst comprising a composite oxide of cerium oxide and zirconium oxide supported on the activated alumina coating layer and a noble metal catalyst supported on the activated alumina coating layer is disclosed.

また、特許文献2には、担体上に、複数の触媒層が層状に形成されている排気ガス浄化用触媒において、最上層の触媒層よりも下層側に位置している所定の触媒層が酸化ニッケルとパラジウムとを含んでいる排気ガス浄化用触媒が開示されている。
特開平1−242149号公報 特開平8−290063号公報
Further, in Patent Document 2, in an exhaust gas purifying catalyst in which a plurality of catalyst layers are formed in layers on a carrier, a predetermined catalyst layer located on a lower layer side than the uppermost catalyst layer is oxidized. An exhaust gas purifying catalyst containing nickel and palladium is disclosed.
JP-A-1-242149 JP-A-8-290063

上記のようなNiやNiOを含有する排気ガス浄化用触媒は、上述のように、HSの発生を抑制できることが知られている。従って、マニホールド触媒と床下触媒とを備える場合も、各触媒にそれぞれS成分をトラップするNi成分を添加することが好ましい。また、HSの発生をより抑制させるために、Ni成分の添加量を増加させると、確かにHSの排出量の低減には効果があるが、HC、CO及びNOx等の浄化性能の低下を引き起こすという問題が生じた。 As described above, it is known that the exhaust gas purifying catalyst containing Ni or NiO as described above can suppress the generation of H 2 S. Therefore, even when a manifold catalyst and an underfloor catalyst are provided, it is preferable to add a Ni component that traps the S component to each catalyst. Further, increasing the amount of Ni component added to further suppress the generation of H 2 S is certainly effective in reducing the amount of H 2 S discharged, but purification performance of HC, CO, NOx, etc. The problem of causing a drop in

本発明は、HSの排出量を低減するとともに、高い浄化性能を発揮する排気ガス浄化触媒装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification catalyst device that reduces H 2 S emission and exhibits high purification performance.

本発明の排気ガス浄化触媒装置は、エンジンの排気通路に、排気ガスの流通方向の上流側に配置される上流側触媒と、排気ガスの流通方向の下流側に配置される下流側触媒とが設けられる排気ガス浄化触媒装置であって、前記下流側触媒が、セリウム(Ce)を含む酸素吸蔵材の結晶格子点又は格子点間にロジウムが配置されているロジウムドープ型複合酸化物と、少なくともニッケル(Ni)及び酸化ニッケル(NiO)のいずれか一方とを含有し、前記上流側触媒が、前記ロジウムドープ型複合酸化物以外のセリウム(Ce)を含む酸素吸蔵材と、少なくともニッケル(Ni)及び酸化ニッケル(NiO)のいずれか一方とを含有し、前記上流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が、15質量%以上20質量%以下であり、前記下流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が、10質量%以上60質量%以下であることを特徴とする。 The exhaust gas purifying catalyst device of the present invention includes an upstream catalyst disposed upstream of the exhaust gas flow direction and a downstream catalyst disposed downstream of the exhaust gas flow direction in the exhaust passage of the engine. An exhaust gas purification catalyst device provided, wherein the downstream catalyst is a rhodium-doped complex oxide in which rhodium is disposed between crystal lattice points or lattice points of an oxygen storage material containing cerium (Ce), and at least One of nickel (Ni) and nickel oxide (NiO), wherein the upstream catalyst contains cerium (Ce) other than the rhodium-doped composite oxide, and at least nickel (Ni) And nickel oxide (NiO), and the ratio of Ni to CeO 2 in the upstream catalyst is 15 mass% or more and 20 mass% or less, The ratio of Ni to CeO 2 in the downstream catalyst is 10% by mass or more and 60% by mass or less.

この構成によれば、排気ガスは、上流側触媒と下流側触媒とを通過して、上流側触媒及び下流側触媒の双方で、HC、CO及びNOx等の浄化を行うので、各触媒の浄化性能が、ニッケルが添加されない場合より、多少低下していても、最終的なHC、CO及びNOx等の排出量が少なく、高い浄化性能が維持されている。また、上流側触媒及び下流側触媒の双方で、HSの発生が抑制されるので、各触媒でのHSの発生を抑制する効果が、Niを多量に添加した場合より、多少低くても、最終的なHS排出量を低減できる。 According to this configuration, the exhaust gas passes through the upstream side catalyst and the downstream side catalyst, and purifies HC, CO, NOx, etc. in both the upstream side catalyst and the downstream side catalyst. Even if the performance is somewhat lower than when nickel is not added, the final emission of HC, CO, NOx, etc. is small, and high purification performance is maintained. Moreover, since the generation of H 2 S is suppressed in both the upstream catalyst and the downstream catalyst, the effect of suppressing the generation of H 2 S in each catalyst is somewhat lower than when a large amount of Ni is added. However, the final H 2 S emission can be reduced.

また、下流側触媒に含まれる酸素吸蔵材が、結晶格子点又は格子点間にロジウムが配置されているロジウムドープ型複合酸化物である。このような複合酸化物は、酸素吸蔵・放出速度が高く、また、酸素吸蔵量が多いので、排気ガスの酸素濃度が変動しても、好適な酸素濃度を容易に調整することができ、下流側触媒を有効に働かせことができる。すなわち、上流側触媒で浄化しきれなかった排気ガスを下流側触媒で効率的に浄化できる。このことからも、高い浄化性能を発揮することができる。   The oxygen storage material contained in the downstream catalyst is a rhodium-doped complex oxide in which rhodium is disposed between crystal lattice points or lattice points. Such a complex oxide has a high oxygen storage / release rate and a large amount of oxygen storage, so even if the oxygen concentration of the exhaust gas fluctuates, a suitable oxygen concentration can be easily adjusted, and the downstream The side catalyst can work effectively. That is, exhaust gas that could not be purified by the upstream catalyst can be efficiently purified by the downstream catalyst. Also from this, high purification performance can be exhibited.

従って、本発明の排気ガス浄化触媒装置は、HSの排出量を低減するとともに、高い浄化性能を発揮することができる。 Therefore, the exhaust gas purification catalyst device of the present invention can exhibit high purification performance while reducing the discharge amount of H 2 S.

また、前記上流側触媒及び前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物が、ジルコニウム及びネオジムを含むことが好ましい。このような複合酸化物は、酸素吸蔵量が多く、排気ガスの酸素濃度が変動しても、触媒を有効に働かせ、浄化性能をより高めることができる。   Moreover, it is preferable that the said complex oxide contained in the said upstream catalyst and the said downstream catalyst contains a zirconium and neodymium. Such a complex oxide has a large oxygen storage amount, and even if the oxygen concentration of the exhaust gas fluctuates, the catalyst can work effectively and the purification performance can be further improved.

また、前記上流側触媒における酸化セリウムに対するニッケルの比率が、前記下流側触媒における酸化セリウムに対するニッケルの比率より大きいことが好ましい。この構成によれば、上流側触媒で、HSの発生の抑制をより効果的に抑制することにより、下流側触媒のS被毒をより抑制し、さらに、下流側触媒で、上流側触媒で浄化しきれなかったHC、CO及びNOx等を下流側触媒でより効率的に浄化できる。 The ratio of nickel to cerium oxide in the upstream catalyst is preferably larger than the ratio of nickel to cerium oxide in the downstream catalyst. According to this configuration, the upstream catalyst suppresses the generation of H 2 S more effectively, thereby further suppressing the S-poisoning of the downstream catalyst. HC, CO, NOx, etc. that could not be purified by the above can be more efficiently purified by the downstream catalyst.

また、前記上流側触媒及び前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物が、触媒貴金属が担持されたものであることが好ましい。この構成によれば、HC、CO及びNOx等の浄化をより効率的の行うことができ、より高い浄化性能を発揮できる。   Moreover, it is preferable that the composite oxide contained in the upstream catalyst and the downstream catalyst is a catalyst on which a catalyst noble metal is supported. According to this configuration, HC, CO, NOx, and the like can be purified more efficiently, and higher purification performance can be exhibited.

また、前記上流側触媒に含まれる前記複合酸化物に担持されている触媒貴金属が、パラジウム及びロジウムであって、前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物に担持されている触媒貴金属が、白金及びロジウムであることが好ましい。   Further, the catalyst noble metal supported on the composite oxide contained in the upstream catalyst is palladium and rhodium, and the catalyst noble metal supported on the composite oxide contained in the downstream catalyst is platinum. And rhodium are preferred.

本発明によれば、HSの排出量を低減するとともに、高い浄化性能を発揮することができる。 According to the present invention, while reducing the emission of H 2 S, it can exhibit high purifying performance.

本発明の実施形態に係る排気ガス浄化触媒装置について説明する。   An exhaust gas purifying catalyst device according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、排気ガス浄化触媒装置を示す概略図である。排気ガス浄化触媒装置は、自動車のエンジン1に接続された排気通路2に、上流側触媒3と下流側触媒4とがそれぞれ充填されて構成されている。上流側触媒3は、排気ガスの流通方向の上流側に配置され、下流側触媒4は、排気ガスの流通方向の下流側に配置される。また、上流側触媒3と下流側触媒4とは、離間して設けられ、それぞれ排気ガス中に存在するHC、CO及びNOx等の大気汚染物質を浄化する。   FIG. 1 is a schematic view showing an exhaust gas purification catalyst device. The exhaust gas purification catalyst device is configured by filling an exhaust passage 2 connected to an engine 1 of an automobile with an upstream catalyst 3 and a downstream catalyst 4 respectively. The upstream catalyst 3 is disposed upstream of the exhaust gas flow direction, and the downstream catalyst 4 is disposed downstream of the exhaust gas flow direction. Further, the upstream catalyst 3 and the downstream catalyst 4 are provided apart from each other, and purify air pollutants such as HC, CO, and NOx present in the exhaust gas, respectively.

まず、上流側触媒3について説明する。前記上流側触媒3は、酸素吸蔵能を有し、Ceを含む複合酸化物と、少なくともNi及びNiOのいずれか一方であるNi成分とを含有し、CeOに対するNiの比率が、15質量%以上20質量%以下である。この比率が15質量%未満であると、HSの発生を抑制する効果が低くなり、上流側触媒3及び下流側触媒4に担持されている触媒貴金属のS被毒による触媒活性の低下やHSの排出量の増加を引き起こす傾向がある。また、この比率が20質量%を超えると、上流側触媒3の触媒活性が低下する傾向にある。 First, the upstream catalyst 3 will be described. The upstream catalyst 3 has an oxygen storage capacity, contains a composite oxide containing Ce, and at least a Ni component that is one of Ni and NiO, and the ratio of Ni to CeO 2 is 15% by mass. It is 20 mass% or less. If this ratio is less than 15% by mass, the effect of suppressing the generation of H 2 S is reduced, and the catalytic activity is reduced due to S poisoning of the catalyst noble metal supported on the upstream side catalyst 3 and the downstream side catalyst 4. There is a tendency to cause an increase in H 2 S emissions. Moreover, when this ratio exceeds 20 mass%, it exists in the tendency for the catalytic activity of the upstream catalyst 3 to fall.

前記複合酸化物は、後述のRhドープ型複合酸化物以外の複合酸化物であり、ジルコニウム(Zr)及びネオジム(Nd)をさらに含んでいるものが好ましい。また、前記複合酸化物は、基本的には触媒貴金属が担持されたものが好ましく、上流側触媒3に担持される触媒貴金属としては、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、及びロジウム(Rh)等から選択される少なくとも1種が例示され、PdとRhとの2種が担持されていることが特に好ましい。   The composite oxide is a composite oxide other than the Rh-doped composite oxide described later, and preferably further contains zirconium (Zr) and neodymium (Nd). In addition, the composite oxide preferably basically has a catalyst noble metal supported thereon. Examples of the catalyst noble metal supported on the upstream catalyst 3 include platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium ( Rh) and the like are exemplified, and it is particularly preferable that two types of Pd and Rh are supported.

上流側触媒3は、上述のような触媒であればよいが、具体的には、以下のような触媒が例示される。上流側触媒3としては、例えば、触媒担体として、コーディエライトやSiC,Si等の耐熱性セラミックスにより形成されたハニカム状担体を用い、その上に、下側触媒層(下層)が形成され、この下側触媒層の上にさらに上側触媒層(上層)が形成されている。ここで、触媒担体として、ハニカム状担体を用いているが、触媒担体として用いられるものであればよく、ハニカム状担体に限定されない。 The upstream catalyst 3 may be any catalyst as described above. Specifically, the following catalysts are exemplified. As the upstream catalyst 3, for example, a honeycomb-shaped carrier formed of heat-resistant ceramics such as cordierite or SiC, Si 3 N 4 is used as a catalyst carrier, and a lower catalyst layer (lower layer) is formed thereon. The upper catalyst layer (upper layer) is further formed on the lower catalyst layer. Here, a honeycomb carrier is used as the catalyst carrier, but any catalyst carrier may be used as long as it is used as a catalyst carrier, and the catalyst carrier is not limited to the honeycomb carrier.

上記下層は、例えば、触媒貴金属であるPdが担持された触媒基材を含み、前記触媒基材として、ランタン(La)含有アルミナ及びCeとZrとLaとイットリウム(Y)とアルミニウム(Al)とを含む複合酸化物(Ce・Zr・La・Y・Al複合酸化物)が用いられている。ここで、La含有アルミナとしては、例えば、La含有率が4質量%であるアルミナ等が挙げられ、Ce・Zr・La・Y・Al複合酸化物としては、例えば、CeO含有率が10質量%で、且つアルミナ含有率が約80質量%である複合酸化物等が挙げられる。 The lower layer includes, for example, a catalyst base on which Pd which is a catalyst noble metal is supported. As the catalyst base, lanthanum (La) -containing alumina, Ce, Zr, La, yttrium (Y), and aluminum (Al) are included. A composite oxide containing Ce (Zr / La / Y / Al composite oxide) is used. Here, as the La-containing alumina, for example, La 2 O 3 content include alumina is 4 wt%, as the Ce · Zr · La · Y · Al composite oxide, for example, CeO 2 content 10% by mass and a composite oxide having an alumina content of about 80% by mass.

そして、この下層は、パラジウムの排気ガス浄化性能及び耐熱性を高めるために助触媒(OSC)として、CeO、及びZrとCeとNdとを含む複合酸化物(Zr・Ce・Nd複合酸化物)を含み、各成分の結合性を高めるためのバインダとしてジルコニアを含み、さらに、HSの発生やPdのS被毒等を抑制するためのNi成分としてNiOを含んでいる。なお、ZrOは、CeOの耐熱性を高める機能をも有する。ここで、Zr・Ce・Nd複合酸化物としては、例えば、CeO含有率が35質量%である複合酸化物等が挙げられ、NiOとしては、NiO粉末等が挙げられる。なお、Ni成分として、NiOを例示したが、Ni粉末等のNiであってもよい。 This lower layer is made of CeO 2 and a composite oxide containing Zr, Ce and Nd (Zr · Ce · Nd composite oxide) as a co-catalyst (OSC) in order to enhance the exhaust gas purification performance and heat resistance of palladium. ) And zirconia as a binder for enhancing the binding of each component, and NiO as a Ni component for suppressing generation of H 2 S, S poisoning of Pd, and the like. ZrO 2 also has a function of increasing the heat resistance of CeO 2 . Here, examples of the Zr / Ce / Nd composite oxide include a composite oxide having a CeO 2 content of 35 mass%, and examples of NiO include NiO powder. In addition, although NiO was illustrated as Ni component, Ni, such as Ni powder, may be sufficient.

また、下層の上記各成分は、例えば、La含有アルミナが45g/L、Ce・Zr・La・Y・Al複合酸化物が20g/L、CeOが6g/L、Zr・Ce・Nd複合酸化物が6g/Lとなるように含有させ、NiOは、上記所定の比率となるように含有させ、残部は、バインダとしてのジルコニアである。 In addition, the above components of the lower layer are, for example, 45 g / L for La-containing alumina, 20 g / L for Ce · Zr · La · Y · Al composite oxide, 6 g / L for CeO 2 , and Zr · Ce · Nd composite oxide. A product is contained so that it may become 6 g / L, NiO is contained so that it may become the said predetermined ratio, and the remainder is zirconia as a binder.

また、上記上層は、例えば、触媒貴金属であるRhが担持された触媒基材を含み、前記触媒基材として、ZrとLaとの複合酸化物を含むアルミナ(Zr・La複合酸化物含有アルミナ)及びZr・Ce・Nd複合酸化物が用いられている。ここで、Zr・Ce・Nd複合酸化物としては、例えば、CeO含有率が10質量%である複合酸化物等が挙げられる。 The upper layer includes, for example, a catalyst base on which Rh, which is a catalyst noble metal, is supported, and the catalyst base includes alumina containing a composite oxide of Zr and La (Zr / La composite oxide-containing alumina). And Zr / Ce / Nd composite oxides are used. Here, as the Zr / Ce / Nd composite oxide, for example, a composite oxide having a CeO 2 content of 10 mass% can be cited.

そして、この上層は、さらにLa含有アルミナを含み、各成分の結合性を高めるためのバインダとしてジルコニアを含み、さらに、HSの発生やPdのS被毒等を抑制するためのNi成分としてNiOを含んでいる。ここで、La含有アルミナとしては、例えば、La含有率が4質量%であるアルミナ等が挙げられ、NiOとしては、NiO粉末等が挙げられる。なお、Ni成分として、NiOを例示したが、Ni粉末等のNiであってもよい。 And this upper layer further contains La-containing alumina, contains zirconia as a binder for enhancing the binding of each component, and further, as a Ni component for suppressing generation of H 2 S, S poisoning of Pd, and the like. NiO is included. Here, as the La-containing alumina, for example, La 2 O 3 content include alumina is 4 wt%, the NiO, NiO powders, and the like. In addition, although NiO was illustrated as Ni component, Ni, such as Ni powder, may be sufficient.

また、上層の上記各成分は、例えば、La・Zr含有アルミナが30g/L、Zr・Ce・Nd複合酸化物が75g/L、La含有アルミナが15g/Lとなるように含有させ、NiOは、上記所定の比率となるように含有させ、残部は、バインダとしてのジルコニアである。   In addition, each of the above components in the upper layer is contained so that, for example, La · Zr-containing alumina is 30 g / L, Zr · Ce · Nd composite oxide is 75 g / L, and La-containing alumina is 15 g / L. The above-mentioned predetermined ratio is included, and the balance is zirconia as a binder.

次に、上記例示の上流側触媒3の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the above illustrated upstream catalyst 3 will be described.

まず、La含有アルミナ及びCe・Zr・La・Y・Al複合酸化物にPdを担持(後担持)させる。そして、Pdが担持されたLa含有アルミナ及びCe・Zr・La・Y・Al複合酸化物と、CeOと、Zr・Ce・Nd複合酸化物と、NiOと、硝酸ジルコニルとを所定量混合し、さらに適量の水を加えてスラリーとする。このスラリーをハニカム担体上にウォッシュコートする。このウォッシュコートされたハニカム担体を、150℃で乾燥、500℃で焼結して、ハニカム担体上に下層を形成する。 First, Pd is supported (post-supported) on La-containing alumina and Ce · Zr · La · Y · Al composite oxide. Then, Pd-supported La-containing alumina and Ce · Zr · La · Y · Al composite oxide, CeO 2 , Zr · Ce · Nd composite oxide, NiO, and zirconyl nitrate are mixed in a predetermined amount. Further, an appropriate amount of water is added to form a slurry. This slurry is wash-coated on the honeycomb carrier. The wash-coated honeycomb carrier is dried at 150 ° C. and sintered at 500 ° C. to form a lower layer on the honeycomb carrier.

次に、La・Zr含有アルミナ及びZr・Ce・Nd複合酸化物にRhを担持(後担持)させる。そして、Rhが担持されたLa・Zr含有アルミナ及びZr・Ce・Nd複合酸化物と、La含有アルミナと、NiOと、硝酸ジルコニルとを所定量混合し、さらに適量の水を加えてスラリーとする。このスラリーを下層が形成されたハニカム担体上にウォッシュコートする。このウォッシュコートされたハニカム担体を、150℃で乾燥、500℃で焼結して、下層上に上層を形成する。   Next, Rh is supported (post-supported) on the La · Zr-containing alumina and the Zr · Ce · Nd composite oxide. Then, a predetermined amount of Rh-supported La · Zr-containing alumina and Zr · Ce · Nd composite oxide, La-containing alumina, NiO, and zirconyl nitrate is mixed, and an appropriate amount of water is added to form a slurry. . This slurry is wash-coated on the honeycomb carrier on which the lower layer is formed. The wash-coated honeycomb carrier is dried at 150 ° C. and sintered at 500 ° C. to form an upper layer on the lower layer.

以上のように、上流側触媒3が製造される。   As described above, the upstream catalyst 3 is manufactured.

次に、下流側触媒4について説明する。前記下流側触媒4は、酸素吸蔵能を有し、Ceを含む複合酸化物と、少なくともNi及びNiOのいずれか一方であるNi成分とを含有し、CeOに対するNiの比率が、10質量%以上60質量%以下である。この比率が10質量%未満であると、HSの発生を抑制する効果が低くなり、下流側触媒4に担持されている触媒貴金属のS被毒による触媒活性の低下やHSの排出量の増加を引き起こす傾向がある。また、この比率が60質量%を超えると、下流側触媒4の触媒活性が低下する傾向にある。また、上流側触媒3におけるCeOに対するNiの比率が、下流側触媒4におけるCeOに対するNiの比率より大きいことが好ましい。 Next, the downstream catalyst 4 will be described. The downstream catalyst 4 has an oxygen storage capacity, contains a composite oxide containing Ce, and at least a Ni component that is one of Ni and NiO, and the ratio of Ni to CeO 2 is 10% by mass. It is 60 mass% or less. When this ratio is less than 10% by mass, the effect of suppressing the generation of H 2 S is reduced, and the catalytic activity decreases due to S poisoning of the catalyst noble metal supported on the downstream side catalyst 4 and the H 2 S is discharged. There is a tendency to cause an increase in quantity. Moreover, when this ratio exceeds 60 mass%, it exists in the tendency for the catalyst activity of the downstream catalyst 4 to fall. Further, the ratio of Ni to CeO 2 in the upstream catalyst 3 is preferably larger than the ratio of Ni to CeO 2 in the downstream catalyst 4.

前記Ceを含む複合酸化物は、結晶格子点又は格子点間にRhが配置されているRhドープ型複合酸化物であり、Zr及びNdをさらに含んでいるものが好ましい。また、前記Ceを含む複合酸化物は、基本的には触媒貴金属が担持されたものが好ましく、下流側触媒4に担持される触媒貴金属としては、例えば、Pt、Pd及びRh等から選択される少なくとも1種が例示され、PtとRhとの2種が担持されていることが特に好ましい。   The complex oxide containing Ce is a Rh-doped complex oxide in which Rh is arranged between crystal lattice points or between lattice points, and preferably further contains Zr and Nd. In addition, the composite oxide containing Ce is basically preferably a catalyst noble metal supported, and the catalyst noble metal supported on the downstream catalyst 4 is selected from, for example, Pt, Pd, Rh, and the like. At least one type is exemplified, and it is particularly preferable that two types of Pt and Rh are supported.

下流側触媒4は、上述のような触媒であればよいが、具体的には、以下のような触媒が例示される。下流側触媒4としては、例えば、触媒担体として、上流側触媒3と同様、コーディエライトやSiC,Si等の耐熱性セラミックスにより形成されたハニカム状担体を用い、その上に、触媒層が形成されている。ここで、触媒担体として、ハニカム状担体を用いているが、触媒担体として用いられるものであればよく、ハニカム状担体に限定されない。 The downstream catalyst 4 may be any catalyst as described above. Specifically, the following catalysts are exemplified. As the downstream catalyst 4, for example, a honeycomb carrier formed of heat-resistant ceramics such as cordierite, SiC, Si 3 N 4 or the like is used as the catalyst carrier, as in the upstream catalyst 3, and on the catalyst, A layer is formed. Here, a honeycomb carrier is used as the catalyst carrier, but any catalyst carrier may be used as long as it is used as a catalyst carrier, and the catalyst carrier is not limited to the honeycomb carrier.

上記触媒層は、例えば、触媒貴金属であるRtが担持されたLa含有アルミナと、触媒貴金属であるRhが担持されたRhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物とを含有する。なお、Rhが担持されたRhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物とは、後述するRhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物に、さらに、Rhが担持(後担持)されたものである。ここで、La含有アルミナとしては、例えば、La含有率が4質量%であるアルミナ等が挙げられ、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物としては、CeO含有率が22質量%の複合酸化物等が挙げられる。 The catalyst layer contains, for example, La-containing alumina on which Rt, which is a catalyst noble metal, is supported, and an Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide, on which Rh, which is a catalyst noble metal, is supported. The Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide carrying Rh is obtained by further carrying (post-supporting) Rh on the Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide described later. . Here, examples of the La-containing alumina include alumina having a La content of 4% by mass, and the Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide is a composite having a CeO 2 content of 22% by mass. An oxide etc. are mentioned.

そして、この触媒層は、上記成分の結合性を高めるためのバインダとしてジルコニアを含み、さらに、HSの発生を抑制するためのNi成分としてNiOを含んでいる。ここで、NiOとしては、NiO粉末等が挙げられる。なお、Ni成分として、NiOを例示したが、Ni粉末等のNiであってもよい。 Then, the catalyst layer contains zirconia as a binder for enhancing the binding properties of the components, further includes NiO as Ni component for suppressing the generation of H 2 S. Here, NiO powder etc. are mentioned as NiO. In addition, although NiO was illustrated as Ni component, Ni, such as Ni powder, may be sufficient.

また、触媒層の上記各成分は、例えば、La含有アルミナが50g/L、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物が110g/Lとなるように含有させ、NiOは、上記所定の比率となるように含有させ、残部は、バインダとしてのジルコニアである。   Each component of the catalyst layer is contained so that, for example, La-containing alumina is 50 g / L, and Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide is 110 g / L. The balance is zirconia as a binder.

図2は、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物と、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物との構造を示した模式図である。なお、図2(a)は、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物を示し、図2(b)は、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物を示す。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide and a Zr / Ce / Nd composite oxide post-supported with Rh. 2A shows a Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide, and FIG. 2B shows a Zr / Ce / Nd composite oxide post-supported with Rh.

前記Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物は、図2(a)に示すような構造になる。前記Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物において、Rhは、Zr、Ce及びNdと同じく当該複合酸化物の結晶格子点に配置され、換言すれば、RhMOx(Mは、他の金属原子、xは酸素の原子数)の形になって当該複合酸化物に強く結合した状態になる。あるいはRhは、当該複合酸化物の原子間に配置された状態になる。いずれにしても、Rhが複合酸化物の表面及び内部において均一に分散した複合酸化物が得られる。   The Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide has a structure as shown in FIG. In the Rh-doped Zr · Ce · Nd composite oxide, Rh is arranged at the crystal lattice point of the composite oxide in the same manner as Zr, Ce and Nd, in other words, RhMOx (M is another metal atom, x is in the form of oxygen atoms) and is strongly bonded to the complex oxide. Or Rh will be in the state arrange | positioned between the atoms of the said complex oxide. In any case, a composite oxide in which Rh is uniformly dispersed on the surface and inside of the composite oxide is obtained.

一方、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物、図2(b)に示すような構造になる。Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物は、例えば、アンモニア共沈法によって、Zr、Ce及びNdを含む複合酸化物を生成した後に、この複合酸化物にRhを蒸発乾固法によって後担持して得られる複合酸化物である。この場合は、Rhは、Rhの状態で当該複合酸化物の表面に不均一に分布した状態になる。 On the other hand, the Zr / Ce / Nd composite oxide after-supporting Rh has a structure as shown in FIG. The Zr / Ce / Nd composite oxide after supporting Rh is produced by, for example, forming a composite oxide containing Zr, Ce and Nd by an ammonia coprecipitation method, and then evaporating and drying Rh on the composite oxide. It is a composite oxide obtained by post-supporting. In this case, Rh is in a state of Rh 2 O 3 being unevenly distributed on the surface of the composite oxide.

従って、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物は、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物と比較して、以下の2点の利点がある。   Therefore, the Rh-doped Zr · Ce · Nd composite oxide has the following two advantages compared to the Zr · Ce · Nd composite oxide after supporting Rh.

Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物は、Rhと複合酸化物との結合は弱く、加熱によりRhが複合酸化物の表面上を移動してシンタリングする。これに対して、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物の場合、図2(a)に示すように、複合酸化物の格子点又は原子間に存在するRhは、当該複合酸化物との強い相互作用の結果、加熱による移動を生じにくくなる。加えて、複合酸化物内部のRhは、立体障害として働き、当該複合酸化物のシンタリングを抑制すると考えられる。   In the Zr / Ce / Nd composite oxide post-supported with Rh, the bond between Rh and the composite oxide is weak, and Rh moves on the surface of the composite oxide by heating and is sintered. On the other hand, in the case of the Rh-doped Zr · Ce · Nd composite oxide, as shown in FIG. 2A, Rh existing between the lattice points or atoms of the composite oxide is As a result of the strong interaction, movement due to heating is less likely to occur. In addition, Rh inside the complex oxide is considered to act as a steric hindrance and suppress sintering of the complex oxide.

また、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物は、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物と比較して、酸素吸蔵速度が速やかに高くなり、また、その最高値も高くなっているとともに、酸素吸蔵量も多くなっている。このような酸素吸蔵特性の違いは、以下の理由によると考えられる。図3は、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物と、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物との、各々推定される酸素吸蔵メカニズムを模式的に表した概略図である。なお、図2(a)は、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物を示し、図2(b)は、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物を示し、Zr原子及びNd原子の図示は、省略している。   In addition, the Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide has a higher oxygen storage rate and a higher maximum value than the Zr / Ce / Nd composite oxide post-supported with Rh. In addition, the oxygen storage amount is also increasing. Such a difference in oxygen storage characteristics is considered to be due to the following reason. FIG. 3 is a schematic view schematically showing the estimated oxygen storage mechanisms of the Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide and the Zr / Ce / Nd composite oxide after-supporting Rh. . 2A shows a Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide, and FIG. 2B shows a Zr / Ce / Nd composite oxide after-supporting Rh. Illustration of atoms is omitted.

Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物は、図3(b)に示すように、酸素(O)は、複合酸化物内部の表面近傍に存する酸素欠損部(O空孔)には、酸素イオンとなって吸蔵されるが、複合酸化物内部の比較的深い部位に存する酸素欠損部には到達することができず、この酸素欠損部は、酸素吸蔵にはあまり利用されていないと考えられる。 In the Zr / Ce / Nd composite oxide after supporting Rh, as shown in FIG. 3B, oxygen (O 2 ) is present in oxygen deficient portions (O vacancies) existing near the surface inside the composite oxide. Is occluded as oxygen ions, but cannot reach the oxygen deficient part existing in a relatively deep part inside the complex oxide, and this oxygen deficient part is not used much for oxygen occlusion. it is conceivable that.

これに対して、Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物は、図3(a)に示すように、酸素(O)が酸素イオンとなって、複合酸化物内部に存するRhに引き寄せられ、このRhを介して複合酸化物内部の酸素欠損部に瞬時に移動すると考えられる。また、複合酸化物内部には、Rhが分散して存在するから、酸素イオンは、複合酸化物表面から複数のRhを介してホッピング移動し、複合酸化物内部の深いところの酸素欠損部に入ると考えられる。このため、Rhドープ型複合酸化物の場合は、酸素過剰雰囲気になったときの酸素吸蔵速度が速やかに高くなるとともに、この酸素吸蔵速度の最高値も高くなり、また、酸素吸蔵材内部の比較的深いところの酸素欠損部も酸素吸蔵に利用されるから、酸素吸蔵量が多くなると考えられる。 In contrast, as shown in FIG. 3A, in the Rh-doped Zr / Ce / Nd composite oxide, oxygen (O 2 ) becomes an oxygen ion and is attracted to Rh existing in the composite oxide. It is considered that the oxygen atom instantaneously moves to the oxygen deficient portion inside the composite oxide through this Rh. In addition, since Rh is dispersed inside the complex oxide, oxygen ions hop through the complex oxide surface via a plurality of Rhs and enter oxygen deficient portions deep inside the complex oxide. it is conceivable that. For this reason, in the case of the Rh-doped complex oxide, the oxygen storage rate in an oxygen-excess atmosphere is quickly increased, and the maximum value of the oxygen storage rate is also increased. Since the oxygen deficient portion at a deep location is also used for oxygen storage, it is considered that the oxygen storage amount increases.

次に、上記Rhドープ型複合酸化物の製造方法を説明する。   Next, a method for producing the Rh-doped complex oxide will be described.

まず、Rh、Ce及びZrを含む酸性溶液を調製する原料調製工程を行う。原料調製工程は、例えば、各金属の硝酸塩の溶液を混合して調製することができる。必要に応じて、Nd等の他の金属を含ませることができる。   First, a raw material preparation step for preparing an acidic solution containing Rh, Ce, and Zr is performed. The raw material preparation step can be prepared, for example, by mixing a solution of nitrate of each metal. If necessary, other metals such as Nd can be included.

次に、アンモニア共沈法による複合酸化物前駆体を調製する工程を行う。この工程は、上記出発原料である酸性溶液を攪拌しながら、これに過剰のアンモニア水を素早く添加混合することにより、又は上記酸性溶液とアンモニア水とを回転するカップ状の混合機に同時に供給して素早く混合することにより、出発原料の全金属を金属水酸化物として共沈させ、非結晶性前駆体を得る。   Next, a step of preparing a composite oxide precursor by an ammonia coprecipitation method is performed. In this step, while stirring the acidic solution as the starting material, excess ammonia water is quickly added and mixed, or the acidic solution and ammonia water are simultaneously supplied to a rotating cup-shaped mixer. And rapidly mixing to co-precipitate all the starting metal as a metal hydroxide to obtain an amorphous precursor.

そして、以下の各工程を順に行う。上記共沈を生じた液を一昼夜放置し、上澄み液を除去して得られたケーキを遠心分離器にかけ、水洗する沈殿分離工程を行う。上記水洗したケーキを150℃前後の温度に加熱して乾燥させる乾燥工程を行う。上記乾燥したケーキを加熱焼成する焼成工程を行う。この焼成工程は、当該ケーキを大気雰囲気において、例えば400℃の温度に5時間保持した後、500℃の温度に2時間保持することにより行う。焼成物をさらに還元雰囲気において500℃程度の温度に保持することにより行う還元工程を行う。   Then, the following steps are performed in order. The liquid in which the coprecipitation has occurred is allowed to stand for a whole day and night, and the precipitate obtained by removing the supernatant liquid is applied to a centrifuge and washed with water. A drying step is performed in which the cake washed with water is heated to a temperature of about 150 ° C. and dried. A baking step of heating and baking the dried cake is performed. This baking step is performed by holding the cake in an air atmosphere at, for example, a temperature of 400 ° C. for 5 hours and then holding the cake at a temperature of 500 ° C. for 2 hours. A reduction process is performed by holding the fired product at a temperature of about 500 ° C. in a reducing atmosphere.

以上の工程により、上記Rhドープ型複合酸化物が調製される。   Through the above steps, the Rh-doped complex oxide is prepared.

上記下流側触媒層4は、上述の製造方法によって製造されたRhドープ型複合酸化物を用い、以下のように製造する。   The downstream catalyst layer 4 is manufactured as follows using the Rh-doped composite oxide manufactured by the above-described manufacturing method.

まず、La含有アルミナにPtを担持(後担持)させ、Rhドープ型複合酸化物にRhを担持(後担持)させる。そして、Ptが担持されたLa含有アルミナと、Rhが担持されたRhドープ型複合酸化物と、NiOと、バインダ原料としての硝酸ジルコニルとを所定量混合し、さらに適量の水を加えてスラリーとする。このスラリーをハニカム担体上にウォッシュコートする。このウォッシュコートされたハニカム担体を、150℃で乾燥、500℃で焼結して、ハニカム担体上に触媒層を形成する。以上のように、下流側触媒4が製造される。   First, Pt is supported (post-supported) on La-containing alumina, and Rh is supported (post-supported) on the Rh-doped composite oxide. Then, a predetermined amount of La-containing alumina supporting Pt, Rh-doped composite oxide supporting Rh, NiO, and zirconyl nitrate as a binder raw material are mixed, and an appropriate amount of water is added to form a slurry. To do. This slurry is wash-coated on the honeycomb carrier. The wash-coated honeycomb carrier is dried at 150 ° C. and sintered at 500 ° C. to form a catalyst layer on the honeycomb carrier. As described above, the downstream catalyst 4 is manufactured.

以下に、本発明の実施形態である排気ガス浄化触媒装置の実施例について説明するが、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the exhaust gas purifying catalyst device according to the embodiment of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the examples.

(実施例1〜7及び比較例1〜6)
Ni成分及びバインダ材以外を、表1に示す、担体1リットル当たりの担持量(g/L)となるように、Ni成分(NiO)を、表2に示す質量比(質量%)となるように担体に担持し、実施例1〜7及び比較例1〜6に係る上流側触媒及び下流側触媒をそれぞれ製造した。
(Examples 1-7 and Comparative Examples 1-6)
Except for the Ni component and the binder material, the Ni component (NiO) has a mass ratio (mass%) shown in Table 2 so that the supported amount per liter of carrier (g / L) shown in Table 1 is obtained. The upstream catalyst and the downstream catalyst according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 were produced respectively.

また、得られた上流側触媒及び下流側触媒を図1に示す所定の位置に配設することによって、実施例1〜7及び比較例1〜6に係る排気ガス浄化触媒装置を製造した。   Moreover, the exhaust gas purification catalyst apparatus which concerns on Examples 1-7 and Comparative Examples 1-6 was manufactured by arrange | positioning the obtained upstream catalyst and downstream catalyst in the predetermined position shown in FIG.

実施例1〜7及び比較例1〜6に係る排気ガス浄化触媒装置は、以下のようにして、ライトオフ性能とHSの排出量を測定した。これらの結果を表2に示す。 The exhaust gas purifying catalyst devices according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 measured the light-off performance and the H 2 S emission amount as follows. These results are shown in Table 2.

[ライトオフ性能]
まず、2Lのガソリンエンジンに排気ガス浄化触媒装置を接続し、上流側触媒入口の排気ガス温度を900℃となるように調整し、さらに、ストイキ状態を60秒間、リーン状態を10秒間、リッチ状態30秒間のサイクルを50時間繰り返すことによって、エージング処理を施した。なお、このとき、上流側触媒及び下流側触媒ともに、触媒容量が1Lである。
[Light-off performance]
First, an exhaust gas purification catalyst device is connected to a 2 L gasoline engine, the exhaust gas temperature at the upstream side catalyst inlet is adjusted to 900 ° C., the stoichiometric state is 60 seconds, the lean state is 10 seconds, the rich state Aging treatment was performed by repeating a 30-second cycle for 50 hours. At this time, the catalyst capacity is 1 L for both the upstream catalyst and the downstream catalyst.

上記エージング処理を施した上流側触媒及び下流側触媒から、直径25mm、高さ50mmの円柱状の評価用触媒として切り出したものを、モデルガス流通触媒評価装置にセットし、模擬排気ガスをその空間速度が60000/hとなるように流通させるとともに、30℃/minの割合で昇温させ、触媒の出口部直後におけるHC、CO及びNOx濃度が50%となった時点での触媒の入口側の模擬排気ガス温度(ライトオフ温度T50)を測定した。なお、上記エージング処理を施した上流側触媒及び下流側触媒から、直径25mm、高さ50mmの円柱状のコアサンプルとして切り出したものを、触媒として用いた。このときの模擬排気ガスは、A/F=14.9±0.9とした。すなわち、A/F=14.7のメインストリームガスを定常的に流しつつ、所定量の変動用ガスを1Hzでパルス状に添加することにより、A/Fを±0.9の振幅で強制的に振動させた。なお、ライトオフ温度T50は、触媒活性及び排気ガス浄化性能を評価するための指標であり、ライトオフ温度T50が低いものほど低温時における触媒活性及び排気ガス浄化性能が高いということになる。   What was cut out from the upstream side catalyst and the downstream side catalyst subjected to the aging treatment as a cylindrical evaluation catalyst having a diameter of 25 mm and a height of 50 mm is set in a model gas flow catalyst evaluation device, and the simulated exhaust gas is placed in the space. The flow rate was 60,000 / h and the temperature was raised at a rate of 30 ° C./min. The concentration of HC, CO and NOx immediately after the catalyst outlet was 50% at the catalyst inlet side. The simulated exhaust gas temperature (light-off temperature T50) was measured. In addition, what was cut out as a cylindrical core sample having a diameter of 25 mm and a height of 50 mm from the upstream catalyst and the downstream catalyst subjected to the aging treatment was used as a catalyst. The simulated exhaust gas at this time was A / F = 14.9 ± 0.9. That is, the A / F is forced at an amplitude of ± 0.9 by adding a predetermined amount of fluctuation gas in a pulse form at 1 Hz while constantly flowing the main stream gas of A / F = 14.7. Vibrated. The light-off temperature T50 is an index for evaluating catalyst activity and exhaust gas purification performance. The lower the light-off temperature T50, the higher the catalyst activity and exhaust gas purification performance at low temperatures.

[HSの排出量]
上記ライトオフ性能の評価と同様のエージング処理を施した上流側触媒及び下流側触媒を備えた排気ガス浄化触媒装置を、2Lのガソリンエンジン車に搭載し、次の走行パターンで走行した。この走行パターンは、30km/hでの4分間走行、50km/hでの1分間走行、その後0km/hまでの減速である。この走行パターンにおいて、50km/hでの走行後、0km/hまでの減速する間の最大HS濃度を測定した。このときの最大HS濃度を測定するのは、30km/hでの走行、及び50km/hでの走行等の定常走行時に、触媒にSが付着し、その後減速すると一旦燃料カットされ、その後燃料が復帰したときに燃料リッチとなり、そのときにHSが排出されるからである。
[H 2 S emissions]
An exhaust gas purification catalyst device including an upstream side catalyst and a downstream side catalyst subjected to the same aging treatment as in the evaluation of the light-off performance was mounted on a 2L gasoline engine vehicle and traveled in the following travel pattern. This traveling pattern is traveling for 4 minutes at 30 km / h, traveling for 1 minute at 50 km / h, and then decelerating to 0 km / h. In this running pattern, after running at 50 km / h, the maximum H 2 S concentration during the deceleration to 0 km / h was measured. The maximum H 2 S concentration at this time is measured when S is attached to the catalyst during steady running such as running at 30 km / h and running at 50 km / h. This is because the fuel becomes rich when the fuel is restored, and H 2 S is discharged at that time.

Figure 2009082880
Figure 2009082880

Figure 2009082880
Figure 2009082880

表2から、上流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が15質量%以上20質量%以下であり、下流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が10質量%以上60質量%以下である実施例1〜7は、前記比率の少なくとも一方が外れている比較例1〜6より、最終的なH2Sの排出量が比較的低く、上流側触媒及び下流側触媒のライトオフ温度が低い。 From Table 2, the ratio of Ni to CeO 2 in the upstream catalyst is 15% by mass or more and 20% by mass or less, and the ratio of Ni to CeO 2 in the downstream catalyst is 10% by mass or more and 60% by mass or less. In Comparative Examples 1 to 6, in which at least one of the ratios is out, the final H2S emission amount is relatively low, and the light-off temperatures of the upstream catalyst and the downstream catalyst are low.

排気ガス浄化触媒装置を示す概略図である。It is the schematic which shows an exhaust-gas purification catalyst apparatus. Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物と、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物との構造を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of Rh dope type | mold Zr * Ce * Nd complex oxide and Zr * Ce * Nd complex oxide which carry | supported Rh. Rhドープ型Zr・Ce・Nd複合酸化物と、Rhを後担持したZr・Ce・Nd複合酸化物との、各々推定される酸素吸蔵メカニズムを模式的に表した概略図である。It is the schematic which represented typically the oxygen storage mechanism by which Rh dope type | mold Zr * Ce * Nd complex oxide and the Zr * Ce * Nd complex oxide which carried Rh after carrying | support were each estimated.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 排気通路
3 上流側触媒
4 下流側触媒
1 Engine 2 Exhaust passage 3 Upstream catalyst 4 Downstream catalyst

Claims (5)

エンジンの排気通路に、排気ガスの流通方向の上流側に配置される上流側触媒と、排気ガスの流通方向の下流側に配置される下流側触媒とが設けられる排気ガス浄化触媒装置であって、
前記下流側触媒が、セリウム(Ce)を含む酸素吸蔵材の結晶格子点又は格子点間にロジウムが配置されているロジウムドープ型複合酸化物と、少なくともニッケル(Ni)及び酸化ニッケル(NiO)のいずれか一方とを含有し、
前記上流側触媒が、前記ロジウムドープ型複合酸化物以外のセリウム(Ce)を含む酸素吸蔵材と、少なくともニッケル(Ni)及び酸化ニッケル(NiO)のいずれか一方とを含有し、
前記上流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が、15質量%以上20質量%以下であり、前記下流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が、10質量%以上60質量%以下であることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。
An exhaust gas purification catalyst device in which an upstream catalyst disposed upstream in the exhaust gas flow direction and a downstream catalyst disposed downstream in the exhaust gas flow direction are provided in an exhaust passage of the engine. ,
The downstream catalyst is composed of a rhodium-doped complex oxide in which rhodium is arranged between crystal lattice points or lattice points of an oxygen storage material containing cerium (Ce), and at least nickel (Ni) and nickel oxide (NiO). Containing any one of them,
The upstream catalyst contains an oxygen storage material containing cerium (Ce) other than the rhodium-doped composite oxide, and at least one of nickel (Ni) and nickel oxide (NiO);
The ratio of Ni to CeO 2 in the upstream catalyst is 15 to 20% by mass, and the ratio of Ni to CeO 2 in the downstream catalyst is 10 to 60% by mass. Exhaust gas purification catalyst device.
前記上流側触媒及び前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物が、ジルコニウム及びネオジムを含む請求項1に記載の排気ガス浄化触媒装置。   The exhaust gas purification catalyst apparatus according to claim 1, wherein the composite oxide contained in the upstream catalyst and the downstream catalyst contains zirconium and neodymium. 前記上流側触媒におけるCeOに対するNiの比率が、前記下流側触媒におけるCeOに対するNiの比率より大きい請求項1又は請求項2に記載の排気ガス浄化触媒装置。 The exhaust gas purification catalyst apparatus according to claim 1 or 2 , wherein a ratio of Ni to CeO 2 in the upstream catalyst is larger than a ratio of Ni to CeO 2 in the downstream catalyst. 前記上流側触媒及び前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物が、触媒貴金属が担持されたものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化触媒装置。   The exhaust gas purifying catalyst device according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite oxide contained in the upstream catalyst and the downstream catalyst carries a catalyst noble metal. 前記上流側触媒に含まれる前記複合酸化物に担持されている触媒貴金属が、パラジウム及びロジウムであり、前記下流側触媒に含まれる前記複合酸化物に担持されている触媒貴金属が、白金及びロジウムである請求項4に記載の排気ガス浄化触媒装置。   The catalyst noble metal supported on the composite oxide included in the upstream catalyst is palladium and rhodium, and the catalyst noble metal supported on the composite oxide included in the downstream catalyst is platinum and rhodium. The exhaust gas purification catalyst device according to claim 4.
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