JP2009213997A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる排気ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【解決手段】エンジンの排気通路に配設される排気ガス浄化用触媒3であって、ハニカム状担体と前記ハニカム状担体のセル壁5表面に形成された触媒層6とを備え、前記触媒層6が、HC吸着材を含有するHC吸着層11,13と、触媒貴金属を含有する浄化層12,14との少なくとも2つの層が積層されたものであり、前記HC吸着層11,13が前記浄化層12,14より前記セル壁5側に存在し、排気ガスの流入部により近い側を上流側とし、流出部により近い側を下流側とした場合に、上流側のHC吸着層11が下流側のHC吸着層13より厚く、下流側の浄化層14が上流側の浄化層12より厚いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒を用いる。
【選択図】図3
【解決手段】エンジンの排気通路に配設される排気ガス浄化用触媒3であって、ハニカム状担体と前記ハニカム状担体のセル壁5表面に形成された触媒層6とを備え、前記触媒層6が、HC吸着材を含有するHC吸着層11,13と、触媒貴金属を含有する浄化層12,14との少なくとも2つの層が積層されたものであり、前記HC吸着層11,13が前記浄化層12,14より前記セル壁5側に存在し、排気ガスの流入部により近い側を上流側とし、流出部により近い側を下流側とした場合に、上流側のHC吸着層11が下流側のHC吸着層13より厚く、下流側の浄化層14が上流側の浄化層12より厚いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒を用いる。
【選択図】図3
Description
本発明は、排気ガスに含まれる炭化水素(HC)等を浄化する排気ガス浄化用触媒に関する。
エンジン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は、例えば、エンジン排気マニホールドの直下に配設されていることが多い。このことは、エンジンの冷間始動時等の排気ガス温度が低いときには、排気通路に設けられた排気ガス浄化用触媒に含まれる触媒貴金属が充分に活性化しておらず、HCや一酸化炭素(CO)の酸化反応、又は窒素酸化物(NOx)の還元反応等による排気ガスの浄化が起こりにくいためである。かかる位置に排気ガス浄化用触媒を配設することによって、可能な限り早期に排気ガス浄化用触媒中の触媒貴金属を活性化させることができ、HC等の未燃排気ガスの浄化を早期に開始させることができる。しかしながら、かかる位置に排気ガス浄化用触媒を配設しても、エンジン始動後、数秒から20秒くらいの間は、排気ガス浄化用触媒中の触媒貴金属がHC成分等を酸化できる温度に到達していないため、排気ガスを充分に浄化できないという問題があった。
この問題を解決するために、排気ガス浄化用触媒に、ゼオライトに代表されるHC吸着材を含有させることが検討されている。ゼオライトは、結晶構造内に数Å〜数十Åの範囲において所定サイズの細孔を有し、該細孔にHC成分を吸着でき、さらに、ゼオライトを温めると、その吸着したHC成分を脱離することが知られている。したがって、ゼオライトを排気ガス浄化用触媒に含有させることによって、排気ガス温度が低いときには、排気ガス中のHC成分をゼオライトが吸着し、そして、排気ガス浄化用触媒が温められると、ゼオライトに吸着されていたHC成分が徐々に脱離して、活性化された触媒貴金属によって浄化されることが期待される。
このようなHC成分を一時的に吸着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、担体上にゼオライトを主成分とする第1触媒層(下層)と、その上に触媒貴金属を主成分とする第2触媒層(上層)とを備える触媒が開示されている。
特開平2−56247号公報
上記のようなHC成分を一時的に吸着する排気ガス浄化用触媒は、排気ガス温度が低いときには、HC成分の吸着量が多いことが求められ、また、排気ガス温度が高くなったときには、HC吸着材からHC成分が徐々に脱離して、浄化層でHC成分を充分に浄化できることが求められる。
特許文献1によれば、第1触媒層内のゼオライトによって、HC成分を一時的に吸着できる。しかしながら、HC成分の吸着量が多くなく、そして浄化率もあまり高くはないという問題があった。
この問題は、エンジンの排気通路に配設される排気ガス浄化用触媒では、上流側、例えば、長さが200mmの排気ガス浄化用触媒の場合、排気ガスの流入部から数十mmまでは、排気ガスが乱流状態で流通するのに対して、それより下流側では、排気ガスが層流状態で流通することによると考えられる。つまり、排気ガス浄化用触媒の構造に起因する排気ガスの流通環境によるものであると考えられる。すなわち、下流側では、排気ガスが層流状態で流通するので、触媒層内に排気ガスが拡散しにくく、下層のゼオライトまで到達しないまま、排気ガスが排出されることが多い。よって、特に下流側では下層のゼオライトのHC吸着能が充分に発揮されていない。これに対して、上流側では、排気ガスが乱流状態で流通するので、触媒層内に排気ガスが拡散しやすいが、ゼオライトに吸着されるHC成分が飽和すると、触媒層内に拡散してきたHC成分が、ゼオライトに吸着されないまま、下流側や上層側に向かって流通してしまう。その際、上層の触媒貴金属が充分に活性化していないので、充分に浄化できない。さらに、上流側下層のゼオライトに吸着されていたHC成分が脱離すると、上流側では、新たな排気ガスが触媒層内に拡散してくるので、脱離したHC成分の多くは、そのまま上層側に流通するのではなく、触媒層内を下流側に流通し、下流側で上層側に流通してくる。よって、上流側では上層の触媒貴金属とHC成分が接触する機会が少ないので、特に上流側では、上層の触媒貴金属のHC浄化能が充分に発揮されていない。
本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされたものであり、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる排気ガス浄化用触媒を提供することである。
本発明の排気ガス浄化用触媒は、エンジンの排気通路に配設される排気ガス浄化用触媒であって、ハニカム状担体と前記ハニカム状担体のセル壁表面に形成された触媒層とを備え、前記触媒層が、HC吸着材を含有するHC吸着層と、触媒貴金属を含有する浄化層との少なくとも2つの層が積層されたものであり、前記HC吸着層が前記浄化層より前記セル壁側に存在し、排気ガスの流入部により近い側を上流側とし、流出部により近い側を下流側とした場合に、上流側のHC吸着層が下流側のHC吸着層より厚く、下流側の浄化層が上流側の浄化層より厚いことを特徴とするものである。
上記構成によれば、触媒層内に排気ガスが拡散しやすい上流側のHC吸着層を、下流側のHC吸着層より厚くすることによって、触媒層全体を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させることができる。そして、排気ガスの温度が上昇して、HC成分がHC吸着層から脱離されると、上流側では、新たな排気ガスが触媒層内に拡散してくるので、脱離したHC成分の多くは、そのまま上流側で浄化層側に流通するのではなく、触媒層内を下流側に流通し、下流側で浄化層側に流通してくる。この脱離したHC成分の多くが接触する下流側の浄化層を、上流側の浄化層より厚くすることによって、触媒層全体を厚くすることなく、その脱離され流通してきたHC成分を効率的に浄化できる。
すなわち、本発明の排気ガス浄化用触媒は、エンジンの冷間始動時等の排気ガスの温度が低いときには、上流側にある厚いHC吸着層によって、排気ガス中のHC成分を効率的に吸着し、排気ガスの温度が高いときには、下流側にある厚い浄化層によって、HC吸着層から脱離してきたHC成分を効率的に浄化できる構造となっている。したがって、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる。
また、前記排気ガス浄化用触媒において、上流側の触媒層では、前記HC吸着層が前記浄化層より厚く、下流側の触媒層では、前記浄化層が前記HC吸着層より厚いことが好ましい。このような構成によれば、上流側では、HC成分の吸着量がより多くなり、また、下流側では、上流側のHC吸着層から脱離したHC成分をより効率的に浄化できる。
また、上流側の触媒層では、前記浄化層の厚さが、前記浄化層と前記HC吸着層との合計厚さに対して、30%以上45%以下であり、下流側の触媒層では、前記浄化層の厚さが、前記浄化層と前記HC吸着層との合計厚さに対して、55%以上70%以下であることが好ましい。このような構成によれば、上流側の触媒層及び下流側の触媒層の各層において、HC成分の吸着量とHC成分の浄化性とのバランスが好適となり、HC成分の吸着量をより増加させ、さらに脱離したHC成分をより効率的に浄化できる。
また、上流側の触媒層が、前記流入部から、前記ハニカム担体の前記流入部から前記流出部にわたる長さの20%以上80%以下であることが好ましい。この構成によれば、HC成分の吸着量をより増加させ、さらに脱離したHC成分をより効率的に浄化できる。
また、前記HC吸着材としては、ゼオライトであることが、HC成分の吸着性を高める点で好ましい。
本発明によれば、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる排気ガス浄化用触媒が得られる。
本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒について説明する。
図1は、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒を備えた触媒コンバータ1を模式的に示す断面図である。触媒コンバータ1は、エンジンに接続される排気通路に配置され、この触媒コンバータ1において排気ガス中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)が浄化されて排出されるように構成されている。この触媒コンバータ1は、耐熱容器2の中に浄化触媒(排気ガス浄化用触媒)3が内蔵されることにより構成されている。なお、図示を省略しているが、耐熱容器2には、浄化触媒3の温度を検出する温度センサが設けられていてもよい。
図2は、浄化触媒3の一部を拡大して示す断面図である。浄化触媒3は、隔壁で区画した多数のセルを有する略円柱状のハニカム状担体のセル壁5表面に触媒層6が形成されることにより構成され、排気ガスは上流側から下流側に向かってセルを通過する間にそのセル表面に形成された触媒層6中に拡散して、触媒層6に含まれる触媒貴金属と接触することにより有害成分(HC,CO,NOx)を浄化させるようになっている。
前記浄化触媒3のハニカム状担体としては、例えば、コージェライト製のセラミック担体、あるいはステンレス鋼製のメタル担体を用いることができる。
前記浄化触媒3の触媒層6は、具体的には、例えば、次のような構成である。図3は、セル壁5上に形成されている触媒層6を模式的に示す断面図である。触媒層6は、図1及び図3に示すように、上流側4aと下流側4bとの2つの領域に分けられ、それぞれの領域が連接されて構成されている。さらに、触媒層6は、それぞれの領域において、図3に示すように、HC吸着材を含有するHC吸着層11,13と、触媒貴金属を含有する浄化層12,14との2つの層が積層されており、上流側4aのHC吸着層11が下流側4bのHC吸着層13より厚く、また、下流側4bの浄化層14が上流側4aの浄化層12より厚くなるように構成されている。なお、図1に示すように、上流側4aとは、排気ガスの流入部により近い側であり、下流側4bとは、流出部により近い側である。浄化触媒3は、触媒層6を上記のような構成にすることによって、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる。
さらに、上流側4aのHC吸着層11は、上流側4aの浄化層12より厚くなるように構成されることが好ましい。また、下流側4bの浄化層14は、下流側4bのHC吸着層13より厚くなるように構成されることが好ましい。
また、上流側4aの浄化層12の厚さAは、上流側4aのHC吸着層11と上流側4aの浄化層12との合計厚さCに対して、30%以上45%以下であることが好ましく、35%以上40%以下であることがより好ましい。下流側4bの浄化層14の厚さDは、下流側4bのHC吸着層13と下流側4bの浄化層14との合計厚さFに対して、55%以上70%以下であることが好ましく、60%以上65%以下であることがより好ましい。
また、触媒層6の各層の厚さは、各層の組成等によっても異なるが、各層の効果をそれぞれ充分に発揮できるようになっていることが好ましい。
また、上流側4aのHC吸着層11と上流側4aの浄化層12との合計厚さCと下流側4bのHC吸着層13と下流側4bの浄化層14との合計厚さFとは、略同一であることが好ましいが、わずかに段差、例えば、10μm以下の段差があってもよい。また、その合計厚さC,Fは、110〜200μmであることが好ましい。
そして、浄化触媒3の上流側の長さ(4a)の、浄化触媒3のハニカム担体の流入部から流出部にわたる長さ(4a+4b)に対する比率(4a/4a+4b)は、20%以上80%以下であることが好ましく、30%以上60%以下であることがより好ましい。前記比率が小さいと、HC成分の吸着量を増加させる効果を充分に発揮できなくなる傾向があり、また、前記比率が大きいと、脱離したHC成分を浄化させる効果を充分に発揮できなくなる傾向がある。
前記HC吸着層11,13の各層に含まれるHC吸着材としては、HC成分が吸着される多数の細孔を有する多孔質体であれば、特に限定なく用いられ、例えば、アルミノシリケートやシリカライトからなるゼオライト等が好ましく用いられる。また、HC吸着材として、アルミノシリケートからなるゼオライトを使用する場合には、ケイバン比が、10〜100であるものが好ましい。ゼオライトの具体例としては、例えば、β型ゼオライト、MFI型ゼオライト(ZSM−5)及び超安定化Y(USY)型ゼオライト等が挙げられる。また、特に上流側のHC吸着層11においては、2種のゼオライトを積層してもよく、具体的には、細孔径やケイバン比の異なるゼオライトを積層すると分子サイズの大小によらず、多くのHC成分を吸着できるというメリットがある。
前記浄化層12,14の各層に含まれる触媒貴金属は、炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化させるとともに、窒素酸化物(NOx)を還元するものである。具体的には、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、これら触媒貴金属は、アルミナ等の担体や複合酸化物に触媒貴金属が担持されていることが好ましい。触媒貴金属を担体等に担持させる方法としては、以下のような方法が挙げられる。例えば、触媒貴金属であるPtを担体であるアルミナに担持させる場合には、アルミナにジニトロジアミン白金硝酸溶液を加えて混合し、蒸発乾固法によって、アルミナに担持される。担体に対する触媒貴金属の担持量は、例えば、Ptについてジニトロジアミン白金硝酸溶液の濃度や量を調整することによって調節できる。
また、触媒層6の各層には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記各成分以外の添加成分を含有してもよい。具体的には、例えば、アルミナ、Ceを含む複合酸化物からなる酸素吸蔵材、硫黄(S)成分による被毒の抑制のためのニッケル(Ni)、及びリン(P)成分による被毒の抑制のためのバリウム(Ba)等の従来から触媒材料として用いられているものが挙げられる。また、他の添加成分としては、例えば、浄化層12,14には、熱伝達抑制材を含有してもよいし、HC吸着層11,13には、ジルコニウム(Zr)及びアルカリ土類金属を含むZr系複合酸化物を含有してもよい。
前記熱伝達抑制材としては、浄化層からHC吸着層への伝熱を抑制する性能を有するものが挙げられる。具体的には、ジルコニウム(Zr)及び希土類金属を含む複合酸化物粒子、及び中空状アルミナ粒子等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。浄化層12,14に熱伝達抑制材を含有することによって、浄化層12,14からHC吸着層11,13への伝熱を抑制できるので、HC吸着層11,13は、浄化層12,14より温度が上昇しにくい。したがって、HC吸着層11,13からHC成分が離脱する温度に達したときには、浄化層12,14では、触媒貴金属が活性化されており、HC成分を効率的に浄化できる。
前記Zr系複合酸化物は、HC吸着材であるゼオライトに吸着されているHCの脱離温度を高める性能を有するものである。また、前記Zr系複合酸化物としては、Zrとアルカリ土類金属とを含むものであれば、特に限定なく用いられる。アルカリ土類金属としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びバリウム(Ba)が挙げられ、Ca及びSrが好ましく用いられる。Zr系複合酸化物の具体例としては、例えば、ZrとSrとの酸化物からなるZrSr複合酸化物やZrとCaとの酸化物からなるZrCa複合酸化物等が挙げられる。HC吸着層11,13にZr系複合酸化物を含有することによって、HC吸着層11,13のHC成分の脱離温度を向上させることができる。
また、触媒層6は、前記HC吸着層11,13、浄化層12,14以外の他の層が積層されていてもよい。他の層が積層されている触媒層6としては、例えば、前記HC吸着層11,13と浄化層12,14との間に、前記熱伝達抑制材を含有する熱伝達抑制層やZr系複合酸化物を含有する酸化物層等を積層したものが挙げられる。HC吸着層11,13と浄化層12,14との間に、熱伝達抑制層を積層することによって、浄化層12,14からHC吸着層11,13への伝熱を抑制できるので、HC吸着層11,13は、浄化層12,14より温度が上昇しにくい。したがって、HC吸着層11,13からHC成分が離脱する温度に達したときには、浄化層12,14では、触媒貴金属が活性化されており、HC成分を効率的に浄化できる。また、HC吸着層11,13と浄化層12,14との間に、酸化物層を積層することによって、HC吸着層11,13のHC成分の脱離温度を向上させることができる。
前記触媒層6は、例えば、以下のようにして調製される。
まず、HC吸着材、水及びバインダ原料とを混合してHC吸着層形成用スラリーを生成する。そして、このHC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を一方の端部(流入部)から浸漬させて、上流側4aのHC吸着層11の形状となるようにスラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、ハニカム状担体のセル壁5上に、上流側4aのHC吸着層11を形成する。次に、HC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を他方の端部(流出部)から浸漬させて、下流側4bのHC吸着層13の形状となるようにスラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、ハニカム状担体のセル壁5上に、下流側4bのHC吸着層13を形成する。
次に、触媒貴金属、水及びバインダ原料とを混合して浄化層形成用スラリーを生成する。そして、この浄化層形成用スラリーにHC吸着層11,13を形成させたハニカム状担体を一方の端部(流入部)から浸漬させて、上流側4aの浄化層12の形状となるようにスラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、上流側4aのHC吸着層11上に、上流側4aの浄化層12を形成する。次に、浄化層形成用スラリーにHC吸着層11,13を形成させたハニカム状担体を他方の端部(流出部)から浸漬させて、下流側4bの浄化層14の形状となるようにスラリーをコーティングする。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去した後、乾燥、焼成する。このようにして、下流側4bのHC吸着層13上に、下流側4bの浄化層14を形成する。
以上のようにして、図3に示すような触媒層6を形成する。なお、この触媒層6の各層の層厚等は、コーティングから焼成までの工程の繰り返し回数、あるいは、スラリーの粘度や濃度等により調整可能である。また、バインダ原料としては、例えば、硝酸ジルコニルやアルミナゾル等を用いることができ、焼成条件としては、450〜550℃の温度で、大気中にて1〜3時間程度保持するのが好ましい。
本実施形態に係る浄化触媒3は、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる。この効果を発揮するメカニズムは、次のように推測される。図4は、本実施形態に係る浄化触媒3のHC成分の浄化性が高まるメカニズムを示す説明図である。
エンジンの排気通路に配設される浄化触媒3は、図4に示すように、上流側では、排気ガスが乱流状態で流通するのに対して、下流側では、排気ガスが層流に近い状態で流通する。
排気ガスが、このように流通するので、上流側では、排気ガスが触媒層内を拡散しやすく、下層のHC吸着層11まで排気ガスが到達するので、HC吸着層11内のHC吸着材21に吸着されやすい。よって、上流側のHC吸着層11を厚くすることによって、触媒層全体を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させることができる。
そして、排気ガスの温度が上昇して、HC成分が上流側のHC吸着層11のHC吸着材21から脱離されると、上流側では、新たな排気ガスが触媒層内に拡散してくるので、脱離したHC成分の多くは、そのまま上流側の浄化層12側に流通して上昇するのではなく、触媒層内を下流側に流通し、下流側の浄化層14側に流通して上昇してくる。下流側の浄化層14側に流通して上昇する際、HC成分は、下流側の浄化層14内にある担体22に担持されている触媒貴金属23と接触して浄化される。この脱離したHC成分の多くが接触する下流側の浄化層14を厚くすることによって、触媒層全体を厚くすることなく、その脱離され流通してきたHC成分を効率的に浄化できる。
以上より、浄化触媒3は、エンジンの冷間始動時等の排気ガスの温度が低いときには、厚い上流側のHC吸着層11によって、排気ガス中のHC成分を効率的に吸着し、排気ガスの温度が高いときには、厚い下流側の浄化層14によって、HC吸着層から脱離してきたHC成分を効率的に浄化できる構造となっている。したがって、触媒層を厚くすることなく、HC成分の吸着量を増加させ、さらに脱離したHC成分を充分に浄化できる。
また、上記実施形態は、触媒層6として、上流側4aの触媒層と下流側4bの触媒層との2つの触媒層が連接して形成される触媒層を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、HC吸着層が上流側から下流側に向かって徐々に薄くなる構成であってもよいし、また、上流側4aの触媒層と下流側4bの触媒層とが離間した構成であってもよい。
以下に、本発明の実施形態である排気ガス浄化用触媒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。
(実施例1)
本実施例のハニカム状担体としては、セル壁4.5mil、セル数400cpsi(1平方インチあたりのセル数が400)のコージェライト製の担体で、直径25.4mm、長さ50mmの円柱形状のものを用いた。
本実施例のハニカム状担体としては、セル壁4.5mil、セル数400cpsi(1平方インチあたりのセル数が400)のコージェライト製の担体で、直径25.4mm、長さ50mmの円柱形状のものを用いた。
まず、ハニカム状担体上に形成される触媒層の各層に用いる材料を用意した。
HC吸着層に用いるHC吸着材としては、β−ゼオライト(市販品、ケイバン比40)を用いた。
浄化層は、触媒貴金属として、Pdを担持するPd層とRhを担持するRh層とが積層されており、Rh層がHC吸着層側に存在し、Pd層が表面側に存在する。
Pd層に用いる材料としては、酸化セリウム、Pd担持La含有アルミナ(La2O3含有量:4質量%)、Pd担持CeZrLaYアルミナ複合酸化物(CeO2:ZrO2:La2O3:Y2O3:Al2O3=10:7:2:1:80(質量比))を用いた。
Rh層に用いる材料としては、Rh担持ZrCeNd複合酸化物(ZrO2:CeO2:Nd2O3=80:10:10(質量比))、Rh担持ZrLaアルミナ複合酸化物(ZrO2:La2O3:Al2O3=38:2:60(質量比))、La含有アルミナ(La2O3含有量:5.0質量%)を用いた。
次に、触媒層の各層を、表1に示す厚さや面積の割合となるように、順次ハニカム状担体上に形成させた。
β−ゼオライト、水及びバインダ原料であるアルミナゾルとともに混合してHC吸着層形成用スラリーを生成した。このHC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を一方の端部(流入部)から、表1に示す割合(上流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、上流側のHC吸着層が形成された。なお、上流側のHC吸着層の厚さは、105μmであった。
次に、HC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を他方の端部(流出部)から、表1に示す割合の残部(下流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回(ただし、上流側のHC吸着層を形成する場合よりも少ない回数)繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、下流側のHC吸着層が形成された。なお、下流側のHC吸着層の厚さは、45μmであった。
なお、このHC吸着層の、ハニカム状担体1リットル当たりのゼオライトの担持量は、上流側と下流側との合計で160g/Lであった。
次に、Rh担持ZrCeNd複合酸化物、Rh担持ZrLaアルミナ複合酸化物、La含有アルミナ、水及びバインダ原料である硝酸ジルコニルを混合してRh層形成用スラリーを生成した。このRh層形成用スラリーにハニカム状担体を一方の端部(流入部)から、表1に示す割合(上流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、上流側のRh着層が形成された。
次に、HC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を他方の端部(流出部)から、表1に示す割合の残部(下流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回(ただし、上流側より多い回数)繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、下流側のRh層が形成された。
次に、酸化セリウム、Pd担持La含有アルミナ、Pd担持CeZrLaYアルミナ複合酸化物、水及びバインダ原料である硝酸ジルコニルを混合してPd層形成用スラリーを生成した。このRh層形成用スラリーにハニカム状担体を一方の端部(流入部)から、表1に示す割合(上流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、上流側のPd着層が形成された。
次に、HC吸着層形成用スラリーにハニカム状担体を他方の端部(流出部)から、表1に示す割合の残部(下流側長さ/全長)となるように浸漬させて、ハニカム状担体にスラリーをコーティングした。そして、エアブローにより余分なスラリーを除去し、乾燥させた後、500℃で2時間の焼成を行った。この工程を複数回(ただし、上流側より多い回数)繰り返すことによって、ハニカム状担体のセル壁上に、下流側のPd層が形成された。
そうすることによって、HC吸着層上に浄化層を形成した。なお、上流側の浄化層の厚さは、60μmであり、下流側の浄化層の厚さは、90μmであった。
また、ハニカム状担体1リットル当たりのRh担持ZrCeNd複合酸化物、Rh担持ZrLaアルミナ複合酸化物、La含有アルミナ、酸化セリウム、Pd担持La含有アルミナ、Pd担持CeZrLaYアルミナ複合酸化物の各担持量は、上流側と下流側とを合計して、それぞれ66g/L、42g/L、13g/L、7.7g/L、45g/L、22.6g/Lとなるようにした。なお、Rh担持ZrCeNd複合酸化物のRh、Rh担持ZrLaアルミナ複合酸化物のRh、Pd担持La含有アルミナのPd、Pd担持CeZrLaYアルミナ複合酸化物のPdの各担持量は、上流側と下流側とを合計して、それぞれ0.15g/L、0.05g/L、0.7g/L、0.3g/Lであった。
以上のようにして、図3に示すような排気ガス浄化用触媒を製造した。
(実施例2〜7及び比較例1〜3)
実施例2〜7及び比較例1〜3に係る排気ガス浄化用触媒は、触媒層の各層を、表1に示す厚さや面積の割合となるように変更した以外、実施例1と同様である。
実施例2〜7及び比較例1〜3に係る排気ガス浄化用触媒は、触媒層の各層を、表1に示す厚さや面積の割合となるように変更した以外、実施例1と同様である。
[冷間HC浄化率]
実施例1〜7及び比較例1〜3に係る排気ガス浄化用触媒は、以下のようにして、冷間HC浄化率を測定した。
実施例1〜7及び比較例1〜3に係る排気ガス浄化用触媒は、以下のようにして、冷間HC浄化率を測定した。
まず、浄化触媒にトルエンを吸着させた。具体的には、浄化触媒をそれぞれ耐熱容器の中に配設することによって、触媒装置を作製した。各浄化触媒を50℃に加熱したまま、触媒装置の上流側から、トルエン濃度2000ppmC(残部:N2)の気体を900秒間流入し、触媒装置の下流側から流出される気体のトルエン濃度(脱離トルエン濃度)を測定した。その際、触媒装置に流入させた総トルエン量Aを触媒装置に流入させた気体のトルエン濃度から算出し、さらに、触媒装置に流入させた気体のトルエン濃度と脱離トルエン濃度とから、浄化触媒に吸着されたトルエン量Bを算出した。
そして、A/F=14.7の模擬排気ガス(CO2:13.9体積%、O2:0.6体積%、CO:0.6体積%、H2:0.2体積%、NO:1000ppm、H2O:10体積%、N2:残部(HC不含))を触媒装置に流通させるとともに、30℃/分の割合で昇温させ、触媒装置から流出されるトルエン濃度を測定した。その際、この加熱時に触媒装置から流出されたトルエン量Cを、触媒装置から流出されるトルエン濃度から算出した。
次に、下記(I)式によって、冷間HC浄化率を算出した。
冷間HC浄化率(%)=[(B−C)/A]×100 (I)
得られた冷間HC浄化率を、下記表1に示す。
得られた冷間HC浄化率を、下記表1に示す。
表1に示すように、上流側の炭化水素吸着層が下流側の炭化水素吸着層より厚く、下流側の浄化層が上流側の浄化層より厚い実施例1〜7は、上流側の炭化水素吸着層が下流側の炭化水素吸着層より薄く、下流側の浄化層が上流側の浄化層より薄い比較例1〜3と比較して冷間HC浄化率が低い。このことは、上流側の炭化水素吸着層が下流側の炭化水素吸着層より厚く、下流側の浄化層が上流側の浄化層より厚い実施例1〜7は、上流側にある厚いHC吸着層によって、排気ガス中のHC成分を効率的に吸着し、排気ガスの温度が高いときには、下流側にある厚い浄化層によって、HC吸着層から脱離してきたHC成分を効率的に浄化できる構造となっているためであると思われる。
1 触媒コンバータ
2 耐熱容器
3 浄化触媒
5 セル壁
6 触媒層
11 上流側のHC吸着層
12 上流側の浄化層
13 下流側のHC吸着層
14 下流側の浄化層
21 HC吸着材
22 担体
23 触媒貴金属
2 耐熱容器
3 浄化触媒
5 セル壁
6 触媒層
11 上流側のHC吸着層
12 上流側の浄化層
13 下流側のHC吸着層
14 下流側の浄化層
21 HC吸着材
22 担体
23 触媒貴金属
Claims (5)
- エンジンの排気通路に配設される排気ガス浄化用触媒であって、
ハニカム状担体と前記ハニカム状担体のセル壁表面に形成された触媒層とを備え、
前記触媒層が、炭化水素吸着材を含有する炭化水素吸着層と、触媒貴金属を含有する浄化層との少なくとも2つの層が積層されたものであり、
前記炭化水素吸着層が前記浄化層より前記セル壁側に存在し、
排気ガスの流入部により近い側を上流側とし、流出部により近い側を下流側とした場合に、上流側の炭化水素吸着層が下流側の炭化水素吸着層より厚く、下流側の浄化層が上流側の浄化層より厚いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 上流側の触媒層では、前記炭化水素吸着層が前記浄化層より厚く、下流側の触媒層では、前記浄化層が前記炭化水素吸着層より厚い請求項1に記載の排気ガス浄化用触媒。
- 上流側の触媒層では、前記浄化層の厚さが、前記浄化層と前記炭化水素吸着層との合計厚さに対して、30%以上45%以下であり、
下流側の触媒層では、前記浄化層の厚さが、前記浄化層と前記炭化水素吸着層との合計厚さに対して、55%以上70%以下である請求項1又は請求項2に記載の排気ガス浄化用触媒。 - 上流側の触媒層が、前記流入部から、前記ハニカム担体の前記流入部から前記流出部にわたる長さの20%以上80%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化用触媒。
- 前記炭化水素吸着材が、ゼオライトである請求項1〜4のいずれか1項に記載の排気ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008059129A JP2009213997A (ja) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | 排気ガス浄化用触媒 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012040547A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-03-01 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
JP2017006905A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | マツダ株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
US10207258B2 (en) | 2015-06-29 | 2019-02-19 | Corning Incorporated | Porous ceramic body to reduce emissions |
-
2008
- 2008-03-10 JP JP2008059129A patent/JP2009213997A/ja active Pending
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