JP2009297616A - NOx OCCLUSION REDUCTION TYPE CATALYST - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＮＯｘ吸蔵還元型触媒に関し、詳しくは、酸素過剰の排ガス、すなわち排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の還元性成分を完全に酸化するのに必要な酸素量より過剰の酸素を含む排ガス中の、窒素酸化物（ＮＯｘ）を効率良く浄化できるＮＯｘ吸蔵還元型触媒に関する。 The present invention relates to a NOx occlusion reduction type catalyst, and more specifically, it is necessary to completely oxidize reducing components such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in exhaust gas containing excess oxygen, that is, exhaust gas. The present invention relates to a NOx occlusion reduction type catalyst that can efficiently purify nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas containing oxygen in excess of the amount of oxygen.
従来、自動車の排ガス浄化触媒として、理論空燃比（ストイキ）の運転条件下において、排ガス中のＣＯ及びＨＣの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行って浄化する三元触媒が用いられている。このような三元触媒としては、例えば、コーディエライト等からなる耐熱性基材にγ−アルミナ等からなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体層に白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒貴金属を担持させたものが広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purification catalyst for automobiles, a three-way catalyst that purifies by performing CO and HC oxidation and NOx reduction simultaneously in exhaust gas under a stoichiometric operating condition (stoichiometric) is used. As such a three-way catalyst, for example, a porous carrier layer made of γ-alumina or the like is formed on a heat resistant substrate made of cordierite or the like, and platinum (Pt), rhodium (Rh) is formed on the porous carrier layer. A catalyst supporting a noble metal such as) is widely known.
一方、近年、地球環境保護の観点から、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有望視されている。このリーンバーンにおいては、燃料の使用量を低減できるため、その燃焼排ガスであるＣＯ２の発生を抑制することができる。 On the other hand, in recent years, from the viewpoint of protecting the global environment, carbon dioxide (CO 2 ) in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles has become a problem, and so-called lean burn that causes lean combustion in an oxygen-excess atmosphere is promising as a solution. Is being viewed. In this lean burn, since the amount of fuel used can be reduced, the generation of CO 2 as the combustion exhaust gas can be suppressed.
ところで、排ガス浄化触媒の性能は、エンジンの設定空燃比（Ａ／Ｆ）によって大きく左右される。すなわち、空燃比の大きいリーン側では、燃焼後の排ガス中の酸素量が多くなるため、酸化作用が活発になり、還元作用が不活発になる。このため、理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを効率的に浄化しうる従来の三元触媒では、酸素過剰となるリーン雰囲気下においては、ＮＯｘの還元除去に対して充分な浄化性能を示さない。したがって、酸素過剰雰囲気下においてもＮＯｘを効率的に浄化しうる、リーンバーンエンジン用の排ガス浄化触媒が望まれていた。 Incidentally, the performance of the exhaust gas purification catalyst greatly depends on the set air-fuel ratio (A / F) of the engine. That is, on the lean side where the air-fuel ratio is large, the amount of oxygen in the exhaust gas after combustion increases, so that the oxidation action becomes active and the reduction action becomes inactive. Therefore, the conventional three-way catalyst that can efficiently purify CO, HC, and NOx in the exhaust gas at the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) is sufficient for the reduction and removal of NOx in a lean atmosphere where oxygen is excessive. Does not show a good purification performance. Therefore, there has been a demand for an exhaust gas purification catalyst for a lean burn engine that can efficiently purify NOx even in an oxygen-excess atmosphere.
このようなリーンバーンエンジン用の排ガス浄化触媒として、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属等よりなるＮＯｘ吸蔵材とＰｔ等の触媒貴金属とを多孔質担体上に担持したＮＯｘ吸蔵還元型触媒が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。このリーンバーンエンジン用のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、三元触媒とは異なり、酸素過剰の排ガスであっても、ＮＯｘを効率良く吸蔵、還元して浄化する。すなわち、酸素過剰の燃料リーン条件で燃料を燃焼させる常時において、リーン雰囲気でＮＯｘ吸蔵材がＮＯｘを吸蔵する一方、間欠的に燃料ストイキ〜リッチ条件とすることにより排ガスを還元雰囲気として、ＮＯｘ吸蔵材からＮＯｘを放出させ、それをＨＣやＣＯ等の還元性成分と反応させて浄化する。なお、排ガス中のＨＣやＣＯは、貴金属触媒により酸化されるとともに、ＮＯｘの還元にも消費されるので、ＨＣ及びＣＯも効率良く浄化される。 As such an exhaust gas purification catalyst for a lean burn engine, a NOx occlusion reduction type catalyst in which a NOx occlusion material made of an alkaline earth metal such as barium (Ba) or the like and a catalyst noble metal such as Pt are supported on a porous carrier is used. It has been put into practical use (for example, see Patent Document 1). Unlike a three-way catalyst, this NOx occlusion reduction type catalyst for lean burn engines efficiently stores and reduces NOx even if it is an exhaust gas containing excess oxygen. That is, at all times when the fuel is burned under an oxygen-excess fuel lean condition, the NOx occlusion material occludes NOx in a lean atmosphere, while the exhaust gas becomes a reducing atmosphere by intermittently setting the fuel stoichiometric to rich condition, thereby reducing the NOx occlusion material. NOx is released from the gas and purified by reacting with reducing components such as HC and CO. Note that HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the noble metal catalyst and also consumed for the reduction of NOx, so that HC and CO are also efficiently purified.
ところが、排ガス中には、燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）が燃焼することで生成したＳＯ２が含まれる。このＳＯ２は、高温の排ガス中で触媒貴金属により酸化されてＳＯ３となる。そして、このＳＯ３は、排ガス中に含まれる水蒸気により硫酸となる。こうして排ガス中にＳＯ３や硫酸が生成すると、そのＳＯ３や硫酸とＮＯｘ吸蔵材との反応により亜硫酸塩や硫酸塩が生成し、これによりＮＯｘ吸蔵材が被毒劣化する。このようにＮＯｘ吸蔵材が硫黄被毒（Ｓ被毒）により劣化すると、もはやＮＯｘを吸蔵することができなくなり、耐久後のＮＯｘ浄化性能が低下してしまう。 However, the exhaust gas contains SO 2 produced by burning sulfur (S) contained in the fuel. This SO 2 is oxidized by catalytic noble metal in high-temperature exhaust gas to become SO 3 . And this SO 3 becomes sulfuric acid by the water vapor contained in the exhaust gas. When SO 3 or sulfuric acid is generated in the exhaust gas in this way, sulfite or sulfate is generated by the reaction of the SO 3 or sulfuric acid and the NOx storage material, and the NOx storage material is poisoned and deteriorated. When the NOx occlusion material deteriorates due to sulfur poisoning (S poisoning) in this manner, NOx can no longer be occluded, and the NOx purification performance after durability is lowered.
ここに、ＮＯｘ吸蔵材のＳ被毒に対しては、ＳＯ３や硫酸とＮＯｘ吸蔵材との反応により生成した亜硫酸塩や硫酸塩を、水素（Ｈ２）により還元して分解する手段が有効である。そのため、従来、ＨＣと水蒸気との反応を高活性にすることができ、水素生成能の高いＲｈを利用することが検討されてきた。ＲｈはＺｒ系酸化物と相性がよく、例えばＺｒＯ２粉末に担持されたＲｈは高い水素生成能を発揮する。 Here, for S poisoning of NOx occlusion material, means for reducing and decomposing sulfite and sulfate produced by reaction of SO 3 or sulfuric acid with NOx occlusion material with hydrogen (H 2 ) is effective. It is. For this reason, conventionally, it has been studied to use Rh having a high hydrogen-producing ability because the reaction between HC and water vapor can be made highly active. Rh has good compatibility with Zr-based oxides. For example, Rh supported on ZrO 2 powder exhibits a high hydrogen generating ability.
しかしながら、Ｒｈは、極めて希少で最も高価で貴金属である。このため、省資源対策やコスト削減の観点から、Ｒｈの使用量は極力減少させたい。また、Ｒｈはリーン雰囲気でアルミナ等の担体との反応により劣化を起こしやすいため、耐久後におけるＲｈの水素生成能が低下しやすい傾向にある。 However, Rh is a very rare, most expensive and noble metal. For this reason, it is desirable to reduce the amount of Rh used as much as possible from the viewpoint of resource saving measures and cost reduction. In addition, Rh tends to be deteriorated by reaction with a support such as alumina in a lean atmosphere, so that the hydrogen-producing ability of Rh after endurance tends to decrease.
なお、前述した特許文献１には、多孔質酸化物からなる担体として、アルミナ、ゼオライト、シリカ、ジルコニアやチタニアの他に、セリアやセリア−ジルコニア複合酸化物が例示されており、また、担体に担持させる貴金属として、Ｐｔ、Ｒｈ、ＩｒやＲｕの他にＰｄが例示されている。ただし、Ｐｄを担持させる担体として、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物を採用すること、すなわち、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物よりなる担体にＰｄを担持させること自体や、そのことによる顕著な効果については、特許文献１には何等記載されていない。
In addition, the above-mentioned
また、特許文献２には、セリア−ジルコニア複合酸化物よりなる担体と、この担体に担持されたＡｌ、Ｎｉ及びＦｅから選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物からなる酸化物粒子と、この担体に担持された貴金属と、からなる排ガス浄化用触媒が記載されている。そして、貴金属として、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒやＲｕが例示されている。ただし、この排ガス浄化用触媒は、三元触媒として用いられるものであり、ＮＯｘ吸蔵材を含むものではない。また、セリア−ジルコニア複合酸化物よりなる担体にＰｄを担持させることによる顕著な効果については、特許文献２には何等記載されていない。
さらに、特許文献３には、コーディエライトからなるハニカム体と、このハニカム体上に形成された窒素酸化物貯蔵機能を有する第１機能層と、この第１機能層上に形成された炭化水素貯蔵機能を有する第２機能層と、からなるディーゼルエンジン用の排ガス浄化触媒が記載されている。そして、窒素酸化物貯蔵機能を有する第１機能層が、Ｐｄ等が担持された酸化ジルコニウム粉末と、酸化アルミニウム粉末と、セリウム・ジルコニウム混合酸化物粉末とからなるコート層と、このコート層上に担持された酸化バリウム、酸化マグネシウム及び白金とからなる。また、第２機能層が、ケイ酸アルミニウムとゼオライトＹとからなる粉末混合物と、この粉末混合物に担持された白金とからなる。ただし、この触媒の第１機能層においては、Ｐｄが酸化ジルコニウム粉末に担持されている。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、材料費の高騰を抑えつつ、耐久後においても高い水素生成能を維持してＮＯｘ吸蔵材のＳ被毒を有効に抑えることのできるＮＯｘ吸蔵還元型触媒を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and NOx occlusion capable of effectively suppressing S poisoning of the NOx occlusion material while maintaining high hydrogen generation ability even after durability while suppressing an increase in material cost. An object is to provide a reduced catalyst.
本発明者は、ＮＯｘ吸蔵材のＳ被毒対策として、ロジウムに代えてパラジウムを利用することを創案した。そして、パラジウムを担持させる酸化物の種類が耐久後におけるパラジウムの水素生成能に与える影響や、ガス温度がその水素生成能に与える影響を調べた。その結果、特定の酸化物にパラジウムを担持させた場合のみ、広い温度範囲にわたって高い水素生成能を発揮することを発見して、本発明を完成した。 The present inventor has invented the use of palladium in place of rhodium as a countermeasure against S poisoning of the NOx storage material. Then, the influence of the kind of oxide supporting palladium on the hydrogen generation ability of palladium after endurance and the influence of the gas temperature on the hydrogen generation ability were investigated. As a result, it was discovered that only when a specific oxide supports palladium, a high hydrogen generation ability is exhibited over a wide temperature range, and the present invention has been completed.
すなわち、上記課題を解決する本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、酸化物よりなる担体と、該担体に担持された触媒貴金属と、該担体に担持されたＮＯｘ吸蔵材と、を備え、前記担体が、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物のうちの少なくとも一方よりなる第１酸化物と、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物以外の酸化物から選ばれた少なくとも一種よりなる第２酸化物と、からなり、前記触媒貴金属が、パラジウムよりなる第１貴金属と、パラジウム以外の貴金属から選ばれた少なくとも一種よりなる第２貴金属と、からなり、前記第１貴金属が前記第１酸化物に担持されていることを特徴とする。 That is, the NOx occlusion reduction type catalyst of the present invention that solves the above problem comprises a carrier made of an oxide, a catalyst noble metal carried on the carrier, and a NOx occlusion material carried on the carrier, and the carrier Is a first oxide composed of at least one of ceria and ceria-zirconia composite oxide, and a second oxide composed of at least one selected from oxides other than ceria and ceria-zirconia composite oxide. The catalyst noble metal is composed of a first noble metal made of palladium and a second noble metal made of at least one kind selected from precious metals other than palladium, and the first noble metal is supported on the first oxide. It is characterized by that.
本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、担体が第１酸化物と第２酸化物とからなり、また触媒貴金属が第１貴金属と第２貴金属とからなる。そして、第１貴金属としてのパラジウムが、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物のうちの少なくとも一方よりなる第１酸化物に担持されている。すなわち、本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、パラジウムがセリア若しくはセリア−ジルコニア複合酸化物に担持されているか、又はパラジウムがセリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物の双方に担持されている。いずれにせよ、パラジウムを担持するのはセリアかセリア−ジルコニア複合酸化物のどちらかである。 In the NOx occlusion reduction type catalyst of the present invention, the carrier is composed of the first oxide and the second oxide, and the catalytic noble metal is composed of the first noble metal and the second noble metal. And palladium as a 1st noble metal is carry | supported by the 1st oxide which consists of at least one of a ceria and a ceria-zirconia composite oxide. That is, in the NOx occlusion reduction type catalyst of the present invention, palladium is supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide, or palladium is supported on both ceria and ceria-zirconia composite oxide. In any case, palladium is supported by either ceria or ceria-zirconia composite oxide.
このようにセリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物に担持されたパラジウムは、Ｚｒ系酸化物に担持されたロジウムと同様、還元雰囲気において、排ガス中のＨＣと水蒸気との反応を高活性化し、高い水素生成能を発揮する。このため、還元雰囲気において、多量に生成した水素によって、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材からＳを効率的に脱離させることができる。すなわち、ＳＯ３や硫酸とＮＯｘ吸蔵材との反応により生成した亜硫酸塩や硫酸塩を、水素により還元、分解してＮＯｘ吸蔵材から脱離させることができる。また、このとき発生した水素は、ＮＯｘ吸蔵材から放出されたＮＯｘを還元させるので、ＮＯｘの還元反応が促進される。 Thus, palladium supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide, like rhodium supported on Zr-based oxides, activates the reaction between HC and water vapor in exhaust gas in a reducing atmosphere and increases hydrogen Demonstrate production ability. For this reason, S can be efficiently desorbed from the S poisoned NOx occlusion material by a large amount of generated hydrogen in a reducing atmosphere. That is, the sulfite and sulfate produced by the reaction of SO 3 or sulfuric acid with the NOx storage material can be reduced and decomposed by hydrogen and desorbed from the NOx storage material. Moreover, since the hydrogen generated at this time reduces NOx released from the NOx storage material, the reduction reaction of NOx is promoted.
さらに、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物にパラジウムを担持させると、例えばジルコニアにパラジウムを担持させる場合と比較して、５００℃以上の高温においても高い水素生成能を発揮する。また、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物に担持されたパラジウムは、Ｚｒ系酸化物に担持されたロジウムとは異なり、酸素過剰となるリーン雰囲気でも安定性が高くて粒成長を起こしにくい。このため、例えば大気中、７５０℃での耐久後においても高い水素生成能を発揮する。 Furthermore, when palladium is supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide, for example, higher hydrogen generation ability is exhibited even at a high temperature of 500 ° C. or higher than when palladium is supported on zirconia. Unlike rhodium supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide, palladium supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide has high stability even in an oxygen-excess lean atmosphere and hardly causes grain growth. For this reason, for example, high hydrogen generation ability is exhibited even after endurance at 750 ° C. in the atmosphere.
加えて、パラジウムはロジウムに比べて安価である。このため、ＮＯｘ吸蔵材のＳ被毒対策のためにロジウムを利用する場合と比較して、材料費の高騰を抑えることができる。 In addition, palladium is less expensive than rhodium. For this reason, compared with the case where rhodium is utilized for the S poisoning countermeasure of NOx occlusion material, the increase in material cost can be suppressed.
本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、下記（１）〜（３）の各項に示される構成のうちの少なくとも一つを有していることが好ましい。 The NOx storage reduction catalyst of the present invention preferably has at least one of the configurations shown in the following items (1) to (3).
（１）前記第２貴金属は前記第２酸化物粉末に担持されていることが好ましい。 (1) It is preferable that the second noble metal is supported on the second oxide powder.
（２）前記第２酸化物粉末はアルミナ粉末を含み、かつ前記第２貴金属は白金を含むことが好ましい。 (2) Preferably, the second oxide powder includes alumina powder, and the second noble metal includes platinum.
（３）本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、基材をさらに備え、前記担体が該基材の表面に形成されていることが好ましい。 (3) The NOx storage reduction catalyst of the present invention preferably further comprises a base material, and the carrier is formed on the surface of the base material.
したがって、本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒によると、材料費の高騰を抑えつつ、耐久後においても高い水素生成能を維持してＮＯｘ吸蔵材のＳ被毒を有効に抑えることができ、ＮＯｘ吸蔵性能の低下を抑えることが可能となる。 Therefore, according to the NOx occlusion reduction type catalyst of the present invention, it is possible to effectively suppress S poisoning of the NOx occlusion material while maintaining a high hydrogen generation ability even after durability while suppressing an increase in material cost. It is possible to suppress a decrease in performance.
以下、本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒の実施形態について詳しく説明する。なお、説明する実施形態は実施形態の一例にすぎず、本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the NOx storage reduction catalyst of the present invention will be described in detail. The embodiment to be described is merely an example of the embodiment, and the NOx storage reduction catalyst of the present invention is not limited to the following embodiment. The NOx occlusion reduction type catalyst of the present invention can be implemented in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.
本実施形態のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、本発明のＮＯｘ吸蔵型還元触媒をいわゆるモノリス型触媒に適用したものである。 The NOx occlusion reduction catalyst of this embodiment is an application of the NOx occlusion reduction catalyst of the present invention to a so-called monolithic catalyst.
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、図１にその構成が模式的に示されるように、基材１と、基材１の表面に形成された担体２と、担体２に担持された触媒貴金属３と、担体２に担持されたＮＯｘ吸蔵材４と、から構成されている。
As schematically shown in FIG. 1, the NOx occlusion reduction type catalyst has a
基材１としては、コージェライト等のセラミックス又は耐熱合金等からなるハニカム体を用いることができる。
As the
担体２は、多孔質の酸化物粉末を含むスラリーを基材１の表面にウォッシュコートすることすることで層状に形成したものであり、第１酸化物粉末２１と、第２酸化物粉末２２とからなる。
The
第１酸化物粉末２１は、セリア（ＣｅＯ２）及びセリア−ジルコニア複合酸化物（ＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物）の粉末のうちの少なくとも一方よりなる。すなわち、第１酸化物粉末２１として、ＣｅＯ２粉末及びＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物粉末のうちの一方のみを用いてもよいし、あるいは両者を混合して用いてもよい。
The
第１酸化物粉末２１として、ＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物の粉末を用いる場合、このＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物におけるＣｅＯ２とＺｒＯ2との構成比は、酸化物換算のモル比基準で、ＣｅＯ２／（ＺｒＯ２＋ＣｅＯ２）＝１／１００〜１００／１００とすることが好ましく、５０／１００〜１００／１００とすることがより好ましい。ＣｅＯ２のモル比が少なすぎると、十分な水素生成能が得られなくなる。 As a first oxide powder 21, the case of using the powder of CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, the composition ratio of CeO 2 and ZrO 2 in the CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, the molar ratio reference terms of oxides Therefore, CeO 2 / (ZrO 2 + CeO 2 ) = 1/100 to 100/100 is preferable, and 50/100 to 100/100 is more preferable. When the molar ratio of CeO 2 is too small, sufficient hydrogen generation ability cannot be obtained.
ＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物の粉末は、例えば、セリウム原料とジルコニウム原料との原料混合物を、その融点以上の高温に加熱して溶融し、冷却後、粉砕し、必要により酸化焼成することにより得ることができる。 The CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder is obtained by, for example, heating a raw material mixture of a cerium raw material and a zirconium raw material to a high temperature equal to or higher than its melting point, cooling, pulverizing, and optionally oxidizing firing. Obtainable.
また、ＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物は、ＺｒＯ2の少なくとも一部がＣｅＯ２に固溶した固溶体で形成されていることが好ましい。ＣｅとＺｒとが原子又は分子レベルで複合化されて、ＺｒＯ２の少なくとも一部がＣｅＯ２に固溶した固溶体となっていれば、耐熱性が向上し、初期から耐久後まで高い水素生成能が確保される。 Further, CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, it is preferable that at least a part of ZrO 2 is formed in a solid solution in which a solid solution in CeO 2. And Ce and the Zr are composited at atomic or molecular level, if a solid solution at least a part of ZrO 2 were dissolved in CeO 2, improved heat resistance, high hydrogen generating ability from the initial to after the durability Is secured.
ＣｅＯ２−ＺｒＯ２複合酸化物の固溶体は、例えばアルコキシド法又は共沈法により製造することができる。アルコキシド法では、セリウムアルコキシドとジルコニウムアルコキシドとの混合物を加水分解後に焼成したり、あるいはＣｅＯ２粉末にジルコニウムアルコキシドを含浸させ、それを加水分解後に焼成したりすることで、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２複合酸化物の固溶体が得られる。共沈法では、水溶性セリウム塩と水溶性ジルコニウム塩との混合溶液にアルカリ物質を添加することで前駆体を共沈させ、その共沈物を焼成することで、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２複合酸化物の固溶体が得られる。 The solid solution of CeO 2 —ZrO 2 composite oxide can be produced, for example, by an alkoxide method or a coprecipitation method. In the alkoxide method, a mixture of cerium alkoxide and zirconium alkoxide is calcined after hydrolysis, or CeO 2 powder is impregnated with zirconium alkoxide and calcined after hydrolysis, so that CeO 2 —ZrO 2 composite oxidation is performed. A solid solution of the product is obtained. In the coprecipitation method, a precursor is coprecipitated by adding an alkaline substance to a mixed solution of a water-soluble cerium salt and a water-soluble zirconium salt, and the coprecipitate is calcined, whereby the CeO2-ZrO2 composite oxide is formed. A solid solution is obtained.
担体２における第１酸化物粉末２１の配合割合は、担体２の全体を１００質量％としたとき、５〜７０質量％であることが好ましく、１０〜５０質量％であることがより好ましい。担体２における第１酸化物粉末２１の配合割合が少なすぎると、Ｐｄの分散性が低下し、多すぎるとＯＳＣ（酸化雰囲気下で酸素を貯蔵し、還元雰囲気下で酸素を放出する酸素ストレージ能）が増加して、吸蔵したＮＯｘを還元する性能が低下する。
The mixing ratio of the
第２酸化物粉末２２は、ＣｅＯ２及びＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物以外の酸化物から選ばれた少なくとも一種の粉末よりなる。第２酸化物粉末２２に用いることのできる酸化物の種類としては、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、ゼオライト等や、これらを複合させたチタニア−ジルコニア複合酸化物（ＴｉＯ2−ＺｒＯ2複合酸化物）、チタニア−アルミナ複合酸化物（ＴｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合酸化物）、シリカ−アルミナ複合酸化物（ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合酸化物）、ジルコニア−アルミナ複合酸化物（ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合酸化物）等を挙げることができる。
The
担体２に担持された触媒貴金属３は、第１貴金属３１と、第２貴金属３２とからなる。
The catalyst
第１貴金属３１はパラジウム（Ｐｄ）よりなる。この第１貴金属３１としてのＰｄは、担体２のうち第１酸化物粉末２１上に担持されている。第１酸化物粉末２１としてのＣｅＯ２粉末又はＣｅＯ２−ＺｒＯ2複合酸化物粉末に担持されたＰｄは、還元雰囲気において、排ガス中のＨＣと水蒸気との反応を高活性化して高い水素生成能を発揮する。
The first
第１貴金属３１としてのＰｄの担持量は、例えばモノリス型触媒の場合、モノリス（ハニカム体）の体積１リットル当たり、０．１〜５ｇとすることが好ましく、０．３〜２ｇとすることがより好ましい。Ｐｄの担持量が少なすぎると、Ｐｄによる水素生成能を有効に発揮させることが困難となり、多すぎると担持量に見合った効果が得られない。
For example, in the case of a monolith type catalyst, the supported amount of Pd as the first
第２貴金属３２は、Ｐｄ以外の貴金属から選ばれる少なくとも一種よりなる。第２貴金属３２は、主に、排ガス中のＣＯ、ＨＣを酸化するとともに、排ガス中のＮＯｘの主成分たるＮＯをＮＯ２に酸化してＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させ易くする役割を果たす。このような貴金属の種類としては、Ｐｔ、ＲｈやＩｒ等を挙げることができる。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒として要求される触媒の特性に応じて、これらの中から一種又は２種以上を選択して第２貴金属３２に用いることができる。
The second
第２貴金属３２は、担体２のうち第２酸化物粉末２２上に担持されている。第２貴金属３２としてＰｔを用いる場合は、第２酸化物粉末２２の一種としてアルミナ粉末を用いて、Ｐｔをアルミナ粉末に担持させることが好ましい。酸化物の中でも耐熱性の高いアルミナにＰｔを担持させることにより、Ｐｔの酸化触媒性能等を特に有効に発揮させることができる。また、第２貴金属３２としてＲｈを用いる場合は、第２酸化物粉末２２の一種としてジルコニア粉末を用いて、Ｒｈをジルコニア粉末に担持させることが好ましい。Ｒｈと相性の良いジルコニア粉末にＲｈを担持させることにより、Ｒｈの水素生成能等を特に有効に発揮させることができる。
The second
なお、第１酸化物粉末２１に担持された第１貴金属３１としてのＰｄの水素生成能に影響を及ぼさない（水素生成能を低下させない）範囲内なら、第２貴金属３２の一部が第１酸化物粉末２１に担持されていてもよい。ただし、貴金属の資料量を低減させる観点より、第２貴金属３２は極力第１酸化物粉末２１に担持されていない方が望ましい。すなわち、第２貴金属３２の全部又は大部分は第２酸化物粉末２２に担持されていることが好ましい。また、第１酸化物粉末２１に担持された第１貴金属３１としてのＰｄの水素生成能が有効に発揮される限りにおいて、製造過程で不可避的にＰｄの一部が第２酸化物粉末２２に担持されていてもよい。ただし、第１貴金属３１としてのＰｄの全部が第１酸化物粉末２１上に担持されていれば、水素生成能を最も効率的に発揮させることができる。
In addition, if it is in the range which does not affect the hydrogen production ability of Pd as the first
第２貴金属３２の担持量は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒として要求される触媒の特性に応じて、適宜設定することができる。例えば、モノリス型触媒におけるモノリス（ハニカム体）の体積１リットル当たり、Ｐｔの場合は０．１〜１０ｇとすることが好ましく、０．３〜３ｇとすることがより好ましく、また、Ｒｈの場合は０．０１〜１ｇとすることが好ましく、０．０５〜０．５ｇとすることがより好ましい。
The loading amount of the second
第１酸化物粉末２１に対する第１貴金属３１の担持方法及び第２酸化物粉末２２に対する第２貴金属３２の担持方法は、特に限定されず、貴金属の種類に応じた公知の方法を採用することができる。
The method for supporting the first
担体２に担持されたＮＯｘ吸蔵材４は、燃料リーン雰囲気下でＮＯｘを吸蔵し、燃料ストイキ〜リッチ雰囲気下でＮＯｘを放出する役割を果たす。このようなＮＯｘ吸蔵材としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも１種以上を用いることができる。アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ、ＫやＣｓを、アルカリ土類金属としてはＭｇ、Ｃａ、ＳｒやＢａを、希土類元素としてはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、ＰｒやＮｄ等をそれぞれ例示できる。これらの中でも、アルカリ度が高くＮＯｘ吸蔵性能に優れるという点を考慮すれば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の中から選択することが好ましい。
The
ＮＯｘ吸蔵材４の担持量は、例えば、モノリス型触媒におけるモノリス（ハニカム体）の体積１リットル当たり、０．０１〜２モルとすることが好ましく、０．１〜１モルとすることがより好ましい。ＮＯｘ吸蔵材４の担持量が少なすぎるとＮＯｘ吸蔵能力が小さくＮＯｘ浄化性能が低下し、担持量が多すぎる場合は、効果が飽和することに加え、他成分量の低下による不具合が生じる可能性がある。
The amount of
ＮＯｘ吸蔵材４の担持方法は、特に限定されず、ＮＯｘ吸蔵材４の種類に応じた公知の方法を採用することができる。例えばモノリス型触媒の場合、予め、第１貴金属３１を第１酸化物粉末２１に担持した担持粉末と、第２貴金属３２を第２酸化物粉末２２に担持した担持粉末とを含むスラリーを、ハニカム体よりなる基材１にウォッシュコートして乾燥、焼成することにより、基材１の表面にコート層を形成しておく。そして、このコート層が形成された基材１を、例えばアルカリ金属酢酸塩やアルカリ土類金属酢酸塩の溶液に浸漬し、余分な溶液を吹き払った後、乾燥、焼成することにより、ＮＯｘ吸蔵材４を担体２上に担持させることができる。また、前記スラリー中に予め前記アルカリ金属酢酸塩やアルカリ土類金属酢酸塩を加えて、基材１にウォッシュコートしてもよい。
The method for supporting the
ＮＯｘ吸蔵材４は、担体２のうち少なくとも第１酸化物粉末２１に担持されていることが好ましい。ＮＯｘ吸蔵材４が第１酸化物粉末２１に担持されていれば、ＮＯｘ吸蔵材４及び第１貴金属３１としてのＰｄの双方が第１酸化物粉末２１に担持されていることになり、ＮＯｘ吸蔵材４と第１貴金属３１としてのＰｄとが互いに近接することになる。そうすると、Ｐｄが発生させた水素によって、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材４からＳをより効率的に脱離させることができるとともに、ＮＯｘ吸蔵材４から放出されたＮＯｘをより効率的に還元させることができる。
The
以上のように構成される本実施形態のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、例えば触媒コンバータに組み込まれてリーンバーンエンジンからの排ガス流路に配置され、この排ガスを浄化する。燃料リーン雰囲気では、触媒貴金属３のうちの第２貴金属３２の触媒機能によりＨＣやＣＯが酸化されて浄化されるとともに、排ガス中に含まれるＮＯ等が第２貴金属３２の機能により酸化されてＮＯ2等のＮＯｘとなり、それがＮＯｘ吸蔵材４に吸蔵される。そして、間欠的に燃料ストイキ〜リッチ雰囲気とされると、今度は吸蔵されたＮＯｘが放出され、それが触媒上でＨＣやＣＯと反応して還元され、ＮＯｘが浄化される。
The NOx occlusion reduction type catalyst of the present embodiment configured as described above is incorporated in, for example, a catalytic converter and disposed in an exhaust gas passage from a lean burn engine, and purifies the exhaust gas. In the fuel-lean atmosphere, HC and CO are oxidized and purified by the catalytic function of the second
本実施形態のＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、第１貴金属３１としてのＰｄが、第１酸化物粉末２１としてのセリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物の粉末に担持されている。このセリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物の粉末に担持されたＰｄは、燃料ストイキ〜リッチの還元雰囲気において、排ガス中のＨＣと水蒸気との反応を高活性化し、高い水素生成能を発揮する。このため、燃料ストイキ〜リッチ雰囲気において、多量に生成した水素によって、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材４からＳを効率的に脱離させることができる。また、このとき発生した水素は、ＮＯｘ吸蔵材４から放出されたＮＯｘを還元させるので、ＮＯｘの還元反応が促進される。
In the NOx occlusion reduction type catalyst of this embodiment, Pd as the first
ここに、仮にジルコニアにＰｄを担持させた場合、２００〜５００℃程度の温度範囲においては、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物にＰｄを担持させた場合と同様、高い水素生成能を発揮する。しかし、ジルコニアにＰｄを担持させた場合は、５００℃以上の（又は５００℃を超える）高温になると、水素生成能が極端に低下する。これに対し、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物にＰｄを担持させた場合は、５００℃以上の（又は５００℃を超える）高温域であっても、高い水素生成能を発揮する。このため、本実施形態のＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、５００℃以上の（又は５００℃を超える）高温域であっても、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材４からＳをより効率的に脱離させることができるとともに、ＮＯｘ吸蔵材４から放出されたＮＯｘをより効率的に還元させることができる。
Here, when Pd is supported on zirconia, in the temperature range of about 200 to 500 ° C., high hydrogen generation ability is exhibited as in the case where Pd is supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide. However, when Pd is supported on zirconia, the hydrogen generating ability is extremely reduced at a high temperature of 500 ° C. or higher (or higher than 500 ° C.). On the other hand, when Pd is supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide, high hydrogen generation ability is exhibited even in a high temperature range of 500 ° C. or higher (or higher than 500 ° C.). For this reason, in the NOx occlusion reduction type catalyst of the present embodiment, S is more efficiently desorbed from the S-poisoned
また、セリア又はセリア−ジルコニア複合酸化物に担持されたＰｄは、Ｚｒ系酸化物に担持されたＲｈとは異なり、酸素過剰となるリーン雰囲気でも安定性が高くて粒成長を起こしにくい。このため、例えば大気中、７５０℃での耐久後においても高い水素生成能を発揮する。したがって、本実施形態のＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、耐久後においても高い水素生成能を発揮して、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材４からＳをより効率的に脱離させることができるとともに、ＮＯｘ吸蔵材４から放出されたＮＯｘをより効率的に還元させることができる。
Further, unlike Rh supported on a Zr-based oxide, Pd supported on ceria or ceria-zirconia composite oxide has high stability even in a lean atmosphere in which oxygen is excessive and hardly causes grain growth. For this reason, for example, high hydrogen generation ability is exhibited even after endurance at 750 ° C. in the atmosphere. Therefore, in the NOx occlusion reduction type catalyst of the present embodiment, a high hydrogen generating ability can be exhibited even after the endurance, and S can be more efficiently desorbed from the S-poisoned
加えて、ＰｄはＲｈに比べて安価である。このため、本実施形態のＮＯｘ吸蔵型還元触媒によれば、ＮＯｘ吸蔵材４のＳ被毒対策のためにＲｈを利用する場合と比較して、材料費の高騰を抑えることができる。
In addition, Pd is less expensive than Rh. For this reason, according to the NOx occlusion type reduction catalyst of the present embodiment, it is possible to suppress an increase in material cost compared to the case of using Rh for the S poisoning countermeasure of the
なお、この実施形態では、モノリス型触媒に本発明を適用する例について説明したが、ペレット型触媒に本発明を適用して触媒コンバータに組み込んでもよい。 In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a monolith type catalyst has been described. However, the present invention may be applied to a pellet type catalyst and incorporated in a catalytic converter.
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
（実施例１）
前述した実施形態に準じて、実施例１のＮＯｘ吸蔵型還元触媒Ａを製造した。
(Example 1)
The NOx occlusion-type reduction catalyst A of Example 1 was manufactured according to the embodiment described above.
実施例１のＮＯｘ吸蔵型還元触媒Ａでは、担体２が、第１酸化物粉末２１としてのセリア−ジルコニア複合酸化物粉末と、第２酸化物粉末２２としてのアルミナ粉末と、第２酸化物粉末２２としてのジルコニア粉末と、第２酸化物粉末２２としてのチタニア−ジルコニア複合酸化物粉末とから構成されている。担体２における第１酸化物粉末２１の配合割合は、担体２の全体を１００質量％としたとき、３０質量％である。
In the NOx occlusion-type reduction catalyst A of Example 1, the
また、第２貴金属３２がＰｔ及びＲｈから構成され、ＮＯｘ吸蔵材４がバリウム（Ｂａ）及びカリウム（Ｋ）から構成されている。
The second
そして、第１貴金属３１としてのＰｄが、第１酸化物粉末２１としてのセリア−ジルコニア複合酸化物粉末に担持され、第２貴金属３２としてのＰｔが、第２酸化物粉末２２としてのアルミナ粉末に担持され、第２貴金属３２としてのＲｈが、第２酸化物粉末２２としてのジルコニア粉末に担持されている。また、ＮＯｘ吸蔵材４としてのＢａ及びＫが、第１酸化物粉末２１及び第２酸化物粉末よりなる担体２、すなわち第１酸化物粉末２１としてのセリア−ジルコニア複合酸化物粉末、並びに第２酸化物粉末２２としてのアルミナ粉末、ジルコニア粉末及びチタニア−ジルコニア複合酸化物粉末に担持されている。
Then, Pd as the first
まず、セリウムアルコキシドとジルコニウムアルコキシドとの混合物を加水分解してから、７００℃×５時間の条件で焼成することにより、セリア−ジルコニア複合酸化物の固溶体を作成した。そして、この固溶体を粉砕してセリア−ジルコニア複合酸化物粉末とした。このセリア−ジルコニア複合酸化物粉末におけるＣｅＯ２とＺｒＯ2との構成比は、酸化物換算のモル比基準で、ＣｅＯ２／（ＺｒＯ２＋ＣｅＯ２）＝７０／１００である。 First, a mixture of cerium alkoxide and zirconium alkoxide was hydrolyzed, and then fired under conditions of 700 ° C. × 5 hours to prepare a solid solution of ceria-zirconia composite oxide. And this solid solution was grind | pulverized and it was set as the ceria-zirconia composite oxide powder. The composition ratio of CeO 2 and ZrO 2 in this ceria-zirconia composite oxide powder is CeO 2 / (ZrO 2 + CeO 2 ) = 70/100 on the molar ratio basis in terms of oxide.
得られたセリア−ジルコニア複合酸化物粉末を硝酸パラジウム水溶液に浸漬してから、乾燥、焼成することにより、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末にＰｄを担持してなる、Ｐｄ担持セリア−ジルコニア粉末を得た。 The obtained ceria-zirconia composite oxide powder is immersed in an aqueous palladium nitrate solution and then dried and fired to obtain a Pd-supported ceria-zirconia powder in which Pd is supported on the ceria-zirconia composite oxide powder. It was.
また、ジニトロジアミン白金水溶液にアルミナ粉末を浸漬してから、乾燥、焼成することにより、アルミナ粉末にＰｔを担持してなる、Ｐｔ担持アルミナ粉末を得た。 Moreover, after immersing alumina powder in dinitrodiamine platinum aqueous solution, and drying and baking, the Pt carrying | support alumina powder formed by carrying | supporting Pt on an alumina powder was obtained.
また、硝酸ロジウム水溶液にジルコニア粉末を浸漬してから、乾燥、焼成することにより、ジルコニア粉末にＲｈを担持してなる、Ｒｈ担持ジルコニア粉末を得た。 Further, after immersing the zirconia powder in an aqueous rhodium nitrate solution, drying and firing, an Rh-supported zirconia powder in which Rh is supported on the zirconia powder was obtained.
そして、前記Ｐｄ担持セリア−ジルコニア粉末、前記Ｐｔ担持アルミナ粉末、前記Ｒｈ担持ジルコニア粉末及びチタニア−ジルコニア複合酸化物粉末を用いて所定のスラリーを調製した。そして、コージェライト製のハニカム体よりなる基材１の表面にスラリーをウォッシュコートし、乾燥、焼成して、基材１の表面に触媒コート層を形成した。
A predetermined slurry was prepared using the Pd-supported ceria-zirconia powder, the Pt-supported alumina powder, the Rh-supported zirconia powder, and the titania-zirconia composite oxide powder. Then, the slurry was washcoated on the surface of the
次に、触媒コート層が形成された基材１を、酢酸バリウムと酢酸カリウムの混合溶液に浸漬し、余分な溶液を吹き払った後、２５０℃で１時間乾燥してから、５００℃で２時間焼成して、基材１の触媒コート層にＢａとＫを担持した。こうして、実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａを得た。
Next, the
実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａにおける各金属の担持量は、ハニカム体の体積１リットル当たり、Ｐｄ：０．７５ｇ、Ｐｔ：２ｇ、Ｒｈ：０．５ｇ、Ｂａ：０．３モル、Ｋ：０．１モルである。 The supported amount of each metal in the NOx occlusion reduction type catalyst A of Example 1 is as follows: Pd: 0.75 g, Pt: 2 g, Rh: 0.5 g, Ba: 0.3 mol, K, per liter of the honeycomb body volume. : 0.1 mol.
（実施例２）
第１酸化物粉末２１として、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末の代わりに、ジルコニア粉末を用いること以外は、実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａと同様にして、実施例２のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｂを得た。
(Example 2)
The NOx occlusion reduction type of Example 2 is the same as the NOx occlusion reduction type catalyst A of Example 1, except that zirconia powder is used as the
すなわち、実施例２のＮＯｘ吸蔵型還元触媒Ｂでは、第１貴金属３１としてのＰｄが、第１酸化物粉末２１としてのセリア粉末に担持されている。
That is, in the NOx occlusion-type reduction catalyst B of Example 2, Pd as the first
（比較例１）
実施例１と同様にして得たセリア−ジルコニア複合酸化物粉末と、アルミナ粉末と、チタニア−ジルコニア複合酸化物粉末と、実施例１と同様にして得たＲｈ担持ジルコニア粉末とを用いて所定のスラリーを調製した。そして、コージェライト製のハニカム体よりなる基材１の表面にスラリーをウォッシュコートし、乾燥、焼成して、基材１の表面に触媒コート層を形成した。
(Comparative Example 1)
Using ceria-zirconia composite oxide powder obtained in the same manner as in Example 1, alumina powder, titania-zirconia composite oxide powder, and Rh-supported zirconia powder obtained in the same manner as in Example 1, a predetermined A slurry was prepared. Then, the slurry was washcoated on the surface of the
次に、触媒コート層が形成された基材１を、硝酸パラジウム水溶液とジニトロアンミン白金水溶液との混合液に１時間浸漬し、余分な溶液を吹き払い、乾燥して、基材１の触媒コート層にＰｄとＰｔを担持した。
Next, the
その後、実施例１と同様にして、基材１の触媒コート層にＢａとＫを担持した。こうして、比較例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｃを得た。
Thereafter, Ba and K were supported on the catalyst coat layer of the
（比較例２）
Ｐｄを担持させるＰｄ担体として、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末の代わりにアルミナ粉末を用いること以外は、実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａと同様にして、比較例２のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｄを得た。
(Comparative Example 2)
The NOx occlusion reduction type catalyst of Comparative Example 2 is the same as the NOx occlusion reduction type catalyst A of Example 1 except that alumina powder is used instead of the ceria-zirconia composite oxide powder as the Pd carrier for supporting Pd. D was obtained.
すなわち、比較例２のＮＯｘ吸蔵型還元触媒Ｂでは、Ｐｄがアルミナ粉末に担持されている。 That is, in the NOx occlusion-type reduction catalyst B of Comparative Example 2, Pd is supported on the alumina powder.
（比較例３）
Ｐｄを担持させるＰｄ担体として、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末の代わりにジルコニア粉末を用いること以外は、実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａと同様にして、比較例３のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｅを得た。
(Comparative Example 3)
The NOx occlusion reduction type catalyst of Comparative Example 3 is the same as the NOx occlusion reduction type catalyst A of Example 1 except that zirconia powder is used instead of the ceria-zirconia composite oxide powder as the Pd carrier for supporting Pd. E was obtained.
すなわち、比較例３のＮＯｘ吸蔵型還元触媒Ｅでは、Ｐｄがジルコニア粉末に担持されている。 That is, in the NOx occlusion type reduction catalyst E of Comparative Example 3, Pd is supported on the zirconia powder.
（触媒性能の評価）
実施例１〜２及び比較例１〜３のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａ〜Ｅに対して耐久試験を行った。この耐久試験では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が内蔵された触媒コンバータをリーンバーンエンジンの排気系に配設し、入りガス温度７５０℃で５０時間、１０分のリーン運転と５０分のリッチ運転とを交互に繰り返した。
(Evaluation of catalyst performance)
Durability tests were performed on the NOx occlusion reduction type catalysts A to E of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3. In this endurance test, a catalytic converter with a built-in NOx storage reduction catalyst is installed in the exhaust system of a lean burn engine, and the lean gas engine is operated at 750 ° C. for 50 hours, 10 minutes lean operation and 50 minutes rich operation. Repeated alternately.
耐久試験後、高Ｓ（硫黄）濃度のガソリンを用いて、入りガス温度４００℃で８時間のリーン運転を行い、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＳ被毒させた。 After the durability test, lean operation was performed for 8 hours at an input gas temperature of 400 ° C. using gasoline with a high S (sulfur) concentration, and the NOx storage reduction catalyst was poisoned with S.
Ｓ被毒後に、耐久試験と同様のリーンバーンエンジンを用いて、入りガス温度６５０℃で１０分のリッチ運転を行って、ＮＯｘ吸蔵材４からＳを脱離させるＳ脱離処理を行った。
After S poisoning, a lean burn engine similar to the endurance test was used to perform a rich operation for 10 minutes at an inlet gas temperature of 650 ° C., and an S desorption process for desorbing S from the
このＳ脱離処理後に、入りガス温度４００℃のリーン運転に切り替え、このリーン運転中の入りガス中のＮＯｘ濃度に対し、その出ガスのＮＯｘ濃度が１０％になるまでの間におけるＮＯｘ吸蔵量を測定した。その結果を図２に示す。なお、図２の縦軸は、比較例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒ＣのＮＯｘ吸蔵量を１としたときの相対比である。 After this S desorption treatment, the operation is switched to a lean operation with an inlet gas temperature of 400 ° C., and the NOx occlusion amount until the NOx concentration of the output gas becomes 10% of the NOx concentration in the inlet gas during the lean operation. Was measured. The result is shown in FIG. 2 represents the relative ratio when the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction type catalyst C of Comparative Example 1 is 1.
図２からわかるように、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末にＰｄを担持させた実施例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ａ、及びセリア粉末にＰｄを担持させた実施例２のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｂでは、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末及びセリア粉末以外の酸化物粉末にＰｄを担持させた比較例１〜３のＮＯｘ吸蔵還元型触媒Ｃ〜Ｅと比べて、Ｓ脱離処理後のＮＯｘ吸蔵量が１．３倍以上となった。 As can be seen from FIG. 2, the NOx occlusion reduction type catalyst A of Example 1 in which Pd is supported on ceria-zirconia composite oxide powder, and the NOx occlusion reduction type catalyst B of Example 2 in which Pd is supported on ceria powder. Then, compared with the NOx occlusion reduction type catalysts C to E of Comparative Examples 1 to 3 in which Pd is supported on an oxide powder other than the ceria-zirconia composite oxide powder and the ceria powder, the NOx occlusion amount after the S desorption treatment Became 1.3 times or more.
したがって、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末又はセリア粉末にＰｄを担持させることで、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末及びセリア粉末以外の酸化物粉末にＰｄを担持させる場合と比較して、Ｓ被毒したＮＯｘ吸蔵材４からのＳ脱離効果が大きくなることが確認できた。
Therefore, by carrying Pd on ceria-zirconia composite oxide powder or ceria powder, compared with the case of carrying Pd on ceria-zirconia composite oxide powder and oxide powder other than ceria powder, S was poisoned. It was confirmed that the S desorption effect from the
（Ｐｄ担体の種類と水素発生量との関係の評価）
Ｐｄを担持させる担体の種類と水素発生量との関係について調べた。
(Evaluation of relationship between Pd carrier type and hydrogen generation amount)
The relationship between the type of carrier for supporting Pd and the amount of hydrogen generated was examined.
セリア−ジルコニア複合酸化物粉末（実施例１に相当）、セリア粉末（実施例２相当）、アルミナ粉末（比較例２に相当）、ジルコニア粉末（比較例３に相当）、ジルコニア−チタニア複合酸化物粉末、及びチタニア粉末のそれぞれに、Ｐｄを担持した６種類のペレット触媒に対して耐久試験を行った。 Ceria-zirconia composite oxide powder (corresponding to Example 1), ceria powder (corresponding to Example 2), alumina powder (corresponding to Comparative Example 2), zirconia powder (corresponding to Comparative Example 3), zirconia-titania composite oxide Durability tests were performed on six types of pellet catalysts supporting Pd on each of the powder and the titania powder.
この耐久試験では、ペレット触媒を大気中において７５０℃で５時間放置した。その後、モデルガス評価装置にペレット触媒を装着し、入りガス温度と水素生成量との関係を調べた。この評価では、モデルガスとして、Ｃ３Ｈ６を１０００ｐｐｍと、Ｈ２Ｏを３％とを含む窒素ガスを用い、出ガス中の水素量を水素分析計で測定した。その結果を図３に示す。 In this durability test, the pellet catalyst was left in the atmosphere at 750 ° C. for 5 hours. After that, a pellet catalyst was attached to the model gas evaluation device, and the relationship between the incoming gas temperature and the hydrogen generation amount was examined. In this evaluation, nitrogen gas containing 1000 ppm of C 3 H 6 and 3% of H 2 O was used as a model gas, and the amount of hydrogen in the output gas was measured with a hydrogen analyzer. The result is shown in FIG.
図３から明らかなように、セリア−ジルコニア複合酸化物粉末（実施例１に相当）又はセリア粉末（実施例２に相当）にＰｄを担持させた場合は、２００〜６００℃の温度範囲において、高い水素生成能を発揮した。 As is clear from FIG. 3, when Pd was supported on ceria-zirconia composite oxide powder (corresponding to Example 1) or ceria powder (corresponding to Example 2), in a temperature range of 200 to 600 ° C., High hydrogen generation ability was demonstrated.
一方、アルミナ粉末（比較例２に相当）、ジルコニア−チタニア複合酸化物粉末又はチタニア粉末にＰｄを担持させた場合は、２００〜６００℃の温度範囲において、水素生成量が少なかった。また、ジルコニア粉末（比較例３に相当）にＰｄを担持させた場合は、２００〜５００℃の温度範囲では高い水素生成能を発揮したが、入りガス温度が５００℃を超える（又は５００℃以上になる）と、水素生成能が低下した。 On the other hand, when Pd was supported on alumina powder (corresponding to Comparative Example 2), zirconia-titania composite oxide powder or titania powder, the amount of hydrogen produced was small in the temperature range of 200 to 600 ° C. Further, when Pd was supported on zirconia powder (corresponding to Comparative Example 3), high hydrogen generation ability was exhibited in the temperature range of 200 to 500 ° C., but the input gas temperature exceeded 500 ° C. (or 500 ° C. or more). ), The hydrogen generation ability decreased.
１…基材 ２…担体
３…触媒貴金属 ４…ＮＯｘ吸蔵材
２１…第１酸化物粉末 ２２…第２酸化物粉末
３１…第１貴金属 ３２…第２貴金属
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記担体が、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物のうちの少なくとも一方よりなる第１酸化物と、セリア及びセリア−ジルコニア複合酸化物以外の酸化物から選ばれた少なくとも一種よりなる第２酸化物と、からなり、
前記触媒貴金属が、パラジウムよりなる第１貴金属と、パラジウム以外の貴金属から選ばれた少なくとも一種よりなる第２貴金属と、からなり、
前記第１貴金属が前記第１酸化物に担持されていることを特徴とするＮＯｘ吸蔵還元型触媒。 A support made of an oxide, a catalyst noble metal supported on the support, and a NOx occlusion material supported on the support,
A first oxide composed of at least one of ceria and ceria-zirconia composite oxide; and a second oxide composed of at least one selected from oxides other than ceria and ceria-zirconia composite oxide. Consists of
The catalytic noble metal comprises a first noble metal made of palladium and a second noble metal made of at least one kind selected from precious metals other than palladium;
The NOx occlusion reduction catalyst, wherein the first noble metal is supported on the first oxide.
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