JP2010005566A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＣの低温浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】本発明の排ガス浄化用触媒は、ハニカム状のモノリスの表面に、ＲｈがＯＳＣ材に担持されてなるＲｈ／ＯＳＣ材を含有する下層１０がコーティングされており、当該下層１０の表面に、Ｐｄがアルミナに担持されてなるＰｄ／アルミナと、ＲｈがＺｒＰｒ若しくはＺｒＧｄに担持されてなるＲｈ／ＺｒＰｒ若しくはＲｈ／ＺｒＧｄとを含有する上層２０がコーティングされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。

自動車などから排出される排ガスには、炭化窒素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質が含まれている。そこで、このような排ガスを浄化するために、各種の排ガス浄化用触媒が開発されている。具体的には、ハニカム状のモノリスの表面に、貴金属（例えば、Ｐｔ、ＰＤ、Ｒｈなど）が担持された多孔質基材（例えば、アルミナなど）を含有するコーティング層が形成されたものが知られている。

ところで、自動車の加減速時には、Ａ／Ｆ（＝空燃比）の値が急激に変動し、この変動に伴って、排ガス浄化用触媒は、ＮＯｘの浄化率が低下してしまう。そこで、ＮＯｘの浄化率の低下を防止するために、前述したコーティング層内に、セリアジルコニア複合酸化物などの酸素吸蔵放出材(以下「ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）材」という。) を配合したものが知られている。さらに、ＯＳＣ材の性能を向上させるために、ＯＳＣ材にＲｈを担持させたＲｈ／ＯＳＣ材も知られている。このＲｈ／ＯＳＣ材は、排ガスが最初に触媒と接触する箇所、すなわち、触媒の最上層に配置されるのが一般的である。一方、Ｐｄがアルミナに担持されてなるＰｄ／アルミナは、触媒の下層に配置されるのが一般的である（図１（ｂ）の「従来の触媒構成例」参照）。

しかしながら、このように一般的な構成を有する排ガス浄化用触媒にあっては、排ガスの低温時におけるＨＣの浄化性能（以下「ＨＣの低温浄化性能」という。）が低いという問題があった。とりわけ、近年では、排ガス規制が厳しくなっているため、ＨＣの低温浄化性能を向上させることは、大きな課題となっている。

なお、一般的な構成を有する排ガス浄化用触媒であっても、前述したＰｄを増量すれば、ＨＣの低温浄化性能は、ある程度向上する。しかし、Ｐｄを増量したとしても、ＨＣの低温浄化性能は、次第に飽和してしまう（図２の「従来の構成」参照）。その理由としては、次のような要因が考えられる。すなわち、Ｐｄが早期活性してＨＣを浄化するためには、Ｐｄが酸化状態に保たれる必要がある。ところが、前述した如く、触媒の上層に強力なＯＳＣ材（特に、前述したＲｈ／ＯＳＣ材）が存在する場合には、触媒の下層に供給される酸素量が制限されることとなる。そのため、Ｐｄを増量すれば、低温のＨＣ浄化性能は向上するものの、次第に飽和してしまうのである。

このように、一般的な構成を有する排ガス浄化用触媒では、ＨＣの低温浄化性能が低いため、厳しい排ガス規制をクリアすることができないことが懸念される。そこで、ＨＣの低温浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒の開発が望まれていたのである。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ＨＣの低温浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の排ガス浄化用触媒は、ハニカム状のモノリスの表面に、ＲｈがＯＳＣ材に担持されてなるＲｈ／ＯＳＣ材を含有する下層がコーティングされており、当該下層の表面に、Ｐｄがアルミナに担持されてなるＰｄ／アルミナと、ＲｈがＺｒＰｒ若しくはＺｒＧｄに担持されてなるＲｈ／ＺｒＰｒ若しくはＲｈ／ＺｒＧｄとを含有する上層がコーティングされていることを特徴とする。

本発明の如く、Ｒｈ／ＯＳＣ材を含有する層を下層に配置し、他方、Ｐｄ／アルミナを含有する層を上層に配置することにより、上層に含まれるＰｄが酸化状態に保たれやすくなるため、ＨＣの低温浄化性能が向上する。しかも、この上層には、Ｐｄ／アルミナのみならず、Ｒｈ／ＺｒＰｒ若しくはＲｈ／ＺｒＧｄが含まれているため、ＨＣの低温浄化性能がよりいっそう向上する。

本発明によれば、ＨＣの低温浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は本発明の触媒構成を示す概略図、図１（ｂ）は従来の触媒構成例を示す概略図である。また、図２は、図１の構成の効果を示す模式図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の排ガス浄化用触媒及び従来の排ガス浄化用触媒は、いずれも、ハニカム状のモノリスの表面に下層１０，１１がコーティングされており、当該下層の１０，１１表面に上層２０，２１がコーティングされている。

但し、図１（ａ）に示すように、本発明の排ガス浄化用触媒にあっては、下層１０には、Ｒｈ／ＯＳＣ材とアルミナが含まれており、上層２０には、Ｐｄ／アルミナと、Ｒｈ／ＺｒＰｒ若しくはＲｈ／ＺｒＧｄとが含まれている。なお、上層２０は、下層１０のＯＳＣ材へのガス拡散性を阻害しない程度の薄層とし、２５〜４５ｇ／ｌとする。逆に、下層１０は、ＮＯｘとＯ_２吸着サイトを確保するために厚層とし、１２０〜２００ｇ／ｌとする。

一方、図１（ｂ）に示すように、従来の排ガス浄化用触媒にあっては、下層１１には、Ｐｄ／アルミナが含まれており、上層２１には、Ｒｈ／ＯＳＣ材とＲｈ／アルミナとが含まれている。

そして、図２に示すように、本発明の排ガス浄化用触媒の場合には、Ｐｄの配合量が増加するに伴って、ＨＣの低温浄化性能は、漸次増加することとなる。これに対し、従来の排ガス浄化用触媒の場合には、Ｐｄの配合量が増加するに伴って、ＨＣの低温浄化性能は、ある程度増加するものの、次第に飽和してしまうこととなる。

さらに、本発明者らは、このような効果を確認するために、本発明の排ガス浄化用触媒及び従来の排ガス浄化用触媒について、それぞれ、エンジンベンチ２０ｈ後の実車評価試験を行った。その試験結果を図３に示す。この実車評価試験において、Ｒｈについては全て０．２ｇ／ｌとし、Ｐｄについては２．０ｇ／ｌ又は３．０ｇ／ｌとした。

図３（ａ）に示すように、本発明の排ガス浄化用触媒の場合には、ＣＯの低温浄化性能のみならず、ＨＣの低温浄化性能も大きく向上した。一方、図３（ｂ）に示すように、従来の排ガス浄化用触媒の場合には、Ｐｄの増量に伴って、ＣＯの低温浄化性能はある程度向上したものの、ＨＣの低温浄化性能はそれほど向上しなかった。

このように、本発明の排ガス浄化用触媒の場合には、従来の排ガス浄化用触媒の場合と比べ、ＨＣの低温浄化性能に優れた効果を示すことが判明した。

（ａ）は本発明の触媒構成を示す概略図、（ｂ）は従来の触媒構成例を示す概略図である。 図１の構成の効果を示す模式図である。 実車評価試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０，１１ 下層
２０，２１ 上層

Claims (1)

1. ハニカム状のモノリスの表面に、ＲｈがＯＳＣ材に担持されてなるＲｈ／ＯＳＣ材を含有する下層がコーティングされており、
   当該下層の表面に、Ｐｄがアルミナに担持されてなるＰｄ／アルミナと、ＲｈがＺｒＰｒ若しくはＺｒＧｄに担持されてなるＲｈ／ＺｒＰｒ若しくはＲｈ／ＺｒＧｄとを含有する上層がコーティングされていることを特徴とする排ガス浄化用触媒。