JP2010110732A - Exhaust gas purifying catalyst - Google Patents

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正倫 桑島
Seiji Ogawara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying catalyst capable of exhibiting excellent NOx purifying performance in a wide range from a low-temperature to a high-temperature. <P>SOLUTION: The exhaust gas purifying catalyst includes: an NOx absorbent material 1 arranged in the exhaust passage of an internal-combustion engine; an oxidation catalyst 2 arranged in the downstream side of the NOx absorbent 1; and an NOx reduction purifying catalyst 3 arranged in the downstream side of the oxidation catalyst 2. The NOx absorbent material 1 comprises a non-precious metal component having an NOx absorbing performance. The non-precious metal component desirably includes one or more kinds selected from CeO<SB>2</SB>, Gd<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and Pr<SB>6</SB>O<SB>11</SB>. The NOx absorbent material 1 may carry catalytic precious metal in the downstream end leaving the upstream end. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リーンバーンエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a lean burn engine.

近年、二酸化炭素(CO)の低減を目的として酸素過剰雰囲気で燃焼するリーンバーンエンジンが用いられている。リーンバーンエンジンでは、排ガス雰囲気が理論空燃状態に比べてリーン域(酸素過剰雰囲気)となる。リーン域では、NSR触媒(NOx吸蔵還元型触媒)やSCR触媒(NOx接触還元型触媒)などのNOx還元浄化触媒が有効であることが知られている(特許文献1,2)。 In recent years, lean burn engines that burn in an oxygen-rich atmosphere have been used for the purpose of reducing carbon dioxide (CO 2 ). In the lean burn engine, the exhaust gas atmosphere is in a lean region (oxygen-excess atmosphere) compared to the theoretical air-fuel state. In the lean region, it is known that NOx reduction purification catalysts such as NSR catalyst (NOx storage reduction catalyst) and SCR catalyst (NOx contact reduction catalyst) are effective (Patent Documents 1 and 2).

NSR触媒は、リーン雰囲気でNOxを吸蔵し、ストイキ〜リッチ雰囲気で吸蔵されたNOxをHC、CO等により還元浄化する。SCR触媒は、アンモニアや尿素を還元剤として用いて、NOxをNに還元浄化する。 The NSR catalyst occludes NOx in a lean atmosphere, and reduces and purifies NOx occluded in a stoichiometric to rich atmosphere with HC, CO, or the like. The SCR catalyst reduces and purifies NOx to N 2 using ammonia or urea as a reducing agent.

しかし、NOx還元浄化触媒は、200℃以下の活性領域外では、NOxの浄化活性が低い。このため、200℃以下では、NOx吸着材の吸着性能を活用することが検討されている(特許文献3、4)。   However, the NOx reduction purification catalyst has low NOx purification activity outside the active region of 200 ° C. or lower. For this reason, utilization of the adsorption performance of the NOx adsorbent at 200 ° C. or less has been studied (Patent Documents 3 and 4).

また、特許文献5の図1では、SCR触媒からなるNOx還元浄化触媒(4)の上流側に、NOを酸化及び吸着する触媒(2)を配置することが提案されている。低温域では、触媒(2)によってNOがよく吸着され、温度上昇により吸着したNOがNOとして脱離するため、全NOx中に占めるNO量が増加する。高温域では、総NOx量は増加するが、NOx還元浄化触媒(4)の入り口温度も高くなりNOxの還元浄化を活発に行う。 Moreover, in FIG. 1 of patent document 5, it is proposed to arrange | position the catalyst (2) which oxidizes and adsorb | sucks NO in the upstream of the NOx reduction purification catalyst (4) which consists of SCR catalysts. In the low temperature range, NO is well adsorbed by the catalyst (2), and the adsorbed NO is desorbed as NO 2 due to the temperature rise, so the amount of NO 2 in the total NOx increases. In the high temperature range, the total NOx amount increases, but the inlet temperature of the NOx reduction purification catalyst (4) also increases, and NOx reduction purification is actively performed.

また、特許文献6の図1にも、SCR触媒の上流側に、NOx貯蔵触媒を配置し、低温域においてNOx貯蔵触媒によりNOxを吸着し、高温域でNOxを放出して下流側のSCR触媒で還元浄化することが開示されている。   Also in FIG. 1 of Patent Document 6, a NOx storage catalyst is arranged upstream of the SCR catalyst, NOx is adsorbed by the NOx storage catalyst in the low temperature region, and NOx is released in the high temperature region, so that the downstream SCR catalyst is released. And reducing and purifying.

また、特許文献7の図1にも、SCR触媒(4)の上流側に、ガス成分N組成が希薄な雰囲気で窒素酸化物を一時貯蔵し、濃厚雰囲気では遊離させる触媒(2)を配置している。   Also, in FIG. 1 of Patent Document 7, a catalyst (2) for temporarily storing nitrogen oxides in an atmosphere with a low gas component N composition and releasing them in a rich atmosphere is arranged upstream of the SCR catalyst (4). ing.

また、特許文献8の図2では、上流側に、可溶性有機化合物(SOF)を吸着及び酸化し、200℃以下のときに窒素化合物を吸着し、かつ炭素粒子は通過させる機能をもつSOF吸着材及び酸化触媒を配置し、下流側にNOを酸化剤としてドライスートを処理するフィルタ触媒を配置することが提案されている。
特開平11−107744号公報 特開2000−257417号公報 特開2007−85353号公報 特開2004−52680号公報 特開2003−236343号(図1、段落番号「0022」〜「0023」) 特表2006−519332号公報(図1,段落番号「0014」) 特開2000−27634号公報(図1,段落番号「0006」) 特開2002−153733号公報(図2,段落番号「0032」〜「0035」)
In FIG. 2 of Patent Document 8, an SOF adsorbent having a function of adsorbing and oxidizing a soluble organic compound (SOF) on the upstream side, adsorbing a nitrogen compound at a temperature of 200 ° C. or lower, and allowing carbon particles to pass therethrough. It has been proposed to arrange an oxidation catalyst and a filter catalyst for treating dry soot using NO 2 as an oxidizing agent on the downstream side.
JP-A-11-107744 JP 2000-257417 A JP 2007-85353 A JP 2004-52680 A JP 2003-236343 (FIG. 1, paragraph numbers “0022” to “0023”) JP-T-2006-519332 (FIG. 1, paragraph number “0014”) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-27634 (FIG. 1, paragraph number “0006”) JP 2002-153733 A (FIG. 2, paragraph numbers “0032” to “0035”)

しかしながら、NOx吸着材や酸化触媒の多くはPtなどの貴金属を含んでいる。このため、200℃以下の低温域において、貴金属により、NOx還元浄化触媒に捕捉されにくいNOに還元されてしまう。このため、特許文献5に開示された触媒のように、NO吸着・酸化触媒(2)をNOx還元浄化触媒(4)の上流側に配置すると、低温域において、NO吸着・酸化触媒(2)中の貴金属によりNOxがNOに還元されてしまい、温度上昇によってNOがNO吸着・酸化触媒(2)から脱離しても下流側のNOx還元浄化触媒(4)に捕捉されず、NOx浄化性能が低くなるという問題がある。また、特許文献6,7についても、NOx還元浄化触媒の上流側にNOx吸着材を配置しているため、特許文献5と同様の問題がある。   However, many NOx adsorbents and oxidation catalysts contain noble metals such as Pt. For this reason, in a low temperature range of 200 ° C. or lower, the noble metal is reduced to NO that is not easily captured by the NOx reduction purification catalyst. For this reason, when the NO adsorption / oxidation catalyst (2) is disposed upstream of the NOx reduction purification catalyst (4) as in the catalyst disclosed in Patent Document 5, the NO adsorption / oxidation catalyst (2) is disposed in the low temperature range. NOx is reduced to NO by the precious metal therein, and even if NO is desorbed from the NO adsorption / oxidation catalyst (2) due to temperature rise, it is not captured by the downstream NOx reduction purification catalyst (4), and the NOx purification performance is improved. There is a problem of being lowered. Also, Patent Documents 6 and 7 have the same problems as Patent Document 5 because the NOx adsorbent is disposed upstream of the NOx reduction purification catalyst.

また、特許文献8でも、上流側に配置した酸化触媒に貴金属が含まれており、低温域で、貴金属によってNOがNOに還元されてしまい、下流側のフィルタ触媒への吸着量が低下するおそれがある。 Also in Patent Document 8, noble metal is contained in the oxidation catalyst arranged on the upstream side, and NO 2 is reduced to NO by the noble metal in a low temperature range, so that the amount of adsorption to the downstream filter catalyst decreases. There is a fear.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、低温域から高温域までの広範囲において、優れたNOx浄化性能を発揮することができる排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of this situation, and makes it a subject to provide the catalyst for exhaust gas purification which can exhibit the outstanding NOx purification performance in the wide range from a low temperature area to a high temperature area.

本発明に係る排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気通路に配設されたNOx吸着材と、該NOx吸着材の下流側に配置された酸化触媒と、該酸化触媒の下流側に配置されたNOx還元浄化触媒とからなり、前記NOx吸着材は、NOx吸着能をもつ非貴金属成分からなることを特徴とする。   An exhaust gas purifying catalyst according to the present invention is provided with a NOx adsorbent disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, an oxidation catalyst disposed downstream of the NOx adsorbent, and disposed downstream of the oxidation catalyst. The NOx adsorbent is composed of a non-noble metal component having NOx adsorption ability.

前記非貴金属成分は、CeO、Gd及びPr11の中から選ばれる1種以上を含むことが好ましい。 The non-noble metal component preferably includes one or more selected from CeO 2 , Gd 2 O 3 and Pr 6 O 11 .

前記NOx吸着材は、上流側端部を残して、下流側端部に触媒貴金属を担持していることが好ましい。   The NOx adsorbent preferably carries a catalytic noble metal at the downstream end, leaving the upstream end.

本発明の排ガス浄化用触媒においては、酸化触媒の上流側に、非貴金属成分からなるNOx吸着材を配設している。低温域では、NOx吸着材によってNOxが吸着されることで、排ガス中からNOxが除去される。ゆえに、NOx吸着材の下流側に配置されている酸化触媒へのNOx流通量を低減させることができ、酸化触媒に含まれる貴金属によってNOからNOに還元される量を抑えることができる。 In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a NOx adsorbent made of a non-noble metal component is disposed upstream of the oxidation catalyst. In the low temperature range, NOx is adsorbed by the NOx adsorbent, so that NOx is removed from the exhaust gas. Therefore, it is possible to reduce the amount of NOx flowing to the oxidation catalyst arranged on the downstream side of the NOx adsorbent, and it is possible to suppress the amount reduced from NO 2 to NO by the noble metal contained in the oxidation catalyst.

即ち、後述の図3に示すように、酸化触媒に含まれる貴金属は、高温域ではNOをNOに酸化するが、低温域ではNOをNOに還元してしまう傾向がある。酸化触媒の上流側にNOx吸着材を配設することにより、低温域で、NOx吸着材がNOxを吸着する。ゆえに、下流側の酸化触媒に流通するNOx量が抑えられ、酸化触媒中の貴金属によってNOx中のNOが還元されることを効果的に抑制することができる。更に、NOx吸着材は非貴金属成分からなるため、貴金属成分を含む場合に比べて、低温域では、吸着されたNOは還元されにくい。ゆえに、低温域で、NOxは、その中に含まれるNO量を増加させることなく、NOx吸着材に吸着される。 That is, as shown in FIG. 3 to be described later, the noble metal contained in the oxidation catalyst oxidizes NO to NO 2 at a high temperature range, but tends to reduce NO 2 to NO at a low temperature range. By disposing the NOx adsorbent upstream of the oxidation catalyst, the NOx adsorbent adsorbs NOx in a low temperature range. Therefore, the amount of NOx flowing through the downstream oxidation catalyst is suppressed, and the reduction of NO 2 in NOx by the noble metal in the oxidation catalyst can be effectively suppressed. Furthermore, since the NOx adsorbent is made of a non-noble metal component, the adsorbed NO 2 is less likely to be reduced at a lower temperature than when it contains a noble metal component. Therefore, NOx is adsorbed by the NOx adsorbent in the low temperature range without increasing the amount of NO contained therein.

そして、温度が上昇すると、NOx吸着材に吸着されていたNOxは、脱離する。脱離したNOx中のNOは、下流側の酸化触媒によってNOに酸化される。酸化されたNOは、NOx還元浄化触媒で還元浄化される。また、脱離したNOx中のNOは、NOとしてNOx還元浄化触媒で還元浄化される。 When the temperature rises, NOx adsorbed on the NOx adsorbent is desorbed. NO in the desorbed NOx is oxidized to NO 2 by the downstream oxidation catalyst. The oxidized NO 2 is reduced and purified by the NOx reduction and purification catalyst. Further, NO 2 in the desorbed NOx is reduced and purified by the NOx reduction and purification catalyst as NO 2 .

ここで、NOx吸着材は、非貴金属成分からなるため、NOのNOへの還元が抑えられる。ゆえに、温度上昇によって、NOxがNOx吸着材から脱離することによって下流側のNOx還元浄化触媒でのNOx吸蔵量が大幅に向上し、NOx還元浄化触媒によってNOxが高効率で還元浄化される。 Here, since the NOx adsorbent is made of a non-noble metal component, reduction of NO 2 to NO can be suppressed. Therefore, NOx is desorbed from the NOx adsorbent due to the temperature rise, so that the NOx occlusion amount in the downstream NOx reduction purification catalyst is greatly improved, and NOx is reduced and purified with high efficiency by the NOx reduction purification catalyst.

したがって、低温域から高温域までの広範囲にわたってNOx排出を大幅に低減することができる。   Therefore, NOx emissions can be greatly reduced over a wide range from the low temperature range to the high temperature range.

前記非貴金属成分がCeO、Gd及びPr11の中から選ばれる1種以上を含む場合には、その酸素吸放出能によって、排ガス中のNOをそのままNOとして吸着するのに加えて、排ガス中のNOをNOx吸着材中の酸素でNOに酸化して吸着することができる。したがって、NOx吸着材中のNOの含有量が増えて、温度上昇後に多量のNOを脱離させることができる。ゆえに、NOは、下流側に配置されたNOx還元浄化触媒によってNに高効率で還元浄化される。 When the non-noble metal component contains one or more selected from CeO 2 , Gd 2 O 3 and Pr 6 O 11 , NO 2 in the exhaust gas is adsorbed as NO 2 as it is due to its oxygen absorption / release capability. In addition to this, NO in the exhaust gas can be oxidized and adsorbed to NO 2 with oxygen in the NOx adsorbent. Therefore, the content of NO 2 in the NOx adsorbent increases, and a large amount of NO 2 can be desorbed after the temperature rises. Therefore, NO 2 is reduced and purified to N 2 with high efficiency by the NOx reduction and purification catalyst arranged on the downstream side.

前記NOx吸着材の下流側端部に触媒貴金属を担持している場合には、NOx吸着材の上流側よりも下流側の方が温度上昇しやすい。このNOx吸着材の下流側に触媒貴金属を担持することによって、高温域において下流側端部でのNOの酸化活性が向上する。その結果、高温域でのNOx還元浄化触媒によるNOの吸着性能が向上する。 When the catalytic noble metal is supported on the downstream end of the NOx adsorbent, the temperature on the downstream side is more likely to rise than the upstream side of the NOx adsorbent. By supporting the catalyst noble metal on the downstream side of the NOx adsorbent, the oxidation activity of NO at the downstream end is improved in the high temperature region. As a result, the adsorption performance of NO 2 by the NOx reduction purification catalyst in the high temperature range is improved.

本発明の排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気通路に、上流側から下流側へ順に、非貴金属成分からなるNOx吸着材と、酸化触媒と、NOx還元浄化触媒とを配設してなる。   The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is configured by arranging, in order from the upstream side to the downstream side, an NOx adsorbent composed of a non-noble metal component, an oxidation catalyst, and a NOx reduction purification catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine.

(NOx吸着材)
NOx吸着材は、始動時などの低温域では、排ガス中のNO、NOなどのNOxを吸着し、高温域では、吸着していたNOxを脱離させる。NOx吸着材は、NOx吸放出性能をもつ非貴金属成分を含む。非貴金属成分は、CeO、Gd及びPr11の中から選ばれる1種以上を含むとよく、中でもCeOがよい。これらの成分は、酸素吸放出能をもつため、排ガス中のNOをそのままNOとして吸着するのに加えて、NOを吸着材中の酸素でNOに酸化して吸着することができる。
(NOx adsorbent)
NOx adsorbent, in the low temperature range, such as during startup, NO in the exhaust gas, the NOx such as NO 2 adsorbed in the high temperature range to desorb NOx which has been adsorbed. The NOx adsorbent contains a non-noble metal component having NOx absorption / release performance. The non-noble metal component may include one or more selected from CeO 2 , Gd 2 O 3 and Pr 6 O 11 , and CeO 2 is particularly preferable. Since these components have the ability to absorb and release oxygen, in addition to adsorbing NO 2 in the exhaust gas as NO 2 as it is, NO can be adsorbed by oxidizing it into NO 2 with oxygen in the adsorbent.

また、非貴金属成分は、前記酸素吸放出能をもつ成分に代えて又は該成分とともに、ZrO、MgO及びゼオライトの中から選ばれる1種以上を含んでいてもよい。これらは、NOx吸着性能をもつため、NOx吸着材として好適に用いることができる。 Further, the non-noble metal component may contain one or more selected from ZrO 2 , MgO, and zeolite instead of or together with the component having the ability to absorb and release oxygen. Since these have NOx adsorption performance, they can be suitably used as NOx adsorbents.

NOx吸着材の中の非貴金属成分の含有量は、10〜100質量%であることが好ましい。10質量%未満の場合には、NOx吸着材のNOx吸着性能が低下するおそれがある。   The content of the non-noble metal component in the NOx adsorbent is preferably 10 to 100% by mass. If it is less than 10% by mass, the NOx adsorption performance of the NOx adsorbent may be reduced.

NOx吸着材は、前記非貴金属成分単独で構成することもできるが、前記非貴金属成分に加えて、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の中から選ばれる1種以上が含まれていても良い。これらはNOxを吸蔵する性質をもつため、NOx吸着材のNOx吸着量が増加する。アルカリ金属としては、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)、Cs(セシウム)などがあり、アルカリ土類金属とは周期表2A族元素をいい、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)などがある。   The NOx adsorbent may be composed of the non-noble metal component alone, but may contain one or more selected from alkali metals and alkaline earth metals in addition to the non-noble metal component. Since these have the property of occluding NOx, the NOx adsorption amount of the NOx adsorbent increases. Examples of the alkali metal include Li (lithium), Na (sodium), K (potassium), and Cs (cesium). The alkaline earth metal refers to a group 2A element in the periodic table, and be (beryllium), Mg (magnesium). ), Ca (calcium), Sr (strontium), Ba (barium), and the like.

アルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量は、基材1リットル当たり0.01〜0.5モルであることが好ましい。0.01モル未満の場合には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の添加による効果を得がたい。一方、0.5モルを越える場合には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を非貴金属成分に担持させることが困難になる。   The alkali metal or alkaline earth metal content is preferably 0.01 to 0.5 mol per liter of the substrate. When the amount is less than 0.01 mol, it is difficult to obtain the effect of adding an alkali metal or an alkaline earth metal. On the other hand, when it exceeds 0.5 mol, it becomes difficult to support the alkali metal or alkaline earth metal on the non-noble metal component.

NOx吸着材は、排気通路の排ガス流れ方向の上流側の上流部を残して、上流部よりも下流側の下流部に触媒貴金属を担持しているとよい。温度が上昇しやすい下流部に少量の触媒貴金属を担持することにより、高温域において下流部でのNOの酸化活性が向上する。その結果、高温域でのNOx還元浄化触媒によるNOの吸着能が向上する。 The NOx adsorbent is good to carry the catalyst noble metal in the downstream portion downstream of the upstream portion, leaving the upstream upstream portion of the exhaust passage in the exhaust gas flow direction. By supporting a small amount of catalytic noble metal in the downstream portion where the temperature is likely to rise, the NO oxidation activity in the downstream portion is improved in the high temperature region. As a result, the NO 2 adsorption ability of the NOx reduction purification catalyst in the high temperature region is improved.

ここで、NOx吸着材の下流部に担持される貴金属成分は、Pt、Pd、Rhなどを用いることができる。貴金属成分の担持量は、基材1リットル当たり0.01〜2.0gであることが好ましく、更には0.01〜1.0gであることが望ましい。0.01g未満の場合には、触媒貴金属による高温域でのNOの酸化活性が低下するおそれがあり、2.0gを越える場合には、低温域でNOがNOに還元される量が多くなり、下流側に配置されているNOx還元浄化触媒へのNOの吸着量が低下するおそれがある。 Here, Pt, Pd, Rh, etc. can be used for the noble metal component carried in the downstream part of the NOx adsorbent. The amount of the noble metal component supported is preferably 0.01 to 2.0 g, more preferably 0.01 to 1.0 g, per liter of the base material. If it is less than 0.01g, there is a possibility that oxidation activity of NO in a high temperature range by catalytic noble metal is lowered, when exceeding 2.0g, often amounts NO 2 at low temperature range is reduced to NO Therefore, the amount of NO 2 adsorbed on the NOx reduction and purification catalyst disposed on the downstream side may be reduced.

NOx吸着材の長さに対して、触媒貴金属を担持している下流側端部の長さの比率は、1〜50%であることが好ましい。1%未満の場合には、高温域での触媒貴金属の酸化活性が低下するおそれがあり、50%を越える場合には、低温域でNOがNOに還元される量が多くなり、下流側に配置されているNOx還元浄化触媒へのNOの吸着量が低下するおそれがある。本明細書において、「長さ」とは、排気通路の排ガス流れ方向の長さをいう。 The ratio of the length of the downstream end portion supporting the catalyst noble metal to the length of the NOx adsorbent is preferably 1 to 50%. If it is less than 1%, the oxidation activity of the catalyst noble metal in the high temperature range may be reduced. If it exceeds 50%, the amount of NO 2 reduced to NO increases in the low temperature range, and the downstream side There is a risk that the amount of NO 2 adsorbed on the NOx reduction purification catalyst disposed in the catalyst will decrease. In this specification, “length” refers to the length of the exhaust passage in the exhaust gas flow direction.

NOx吸着材の長さは、低温で除去したいNOx量が多い場合には、長くし、少ない場合には、短くするとよい。   The length of the NOx adsorbent may be increased when the amount of NOx to be removed at a low temperature is large, and shortened when the amount is small.

(酸化触媒)
酸化触媒は、排ガス中のNOをNOに酸化する。このため、排ガス中のNO濃度が高くなり、下流側のNOx還元浄化触媒によるNOのNへの還元量が増加して、排ガス中のNOxの排出が抑制される。即ち、NOx還元浄化触媒は、NOをNに還元浄化する。このため、酸化触媒によってNOx中のNOをNOに変換することで、下流側に配置されたNOx還元浄化触媒によるNOxの還元浄化率が向上する。
(Oxidation catalyst)
The oxidation catalyst oxidizes NO in the exhaust gas to NO 2. For this reason, the NO 2 concentration in the exhaust gas increases, the amount of NO 2 reduced to N 2 by the downstream NOx reduction purification catalyst increases, and the emission of NOx in the exhaust gas is suppressed. That is, the NOx reduction purification catalyst reduces and purifies NO 2 to N 2 . For this reason, NO reduction in NOx is converted into NO 2 by the oxidation catalyst, so that the reduction purification rate of NOx by the NOx reduction purification catalyst arranged on the downstream side is improved.

酸化触媒のNOx酸化性能は、高温域では高いが、低温域では低い。したがって、酸化触媒のNOx酸化性能は、高温域において有効に発揮される。   The NOx oxidation performance of the oxidation catalyst is high in the high temperature range, but low in the low temperature range. Therefore, the NOx oxidation performance of the oxidation catalyst is effectively exhibited in a high temperature range.

酸化触媒は、担体と、担体に担持された触媒金属とからなる。担体は、多孔質酸化物からなり、例えば、CeO、Al、ZrO、TiO、及びゼオライトの中から選ばれた少なくとも1種からなるとよい。触媒金属は、Pt、Pd、Rh、Agなどを用いることができ、特にPtが好ましい。 The oxidation catalyst includes a support and a catalytic metal supported on the support. The support is made of a porous oxide, and may be made of, for example, at least one selected from CeO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and zeolite. As the catalytic metal, Pt, Pd, Rh, Ag or the like can be used, and Pt is particularly preferable.

触媒金属の担持量は、基材1リットル当たり0.1〜3gであることが好ましく、望ましくはPtを0.6〜2g担持することが望ましい。これにより、触媒金属のNOx酸化性能を十分に発揮できる。   The supported amount of the catalyst metal is preferably 0.1 to 3 g per liter of the base material, and desirably 0.6 to 2 g of Pt is supported. Thereby, the NOx oxidation performance of the catalyst metal can be sufficiently exhibited.

アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、触媒金属を覆う傾向があるため、酸化触媒には含まれないことが好ましい。   Since alkali metals and alkaline earth metals tend to cover the catalyst metal, it is preferred that they are not included in the oxidation catalyst.

(NOx還元浄化触媒)
NOx還元浄化触媒は、NOを吸蔵して、Nに還元浄化する触媒である。NOx還元浄化触媒は、高温ではNOを吸蔵するが、低温ではNOの吸蔵は少ない。NOについては、高温では触媒貴金属でNOに酸化されて吸蔵するが、低温では触媒貴金属で酸化されず吸蔵しない。
(NOx reduction purification catalyst)
The NOx reduction purification catalyst is a catalyst that stores NO 2 and reduces and purifies it to N 2 . The NOx reduction purification catalyst occludes NO 2 at high temperatures, but has little occlusion of NO 2 at low temperatures. As for NO, it is oxidized and occluded to NO 2 by a catalyst noble metal at high temperatures, but is not oxidized and occluded by a catalyst noble metal at low temperatures.

NOx還元浄化触媒は、例えば、NSR触媒、SCR触媒などがある。NSR触媒によるNOxの浄化反応は、リーン雰囲気において排ガス中のNOをNOx吸蔵元素に吸蔵する第1ステップと、ストイキ〜リッチ雰囲気においてNOx吸蔵元素から放出されたNOxをHCなどの還元剤でNに還元する第2ステップとからなる。 Examples of the NOx reduction purification catalyst include an NSR catalyst and an SCR catalyst. Purification reaction of NOx by the NSR catalyst comprises a first step of occluding NO 2 in the exhaust gas to the NOx storage element in the lean atmosphere, the NOx released from the NOx storage element in the stoichiometric-rich atmosphere with a reducing agent such as HC N And a second step of reducing to 2.

SCR触媒は、NOxを、尿素、アンモニアなどの還元剤でNに還元する。 The SCR catalyst reduces NOx to N 2 with a reducing agent such as urea or ammonia.

高温域では、NOx還元浄化触媒の触媒反応が進行するが、この反応の出発物質であるNOの排ガス中に占める比率は、必ずしも大きいとはいえない。ゆえに、NOx還元浄化触媒の上流側に、高温域でNOxを酸化する酸化触媒を配置している。 In the high temperature range, the catalytic reaction of the NOx reduction purification catalyst proceeds, but the ratio of NO 2 which is the starting material of this reaction in the exhaust gas is not necessarily large. Therefore, an oxidation catalyst that oxidizes NOx in a high temperature region is disposed upstream of the NOx reduction purification catalyst.

一方、低温域では、NOx還元浄化触媒に吸蔵するNOxは少ない。さらに、NOx還元浄化触媒の上流側に配置して酸化触媒のNOx酸化活性も低く、NOをNOへと還元してしまう。そこで、酸化触媒の上流側にNOx吸着材を配置している。NOx吸着材は、低温域でも、NOxを吸着するため、低温域での酸化触媒及びNOx還元浄化触媒の浄化活性の低さを補って、排ガス浄化要触媒からのNOx排出量を抑制できる。 On the other hand, in the low temperature range, the NOx stored in the NOx reduction purification catalyst is small. Furthermore, the NOx oxidation activity of the oxidation catalyst is low because it is disposed upstream of the NOx reduction purification catalyst, and NO 2 is reduced to NO. Therefore, a NOx adsorbent is disposed on the upstream side of the oxidation catalyst. Since the NOx adsorbent adsorbs NOx even in a low temperature range, it can compensate for the low purification activity of the oxidation catalyst and the NOx reduction purification catalyst in the low temperature range and suppress the NOx emission from the exhaust gas purification catalyst.

NOx還元浄化触媒がNSR触媒である場合には、NSR触媒としては、公知のNSR触媒を用いることができる。例えば、NSR触媒は、担体と、担体に担持された触媒貴金属と、担体に担持されたNOx吸蔵元素とからなる。担体は、多孔質酸化物からなり、例えば、CeO、Al、ZrO、TiO、及びゼオライトの中から選ばれた少なくとも1種からなるとよい。触媒貴金属は、Pt、Pd、Rhなどを用いることができる。NOx吸蔵元素は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれるとよい。アルカリ金属としては、Li、Na、K、Rb、Csなどが例示され、アルカリ土類金属としては、Be、Mg、Ca、Sr、Baなどが例示される。 When the NOx reduction purification catalyst is an NSR catalyst, a known NSR catalyst can be used as the NSR catalyst. For example, the NSR catalyst includes a support, a catalyst noble metal supported on the support, and a NOx storage element supported on the support. The support is made of a porous oxide, and may be made of, for example, at least one selected from CeO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and zeolite. Pt, Pd, Rh, etc. can be used as the catalyst noble metal. The NOx storage element may be selected from alkali metals and alkaline earth metals. Examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb, and Cs, and examples of the alkaline earth metal include Be, Mg, Ca, Sr, and Ba.

NOx還元浄化触媒がSCR触媒である場合には、SCR触媒としては、公知のSCR触媒を用いることができる。例えば、SCR触媒は、担体と、担体に担持されNOx選択還元活性を備えた触媒金属とからなる。NOx選択還元活性を備えた触媒金属は、Pt、Pd、Rhなどの貴金属、Ga、Zn、Cu、Fe、Ag、Coとから選ばれるものを用いることができる。SCR触媒に含まれる担体は、NSR触媒に含まれる担体と同様のものを用いることができる。   When the NOx reduction purification catalyst is an SCR catalyst, a known SCR catalyst can be used as the SCR catalyst. For example, the SCR catalyst includes a support and a catalytic metal supported on the support and having NOx selective reduction activity. The catalyst metal having NOx selective reduction activity may be selected from noble metals such as Pt, Pd, and Rh, Ga, Zn, Cu, Fe, Ag, and Co. As the carrier contained in the SCR catalyst, the same carrier as that contained in the NSR catalyst can be used.

NSR触媒及びSCR触媒には、Ptを基材1リットル当たり0.5g以上含み、かつRhを基材1リットル当たり0.05g以上含まれていることが好ましい。この場合には、触媒貴金属の活性が向上する。   The NSR catalyst and the SCR catalyst preferably contain 0.5 g or more of Pt per liter of base material and 0.05 g or more of Rh per liter of base material. In this case, the activity of the catalyst noble metal is improved.

NOx吸着材、酸化触媒、NOx還元浄化触媒は、それぞれハニカム形状又はペレット形状として用いることができ、いずれも、ストレートフロー型、フィルタ型などの公知の基材を用いることができる。基材は、セラミック基材、SiC基材、メタル基材などの公知の基材を用いることができる。   The NOx adsorbent, the oxidation catalyst, and the NOx reduction purification catalyst can be used as a honeycomb shape or a pellet shape, respectively, and any of known substrates such as a straight flow type and a filter type can be used. As the substrate, a known substrate such as a ceramic substrate, a SiC substrate, or a metal substrate can be used.

NOx吸着材、酸化触媒、NOx還元浄化触媒は、基材の表面を被覆するコート層として形成される。酸化触媒、NOx還元浄化触媒の全体が1つの基材にそれぞれのコート層を形成していてもよいし、またそれぞれ別体の基材に各コート層を形成して排ガス流れ方向に沿ってタンデムに配置してもよい。   The NOx adsorbent, the oxidation catalyst, and the NOx reduction purification catalyst are formed as a coat layer that covers the surface of the substrate. The whole of the oxidation catalyst and the NOx reduction purification catalyst may have each coat layer formed on one base material, or each coat layer may be formed on a separate base material in tandem along the exhaust gas flow direction. You may arrange in.

また、NOx還元浄化触媒は、基材としてのディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)に担持させて、DPNR触媒として用いることもできる。この場合、NOx還元浄化触媒で副成した活性酸素により、PM(パティキュレート)が酸化除去される。   Further, the NOx reduction purification catalyst can be supported on a diesel particulate filter (DPF) as a base material and used as a DPNR catalyst. In this case, PM (particulate) is oxidized and removed by the active oxygen by-produced by the NOx reduction purification catalyst.

本発明の排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排ガス系に装着され、特に、ディーゼルエンジン、リーンバーンガソリンエンジンなどのリーンバーンエンジンの排気系に装着されるのに適している。本発明の排ガス浄化用触媒をディーゼルエンジンの排気系に装着する場合、例えば、本発明の排ガス浄化用触媒の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタを配設するとよい。   The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is mounted on an exhaust gas system of an internal combustion engine, and is particularly suitable for mounting on an exhaust system of a lean burn engine such as a diesel engine or a lean burn gasoline engine. When the exhaust gas purification catalyst of the present invention is attached to an exhaust system of a diesel engine, for example, a diesel particulate filter may be disposed on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst of the present invention.

(1)NOx吸着材のNOx吸着性能の検討
触媒貴金属を含む従来のNOx吸着材を製造し、その出口側のNOx濃度を測定することにより、NOx吸着材のNOx吸着性能を評価した。
(1) Examination of NOx adsorption performance of NOx adsorbent The NOx adsorption performance of the NOx adsorbent was evaluated by manufacturing a conventional NOx adsorbent containing a catalyst noble metal and measuring the NOx concentration on the outlet side.

<NOx吸着材の製造>
まず、硝酸セリウム、硝酸プラセオジウムを含む水溶液から、共沈法により沈殿を析出させ、それを乾燥・焼成して、CeO、Pr11の粉末を調製した。この粉末の組成は、質量比で、Ce:Pr=1:0.25である。
<Manufacture of NOx adsorbent>
First, a precipitate was precipitated from an aqueous solution containing cerium nitrate and praseodymium nitrate by a coprecipitation method, and dried and fired to prepare CeO 2 and Pr 6 O 11 powders. The composition of this powder is Ce: Pr = 1: 0.25 by mass ratio.

この粉末をスラリー化し、直径30mm、長さ50mmのセラミックス製モノリス基材にコートした。CeO−Pr11粉末のコート量は基材1L当たり150gである。これを乾燥・焼成して、NOx吸着材を製造した。 This powder was slurried and coated on a ceramic monolith substrate having a diameter of 30 mm and a length of 50 mm. The coating amount of CeO 2 —Pr 6 O 11 powder is 150 g per liter of the substrate. This was dried and fired to produce a NOx adsorbent.

<試験>
製造されたNOx吸着材を、電気炉で750℃、5時間加熱することにより、耐久試験を行った。その後、NOx吸着材の出口側にNOx濃度検出器を配置して、表1に示す組成をもつ評価用ガスを流通させた。評価用ガスは50℃きざみに昇温させた。50℃きざみの各温度の出口側のNOx濃度を、NOx濃度検出器により測定した。ある温度で測定が完了したら、HをNOx吸着材に流通させて、NOx吸着材からNOxを脱離させ、その後、50℃昇温させた評価ガスをNOx吸着材に流通させ再度出口側のNOx濃度を測定した。その結果を図1に示した。
<Test>
The manufactured NOx adsorbent was subjected to an endurance test by heating in an electric furnace at 750 ° C. for 5 hours. Thereafter, a NOx concentration detector was disposed on the outlet side of the NOx adsorbent, and an evaluation gas having the composition shown in Table 1 was circulated. The evaluation gas was heated in increments of 50 ° C. The NOx concentration on the outlet side at each temperature in increments of 50 ° C. was measured with a NOx concentration detector. When the measurement is completed at a certain temperature, H 2 is allowed to flow through the NOx adsorbent, NOx is desorbed from the NOx adsorbent, and then the evaluation gas heated to 50 ° C. is passed through the NOx adsorbent to again return to the outlet side. The NOx concentration was measured. The results are shown in FIG.

同図より知られるように、排ガス温度が高い場合には、NOx吸着材の出口側のNOx濃度が高かった。これは、NOxの脱離量が多くなり、またNOx吸着量が飽和したためであると考えられる。   As can be seen from the figure, when the exhaust gas temperature was high, the NOx concentration on the outlet side of the NOx adsorbent was high. This is presumably because the amount of NOx desorbed increased and the amount of NOx adsorbed was saturated.

Figure 2010110732
Figure 2010110732

(2)NOx吸着材のNOx吸着状態の評価
非貴金属成分からなるNOx吸着材を製造し、NOx吸着状態をIR(赤外線吸収スペクトル法)により調査した。
(2) Evaluation of NOx adsorption state of NOx adsorbent A NOx adsorbent composed of a non-noble metal component was manufactured, and the NOx adsorption state was investigated by IR (infrared absorption spectrum method).

<NOx吸着材の製造>
まず、硝酸セリウム、硝酸プラセオジウムを含む水溶液から、共沈法により沈殿を析出させ、それを乾燥・焼成して、CeO−Pr11粉末を調製した。この粉末の組成は、モル比で、Ce:Pr=1:0.25である。この粉末をNOx吸着材として以下の試験に供した。
<Manufacture of NOx adsorbent>
First, a precipitate was precipitated from an aqueous solution containing cerium nitrate and praseodymium nitrate by a coprecipitation method, which was dried and fired to prepare CeO 2 —Pr 6 O 11 powder. The composition of this powder is Ce: Pr = 1: 0.25 in molar ratio. This powder was subjected to the following test as a NOx adsorbent.

<試験>
製造されたCeO−Pr11粉末からなるNOx吸着材を、電気炉で750℃、5時間加熱した。次に、N/O/NOからなる150℃の排ガスを30分間流通させた。その後、NOx吸着材ついてIR法にて測定した。その結果を図2に示した。
<Test>
The produced NOx adsorbent made of CeO 2 —Pr 6 O 11 powder was heated in an electric furnace at 750 ° C. for 5 hours. Next, an exhaust gas of 150 ° C. made of N 2 / O 2 / NO was circulated for 30 minutes. Thereafter, the NOx adsorbent was measured by the IR method. The results are shown in FIG.

同図より知られるように、NOx吸着材には、1100cm−1、1200cm−1にNO の大きいピークが確認された。一方、1460cm−1にはNOのピークがわずかに確認された。NOx吸着材には、NOxの多くがNO として吸着されていることがわかる。これは、NOx吸着材に含まれているCeOが酸素吸放出能をもち、リーン域で酸素を吸収する。吸収された酸素によって、NOx吸着材に吸着されたNOがNOに酸化され、NOとしてNOx吸着材中に存在しているためであると考えられる。 As known from this figure, the NOx adsorbent, 1100 cm -1, NO 2 to 1200 cm -1 - large peaks which were not detected. On the other hand, the 1460 cm -1 NO - peak of was slightly confirmed. The NOx adsorbent, many of NOx NO 2 - it is understood that they are adsorbed as. This is because CeO 2 contained in the NOx adsorbent has oxygen absorption / release capability and absorbs oxygen in the lean region. The absorbed oxygen, NO adsorbed to the NOx adsorbent is oxidized to NO 2, is believed to be due to being present in the NOx adsorbent as NO 2.

(3)酸化触媒のNO転化率
酸化触媒を製造して、酸化触媒のNO転化率を測定した。
(3) NO conversion rate of oxidation catalyst An oxidation catalyst was produced, and the NO conversion rate of the oxidation catalyst was measured.

<酸化触媒の製造>
まず、アルミナ粉末150重量部と、アルミナゾル35重量部と、硝酸アルミニウム水溶液15重量部及び水を混合し、よく攪拌してスラリーAを調製した。
<Manufacture of oxidation catalyst>
First, 150 parts by weight of alumina powder, 35 parts by weight of alumina sol, 15 parts by weight of an aluminum nitrate aqueous solution, and water were mixed and stirred well to prepare slurry A.

そして、容量1.3リットルのコージェライト製のハニカム基材を水に浸漬し、余分な水滴を吹き払った後、上記スラリーA中に浸漬した。スラリーAから取り出した後、余分なスラリーAを吹き払い、乾燥後、500℃で2時間焼成して、ハニカム基材表面にアルミナコート層を形成した。アルミナのコート量は、ハニカム担体基材1リットル当たり150gであった。   Then, a cordierite honeycomb substrate having a capacity of 1.3 liters was immersed in water to blow off excess water droplets, and then immersed in the slurry A. After removing from the slurry A, excess slurry A was blown off, dried, and then fired at 500 ° C. for 2 hours to form an alumina coat layer on the honeycomb substrate surface. The amount of alumina coated was 150 g per liter of honeycomb carrier substrate.

次に得られたハニカム担体を所定濃度の硝酸貴金属(Pt)水溶液中に浸漬し、引き上げて余分な液滴を吹き払い、乾燥して触媒貴金属(Pt)を担持して、酸化触媒を得た。得られた酸化触媒には、ハニカム基材1L当たり、貴金属(Pt)が2g担持され、アルミナが150gコートされている。   Next, the obtained honeycomb carrier was dipped in a noble metal nitrate (Pt) aqueous solution having a predetermined concentration, pulled up to blow off excess droplets, and dried to carry the catalyst noble metal (Pt) to obtain an oxidation catalyst. . The obtained oxidation catalyst carries 2 g of noble metal (Pt) per 1 L of the honeycomb substrate and 150 g of alumina.

<試験>
作製した酸化触媒について、電気炉で750℃、5時間加熱して、耐久試験を行った。その後、酸化触媒を2.2リットルディーゼルエンジンに装着し、スロットルを操作してエンジン出ガス温度を100℃から400℃まで昇温させた。昇温速度は、約20℃/minである。このときのNOとNOとの濃度を分析し、NO転化率を下記の式により算出した。
<Test>
About the produced oxidation catalyst, it heated at 750 degreeC for 5 hours with the electric furnace, and performed the durability test. Thereafter, the oxidation catalyst was mounted on a 2.2 liter diesel engine, and the throttle was operated to raise the engine exhaust gas temperature from 100 ° C to 400 ° C. The temperature rising rate is about 20 ° C./min. The concentration of NO and NO 2 at this time was analyzed, and the NO conversion rate was calculated by the following equation.

転化率={(入りガス中のNO濃度)−(出ガス中のNO濃度)}/(入りガス中のNO濃度)×100     Conversion rate = {(NO concentration in incoming gas) − (NO concentration in outgoing gas)} / (NO concentration in incoming gas) × 100

NO転化率を図3に示した。同図より知られるように、200℃以下の場合には、NO転化率がマイナスであり、200℃を越える場合にはプラスであった。これは、200℃以下では、酸化触媒によりNOからNOに還元される量が多く、200℃を越える場合には、NOからNOに酸化される量が多くなることを意味している。このことから、酸化触媒中の触媒貴金属は、200℃を越える場合には、NOの酸化反応を促進し、NOx還元浄化触媒に吸着しやすいNOを生成するのに有効であるが、200℃以下ではエンジンから排出されたNOを、NOx還元浄化触媒に吸蔵されにくいNOへと還元してしまうことがわかる。 The NO conversion is shown in FIG. As can be seen from the figure, the NO conversion was negative when the temperature was 200 ° C. or lower, and positive when the temperature exceeded 200 ° C. This is because 200 ° C. or less, often amount to be reduced from the NO 2 to NO by the oxidation catalyst, if exceeding 200 ° C., this means that the quantity to be oxidized from NO to NO 2 increases. From this, when the catalyst noble metal in the oxidation catalyst exceeds 200 ° C., it is effective in promoting NO oxidation reaction and generating NO 2 that is easily adsorbed on the NOx reduction purification catalyst. In the following, it is understood that NO 2 discharged from the engine is reduced to NO that is not easily stored in the NOx reduction purification catalyst.

(4)NOx吸着量
<試験例1>
まず、NOx吸着材を作製する。硝酸セリウム、硝酸プラセオジウムを含む水溶液から、共沈法により沈殿を析出させ、それを乾燥・焼成して、CeO−Pr11粉末を調製した。CeO−Pr11粉末の組成は、Ce:Pr=80質量%:20質量%である。このCeO−Pr11粉末をスラリー化し、スラリーBを得た。スラリーBを、直径30mm、長さ25mmのコーディエライト製ハニカム基材にウォッシュコートした。CeO−Pr11粉末のコート量は、ハニカム基材1L当たり150gである。これを乾燥・焼成して、NOx吸着材を作製した。
(4) NOx adsorption amount <Test Example 1>
First, a NOx adsorbent is produced. From an aqueous solution containing cerium nitrate and praseodymium nitrate, a precipitate was deposited by a coprecipitation method, which was dried and fired to prepare CeO 2 —Pr 6 O 11 powder. The composition of the CeO 2 —Pr 6 O 11 powder is Ce: Pr = 80 mass%: 20 mass%. This CeO 2 —Pr 6 O 11 powder was slurried to obtain slurry B. The slurry B was wash-coated on a cordierite honeycomb substrate having a diameter of 30 mm and a length of 25 mm. The coating amount of CeO 2 —Pr 6 O 11 powder is 150 g per 1 L of honeycomb substrate. This was dried and fired to produce a NOx adsorbent.

次に、NSR触媒を従来の方法により調製した。NSR触媒は、担体としてのアルミナと、貴金属としてのPt及びRhと、NOx吸蔵元素としてのBaとが含まれている。Ptの含有量は、ハニカム基材1L当たり2gであり、Rhの含有量は、ハニカム基材1L当たり0.5gである。Baの含有量は、ハニカム基材1L当たり0.1molである。触媒粉末のコート量は、ハニカム基材1リットル当たり250gである。NSR触媒がコートされているハニカム基材は、コーディエライト製で、直径30mm、長さ25mmである。前記NOx吸着材でコートされたハニカム基材を上流側に、前記NSR触媒でコートされたハニカム基材を下流側に配置して、試験例2の触媒を得た。   Next, an NSR catalyst was prepared by conventional methods. The NSR catalyst contains alumina as a carrier, Pt and Rh as noble metals, and Ba as a NOx storage element. The content of Pt is 2 g per 1 L of honeycomb substrate, and the content of Rh is 0.5 g per 1 L of honeycomb substrate. The Ba content is 0.1 mol per liter of honeycomb substrate. The coating amount of the catalyst powder is 250 g per liter of honeycomb substrate. The honeycomb substrate coated with the NSR catalyst is made of cordierite and has a diameter of 30 mm and a length of 25 mm. The honeycomb base material coated with the NOx adsorbent was disposed on the upstream side, and the honeycomb base material coated with the NSR catalyst was disposed on the downstream side, whereby a catalyst of Test Example 2 was obtained.

<試験例2>
直径30mm、長さ25mmのコーディエライト製のハニカム基材の全体に、NSR触媒からなるコート層を形成する。NSR触媒の形成法は、試験例1と同様とする。
<Test Example 2>
A coat layer made of an NSR catalyst is formed on the entire cordierite honeycomb substrate having a diameter of 30 mm and a length of 25 mm. The method for forming the NSR catalyst is the same as in Test Example 1.

<実験>
作製された試験例1,2に係る触媒について、電気炉で750℃、5時間加熱して、耐久試験を行った。耐久試験後、試験例1、2に係る触媒を評価装置に配置し、前記表1に示す組成と同様の組成をもつリーン域のモデルガスを流量15リットル/分で流通させた。各温度での触媒の出ガスのNOx濃度を検出した。1試験ごとにH(2容量%)を用いて、NOxを完全に脱離させてから、NOx濃度を検出した。この出ガスのNOx濃度とモデルガスのNOx濃度との差から、触媒に吸着されたNOx量を算出し、触媒の体積で除して、触媒の体積当たりのNOx吸着量をもとめた。その結果を図4に示した。
<Experiment>
The produced catalysts according to Test Examples 1 and 2 were heated in an electric furnace at 750 ° C. for 5 hours, and subjected to a durability test. After the durability test, the catalysts according to Test Examples 1 and 2 were placed in the evaluation apparatus, and a lean model gas having the same composition as that shown in Table 1 was circulated at a flow rate of 15 liters / minute. The NOx concentration of the catalyst outgas at each temperature was detected. With H 2 (2 volume%) for each test, it was allowed completely desorb NOx, and detects the NOx concentration. The amount of NOx adsorbed on the catalyst was calculated from the difference between the NOx concentration of the exit gas and the NOx concentration of the model gas, and divided by the volume of the catalyst to obtain the NOx adsorption amount per volume of the catalyst. The results are shown in FIG.

同図より知られるように、試験例1の触媒は、試験例2の触媒に比べて、いずれの温度のときにもNOx吸着量が高かった。低温域になればなるほど、試験例1の触媒のNOx吸着量と試験例2のそれとの差は大きくなった。特に、200℃未満の場合には、試験例1のNOx吸着量は、試験例2のNOx吸着量の3倍程度に高かった。   As can be seen from the figure, the NOx adsorption amount of the catalyst of Test Example 1 was higher than that of Test Example 2 at any temperature. The difference between the NOx adsorption amount of the catalyst of Test Example 1 and that of Test Example 2 increased as the temperature became lower. In particular, when the temperature was lower than 200 ° C., the NOx adsorption amount in Test Example 1 was about three times higher than the NOx adsorption amount in Test Example 2.

このことから、第1に、NOx還元浄化触媒の上流側にNOx吸着材を配置することによって、低温域でのNOx吸着量が大幅に増加することがわかる。さらに、NOx還元浄化触媒とNOx吸着材との間に、酸化触媒を配置する場合には、高温域において、酸化触媒によってガス中のNOが酸化されて下流側のNOx還元浄化触媒側へ流通する。   From this, it can be seen that, first, the NOx adsorption amount in the low temperature region is greatly increased by arranging the NOx adsorbent upstream of the NOx reduction purification catalyst. Further, when an oxidation catalyst is disposed between the NOx reduction purification catalyst and the NOx adsorbent, NO in the gas is oxidized by the oxidation catalyst and flows to the downstream NOx reduction purification catalyst side in the high temperature range. .

第2に、試験例1のNOx吸着材には、低温域でNOxを還元する触媒貴金属を含まず、また酸素吸放出能をもつCeO−Pr11が含まれているため、NOxを酸化して、NOとして吸着している(図2参照)。温度上昇すると、NOが放出されることで、NOx還元浄化触媒により吸蔵されやすくなる。以上の2つの理由から、下記の本発明の実施例に係る触媒は、図4の点線に示すように、NOx吸着量が試験例1よりも、特に高温域で高くなることが推定される。 Secondly, the NOx adsorbent of Test Example 1 does not contain a catalytic noble metal that reduces NOx in a low temperature range, and also contains CeO 2 —Pr 6 O 11 having oxygen absorption / release capacity. It is oxidized and adsorbed as NO 2 (see FIG. 2). When the temperature rises, NO 2 is released, and the NOx reduction purification catalyst is easily occluded. For the above two reasons, it is presumed that the catalyst according to the example of the present invention described below has a higher NOx adsorption amount than Test Example 1, particularly in the high temperature range, as shown by the dotted line in FIG.

<実施例1>
本例の排ガス浄化用触媒は、図5に示すように、ハニカム基材5のセル細孔表面に、排ガス流れ方向の上流側から順に、NOx吸着材1、酸化触媒2、NOx還元浄化触媒3を配設したものである。NOx吸着材1は、CeO−Pr11からなり、触媒貴金属は含まれていない。酸化触媒2は、触媒貴金属としてのPtと、担体としてのアルミナとからなる。NOx還元浄化触媒3は、NSR触媒であり、触媒貴金属としてのPt及びRhと、担体としてのアルミナと、NOx吸蔵材としてのBaとからなる。NOx吸着材1、酸化触媒2、NOx還元浄化触媒3の長さの比率は、0.5:0.5:1である。
<Example 1>
As shown in FIG. 5, the exhaust gas purifying catalyst of this example is formed on the surface of the cell pores of the honeycomb substrate 5 in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction, NOx adsorbent 1, oxidation catalyst 2, NOx reduction purification catalyst 3. Is provided. The NOx adsorbent 1 is made of CeO 2 —Pr 6 O 11 and contains no catalytic noble metal. The oxidation catalyst 2 is composed of Pt as a catalyst noble metal and alumina as a carrier. The NOx reduction purification catalyst 3 is an NSR catalyst, and includes Pt and Rh as catalyst noble metals, alumina as a carrier, and Ba as a NOx storage material. The length ratio of the NOx adsorbent 1, the oxidation catalyst 2, and the NOx reduction purification catalyst 3 is 0.5: 0.5: 1.

本例の排ガス浄化用触媒の製造方法について説明する。まず、直径30mm、長さ50mmのコーディエライト製のハニカム基材を2つ準備する。一方のハニカム基材は、半分の長さ(25mm)に切断した。半分の長さのハニカム基材にそれぞれNOx吸着材形成用のスラリー及び酸化触媒形成用のスラリーをウォッシュコートして、NOx吸着材及び酸化触媒を形成する。NOx吸着材形成用のスラリーは、前記(4)の試験例1で調製したスラリーBである。酸化触媒形成用のスラリーは、前記(3)で調製したスラリーAである。他方のハニカム基材の全体(長さ50mm)に、NSR触媒形成用のスラリーをウォッシュコートして、NSR触媒を形成する。NSR触媒形成用のスラリーは、前記(4)の試験例1でのNSR触媒と同様に公知の方法で調製する。上流側から下流側に向けて、NOx吸着材、酸化触媒及びNSR触媒を順に配置する。各成分のハニカム基材1リットル当たりのコート量は、前記スラリーをコートした場合と同様とする。以上により、排気通路の上流側から順に、NOx吸着材、酸化触媒及びNOx還元浄化触媒を配設してなる排ガス浄化用触媒が作製される。   A method for producing the exhaust gas purifying catalyst of this example will be described. First, two honeycomb substrates made of cordierite having a diameter of 30 mm and a length of 50 mm are prepared. One honeycomb substrate was cut into half length (25 mm). The NOx adsorbent forming slurry and the oxidation catalyst forming slurry are wash-coated on the half-length honeycomb substrate to form the NOx adsorbent and the oxidation catalyst, respectively. The slurry for forming the NOx adsorbent is the slurry B prepared in Test Example 1 of (4) above. The slurry for forming the oxidation catalyst is the slurry A prepared in the above (3). The entire honeycomb substrate (length: 50 mm) is wash-coated with NSR catalyst-forming slurry to form an NSR catalyst. The slurry for forming the NSR catalyst is prepared by a known method in the same manner as the NSR catalyst in Test Example 1 of (4) above. A NOx adsorbent, an oxidation catalyst, and an NSR catalyst are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side. The coating amount of each component per liter of honeycomb substrate is the same as that when the slurry is coated. As described above, an exhaust gas purification catalyst is prepared in which the NOx adsorbent, the oxidation catalyst, and the NOx reduction purification catalyst are arranged sequentially from the upstream side of the exhaust passage.

本例の排ガス浄化用触媒においては、NOx還元浄化触媒3の上流側に、高温域でNOxを酸化する酸化触媒2を配置し、更に上流側に低温域でNOxを吸着するNOx吸着材1を配置している。ゆえに、低温域から高温域の広範囲にわたって、NOxを浄化することができる。   In the exhaust gas purifying catalyst of this example, the oxidation catalyst 2 that oxidizes NOx in the high temperature region is disposed upstream of the NOx reduction purification catalyst 3, and the NOx adsorbent 1 that adsorbs NOx in the low temperature region is further disposed upstream. It is arranged. Therefore, NOx can be purified over a wide range from the low temperature range to the high temperature range.

また、NOx吸着材1は、CeO−Pr11からなり、触媒貴金属を含まない。ゆえに、CeO−Pr11のNOx吸着性能と酸素吸放出能とによって、低温域では、排ガス中のNOxがNOに変換されて吸着される。ゆえに、温度上昇によってNOが放出されると、その多くが下流側のNOx還元浄化用触媒に吸蔵されて、還元浄化される。したがって、NOが、NOx還元浄化触媒に吸蔵されにくいNOに還元されることなく、NOとしてNO還元浄化触媒に吸蔵し還元浄化される。したがって、NO還元浄化触媒の浄化性能を効果的に発揮させることができる。 Further, NOx adsorbent 1 consists CeO 2 -Pr 6 O 11, does not include the catalytic noble metal. Thus, by the NOx adsorption performance and the capability of adsorbing and releasing oxygen in CeO 2 -Pr 6 O 11, in the low temperature range, NOx in the exhaust gas is adsorbed is converted into NO 2. Therefore, when NO 2 is released due to the temperature rise, most of the NO 2 is occluded in the downstream NOx reduction purification catalyst and reduced and purified. Therefore, NO 2 is stored in the NO x reduction purification catalyst as NO 2 and is reduced and purified without being reduced to NO that is not easily stored in the NO x reduction purification catalyst. Therefore, the purification performance of the NO 2 reduction purification catalyst can be effectively exhibited.

<実施例2>
図6に示すように、NOx吸着材1の下流側部分に、ハニカム基材1リットル当たり0.01〜1gの触媒貴金属(Pt、Pdなど)を担持した貴金属担持部1aを形成している。貴金属担持部1aの長さは、NOx吸着材1の長さに対して10%である。この場合には、NOx吸着材1の中でも温度上昇しやすい下流側部分に貴金属成分を担持している。このため、高温域での、NOx吸着材におけるNOへの酸化活性が向上する。
<Example 2>
As shown in FIG. 6, a noble metal carrying portion 1 a carrying 0.01 to 1 g of catalyst noble metal (Pt, Pd, etc.) per liter of honeycomb substrate is formed on the downstream side portion of the NOx adsorbent 1. The length of the noble metal support 1a is 10% with respect to the length of the NOx adsorbent 1. In this case, the noble metal component is supported on the downstream portion of the NOx adsorbent 1 where the temperature is likely to rise. Therefore, in a high temperature range, thereby improving the oxidation activity of the NO 2 in the NOx adsorbent.

<実施例3>
NOx吸着材には、Baが担持されている点が実施例1と相違する。Baの担持量は、ハニカム基材1リットル当たり0.1モルである。この場合にも、実施例1と同様に、低温域から高温域の広い範囲にわたって、高いNOx浄化性能を発揮できる。
<Example 3>
The NOx adsorbent is different from the first embodiment in that Ba is supported. The supported amount of Ba is 0.1 mol per liter of honeycomb substrate. Also in this case, as in Example 1, high NOx purification performance can be exhibited over a wide range from the low temperature range to the high temperature range.

NOx吸着材の吸放出性能を示す線図である。It is a diagram which shows the absorption-and-release performance of NOx adsorption material. NOx吸着材に吸着されたNOxの吸着形態を示すIRデータである。It is IR data which shows the adsorption | suction form of NOx adsorbed | sucked to NOx adsorbent. 酸化触媒のNO転化率を示す線図である。It is a diagram which shows the NO conversion rate of an oxidation catalyst. 試験例1,2のNOx吸着量を示す線図である。It is a diagram which shows the NOx adsorption amount of Test Examples 1 and 2. 本発明の実施例1に係る排ガス浄化用触媒の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exhaust gas purifying catalyst according to Example 1 of the present invention. 実施例2に係る排ガス浄化用触媒の断面図である。3 is a cross-sectional view of an exhaust gas purifying catalyst according to Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:NOx吸着材、1a:貴金属担持部、2:酸化触媒、3:NOx還元浄化触媒。 1: NOx adsorbent, 1a: noble metal support, 2: oxidation catalyst, 3: NOx reduction purification catalyst.

Claims (3)

内燃機関の排気通路に配設されたNOx吸着材と、該NOx吸着材の下流側に配置された酸化触媒と、該酸化触媒の下流側に配置されたNOx還元浄化触媒とからなり、
前記NOx吸着材は、NOx吸着能をもつ非貴金属成分からなることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
A NOx adsorbent disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, an oxidation catalyst disposed downstream of the NOx adsorbent, and a NOx reduction purification catalyst disposed downstream of the oxidation catalyst,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the NOx adsorbent comprises a non-noble metal component having NOx adsorption ability.
前記非貴金属成分は、CeO、Gd及びPr11の中から選ばれる1種以上を含む請求項1記載の排ガス浄化用触媒。 2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the non-noble metal component includes one or more selected from CeO 2 , Gd 2 O 3 and Pr 6 O 11 . 前記NOx吸着材は、上流側端部を残して、下流側端部に触媒貴金属を担持している請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化用触媒。   3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the NOx adsorbing material carries a catalytic noble metal at a downstream end portion, leaving an upstream end portion. 4.
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