JP2010179204A - Catalyst for cleaning exhaust gas - Google Patents

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伴和 石井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new catalyst for cleaning exhaust gas to remove NO<SB>x</SB>, wherein problems of the conventional techniques are solved. <P>SOLUTION: The catalyst for cleaning exhaust gas includes a carrier base material S, a palladium-deposited layer Pd, a rhodium-deposited layer Rh and a platinum-deposited layer Pt. The concentration of the palladium deposited on the palladium-deposited layer is made higher than that of the palladium deposited on each of the rhodium-deposited layer and the platinum-deposited layer. The concentration of the rhodium deposited on the rhodium-deposited layer is made higher than that of the rhodium deposited on each of the palladium-deposited layer and the platinum-deposited layer and the concentration of the platinum deposited on the platinum-deposited layer is made higher than that of the platinum deposited on each of the palladium-deposited layer and the rhodium-deposited layer. On the carrier base material, the rhodium-deposited layer is arranged at least partially on the downstream side of the palladium-deposited layer in an exhaust gas current and/or at least partially on the downside of the palladium-deposited layer. The platinum-deposited layer is arranged at least partially on the downstream side of each of the palladium-deposited layer and the rhodium-deposited layer in the exhaust gas stream. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、排ガス浄化触媒、特に自動車等の内燃機関からの排ガスを浄化するために用いられる排ガス浄化触媒に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst, particularly an exhaust gas purification catalyst used for purifying exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile.

自動車エンジン等の内燃機関からの排ガス中には、窒素酸化物(NO)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が含まれる。これらの物質は、CO及びHCを酸化すると同時に、NOを還元する排ガス浄化触媒によって除去することができる。排ガス浄化触媒の代表的なものとしては、アルミナのような多孔質酸化物担体に、白金、ロジウム及びパラジウムのような貴金属と、バリウム及びカリウムのようなアルカリ金属及びアルカリ土類金属元素からなる群より選択されるNO吸蔵材とを担持させて得られるNO吸蔵還元触媒が知られている。 The exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine includes nitrogen oxide (NO x ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and the like. These substances, at the same time to oxidize CO and HC, can be removed by an exhaust gas purifying catalyst for reducing NO x. As a representative exhaust gas purification catalyst, a group consisting of a porous oxide carrier such as alumina, a noble metal such as platinum, rhodium and palladium, and an alkali metal and alkaline earth metal element such as barium and potassium. A NO x storage reduction catalyst obtained by supporting a more selected NO x storage material is known.

NO吸蔵還元触媒の使用においては、空燃比が燃料リーン状態のときにNOを吸蔵し、空燃比がストイキ〜燃料リッチ状態になったとき、例えば一定間隔でリッチスパイクを行ったときに、吸蔵したNOをNに還元させる。このようなNO吸蔵還元触媒は、リーンバーエンジンでの排ガス浄化を可能にするという利点を有している。 In the use of the NO x storage reduction catalyst, NO x is stored when the air-fuel ratio is in the fuel lean state, and when the air-fuel ratio is in the stoichiometric to fuel rich state, for example, when a rich spike is performed at regular intervals, The occluded NO x is reduced to N 2 . Such a NO x storage reduction catalyst has the advantage of enabling exhaust gas purification in a lean bar engine.

しかしながら、このようなNO吸蔵還元触媒の使用に関し、特許文献1では、NO吸蔵材に吸蔵されたNOを還元する際に、NO吸蔵材から気相に放出されたNOが全て浄化しきれずに一部排出されるという問題、及び白金はNO吸蔵還元反応に有効な貴金属であるものの、リーン雰囲気での耐熱性に劣るという問題があることを見出している。 However, for the use of such NO x storage-and-reduction catalysts, in Patent Document 1, NO x when reducing the occluded NO x in storage material, the NO x storage material has been NO x is all released into the gas phase from problem is discharged portion without being completely clean, and although the platinum is an effective noble metal the NO x storage-reduction reactions, have found that there is a problem of poor heat resistance at a lean atmosphere.

特許文献1では、NO吸蔵材から気相に放出されたNOが全て浄化しきれずに一部排出されるという問題に関し、ロジウムを排ガス流の下流側で高濃度担持することを提案している。また、特許文献1では、白金がリーン雰囲気での耐熱性に劣るという問題に関して、白金及びパラジウムを、排ガス流の上流側で高濃度担持することを提案している。 Patent Document 1 proposes that rhodium be supported at a high concentration on the downstream side of the exhaust gas stream in relation to the problem that all of the NO x released from the NO x storage material into the gas phase cannot be completely purified and is partially discharged. Yes. Patent Document 1 proposes that platinum and palladium are supported at a high concentration upstream of the exhaust gas stream in relation to the problem that platinum is inferior in heat resistance in a lean atmosphere.

特開2006−231204号公報JP 2006231120 A

特許文献1でも記載のように、近年では自動車等からの排ガスの浄化のためにロジウムを用いることが提案されている。しかしながら、燃料リーン雰囲気においてロジウムを排ガス浄化触媒として使用する場合、ロジウムが酸化状態になり、それによって触媒としての活性が低下するという問題がある。また、このように酸化状態になったロジウムは、燃料リーン雰囲気から燃料リッチ雰囲気になったときに即座に還元状態にすることが難しく、したがって切り替えた直後においてはNOを充分に浄化できないことがあった。 As described in Patent Document 1, in recent years, it has been proposed to use rhodium for purification of exhaust gas from automobiles and the like. However, when rhodium is used as an exhaust gas purification catalyst in a fuel-lean atmosphere, there is a problem that rhodium is in an oxidized state, thereby reducing its activity as a catalyst. Further, the rhodium that has been oxidized in this way is difficult to be immediately reduced when the fuel lean atmosphere is changed to the fuel rich atmosphere, and therefore, NO x cannot be sufficiently purified immediately after switching. there were.

よって、本発明では、このような問題を解消する新規なNO排ガス浄化触媒を提供する。 Accordingly, the present invention provides a novel NO x exhaust gas purifying catalyst to solve such a problem.

本件発明者等は、酸化状態のロジウムに水素を供給するとロジウムの還元が促進されること、及びメタン等の難燃性炭化が白金担持層で良好に酸化されることを見出して、下記の本発明に想到した:
〈1〉担体基材、パラジウム担持層、ロジウム担持層、及び白金担持層を有し;
上記パラジウム担持層におけるパラジウム担持濃度が、上記ロジウム担持層及び上記白金担持層におけるパラジウム担持濃度よりも高く、上記ロジウム担持層におけるロジウム担持濃度が、上記パラジウム担持層及び上記白金担持層におけるロジウム担持濃度よりも高く、且つ上記白金担持層における白金担持濃度が、上記パラジウム担持層及び上記ロジウム担持層における白金担持濃度よりも高く;
上記担体基材上において、少なくとも部分的に、パラジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に、ロジウム担持層が配置されており、且つ/又は少なくとも部分的に、パラジウム担持層の下側にロジウム担持層が配置されており;且つ
少なくとも部分的に、上記パラジウム担持層及び上記ロジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に、上記白金担持層が配置されている、
排ガス浄化触媒。
〈2〉上記パラジウム担持層、上記ロジウム担持層、及び上記白金担持層の少なくとも1つに、NO吸蔵材が更に担持されている、上記〈1〉項に記載の排ガス浄化触媒。
The inventors have found that supplying hydrogen to rhodium in an oxidized state promotes reduction of rhodium, and that flame retardant carbonization such as methane is satisfactorily oxidized in the platinum-supported layer. Invented the invention:
<1> having a carrier substrate, a palladium carrying layer, a rhodium carrying layer, and a platinum carrying layer;
The palladium carrying concentration in the palladium carrying layer is higher than the palladium carrying concentration in the rhodium carrying layer and the platinum carrying layer, and the rhodium carrying concentration in the rhodium carrying layer is the rhodium carrying concentration in the palladium carrying layer and the platinum carrying layer. And the platinum carrying concentration in the platinum carrying layer is higher than the platinum carrying concentration in the palladium carrying layer and the rhodium carrying layer;
On the carrier substrate, a rhodium support layer is disposed at least partially downstream of the exhaust gas flow from the palladium support layer, and / or at least partially below the palladium support layer. And at least partially, the platinum support layer is disposed downstream of the exhaust gas flow from the palladium support layer and the rhodium support layer.
Exhaust gas purification catalyst.
<2> The exhaust gas purifying catalyst according to <1>, wherein a NO x storage material is further supported on at least one of the palladium supporting layer, the rhodium supporting layer, and the platinum supporting layer.

なお、本発明に関して、ロジウム等の貴金属の「担持濃度」は、担持層の質量当たりの濃度について言及するものとする。   In the present invention, the “supporting concentration” of a noble metal such as rhodium refers to the concentration per mass of the supporting layer.

本発明の排ガス浄化触媒の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the exhaust gas purification catalyst of this invention. 本発明の排ガス浄化触媒の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the exhaust gas purification catalyst of this invention. 本発明の排ガス浄化触媒の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the exhaust gas purification catalyst of this invention. 触媒としてロジウムを用いたときの水素濃度とNO浄化率との関係を示す図である。It is a diagram showing a relationship between the hydrogen concentration and the NO x purification rate when using the rhodium catalyst. 難燃性炭化水素であるメタンを用いたNO浄化性能を示す図である。Is a diagram showing the NO x purification performance using a methane flame retardant hydrocarbons.

〈〈本発明の排ガス浄化触媒〉〉
本発明の排ガス浄化触媒は、担体基材、パラジウム担持層、ロジウム担持層、及び白金担持層を有する。
<Exhaust gas purification catalyst of the present invention>
The exhaust gas purification catalyst of the present invention has a support substrate, a palladium support layer, a rhodium support layer, and a platinum support layer.

本発明の排ガス浄化触媒では、パラジウム担持層におけるパラジウム担持濃度が、ロジウム担持層及び白金担持層におけるパラジウム担持濃度よりも高く、例えば2倍以上、5倍以上、又は10倍以上である。また、ロジウム担持層におけるロジウム担持濃度は、パラジウム担持層及び白金担持層におけるロジウム担持濃度よりも高く、例えば2倍以上、5倍以上、又は10倍以上である。また更に、白金担持層における白金担持濃度は、パラジウム担持層及びロジウム担持層における白金担持濃度よりも高く、例えば2倍以上、5倍以上、又は10倍以上である。なお、上記の条件を満たすかぎり、パラジウム担持層がロジウム等の他の触媒金属を担持していてもよい。これは、ロジウム担持層及び白金担持層についても同様である。   In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the palladium carrying concentration in the palladium carrying layer is higher than the palladium carrying concentration in the rhodium carrying layer and the platinum carrying layer, for example, 2 times or more, 5 times or more, or 10 times or more. The rhodium carrying concentration in the rhodium carrying layer is higher than the rhodium carrying concentration in the palladium carrying layer and the platinum carrying layer, for example, 2 times or more, 5 times or more, or 10 times or more. Furthermore, the platinum carrying concentration in the platinum carrying layer is higher than the platinum carrying concentration in the palladium carrying layer and the rhodium carrying layer, for example, 2 times or more, 5 times or more, or 10 times or more. In addition, as long as said conditions are satisfy | filled, the palladium carrying layer may carry | support other catalyst metals, such as rhodium. The same applies to the rhodium support layer and the platinum support layer.

この排ガス浄化触媒では、担体基材上において、少なくとも部分的に、パラジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に、ロジウム担持層が配置されていてよい。ここで、この排ガス浄化触媒では、図1に示すように、パラジウム担持層(Pd)及びロジウム担持層(Rh)が、排ガス流れ上流側から順に、互いに実質的に積層しない状態で、随意に間隔を空けて、配置されていてよい。なお、図において、Gは、排ガス流れを表す矢印を示しており、またSは担体基材を示している。   In this exhaust gas purifying catalyst, a rhodium supporting layer may be disposed on the carrier substrate at least partially downstream of the exhaust gas flow from the palladium supporting layer. Here, in this exhaust gas purification catalyst, as shown in FIG. 1, the palladium support layer (Pd) and the rhodium support layer (Rh) are optionally spaced apart from each other in order from the exhaust gas flow upstream side. It may be arranged with a gap. In the figure, G indicates an arrow indicating the exhaust gas flow, and S indicates a carrier substrate.

また、この排ガス浄化触媒では、担体基材上において、少なくとも部分的に、パラジウム担持層の下側にロジウム担持層が配置されていてよい。したがって、この排ガス浄化触媒では、図2に示すように、パラジウム担持層(Pd)とロジウム担持層(Rh)とが積層されていてもよい。なお、図において、Gは、排ガス流れを表す矢印を示しており、またSは担体基材を示している。   In this exhaust gas purification catalyst, a rhodium support layer may be disposed at least partially below the palladium support layer on the support substrate. Therefore, in this exhaust gas purification catalyst, as shown in FIG. 2, the palladium carrying layer (Pd) and the rhodium carrying layer (Rh) may be laminated. In the figure, G indicates an arrow indicating the exhaust gas flow, and S indicates a carrier substrate.

本発明の排ガス浄化触媒の構成によれば、パラジウム担持層で処理された排ガスがロジウム担持層に流入することによって、排ガス浄化触媒において浄化される排ガスの空燃比がストイキ〜燃料リッチ状態になったときに、パラジウム担持層において還元性の高い水素を発生させ、この水素でロジウム担持層のロジウムを還元、すなわち活性化させることができる。   According to the configuration of the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the exhaust gas treated in the palladium support layer flows into the rhodium support layer, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas to be purified in the exhaust gas purification catalyst becomes a stoichiometric to fuel rich state. Occasionally, highly reducible hydrogen is generated in the palladium-supporting layer, and rhodium in the rhodium-supporting layer can be reduced, that is, activated by this hydrogen.

ここで、パラジウム担持層を排ガス流れ上流側で用いることによって、燃料リーンの状態からストイキ又は燃料リッチの状態に変更したときに素早く水素を発生させられることは、例えば下記の表1で示されている。より詳しくは、この表1からは、ロジウムと比較してパラジウムでは、昇温時のT50又はT90と降温時のT50又はT90との差が小さいこと、すなわちパラジウムが酸化雰囲気での前処理によって比較的酸化されておらず、且つ/又はパラジウムがストイキ雰囲気において素早く還元され、それによって排ガスを燃料リーン雰囲気からストイキ雰囲気に切り替えた直後から、その本来の活性を提供できることが理解される。   Here, it is shown in the following Table 1 that hydrogen can be generated quickly when changing from the fuel lean state to the stoichiometric or fuel rich state by using the palladium supporting layer on the upstream side of the exhaust gas flow. Yes. More specifically, this Table 1 shows that the difference between T50 or T90 at the time of temperature increase and T50 or T90 at the time of the temperature decrease is small compared with rhodium, that is, palladium is compared by pretreatment in an oxidizing atmosphere. It is understood that the active activity is not immediately oxidized and / or palladium is quickly reduced in the stoichiometric atmosphere, thereby providing its original activity immediately after switching the exhaust gas from the fuel lean atmosphere to the stoichiometric atmosphere.

Figure 2010179204
Figure 2010179204

なお、この表1で示される評価においては、担体としてのセリア−ジルコニア又はアルミナに1質量%のパラジウム又はロジウムを担持して評価用の排ガス浄化触媒を得、この排ガス浄化触媒を400℃の酸化雰囲気ガス(O:1.5%、N:残部)で15分間にわたって前処理して、パラジウム又はロジウムの表面部を少なくとも部分的に酸化状態にした。前処理の後で、排ガス浄化触媒に対して、ストイキ雰囲気の評価ガス(NO:1,500ppm、C:3,000ppmC、O:0.7%、CO:0.65%、CO:10%、HO:3%、N:残部)を供給して、評価を行った。この評価においては、排ガス浄化触媒3gに対して評価ガス流量を20リットル/分とし、150℃から500℃まで昇温させ、500℃で15分間維持してパラジウム又はロジウムを還元し、そして500℃から150℃まで降温させた。この昇温時及び降温時に、C(T.HC)及び一酸化炭素(CO)の転化率が50%になる温度(T50)、及びC3H6(T.HC)及び一酸化炭素(CO)の転化率が90%になる温度(T90)を求めた。 In the evaluation shown in Table 1, an exhaust gas purification catalyst for evaluation was obtained by supporting 1% by mass of palladium or rhodium on ceria-zirconia or alumina as a carrier, and this exhaust gas purification catalyst was oxidized at 400 ° C. The surface of palladium or rhodium was at least partially oxidized by pretreatment with atmospheric gas (O 2 : 1.5%, N 2 : balance) for 15 minutes. After the pretreatment, the evaluation gas in the stoichiometric atmosphere (NO: 1,500 ppm, C 3 H 6 : 3,000 ppmC, O 2 : 0.7%, CO: 0.65%, CO with respect to the exhaust gas purification catalyst 2 : 10%, H 2 O: 3%, N 2 : balance) were evaluated. In this evaluation, the evaluation gas flow rate is 20 liters / minute with respect to 3 g of the exhaust gas purification catalyst, the temperature is raised from 150 ° C. to 500 ° C., maintained at 500 ° C. for 15 minutes, and palladium or rhodium is reduced, and 500 ° C. To 150 ° C. The temperature (T50) at which the conversion rate of C 3 H 6 (T.HC) and carbon monoxide (CO) reaches 50%, and C3H6 (T.HC) and carbon monoxide (CO The temperature (T90) at which the conversion of) becomes 90% was determined.

また、ここで、このように水素と共にロジウムを用いることによってロジウムが還元されて、ロジウムによるNO還元性能が改良されることは、例えば図4で示されている。より詳しくは、この図4からは、水素(H)濃度の増加と共に、NOの浄化率が増加していること、すなわちNOの還元のためには、ロジウムに対して水素を供給することが好ましいことが理解される。 Also, here, thus it is reduced rhodium by using rhodium with hydrogen, that the NO x reduction performance due rhodium is improved is shown in FIG. 4, for example. More specifically, FIG. 4 shows that as the concentration of hydrogen (H 2 ) increases, the purification rate of NO x increases, that is, hydrogen is supplied to rhodium for the reduction of NO x. It is understood that this is preferred.

なお、この図4で示される評価においては、0.024質量%のロジウムがセリア−ジルコニア担体に担持されている排ガス浄化触媒を、リッチ(5分)/リーン(5分)(リッチ雰囲気:2%H/10%CO/3%HO/残部N、リーン雰囲気:1%O/10%CO/3%HO/残部N)の変動雰囲気において、1000℃で5時間にわたって耐久させ、その後、触媒入りガス温度500℃のリーンガス(組成:15%O/残部N)に20分曝してロジウムを酸化状態にし、その後500℃の表2に示す組成のリッチ評価ガスを供給して、評価を行った。 In the evaluation shown in FIG. 4, the exhaust gas purification catalyst in which 0.024% by mass of rhodium is supported on the ceria-zirconia support is rich (5 minutes) / lean (5 minutes) (rich atmosphere: 2 % H 2 /10% CO 2 /3% H 2 O / balance N 2 , lean atmosphere: 1% O 2 /10% CO 2 /3% H 2 O / balance N 2 ) Endured for 5 hours, and then exposed to a lean gas (composition: 15% O 2 / balance N 2 ) having a gas temperature with catalyst of 500 ° C. for 20 minutes to oxidize rhodium, and then the rich composition shown in Table 2 at 500 ° C. Evaluation gas was supplied for evaluation.

Figure 2010179204
Figure 2010179204

ここで、λは空気過剰率を表し、この値が1である場合には、ガスがストイキ組成であることを示し、この値が1未満であることはガスが燃料リッチ組成であることを示し、且つこの値が1超であることはガスが燃料リーン組成であることを示している。なお、水素の濃度の濃度を増加させる際には、一酸化炭素の濃度を低下させ、且つ/又は酸素の濃度を低下させて、下記の空気過剰率λが一定になるようにした:   Here, λ represents an excess air ratio. When this value is 1, this indicates that the gas has a stoichiometric composition, and when this value is less than 1, this indicates that the gas has a fuel-rich composition. In addition, this value exceeding 1 indicates that the gas has a fuel lean composition. In addition, when increasing the concentration of hydrogen, the concentration of carbon monoxide was decreased and / or the concentration of oxygen was decreased so that the following excess air ratio λ was constant:

λ=([NO]+2[O])/([CO]+[H]+3[C])
{[NO]:NOの濃度(%)、[O]:Oの濃度(%)、[CO]:COの濃度(%)、[H]:Hの濃度(%)、[C]:Cの濃度(%)}
λ = ([NO] +2 [O 2 ]) / ([CO] + [H 2 ] +3 [C 3 H 6 ])
{[NO]: NO concentration (%), [O 2 ]: O 2 concentration (%), [CO]: CO concentration (%), [H 2 ]: H 2 concentration (%), [ C 3 H 6 ]: Concentration of C 3 H 6 (%)}

また、本発明の排ガス浄化触媒の構成によれば、パラジウム担持層及びロジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に白金担持層が配置されていることによって、空燃比がストイキ〜燃料リッチ状態になったときにパラジウム担持層及びロジウム担持層で生じるメタン等の難燃性炭化水素を、この白金担持層で浄化することができる。   Further, according to the configuration of the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the air-fuel ratio is in a stoichiometric to fuel-rich state because the platinum support layer is arranged downstream of the exhaust gas flow from the palladium support layer and the rhodium support layer. Flame retardant hydrocarbons such as methane, which are sometimes generated in the palladium support layer and the rhodium support layer, can be purified by this platinum support layer.

本発明の排ガス浄化触媒では、図1及び2に示すように、白金担持層(Pt)は、パラジウム担持層(Pd)及びロジウム担持層(Rh)の排ガス流れ下流側において、随意に間隔を空けて、同じ担体基材上に配置されていてよい。また本発明の排ガス浄化触媒では、図3に示すように、白金担持層(Pt)は、パラジウム担持層(Pd)及びロジウム担持層(Rh)の排ガス流れ下流側に、随意に間隔を空けて、他の触媒担持層と別の担体基材上に配置して用いることができる。すなわち例えば、白金担持層以外のパラジウム担持層等をエンジン直下に配置されたスタート触媒として用い、白金担持層をその下流側に配置されたアンダーフロア触媒として用いることができる。   In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the platinum support layer (Pt) is optionally spaced on the downstream side of the exhaust gas flow of the palladium support layer (Pd) and the rhodium support layer (Rh). And may be disposed on the same carrier substrate. Further, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, as shown in FIG. 3, the platinum support layer (Pt) is optionally spaced on the downstream side of the exhaust gas flow of the palladium support layer (Pd) and the rhodium support layer (Rh). The catalyst support layer can be used on another carrier substrate. That is, for example, a palladium-carrying layer other than the platinum-carrying layer can be used as a start catalyst arranged directly under the engine, and the platinum-carrying layer can be used as an underfloor catalyst arranged downstream thereof.

ここで、このように白金担持層を配置することによってメタン等の難燃性炭化水素の浄化が促進されることは、例えば図5で示されている。より詳しくは、この図5からは、難燃性炭化水素であるメタン(CH)を用いたNOの浄化に関して、ロジウム(Rh)及びパラジウム(Pd)と比較して、白金(Pt)が好ましいことが理解される。 Here, for example, FIG. 5 shows that the purification of the flame retardant hydrocarbon such as methane is promoted by arranging the platinum support layer in this way. More specifically, from FIG. 5, regarding the purification of NO x using methane (CH 4 ), which is a flame retardant hydrocarbon, platinum (Pt) is compared with rhodium (Rh) and palladium (Pd). It is understood that it is preferable.

なお、この図5で示される評価においては、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)及び白金(Pt)がそれぞれアルミナ(Al)担体に担持されている排ガス浄化触媒を、空気中において1,000℃で5時間にわたって耐久させ、その後、触媒入りガス温度100〜500℃のリッチ評価ガス{NO:500ppm、CH:125ppm、HO:3%、N:残部}を供給して、評価を行った。 In the evaluation shown in FIG. 5, an exhaust gas purification catalyst in which rhodium (Rh), palladium (Pd), and platinum (Pt) are respectively supported on an alumina (Al 2 O 3 ) carrier is used in air. , is durable for 5 hours at 000 ° C., then entering the catalyst gas temperature 100 to 500 ° C. rich evaluation gas {NO: 500ppm, CH 4: 125ppm, H 2 O: 3%, N 2: balance} supplies And evaluated.

〈〈本発明の排ガス浄化触媒の各部の詳細〉〉
本発明の排ガス浄化触媒の各部の詳細については、例えば上記の特許文献1等を参照することができ、またこれについて以下で説明する。
<Details of Each Part of Exhaust Gas Purification Catalyst of the Present Invention>
For details of each part of the exhaust gas purification catalyst of the present invention, for example, the above-mentioned Patent Document 1 can be referred to, and this will be described below.

〈基材〉
本発明の排ガス浄化触媒で用いられる担体基材としては、排ガス浄化のための触媒担持層を担持することができる任意の担体基材を用いることができ、これは例えば、セラミックス製や金属製のハニカム状構造体である。
<Base material>
As the carrier base material used in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, any carrier base material capable of carrying a catalyst carrier layer for exhaust gas purification can be used. A honeycomb structure.

〈パラジウム担持層〉
本発明の排ガス浄化触媒で用いられるパラジウム担持層としては、アルミナ、セリア、ジルコニア、セリア−ジルコニア固溶体等の任意の触媒担体、特に粉末状の触媒担体に、触媒金属としてのパラジウム(Pd)が担持されている任意の触媒担持層を用いることができる。また、このパラジウム担持層は、パラジウム以外の触媒金属、例えば白金、ロジウムのような他の貴金属を更に担持していてもよい。また更に、このパラジウム担持層は、バリウム及びカリウムのようなアルカリ金属及びアルカリ土類金属元素からなる群より選択されるNO吸蔵材を更に担持していてもよい。
<Palladium support layer>
As the palladium supporting layer used in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, palladium (Pd) as a catalyst metal is supported on an arbitrary catalyst carrier such as alumina, ceria, zirconia, ceria-zirconia solid solution, particularly a powdery catalyst carrier. Any catalyst support layer that has been described can be used. The palladium-supporting layer may further support a catalyst metal other than palladium, for example, other noble metals such as platinum and rhodium. Furthermore, this palladium carrying layer may further carry a NO x storage material selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metal elements such as barium and potassium.

なお、このパラジウム担持層は随意にOSC能を有することができる。このようなOSC能は一般に、触媒担体中のセリアよって供給されるものである。したがって、それぞれの触媒担持層におけるOSC能を調節するためには、触媒担持層におけるセリアの量を増減させることができる。   The palladium-supporting layer can optionally have OSC capability. Such OSC capability is generally provided by ceria in the catalyst support. Therefore, in order to adjust the OSC ability in each catalyst supporting layer, the amount of ceria in the catalyst supporting layer can be increased or decreased.

担体基材上にパラジウム担持層を形成するためには例えば、ハニカム状の構造体に、アルミナ等の触媒担体を含むスラリーをウォッシュコートし、それを焼成して触媒担持層を形成し、吸着担持法、吸水担持法等によって、この触媒担持層にパラジウムを担持させることができる。また、担体基材上にパラジウム担持層を形成するためには、予めアルミナ等の触媒担体にパラジウムを担持させ、その後で、パラジウムを担持している触媒担体を含むスラリーを、担体基材にウォッシュコートすることもできる。なお、NO吸蔵材、他の触媒金属等の担持についても、パラジウムの担持と同様にして行うことができる。 In order to form a palladium support layer on a support substrate, for example, a honeycomb structure is washed with a slurry containing a catalyst support such as alumina and fired to form a catalyst support layer. Palladium can be supported on the catalyst support layer by a method, a water absorption support method, or the like. In addition, in order to form a palladium support layer on a support substrate, palladium is supported on a catalyst support such as alumina in advance, and then a slurry containing the catalyst support supporting palladium is washed on the support substrate. It can also be coated. Incidentally, NO x storage material, for the carrying of such other catalytic metals, can be performed in the same manner as loading of palladium.

〈ロジウム担持層〉
本発明の排ガス浄化触媒で用いられるロジウム担持層としては、アルミナ、セリア、ジルコニア、セリア−ジルコニア固溶体等の任意の触媒担体に、触媒金属としてのロジウム(Rh)が担持されている任意の触媒担持層を用いることができる。また、このロジウム担持層は、ロジウム以外の触媒金属、例えば白金、パラジウムのような他の貴金属を更に担持していてもよい。また更に、このロジウム担持層は、バリウム及びカリウムのようなアルカリ金属及びアルカリ土類金属元素からなる群より選択されるNO吸蔵材を更に担持していてもよい。
<Rhodium support layer>
As a rhodium carrying layer used in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, an arbitrary catalyst carrying rhodium (Rh) as a catalytic metal on an arbitrary catalyst carrier such as alumina, ceria, zirconia, ceria-zirconia solid solution, etc. Layers can be used. The rhodium-supporting layer may further support a catalyst metal other than rhodium, for example, other noble metals such as platinum and palladium. Furthermore, this rhodium carrying layer may further carry a NO x storage material selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metal elements such as barium and potassium.

ロジウム担持層のOSC能、及び担体基材上でのロジウム担持層の形成については、パラジウム担持層に関する記載を参照することができる。   For the OSC ability of the rhodium-carrying layer and the formation of the rhodium-carrying layer on the support substrate, the description regarding the palladium-carrying layer can be referred to.

〈白金担持層〉
本発明の排ガス浄化触媒で随意に用いられる白金担持層としては、アルミナ、セリア、ジルコニア、セリア−ジルコニア固溶体等の任意の触媒担体に、触媒金属としての白金(Pt)が担持されている任意の触媒担持層を用いることができる。また、この白金担持層は、白金以外の触媒金属、例えばロジウム、パラジウムのような他の貴金属を更に担持していてもよい。また更に、この白金担持層は、バリウム及びカリウムのようなアルカリ金属及びアルカリ土類金属元素からなる群より選択されるNO吸蔵材を更に担持していてもよい。
<Platinum support layer>
As a platinum carrying layer optionally used in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, any catalyst carrier such as alumina, ceria, zirconia, ceria-zirconia solid solution or the like is supported with platinum (Pt) as a catalyst metal. A catalyst support layer can be used. The platinum-supporting layer may further support a catalyst metal other than platinum, for example, other noble metals such as rhodium and palladium. Furthermore, the platinum support layer may further support a NO x storage material selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metal elements such as barium and potassium.

白金担持層のOSC能、及び担体基材上での白金担持層の形成については、パラジウム担持層に関する記載を参照することができる。   For the OSC ability of the platinum-supporting layer and the formation of the platinum-supporting layer on the support substrate, the description regarding the palladium-supporting layer can be referred to.

G 排ガス流れを示す矢印
S 担体基材
Pd パラジウム担持層
Rh ロジウム担持層
Pt 白金担持層
G Arrow indicating exhaust gas flow S Support substrate Pd Palladium support layer Rh Rhodium support layer Pt Platinum support layer

Claims (2)

担体基材、パラジウム担持層、ロジウム担持層、及び白金担持層を有し;
前記パラジウム担持層におけるパラジウム担持濃度が、前記ロジウム担持層及び前記白金担持層におけるパラジウム担持濃度よりも高く、前記ロジウム担持層におけるロジウム担持濃度が、前記パラジウム担持層及び前記白金担持層におけるロジウム担持濃度よりも高く、且つ前記白金担持層における白金担持濃度が、前記パラジウム担持層及び前記ロジウム担持層における白金担持濃度よりも高く;
前記担体基材上において、少なくとも部分的に、パラジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に、ロジウム担持層が配置されており、且つ/又は少なくとも部分的に、パラジウム担持層の下側にロジウム担持層が配置されており;且つ
少なくとも部分的に、前記パラジウム担持層及び前記ロジウム担持層よりも排ガス流れ下流側に、前記白金担持層が配置されている、
排ガス浄化触媒。
Having a support substrate, a palladium support layer, a rhodium support layer, and a platinum support layer;
The palladium carrying concentration in the palladium carrying layer is higher than the palladium carrying concentration in the rhodium carrying layer and the platinum carrying layer, and the rhodium carrying concentration in the rhodium carrying layer is the rhodium carrying concentration in the palladium carrying layer and the platinum carrying layer. And the platinum carrying concentration in the platinum carrying layer is higher than the platinum carrying concentration in the palladium carrying layer and the rhodium carrying layer;
On the carrier substrate, a rhodium support layer is disposed at least partially downstream of the exhaust gas flow from the palladium support layer, and / or at least partially below the palladium support layer. And at least partially, the platinum support layer is disposed downstream of the palladium support layer and the rhodium support layer in the exhaust gas flow.
Exhaust gas purification catalyst.
前記パラジウム担持層、前記ロジウム担持層、及び前記白金担持層の少なくとも1つに、NO吸蔵材が更に担持されている、請求項1に記載の排ガス浄化触媒。 2. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein a NO x storage material is further supported on at least one of the palladium supporting layer, the rhodium supporting layer, and the platinum supporting layer.
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