JP2011255378A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】触媒基材3と、貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、前記触媒基材3上に形成された触媒コート層5、7と、を有する排ガス浄化用触媒1であって、前記触媒コート層5、7は、A層5及びB層7を含む層構造を有し、前記A層5は、前記貴金属として、PdとPtとを、それらの重量比が3:1〜20:1となるように含み、前記B層7は、前記貴金属としてRhを含み、前記Α層5に含まれるPd及びPtのうち、70wt%以上は、前記Α層5の表面から深さ20μmまでの領域9に含まれることを特徴とする排ガス浄化用触媒1。
【選択図】図9
Description
触媒基材と、貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、前記触媒コート層は、A層及びB層を含む層構造を有し、前記A層は、前記貴金属として、PdとPtとを、それらの重量比が3:1〜20:1となるように含み、前記B層は、前記貴金属としてRhを含み、前記Α層に含まれるPd及びPtのうち、70wt%以上は、前記Α層の表面から深さ20μmまでの領域に含まれることを特徴とする排ガス浄化用触媒を要旨とする。
本発明において、耐火性無機酸化物としては、例えば、アルミナ(特に活性アルミ)、Zr酸化物、Ce酸化物、セリウム・ジルコニウム複合酸化物、シリカ、チタニア等が挙げられる。セリウム・ジルコニウム複合酸化物としては、ZrO2の組成比が40〜95wt%(特に好ましくは50〜95wt%)であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物(Zrリッチ複合酸化物)や、CeO2の組成比が50〜95wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物(Ceリッチ複合酸化物)がある。B層に用いる耐火性無機酸化物としては、Zrリッチ複合酸化物が好ましい。耐火性無機酸化物の量は、触媒1Lあたり、100〜300gが好ましい。
(2)請求項2の発明は、
前記B層に含まれるRhのうち、70wt%以上は、前記B層の表面から深さ20μmまでの領域に含まれることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(3)請求項3の発明は、
前記B層は、前記耐火性無機酸化物として、セリウム・ジルコニウム複合酸化物を含み、前記セリウム・ジルコニウム複合酸化物におけるZrO2の組成比が50〜95wt%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(4)請求項4の発明は、
前記B層が、前記貴金属として、Rhに加えてPtを含むとともに、前記B層において、Ptの重量は、Rhの重量の1/3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(参考例1)
a)まず、本参考例1の排ガス浄化用触媒1の構成を図1を用いて説明する。尚、図1及び後述する図2〜15において、ZCはZrO2の組成比が80wt%であるセリウム・ジルコニウム複合酸化物(Zrリッチ複合酸化物)を意味し、Alはアルミナを意味し、Subは基材を意味する。
外層7は、貴金属としてのRh(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。
まず、以下のようにしてスラリーS1A、S1Bを製造した。
(スラリーS1A)
次の成分(固体については微粉のものを使用、以下同様)を混合することによりスラリーS1Aを製造した。
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.835gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.165gとなる量
(スラリーS1B)
次の成分を混合することによりスラリーS1Bを製造した。
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで1.0gとなる量
次に、スラリーS1Aの全量を基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成した。この工程により内層5が形成された。
(参考例2)
本参考例2の排ガス浄化用触媒1の構成は、図2に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.91gとPt0.091gである点で相違する。
(スラリーS2)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.91gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.091gとなる量
本参考例2では、スラリーS2の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。なお、本参考例2、後述する参考例3〜8、実施例9及び比較例1〜4において、乾燥及び焼成の条件は前記参考例1と同様である。
(参考例3)
本参考例3の排ガス浄化用触媒1の構成は、図3に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.75gとPt0.25gである点で相違する。
(スラリーS3)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.75gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.25gとなる量
本参考例3では、スラリーS3の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(参考例4)
本参考例4の排ガス浄化用触媒1の構成は、図4に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.96gとPt0.048gである点で相違する。
(スラリーS4)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.96gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.048gとなる量
本参考例4では、スラリーS4の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(参考例5)
本参考例5の排ガス浄化用触媒1の構成は、図5に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.91gとPt0.091gである点で相違する。また、外層7に含まれる貴金属がRh0.75gとPt0.25gである点で相違する。
(スラリーS5)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.75gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.25gとなる量
本参考例5では、スラリーS2の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS5の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(参考例6)
本参考例6の排ガス浄化用触媒1の構成は、図6に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれるアルミナ(Al)とZrリッチ複合酸化物(ZC)との重量比が1:2である点で相違する。
(スラリーS6)
アルミナ:33g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):67g
硝酸Pd溶液:Pdで0.835gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.165gとなる量
本参考例6では、スラリーS6の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(参考例7)
本参考例7の排ガス浄化用触媒1の構成は、図7に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれるアルミナ(Al)とZrリッチ複合酸化物(ZC)との重量比が1:5である点で相違する。
(スラリーS7)
アルミナ:17g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):85g
硝酸Pd溶液:Pdで0.835gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.165gとなる量
本参考例7では、スラリーS7の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(参考例8)
本参考例8の排ガス浄化用触媒1の構成は、図8に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれるPdの重量が1.110gであり、Ptの重量が0.222gである点で相違する。また、外層7に含まれるRhの重量が0.666gである点で相違する。
(スラリーS8A)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで1.110gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.222gとなる量
また、スラリーS1Bの代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS8Bを用いた。(スラリーS8B)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Rh溶液:Rhで0.666gとなる量
本参考例8では、スラリーS8Aの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS8Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(実施例9)
本実施例9の排ガス浄化用触媒1の構成は、図9に示すように、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属の全てが、内層5の表面(外層7との境界面)から深さ20μmまでの領域(表層領域)9に担持されているという点で相違する。また、外層7に含まれる貴金属の全てが、外層7の表面から深さ20μmまでの領域(表層領域)11に担持されているという点で相違する。なお、内層5全体の厚み、及び外層7全体の厚みは、それぞれ、100μmである。
(スラリーS9A)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
(スラリーS9B)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
次に、スラリーS9Aの全量を基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥後、500℃で1時間焼成し、内層5(ただし、この時点で貴金属を担持しないもの)を形成した。その後、硝酸Pt溶液(Ptで0.165g)に浸漬し、内層5のうちの表層領域9にPtを担持した。その後さらに、硝酸Pd溶液(Pdで0.835g)に浸漬し、内層5のうちの表層領域9にPdを担持した。
(参考例10)
a)まず、本参考例10の排ガス浄化用触媒1の構成を図10を用いて説明する。排ガス浄化用触媒1は、基材(触媒基材)3の表面に内層(B層)5を形成し、さらにその上に外層(Α層)7を形成したものである。内層5と外層7とは、触媒コート層として機能する。内層5と外層7の厚みは、それぞれ、100μmである。基材3は、前記参考例1と同様のものである。
外層7は、貴金属としてのPd(0.835g)とPt(0.165g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。
まず、前記参考例1と同様にして、スラリーS1A、S1Bを製造した。
次に、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成した。この工程により内層5が形成された。
(参考例11)
本参考例11の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記参考例1と同様であるが、内層5に含まれるZrリッチ複合酸化物におけるZrO2の組成比が40wt%である点で相違する。
(比較例1)
本比較例1の排ガス浄化用触媒1の構成を図11を用いて説明する。排ガス浄化用触媒1は、前記参考例1と同様の基材3のセル表面に内層5及び外層7を備える。内層5は、貴金属としてのPd(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。外層7は、貴金属としてのRh(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。
(スラリーSP1)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで1.0gとなる量
次に、スラリーSP1の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例2)
本比較例2の排ガス浄化用触媒1の構成は、図12に示すように、基本的には前記比較例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.666gとPt0.333gである点で相違する。
(スラリーSP2)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.666gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.333gとなる量
本比較例2では、スラリーSP2の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例3)
本比較例3の排ガス浄化用触媒1の構成は、図13に示すように、基本的には前記比較例1と同様であるが、内層5に含まれる貴金属が、Pd0.97gとPt0.03gである点で相違する。
(スラリーSP3)
アルミナ:50g
Zrリッチ複合酸化物(ZrO2の組成比が80wt%):50g
硝酸Pd溶液:Pdで0.97gとなる量
硝酸Pt溶液:Ptで0.03gとなる量
本比較例3では、スラリーSP3の全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成して内層5を形成した後、スラリーS1Bの全量を基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例4)
本比較例4の排ガス浄化用触媒1の構成を図14を用いて説明する。排ガス浄化用触媒1は、前記参考例1と同様の基材3のセル表面に内層5及び外層7を備える。内層5は、貴金属としてのRh(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。外層7は、貴金属としてのPd(1.0g)、アルミナ、及びZrリッチ複合酸化物から成る。
(試験方法)
各実施例及び比較例の排ガス浄化用触媒を、8万Km相当の耐久試験を行ってから、排気量2.0Lのエンジンを有する実機車両に搭載した。そして、日本の11モードを走行した時点でのHC、CO、NOxエミッションを測定した。
(試験結果)
試験結果を表1に示す。
3・・・基材
5・・・内層
7・・・外層
9、11・・・表層領域
Claims (4)
- 触媒基材と、
貴金属及び耐火性無機酸化物を含み、前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、
を有する排ガス浄化用触媒であって、
前記触媒コート層は、A層及びB層を含む層構造を有し、
前記A層は、前記貴金属として、PdとPtとを、それらの重量比が3:1〜20:1となるように含み、
前記B層は、前記貴金属としてRhを含み、
前記Α層に含まれるPd及びPtのうち、70wt%以上は、前記Α層の表面から深さ20μmまでの領域に含まれることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 - 前記B層に含まれるRhのうち、70wt%以上は、前記B層の表面から深さ20μmまでの領域に含まれることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記B層は、前記耐火性無機酸化物として、セリウム・ジルコニウム複合酸化物を含み、
前記セリウム・ジルコニウム複合酸化物におけるZrO2の組成比が50〜95wt%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。 - 前記B層が、前記貴金属として、Rhに加えてPtを含むとともに、
前記B層において、Ptの重量は、Rhの重量の1/3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
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