JP2017070901A - Exhaust gas purification catalyst and production method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purification catalyst having excellent NOx adsorption performance under a cold condition, and also having excellent heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere.SOLUTION: There is provided a NOx catalyst 12 provided in an exhaust pipe 3 of an engine 2, for purifying NOx in exhaust gas. The NOx catalyst 12 comprises a carrier comprising zeolite, Pd carried on the carrier, and at least one kind of additive element carried on the carrier and selected from a group comprising Ce, Pr, Sr, Ba and La.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排気浄化触媒及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an exhaust purification catalyst and a manufacturing method thereof.

従来、内燃機関から排出される排気中に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」という。)、炭化水素(以下、「HC」という。)及び一酸化炭素(以下、「CO」という。)を浄化することを目的として、内燃機関の排気系に排気浄化触媒が設けられている。特に近年では、有害物質の排出規制が厳しさを増しており、従来課題であった内燃機関の冷間始動(以下、「コールドスタート」という。)時等の低温条件において、排気を効率良く浄化できる排気浄化触媒の開発が求められている。   Conventionally, nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”), hydrocarbons (hereinafter referred to as “HC”), and carbon monoxide (hereinafter referred to as “CO”) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. In order to purify the exhaust gas, an exhaust gas purification catalyst is provided in the exhaust system of the internal combustion engine. In recent years, in particular, emission regulations for harmful substances have become more stringent, and exhaust gas can be efficiently purified under low temperature conditions such as cold start (hereinafter referred to as “cold start”) of internal combustion engines, which has been a problem in the past. There is a need to develop an exhaust purification catalyst that can be used.

そこで例えば、鉄、銅、マンガン、クロム、コバルト、ニッケル、スズ等の卑金属と、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属と、ゼオライトと、を含むコールドスタート触媒が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この触媒によれば、コールドスタート時に排気中のNOx及びHCを効率良く吸着、浄化できるとされている。   Therefore, for example, a cold start catalyst including a base metal such as iron, copper, manganese, chromium, cobalt, nickel, tin, a noble metal such as platinum, palladium, rhodium, and zeolite has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). According to this catalyst, NOx and HC in the exhaust can be efficiently adsorbed and purified at the cold start.

特表2014−519975号公報Special table 2014-519975 gazette

しかしながら、特許文献1の触媒は、低温条件下において優れたNOx吸着性能を有するものの、ストイキ又はリッチの低酸素濃度雰囲気で且つ高温の排気に晒されると、NOx吸着性能が著しく低下するという課題があった。   However, although the catalyst of Patent Document 1 has excellent NOx adsorption performance under low temperature conditions, there is a problem in that NOx adsorption performance is significantly reduced when exposed to high-temperature exhaust gas in a stoichiometric or rich low oxygen concentration atmosphere. there were.

さらに、NOx吸着性能が確保できた場合であっても、NOx脱離温度が低すぎる場合、NOx浄化反応に必要な温度に到達しないため、NOx浄化反応が起こらず、NOxが浄化されずに排出されてしまう問題がある。また、NOx脱離温度が高すぎる場合、昇温制御等の燃費ロスが発生する問題がある。   Furthermore, even if the NOx adsorption performance can be secured, if the NOx desorption temperature is too low, the temperature required for the NOx purification reaction will not be reached, so the NOx purification reaction does not occur and NOx is not purified and discharged. There is a problem that will be done. Further, when the NOx desorption temperature is too high, there is a problem that fuel consumption loss such as temperature increase control occurs.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温条件下において優れたNOx吸着性能を有するとともに、低酸素濃度雰囲気における優れた耐熱性を有し、また、NOx脱離温度が調整可能であり、NOx脱離温度を適正に設定できる排気浄化触媒を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to have excellent NOx adsorption performance under low temperature conditions, excellent heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere, and NOx desorption temperature. An object of the present invention is to provide an exhaust purification catalyst that can be adjusted and can appropriately set the NOx desorption temperature.

(1)上記目的を達成するため本発明は、内燃機関(例えば、後述のエンジン2)の排気系(例えば、後述の排気管3)に設けられ、排気中のNOxを浄化する排気浄化触媒(例えば、後述のNOx触媒12)であって、ゼオライトからなる担体と、前記担体に担持されたPdと、前記担体に担持され且つCe、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素と、からなる排気浄化触媒を提供する。   (1) To achieve the above object, the present invention provides an exhaust purification catalyst (for example, an exhaust pipe 3 to be described later) of an internal combustion engine (for example, an engine 2 to be described later) that purifies NOx in the exhaust. For example, a NOx catalyst 12) described later, which is a support made of zeolite, Pd supported on the support, and supported on the support and made of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, and Mn. An exhaust purification catalyst comprising at least one additive element selected from the group is provided.

ここで、通常、ゼオライトは、NOとして供給されたNOxをその細孔内に吸着する特性を有する。そのため、主として排気中のNOxを構成するNOをNOに変換するために、排気をリーンにして高酸素濃度且つ高温雰囲気下でPt等の活性種が必要である。ところが、内燃機関の暖機状態等の低温条件下においては、燃焼の安定化や排気浄化触媒の昇温を目的として混合気の空燃比がストイキ又はリッチに制御される。そのため、NOをNOに酸化させるための酸素濃度及び反応温度が不足するうえ、ゼオライトへのNOx吸着を阻害する水分子が排気中に多く含まれるため、NOxを効率良く吸着できない。 Here, usually, zeolite has a characteristic of adsorbing NOx supplied as NO 2 in its pores. Therefore, in order to mainly convert NO constituting NOx in the exhaust gas into NO 2 , an active species such as Pt is required in a high oxygen concentration and high temperature atmosphere with the exhaust gas being lean. However, under low-temperature conditions such as a warm-up state of the internal combustion engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled stoichiometrically or richly for the purpose of stabilizing combustion and raising the temperature of the exhaust purification catalyst. Therefore, the oxygen concentration and reaction temperature for oxidizing NO to NO 2 are insufficient, and water molecules that inhibit NOx adsorption on zeolite are contained in the exhaust gas, so NOx cannot be adsorbed efficiently.

これに対して本発明に係る排気浄化触媒によれば、ゼオライトからなる担体にPdを担持させることで、低温条件下において優れたNOx吸着性能が得られる。即ち、本発明に係る排気浄化触媒では、Pdは、ゼオライトを構成するAl、Si及びOのうち、酸点であるAlの近傍に配置される。これにより、Pdは、Alとの相互作用によって電子状態が変化し、2価のPd2+として存在する。この2価のPd2+は、NOをそのまま吸着する特性を有する。従って、本発明に係る排気浄化触媒によれば、水分の吸着の影響を受け難く、また、NOをNOに酸化させる必要がないことから、排気がストイキ又はリッチの低温条件下においても、優れたNOx吸着性能が得られる。 In contrast, according to the exhaust purification catalyst of the present invention, excellent NOx adsorption performance can be obtained under low temperature conditions by supporting Pd on a support made of zeolite. That is, in the exhaust purification catalyst according to the present invention, Pd is disposed in the vicinity of Al, which is an acid point, among Al, Si and O constituting the zeolite. Thereby, the electronic state of Pd changes due to the interaction with Al, and exists as divalent Pd 2+ . This divalent Pd 2+ has a characteristic of adsorbing NO as it is. Therefore, according to the exhaust purification catalyst of the present invention, it is difficult to be affected by moisture adsorption, and it is not necessary to oxidize NO to NO 2 , so that the exhaust gas is excellent even under low temperature conditions where the exhaust is stoichiometric or rich. NOx adsorption performance can be obtained.

また、NOxを吸着するサイトであるゼオライト上の2価のPd2+は、低酸素濃度雰囲気下で高温に晒されると、0価のPdに還元される。すると、ゼオライトとPdの相互作用が弱まり、Pdが移動して凝集することでPdの分散性が悪化する。従って、Pdが微粒子化された状態を維持できないため担持量を増加させても表面積が増大せず、担持量に見合ったNOx吸着性能が得られない。また、担持量を増加させない場合、NOxの吸着サイトが減少し、NOx吸着性能が低下する。 In addition, divalent Pd 2+ on zeolite, which is a site that adsorbs NOx, is reduced to zero-valent Pd 0 when exposed to high temperature in a low oxygen concentration atmosphere. Then, the interaction between zeolite and Pd is weakened, and Pd moves and aggregates, so that the dispersibility of Pd deteriorates. Therefore, since the Pd particles cannot be maintained in a fine particle state, the surface area does not increase even if the loading amount is increased, and the NOx adsorption performance corresponding to the loading amount cannot be obtained. Further, when the loading amount is not increased, the NOx adsorption sites are reduced, and the NOx adsorption performance is lowered.

これに対して本発明に係る排気浄化触媒によれば、Pdに加えて、Ce、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素をゼオライトに共担持させることで、低酸素濃度雰囲気下における耐熱性を向上できる。即ち、Pdの間に、Ce、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素が介在することで、2価のPd2+が0価のPdに還元されるのを抑制できるとともに、Pdの移動及び凝集を抑制できるため、Pdの分散性の悪化を抑制できる。ひいては、優れたNOx吸着性能を維持でき、低酸素濃度雰囲気における耐熱性を向上できる。また、Pdの移動及び凝集を抑制できるため、Pdの担持量を増加させてもPdが微粒子化した状態を維持できるので、Pdの担持量を増加させてNOx吸着性能を増強することが可能となる。 In contrast, according to the exhaust purification catalyst of the present invention, in addition to Pd, at least one additive element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, and Mn is added to the zeolite. By co-supporting with, heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. That is, at least one additive element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, and Mn is interposed between Pd, so that divalent Pd 2+ is zero-valent. While being able to suppress reduction to Pd 0 , it is possible to suppress the movement and aggregation of Pd, and thus it is possible to suppress the deterioration of the dispersibility of Pd. As a result, excellent NOx adsorption performance can be maintained, and heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. In addition, since the movement and aggregation of Pd can be suppressed, the state in which Pd is finely divided can be maintained even if the amount of Pd supported is increased, so that the NOx adsorption performance can be enhanced by increasing the amount of Pd supported. Become.

さらに、本発明に係る排気浄化触媒によれば、Pdに加えて、Ce、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素をゼオライトに共担持させることで、NOx脱離温度を調整することが可能となる。即ち、NOx脱離温度が低すぎる場合、NOx浄化反応が起こらず吸着したNOxが外部に放出されてしまう問題があり、NOx脱離温度が高すぎる場合、NOx脱離後、次回始動時のNOx吸着量を確保するための昇温制御等の燃費ロスが発生する問題があるが、NOx脱離温度が調整可能であることでNOx脱離温度を適正に設定でき、上記のような不具合を防止できる。   Furthermore, according to the exhaust purification catalyst of the present invention, in addition to Pd, at least one additive element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, and Mn is shared with the zeolite. By carrying it, the NOx desorption temperature can be adjusted. That is, if the NOx desorption temperature is too low, the NOx purification reaction does not occur and the adsorbed NOx is released to the outside. If the NOx desorption temperature is too high, the NOx at the next start after NOx desorption is present. Although there is a problem that fuel consumption loss such as temperature rise control to secure the adsorption amount occurs, the NOx desorption temperature can be adjusted appropriately by adjusting the NOx desorption temperature, and the above problems are prevented. it can.

(2)前記添加元素は、Ceであり、前記排気浄化触媒全体に対するCeの含有量は、0.1〜13質量%であることが好ましい。   (2) It is preferable that the additional element is Ce, and the content of Ce with respect to the entire exhaust purification catalyst is 0.1 to 13% by mass.

この発明では、Pdに加えてCeをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するCeの含有量を0.1〜13質量%とする。Ceの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Ceの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In the present invention, Ce is supported on zeolite in addition to Pd, and the Ce content with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.1 to 13% by mass. If the content of Ce is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of Ce is too much, and the dispersibility of Pd is not inhibited.

(3)前記添加元素は、Prであり、前記排気浄化触媒全体に対するPrの含有量は、0.05〜0.4質量%であることが好ましい。   (3) The additive element is Pr, and the content of Pr with respect to the entire exhaust purification catalyst is preferably 0.05 to 0.4 mass%.

この発明では、Pdに加えてPrをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するPrの含有量を0.05〜0.4質量%とする。Prの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Prの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In the present invention, Pr is supported on zeolite in addition to Pd, and the content of Pr with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.05 to 0.4 mass%. If the content of Pr is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of Pr is too large and does not inhibit the dispersibility of Pd.

(4)前記添加元素は、Srであり、前記排気浄化触媒全体に対するSrの含有量は、0.05〜0.03質量%であることが好ましい。   (4) The additive element is Sr, and the content of Sr with respect to the entire exhaust purification catalyst is preferably 0.05 to 0.03% by mass.

この発明では、Pdに加えてSrをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するSrの含有量を0.05〜0.03質量%とする。Srの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Srの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In this invention, in addition to Pd, Sr is supported on zeolite, and the Sr content with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.05 to 0.03% by mass. If the content of Sr is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of Sr is too much to inhibit the dispersibility of Pd.

(5)前記添加元素は、Baであり、前記排気浄化触媒全体に対するBaの含有量は、0.01〜0.5質量%であることが好ましい。   (5) The additive element is Ba, and the content of Ba with respect to the entire exhaust purification catalyst is preferably 0.01 to 0.5 mass%.

この発明では、Pdに加えてBaをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するBaの含有量を0.01〜0.5質量%とする。Baの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Baの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In the present invention, Ba is supported on zeolite in addition to Pd, and the content of Ba with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.01 to 0.5 mass%. If the content of Ba is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of Ba will not be too high to inhibit the dispersibility of Pd.

(6)前記添加元素は、Laであり、前記排気浄化触媒全体に対するLaの含有量は、0.01〜4.1質量%であることが好ましい。   (6) It is preferable that the said additional element is La and content of La with respect to the said exhaust purification catalyst whole is 0.01-4.1 mass%.

この発明では、Pdに加えてLaをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するLaの含有量を0.01〜4.1質量%とする。Laの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Laの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In the present invention, La is supported on zeolite in addition to Pd, and the content of La in the entire exhaust purification catalyst is set to 0.01 to 4.1 mass%. If the content of La is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of La will not be too high to inhibit the dispersibility of Pd.

(7)前記添加元素は、Gaであり、前記排気浄化触媒全体に対するGaの含有量は、0.01〜2質量%であることが好ましい。   (7) It is preferable that the said additional element is Ga and content of Ga with respect to the said whole exhaust gas purification catalyst is 0.01-2 mass%.

この発明では、Pdに加えてGaをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するGaの含有量を0.01〜2質量%とする。Gaの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Gaの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In this invention, in addition to Pd, Ga is supported on the zeolite, and the Ga content with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.01 to 2% by mass. If the Ga content is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the Ga content is too large to inhibit the dispersibility of Pd.

(8)前記添加元素は、Inであり、前記排気浄化触媒全体に対するInの含有量は、0.04〜1質量%であることが好ましい。   (8) The additive element is In, and the content of In with respect to the entire exhaust purification catalyst is preferably 0.04 to 1% by mass.

この発明では、Pdに加えてInをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するInの含有量を0.04〜1質量%とする。Inの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Inの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In this invention, in addition to Pd, In is supported on zeolite, and the content of In with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.04 to 1% by mass. If the content of In is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of In is too large to inhibit the dispersibility of Pd.

(9)前記添加元素は、Mnであり、前記排気浄化触媒全体に対するMnの含有量は、0.01〜0.26質量%であることが好ましい。   (9) It is preferable that the said additional element is Mn and content of Mn with respect to the said whole exhaust gas purification catalyst is 0.01-0.26 mass%.

この発明では、Pdに加えてMnをゼオライトに担持するとともに、排気浄化触媒全体に対するMnの含有量を0.01〜0.26質量%とする。Mnの含有量がこの範囲内であれば、(1)の発明の効果がより確実に得られるうえ、Mnの含有量が多過ぎてPdの分散性を阻害することもない。   In the present invention, Mn is supported on zeolite in addition to Pd, and the Mn content with respect to the entire exhaust purification catalyst is set to 0.01 to 0.26 mass%. If the content of Mn is within this range, the effect of the invention of (1) can be obtained more reliably, and the content of Mn is too much to inhibit the dispersibility of Pd.

(10)(1)〜(9)の排気浄化触媒の製造方法であって、ゼオライトと、Pdを含むPd化合物と、前記添加元素を含む添加元素化合物と、を用いて調製された触媒粉末を、500〜700℃で焼成する触媒粉末焼成工程と、前記触媒粉末焼成工程で焼成された触媒粉末を用いて調製されたスラリーが塗布された支持体を、750〜950℃で焼成する支持体焼成工程と、を有する排気浄化触媒の製造方法を提供する。   (10) A method for producing an exhaust purification catalyst according to (1) to (9), wherein a catalyst powder prepared using zeolite, a Pd compound containing Pd, and an additive element compound containing the additive element is used. Baked at 750 to 950 ° C., a catalyst powder firing step for firing at 500 to 700 ° C., and a support coated with a slurry prepared using the catalyst powder fired in the catalyst powder firing step And a process for producing an exhaust purification catalyst comprising the steps.

本発明に係る排気浄化触媒の製造方法によれば、触媒粉末を500〜700℃で焼成する触媒粉末焼成工程を設けることにより、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できる。
また、本発明に係る排気浄化触媒の製造方法によれば、触媒粉末焼成工程で焼成された触媒粉末を用いて調製されたスラリーが塗布された支持体を、触媒粉末焼成工程の焼成温度よりも高い750〜950℃で焼成する支持体焼成工程を設けることにより、Pdの分散性をより向上でき、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できる。
According to the method for producing an exhaust purification catalyst according to the present invention, the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be further improved by providing a catalyst powder firing step of firing the catalyst powder at 500 to 700 ° C.
Moreover, according to the method for producing an exhaust purification catalyst according to the present invention, the support coated with the slurry prepared using the catalyst powder calcined in the catalyst powder calcining step is more than the calcining temperature in the catalyst powder calcining step. By providing the support baking process which bakes at high 750-950 degreeC, the dispersibility of Pd can be improved more and the NOx adsorption | suction performance in low temperature conditions can be improved more.

本発明によれば、低温条件下において優れたNOx吸着性能を有するとともに、低酸素濃度雰囲気における優れた耐熱性を有し、また、NOx脱離温度が調整可能であり、NOx脱離温度を適正に設定できる排気浄化触媒を提供できる。   According to the present invention, it has excellent NOx adsorption performance under low temperature conditions, has excellent heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere, and the NOx desorption temperature can be adjusted, so that the NOx desorption temperature is appropriate. An exhaust purification catalyst that can be set to 1 can be provided.

本発明の一実施形態に係るNOx触媒を備える内燃機関の排気浄化装置を示す図である。It is a figure which shows the exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine provided with the NOx catalyst which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態に係るNOx触媒におけるNOxの吸着・脱離挙動を示す図である。It is a figure which shows the adsorption | suction and desorption behavior of NOx in the NOx catalyst which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係るNOx触媒におけるBa添加量とPd粒子径との関係、及び、Pd粒子径とNO吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Ba addition amount and Pd particle diameter in the NOx catalyst which concerns on the said embodiment, and the relationship between Pd particle diameter and NO adsorption amount. 上記実施形態に係るNOx触媒の触媒粉末焼成温度とエージング後におけるNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the catalyst powder baking temperature of the NOx catalyst which concerns on the said embodiment, and the NOx adsorption amount after aging. 上記実施形態に係るNOx触媒の支持体焼成温度と初期状態におけるNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the support body baking temperature of the NOx catalyst which concerns on the said embodiment, and the NOx adsorption amount in an initial state. 実施例1〜8及び比較例1に係るNOx触媒のNOx吸着量を示す図である。It is a figure which shows the NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concerns on Examples 1-8 and the comparative example 1. FIG. 実施例1及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。FIG. 3 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 1 and Comparative Example 2. 実施例2及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 2 and Comparative Example 2. FIG. 実施例3及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 3 and Comparative Example 2. FIG. 実施例4及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 4 and Comparative Example 2. FIG. 実施例5及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 5 and Comparative Example 2. FIG. 実施例6及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 6 and Comparative Example 2. FIG. 実施例7及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 7 and Comparative Example 2. FIG. 実施例8及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を示す図である。6 is a graph showing NOx desorption temperatures of NOx catalysts according to Example 8 and Comparative Example 2. FIG. 実施例1−1〜1−5及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the added element amount of NOx catalyst and NOx adsorption amount concerning Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例2−1〜2−2及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the addition element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 2-1 to 2-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例3−1〜3−2及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the addition element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 3-1 to 3-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例4−1〜4−4及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the addition element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 4-1 to 4-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例5−1〜5−3及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the addition element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 5-1 to 5-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例6−1〜6−4及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the additive element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 6-1 to 6-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例7−1〜7−4及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the additive element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 7-1 to 7-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例8−1〜8−4及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the addition element amount and NOx adsorption amount of the NOx catalyst which concern on Examples 8-1 to 8-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-5.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るNOx触媒を備える内燃機関2の排気浄化装置1を示す図である。この内燃機関(以下、「エンジン」という。)2は、例えば、図示しない車両に搭載された4気筒のガソリンエンジンである。このエンジン2による混合気の燃焼により生じた排気は、後述の排気管3に排出される。   FIG. 1 is a diagram showing an exhaust purification device 1 for an internal combustion engine 2 including a NOx catalyst according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 2 is, for example, a four-cylinder gasoline engine mounted on a vehicle (not shown). Exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture by the engine 2 is discharged to an exhaust pipe 3 described later.

排気管3には、排気を浄化するための排気浄化装置1が設けられている。排気浄化装置1は、排気管3内に設けられた三元触媒(以下、「TWC」という。)11と、その下流側の排気管3内に設けられたNOx触媒12と、を備える。TWC11は、ハニカム支持体に担持された従来公知のTWCであり、その活性温度以上のときに、ストイキ雰囲気の排気を、HC及びCOの酸化とNOxの還元によって浄化する。   The exhaust pipe 3 is provided with an exhaust purification device 1 for purifying exhaust. The exhaust purification device 1 includes a three-way catalyst (hereinafter referred to as “TWC”) 11 provided in the exhaust pipe 3 and a NOx catalyst 12 provided in the exhaust pipe 3 on the downstream side thereof. The TWC 11 is a conventionally known TWC supported on a honeycomb support, and purifies exhaust in a stoichiometric atmosphere by oxidation of HC and CO and reduction of NOx when the temperature is higher than the activation temperature.

NOx触媒12は、主として、冷間始動時等の低温条件下において、TWC11で浄化されなかったNOxを吸着して浄化する。NOx触媒12は、従来公知の例えばコージェライト製のハニカム支持体に担持される。NOx触媒12は、ゼオライトからなる担体と、ゼオライトに担持されたPdと、ゼオライトに担持され且つCe、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素と、を含む。   The NOx catalyst 12 mainly adsorbs and purifies NOx that has not been purified by the TWC 11 under low temperature conditions such as during cold start. The NOx catalyst 12 is supported on a conventionally known honeycomb support made of, for example, cordierite. The NOx catalyst 12 is at least one selected from the group consisting of a support made of zeolite, Pd supported on the zeolite, and supported on the zeolite and made of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In and Mn. And an additive element.

本実施形態のゼオライトは、ストイキ又はリッチ雰囲気下で排気中に多く含まれるHCを、低温条件下でその細孔内に取り込んで吸着し、吸着したHCを、高温条件下で脱離する特性を有する。HCの脱離が開始されるHC脱離温度は、後述するPdからNOxが脱離し始めるNOx脱離温度とほぼ同等である。   The zeolite of the present embodiment has a characteristic that HC contained in the exhaust gas in a stoichiometric or rich atmosphere is taken in and adsorbed in the pores under low temperature conditions, and the adsorbed HC is desorbed under high temperature conditions. Have. The HC desorption temperature at which HC desorption starts is substantially equal to the NOx desorption temperature at which NOx begins to desorb from Pd described later.

ゼオライトとしては、ZSM−5、フェリエライト、モルデナイト、Y型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、CHA型ゼオライト、SAPO−34が挙げられる。本実施形態では、これらのうちいずれかを単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。これらのゼオライトに後述のPd及び添加元素を担持させることにより、優れたNOx吸着性能が発現する。   Zeolite includes ZSM-5, ferrierite, mordenite, Y-type zeolite, beta-type zeolite, CHA-type zeolite, and SAPO-34. In the present embodiment, any of these may be used alone, or a plurality of them may be used in combination. By supporting Pd and additive elements described later on these zeolites, excellent NOx adsorption performance is exhibited.

ここで、通常、ゼオライトは、NOとして供給されたNOxをその細孔内に吸着する特性を有する。そのため、主として排気中のNOxを構成するNOをNOに変換するために、排気をリーンにして高酸素濃度且つ高温雰囲気下でPt等の活性種が必要である。ところが、エンジンの暖機状態等の低温条件下においては、燃焼の安定化や排気浄化触媒の昇温を目的として混合気の空燃比がストイキ又はリッチに制御される。そのため、NOをNOに酸化させるための酸素濃度及び反応温度が不足するうえ、ゼオライトへのNOx吸着を阻害する水分子が排気中に多く含まれるため、NOxを効率良く吸着できない。 Here, usually, zeolite has a characteristic of adsorbing NOx supplied as NO 2 in its pores. Therefore, in order to mainly convert NO constituting NOx in the exhaust gas into NO 2 , an active species such as Pt is required in a high oxygen concentration and high temperature atmosphere with the exhaust gas being lean. However, under low-temperature conditions such as a warm-up state of the engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled stoichiometrically or richly for the purpose of stabilizing combustion and raising the temperature of the exhaust purification catalyst. Therefore, the oxygen concentration and reaction temperature for oxidizing NO to NO 2 are insufficient, and water molecules that inhibit NOx adsorption on zeolite are contained in the exhaust gas, so NOx cannot be adsorbed efficiently.

これに対して本実施形態のNOx触媒12では、Pdが、後述する添加元素の作用により良好な分散状態で、担体のゼオライトに担持されている。Pdは、ゼオライトを構成するAl、Si及びOのうち、酸点であるAlの近傍に配置される。これにより、Pdは、Alとの相互作用によって電子状態が変化し、2価のPd2+として存在する。この2価のPd2+は、従来のゼオライトのNOx吸着とは異なり、NOを酸化してNOとするまでもなくNOをそのまま吸着する特性を有する。これにより、本実施形態のNOx触媒12は、排気中の水分の影響を受け難く、排気がストイキ又はリッチの低温条件下においても優れたNOx吸着性能を発揮する。 On the other hand, in the NOx catalyst 12 of this embodiment, Pd is supported on the support zeolite in a well dispersed state by the action of the additive element described later. Pd is arranged in the vicinity of Al, which is an acid point, among Al, Si and O constituting the zeolite. Thereby, the electronic state of Pd changes due to the interaction with Al, and exists as divalent Pd 2+ . Unlike the conventional NOx adsorption of zeolite, this divalent Pd 2+ has a characteristic of adsorbing NO as it is without oxidizing NO to NO 2 . As a result, the NOx catalyst 12 of the present embodiment is not easily affected by moisture in the exhaust gas, and exhibits excellent NOx adsorption performance even under low temperature conditions where the exhaust gas is stoichiometric or rich.

NOx触媒12全体に対するPdの含有量は、0.01〜10質量%であることが好ましい。Pdの含有量がこの範囲内であれば、優れたNOx吸着性能が得られる。より好ましい含有量は、0.1〜3質量%である。   The content of Pd with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.01 to 10% by mass. If the content of Pd is within this range, excellent NOx adsorption performance can be obtained. A more preferable content is 0.1 to 3% by mass.

添加元素は、上記で列挙した元素のいずれかを単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。これら添加元素は、Pdとともにゼオライトに共担持され、Pd間に介在している。ここで、2価のPd2+は、低酸素濃度雰囲気下で高温に晒されると0価のPdに還元される特性を有するところ、本実施形態ではこれら添加元素がPd間に介在することによって、Pdへの還元が抑制されている。これにより、2価のPd2+とゼオライトとの強い相互作用が維持され、Pdの移動及び凝集が抑制される結果、Pdの良好な分散性が確保されており、Pdは微粒子化された状態を維持できる。また、Pdは担持量を増大させても微粒子化された状態を維持できるため、担持量を増大させてNOx吸着性能を増強することが可能となる。 As the additive element, any of the above-listed elements may be used alone or in combination. These additive elements are co-supported with zeolite together with Pd, and are interposed between Pd. Here, divalent Pd 2+ has a characteristic of being reduced to zero-valent Pd 0 when exposed to high temperature in a low oxygen concentration atmosphere. In this embodiment, these additional elements are interposed between Pd. , Reduction to Pd 0 is suppressed. As a result, strong interaction between divalent Pd 2+ and zeolite is maintained, and Pd migration and aggregation are suppressed. As a result, good dispersibility of Pd is ensured, and Pd is in a finely divided state. Can be maintained. In addition, since Pd can maintain a finely divided state even when the loading amount is increased, it is possible to increase the loading amount and enhance NOx adsorption performance.

ここで、図2は、本実施形態に係るNOx触媒12におけるNOxの吸着・脱離挙動を示す図である。この図2は、本実施形態に係るNOx触媒12に対して、以下の吸着条件で排気を導入してNOxを吸着させた後、以下の脱離条件で排気を導入してNOxを脱離させた場合における、NOx触媒12に流入する排気の温度とNOx触媒から流出する排気中のNOx濃度を示している。
図2中、横軸は時間(秒)を表し、右縦軸は触媒前温度、即ちNOx触媒12に流入する排気の温度を表している。また、左縦軸は、NOx触媒12から流出する排気中のNOx濃度(ppm)を示している。
Here, FIG. 2 is a diagram showing NOx adsorption / desorption behavior in the NOx catalyst 12 according to the present embodiment. FIG. 2 shows that the NOx catalyst 12 according to the present embodiment introduces exhaust under the following adsorption conditions to adsorb NOx, and then introduces exhaust under the following desorption conditions to desorb NOx. In this case, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12 and the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst are shown.
In FIG. 2, the horizontal axis represents time (seconds), and the right vertical axis represents the pre-catalyst temperature, that is, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12. Further, the left vertical axis indicates the NOx concentration (ppm) in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 12.

[吸着条件]
排気組成:NO=100ppm、O=10%、Nバランスガス
排気流量:20L/分
排気温度:50℃
[脱離条件]
排気組成:O=10%、Nバランスガス
排気流量:20L/分
排気温度:50℃から500℃まで20℃/分で昇温
[Adsorption conditions]
Exhaust composition: NO = 100 ppm, O 2 = 10%, N 2 balance gas exhaust flow rate: 20 L / min Exhaust temperature: 50 ° C.
[Desorption conditions]
Exhaust composition: O 2 = 10%, N 2 balance gas exhaust flow rate: 20 L / min Exhaust temperature: Temperature rise from 50 ° C. to 500 ° C. at 20 ° C./min

図2に示すように、先ず上記吸着条件に従って、排気温度が50℃の低温で且つNOを100ppm含む排気をNOx触媒12に導入し始めた直後においては、NOx触媒12から流出する排気中のNOx濃度はほぼ0ppmである。これは、NOx触媒12に流入する排気中に含まれるNOx(NO)のほぼ全てがNOx触媒12に吸着されていることを意味する。この結果から、本実施形態に係るNOx触媒12は、50℃の低温条件下においてNOx(NO)を効率良く吸着可能であることが分かる。   As shown in FIG. 2, according to the adsorption conditions, first, immediately after starting to introduce exhaust gas having a low exhaust temperature of 50 ° C. and containing 100 ppm of NO into the NOx catalyst 12, the NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 12. The concentration is approximately 0 ppm. This means that almost all NOx (NO) contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12 is adsorbed by the NOx catalyst 12. From this result, it can be seen that the NOx catalyst 12 according to the present embodiment can efficiently adsorb NOx (NO) under a low temperature condition of 50 ° C.

その後、NOx触媒12から流出する排気中のNOx濃度は徐々に上昇し、100ppmに近付く(図2中の400秒付近を参照)。これは、NOx触媒12が吸着し得るNOx量に近付くにつれて吸着するNOx量が減少し、ついには吸着可能な限界量を超えてこれ以上NOxを吸着できなくなることを意味する。図2中のハッチング領域T1は、NOx触媒12が吸着したNOxの総量を表している。   Thereafter, the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 12 gradually increases and approaches 100 ppm (see around 400 seconds in FIG. 2). This means that as the NOx catalyst 12 approaches the NOx amount that can be adsorbed, the amount of NOx adsorbed decreases, and eventually it becomes impossible to adsorb NOx beyond the limit amount that can be adsorbed. A hatching region T1 in FIG. 2 represents the total amount of NOx adsorbed by the NOx catalyst 12.

次いで、上記脱離条件に切り替えて、NOxを含まない排気を一定速度で昇温させながらNOx触媒12に導入し始めると、その直後に、NOx触媒12から流出する排気中のNOx濃度が一旦上昇する(図2中の500〜600秒付近を参照)。これは、NOx触媒12に弱い吸着力で吸着されていたNOxが脱離したことを意味する。   Next, when switching to the above desorption conditions and starting to introduce exhaust gas containing no NOx into the NOx catalyst 12 while raising the temperature at a constant speed, immediately after that, the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 12 once increases. (Refer to the vicinity of 500 to 600 seconds in FIG. 2). This means that NOx adsorbed to the NOx catalyst 12 with a weak adsorption force is desorbed.

その後、導入する排気の温度が200℃付近に達すると、NOx触媒12から流出する排気中のNOx濃度が再び上昇する(図2中の1000秒以上を参照)。これは、NOx触媒12により強い吸着力で吸着されていたNOxが脱離し始めたことを意味する。そして、図2に示すように、このNOxの脱離は、排気温度が500℃に達するところで終了し、吸着されていたNOxが全て脱離する。図2中のハッチング領域T2は、NOx触媒12から脱離したNOxの総量を表し、これは、NOx触媒12が吸着したNOxの総量に相当する。   Thereafter, when the temperature of the exhaust gas to be introduced reaches around 200 ° C., the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 12 rises again (see 1000 seconds or more in FIG. 2). This means that NOx that has been adsorbed by the NOx catalyst 12 with a strong adsorbing force has begun to desorb. As shown in FIG. 2, the desorption of NOx ends when the exhaust temperature reaches 500 ° C., and all of the adsorbed NOx is desorbed. 2 represents the total amount of NOx desorbed from the NOx catalyst 12, which corresponds to the total amount of NOx adsorbed by the NOx catalyst 12.

また、本実施形態に係るNOx触媒12は、Pdに共担持させる添加元素の種類によってNOx脱離温度を制御することができる。例えば、添加元素がLaである場合にはNOx脱離温度のピークが高温側にシフトするが、添加元素がCe、Pr、Sr、Ba、Ga、In及びMnである場合にはNOx脱離濃度のピークが低温側にシフトする。さらに、シフトの程度は添加元素によって異なる。従って、これらの元素の添加量を調整することで、NOx脱離温度を制御できる。   Further, the NOx catalyst 12 according to the present embodiment can control the NOx desorption temperature depending on the kind of additive element co-supported on Pd. For example, when the additive element is La, the peak of NOx desorption temperature shifts to the high temperature side, but when the additive element is Ce, Pr, Sr, Ba, Ga, In, and Mn, the NOx desorption concentration Shifts to the low temperature side. Furthermore, the degree of shift varies depending on the additive element. Therefore, the NOx desorption temperature can be controlled by adjusting the addition amount of these elements.

以上の通り、本実施形態に係るNOx触媒12は、低温域で吸着したNOxを、高温域で脱離する。このとき、上述したように、ゼオライトに吸着されたHCも脱離するため、脱離したHCによって、脱離したNOxが還元浄化される。またこのとき、排気の空燃比をストイキに制御することで、排気中に含まれるHC等の還元剤によって、脱離したNOxが還元浄化される。このHC等の還元剤による還元浄化反応には一定以上の温度が必要であるが、上記NOx脱離温度の制御方法によりNOx脱離温度は還元浄化反応を行い得る温度に調整される。このようにして、本実施形態のNOx触媒12は、NOxを吸着して浄化する。   As described above, the NOx catalyst 12 according to this embodiment desorbs NOx adsorbed in the low temperature region in the high temperature region. At this time, since the HC adsorbed on the zeolite is also desorbed as described above, the desorbed NOx is reduced and purified by the desorbed HC. At this time, by controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to stoichiometric, the desorbed NOx is reduced and purified by a reducing agent such as HC contained in the exhaust gas. The reduction and purification reaction with a reducing agent such as HC requires a certain temperature or more, but the NOx desorption temperature is adjusted to a temperature at which the reduction and purification reaction can be performed by the above-described method of controlling the NOx desorption temperature. Thus, the NOx catalyst 12 of this embodiment adsorbs and purifies NOx.

なお、上記NOx脱離温度が高すぎる場合、NOx脱離のための温度制御や、NOx脱離後にNOx吸着を行う温度制御のためのエネルギーがより多く必要となるため、燃費ロスを伴う問題がある。しかし、本実施形態に係るNOx触媒12は、上記NOx脱離温度の制御方法によりNOx脱離時の触媒温度は燃費ロスを伴わない範囲に調整されるため、上記問題は生じない。   If the NOx desorption temperature is too high, more energy is required for temperature control for NOx desorption and temperature control for performing NOx adsorption after NOx desorption. is there. However, the NOx catalyst 12 according to the present embodiment does not cause the above problem because the catalyst temperature at the time of NOx desorption is adjusted to a range that does not involve fuel consumption loss by the method of controlling the NOx desorption temperature.

次に、上述の添加元素の種類とその含有量について説明する。
本実施形態のNOx触媒12は、添加元素の種類により、その好ましい含有量が相違する。例えば、添加元素がCeの場合には、NOx触媒12全体に対するCeの含有量は、0.1〜13質量%であることが好ましい。NOx触媒12全体に対するCeの含有量が0.1質量%未満である場合には、低酸素濃度雰囲気における耐熱性向上効果が十分得られない。また、Ceの含有量が13質量%を超えた場合には、Ceが多過ぎることでPdの分散性が阻害され、NOx吸着性能が低下する。より好ましいCe含有量は、0.1〜2.5質量%である。
Next, the kind and content of the above-described additive elements will be described.
The preferred content of the NOx catalyst 12 of this embodiment differs depending on the type of additive element. For example, when the additive element is Ce, the Ce content with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.1 to 13% by mass. When the content of Ce with respect to the entire NOx catalyst 12 is less than 0.1% by mass, the effect of improving the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere cannot be obtained sufficiently. Moreover, when the content of Ce exceeds 13% by mass, too much Ce inhibits the dispersibility of Pd and lowers the NOx adsorption performance. A more preferable Ce content is 0.1 to 2.5% by mass.

以下、同様の理由により、添加元素がPrの場合には、NOx触媒12全体に対するPrの含有量は、0.05〜0.4質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.15質量%である。
添加元素がSrの場合には、NOx触媒12全体に対するSrの含有量は、0.05〜0.3質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.2質量%である。
添加元素がBaの場合には、NOx触媒12全体に対するBaの含有量は、0.01〜0.5質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1〜0.5質量%である。
添加元素がLaの場合には、NOx触媒12全体に対するLaの含有量は、0.01〜4.1質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜3質量%である。
添加元素がGaの場合には、NOx触媒12全体に対するGaの含有量は、0.01〜2質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1〜1.3質量%である。
添加元素がInの場合には、NOx触媒12全体に対するInの含有量は、0.04〜1質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1〜0.5質量%である。
添加元素がMnの場合には、NOx触媒12全体に対するMnの含有量は、0.01〜0.26質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.26質量%である。
Hereinafter, for the same reason, when the additive element is Pr, the content of Pr with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.05 to 0.4% by mass, and more preferably 0.05 to 0.4% by mass. 0.15% by mass.
When the additive element is Sr, the content of Sr with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.05 to 0.3% by mass, and more preferably 0.05 to 0.2% by mass. .
When the additive element is Ba, the content of Ba with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.01 to 0.5% by mass, and more preferably 0.1 to 0.5% by mass. .
When the additive element is La, the content of La with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.01 to 4.1% by mass, and more preferably 0.05 to 3% by mass.
When the additive element is Ga, the Ga content with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.01 to 2% by mass, and more preferably 0.1 to 1.3% by mass.
When the additive element is In, the content of In with respect to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.04 to 1% by mass, and more preferably 0.1 to 0.5% by mass.
When the additive element is Mn, the Mn content relative to the entire NOx catalyst 12 is preferably 0.01 to 0.26% by mass, more preferably 0.05 to 0.26% by mass. .

ここで、図3は、本実施形態に係るNOx触媒12に対し、添加元素としてBaを添加した場合におけるNOx吸着量を示す図である。この図3は、Pdの担持量を一定(1.0質量%)とした場合において、本実施形態に係るNOx触媒12に対して添加するBaの量を変化させた場合に、Pdの粒子径とNO吸着量がどのように変化するかを示している。
図3中、横軸はBa添加量(質量%)を表し、右縦軸はPd粒子径(nm)を表す。また、左縦軸は、NOx触媒12にNOとして吸着されるNOx吸着量(g/L)を表している。また実線はBa添加量に対するNOx吸着量の変化を示し、破線はBa添加量に対するPd粒子径の変化を示している。
Here, FIG. 3 is a diagram showing the NOx adsorption amount when Ba is added as an additional element to the NOx catalyst 12 according to the present embodiment. FIG. 3 shows the particle diameter of Pd when the amount of Ba added to the NOx catalyst 12 according to the present embodiment is changed when the amount of Pd supported is constant (1.0 mass%). It shows how the NO adsorption amount changes.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the amount of Ba added (% by mass), and the right vertical axis represents the Pd particle diameter (nm). The left vertical axis represents the NOx adsorption amount (g / L) adsorbed to the NOx catalyst 12 as NO. The solid line shows the change in the NOx adsorption amount with respect to the Ba addition amount, and the broken line shows the change in the Pd particle diameter with respect to the Ba addition amount.

図3に示すように、Baの添加量が0.01〜0.5の範囲内である場合、NOx吸着量が向上する。また、同様の範囲において、Pdが微粒子化されていることが明らかである。従って、BaをNOx触媒に適量添加することで、同一の担持量であってもPdが微粒子化されるためにPdの表面積が増大し、NOx吸着量が向上しているものと推定される。また、Pdの微粒子化のためにはBaの添加量が適正範囲である必要があることが分かる。即ち添加量が少なすぎると効果が不十分であり、添加量が多すぎるとPdの分散性が阻害され、Pdの微粒子化が維持できないことが図3から明らかである。   As shown in FIG. 3, when the addition amount of Ba is in the range of 0.01 to 0.5, the NOx adsorption amount is improved. Also, it is clear that Pd is finely divided in the same range. Therefore, it is presumed that by adding an appropriate amount of Ba to the NOx catalyst, the surface area of Pd is increased and the NOx adsorption amount is improved because Pd is atomized even with the same loading amount. Further, it can be seen that the amount of Ba added needs to be within an appropriate range in order to make fine particles of Pd. That is, it is clear from FIG. 3 that if the addition amount is too small, the effect is insufficient, and if the addition amount is too large, the dispersibility of Pd is hindered and Pd fine particles cannot be maintained.

次に、本実施形態に係るNOx触媒12の製造方法について説明する。
本実施形態に係るNOx触媒12は、触媒粉末調製工程と、触媒粉末焼成工程と、スラリー調製工程と、塗布工程と、支持体焼成工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
Next, a method for manufacturing the NOx catalyst 12 according to this embodiment will be described.
The NOx catalyst 12 according to the present embodiment includes a catalyst powder preparation step, a catalyst powder firing step, a slurry preparation step, a coating step, and a support firing step. Hereinafter, each step will be described.

触媒粉末調製工程では、ゼオライトと、Pdを含むPd化合物と、上述の添加元素を含む添加元素化合物と、を用いて触媒粉末を調製する。具体的には、イオン交換水に分散させたゼオライトに対して、Pd化合物及び添加元素化合物を加えて混合する。混合後、減圧乾燥することにより、乾燥された触媒粉末を得る。
Pd化合物としては、例えば、硝酸Pdが用いられる。また、添加元素化合物としては、例えば、硝酸Ce、硝酸Pr、硝酸Sr、硝酸Ba、硝酸La、硝酸Ga、硝酸In、硝酸Mnが用いられる。
In the catalyst powder preparation step, catalyst powder is prepared using zeolite, a Pd compound containing Pd, and an additive element compound containing the above-described additive element. Specifically, a Pd compound and an additive element compound are added and mixed with zeolite dispersed in ion-exchanged water. After mixing, the dried catalyst powder is obtained by drying under reduced pressure.
As the Pd compound, for example, Pd nitrate is used. Further, as the additive element compound, for example, Ce nitrate, Pr nitrate, Sr nitrate, Ba nitrate, La nitrate, Ga nitrate, Indium nitrate, and Mn nitrate are used.

触媒粉末焼成工程では、触媒粉末調製工程で調製された触媒粉末を、500〜700℃で焼成する。本工程では、例えば、焼成時間を2時間とすることが好ましい。また、本工程は、例えば電気炉を用いて行われる。   In the catalyst powder firing step, the catalyst powder prepared in the catalyst powder preparation step is fired at 500 to 700 ° C. In this step, for example, the firing time is preferably 2 hours. Moreover, this process is performed, for example using an electric furnace.

ここで、図4は、本実施形態に係るNOx触媒12の触媒粉末焼成温度とエージング後におけるNOx吸着量との関係を示す図である。図4では、触媒粉末の焼成温度を段階的に変化させた各NOx触媒12について、800℃×5時間のエージング(ストイキガスを95秒間、リーンガスを5秒間、交互に切り替えて導入)を実施した後のNOx吸着量を示している。図4中、横軸は触媒粉末の焼成温度(℃)を表し、縦軸はNOx吸着量(g/L)を表している。   Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the catalyst powder firing temperature of the NOx catalyst 12 according to this embodiment and the NOx adsorption amount after aging. In FIG. 4, after aging for 800 ° C. × 5 hours (introducing stoichiometric gas for 95 seconds and lean gas for 5 seconds alternately) for each NOx catalyst 12 in which the firing temperature of the catalyst powder was changed stepwise NOx adsorption amount is shown. In FIG. 4, the horizontal axis represents the firing temperature (° C.) of the catalyst powder, and the vertical axis represents the NOx adsorption amount (g / L).

図4に示すように、触媒粉末の焼成温度が500℃未満である場合には、NOx吸着量が大きく低下することが分かる。これは、触媒粉末調製工程で用いた各硝酸塩等の分解が不足し、低酸素濃度雰囲気における耐熱性向上効果が十分得られなくなるためである。
また、触媒粉末の焼成温度が700℃を超えた場合にも、NOx吸着量が大きく低下することが分かる。これは、同様に低酸素濃度雰囲気における耐熱性向上効果が十分得られなくなるためである。
従って、触媒粉末を500〜700℃で焼成することにより、低酸素濃度雰囲気における耐熱性向上効果が得られるようになる。
As shown in FIG. 4, it can be seen that when the firing temperature of the catalyst powder is less than 500 ° C., the NOx adsorption amount is greatly reduced. This is because decomposition of each nitrate used in the catalyst powder preparation step is insufficient, and the effect of improving heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere cannot be obtained sufficiently.
It can also be seen that the amount of NOx adsorbed greatly decreases even when the firing temperature of the catalyst powder exceeds 700 ° C. This is because the effect of improving heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere cannot be obtained sufficiently.
Therefore, by firing the catalyst powder at 500 to 700 ° C., the effect of improving the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be obtained.

スラリー調製工程では、触媒粉末焼成工程で焼成された触媒粉末を用いて、スラリーを調製する。具体的には、焼成された触媒粉末と、セラミックボールと、例えばアルミナゾル等のバインダと、を合わせて一晩ボールミルで湿式粉砕することで、スラリーを調製する。   In the slurry preparation step, a slurry is prepared using the catalyst powder fired in the catalyst powder firing step. Specifically, the calcined catalyst powder, ceramic balls, and a binder such as alumina sol are combined and wet pulverized overnight with a ball mill to prepare a slurry.

塗布工程では、スラリー調製工程で調製されたスラリーを、例えばコージェライト製のハニカム支持体に対して、所望の量となるようにウォッシュコートする。具体的には、ハニカム支持体を、スラリー中に浸漬した後、引き上げて乾燥させることにより、NOx触媒を支持体上に塗布する。   In the coating step, the slurry prepared in the slurry preparation step is wash-coated on the cordierite honeycomb support so as to have a desired amount. Specifically, after the honeycomb support is immersed in the slurry, the NOx catalyst is applied onto the support by lifting and drying.

支持体焼成工程では、NOx触媒が塗布された支持体を、750〜950℃で焼成する。本工程では、例えば、焼成時間を2時間とすることが好ましい。また、本工程は、例えば電気炉を用いて行われる。   In the support firing step, the support coated with the NOx catalyst is fired at 750 to 950 ° C. In this step, for example, the firing time is preferably 2 hours. Moreover, this process is performed, for example using an electric furnace.

ここで、図5は、本実施形態に係るNOx触媒12の支持体焼成温度と初期状態におけるNOx吸着量との関係を示す図である。図5では、支持体の焼成温度を段階的に変化させた各NOx触媒12について、初期状態(フレッシュ状態)におけるNOx吸着量を示している。図5中、横軸は支持体の焼成温度(℃)を表し、縦軸はNOx吸着量(g/L)を表している。   Here, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the support firing temperature of the NOx catalyst 12 according to this embodiment and the NOx adsorption amount in the initial state. FIG. 5 shows the NOx adsorption amount in the initial state (fresh state) for each NOx catalyst 12 in which the firing temperature of the support is changed stepwise. In FIG. 5, the horizontal axis represents the firing temperature (° C.) of the support, and the vertical axis represents the NOx adsorption amount (g / L).

図5に示すように、支持体の焼成温度が750℃未満である場合には、NOx吸着量が大きく低下することが分かる。これは、Pdの分散性が不十分となり、NOx吸着性能が低下するためである。
また、支持体の焼成温度が950℃を超えた場合にも、NOx吸着量が低下することが分かる。これは、Pdが凝集し、NOx吸着性能が低下するためである。
従って、NOx触媒が塗布された支持体を750〜950℃で焼成することにより、Pdの良好な分散性が得られ、高いNOx吸着性能が得られるようになる。
As shown in FIG. 5, it can be seen that when the firing temperature of the support is lower than 750 ° C., the NOx adsorption amount is greatly reduced. This is because the dispersibility of Pd becomes insufficient and the NOx adsorption performance decreases.
It can also be seen that the NOx adsorption amount decreases even when the calcination temperature of the support exceeds 950 ° C. This is because Pd aggregates and the NOx adsorption performance decreases.
Therefore, by firing the support coated with the NOx catalyst at 750 to 950 ° C., good dispersibility of Pd can be obtained and high NOx adsorption performance can be obtained.

以上説明した各工程を経ることにより、本実施形態に係るNOx触媒12が製造される。   Through the steps described above, the NOx catalyst 12 according to this embodiment is manufactured.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

上記実施形態では、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用したが、これに限定されない。例えば、車両に搭載されたディーゼルエンジンや車両以外のエンジンに本発明を適用してもよい。   In the said embodiment, although this invention was applied to the gasoline engine mounted in the vehicle, it is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a diesel engine mounted on a vehicle or an engine other than the vehicle.

また上記実施形態では、NOx触媒12の上流側にTWC11を設けたが、これに限定されない。例えばTWC11の代わりに、NOx触媒12の上流側又は下流側に、他の排気浄化触媒を設けてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although TWC11 was provided in the upstream of the NOx catalyst 12, it is not limited to this. For example, instead of the TWC 11, another exhaust purification catalyst may be provided upstream or downstream of the NOx catalyst 12.

次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1〜8及び比較例1、2>
実施例1〜8及び比較例1、2では、NOx触媒全体に対するPdの含有量が1質量%であり、且つ、NOx触媒全体に対する各添加元素の含有量の異なるNOx触媒を調製した。
<Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2>
In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, NOx catalysts having a Pd content of 1% by mass with respect to the entire NOx catalyst and different contents of each additive element with respect to the entire NOx catalyst were prepared.

NOx触媒の調製手順について、後述する実施例1−1のNOx触媒を例に挙げて説明する。
先ず、ゼオリスト製のZSM−5ゼオライト50.5gと、イオン交換水125gと、をフラスコに入れて混合することで、ゼオライトをイオン交換水に分散させた。その後、株式会社小島化学薬品製の5%硝酸Pd硝酸溶液10.18gと、硝酸Ceを0.21gと、を該フラスコ内に入れて混合し、ロータリーエバポレータで余分な水分を取り除いた。
なお、他の実施例や比較例では、硝酸Ceの代わりに、各添加元素の硝酸塩(実施例1では硝酸Ce、実施例2では硝酸Pr、実施例3では硝酸Sr、実施例4では硝酸Ba、実施例5では硝酸La、実施例6では硝酸Ga、実施例7では硝酸In、実施例8では硝酸Mn、比較例1では硝酸Fe)を、所望の添加元素量となる量配合した。また比較例2では、添加元素は添加せず硝酸Pdのみを用いてNOx触媒を調製した。
The preparation procedure of the NOx catalyst will be described by taking the NOx catalyst of Example 1-1 described later as an example.
First, 50.5 g of Zeolist ZSM-5 zeolite and 125 g of ion-exchanged water were placed in a flask and mixed to disperse the zeolite in ion-exchanged water. Thereafter, 10.18 g of a 5% Pd nitric acid solution manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd. and 0.21 g of Ce nitrate were mixed in the flask, and excess water was removed with a rotary evaporator.
In other examples and comparative examples, nitrates of each additive element (Ce nitrate in Example 1, Pr nitrate in Example 2, Sr nitrate in Example 3, Ba nitrate in Example 4 instead of Ce nitrate) In Example 5, La nitrate, Ga nitrate in Example 6, Indium nitrate in Example 7, Mn nitrate in Example 8, Fe nitrate in Comparative Example 1) were mixed in amounts to achieve the desired amount of additive elements. In Comparative Example 2, a NOx catalyst was prepared using only Pd nitrate without adding any additional elements.

次いで、減圧乾燥炉を用いて200℃×2時間の乾燥を行った後、電気炉を用いて600℃×2時間の焼成を行った。これにより、実施例1〜8及び比較例1、2の触媒粉末を得た。   Next, after drying at 200 ° C. for 2 hours using a vacuum drying furnace, firing was performed at 600 ° C. for 2 hours using an electric furnace. Thereby, catalyst powders of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were obtained.

次いで、得られた触媒粉末35.3gと、日産化学工業株式会社製のアルミナゾルバインダ(アルミナ濃度20質量%)19.8gと、セラミックボール150gと、イオン交換水70gとを合わせてポリエチレン製容器に入れ、一晩ボールミルすることで実施例1〜8及び比較例1、2のスラリーを調製した。   Next, 35.3 g of the obtained catalyst powder, 19.8 g of an alumina sol binder (alumina concentration 20 mass%) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., 150 g of ceramic balls, and 70 g of ion-exchanged water were combined into a polyethylene container. The slurry of Examples 1-8 and Comparative Examples 1 and 2 was prepared by putting and ball-milling overnight.

次いで、調製された各スラリーに、コージェライト製のハニカム支持体(径:φ25.4mm×長さL60mm(容量30cc)、セル密度:400セル/in、壁厚:3.5ミル)を浸漬させた。ウォッシュコート量は、それぞれ200g/Lに設定した。ハニカム支持体をスラリーから取り出し、スラリーの過剰分をエア噴射で除去した後、200℃×2時間の乾燥を行った。この操作を、ウォッシュコート量200g/Lが得られるまで繰り返し行った。 Next, a cordierite honeycomb support (diameter: φ25.4 mm × length L60 mm (capacity 30 cc), cell density: 400 cells / in 2 , wall thickness: 3.5 mil) is immersed in each prepared slurry. I let you. The amount of washcoat was set to 200 g / L, respectively. The honeycomb support was taken out of the slurry, and excess slurry was removed by air injection, followed by drying at 200 ° C. for 2 hours. This operation was repeated until a washcoat amount of 200 g / L was obtained.

ウォッシュコート量200g/Lが得られたハニカム支持体を、電気炉を用いて850℃×2時間の焼成を行った。これにより、実施例1〜8及び比較例1、2のNOx触媒を得た。   The honeycomb support having a washcoat amount of 200 g / L was fired at 850 ° C. for 2 hours using an electric furnace. Thereby, the NOx catalysts of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were obtained.

[実施例1−1〜1−5]
実施例1では、上述の調製手順に従って、添加元素Ceの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Ceの含有量が、実施例1−1では0.1質量%、実施例1−2では0.7質量%、実施例1−3では2.5質量%、実施例1−4では6.7質量%、実施例1−5では13質量%となるように調製した。
[Examples 1-1 to 1-5]
In Example 1, a NOx catalyst in which the content of the additive element Ce was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Ce is 0.1% by mass in Example 1-1, 0.7% by mass in Example 1-2, and 2.5% by mass in Example 1-3. In Example 1-4, it was prepared to be 6.7% by mass, and in Example 1-5, it was 13% by mass.

[実施例2−1〜2−5]
実施例2では、上述の調製手順に従って、添加元素Prの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Prの含有量が、実施例2−1では0.05質量%、実施例2−2では0.14質量%、実施例2−3では0.5質量%、実施例2−4では1.0質量%、実施例2−5では2.6質量%となるように調製した。
[Examples 2-1 to 2-5]
In Example 2, a NOx catalyst in which the content of the additive element Pr was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Pr is 0.05% by mass in Example 2-1, 0.14% by mass in Example 2-2, 0.5% by mass in Example 2-3, In Example 2-4, 1.0% by mass was prepared, and in Example 2-5, 2.6% by mass was prepared.

[実施例3−1〜3−5]
実施例3では、上述の調製手順に従って、添加元素Srの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Srの含有量が、実施例3−1では0.05質量%、実施例3−2では0.1質量%、実施例3−3では0.5質量%、実施例3−4では1.0質量%、実施例3−5では1.7質量%となるように調製した。
[Examples 3-1 to 3-5]
In Example 3, a NOx catalyst in which the content of the additive element Sr was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Sr was 0.05% by mass in Example 3-1, 0.1% by mass in Example 3-2, and 0.5% by mass in Example 3-3. In Example 3-4, 1.0% by mass was prepared, and in Example 3-5, 1.7% by mass was prepared.

[実施例4−1〜4−4]
実施例4では、上述の調製手順に従って、添加元素Baの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Baの含有量が、実施例4−1では0.07質量%、実施例4−2では0.13質量%、実施例4−3では0.65質量%、実施例4−4では2.6質量%、実施例4−5では6.5質量%となるように調製した。
[Examples 4-1 to 4-4]
In Example 4, a NOx catalyst in which the content of the additive element Ba was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Ba was 0.07% by mass in Example 4-1, 0.13% by mass in Example 4-2, 0.65% by mass in Example 4-3, In Example 4-4, 2.6% by mass was prepared, and in Example 4-5, 6.5% by mass was prepared.

[実施例5−1〜5−5]
実施例1では、上述の調製手順に従って、添加元素Laの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Laの含有量が、実施例5−1では0.14質量%、実施例5−2では1.3質量%、実施例5−3では3.0質量%、実施例5−4では4.1質量%、実施例5−5では6.6質量%となるように調製した。
[Examples 5-1 to 5-5]
In Example 1, a NOx catalyst in which the content of the additive element La was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element La is 0.14% by mass in Example 5-1, 1.3% by mass in Example 5-2, 3.0% by mass in Example 5-3, In Example 5-4, 4.1% by mass was prepared, and in Example 5-5, 6.6% by mass was prepared.

[実施例6−1〜6−4]
実施例6では、上述の調製手順に従って、添加元素Gaの含有量を4段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Gaの含有量が、実施例6−1では0.07質量%、実施例6−2では0.33質量%、実施例6−3では1.3質量%、実施例6−4では3.3質量%となるように調製した。
[Examples 6-1 to 6-4]
In Example 6, a NOx catalyst in which the content of the additive element Ga was varied in four stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Ga is 0.07% by mass in Example 6-1; 0.33% by mass in Example 6-2; 1.3% by mass in Example 6-3; In Example 6-4, it prepared so that it might become 3.3 mass%.

[実施例7−1〜7−6]
実施例7では、上述の調製手順に従って、添加元素Inの含有量を6段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Inの含有量が、実施例7−1では0.04質量%、実施例7−2では0.08質量%、実施例7−3では0.1質量%、実施例7−4では0.5質量%、実施例7−5では1質量%、実施例7−6では5.4質量%となるように調製した。
[Examples 7-1 to 7-6]
In Example 7, a NOx catalyst in which the content of the additive element In was varied in six steps was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element In was 0.04% by mass in Example 7-1, 0.08% by mass in Example 7-2, 0.1% by mass in Example 7-3, In Example 7-4, 0.5% by mass was prepared, in Example 7-5, 1% by mass, and in Example 7-6, 5.4% by mass was prepared.

[実施例8−1〜8−5]
実施例8では、上述の調製手順に従って、添加元素Mnの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Mnの含有量が、実施例8−1では0.05質量%、実施例8−2では0.26質量%、実施例8−3では0.4質量%、実施例8−4では0.5質量%、実施例8−5では1質量%となるように調製した。
[Examples 8-1 to 8-5]
In Example 8, a NOx catalyst in which the content of the additive element Mn was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Mn was 0.05% by mass in Example 8-1; 0.26% by mass in Example 8-2; 0.4% by mass in Example 8-3; In Example 8-4, 0.5% by mass was prepared, and in Example 8-5, 1% by mass was prepared.

[比較例1−1〜1−5]
比較例1では、上述の調製手順に従って、添加元素Feの含有量を5段階で変動させたNOx触媒を調製した。具体的には、添加元素Feの含有量が、比較例1−1では0.06質量%、比較例1−2では0.26質量%、比較例1−3では1.0質量%、比較例1−4では2.6質量%、比較例1−5では5.2質量%となるように調製した。
[Comparative Examples 1-1 to 1-5]
In Comparative Example 1, a NOx catalyst in which the content of the additive element Fe was varied in five stages was prepared according to the above-described preparation procedure. Specifically, the content of the additive element Fe is 0.06% by mass in Comparative Example 1-1, 0.26% by mass in Comparative Example 1-2, and 1.0% by mass in Comparative Example 1-3. In Example 1-4, 2.6% by mass was prepared, and in Comparative Example 1-5, 5.2% by mass was prepared.

[NOx吸着性能評価]
先ず、各実施例及び比較例で得られた各NOx触媒に対して、800℃×5時間のエージング(ストイキガスを95秒間、リーンガスを5秒間、交互に切り替えて導入)を実施した。次いで、エージング実施後の各NOx触媒に対して、以下の吸着条件で排気を導入してNOxを吸着させた後、以下の脱離条件で排気を導入してNOxを脱離させた。脱離したNOxの総量を、NOx吸着量とした。結果を図6〜図22に示した。
[NOx adsorption performance evaluation]
First, aging was performed on each NOx catalyst obtained in each of the examples and comparative examples at 800 ° C. for 5 hours (introducing the stoichiometric gas for 95 seconds and the lean gas for 5 seconds alternately). Next, exhaust was introduced under the following adsorption conditions to adsorb NOx to each NOx catalyst after aging, and then exhaust was introduced under the following desorption conditions to desorb NOx. The total amount of desorbed NOx was defined as the NOx adsorption amount. The results are shown in FIGS.

[吸着条件]
排気組成:NO=100ppm、O=10%、Nバランスガス
排気流量:20L/分
排気温度:50℃
[脱離条件]
排気組成:O=10%、Nバランスガス
排気流量:20L/分
排気温度:50℃から500℃まで20℃/分で昇温
[Adsorption conditions]
Exhaust composition: NO = 100 ppm, O 2 = 10%, N 2 balance gas exhaust flow rate: 20 L / min Exhaust temperature: 50 ° C.
[Desorption conditions]
Exhaust composition: O 2 = 10%, N 2 balance gas exhaust flow rate: 20 L / min Exhaust temperature: Temperature rise from 50 ° C. to 500 ° C. at 20 ° C./min

図6は、各実施例及び比較例に係るNOx触媒のうち、最大のNOx吸着量を有するNOx触媒及びそのNOx吸着量を示す図である。図6中、縦軸はNOx吸着量(g/L)を表している。
図6に示すように、NOx吸着量が最大となる添加元素量は、添加元素種によって異なることが分かった。また、添加元素種が本発明で規定するCe、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In又はMnである実施例1〜8のNOx触媒は、いずれも、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1のNOx触媒と比べて、より大きな最大NOx吸着量を有することが確認された。この結果から、Pdと、Ce、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In又はMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素と、をゼオライトに担持させてなる本発明のNOx触媒は、低温条件下において優れたNOx吸着性能を有するとともに、低酸素濃度雰囲気における優れた耐熱性を有することが確認された。
FIG. 6 is a diagram showing the NOx catalyst having the maximum NOx adsorption amount and the NOx adsorption amount among the NOx catalysts according to the respective examples and comparative examples. In FIG. 6, the vertical axis represents the NOx adsorption amount (g / L).
As shown in FIG. 6, it was found that the amount of additive element that maximizes the NOx adsorption amount differs depending on the type of additive element. In addition, in the NOx catalysts of Examples 1 to 8 where the additive element species is Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In or Mn as defined in the present invention, any of the additive element species is outside the scope of the present invention. As compared with the NOx catalyst of Comparative Example 1 which is Fe, it was confirmed that it has a larger maximum NOx adsorption amount. From this result, the NOx catalyst of the present invention in which Pd and at least one additive element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, or Mn are supported on zeolite is obtained. It was confirmed that it has excellent NOx adsorption performance under low temperature conditions and excellent heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere.

図7〜図14は、実施例1〜8及び比較例2に係るNOx触媒のNOx脱離温度を比較した図である。図7〜図14中、横軸は触媒温度を示し、縦軸はNOx脱離濃度相対値、即ちNOx触媒から脱離するNOx濃度の最大値を1とした場合における、NOx脱離濃度の相対値を示す。
また、実施例1〜8のNOx触媒は、上述の調製手順に従って、各添加元素の含有量がそれぞれCe(0.7質量%)、Pr(0.1質量%)、Sr(0.1質量%)、Ba(0.1質量%)、La(1.3質量%)、Ga(0.3質量%)、In(0.1質量%)、Mn(0.3質量%)となるようにNOx触媒を調製した。
7 to 14 are diagrams comparing NOx desorption temperatures of the NOx catalysts according to Examples 1 to 8 and Comparative Example 2. FIG. 7 to 14, the horizontal axis represents the catalyst temperature, and the vertical axis represents the relative NOx desorption concentration when the relative value of the NOx desorption concentration, that is, the maximum value of the NOx concentration desorbed from the NOx catalyst is 1. Indicates the value.
In addition, in the NOx catalysts of Examples 1 to 8, the content of each additive element was Ce (0.7% by mass), Pr (0.1% by mass), Sr (0.1% by mass), respectively, according to the above preparation procedure. %), Ba (0.1 mass%), La (1.3 mass%), Ga (0.3 mass%), In (0.1 mass%), Mn (0.3 mass%) A NOx catalyst was prepared.

図11に示す、添加元素がLaである実施例5のNOx触媒は、比較例2のNOx触媒と比較して、NOx脱離濃度のピークが高温側にシフトした。
それに対し図7〜10、12〜14に示す、添加元素がCe、Pr、Sr、Ba、Ga、In及びMnである実施例1〜4、6〜8のNOx触媒は、比較例2のNOx触媒と比較して、NOx脱離濃度のピークが低温側にシフトした。従って、添加する元素種の種類によってNOx脱離濃度のピークが低温側又は高温側にシフトすることが分かった。また同じ低温側へのシフトであってもその程度は添加元素によって異なり、図13における実施例7のInのようにシフトが小さいものもあれば、図14における実施例8のMnのようにシフトが大きいものもある。
この結果から、Pdと、Ce、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In又はMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素と、をゼオライトに担持させてなる本発明のNOx触媒は、各添加元素の添加量を調整することでNOx脱離温度が調整可能であり、NOx脱離温度を適正に設定できることが確認された。
The NOx catalyst of Example 5 in which the additive element is La shown in FIG. 11 has a peak NOx desorption concentration shifted to a higher temperature side than the NOx catalyst of Comparative Example 2.
On the other hand, the NOx catalysts of Examples 1 to 4 and 6 to 8 shown in FIGS. 7 to 10 and 12 to 14 in which the additive elements are Ce, Pr, Sr, Ba, Ga, In, and Mn are the NOx of Comparative Example 2. Compared with the catalyst, the peak of NOx desorption concentration shifted to the low temperature side. Therefore, it has been found that the peak of NOx desorption concentration shifts to the low temperature side or the high temperature side depending on the type of element added. Further, even if the shift is to the same low temperature side, the degree varies depending on the additive element. If there is a shift as small as In in Example 7 in FIG. 13, there is a shift like Mn in Example 8 in FIG. Some are big.
From this result, the NOx catalyst of the present invention in which Pd and at least one additive element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In, or Mn are supported on zeolite is obtained. It was confirmed that the NOx desorption temperature can be adjusted by adjusting the addition amount of each additive element, and the NOx desorption temperature can be set appropriately.

図15は、実施例1−1〜1−5及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。図6中、縦軸はNOx吸着量(g/L)を表している(図16〜図22についても同様である)。
図15に示すように、添加元素種が本発明で規定するCeであり且つCeの含有量が0.1〜13質量%の範囲内である実施例1−1〜1−5は、いずれも、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−5のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のCeの含有量を0.1〜13質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。またこの結果から、より好ましいCe含有量は、0.1〜2.5質量%であると考えられた。
FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. In FIG. 6, the vertical axis represents the NOx adsorption amount (g / L) (the same applies to FIGS. 16 to 22).
As shown in FIG. 15, all of Examples 1-1 to 1-5 in which the additive element type is Ce defined in the present invention and the content of Ce is in the range of 0.1 to 13% by mass. As compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-5 in which the additive element species is Fe outside the range of the present invention, it was confirmed that the additive element species has a large NOx adsorption amount. From this result, by making the content of Ce of the additive element within the range of 0.1 to 13% by mass, the NOx adsorption performance under the low temperature condition can be further improved, and the heat resistance in the low oxygen concentration atmosphere is further improved. It was confirmed that it was possible. Moreover, from this result, more preferable Ce content was considered to be 0.1 to 2.5% by mass.

図16は、実施例2−1〜2−5及び比較例1−1〜1−4に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図16に示すように、添加元素種が本発明で規定するPrであり且つPrの含有量が0.05〜0.4質量%の範囲内である実施例2−1、2−2は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−4のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のPrの含有量を0.05〜0.4質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図16から、より好ましいPr含有量は0.05〜0.15質量%であると考えられた。
FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 2-1 to 2-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-4.
As shown in FIG. 16, Examples 2-1 and 2-2, in which the additive element type is Pr defined in the present invention and the Pr content is in the range of 0.05 to 0.4 mass%, Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-4 in which the additive element species is Fe outside the scope of the present invention, it was confirmed that the additive element species has a large NOx adsorption amount. From this result, by making the content of Pr as an additive element in the range of 0.05 to 0.4 mass%, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved, and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. It was confirmed that it could be improved further. Moreover, from FIG. 16, it was thought that more preferable Pr content is 0.05-0.15 mass%.

図17は、実施例3−1〜3−5及び比較例1−1〜1−3に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図17に示すように、添加元素種が本発明で規定するSrであり且つSrの含有量が0.05〜0.3質量%の範囲内である実施例3−1、3−2は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−3のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のSrの含有量を0.05〜0.3質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図17から、より好ましいSr含有量は、0.05〜0.2質量%であると考えられた。
FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 3-1 to 3-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.
As shown in FIG. 17, Examples 3-1 and 3-2 in which the additive element type is Sr defined in the present invention and the Sr content is in the range of 0.05 to 0.3 mass%. Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-3 in which the additive element species is Fe outside the range of the present invention, it was confirmed that the additive element species has a large NOx adsorption amount. From this result, by setting the content of Sr as an additive element in the range of 0.05 to 0.3% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved, and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. It was confirmed that it could be improved further. Moreover, from FIG. 17, it was thought that more preferable Sr content is 0.05-0.2 mass%.

図18は、実施例4−1〜4−4及び比較例1−1〜1−4に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図18に示すように、添加元素種が本発明で規定するBaであり且つBaの含有量が0.01〜0.5質量%の範囲内である実施例4−1及び実施例4−2は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−4のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のBaの含有量を0.01〜0.5質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図18から、より好ましいBa含有量は0.1〜0.5質量%であると考えられた。
FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 4-1 to 4-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-4.
As shown in FIG. 18, Example 4-1 and Example 4-2 in which the additive element type is Ba defined in the present invention and the Ba content is in the range of 0.01 to 0.5 mass%. Was confirmed to have a larger NOx adsorption amount than the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-4 in which the additive element species is Fe outside the scope of the present invention. From this result, by making the content of Ba of the additive element within the range of 0.01 to 0.5% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved, and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. It was confirmed that it could be improved further. Moreover, from FIG. 18, it was thought that more preferable Ba content is 0.1-0.5 mass%.

図19は、実施例5−1〜5−5及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図19に示すように、添加元素種が本発明で規定するLaであり且つLaの含有量が0.01〜4.1質量%の範囲内である実施例5−1〜5−4は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−5のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のLaの含有量を0.01〜4.1質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図19から、より好ましいLa含有量は0.05〜3質量%であると考えられた。
FIG. 19 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 5-1 to 5-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-5.
As shown in FIG. 19, Examples 5-1 to 5-4 in which the additive element type is La defined in the present invention and the La content is in the range of 0.01 to 4.1% by mass, Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-5 in which the additive element species is Fe outside the range of the present invention, it was confirmed that the additive element species has a large NOx adsorption amount. From this result, by setting the content of La of the additive element within the range of 0.01 to 4.1% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved, and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. It was confirmed that it could be improved further. Moreover, from FIG. 19, it was thought that more preferable La content is 0.05-3 mass%.

図20は、実施例6−1〜6−4及び比較例1−1〜1−4に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図20に示すように、添加元素種が本発明で規定するGaであり且つGaの含有量が0.01〜2質量%の範囲内である実施例6−1〜6−3は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−4のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のGaの含有量を0.01〜2質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図20から、より好ましいGa含有量は0.1〜1.3質量%であると考えられた。
FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 6-1 to 6-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-4.
As shown in FIG. 20, Examples 6-1 to 6-3 in which the additive element type is Ga as defined in the present invention and the Ga content is in the range of 0.01 to 2 mass% include the additive element. Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-4 in which the seed is Fe outside the scope of the present invention, it was confirmed that it has a large NOx adsorption amount. From this result, by setting the Ga content of the additive element within the range of 0.01 to 2% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere is further improved. It was confirmed that it was possible. Moreover, from FIG. 20, it was thought that more preferable Ga content is 0.1-1.3 mass%.

図21は、実施例7−1〜7−6及び比較例1−1〜1−5に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図21に示すように、添加元素種が本発明で規定するInであり且つInの含有量が0.04〜1質量%の範囲内である実施例7−1〜7−5は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−5のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のInの含有量を0.04〜1質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図21から、より好ましいIn含有量は0.1〜0.5質量%であると考えられた。
FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 7-1 to 7-6 and Comparative Examples 1-1 to 1-5.
As shown in FIG. 21, Examples 7-1 to 7-5 in which the additive element type is In as defined in the present invention and the In content is in the range of 0.04 to 1% by mass are the additive elements. Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-5 whose seeds are Fe outside the scope of the present invention, it was confirmed that they have a large NOx adsorption amount. From this result, by setting the content of In as an additive element in the range of 0.04 to 1% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere is further improved. It was confirmed that it was possible. Moreover, from FIG. 21, it was thought that more preferable In content is 0.1-0.5 mass%.

図22は、実施例8−1〜8−5及び比較例1−1〜1−3に係るNOx触媒の添加元素量とNOx吸着量との関係を示す図である。
図22に示すように、添加元素種が本発明で規定するMnであり且つMnの含有量が0.01〜0.26質量%の範囲内である実施例8−1〜8−2は、添加元素種が本発明の範囲外のFeである比較例1−1〜1−3のNOx触媒と比べて、大きなNOx吸着量を有することが確認された。この結果から、添加元素のMnの含有量を0.01〜0.26質量%の範囲内とすることにより、低温条件下におけるNOx吸着性能をより向上できるとともに、低酸素濃度雰囲気における耐熱性をより向上できることが確認された。また図22から、より好ましいMn含有量は0.05〜0.26質量%であると考えられた。
FIG. 22 is a diagram illustrating a relationship between the amount of added elements and the NOx adsorption amount of the NOx catalyst according to Examples 8-1 to 8-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.
As shown in FIG. 22, Examples 8-1 to 8-2 in which the additive element type is Mn specified in the present invention and the Mn content is in the range of 0.01 to 0.26 mass%. Compared with the NOx catalysts of Comparative Examples 1-1 to 1-3 in which the additive element species is Fe outside the range of the present invention, it was confirmed that the additive element species has a large NOx adsorption amount. From this result, by making the content of Mn as an additive element in the range of 0.01 to 0.26% by mass, the NOx adsorption performance under low temperature conditions can be further improved and the heat resistance in a low oxygen concentration atmosphere can be improved. It was confirmed that it could be improved further. Moreover, from FIG. 22, it was thought that more preferable Mn content is 0.05-0.26 mass%.

1…排気浄化装置
2…エンジン(内燃機関)
3…排気管(排気系)
11…三元触媒
12…NOx触媒(排気浄化触媒)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification device 2 ... Engine (internal combustion engine)
3. Exhaust pipe (exhaust system)
11 ... Three-way catalyst 12 ... NOx catalyst (exhaust gas purification catalyst)

Claims (10)

内燃機関の排気系に設けられ、排気中のNOxを浄化する排気浄化触媒であって、
ゼオライトからなる担体と、
前記担体に担持されたPdと、
前記担体に担持され且つCe、Pr、Sr、Ba、La、Ga、In及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の添加元素と、からなる排気浄化触媒。
An exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust system of an internal combustion engine and purifies NOx in exhaust,
A support made of zeolite,
Pd supported on the carrier;
An exhaust purification catalyst comprising at least one additional element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sr, Ba, La, Ga, In and Mn supported on the carrier.
前記添加元素は、Ceであり、
前記排気浄化触媒全体に対するCeの含有量は、0.1〜13質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Ce;
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of Ce with respect to the entire exhaust purification catalyst is 0.1 to 13 mass%.
前記添加元素は、Prであり、
前記排気浄化触媒全体に対するPrの含有量は、0.05〜0.4質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Pr;
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of Pr in the entire exhaust purification catalyst is 0.05 to 0.4 mass%.
前記添加元素は、Srであり、
前記排気浄化触媒全体に対するSrの含有量は、0.05〜0.3質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Sr;
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of Sr with respect to the whole exhaust purification catalyst is 0.05 to 0.3 mass%.
前記添加元素は、Baであり、
前記排気浄化触媒全体に対するBaの含有量は、0.01〜0.5質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Ba,
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of Ba with respect to the entire exhaust purification catalyst is 0.01 to 0.5 mass%.
前記添加元素は、Laであり、
前記排気浄化触媒全体に対するLaの含有量は、0.01〜4.1質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is La,
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of La in the exhaust purification catalyst as a whole is 0.01 to 4.1 mass%.
前記添加元素は、Gaであり、
前記排気浄化触媒全体に対するGaの含有量は、0.01〜2質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Ga;
2. The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein a content of Ga with respect to the entire exhaust purification catalyst is 0.01 to 2 mass%.
前記添加元素は、Inであり、
前記排気浄化触媒全体に対するInの含有量は、0.04〜1質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is In,
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the content of In with respect to the whole exhaust purification catalyst is 0.04 to 1 mass%.
前記添加元素は、Mnであり、
前記排気浄化触媒全体に対するMnの含有量は、0.01〜0.26質量%である請求項1に記載の排気浄化触媒。
The additive element is Mn,
The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the Mn content in the exhaust purification catalyst is 0.01 to 0.26 mass%.
請求項1から9いずれかに記載の排気浄化触媒の製造方法であって、
ゼオライトと、Pdを含むPd化合物と、前記添加元素を含む添加元素化合物と、を用いて調製された触媒粉末を、500〜700℃で焼成する触媒粉末焼成工程と、
前記触媒粉末焼成工程で焼成された触媒粉末を用いて調製されたスラリーが塗布された支持体を、750〜950℃で焼成する支持体焼成工程と、を有する排気浄化触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust purification catalyst according to any one of claims 1 to 9,
A catalyst powder firing step of firing a catalyst powder prepared using zeolite, a Pd compound containing Pd, and an additive element compound containing the additive element at 500 to 700 ° C .;
A method for producing an exhaust purification catalyst, comprising: a support firing step of firing a support coated with a slurry prepared using the catalyst powder fired in the catalyst powder firing step at 750 to 950 ° C.
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