JP2018103093A - 排ガス浄化触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】リーンバーンシステムにおいて、耐熱性及びＨＣ浄化性の両方を兼ね備えた排ガス浄化触媒の提供。【解決手段】アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含むリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒であって、マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、前記担体総重量に基づいて、３重量％〜１０重量％である。排ガス浄化触媒は、Ｐｄを含み、Ｐｄは、ＰｄＯの微粒子形態で、担体に担持されている。【選択図】図２
Description
本発明は、排ガス浄化触媒、特にリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒に関するものである。
自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分が含まれており、これらの有害成分は排ガス浄化触媒によって浄化されてから大気中に放出されている。活性種として、例えばパラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）などの貴金属を用いる排ガス浄化触媒は、内燃機関に供給される混合気の空気と燃料の比率である空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（ストイキ）近傍の雰囲気下で、高い浄化性能を有する。
排ガス浄化触媒の耐久性、特に耐熱性の面において、貴金属粒子は、高温になると、粒子同士が結合するシンタリングを生じ、触媒活性を低下させる。このようなシンタリングを抑えるために、排ガス浄化触媒中に様々な添加剤を添加したり、貴金属を酸化物や複合酸化物の形態にしたりする試みがなされている。特に、貴金属としてＰｄを使用する場合、排ガス浄化触媒中の酸化パラジウム（ＰｄＯ）は、８００℃程度の高温において、シンタリングを促進する金属状態になりやすい。したがって、Ｐｄは、高温においても、酸化状態であることが好ましい。
例えば、特許文献１には、Ｐｄが複合酸化物に担持されている排ガス浄化触媒において、希土類金属又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種からなるＰｄ系複合酸化物と遷移金属の少なくとも１種からなる複合酸化物が、固溶ないし混合された状態で、共存している複合酸化物として用いられることを特徴とする耐熱性触媒が開示されており、Ｐｄと希土類又はアルカリ土類金属とを組み合わせて複合酸化物を形成させることにより、Ｐｄの酸化状態を維持し、Ｐｄ同士のシンタリングを抑制する。
特許文献２には、Ｐｄとランタノイド（Ｌｎ）との複合酸化物であるＬｎ４ＰｄＯ７を含有する複合酸化物と、耐熱性酸化物とからなり、Ｐｄが、前記複合酸化物に担持され、かつ、Ｐｄが担持された複合酸化物同士が、この耐熱性酸化物により隔てられた構造のユニットを含む排ガス浄化触媒が開示されており、ＰｄとＬｎとを組み合わせて複合酸化物を形成させ、さらにその複合酸化物同士の間に耐熱性酸化物を配置することにより、Ｐｄの酸化状態を維持し、Ｐｄ同士のシンタリングを抑制する。
特許文献３には、担体と、前記担体に担持されたＰｔと、隣り合う前記Ｐｔ同士の凝集を抑制し、前記Ｐｔの周囲に形成されたランタノイド酸化物（ＬｎＯｘ）とＰｄＯとを含む固定体と、を有することを特徴とする排ガス浄化触媒が開示されており、担体中にランタン（Ｌａ）などのランタノイド元素を添加することにより、ＰｄＯの金属化、さらにはＰｔのシンタリングを抑える。
また、特許文献４には、加速時、すなわちＡ／Ｆがストイキ又はストイキ未満（リッチ）である雰囲気下における、多量のＨＣを浄化するために好ましい排ガス浄化触媒として、少なくともパラジウム及び酸化マグネシウムをともに含む触媒活性成分よりなり、且つ、少なくともパラジウムの表面電荷が２価及び／又は４価のパラジウムを含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒が開示されている。
内燃機関は、ＣＯ２排出量の低減、燃費向上の観点から考えると、従来のストイキ運転よりも、Ａ／Ｆがストイキより大きい（リーン）雰囲気下での運転（リーン運転）ができるリーンバーンシステムであることが望ましい。しかしながら、リーンバーンシステムでは、運転時の全ての状況においてリーン運転できるわけではなく、坂道などの高負荷運転時には、必要な出力を確保するためストイキ運転が必要である。つまり、リーンバーンシステムの触媒においても、従来のストイキシステムの触媒と同等の耐久性、特に耐熱性が求められる。したがって、貴金属としてＰｄを含むリーンバーンシステム用の排ガス浄化触媒においては、耐熱性の面で、高温、特にリッチからストイキ雰囲気下の高温において、Ｐｄは酸化状態ＰｄＯであること、さらに、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合は強固であることが望ましい。
一方で、リーンバーンシステムから排出される排ガスの中には未燃のＨＣが含まれている。厳しい排ガス規制をクリアするためには、排ガス浄化触媒は、リーンバーン雰囲気下、すなわち酸素過剰雰囲気下でも、ＨＣ、特に酸化が難しい飽和ＨＣの浄化性能を向上させることが望ましい。触媒成分のＰｄは、ＰｄＯとして、ＨＣ浄化性（ＨＣ酸化活性）が高い触媒であることが知られており、その浄化反応機構では、ＰｄＯ中のＯ原子を消費して、ＨＣをＣＯ２やＨ２Ｏに酸化する。したがって、貴金属としてＰｄを含むリーンバーンシステム用の排ガス浄化触媒においては、ＨＣ浄化性の面で、Ｐｄは酸化状態ＰｄＯで存在し、さらに、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合は強すぎないことが望ましい。
以上より、リーンバーンシステムにおいて求められるＰｄを含む排ガス浄化触媒中のＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合は、耐熱性の面で強固であることが望まれる一方で、ＨＣ浄化性の面で強すぎないことが望まれるため、これらを両立することが必要である。
例えば、耐熱性を上げるために、担体にランタンなどの添加剤を添加した場合、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合は強くなりすぎてしまい、その結果、ＨＣ浄化性は低下してしまう。
したがって、本発明は、リーンバーンシステムにおいて、耐熱性及びＨＣ浄化性の両方を兼ね備えた排ガス浄化触媒を提供することを課題とする。
本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含む排ガス浄化触媒において、マグネシウムの量を特定の量に調整することで、担体の電子状態を制御したところ、得られた排ガス浄化触媒が、リーンバーンシステムにおいて、ＨＣ浄化性を向上させることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含むリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒であって、
マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、前記担体総重量に基づいて、３重量％〜１０重量％である、
前記排ガス浄化触媒。
（１）アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含むリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒であって、
マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、前記担体総重量に基づいて、３重量％〜１０重量％である、
前記排ガス浄化触媒。
本発明により、リーンバーンシステムにおいて、耐熱性及びＨＣ浄化性の両方を兼ね備えた排ガス浄化触媒を提供することが可能となる。
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。なお、本発明の排ガス浄化触媒は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。なお、本発明の排ガス浄化触媒は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
本発明は、アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含むリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒であって、マグネシウムの量が、特定の量に調整されている前記排ガス浄化触媒に関する。
本発明の排ガス浄化触媒は、Ｐｄを含み、Ｐｄは、ＰｄＯの微粒子形態で、担体に担持されている。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体に担持されるＰｄの量は、限定されるものではないが、金属Ｐｄ換算で、担体総重量に基づいて、通常０．５重量％〜１２重量％、好ましくは１重量％〜１０重量％である。本明細書では、担体総重量とは、アルミナ及びマグネシウムを含む担体の総重量を意味する。なお、担体総重量を計算する際には、担体を構成するマグネシウムは、酸化マグネシウムとして計算する。
本発明の排ガス浄化触媒は、Ｐｄ以外にも、例えば、限定されるものではないが、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）などの貴金属、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの遷移金属、その他従来のこの種の用途に用いられる触媒金属から選ばれる少なくとも１種をさらに含むこともできる。
Ｐｄ以外の触媒金属の担持量は特に制限されないが、Ｐｄ以外の触媒金属を含む場合には、それぞれ金属換算で、担体総重量に基づいて、通常０．１重量％〜１２重量％、好ましくは０．３重量％〜１０重量％である。
本発明の排ガス浄化触媒が、Ｐｄ以外に、上記触媒金属をさらに含むことにより、ＨＣだけでなく、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分も効率よく浄化することができる。
本発明の排ガス浄化触媒は、担体を含み、担体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とし、特定量のマグネシウム（Ｍｇ）を添加物として含む。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体中のアルミナは、γアルミナ、δアルミナ、若しくはθアルミナ、又はそれらの２種以上の混合物である。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体中のアルミナを上記アルミナとすることによって、高比表面積（ＳＳＡ）と高耐熱性を両立することができる。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体中のマグネシウムの量は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）換算で、担体総重量に基づいて、３重量％〜１０重量％、好ましくは５重量％〜１０重量％である。
マグネシウムの量を上記量にすることによって、マグネシウムを、主成分であるアルミナ中に均一に分散することができ、さらに、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）の形成を抑え、担体の細孔容積が低下するのを防ぐことができる。また、マグネシウムをアルミナ中に均一に分散することによって、担体の比表面積を高くすることができ、排ガス浄化触媒の耐熱性を、アルミナ及びランタンを含む担体と同程度にすることができる。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体は、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ分析：Ｒｉｇａｋｕ Ｒｉｎｔ２５００（１８ｋＷ） ３〜８５度（管球Ｃｕ））で測定した時に、２θ＝４３°における酸化マグネシウムの結晶ピークがないことが好ましい。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体において、酸化マグネシウムの結晶ピークがないことは、担体中には、上記ＸＲＤ条件において判別可能な程度の大きさの酸化マグネシウム粒子が存在しないことを意味する。
本発明の排ガス浄化触媒は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ分析：ＰＨＩ ５０００ ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ２（ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ）、Ｘ線源Ｍｇ ＳＴＤ、シフト補正Ｃ１ｓ）により表面の電子状態を測定した時に、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値が、担体としてアルミナのみを使用した場合のＯ１ｓの結合エネルギーのピーク値である５３１．０４ｅＶよりも大きいことが好ましく、５３１．０５ｅＶ以上であることがより好ましく、５３１．０５ｅＶより大きいことが特に好ましい。
本発明の排ガス浄化触媒のＯ１ｓの結合エネルギーのピーク値が上記値であることは、本発明の排ガス浄化触媒に使用するアルミナ及びマグネシウムを含む担体からのＰｄＯへの電子供与性が、アルミナのみを含む担体からのＰｄＯへの電子供与性よりも小さいことを意味し、その結果、本発明の排ガス浄化触媒に使用するアルミナ及びマグネシウムを含む担体に担持されたＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合力が、アルミナのみを含む担体に担持されたＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合力と比較して小さくなる。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体の初期状態の比表面積は、大きい方が好ましく、ＢＥＴ法で測定した場合に、通常８５ｍ２／ｇ以上、好ましくは８５ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇ、より好ましくは９０ｍ２／ｇ〜２００ｍ２／ｇである。
本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体の初期状態の比表面積が上記範囲であることにより、排ガス、特にＨＣを効率よく吸着し、浄化することができる。
なお、本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体は、アルミナ及びマグネシウム以外にも、当該技術分野において通常使用される成分、例えば、限定されるものではないが、セリア、ジルコニア、シリカを含むこともできる。アルミナ及びマグネシウム以外の成分は、酸化物換算で、担体総重量に基づいて、通常１重量％〜５０重量％、好ましくは８重量％〜２５重量％である。本発明の排ガス浄化触媒に使用する担体は、アルミナ及びマグネシウムからなることが好ましい。
本発明の排ガス浄化触媒は、リーンバーンシステムに用いる。
本発明において、リーンバーンシステムとは、Ａ／Ｆ値が１５〜６０、好ましくは１８〜５０、より好ましくは２２〜３０である雰囲気下において、主に運転される内燃機関である。
本発明において、リーンバーンシステムとは、Ａ／Ｆ値が１５〜６０、好ましくは１８〜５０、より好ましくは２２〜３０である雰囲気下において、主に運転される内燃機関である。
本発明の排ガス浄化触媒をリーンバーンシステムで使用することによって、５００℃の高温であっても、リーンバーンシステムから排出されるＨＣを効率よく浄化することができる。
本発明の排ガス浄化触媒において、ＰｄがＰｄＯの形態で存在し、さらに、ＰｄＯを担持する担体中にマグネシウムが均一に、一定量分散して存在することで、担体からＰｄＯへの電子供与性が低減し、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合力が低下し、その結果、ＰｄＯはＯ原子を消費しやすくなり、排ガス中のＨＣ、特に飽和ＨＣをＣＯ２やＨ２Ｏに効率的に酸化することができる。
図１に、本発明の排ガス浄化触媒のＨＣの浄化機構について示す。
図１より、担体表面上にＰｄＯとして存在するＰｄ微粒子への担体からの電子供与性は、担体中に存在するマグネシウムにより低減され、その結果、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合力は低下する。Ｐｄ−Ｏ間の結合力が低下したＰｄＯは、ＰｄＯ中のＯ原子を消費して、ＨＣをＣＯ２やＨ２Ｏに効率的に酸化する。ＰｄＯ中の消費されたＯは、空気中の酸素により補充されるため、ＰｄはＰｄＯとして存在することができ、耐熱性は保たれる。
図１より、担体表面上にＰｄＯとして存在するＰｄ微粒子への担体からの電子供与性は、担体中に存在するマグネシウムにより低減され、その結果、ＰｄＯのＰｄ−Ｏ間の結合力は低下する。Ｐｄ−Ｏ間の結合力が低下したＰｄＯは、ＰｄＯ中のＯ原子を消費して、ＨＣをＣＯ２やＨ２Ｏに効率的に酸化する。ＰｄＯ中の消費されたＯは、空気中の酸素により補充されるため、ＰｄはＰｄＯとして存在することができ、耐熱性は保たれる。
本発明の排ガス浄化触媒は、当該技術分野において従来知られている方法により製造することができる。例えば、限定されるものではないが、アルミニウム原料やマグネシウム原料とアルコールとを混合して合成したアルコキシドを、水と混合し加水分解させてアルミニウムとマグネシウムの混合物を形成させ、形成させたアルミニウムとマグネシウムの混合物を焼成して担体を調製し、調製した担体とＰｄ原料とを混合、焼成して排ガス浄化触媒を製造することができる。
アルミニウム原料としては、限定されるものではないが、例えば、アルミニウムイソプロポキシドなどのアルミニウムアルコキシドが挙げられる。
マグネシウム原料としては、限定されるものではないが、例えば、マグネシウムエチラートなどのマグネシウムアルコキシドが挙げられる。
アルコールとしては、限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどが挙げられる。
Ｐｄ原料としては、限定されるものではないが、例えば、金属パラジウム、硫酸パラジウム、炭酸パラジウム、硝酸パラジウム、塩酸パラジウムなどの塩などが挙げられる。調製した担体とＰｄ原料とを混合させる際は、限定されるものではないが、例えば、Ｐｄ原料を水などの溶媒に溶解してから、調製した担体とＰｄ原料含有溶液とを混合させることができる。
調製した担体とＰｄ原料とを混合、焼成して排ガス浄化触媒を製造する条件は、限定されるものではないが、例えば、水などの溶媒に溶解したＰｄ原料を含む水溶液中に、調製した担体をいれて、十分に撹拌し、溶媒を２５℃〜１２０℃で乾燥させて除去した後に、５００℃〜１０００℃の焼成温度において、２時間〜５時間かけて焼成する。
本発明の排ガス浄化触媒は、当該技術分野において従来知られている形態にすることができ、限定されるものではないが、例えば、ペレット状に成形してもよく、あるいは、水などの溶媒と、従来のこの種の用途に用いられる種々の他の添加剤、例えば、アルミナゾル、シリカゾルなどのバインダーとを混合して分散体を調製し、調製した分散体をコージェライトなどの基材にコーティングしてハニカム状にしてもよい。
以下、本発明に関するいくつかの実施例につき説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
１．試料調製
実施例１．マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、担体総重量に基づいて、５重量％である排ガス浄化触媒の調製
（ｉ）原料のアルコキシド（アルミニウムイソプロポキシド（１５２．２１ｇ）とマグネシウムエチラート（５．６８ｇ））を含むアルコール溶液を８０℃において５時間撹拌し、ゆっくり撹拌しながら、水を、８時間かけて徐々に添加し、加水分解させてアルミニウムとマグネシウムの混合物を形成させた。形成させたアルミニウムとマグネシウムの混合物を、ろ過し、水で洗浄後、１２０℃の乾燥機で１２時間乾燥した。
（ｉｉ）（ｉ）で形成させたアルミニウムとマグネシウムの混合物を、１０００℃の焼成温度において、５時間かけて焼成し、アルミナ及びマグネシウムを含む担体を合成した。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で合成したアルミナ及びマグネシウムを含む担体（１９．８ｇ）に、水と、Ｐｄ硝酸塩薬液（Ｐｄ８．２重量％）（２．４３９ｇ：金属Ｐｄ換算で、担体総重量に基づいて、１重量％）を加えて混合して乾燥し、その後電気炉を使用して、５００℃で、２時間焼成し、不要な成分を除去して、その後、冷間等方圧加圧装置（ＣＩＰ）を使用して、成形、粉砕して、ペレット状の排ガス浄化触媒を調製した。
実施例１．マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、担体総重量に基づいて、５重量％である排ガス浄化触媒の調製
（ｉ）原料のアルコキシド（アルミニウムイソプロポキシド（１５２．２１ｇ）とマグネシウムエチラート（５．６８ｇ））を含むアルコール溶液を８０℃において５時間撹拌し、ゆっくり撹拌しながら、水を、８時間かけて徐々に添加し、加水分解させてアルミニウムとマグネシウムの混合物を形成させた。形成させたアルミニウムとマグネシウムの混合物を、ろ過し、水で洗浄後、１２０℃の乾燥機で１２時間乾燥した。
（ｉｉ）（ｉ）で形成させたアルミニウムとマグネシウムの混合物を、１０００℃の焼成温度において、５時間かけて焼成し、アルミナ及びマグネシウムを含む担体を合成した。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で合成したアルミナ及びマグネシウムを含む担体（１９．８ｇ）に、水と、Ｐｄ硝酸塩薬液（Ｐｄ８．２重量％）（２．４３９ｇ：金属Ｐｄ換算で、担体総重量に基づいて、１重量％）を加えて混合して乾燥し、その後電気炉を使用して、５００℃で、２時間焼成し、不要な成分を除去して、その後、冷間等方圧加圧装置（ＣＩＰ）を使用して、成形、粉砕して、ペレット状の排ガス浄化触媒を調製した。
実施例２．マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、担体総重量に基づいて、１０重量％である排ガス浄化触媒の調製
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシド量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシド量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
実施例３．マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、担体総重量に基づいて、３重量％である排ガス浄化触媒の調製
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシドの量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシドの量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
比較例１．マグネシウムを含まない排ガス浄化触媒の調製
実施例１（ｉ）において、マグネシウムエチラートを添加しないこと以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
実施例１（ｉ）において、マグネシウムエチラートを添加しないこと以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
比較例２．マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、担体総重量に基づいて、３０重量％である排ガス浄化触媒の調製
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシドの量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
実施例１（ｉ）における、それぞれのアルコキシドの量を変更した以外は、実施例１と同様に排ガス浄化触媒を調製した。
２．試料測定
２−１．排ガス浄化触媒のＣ３Ｈ８の浄化性能評価
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれについて、以下の条件を用いて浄化性能を評価した。
２−１．排ガス浄化触媒のＣ３Ｈ８の浄化性能評価
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれについて、以下の条件を用いて浄化性能を評価した。
浄化性能評価条件
触媒量：２ｇ
入りガスの評価温度：５００℃
ガス組成：
触媒量：２ｇ
入りガスの評価温度：５００℃
ガス組成：
２−２．排ガス浄化触媒のＸＰＳ分析
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれを、磨り潰して粉末状にしてサンプルを調製し、ＸＰＳ分析（装置：ＰＨＩ ５０００ ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ２（ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ）、Ｘ線源Ｍｇ ＳＴＤ、シフト補正Ｃ１ｓ）により、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値を測定した。
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれを、磨り潰して粉末状にしてサンプルを調製し、ＸＰＳ分析（装置：ＰＨＩ ５０００ ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ２（ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ）、Ｘ線源Ｍｇ ＳＴＤ、シフト補正Ｃ１ｓ）により、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値を測定した。
２−３．排ガス浄化触媒のＸＲＤ分析
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれを、磨り潰して粉末状にしてサンプルを調製し、ＸＲＤ分析（装置：Ｒｉｇａｋｕ Ｒｉｎｔ２５００（１８ｋＷ） ３〜８５度（管球Ｃｕ））により結晶状態を測定した。
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれを、磨り潰して粉末状にしてサンプルを調製し、ＸＲＤ分析（装置：Ｒｉｇａｋｕ Ｒｉｎｔ２５００（１８ｋＷ） ３〜８５度（管球Ｃｕ））により結晶状態を測定した。
２−４．排ガス浄化触媒の耐熱性分析
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれについて、以下の耐熱性評価用条件下に曝した後（本明細書では、熱暴露後ともいう）、Ｐｄ粒径、比表面積、Ｃ３Ｈ８の浄化性能を測定することで耐熱性を評価した。
１．試料調製における実施例１〜３並びに比較例１及び２において調製したペレット状の排ガス浄化触媒それぞれについて、以下の耐熱性評価用条件下に曝した後（本明細書では、熱暴露後ともいう）、Ｐｄ粒径、比表面積、Ｃ３Ｈ８の浄化性能を測定することで耐熱性を評価した。
耐熱性評価用条件
温度：１０００℃
時間：５時間
リッチ雰囲気／リーン雰囲気の切替：リッチ雰囲気５分／リーン雰囲気５分
ガス流量：２０Ｌ／分
ガス組成：
キャリヤガス：Ｎ２
温度：１０００℃
時間：５時間
リッチ雰囲気／リーン雰囲気の切替：リッチ雰囲気５分／リーン雰囲気５分
ガス流量：２０Ｌ／分
ガス組成：
３．測定結果
３−１．排ガス浄化触媒のＣ３Ｈ８の浄化性能評価
結果を表３及び図２に示す。
３−１．排ガス浄化触媒のＣ３Ｈ８の浄化性能評価
結果を表３及び図２に示す。
表３及び図２より、マグネシウムを３重量％〜１０重量％含む実施例１〜３の排ガス浄化触媒、特にマグネシウムを５重量％〜１０重量％含む実施例１及び２の排ガス浄化触媒は、マグネシウムを含まない比較例１及びマグネシウムを３０重量％含む比較例２の排ガス浄化触媒と比較して、Ｃ３Ｈ８の浄化率（ＨＣ浄化率）が大きいことが分かる。
３−２．排ガス浄化触媒のＸＰＳ分析
結果を表４及び図３に示す。
結果を表４及び図３に示す。
表４及び図３より、マグネシウムを３重量％〜１０重量％含む実施例１〜３の排ガス浄化触媒、特にマグネシウムを５重量％〜１０重量％含む実施例１及び２の排ガス浄化触媒は、マグネシウムを含まない比較例１及びマグネシウムを３０重量％含む比較例２の排ガス浄化触媒と比較して、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値が大きいことが分かる。３−１．排ガス浄化触媒のＣ３Ｈ８の浄化性能評価の結果とあわせて考えると、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値が大きい、すなわち、担体からＰｄＯへの電子供与性が小さくなると、ＨＣの浄化性能が良くなることが分かる。よって、Ｏ１ｓの結合エネルギーのピーク値は、比較例１の５３１．０４ｅＶよりも大きいことが好ましく、５３１．０５ｅＶよりも大きいことがより好ましい。
３−３．排ガス浄化触媒のＸＲＤ分析
結果を図４に示す。
図４より、実施例１〜３並びに比較例１及び２の排ガス浄化触媒のＸＲＤ回折パターンには、酸化マグネシウムの結晶ピーク（２θ＝４３°）が観測されないことが分かる。これより、排ガス浄化触媒中には、上記ＸＲＤ条件において判別可能な程度の大きさの酸化マグネシウム粒子が存在しないと考えられ、また、炭酸塩のピークも観測されなかったことから、排ガス浄化触媒に使用した担体中のマグネシウムは、主にアルミナの結晶構造中のアルミニウム原子と置き換わっていると考えられる。なお、ＸＲＤのピークが観測されたことから、排ガス浄化触媒はアモルファス状態ではないものと考えられる。
結果を図４に示す。
図４より、実施例１〜３並びに比較例１及び２の排ガス浄化触媒のＸＲＤ回折パターンには、酸化マグネシウムの結晶ピーク（２θ＝４３°）が観測されないことが分かる。これより、排ガス浄化触媒中には、上記ＸＲＤ条件において判別可能な程度の大きさの酸化マグネシウム粒子が存在しないと考えられ、また、炭酸塩のピークも観測されなかったことから、排ガス浄化触媒に使用した担体中のマグネシウムは、主にアルミナの結晶構造中のアルミニウム原子と置き換わっていると考えられる。なお、ＸＲＤのピークが観測されたことから、排ガス浄化触媒はアモルファス状態ではないものと考えられる。
３−４．排ガス浄化触媒の耐熱性分析
結果を表５及び図５に示す。
結果を表５及び図５に示す。
表５において、熱暴露後Ｐｄ粒径は、ＸＲＤ回折のＰｄピーク（３１１）から算出した。なお、初期のＰｄ粒径は、ＸＲＤ回折から算出できなかった（初期の排ガス浄化触媒のＸＲＤ回折では、Ｐｄのピークが小さすぎたため、算出できなかった）。実施例１〜３並びに比較例１及び２の排ガス浄化触媒の初期のＰｄ粒径は、ＣＯパルス吸着より、いずれも、約１ｎｍと推定される。
表５及び図５より、熱暴露後のＰｄ粒径について、マグネシウムを３重量％〜１０重量％含む実施例１〜３の排ガス浄化触媒は、マグネシウムを含まない比較例１と比較して、同等であることが分かる。また、熱暴露後の比表面積について、マグネシウムを３重量％〜１０重量％含む実施例１〜３の排ガス浄化触媒は、マグネシウムを含まない比較例１と比較して、同等以上であることが分かる。さらに、熱暴露後のＣ３Ｈ８の浄化率（ＨＣ浄化率）について、マグネシウムを５重量％〜１０重量％含む実施例１及び２の排ガス浄化触媒は、マグネシウムを含まない比較例１及びマグネシウムを３０重量％含む比較例２の排ガス浄化触媒と比較して、大きいことが分かる。
Claims (1)
- アルミナ及びマグネシウムを含む担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を含むリーンバーンシステム用の排ガス中の炭化水素を浄化するための排ガス浄化触媒であって、
マグネシウムの量が、酸化マグネシウム換算で、前記担体総重量に基づいて、３重量％〜１０重量％である、
前記排ガス浄化触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016251216A JP2018103093A (ja) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 排ガス浄化触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016251216A JP2018103093A (ja) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 排ガス浄化触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018103093A true JP2018103093A (ja) | 2018-07-05 |
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ID=62786083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016251216A Pending JP2018103093A (ja) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 排ガス浄化触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018103093A (ja) |
-
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- 2016-12-26 JP JP2016251216A patent/JP2018103093A/ja active Pending
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