JP2018108556A - Catalyst for exhaust gas cleaning, and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and a method for producing the same.
自動車等の内燃機関から排出される排ガスを浄化するために、その目的に応じて種々の排ガス浄化触媒が使用されている。主要な排ガス浄化触媒としては、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等の白金族金属が金属酸化物担体粒子上に担持されている排ガス浄化触媒が使用されている。 In order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, various exhaust gas purification catalysts are used depending on the purpose. As the main exhaust gas purification catalyst, for example, an exhaust gas purification catalyst in which a platinum group metal such as rhodium (Rh), palladium (Pd), or platinum (Pt) is supported on metal oxide support particles is used.
排ガス中の浄化すべき成分としては、例えば、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等がある。ＨＣの浄化には酸化活性に優れるＰｄ及びＰｔが有効であり、ＮＯｘの浄化には還元活性に優れるＲｈが有効であることが知られている。したがって、排ガス浄化触媒では、これらを組み合わせて使用することが多い。 Examples of components to be purified in the exhaust gas include hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx). It is known that Pd and Pt having excellent oxidation activity are effective for purifying HC, and Rh having excellent reduction activity is effective for purifying NOx. Therefore, exhaust gas purification catalysts are often used in combination.
排ガス浄化触媒においては、浄化能の向上を図るために、助触媒成分を添加することが検討されている。例えば、特許文献１及び２には、それぞれ、助触媒としてバリウム（Ｂａ）を使用する排ガス浄化触媒が記載されている。 In exhaust gas purification catalysts, it has been studied to add a promoter component in order to improve purification performance. For example, Patent Documents 1 and 2 describe exhaust gas purification catalysts that use barium (Ba) as a promoter.
特許文献１は、基材上に、硫酸バリウムを含む下層と硫酸バリウムを含まない上層とから成る触媒コート層を備えたことを特徴とする排ガス浄化用三元触媒に関する（請求項１）。特許文献１の実施例を参照すると、硫酸バリウムを含む下層にはＰｄが含まれ、硫酸バリウムを含まない上層にはＲｈが含まれる。 Patent Document 1 relates to a three-way catalyst for purifying exhaust gas, characterized in that a catalyst coat layer comprising a lower layer containing barium sulfate and an upper layer not containing barium sulfate is provided on a base material (claim 1). Referring to the example of Patent Document 1, the lower layer containing barium sulfate contains Pd, and the upper layer not containing barium sulfate contains Rh.
特許文献２は、Ｒｈを担持した多孔質無機酸化物と、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）をアルミナに担持し又は担持せずに含有する排気ガス浄化用触媒であって、触媒層内でＲｈの少なくとも一部がＢａから独立して存在し、ＥＰＭＡ解析から求められるＲｈ−Ｂａ乖離率が１０％〜８０％であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒に関する（請求項１）。この特許文献２は、排ガス浄化触媒における助触媒として硫酸バリウム由来のバリウムを使用する技術に関するが、比較例３及び４には、酢酸バリウムを出発塩とするＢａ担持アルミナ上にＲｈが担持された排ガス浄化触媒が記載されている。 Patent Document 2 discloses an exhaust gas purifying catalyst containing a porous inorganic oxide carrying Rh and barium sulfate (BaSO 4 ) on or without alumina, and at least Rh in the catalyst layer. The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst characterized in that a part thereof exists independently of Ba, and the Rh-Ba deviation rate obtained from EPMA analysis is 10% to 80% (Claim 1). This Patent Document 2 relates to a technique using barium derived from barium sulfate as a co-catalyst in an exhaust gas purification catalyst. In Comparative Examples 3 and 4, Rh was supported on Ba-supported alumina starting from barium acetate. An exhaust gas purification catalyst is described.
特許文献１及び２を含め、従来技術の排ガス浄化触媒においては、助触媒となるＢａ源として、酢酸バリウム又は硫酸バリウムを、それぞれ単独で使用する場合が多い。 In the exhaust gas purification catalysts of the prior art including Patent Documents 1 and 2, barium acetate or barium sulfate is often used alone as a Ba source serving as a promoter.
しかし、本発明者らは、Ｂａ源として酢酸バリウムのみを使用すると、使用を経て触媒が劣化した状態（劣触状態）におけるＮＯｘ浄化能に劣ること、及びＢａ源として硫酸バリウムのみを使用すると、調製直後の新しい触媒の状態（新触状態）において、ＨＣ浄化能に劣ることを見いだした。 However, when using only barium acetate as a Ba source, the present inventors are inferior in NOx purification ability in a state where the catalyst is deteriorated through use (inferior state), and using only barium sulfate as a Ba source, It was found that the HC purification ability was inferior in a new catalyst state (new touch state) immediately after preparation.
本発明は、従来触媒における上記の問題点を解決しようとしてなされたものである。したがって、本発明の課題は、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能、及び新触状態におけるＨＣ浄化能の双方に優れる排ガス浄化触媒を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in conventional catalysts. Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst that is excellent in both NOx purification ability in an inferior state and HC purification ability in a new contact state.
上記課題を解決する本発明は、以下のとおりである。 The present invention for solving the above problems is as follows.
［１］ パラジウム、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する第１の触媒層、並びに
ロジウム、パラジウム、水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する第２の触媒層
を有し、
前記水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上であり、かつ
前記水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の触媒層中のパラジウム原子１モルに対して、１．０モル以上である、
排ガス浄化触媒。
［２］ 前記第１の触媒層上に前記第２の触媒層を有する、［１］に記載の排ガス浄化触媒。
［３］ 基材上に、前記第１及び第２の触媒層を有する、［１］又は［２］に記載の排ガス浄化触媒。
［４］ 前記水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、３．０モル以下である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
［５］ 前記第２の触媒層が、排ガス流れ方向に対して上流側の前段部と下流側の後段部とを有し、かつ
前記前段部に含有されるロジウムの濃度が、前記後段部に含有される貴金属の濃度よりも高い、
［１］〜［４］のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
［６］ パラジウム前駆体、及び水溶性アルカリ土類金属塩を含有する第１の塗工用組成物から第１の触媒層を形成すること、及び
ロジウム前駆体、パラジウム前駆体、及び水不溶性アルカリ土類金属塩を含有する第２の塗工用組成物から第２の触媒層を形成すること
を含み、
前記水溶性アルカリ土類金属塩のアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の塗工用組成物中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上であり、かつ
前記水不溶性アルカリ土類金属塩のアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の塗工用組成物中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上である、
排ガス浄化触媒の製造方法。
［７］ 前記第１の触媒層上に前記第２の触媒層を形成する、［６］に記載の方法。
［８］ 基材上に、前記第１及び第２の触媒層を形成する、［６］又は［７］に記載の方法。
［９］ 前記第１及び第２の塗工用組成物の少なくとも一方が触媒担体粒子を更に含有している、［６］〜［８］のいずれか一項に記載の方法。
[1] First catalyst layer containing palladium, alkaline earth metal derived from water-soluble alkaline earth metal salt, and catalyst support particles, and alkaline earth derived from rhodium, palladium, water-insoluble alkaline earth metal salt A second catalyst layer containing a metal species and catalyst support particles,
The alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers, and the water-insoluble alkaline earth metal The alkaline earth metal derived from the metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium atoms in the first and second catalyst layers.
Exhaust gas purification catalyst.
[2] The exhaust gas purification catalyst according to [1], having the second catalyst layer on the first catalyst layer.
[3] The exhaust gas purification catalyst according to [1] or [2], which has the first and second catalyst layers on a base material.
[4] The alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt is 3.0 mol or less with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers. [3] The exhaust gas purification catalyst according to any one of [3].
[5] The second catalyst layer has an upstream upstream portion and a downstream downstream portion with respect to the exhaust gas flow direction, and the concentration of rhodium contained in the upstream portion is in the downstream portion. Higher than the concentration of precious metal contained,
[1] The exhaust gas purification catalyst according to any one of [4].
[6] forming a first catalyst layer from a first coating composition containing a palladium precursor and a water-soluble alkaline earth metal salt; and a rhodium precursor, a palladium precursor, and a water-insoluble alkali Forming a second catalyst layer from a second coating composition containing an earth metal salt,
The alkaline earth metal of the water-soluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second coating compositions, and the water-insoluble alkaline earth The alkaline earth metal of the metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second coating compositions.
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
[7] The method according to [6], wherein the second catalyst layer is formed on the first catalyst layer.
[8] The method according to [6] or [7], wherein the first and second catalyst layers are formed on a substrate.
[9] The method according to any one of [6] to [8], wherein at least one of the first and second coating compositions further contains catalyst support particles.
本発明によれば、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能、及び新触状態におけるＨＣ浄化能の双方に優れる排ガス浄化触媒が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification catalyst which is excellent in both the NOx purification capacity in an inferior touch state and the HC purification capacity in a new touch state is provided.
＜排ガス浄化触媒＞
本発明の排ガス浄化触媒は、パラジウム、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属を含有する第１の触媒層、及び触媒担体粒子、並びにロジウム、パラジウム、水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する第２の触媒層を有する。
<Exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes palladium, a first catalyst layer containing an alkaline earth metal derived from a water-soluble alkaline earth metal salt, catalyst support particles, and rhodium, palladium, a water-insoluble alkaline earth metal salt. A second catalyst layer containing the alkaline earth metal derived from the catalyst carrier particles.
この本願発明の排ガス浄化触媒では、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上であり、かつ水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上である。すなわち、本願発明の排ガス浄化触媒では、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属を、触媒層中のパラジウムに対して実質的な量で含有している。 In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers, And the alkaline-earth metal originating in a water-insoluble alkaline-earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the 1st and 2nd catalyst layers. That is, in the exhaust gas purification catalyst of the present invention, an alkaline earth metal derived from a water-soluble alkaline earth metal salt and an alkaline earth metal derived from a water-insoluble alkaline earth metal salt with respect to palladium in the catalyst layer. Contains in substantial amount.
排ガス浄化触媒におけるバリウム源として、酢酸バリウムを単独で使用する従来触媒が、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能に劣り、また排ガス浄化触媒におけるバリウム源として、硫酸バリウムを単独で使用する従来触媒が、新触状態におけるＨＣ浄化能に劣る理由について、本発明者らは以下のように推察した。 A conventional catalyst that uses barium acetate alone as a barium source in an exhaust gas purification catalyst is inferior in NOx purification ability in an inferior state, and a conventional catalyst that uses barium sulfate alone as a barium source in an exhaust gas purification catalyst is new The present inventors inferred the reason why the HC purification ability in the touched state is inferior as follows.
バリウム、特に酸化バリウムの形のバリウムは、Ｐｄに電子供与してＰｄのＨＣ被毒を抑制するとともに、ＮＯｘを吸蔵し、吸蔵されたＮＯｘをＰｄによるＨＣの酸化の際の酸化剤として用いることを可能にする。したがって、バリウムは、ＨＣ浄化能及びＮＯｘ浄化能の双方に寄与すると考えられる。一方で、バリウムは、Ｒｈに電子供与してＲｈの酸化状態を安定化し、それによってＲｈが金属状態になること、特に排ガス雰囲気がリーンからリッチに切り替わった際にＲｈが金属状態になることを妨げるので、ＲｈによるＮＯｘの還元を妨げると考えられる。 Barium, particularly barium oxide in the form of barium oxide, suppresses HC poisoning of Pd by donating electrons to Pd, occludes NOx, and uses the occluded NOx as an oxidizing agent in oxidizing HC with Pd Enable. Therefore, barium is considered to contribute to both HC purification ability and NOx purification ability. On the other hand, barium stabilizes the oxidation state of Rh by donating electrons to Rh, so that Rh becomes a metal state, especially when the exhaust gas atmosphere is switched from lean to rich. It is considered that it prevents the reduction of NOx by Rh.
バリウム源として酢酸バリウムのみを使用すると、酢酸バリウムは、水溶性であるため、触媒層中で高度に分散された状態で担持される。この酢酸バリウムは、焼成工程を経ると、大部分が酸化バリウムに変換される。したがって、例えば多層の触媒層を有する排ガス浄化触媒において、ＰｄとＲｈとを別の層に配置し、酢酸バリウムをＰｄ含有層にのみ含有させた場合であっても、触媒調製過程で酢酸バリウムが層間を移動して、Ｒｈ近傍に酸化バリウムが存在することとなる。 When only barium acetate is used as the barium source, since barium acetate is water-soluble, it is supported in a highly dispersed state in the catalyst layer. Most of this barium acetate is converted into barium oxide after the firing step. Therefore, for example, in an exhaust gas purification catalyst having multiple catalyst layers, even when Pd and Rh are arranged in separate layers and barium acetate is contained only in the Pd-containing layer, barium acetate is not produced in the catalyst preparation process. Moving between the layers, barium oxide exists in the vicinity of Rh.
これに加えて、バリウム源として酢酸バリウムのみを使用すると、耐久過程を経たときに、バリウムの移動が更に顕著化し、Ｒｈの近傍に多くの酸化バリウムが高分散状態で存在することになる。このような状態では、酸化バリウムから電子が供与されてＲｈが酸化状態で安定化されるので、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能が劣ることになると推察される。また、耐久過程を経ると、バリウムの移動によって、触媒層に存在するバリウムの量が不足することがある。 In addition to this, when only barium acetate is used as the barium source, the movement of barium becomes more remarkable during the endurance process, and many barium oxides exist in a highly dispersed state in the vicinity of Rh. In such a state, since electrons are donated from barium oxide and Rh is stabilized in the oxidized state, it is assumed that the NOx purification ability in the inferior state is inferior. Further, after the durability process, the amount of barium present in the catalyst layer may be insufficient due to the movement of barium.
一方、バリウム源として硫酸バリウムのみを使用すると、硫酸バリウムは水不溶性であるため、触媒層中の分散性に劣る。更に、硫酸バリウムは、耐久過程を経た劣触状態では酸化バリウムまで完全分解されるものの、焼成工程を経ても炭酸バリウムとなるだけであり、酸化バリウムまで完全分解される割合は低い。したがって、バリウム源として硫酸バリウムのみを使用すると、新触状態において、Ｐｄ近傍に存在する酸化バリウムが不足し、それによって酸化バリウムからの電子供与を得られないＰｄが還元状態となってＨＣ被毒が生じ、またＰｄ近傍で吸蔵されるＮＯｘの量が不足して、新触状態のＨＣ浄化能に劣ることになると推察される。 On the other hand, when only barium sulfate is used as the barium source, since barium sulfate is insoluble in water, the dispersibility in the catalyst layer is poor. Furthermore, although barium sulfate is completely decomposed to barium oxide in an inferior state after a durability process, it is only barium carbonate even after the firing step, and the rate of complete decomposition to barium oxide is low. Therefore, when only barium sulfate is used as the barium source, the barium oxide present in the vicinity of Pd is insufficient in the new contact state, and as a result, Pd that cannot obtain electron donation from barium oxide is reduced and becomes HC poisoning. It is speculated that the amount of NOx occluded in the vicinity of Pd will be insufficient, resulting in inferior HC purification capacity in the new touch state.
このような現象を回避するため、本発明においては、アルカリ土類金属源として水溶性アルカリ土類金属塩及び水不溶性アルカリ土類金属塩の双方を用いている。 In order to avoid such a phenomenon, in the present invention, both the water-soluble alkaline earth metal salt and the water-insoluble alkaline earth metal salt are used as the alkaline earth metal source.
［第１の触媒層］
第１の触媒層は、パラジウム、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する。
[First catalyst layer]
The first catalyst layer contains palladium, an alkaline earth metal derived from a water-soluble alkaline earth metal salt, and catalyst support particles.
（貴金属）
第１の触媒層は、貴金属として、Ｐｄのみを含んでいてよく、Ｐｄとともに他の貴金属を含んでいてもよい。他の貴金属としては、例えば、Ｐｄ以外の白金族元素を挙げることができ、具体的には例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びイリジウム（Ｉｒ）から成る群から選択される１種以上であってよい。この第１の触媒層は、触媒調製工程において酸化バリウムとして高度に分散されることになる、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属を含有するから、Ｒｈを含有しないことが好ましい。
(Precious metal)
The first catalyst layer may contain only Pd as a noble metal, and may contain other noble metals together with Pd. Examples of other noble metals include platinum group elements other than Pd. Specifically, for example, from the group consisting of platinum (Pt), ruthenium (Ru), osmium (Os), and iridium (Ir). It may be one or more selected. Since the first catalyst layer contains an alkaline earth metal derived from a water-soluble alkaline earth metal salt that is highly dispersed as barium oxide in the catalyst preparation step, it is preferable not to contain Rh. .
第１の触媒層におけるＰｄの濃度は、基材容量１Ｌ当たりの金属Ｐｄの質量として、例えば、０．５ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、５．０ｇ／Ｌ以下であってよい。 The concentration of Pd in the first catalyst layer may be, for example, 0.5 g / L or more, for example, 5.0 g / L or less, as the mass of metal Pd per 1 L of the substrate capacity.
（水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属）
本発明の排ガス浄化触媒の第１の触媒層におけるアルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等の酸化物、炭酸塩等を挙げることができ、より好ましくは酸化バリウム及び炭酸バリウムから選択される１種以上であり、更に好ましくは酸化バリウムである。
(Alkaline earth metal derived from water-soluble alkaline earth metal salt)
Examples of the alkaline earth metal in the first catalyst layer of the exhaust gas purification catalyst of the present invention include oxides such as magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and carbonates. More preferably, it is at least one selected from barium oxide and barium carbonate, and more preferably barium oxide.
上記のようなアルカリ土類金属を与える水溶性アルカリ土類金属塩としては、水への溶解度が、５ｇ／１００ｍＬ以上、１０ｇ／１００ｍＬ以上、３０ｇ／１００ｍＬ以上、又は５０ｇ／１００ｍＬ以上であるアルカリ土類金属塩を挙げることができ、例えばアルカリ土類金属が例えばバリウムであるときには、例えば、酢酸バリウム、硝酸バリウム、塩化バリウム等を挙げることができる。 The water-soluble alkaline earth metal salt that gives the alkaline earth metal as described above is an alkaline earth having a water solubility of 5 g / 100 mL or more, 10 g / 100 mL or more, 30 g / 100 mL or more, or 50 g / 100 mL or more. For example, when the alkaline earth metal is, for example, barium, examples thereof include barium acetate, barium nitrate, and barium chloride.
水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属は、第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上、又は１．５モル以上であってよく、また３．０以下、２．５以下、又は２．２以下であってよい。 The alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt may be 1.0 mol or more, or 1.5 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers, Moreover, it may be 3.0 or less, 2.5 or less, or 2.2 or less.
（触媒担体粒子）
第１の触媒層は、触媒担体粒子を有しており、このような触媒担体粒子としては、例えば、金属酸化物担体粒子、例えばアルミニウム、ジルコニウム、セリウム、イットリウム、希土類元素等から成る群より選択される１種以上の金属の酸化物の粒子であってよい。
(Catalyst carrier particles)
The first catalyst layer has catalyst carrier particles, and such catalyst carrier particles are selected from the group consisting of, for example, metal oxide carrier particles such as aluminum, zirconium, cerium, yttrium, and rare earth elements. It may be one or more metal oxide particles.
（任意的成分）
第１の触媒層は、上記の貴金属、水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子に加えて、任意的にその他の成分を含有していてもよい。
(Optional ingredient)
The first catalyst layer may optionally contain other components in addition to the above-mentioned noble metals, alkaline earth metals derived from water-soluble alkaline earth metal salts, and catalyst support particles.
［第２の触媒層］
第２の触媒層は、ロジウム、パラジウム、水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する。
[Second catalyst layer]
The second catalyst layer contains rhodium, palladium, an alkaline earth metal derived from a water-insoluble alkaline earth metal salt, and catalyst support particles.
（貴金属）
第２の触媒層は、貴金属として、Ｒｈ及びＰｄのみを含んでいてよく、Ｒｈ及びＰｄとともに他の貴金属を含んでいてもよい。他の貴金属としては、例えば、Ｒｈ及びＰｄ以外の白金族元素を挙げることができ、具体的には例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びイリジウム（Ｉｒ）から成る群から選択される１種以上であってよい。
(Precious metal)
The second catalyst layer may contain only Rh and Pd as noble metals, and may contain other noble metals together with Rh and Pd. Examples of other noble metals include platinum group elements other than Rh and Pd, and specifically, for example, platinum (Pt), ruthenium (Ru), osmium (Os), and iridium (Ir) are included. It may be one or more selected from the group.
第２の触媒層におけるＲｈの濃度は、基材容量１Ｌ当たりの金属Ｒｈの質量として、例えば、０．０５ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、１．０ｇ／Ｌ以下であってよい。 The concentration of Rh in the second catalyst layer may be, for example, 0.05 g / L or more, for example, 1.0 g / L or less, as the mass of metal Rh per 1 L of the substrate capacity.
第２の触媒層におけるＰｄの濃度は、基材容量１Ｌ当たりの金属Ｐｄの質量として、例えば、１．０ｇ／Ｌ以上であってよく、例えば、１０．０ｇ／Ｌ以下であってよい。 The concentration of Pd in the second catalyst layer may be, for example, 1.0 g / L or more, for example, 10.0 g / L or less, as the mass of metal Pd per 1 L of the substrate capacity.
（水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属）
本発明の排ガス浄化触媒の第２の触媒層におけるアルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等の酸化物、炭酸塩等を挙げることができ、より好ましくは酸化バリウム及び炭酸バリウムから選択される１種以上である。
(Alkaline earth metal derived from water-insoluble alkaline earth metal salt)
Examples of the alkaline earth metal in the second catalyst layer of the exhaust gas purification catalyst of the present invention include oxides such as magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and carbonates. More preferably, it is at least one selected from barium oxide and barium carbonate.
上記のようなアルカリ土類金属を与える水不溶性アルカリ土類金属塩としては、水への溶解度が、１ｇ／１００ｍＬ以下、又は０．１ｇ／１００ｍＬ以下であるアルカリ土類金属塩を挙げることができ、例えばアルカリ土類金属が例えばバリウムであるときには、例えば、硫酸バリウム、炭酸バリウム、シュウ酸バリウム等を挙げることができる。 Examples of the water-insoluble alkaline earth metal salt that gives the alkaline earth metal as described above include alkaline earth metal salts whose solubility in water is 1 g / 100 mL or less, or 0.1 g / 100 mL or less. For example, when the alkaline earth metal is, for example, barium, examples thereof include barium sulfate, barium carbonate, and barium oxalate.
水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属は、第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上、１．５モル以上、又は２．０モル以上であってよく、また１０．０以下、５．０以下、又は４．０以下であってよい。 The alkaline earth metal derived from the water-insoluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more, 1.5 mol or more, or 2.0 mol with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers. It may be above, and may be 10.0 or less, 5.0 or less, or 4.0 or less.
また、第１の触媒層における水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び第２の触媒層における水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属の総量は、第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、４．５モル以上、４．８モル以上、５．０モル以上、５．２モル以上、又は５．４モル以上であってよく、また８．０モル以下、７．０モル以下、６．５モル以下、又は６．０モル以下であってよい。 The total amount of the alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt in the first catalyst layer and the alkaline earth metal derived from the water-insoluble alkaline earth metal salt in the second catalyst layer is And 4.5 mol or more, 4.8 mol or more, 5.0 mol or more, 5.2 mol or more, or 5.4 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the second catalyst layer, Moreover, it may be 8.0 mol or less, 7.0 mol or less, 6.5 mol or less, or 6.0 mol or less.
（触媒担体粒子）
第１の触媒層は、触媒担体粒子を有しており、このような触媒担体粒子としては、例えば、金属酸化物担体粒子、例えばアルミニウム、ジルコニウム、セリウム、イットリウム、希土類元素等から成る群より選択される１種以上の金属の酸化物の粒子であってよい。
(Catalyst carrier particles)
The first catalyst layer has catalyst carrier particles, and such catalyst carrier particles are selected from the group consisting of, for example, metal oxide carrier particles such as aluminum, zirconium, cerium, yttrium, and rare earth elements. It may be one or more metal oxide particles.
（任意的成分）
第２の触媒層は、上記の貴金属、水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子に加えて、任意的にその他の成分を含有していてもよい。
(Optional ingredient)
The second catalyst layer may optionally contain other components in addition to the noble metal, the alkaline earth metal derived from the water-insoluble alkaline earth metal salt, and the catalyst support particles.
［ゾーンコート構成］
第１及び第２の触媒層の少なくとも一方は、その全長にわたって同一の組成を有してもよいし、排ガス流れの上流側である前段部と、下流側である後段部とに２分して、両者の組成を異なるものとする、いわゆるゾーンコート構成としてもよい。
[Zone coat configuration]
At least one of the first and second catalyst layers may have the same composition over its entire length, or it is divided into a front stage part upstream of the exhaust gas flow and a rear stage part downstream. Also, a so-called zone coat configuration in which the compositions of both are different may be employed.
第１及び第２の触媒層の少なくとも一方をゾーンコート構成とする場合の両者の長さ比としては、前段部及び後段部の合計の長さに対する前段部の長さの割合として、例えば、５％以上、１０％以上、１５％以上、又は２０％以上とすることができ、例えば、７５％以下、５０％以下、４５％以下、又は４０％以下とすることができる。 The ratio of the lengths of the first and second catalyst layers in the case of a zone coat configuration is the ratio of the length of the front part to the total length of the front part and the rear part, for example, 5 %, 10%, 15%, or 20%, for example, 75% or less, 50% or less, 45% or less, or 40% or less.
第１及び第２の触媒層の少なくとも一方をゾーンコート構成とする場合、前段部及び後段部のうちの少なくとも１つが本発明の要件を充足していればよく、前段部及び後段部の双方が、本発明の要件を充足することが好ましい。なお、ゾーンコートの前段部に含有される貴金属、例えばロジウムの濃度は、後段部に含有される貴金属の濃度よりも高いことが貴金属の有効利用のために好ましいことがある。 When at least one of the first and second catalyst layers has a zone coat configuration, it is sufficient that at least one of the front part and the rear part satisfies the requirements of the present invention, and both the front part and the rear part are It is preferable to satisfy the requirements of the present invention. In addition, it may be preferable for the effective use of a noble metal that the density | concentration of the noble metal contained in the front | former part of a zone coat, for example, rhodium, is higher than the density | concentration of the noble metal contained in a back | latter stage part.
［第１の触媒層及び第２の触媒層の位置］
本発明の排ガス浄化触媒における第１の触媒層及び第２の触媒層は、それぞれ、基材上に存在してもよいし、第１の触媒層及び第２の触媒層のうちのいずれか一層が基材を構成しており、触媒層を構成している基材の上に他の触媒層が存在していてもよい。本明細書においては、以下、基材が、第１の触媒層及び第２の触媒層とは別の材料として存在する場合と、第１の触媒層及び第２の触媒層のうちのいずれか一層が基材を構成している場合と、を包含して、「基材」の語を用いて参照する。
[Position of first catalyst layer and second catalyst layer]
The first catalyst layer and the second catalyst layer in the exhaust gas purification catalyst of the present invention may be present on the substrate, respectively, or any one of the first catalyst layer and the second catalyst layer. Constitutes a base material, and another catalyst layer may be present on the base material constituting the catalyst layer. In the present specification, hereinafter, when the base material exists as a material different from the first catalyst layer and the second catalyst layer, any one of the first catalyst layer and the second catalyst layer is used. Reference is made to the term “substrate”, including the case where one layer constitutes a substrate.
基材は、ハニカム基材であってよい。ハニカム基材の形状は、典型的には、略円柱状又は略多角柱状の外形を有し、軸方向に連通する多数のセルを有していてよい。 The substrate may be a honeycomb substrate. The shape of the honeycomb substrate typically has a substantially columnar or polygonal outer shape, and may have a large number of cells communicating in the axial direction.
基材を構成する材料は、例えば、金属、セラミックス（例えばコージェライト）、金属酸化物粒子（例えば、アルミナ粒子、セリア粒子、ゼオライト粒子）等であってよい。 The material constituting the base material may be, for example, metal, ceramics (for example, cordierite), metal oxide particles (for example, alumina particles, ceria particles, zeolite particles) and the like.
第１の触媒層及び第２の触媒層は、どちらが下層でどちらが上層であってもよい。しかしながら、第１の触媒層を下層とし、該第１の触媒層上に第２の触媒層を有する構成とすることが、より効率的な浄化能を発現する観点から、好ましい。この場合、基材上に、第１の触媒層及び第２の触媒層をこの順に有することができ、又は第１の触媒層が基材を構成し、この第１の触媒層を構成している基材上に第２の触媒層を有することができる。 The first catalyst layer and the second catalyst layer may be either the lower layer or the upper layer. However, it is preferable that the first catalyst layer is a lower layer and the second catalyst layer is provided on the first catalyst layer from the viewpoint of expressing more efficient purification ability. In this case, the first catalyst layer and the second catalyst layer can be provided in this order on the substrate, or the first catalyst layer constitutes the substrate, and the first catalyst layer constitutes the first catalyst layer. A second catalyst layer can be provided on the substrate.
＜排ガス浄化触媒の製造方法＞
上記のような本発明の排ガス浄化触媒は、パラジウム前駆体、水溶性アルカリ土類金属塩、及び触媒担体粒子を含有する第１の塗工用組成物から前記第１の触媒層を形成すること、及びロジウム前駆体、パラジウム前駆体、水不溶性アルカリ土類金属塩、及び触媒担体粒子を含有する第２の塗工用組成物から第２の触媒層を形成することを含む方法によって製造されてよい。
<Method for producing exhaust gas purification catalyst>
The exhaust gas purification catalyst of the present invention as described above forms the first catalyst layer from a first coating composition containing a palladium precursor, a water-soluble alkaline earth metal salt, and catalyst carrier particles. And forming a second catalyst layer from a second coating composition comprising a rhodium precursor, a palladium precursor, a water-insoluble alkaline earth metal salt, and catalyst support particles. Good.
この本発明の方法において、水溶性及び水不溶性のアルカリ土類金属塩の種類及び量、貴金属の種類及び量、触媒層の構成等については、本発明の排ガス浄化触媒に関する記載を参照できる。 In the method of the present invention, the description regarding the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be referred to for the kind and amount of the water-soluble and water-insoluble alkaline earth metal salt, the kind and amount of the noble metal, the structure of the catalyst layer, and the like.
また、本発明の排ガス浄化触媒で用いられる第１及び第２の塗工用組成物は、本発明の排ガス浄化触媒に関して説明した触媒担体粒子を含有していても、含有していなくてもよい。 In addition, the first and second coating compositions used in the exhaust gas purification catalyst of the present invention may or may not contain the catalyst carrier particles described for the exhaust gas purification catalyst of the present invention. .
基材が、第１の触媒層及び第２の触媒層とは別の材料として存在する排ガス浄化触媒、すなわち基材上に第１の触媒層及び第２の触媒層を任意の順で有する排ガス浄化触媒は、例えば、基材に対して、第１及び第２の触媒層を任意の順で形成して、製造することができる。 Exhaust gas purification catalyst whose base material exists as a material different from the first catalyst layer and the second catalyst layer, that is, exhaust gas having the first catalyst layer and the second catalyst layer on the base material in any order. The purification catalyst can be produced, for example, by forming the first and second catalyst layers in any order with respect to the substrate.
第１の触媒層及び第２の触媒層のうちのいずれか一層が基材を構成している排ガス浄化触媒は、例えば、触媒担体粒子から構成された基材に対して、パラジウム前駆体、及び水不溶性アルカリ土類金属塩を含有する第１の塗工用組成物をコートして、パラジウム及びアルカリ土類金属を担持している第１の触媒層を形成した後、この触媒層に対して、ロジウム前駆体、パラジウム前駆体、及び水不溶性アルカリ土類金属塩に加えて、触媒担体粒子を更に含有する第２の塗工用組成物、すなわちスラリーの形態の第２の塗工用組成物をコートして、第２の触媒層を形成することによって、製造することができる。第１の触媒層の形成工程と第２の触媒層の形成工程とは逆の順で行ってもよいい。 The exhaust gas purifying catalyst in which any one of the first catalyst layer and the second catalyst layer constitutes a base material, for example, a palladium precursor with respect to the base material composed of catalyst support particles, and After coating the first coating composition containing the water-insoluble alkaline earth metal salt to form the first catalyst layer supporting palladium and the alkaline earth metal, , A rhodium precursor, a palladium precursor, and a water-insoluble alkaline earth metal salt, and further containing a catalyst support particle, ie, a second coating composition in the form of a slurry To form a second catalyst layer. The first catalyst layer forming step and the second catalyst layer forming step may be performed in the reverse order.
以下、基材に対して、第１の触媒層及び第２の触媒層をこの順で形成する場合を例として、本発明の排ガス浄化触媒の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described in detail by taking as an example the case where the first catalyst layer and the second catalyst layer are formed in this order on the substrate.
［第１の触媒層の形成工程］
第１の触媒層の形成工程は、パラジウム前駆体、及び水溶性アルカリ土類金属塩を含有する第１の塗工用組成物を用いて、第１の触媒層を形成する工程である。具体的には、基材上に、第１の塗工用組成物を塗布し、次いで焼成することにより、第１の触媒層を形成することができる。
[First catalyst layer forming step]
The step of forming the first catalyst layer is a step of forming the first catalyst layer using a first coating composition containing a palladium precursor and a water-soluble alkaline earth metal salt. Specifically, the first catalyst layer can be formed by applying the first coating composition on the substrate and then baking the composition.
第１の塗工用組成物は、少なくとも、パラジウム前駆体、水溶性アルカリ土類金属塩、触媒担体粒子を含有する。第１の塗工用組成物は、上記以外に、バインダー等を含んでいてよい。 The first coating composition contains at least a palladium precursor, a water-soluble alkaline earth metal salt, and catalyst carrier particles. In addition to the above, the first coating composition may contain a binder and the like.
パラジウム前駆体としては、例えば、パラジウムを含む所望の貴金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、ジケト鎖体等であってよい。金属酸化物担体は、所望の金属酸化物担体の粒子であってよい。バインダーとしては、例えば、ベーマイト等の永続的バインダー及び有機ポリマー等の一時的バインダーを例示することができる。組成物の媒体としては水が適当である。 The palladium precursor may be, for example, a chloride, nitrate, sulfate, diketo chain or the like of a desired noble metal containing palladium. The metal oxide support may be particles of the desired metal oxide support. Examples of the binder include a permanent binder such as boehmite and a temporary binder such as an organic polymer. Water is a suitable medium for the composition.
第１の塗工用組成物の濃度は、形成すべき第１の触媒層の所望の膜厚に応じて、適宜に設定されてよい。 The concentration of the first coating composition may be appropriately set according to the desired film thickness of the first catalyst layer to be formed.
基材上への第１の塗工用組成物の塗布は、例えば、公知の浸漬法、押上げ法、吸引法等によって行ってよい。浸漬法は、基材を組成物中に浸漬することによって行うことができる。浸漬法における浸漬時間は任意であり、例えば１分以上２時間以下とすることができる。押上げ法は、基材のセル孔が鉛直方向となるように保持された基材の下側に配置した組成物を押し上げることによって、行うことができる。吸引法は、セル孔が鉛直方向となるように保持された基材の上側端又は下側端に組成物を配置し、反対側端から吸引することによって、行うことができる。 Application | coating of the 1st composition for a coating on a base material may be performed by the well-known dipping method, the raising method, a suction method, etc., for example. The dipping method can be performed by dipping the substrate in the composition. The immersion time in the immersion method is arbitrary, and can be, for example, from 1 minute to 2 hours. The pushing-up method can be performed by pushing up the composition disposed on the lower side of the base material held so that the cell holes of the base material are in the vertical direction. The suction method can be performed by placing the composition on the upper end or the lower end of the substrate held so that the cell holes are in the vertical direction and sucking from the opposite end.
焼成は、例えば１００℃以上又は２００℃以上、例えば５００℃以下又は４００℃以下の温度において、例えば０．２５時間以上又は０．５時間以上、例えば３．０時間以下又は２．０時間以下の時間加熱する方法によることができる。 Firing is, for example, at a temperature of 100 ° C. or higher or 200 ° C. or higher, for example 500 ° C. or lower or 400 ° C. or lower, for example 0.25 hours or longer or 0.5 hours or longer, for example 3.0 hours or shorter or 2.0 hours or shorter. It can depend on the method of heating for hours.
［第２の触媒層の形成工程］
第２の触媒層の形成工程は、上記第１の触媒層の形成工程によって形成された第１の触媒層上に、第２の塗工用組成物を塗布し、次いで焼成することにより、行うことができる。
[Second Catalyst Layer Forming Step]
The second catalyst layer forming step is performed by applying the second coating composition on the first catalyst layer formed by the first catalyst layer forming step, and then baking the composition. be able to.
第２の触媒層の形成工程は、上記第１の塗工用組成物の代わりに第２の塗工用組成物を用いる他は、上記第１の触媒層の形成工程と略同様にして行うことができる。 The formation step of the second catalyst layer is performed in substantially the same manner as the formation step of the first catalyst layer, except that the second coating composition is used instead of the first coating composition. be able to.
第２の塗工用組成物は、ロジウム前駆体を更に含む他は、上記第１の塗工用組成物と略同様であってよい。ロジウム前駆体としては、ロジウムの塩化物、硝酸塩、硫酸塩、ジケト鎖体等であってよい。 The second coating composition may be substantially the same as the first coating composition except that it further includes a rhodium precursor. The rhodium precursor may be rhodium chloride, nitrate, sulfate, diketo chain and the like.
《実施例１、及び比較例１〜３》
〈実施例１〉
以下のように、実施例１の排ガス浄化触媒を作成し、それについて新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能を評価した。
<< Example 1 and Comparative Examples 1-3 >>
<Example 1>
The exhaust gas purification catalyst of Example 1 was prepared as follows, and the HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state were evaluated.
（基材）
基材としては、下記のセラミック製ハニカム基材を用いた。
セル数： ９００ｃｐｓｉ（≒１４０セル／ｃｍ２）、
セル壁厚： ２．５ｍｉｌ（≒０．０６ｍｍ）
セル形状： スクエアセル
直径： ９３ｍｍφ
長さ： １０５ｍｍ
容量： ０．７Ｌ
(Base material)
The following ceramic honeycomb substrate was used as the substrate.
Number of cells: 900 cpsi (≈140 cells / cm 2 ),
Cell wall thickness: 2.5 mil (≒ 0.06mm)
Cell shape: Square cell Diameter: 93mmφ
Length: 105mm
Capacity: 0.7L
（塗工用スラリーの調製）
以下の成分を水に溶解又は分散させて、塗工用スラリーを調製した。
Ｐｄ前駆体： 硝酸パラジウム
Ｒｈ前駆体： 硝酸ロジウム
水溶性アルカリ土類金属塩： 酢酸バリウム
水不溶性アルカリ土類金属塩： 硫酸バリウム
アルミナ： 粒径３０ｎｍのアルミナ粒子
セリア−ジルコニア： 粒径１０ｎｍのセリア−ジルコニア粒子
(Preparation of slurry for coating)
The following components were dissolved or dispersed in water to prepare a coating slurry.
Pd precursor: Palladium nitrate Rh precursor: Rhodium nitrate Water-soluble alkaline earth metal salt: Barium acetate Water-insoluble alkaline earth metal salt: Barium sulfate Alumina: Alumina particles with a particle size of 30 nm Ceria-zirconia: Ceria with a particle size of 10 nm Zirconia particles
塗工用スラリーは、第１の触媒層（下層）用、第２の触媒層前段部（上層前段部）用、及び第２の触媒層後段部（上層後段部）用の３種類を調製した。 Three types of slurry for coating were prepared for the first catalyst layer (lower layer), the second catalyst layer front part (upper layer front part), and the second catalyst layer rear part (upper layer rear part). .
（触媒の製造）
基材上に、各層形成用の塗工用スラリーを浸漬法によって塗布した後に焼成するサイクルを繰り返す手法により、所定の排ガス浄化触媒を製造した。第１の触媒層の塗工長さは１０５ｍｍ（ハニカム基材の全長と同じ）であり、第２の触媒層の塗工長さは、前段部３５ｍｍ及び後段部７０ｍｍとした。第１の触媒層の塗工はハニカム基材の全部を塗工用スラリー中に浸漬する手法により行った。第２の触媒層の前段部及び後段部の塗工は、第１の触媒層を形成したハニカム基材を、排ガス流れの上流側又は下流側から、それぞれ、所定の長さだけ塗工用スラリー中に浸漬する手法により行った。
(Manufacture of catalyst)
A predetermined exhaust gas purifying catalyst was produced by a method of repeating a cycle of applying a slurry for coating for forming each layer on the base material by a dipping method and then firing. The coating length of the first catalyst layer was 105 mm (same as the total length of the honeycomb substrate), and the coating length of the second catalyst layer was 35 mm for the front stage and 70 mm for the back stage. The first catalyst layer was applied by a method in which the entire honeycomb substrate was immersed in the coating slurry. The coating of the first and second stages of the second catalyst layer is performed by applying a slurry for coating the honeycomb base material on which the first catalyst layer is formed to a predetermined length from the upstream side or the downstream side of the exhaust gas flow. It was performed by the method of dipping in.
実施例１の排ガス浄化触媒における第１の触媒層、第２の触媒層前段部、及び第２の触媒層後段部の組成は下記のとおりであった。 The compositions of the first catalyst layer, the second catalyst layer front part, and the second catalyst layer rear part in the exhaust gas purification catalyst of Example 1 were as follows.
（第１の触媒層（下層））
パラジウム： ０．４ｇ／基材−Ｌ
バリウム： １０．０ｇ／基材−Ｌ（酢酸バリウムとして計算）
アルミナ： ２０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ７０．０ｇ／基材−Ｌ
(First catalyst layer (lower layer))
Palladium: 0.4 g / base material-L
Barium: 10.0 g / base material-L (calculated as barium acetate)
Alumina: 20.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 70.0 g / base material-L
（第２の触媒層前段部（上層前段部））
パラジウム： ４．０ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして計算）
アルミナ： ４０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ６５．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer front part (upper layer front part))
Palladium: 4.0 g / base material-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (calculated as barium sulfate)
Alumina: 40.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 65.0 g / base material-L
（第２の触媒層後段部（上層後段部））
パラジウム： １．５ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして計算）
アルミナ： ４０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ６５．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer rear part (upper layer rear part))
Palladium: 1.5g / base-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (calculated as barium sulfate)
Alumina: 40.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 65.0 g / base material-L
（新触状態におけるＨＣ浄化能評価）
上記で調製した触媒を、排気量０．７Ｌのエンジンを有する実車量に搭載し、ＪＣ０８Ｃモード法及びＪＣ０８Ｈモード法に準拠して、走行１ｋｍ当たりの非メタン炭化水素の排出量を測定した。
(Evaluation of HC purification ability under new touch condition)
The catalyst prepared above was mounted on an actual vehicle having an engine with a displacement of 0.7 L, and the emission of non-methane hydrocarbons per 1 km of travel was measured in accordance with the JC08C mode method and the JC08H mode method.
（劣触状態におけるＮＯｘ浄化能評価）
実施例１の触媒を、排気量４．６Ｌの実エンジンに装着し、触媒床温度を９５０℃として５０時間の劣化処理を行った。
(Evaluation of NOx purification capacity in inferior condition)
The catalyst of Example 1 was mounted on an actual engine having a displacement of 4.6 L, and the catalyst bed temperature was set to 950 ° C., and deterioration treatment was performed for 50 hours.
上記劣化処理後の触媒を、排気量０．７Ｌのエンジンを有する実車量に搭載し、ＪＣ０８Ｃモード法及びＪＣ０８Ｈモード法に準拠して、走行１ｋｍ当たりのＮＯｘの排出量を測定した。 The catalyst after the deterioration treatment was mounted on an actual vehicle having an engine with a displacement of 0.7 L, and the NOx emission per 1 km traveled was measured in accordance with the JC08C mode method and the JC08H mode method.
〈比較例１〉
硫酸バリウムと酢酸バリウムを入れ替えたこと、すなわち第１の触媒層を得るために硫酸バリウムを用い、かつ第２の触媒層を得るために酢酸バリウムを用いたことを除いて、実施例１と同様にして比較例１の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<Comparative example 1>
Same as Example 1 except that barium sulfate and barium acetate were replaced, that is, barium sulfate was used to obtain the first catalyst layer and barium acetate was used to obtain the second catalyst layer. The exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1 was produced and evaluated.
〈比較例２〉
硫酸バリウムの代わりに酢酸バリウムを用いたこと、すなわち第１の触媒層及び第２の触媒層の両方を得るために酢酸バリウムを用いたことを除いて、実施例１と同様にして比較例２の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<Comparative example 2>
Comparative Example 2 in the same manner as in Example 1 except that barium acetate was used instead of barium sulfate, that is, barium acetate was used to obtain both the first catalyst layer and the second catalyst layer. Exhaust gas purification catalysts were manufactured and evaluated.
〈比較例３〉
酢酸バリウムの代わりに硫酸バリウムを用いたこと、すなわち第１の触媒層及び第２の触媒層の両方を得るために硫酸バリウムを用いたことを除いて、実施例１と同様にして比較例３の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<Comparative Example 3>
Comparative Example 3 in the same manner as in Example 1 except that barium sulfate was used instead of barium acetate, that is, barium sulfate was used to obtain both the first catalyst layer and the second catalyst layer. Exhaust gas purification catalysts were manufactured and evaluated.
実施例１、及び比較例１〜３の結果を、下記の表１に示す。なお、この表１では、バリウム濃度及びパラジウム濃度を基材１リットル当たりのモル数として示している。 The results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below. In Table 1, barium concentration and palladium concentration are shown as the number of moles per liter of the base material.
この表１からは、実施例１では、新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能の両方に優れていることが理解される。 From Table 1, it is understood that Example 1 is excellent in both the HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state.
これに対して、第１の触媒層を得るために硫酸バリウムを用い、かつ第２の触媒層を得るために酢酸バリウムを用いた比較例１の排ガス浄化触媒では、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能が劣っていた。これは、酢酸バリウムに由来するバリウムが、ロジウムを有する第２の触媒層に存在していたために、このバリウムが耐久過程においてロジウムの近傍に移動し、それによってロジウムの活性が低下したことによると考えられる。 On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1 using barium sulfate for obtaining the first catalyst layer and using barium acetate for obtaining the second catalyst layer, the NOx purification ability in the inferior state Was inferior. This is because barium derived from barium acetate was present in the second catalyst layer having rhodium, and this barium moved to the vicinity of rhodium in the endurance process, thereby reducing the activity of rhodium. Conceivable.
また、第１及び第２の触媒層の両方を得るために酢酸バリウムを用いた比較例２の排ガス浄化触媒では、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能が劣っていた。これは、酢酸バリウムに由来するバリウムが、耐久によって、ロジウムを有する第２の触媒層に存在していたために、このバリウムが耐久過程においてロジウムの近傍に移動し、それによってロジウムの活性が低下したことによると考えられる。 Moreover, in the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 2 using barium acetate to obtain both the first and second catalyst layers, the NOx purification ability in an inferior state was inferior. This is because barium derived from barium acetate was present in the second catalyst layer having rhodium due to durability, so that this barium moved to the vicinity of rhodium during the durability process, thereby reducing the activity of rhodium. It is thought that.
また、第１及び第２の触媒層の両方を得るために硫酸バリウムを用いた比較例３の排ガス浄化触媒では、新触状態のＨＣ浄化能が劣っていた。これは、硫酸バリウムに由来するバリウムは焼成工程を経ても酸化バリウムまで分解される割合が低く、それによって新触状態において、パラジウム近傍に存在する酸化バリウムが不足し、それによってパラジウムのＨＣ被毒及びＮＯｘ吸蔵量の不足が生じたことによると考えられる。 In addition, the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 3 using barium sulfate to obtain both the first and second catalyst layers was inferior in the new catalytic state HC purification ability. This is because barium derived from barium sulfate has a low rate of being decomposed to barium oxide even after the firing step, so that, in the new contact state, barium oxide present in the vicinity of palladium is insufficient, thereby causing HC poisoning of palladium. This is considered to be due to the shortage of NOx storage amount.
《実施例２、及び比較例４》
〈実施例２〉
第１の触媒層、第２の触媒層前段部、及び第２の触媒層後段部の組成を下記のようにしたことを除いて実施例１と同様にして、実施例２の排ガス浄化触媒を作成し、それについて新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能を評価した。
<< Example 2 and Comparative Example 4 >>
<Example 2>
The exhaust gas purification catalyst of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the compositions of the first catalyst layer, the second catalyst layer front part, and the second catalyst layer rear part were as follows. The HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state were evaluated.
（第１の触媒層（下層））
パラジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（酢酸バリウムとして）
アルミナ： ４０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ３５．０ｇ／基材−Ｌ
(First catalyst layer (lower layer))
Palladium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium acetate)
Alumina: 40.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 35.0 g / base material-L
（第２の触媒層前段部（上層前段部））
パラジウム： １．４ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）
アルミナ： ３０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ２５．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer front part (upper layer front part))
Palladium: 1.4g / base-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium sulfate)
Alumina: 30.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 25.0 g / base material-L
（第２の触媒層後段部（上層後段部））
パラジウム： ０．８ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）
アルミナ： ３０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ６０．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer rear part (upper layer rear part))
Palladium: 0.8g / base-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium sulfate)
Alumina: 30.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 60.0 g / base material-L
〈比較例４〉
第１の触媒層のバリウム担持量を１．０ｇ／基材−Ｌ（酢酸バリウムとして）にしたこと、すなわち第１の触媒層のバリウム担持量を５分の１にしたことを除いて、実施例２と同様にして比較例４の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<Comparative example 4>
Except that the amount of barium supported on the first catalyst layer was 1.0 g / base material-L (as barium acetate), that is, the amount of barium supported on the first catalyst layer was reduced to 1/5. The exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 4 was produced and evaluated in the same manner as in Example 2.
実施例２、及び比較例４の結果を、下記の表２に示す。なお、この表２では、バリウム濃度及びパラジウム濃度を基材１リットル当たりのモル数として示している。 The results of Example 2 and Comparative Example 4 are shown in Table 2 below. In Table 2, the barium concentration and the palladium concentration are shown as the number of moles per liter of the base material.
この表２からは、実施例２では、新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能の両方に優れていることが理解される。 From Table 2, it is understood that Example 2 is excellent in both the HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state.
これに対して、第１の触媒層を得るために酢酸バリウムの量が極端に少なかった比較例４の排ガス浄化触媒では、新触状態におけるＨＣ浄化能が劣っていた。これは、新触状態において、Ｐｄ近傍に存在する酸化バリウムが不足し、それによってＰｄのＨＣ被毒及びＮＯｘ吸蔵量の不足が生じたことによると考えられる。 In contrast, the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 4 in which the amount of barium acetate was extremely small in order to obtain the first catalyst layer was inferior in the HC purification ability in the new contact state. This is considered to be due to the shortage of barium oxide present in the vicinity of Pd in the new touch state, thereby causing the HC poisoning of Pd and the shortage of NOx storage.
《実施例３〜８、及び比較例５〜６》
〈実施例３〉
第１の触媒層、第２の触媒層前段部、及び第２の触媒層後段部の組成を下記のようにしたことを除いて実施例１と同様にして、実施例３の排ガス浄化触媒を作成し、それについて新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能を評価した。
<< Examples 3-8 and Comparative Examples 5-6 >>
<Example 3>
The exhaust gas purification catalyst of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the compositions of the first catalyst layer, the second catalyst layer front part, and the second catalyst layer rear part were as follows. The HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state were evaluated.
（第１の触媒層（下層））
パラジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（酢酸バリウムとして）
アルミナ： ４０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ３５．０ｇ／基材−Ｌ
(First catalyst layer (lower layer))
Palladium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium acetate)
Alumina: 40.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 35.0 g / base material-L
（第２の触媒層前段部（上層前段部））
パラジウム： １．４ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）
アルミナ： ３０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ２５．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer front part (upper layer front part))
Palladium: 1.4g / base-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium sulfate)
Alumina: 30.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 25.0 g / base material-L
（第２の触媒層後段部（上層後段部））
パラジウム： ０．８ｇ／基材−Ｌ
ロジウム： ０．１ｇ／基材−Ｌ
バリウム： ５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）
アルミナ： ３０．０ｇ／基材−Ｌ
セリア−ジルコニア： ６０．０ｇ／基材−Ｌ
(Second catalyst layer rear part (upper layer rear part))
Palladium: 0.8g / base-L
Rhodium: 0.1 g / base material-L
Barium: 5.0 g / base material-L (as barium sulfate)
Alumina: 30.0 g / base material-L
Ceria-zirconia: 60.0 g / base material-L
〈実施例４〜６及び比較例５〉
下層に用いるバリウムの量を、５．０ｇ／基材−Ｌ（酢酸バリウムとして）から、それぞれ４．０ｇ、３．０ｇ、２．０ｇ、及び１．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）に変更したことを除いて、実施例３と同様にして、実施例４〜６及び比較例５の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<Examples 4 to 6 and Comparative Example 5>
The amount of barium used in the lower layer was changed from 5.0 g / base material-L (as barium acetate) to 4.0 g, 3.0 g, 2.0 g, and 1.0 g / base material-L (as barium sulfate), respectively. Exhaust gas purification catalysts of Examples 4 to 6 and Comparative Example 5 were produced and evaluated in the same manner as in Example 3 except that the above was changed.
実施例３〜６及び比較例５の結果を、下記の表３に示す。なお、この表３では、バリウム濃度及びパラジウム濃度を基材１リットル当たりのモル数として示している。 The results of Examples 3 to 6 and Comparative Example 5 are shown in Table 3 below. In Table 3, the barium concentration and the palladium concentration are shown as the number of moles per liter of the base material.
この表３からは、実施例３〜６では、新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能の両方に優れていることが理解される。 From Table 3, it is understood that Examples 3 to 6 are excellent in both the HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state.
これに対して、第１の触媒層を得るために酢酸バリウムの量が極端に少なかった比較例５の排ガス浄化触媒では、新触状態におけるＨＣ浄化能が劣っていた。これは、新触状態において、パラジウム近傍に存在する酸化バリウムが不足し、それによってパラジウムのＨＣ被毒及びＮＯｘ吸蔵量の不足が生じたことによると考えられる。 On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 5 in which the amount of barium acetate was extremely small in order to obtain the first catalyst layer, the HC purification ability in the new contact state was inferior. This is considered to be due to the shortage of barium oxide present in the vicinity of palladium in the new contact state, thereby causing the HC poisoning of palladium and the shortage of NOx occlusion.
《実施例４、及び７〜８、並びに比較例６》
〈実施例７〜９及び比較例６〉
第２の触媒層に用いるバリウムの量を、５．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）から、それぞれ４．０ｇ、３．０ｇ、２．０ｇ、及び１．０ｇ／基材−Ｌ（硫酸バリウムとして）に変更したことを除いて、実施例４と同様にして、実施例７〜８、及び比較例６の排ガス浄化触媒を製造し、そして評価した。
<< Examples 4 and 7-8, and Comparative Example 6 >>
<Examples 7 to 9 and Comparative Example 6>
The amount of barium used for the second catalyst layer was changed from 5.0 g / base-L (as barium sulfate) to 4.0 g, 3.0 g, 2.0 g, and 1.0 g / base-L (respectively). Exhaust gas purification catalysts of Examples 7 to 8 and Comparative Example 6 were produced and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the catalyst was changed to (as barium sulfate).
実施例４、及び７〜９、並びに比較例６の結果を、下記の表４に示す。なお、この表４では、バリウム濃度及びパラジウム濃度を基材１リットル当たりのモル数として示している。 The results of Examples 4 and 7 to 9 and Comparative Example 6 are shown in Table 4 below. In Table 4, the barium concentration and the palladium concentration are shown as the number of moles per liter of the base material.
この表４からは、実施例４、及び７〜９では、新触状態におけるＨＣ浄化能、及び劣触状態におけるＮＯｘ浄化能の両方に優れていることが理解される。 From Table 4, it is understood that Examples 4 and 7 to 9 are excellent in both the HC purification ability in the new touch state and the NOx purification ability in the inferior touch state.
これに対して、第２の触媒層を得るために硫酸バリウムの量が極端に少なかった比較例６の排ガス浄化触媒では、劣触状態におけるＮＯｘ浄化能が劣っていた。これは、これは、
酢酸バリウムに由来するバリウムが、耐久によって移動し、それによって第１及び第２の触媒層中に存在するバリウムの絶対量が不足したことによると考えられる。
On the other hand, in the exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 6 in which the amount of barium sulfate was extremely small in order to obtain the second catalyst layer, the NOx purification ability in an inferior state was inferior. This is this
It is considered that the barium derived from barium acetate migrates due to endurance, and thereby the absolute amount of barium present in the first and second catalyst layers is insufficient.
Claims (9)
ロジウム、パラジウム、水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属、及び触媒担体粒子を含有する第２の触媒層
を有し、
前記水溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の触媒層中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上であり、かつ
前記水不溶性アルカリ土類金属塩に由来するアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の触媒層中のパラジウム原子１モルに対して、１．０モル以上である、
排ガス浄化触媒。 A first catalyst layer containing palladium, an alkaline earth metal derived from a water-soluble alkaline earth metal salt, and catalyst carrier particles; and an alkaline earth metal derived from rhodium, palladium, a water-insoluble alkaline earth metal salt, And a second catalyst layer containing catalyst support particles,
The alkaline earth metal derived from the water-soluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second catalyst layers, and the water-insoluble alkaline earth metal The alkaline earth metal derived from the metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium atoms in the first and second catalyst layers.
Exhaust gas purification catalyst.
前記前段部に含有されるロジウムの濃度が、前記後段部に含有される貴金属の濃度よりも高い、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。 The second catalyst layer has an upstream upstream portion and a downstream downstream portion with respect to the exhaust gas flow direction, and the concentration of rhodium contained in the upstream portion is included in the downstream portion. Higher than the concentration of precious metals,
The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 4.
ロジウム前駆体、パラジウム前駆体、及び水不溶性アルカリ土類金属塩を含有する第２の塗工用組成物から第２の触媒層を形成すること
を含み、
前記水溶性アルカリ土類金属塩のアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の塗工用組成物中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上であり、かつ
前記水不溶性アルカリ土類金属塩のアルカリ土類金属が、前記第１及び第２の塗工用組成物中のパラジウム１モルに対して、１．０モル以上である、
排ガス浄化触媒の製造方法。 Forming a first catalyst layer from a first coating composition comprising a palladium precursor and a water-soluble alkaline earth metal salt; and a rhodium precursor, a palladium precursor, and a water-insoluble alkaline earth metal Forming a second catalyst layer from a second coating composition containing a salt,
The alkaline earth metal of the water-soluble alkaline earth metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second coating compositions, and the water-insoluble alkaline earth The alkaline earth metal of the metal salt is 1.0 mol or more with respect to 1 mol of palladium in the first and second coating compositions.
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
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