JP2019150781A - Exhaust gas treatment member - Google Patents

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Abstract

To provide an exhaust gas treatment member and the like which can further reduce an ignition temperature of an air-fuel mixture of fuel and air in an engine.SOLUTION: The exhaust gas treatment member comprises at least: a base material 10 arranged in an exhaust gas flow path; a first catalyst layer 11 including platinum and palladium provided on the base material 10 and arranged at an upstream side of the exhaust gas flow path; a second catalyst layer 12 including platinum and palladium provided on the base material 10 and arranged at a downstream side of the exhaust gas flow path; and a third catalyst layer 13 including platinum and palladium arranged on the first and second catalyst layers 11 and 12. For total densities of platinum and palladium in the catalyst layers, the total densities are highest in the first catalyst layer 11 and lowest in the second catalyst layer 12, density ratios (Pt/Pd) of platinum to palladium in the first and second catalyst layers 11 and 12 are equal to 1.0 or more and 3.5 or less, and a density ratio (Pt/Pd) of platinum to palladium in the third catalyst layer 13 is equal to 2.5 or more and 6.0 or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は環境技術に関し、排ガス処理部材に関する。   The present invention relates to environmental technology, and relates to an exhaust gas treatment member.

リーンバーン型ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の燃焼機関で燃料が希薄燃焼して排出される排ガスは、様々な有害物質を含んでいる。有害物質は、炭化水素(HC)、可溶性有機成分(SOF:Soluble Organic Fraction)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、及び煤等、大気汚染防止法で規制されている成分を含む。   Exhaust gas emitted by lean combustion of fuel in combustion engines such as lean burn gasoline engines and diesel engines contains various harmful substances. Hazardous substances include hydrocarbons (HC), soluble organic components (SOF), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and soot that are regulated by the Air Pollution Control Law. Including.

そのため、排ガス中の煤やSOF等の有害微粒子成分を減らすために、排ガス流路中にフィルターが配置されている。しかし、フィルターに有害微粒子成分が堆積すると、フィルターが目詰まりする。そのため、フィルターに堆積した有害微粒子成分を燃焼して除去するために、排ガスの熱及び二酸化窒素(NO2)を利用することが検討されている(例えば、特許文献1から6参照。)。 Therefore, a filter is disposed in the exhaust gas flow path in order to reduce harmful particulate components such as soot and SOF in the exhaust gas. However, when harmful particulate components accumulate on the filter, the filter becomes clogged. Therefore, in order to burn and remove harmful particulate components deposited on the filter, it has been studied to use the heat of exhaust gas and nitrogen dioxide (NO 2 ) (see, for example, Patent Documents 1 to 6).

排ガスの温度を上昇させ、二酸化窒素(NO2)の濃度を上昇させるために、エンジンとフィルターの間の排ガス流路に酸化触媒を備える部材が配置される。酸化触媒は、排ガスに含まれる炭化水素(HC)を酸化して、排ガスの温度を上昇させる。また、酸化触媒は排ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化し、二酸化窒素(NO2)の濃度を上昇させる。さらに、フィルターに到達する排ガスの温度を上昇させるために、エンジンに供給される燃料を増やして、酸化触媒で酸化される炭化水素(HC)の量を増やすことなどにより、フィルターに堆積した有害微粒子成分を燃焼させたりしている。 In order to increase the temperature of the exhaust gas and increase the concentration of nitrogen dioxide (NO 2 ), a member having an oxidation catalyst is disposed in the exhaust gas flow path between the engine and the filter. The oxidation catalyst oxidizes hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas and raises the temperature of the exhaust gas. Further, the oxidation catalyst of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas is oxidized to nitrogen dioxide (NO 2), increasing the concentration of nitrogen dioxide (NO 2). In addition, in order to increase the temperature of exhaust gas reaching the filter, the amount of harmful particulates deposited on the filter is increased by increasing the amount of fuel supplied to the engine and increasing the amount of hydrocarbon (HC) oxidized by the oxidation catalyst. Ingredients are burned.

また、排ガスに含まれるNOxを、アンモニア(NH3)等の還元剤と、還元剤吸着成分を含む触媒と、を用いて窒素(N2)に選択的に還元する選択的触媒還元方法(SCR:Selective Catalytic Reduction)が提案されている。当該方法においては、還元剤吸着成分にアンモニア(NH3)が供給され、排ガスの窒素酸化物が還元剤吸着成分に吸着したアンモニア(NH3)に接することにより、下記化学式(1)から(3)に示すように、窒素酸化物が窒素(N2)に還元される。
4NO + 4NH3+ O2 → 4N2 + 6H2O ・・・(1)
2NO2 + 4NH3+ O2 → 3N2 + 6H2O ・・・(2)
NO + NO2+ 2NH3 → 2N2 + 3H2O ・・・(3)
A selective catalytic reduction method (SCR) that selectively reduces NOx contained in exhaust gas to nitrogen (N 2 ) using a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) and a catalyst containing a reducing agent adsorbing component. : Selective Catalytic Reduction) has been proposed. In this method, ammonia (NH 3 ) is supplied to the reducing agent adsorbing component, and the nitrogen oxides of the exhaust gas come into contact with the ammonia (NH 3 ) adsorbed on the reducing agent adsorbing component, whereby the following chemical formulas (1) to (3) ), The nitrogen oxides are reduced to nitrogen (N 2 ).
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (1)
2NO 2 + 4NH 3 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O (2)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (3)

上記化学式(1)から(3)で示した化学反応においては、化学式(3)で示した二酸化窒素(NO2)を利用する化学反応が優位に進行するとされている。そのため、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化することは、窒素酸化物を還元する目的においても、有用である。 In the chemical reactions represented by the chemical formulas (1) to (3), the chemical reaction using nitrogen dioxide (NO 2 ) represented by the chemical formula (3) is supposed to proceed preferentially. Therefore, oxidizing nitric oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) is also useful for the purpose of reducing nitrogen oxides.

また、NOx成分を吸着する成分を含むLNT(Lean NOx Trap)触媒にNOxを吸着させ、LNT触媒に還元剤を供給してNOxを還元浄化する方法も検討されている。NOx成分を吸着する成分としては、炭酸バリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属成分、及びセリア等の希土類成分が挙げられる。還元剤としては、空気燃料比をリッチにして燃焼したときの排ガスに含まれるHCや、排管内に噴霧された燃料が利用される。LNT触媒においては、一酸化窒素(NO)よりも二酸化窒素(NO2)のほうが効率的に還元されるため、LNT触媒の上流において一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化することが好ましい。 In addition, a method for reducing NOx by reducing NOx by adsorbing NOx to an LNT (Lean NOx Trap) catalyst containing a component that adsorbs an NOx component and supplying a reducing agent to the LNT catalyst has been studied. Examples of the component that adsorbs the NOx component include alkali metals such as barium carbonate, alkaline earth metal components, and rare earth components such as ceria. As the reducing agent, HC contained in the exhaust gas when burned with a rich air fuel ratio or fuel sprayed in the exhaust pipe is used. In an LNT catalyst, nitrogen dioxide (NO 2 ) is more efficiently reduced than nitrogen monoxide (NO), and therefore, nitric oxide (NO) is oxidized into nitrogen dioxide (NO 2 ) upstream of the LNT catalyst. It is preferable.

一方、排ガスフィルターの強制再生においては、軽油ポスト噴霧又は排ガス管軽油噴霧により、排ガスフィルターに供給される排ガス温度を高めることが行われている。酸化触媒において軽油噴霧中にフィルターに供給される排ガス温度が低下しない下限の温度を着火温度という。着火温度が低いほうが、燃費が改善する。   On the other hand, in forced regeneration of the exhaust gas filter, the exhaust gas temperature supplied to the exhaust gas filter is increased by light oil post spray or exhaust gas pipe light oil spray. The lower limit temperature at which the exhaust gas temperature supplied to the filter during light oil spraying in the oxidation catalyst does not decrease is called the ignition temperature. Lower fuel temperature improves fuel efficiency.

特開2017−501032号公報JP 2017-501032 A 特開2016−513584号公報JP, 2006-513484, A 特開2016−503344号公報JP, 2006-503344, A 特開2016−500331号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-500331 特開2008−272659号公報JP 2008-272659 A 国際公開第2014/141903号International Publication No. 2014/141903

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軽油ポスト噴霧又は排ガス管軽油噴霧による着火温度をより低温化可能な、排ガス処理部材等を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、燃費が改善可能な、排ガス処理部材等を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the waste gas processing member etc. which can lower the ignition temperature by a light oil post spray or a waste gas pipe light oil spray. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment member that can improve fuel consumption.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、積層構造の触媒層を有する排ガス処理部材において、上層側の触媒層及び下層側の触媒層中の酸化触媒の配合組成を調整することで、上記課題が解決され得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。   As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor determined the blending composition of the oxidation catalyst in the upper catalyst layer and the lower catalyst layer in the exhaust gas treatment member having the catalyst layer of the laminated structure. By adjusting, it discovered that the said subject could be solved and came to complete this invention. That is, the present invention provides various specific modes shown below.

(1)排ガス流路内に配置される基材と、前記基材上に設けられ前記排ガス流路の上流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第1触媒層と、前記基材上に設けられ前記排ガス流路の下流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第2触媒層と、前記第1及び第2触媒層上に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第3触媒層と、を少なくとも備え、各触媒層中の白金及びパラジウムの合計濃度が、前記第1触媒層で最も高く、前記第2触媒層で最も低く、前記第1及び第2触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、1.0以上3.5以下であり、前記第3触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、2.5以上6.0以下である、排ガス処理部材。 (1) A base material disposed in the exhaust gas flow path, a first catalyst layer provided on the base material and disposed on the upstream side of the exhaust gas flow path, including at least platinum and palladium, and the base material A second catalyst layer containing at least platinum and palladium disposed on the downstream side of the exhaust gas flow path, and a third catalyst containing at least platinum and palladium disposed on the first and second catalyst layers A total concentration of platinum and palladium in each catalyst layer is highest in the first catalyst layer, lowest in the second catalyst layer, and platinum relative to palladium in the first and second catalyst layers. The concentration ratio of platinum (Pt / Pd) is 1.0 or more and 3.5 or less, and the concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the third catalyst layer is 2.5 or more and 6.0 or less. , Exhaust gas treatment member.

(2)前記第2触媒層における白金に対する前記第1触媒層における白金の濃度比(第1触媒層中のPt/第2触媒層中のPt)が、2.5以上3.5以下である(1)に記載の排ガス処理部材。 (2) The concentration ratio of platinum in the first catalyst layer to platinum in the second catalyst layer (Pt in the first catalyst layer / Pt in the second catalyst layer) is 2.5 or more and 3.5 or less. The exhaust gas treatment member according to (1).

(3)前記第2触媒層におけるパラジウムに対する前記第1触媒層におけるパラジウムの濃度比(第1触媒層中のPd/第2触媒層中のPd)が、2.5以上3.5以下である(1)又は(2)に記載の排ガス処理部材。 (3) The concentration ratio of palladium in the first catalyst layer to Pd in the second catalyst layer (Pd in the first catalyst layer / Pd in the second catalyst layer) is 2.5 or more and 3.5 or less. The exhaust gas treatment member according to (1) or (2).

(4)前記基材が、ハニカム構造体を構成している(1)から(3)のいずれかに記載の排ガス処理部材。 (4) The exhaust gas treatment member according to any one of (1) to (3), wherein the base material constitutes a honeycomb structure.

(5)白金及びパラジウムが担体に担持されており、前記担体が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト及びシリカ−アルミナからなる群から選ばれる1種以上を含む(1)から(4)のいずれかに記載の排ガス処理部材。 (5) Platinum and palladium are supported on a carrier, and the carrier contains one or more selected from the group consisting of alumina, titania, zirconia, silica, boehmite, and silica-alumina. The exhaust gas treatment member according to any one of the above.

(6)前記アルミナが、γ−アルミナ、δ−アルミナ、及びθ−アルミナからなる群から選ばれる1種以上である(5)に記載の排ガス処理部材。 (6) The exhaust gas treatment member according to (5), wherein the alumina is at least one selected from the group consisting of γ-alumina, δ-alumina, and θ-alumina.

(7)前記排ガスが、ディーゼルエンジンの排ガスである(1)から(6)のいずれかに記載の排ガス処理部材。 (7) The exhaust gas treatment member according to any one of (1) to (6), wherein the exhaust gas is exhaust gas of a diesel engine.

本発明によれば、軽油ポスト噴霧又は排ガス管軽油噴霧による着火温度をより低温化可能な排ガス処理部材を提供することが可能であり、燃費性能のさらなる改善にも寄与する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the exhaust gas processing member which can lower the ignition temperature by light oil post spray or exhaust gas pipe light oil spray, and it contributes to the further improvement of fuel consumption performance.

実施形態に係る排ガス処理部材を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the exhaust gas processing member concerning an embodiment. 排ガス処理部材の変形例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the modification of an waste gas processing member. 排ガス処理部材の変形例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the modification of an waste gas processing member.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、本明細書において、「〜」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いる。例えば「1〜100」との数値範囲の表記は、その上限値「100」及び下限値「1」の双方を包含するものとする。また、他の数値範囲の表記も同様である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are examples (representative examples) of the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these. In addition, the present invention can be implemented with any modifications without departing from the scope of the invention. In the present specification, the positional relationship such as up, down, left, and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. In addition, in this specification, when a numerical value or a physical property value is put before and after using “to”, the value before and after that is used. For example, the description of a numerical range of “1 to 100” includes both the upper limit value “100” and the lower limit value “1”. This also applies to other numerical range notations.

本実施形態に係る排ガス処理部材100は、図1に示すように、排ガス流路内に配置される基材10と、基材10上に設けられ且つ排ガス流路の上流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第1触媒層11と、基材10上に設けられ且つ排ガス流路の下流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第2触媒層12と、第1及び第2触媒層11,12上に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第3触媒層13と、を少なくとも備える。したがって、本実施形態に係る排ガス処理部材100は、基材10の表面から高さ方向において少なくとも下層と上層を備える2層構造の触媒層を備えており、第1触媒層11及び第2触媒層12が下層の触媒層をなしており、第3触媒層13が上層の触媒層をなしている。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment member 100 according to the present embodiment is provided with a base material 10 disposed in the exhaust gas flow channel, and provided on the base material 10 and on the upstream side of the exhaust gas flow channel. A first catalyst layer 11 including at least platinum and palladium; a second catalyst layer 12 including at least platinum and palladium provided on the base material 10 and disposed on the downstream side of the exhaust gas flow path; And a third catalyst layer 13 including at least platinum and palladium disposed on the catalyst layers 11 and 12. Therefore, the exhaust gas treatment member 100 according to the present embodiment includes a catalyst layer having a two-layer structure including at least a lower layer and an upper layer in the height direction from the surface of the base material 10, and the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer. 12 is a lower catalyst layer, and the third catalyst layer 13 is an upper catalyst layer.

本実施形態に係る排ガス処理部材100において、各触媒層中の白金及びパラジウムの合計濃度は、第1触媒層11で最も高く、第2触媒層12で最も低くなっている。また、本実施形態に係る排ガス処理部材100において、第1及び第2触媒層11,12におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)は、1.0以上3.5以下に、第3触媒層13におけるパラジウムに対する白金の濃度比は2.5以上6.0以下に、それぞれ設定されている。本実施形態に係る排ガス処理部材100は、例えばディーゼルエンジンの下流に配置され、排ガスを処理する。   In the exhaust gas treatment member 100 according to this embodiment, the total concentration of platinum and palladium in each catalyst layer is highest in the first catalyst layer 11 and lowest in the second catalyst layer 12. In the exhaust gas treatment member 100 according to the present embodiment, the concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the first and second catalyst layers 11 and 12 is 1.0 or more and 3.5 or less, and the third catalyst. The concentration ratio of platinum to palladium in the layer 13 is set to 2.5 or more and 6.0 or less, respectively. The exhaust gas processing member 100 according to the present embodiment is disposed, for example, downstream of a diesel engine and processes exhaust gas.

基材10は、耐熱性に優れ、第1及び第2触媒層11,12を支持可能なものである限り、その種類は特に限定されない。例えば、金属、ステンレス等の合金、セラミックス、これらを組み合わせた積層構造体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、その形状、平面形状、厚さ等も、用途や要求性能等に応じて適宜設定すればよい。これらは、1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。   The type of the substrate 10 is not particularly limited as long as it is excellent in heat resistance and can support the first and second catalyst layers 11 and 12. Examples thereof include metals, alloys such as stainless steel, ceramics, and laminated structures combining these, but are not particularly limited thereto. In addition, the shape, planar shape, thickness, and the like may be appropriately set according to the application and required performance. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as appropriate.

また、基材10として、ハニカム構造体を採用することで、排ガス流中に設置する排ガス浄化用途への適用が容易となる。ハニカム構造体は、一般的には、排ガスが流れる複数のセルが長軸方向に並列して設けられたものであり、各セルの導入口から排出口に向けて排ガスが流れる。この場合、基材10は、排ガスが流れるハニカム構造体の各セルの内壁をなす。このようなハニカム構造体としては、当業界で公知のものを適宜選択することができる。例えば自動車排ガス用途におけるハニカム構造体としては、コージェライト(2MgO・2Al23・5SiO2)、シリコンカーバイド(SiC)、窒化珪素(Si34)等のセラミックモノリス担体、ステンレス製等のメタルハニカム担体、ステンレス製等のワイヤメッシュ担体、スチールウール状のニットワイヤ担体等が挙げられる。これらは、1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。なお、ハニカム構造体の外形は、例えば、円柱状、四角柱状、六角柱状、球状、ハニカム状、シート状等の任意の形状のものが選択可能であり、特に限定されない。 Further, by adopting a honeycomb structure as the base material 10, application to an exhaust gas purification application installed in the exhaust gas flow becomes easy. A honeycomb structure generally includes a plurality of cells through which exhaust gas flows are provided in parallel in the long axis direction, and the exhaust gas flows from the inlet to the outlet of each cell. In this case, the base material 10 forms an inner wall of each cell of the honeycomb structure through which exhaust gas flows. As such a honeycomb structure, those known in the art can be appropriately selected. For example, honeycomb structures for automobile exhaust gas applications include ceramic monolith carriers such as cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ), silicon carbide (SiC), and silicon nitride (Si 3 N 4 ), and metals such as stainless steel. Examples thereof include a honeycomb carrier, a wire mesh carrier made of stainless steel, and a steel wool knit wire carrier. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as appropriate. The outer shape of the honeycomb structure can be selected from any shape such as a columnar shape, a quadrangular columnar shape, a hexagonal columnar shape, a spherical shape, a honeycomb shape, and a sheet shape, and is not particularly limited.

上述したハニカム構造体のサイズは、用途や要求性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、例えば数ミリから数センチの直径(長さ)のものが好適に使用される。ハニカム構造体のセルの数(セル密度)は、処理される排ガスの種類、排ガスの流量、所望の圧力損失、及び排ガスに含まれる有害物質の所望の除去効率等に基づいて適宜設定すればよい。例えばディーゼルエンジンの排ガスを処理する場合、排ガス流に対する表面積を高く維持しつつ圧力損失の増大を抑制する等の観点から、セルの数は、好ましくは100cpsi以上500cpsi以下、より好ましくは150cpsi以上400cpsi以下である。なお、セル密度とは、ハニカム構造体を気体流路に対して直角に切断した際の断面における単位面積あたりのセル数のことを意味する。セルの壁厚は、4mil以上12mil以下が好ましく、5mil以上10mil以下がより好ましく、6mil以上9mil以下がさらに好ましい。また、自動車排ガス用途のハニカム構造体としては、気体流路が連通しているフロースルー型構造体と、気体流路の一部端面が目封じされ且つ気体流路の壁面を通して気体が流通可能になっているウォールフロー型構造体とが広く知られており、いずれも適用可能である   The size of the honeycomb structure described above can be appropriately set according to the application and required performance, and is not particularly limited. For example, a honeycomb structure having a diameter (length) of several millimeters to several centimeters is preferably used. The number of cells of the honeycomb structure (cell density) may be appropriately set based on the type of exhaust gas to be treated, the flow rate of exhaust gas, the desired pressure loss, the desired removal efficiency of harmful substances contained in the exhaust gas, and the like. . For example, when processing exhaust gas from a diesel engine, the number of cells is preferably 100 cpsi or more and 500 cpsi or less, more preferably 150 cpsi or more and 400 cpsi or less, from the viewpoint of suppressing an increase in pressure loss while maintaining a high surface area for the exhaust gas flow. It is. The cell density means the number of cells per unit area in a cross section when the honeycomb structure is cut at right angles to the gas flow path. The wall thickness of the cell is preferably 4 mil or more and 12 mil or less, more preferably 5 mil or more and 10 mil or less, and further preferably 6 mil or more and 9 mil or less. In addition, as a honeycomb structure for automobile exhaust gas, a flow-through type structure in which a gas flow path is communicated, a part of the end face of the gas flow path is sealed, and gas can flow through the wall surface of the gas flow path. Wall flow type structures are widely known, and both are applicable

基材10の表面上において、第1触媒層11は、排ガス流路の上流側に配置されており、第2触媒層12は、排ガス流路の下流側に配置されている。第1触媒層11及び第2触媒層12は、基材10表面の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、第1触媒層11及び第2触媒層12は、基材10上に隣接配置されている。第3触媒層13は、第1触媒層11及び第2触媒層12の少なくとも一部又は全部を覆っている。第1触媒層11は、主に一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)を酸化する。第2触媒層12は、主に一酸化窒素(NO)を酸化する。第3触媒層13、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)及び一酸化窒素(NO)を酸化する。   On the surface of the base material 10, the first catalyst layer 11 is disposed on the upstream side of the exhaust gas flow path, and the second catalyst layer 12 is disposed on the downstream side of the exhaust gas flow path. The first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12 cover at least part of the surface of the substrate 10. In the present embodiment, the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12 are disposed adjacent to each other on the base material 10. The third catalyst layer 13 covers at least part or all of the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12. The first catalyst layer 11 mainly oxidizes carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC). The second catalyst layer 12 mainly oxidizes nitric oxide (NO). The third catalyst layer 13, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and nitric oxide (NO) are oxidized.

第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13は、ウォッシュコート層である。第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13において、酸化触媒である白金(Pt)及びパラジウム(Pd)は、粒子状の担体に担持されている。担体は、母材粒子とも呼ばれる。担体と白金及びパラジウムとは、複合粒子である触媒粒子をなしている。担体に担持された白金及びパラジウムの大きさは、数ナノメートル〜数百ナノメートルオーダーである。担体上の白金及びパラジウムの存在は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による観察、粉末X線回折(XRD:X‐ray Diffraction)、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe Micro Analyzer)、X線光電分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy、又はESCA:Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)等の各種測定方法により把握することができる。   The first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13 are washcoat layers. In the first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13, platinum (Pt) and palladium (Pd), which are oxidation catalysts, are supported on a particulate carrier. The carrier is also called matrix particle. The support and platinum and palladium form catalyst particles that are composite particles. The size of platinum and palladium supported on the support is on the order of several nanometers to several hundred nanometers. The presence of platinum and palladium on the support is, for example, observed with a transmission electron microscope (TEM), powder X-ray diffraction (XRD), electron probe microanalyzer (EPMA). ) And X-ray photoelectron spectroscopy (XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy, or ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis).

担体は、耐熱性が高く、白金及びパラジウムを安定的に高分散可能なものであれば、公知のものから適宜選択でき、その種類は特に限定されない。例えば、シリカ、ベーマイト、アルミナ(α−Al23、δ−Al23、γ−Al23、δ−Al23、η−Al23、θ−Al23)、セリア(CeO2)、ジルコニア(ZrO2)、セリア−ジルコニア、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化プラセオジム等の金属酸化物乃至は金属複合酸化物;希土類元素及び/又は遷移元素がドープされたジルコニアやセリア−ジルコニア等の複合酸化物;ペロブスカイト型酸化物;シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−ジルコニア、シリカ−アルミナ−ボリア等のアルミナを含む複合酸化物;バリウム化合物、アナターゼ型チタニア、ゼオライト等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、担体としては、BET比表面積が大きな多孔質粒子が好ましい。具体的には、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト及びシリカ−アルミナ等が挙げられる。アルミナの例としては、γ−アルミナ、δ−アルミナ、及びθ−アルミナが挙げられる。チタニアの例としては、アナターゼ型のチタニアが挙げられる。ジルコニアとしては、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが好ましい。安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアは、ジルコニアに、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、又は酸化イットリウム等の希土類酸化物を固溶させて得られる。安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアは、構造中に酸素空孔が形成され、立方晶及び正方晶が室温でも安定化し、昇降温による破壊が抑制される。シリカには、種々の異なる相変態を有する結晶性シリカの他、無定形、ガラス状、及びコロイド状シリカ等がある。シリカは、一般に、アルミナに比べBET比表面積が高く、白金及びパラジウムが高度に分散される。シリカ−アルミナは、結晶性のものと非結晶性のものがある。シリカ−アルミナにおいて、Si/Al比は様々であり、用途に合わせて、適宜設定される。結晶性のゼオライトの例としては、ZSM型ゼオライト及びやβ型ゼオライト等が挙げられる。担体は、1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。 The carrier can be appropriately selected from known ones as long as it has high heat resistance and can stably disperse platinum and palladium, and the kind thereof is not particularly limited. For example, silica, boehmite, alumina (α-Al 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 ) Metal oxides or metal composite oxides such as ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), ceria-zirconia, lanthanum oxide, neodymium oxide, and praseodymium oxide; zirconia doped with rare earth elements and / or transition elements Composite oxides such as ceria-zirconia; perovskite oxides; composite oxides containing alumina such as silica-alumina, silica-alumina-zirconia, silica-alumina-boria; barium compounds, anatase titania, zeolite, etc. However, it is not particularly limited to these. Among these, as the carrier, porous particles having a large BET specific surface area are preferable. Specific examples include alumina, titania, zirconia, silica, boehmite, and silica-alumina. Examples of alumina include γ-alumina, δ-alumina, and θ-alumina. An example of titania is anatase-type titania. As zirconia, stabilized zirconia or partially stabilized zirconia is preferable. Stabilized zirconia or partially stabilized zirconia is obtained by dissolving a rare earth oxide such as calcium oxide, magnesium oxide, or yttrium oxide in zirconia. Stabilized zirconia or partially stabilized zirconia forms oxygen vacancies in the structure, stabilizes cubic crystals and tetragonal crystals even at room temperature, and suppresses breakage due to elevated temperature. Silica includes amorphous silica, glassy, colloidal silica and the like in addition to crystalline silica having various different phase transformations. Silica generally has a higher BET specific surface area than alumina, and platinum and palladium are highly dispersed. Silica-alumina can be either crystalline or amorphous. In silica-alumina, the Si / Al ratio varies and is appropriately set according to the application. Examples of crystalline zeolite include ZSM type zeolite and β type zeolite. A support | carrier can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as appropriate.

担体は、複数の材料からなっていてもよい。また、例えば、担体の耐熱性を向上させるために、担体には、ランタン等の希土類酸化物、シリカ、及びジルコニア等が添加されていてもよい。また、担体の比表面積は、耐熱性、並びに担体に担持されるPtやPdの分散性及び安定性に基づいて、適宜設定される。例えば、比表面積は、50m2/g以上300m2/g以下が好ましい。比表面積は、例えば、BET法により測定される。 The carrier may consist of a plurality of materials. Further, for example, in order to improve the heat resistance of the support, a rare earth oxide such as lanthanum, silica, zirconia, or the like may be added to the support. The specific surface area of the carrier is appropriately set based on the heat resistance and the dispersibility and stability of Pt and Pd supported on the carrier. For example, the specific surface area is preferably 50 m 2 / g or more and 300 m 2 / g or less. The specific surface area is measured by, for example, the BET method.

なお、ここで用いる担体は、製法によって特に限定されない。この種の担体は、各公知の製法で得ることができ、例えば、上記元素を含む硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物等の形態を有する出発原料を水溶液中に溶解させた後、混合し、pH調整等により沈殿物として沈降させるか、蒸発乾固させるかして得られた固形物を焼成することで、任意の組成及び結晶性を有する担体を得ることができる。なお、担体原料を混合又は複合化する際には、これらの複数の金属塩を一度に可溶化させて上記処理を行ってもよいし、単一又は複数の金属塩に上記処理を行うことにより酸化物を形成させた後、残りの金属塩を一度に又は逐次添加してもよい。   In addition, the support | carrier used here is not specifically limited by a manufacturing method. This type of carrier can be obtained by each known production method, for example, after dissolving a starting material in the form of a nitrate, sulfate, carbonate, acetate, chloride or the like containing the above elements in an aqueous solution. Then, a carrier having an arbitrary composition and crystallinity can be obtained by baking the solid obtained by mixing, precipitating as a precipitate by adjusting pH, or evaporating to dryness. In addition, when mixing or complexing the carrier raw material, these treatments may be performed by solubilizing a plurality of these metal salts at once, or by performing the above treatment on a single or a plurality of metal salts. After the oxide is formed, the remaining metal salt may be added all at once or sequentially.

第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13は、白金及びパラジウムの酸化触媒能を補助する助触媒をさらに備えていてもよい。助触媒成分の例としては、酸化セリウム(セリア)、セリア−ジルコニア、各種ゼオライト、ネオジム、及び酸化ランタン等の希土類酸化物、並びにジルコニア等が挙げられる。酸化セリウムは、セリウム(Ce)の酸化数の変化により、酸素過剰な雰囲気では酸素を貯蔵し、酸素が不足している雰囲気では酸素を放出することが可能である。そのため、酸化セリウムは、酸素不足雰囲気化で、煤及び可溶性有機成分(SOF)の酸化及び燃焼に有効である。また、酸化セリウムは、白金及びパラジウムによる、CO、HC、NO等の低温下での酸化反応を促進する。各種ゼオライトは、HCを低温で貯蔵し、高温でHCを放出して、白金やパラジウムによる、HCの低温下での酸化反応を促進する。ネオジム及び酸化ランタン等の希土類酸化物、並びにジルコニアは、白金及びパラジウムが、熱で担体上を移動して凝集することを抑制すると考えられている。   The first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13 may further include a co-catalyst that assists the oxidation catalytic ability of platinum and palladium. Examples of the promoter component include cerium oxide (ceria), ceria-zirconia, various zeolites, neodymium, rare earth oxides such as lanthanum oxide, zirconia, and the like. Cerium oxide can store oxygen in an oxygen-rich atmosphere and release oxygen in an oxygen-deficient atmosphere due to a change in the oxidation number of cerium (Ce). Therefore, cerium oxide is effective in oxidizing and burning soot and soluble organic components (SOF) in an oxygen-deficient atmosphere. Further, cerium oxide promotes an oxidation reaction of platinum, palladium, and the like at low temperatures such as CO, HC, and NO. Various zeolites store HC at a low temperature, release HC at a high temperature, and promote an oxidation reaction of HC at a low temperature by platinum or palladium. Rare earth oxides such as neodymium and lanthanum oxide, and zirconia are believed to inhibit platinum and palladium from moving and aggregating on the support by heat.

本実施形態の各触媒層中の排ガス処理部材100において、白金及びパラジウムの合計濃度は、第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13のうち、第1触媒層11で最も高く、第3触媒層13で2番目に高く、第2触媒層12で最も低く設定されている。このように触媒活性種の合計濃度を第3触媒層13では比較的低濃度とすることで、排ガス中に含まれるリン(P)等の被毒による触媒性能の劣化の影響が低減され、また、触媒活性種の合計濃度を第1触媒層11では比較的高濃度とすることで、触媒性能を高く維持され、その結果、着火温度をより低くすることができる。   In the exhaust gas treatment member 100 in each catalyst layer of the present embodiment, the total concentration of platinum and palladium is highest in the first catalyst layer 11 among the first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13. The second catalyst layer 13 is the second highest and the second catalyst layer 12 is the lowest. In this way, by setting the total concentration of the catalytically active species to a relatively low concentration in the third catalyst layer 13, the influence of deterioration of the catalyst performance due to poisoning of phosphorus (P) and the like contained in the exhaust gas is reduced, and By making the total concentration of the catalytically active species relatively high in the first catalyst layer 11, the catalyst performance can be maintained high, and as a result, the ignition temperature can be further lowered.

具体的には、第1触媒層11及び第2触媒層12におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)は、1.0以上3.5以下が好ましく、より好ましくは1.0以上3.0以下、さらに好ましくは1.5以上2.5以下である。換言すれば、第1触媒層11及び第2触媒層12において、白金の濃度は、パラジウムの濃度の1倍以上3.5倍以下が好ましい。また、第3触媒層13におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)は、2.5以上6.0以下が好ましく、より好ましくは3.5以上5.0以下、さらに好ましくは4.0以上5.0以下である。換言すれば、第3触媒層13において、白金の濃度は、パラジウムの濃度の2.5倍以上6.0倍以下が好ましい。上記好ましい範囲に設定することにより、酸化触媒の着火温度を低くすることができる。   Specifically, the platinum concentration ratio (Pt / Pd) to palladium in the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12 is preferably 1.0 or more and 3.5 or less, more preferably 1.0 or more and 3. It is 0 or less, more preferably 1.5 or more and 2.5 or less. In other words, in the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12, the concentration of platinum is preferably 1 to 3.5 times the concentration of palladium. The concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the third catalyst layer 13 is preferably 2.5 or more and 6.0 or less, more preferably 3.5 or more and 5.0 or less, and still more preferably 4.0. It is 5.0 or less. In other words, in the third catalyst layer 13, the platinum concentration is preferably 2.5 times or more and 6.0 times or less the palladium concentration. By setting the preferable range, the ignition temperature of the oxidation catalyst can be lowered.

一方、第2触媒層12における白金に対する第1触媒層11における白金の濃度比(第
1触媒層11中のPt/第2触媒層中12中のPt)は、例えば、2.5以上3.5以下が好ましい。換言すれば、第1触媒層11における白金の濃度は、第2触媒層12における白金の濃度の2.5倍以上3.5倍以下が好ましい。第2触媒層におけるパラジウムに対する第1触媒層におけるパラジウムの濃度比(第1触媒層11中のPd/第2触媒層中12中のPd)は、2.5以上3.5以下が好ましいである。換言すれば、第1触媒層11におけるパラジウムの濃度は、第2触媒層12におけるパラジウムの濃度の2.5倍以上3.5倍以下である。上記好ましい範囲に設定することにより、酸化触媒の着火温度を低くすることができる。
On the other hand, the concentration ratio of platinum in the first catalyst layer 11 to platinum in the second catalyst layer 12 (Pt in the first catalyst layer 11 / Pt in the second catalyst layer 12) is, for example, 2.5 or more and 3. 5 or less is preferable. In other words, the platinum concentration in the first catalyst layer 11 is preferably 2.5 times to 3.5 times the platinum concentration in the second catalyst layer 12. The concentration ratio of palladium in the first catalyst layer to palladium in the second catalyst layer (Pd in the first catalyst layer 11 / Pd in the second catalyst layer 12) is preferably 2.5 or more and 3.5 or less. . In other words, the palladium concentration in the first catalyst layer 11 is not less than 2.5 times and not more than 3.5 times the palladium concentration in the second catalyst layer 12. By setting the preferable range, the ignition temperature of the oxidation catalyst can be lowered.

基材10がハニカム構造体をなしている場合、ハニカム構造体に担持されている白金及びパラジウムの量(担持量)は、所望性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、触媒性能やコスト等の観点から、ハニカム構造体のコート部体積1L当たり、金属換算で0.2g以上5.0g以下が好ましく、より好ましくは0.3g以上3.0gである。なお、ハニカム構造体のコート部体積とは、外壁を除くハニカム構造体のうちコートされる部分の体積であって、コートされる部分上であれば、ハニカム構造体内の空間部分の体積も含めた体積を指す。   When the substrate 10 has a honeycomb structure, the amount of platinum and palladium supported on the honeycomb structure (supported amount) can be appropriately set according to the desired performance, and is not particularly limited. From the viewpoints of the above, it is preferably 0.2 g or more and 5.0 g or less, more preferably 0.3 g or more and 3.0 g in terms of metal per 1 L of the coating part volume of the honeycomb structure. The coated portion volume of the honeycomb structure is the volume of the coated portion of the honeycomb structure excluding the outer wall, and includes the volume of the space portion in the honeycomb structured body as long as it is on the coated portion. Refers to volume.

また、基材10がハニカム構造体をなしている場合、第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13のそれぞれの量(塗布量)は、所望性能に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、触媒性能、圧力損失、コスト等の観点から、ハニカム構造体のコート部体積1L当たり、10g以上300g以下が好ましく、より好ましくは15g以上250g以下である。   Further, when the substrate 10 has a honeycomb structure, the amounts (coating amounts) of the first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13 can be appropriately set according to the desired performance. Although not particularly limited, from the viewpoint of catalyst performance, pressure loss, cost, etc., the amount is preferably 10 g or more and 300 g or less, more preferably 15 g or more and 250 g or less, per 1 L of the coating portion volume of the honeycomb structure.

次に、本実施形態に係る排ガス処理部材の製造方法の一例について説明する。
まず、担体に白金及びパラジウムを担持するために、白金の出発塩として、水酸化白金(IV)酸のエタノールアミン溶液、テトラアンミン白金(II)酢酸塩、テトラアンミン白金(II)炭酸塩、テトラアンミン白金(II)硝酸塩、水酸化白金(IV)酸の硝酸溶液、硝酸白金、ジニトロジアミン白金硝酸、及び塩化白金(IV)酸等を用意する。また、パラジウムの出発塩として、テトラアンミンパラジウム(II)酢酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)炭酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)硝酸塩、ジニトロジアンミンパラジウム、硝酸パラジウム、及び塩化パラジウム等を用意する。
Next, an example of the manufacturing method of the exhaust gas processing member according to the present embodiment will be described.
First, in order to support platinum and palladium on a carrier, as an initial salt of platinum, an ethanolamine solution of platinum hydroxide (IV) acid, tetraammineplatinum (II) acetate, tetraammineplatinum (II) carbonate, tetraammineplatinum ( II) Prepare nitrate, nitric acid solution of platinum hydroxide (IV) acid, platinum nitrate, dinitrodiamine platinum nitric acid, platinum chloride (IV) acid and the like. Further, tetraamminepalladium (II) acetate, tetraamminepalladium (II) carbonate, tetraamminepalladium (II) nitrate, dinitrodiamminepalladium, palladium nitrate, palladium chloride and the like are prepared as palladium starting salts.

ここで、白金の出発塩水溶液の酸性度とパラジウムの出発塩水溶液の酸性度とが近いと、両方の水溶液を混合した際に沈殿が生じにくく、溶液の分散性を保ちやすい。酸性度が近い組み合わせの例としては、テトラアンミン白金(II)酢酸塩−テトラアンミンパラジウム(II)酢酸塩(アルカリ性同士)、水酸化白金(IV)酸のエタノールアミン溶液−テトラアンミンパラジウム(II)酢酸塩(アルカリ性同士)、硝酸白金−硝酸パラジウム(酸性同士)、ジニトロジアミン白金硝酸−硝酸パラジウム(酸性同士)、及び塩化白金(IV)酸−塩化パラジウム(酸性同士)等が挙げられる。これらは一例であり、限定されない。   Here, when the acidity of the platinum starting salt aqueous solution is close to the acidity of the palladium starting salt aqueous solution, precipitation hardly occurs when both aqueous solutions are mixed, and the dispersibility of the solution is easily maintained. Examples of combinations having close acidity include tetraammineplatinum (II) acetate-tetraamminepalladium (II) acetate (alkaline), ethanolamine solution of platinum hydroxide (IV) acid-tetraamminepalladium (II) acetate ( Alkaline), platinum nitrate-palladium nitrate (acidic), dinitrodiamine platinum nitrate-palladium nitrate (acidic), platinum chloride (IV) acid-palladium chloride (acidic), and the like. These are examples and are not limited.

そして、含侵法、イオン交換法、及び混練法等の任意の方法を用いて、用意した金属塩の水溶液に含まれる白金及びパラジウムを担体上に担持させて複合粒子である触媒粒子を形成する。その後、例えば50℃以上200℃以下で触媒粒子を乾燥し、さらに例えば350℃以上1200℃以下で触媒粒子を焼成する。次に、触媒粒子と水又は水に水溶性有機溶媒を加えた水溶性有機溶媒とを混合して、スラリーを得る。混合の際には、ボールミル等による粉砕混合等、公知の粉砕方法又は混合方法を適用することができる。また、スラリーには、必要に応じて当業界で公知のバインダー、他の触媒、助触媒粒子、OSC材、母材粒子、添加剤等を所望の配合割合で混合することができる。添加剤としては、例えばpH調整のための酸や塩基等のpH調整剤、分散性向上のための非イオン系界面活性剤やアニオン系界面活性剤等の界面活性剤や分散安定化剤、粘度調整のための粘度調整剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。   Then, using any method such as an impregnation method, an ion exchange method, and a kneading method, platinum and palladium contained in the prepared metal salt aqueous solution are supported on a carrier to form catalyst particles that are composite particles. . Thereafter, for example, the catalyst particles are dried at 50 ° C. or more and 200 ° C. or less, and further, for example, the catalyst particles are calcined at 350 ° C. or more and 1200 ° C. or less. Next, the catalyst particles and water or a water-soluble organic solvent obtained by adding a water-soluble organic solvent to water are mixed to obtain a slurry. In mixing, a known pulverization method or mixing method such as pulverization and mixing using a ball mill or the like can be applied. The slurry can be mixed with a binder, other catalyst, promoter particles, OSC material, base material particles, additives, and the like known in the art at a desired blending ratio, if necessary. Examples of additives include pH adjusters such as acids and bases for pH adjustment, nonionic surfactants and dispersion stabilizers such as anionic surfactants for improving dispersibility, and viscosity. Although the viscosity modifier for adjustment etc. are mentioned, it does not specifically limit to these.

ここで、第1触媒層11、第2触媒層12及び第3触媒層13のそれぞれを形成するためのスラリーのうち、白金及びパラジウムの合計濃度は、第1触媒層11を形成するためのスラリーで最も高く、第3触媒層13を形成するためのスラリーで2番目に高く、第2触媒層12を形成するためのスラリーで最も低く設定すればよい。或いは、上述したとおり、白金及びパラジウムの合計濃度が第1触媒層11で最も高く、第3触媒層13で2番目に高く、第2触媒層12で最も低くなるように、スラリーの塗布量をそれぞれ異ならしめてもよく、この場合は、各スラリーの白金及びパラジウムの合計濃度は、任意に設定できる。   Here, among the slurry for forming each of the first catalyst layer 11, the second catalyst layer 12, and the third catalyst layer 13, the total concentration of platinum and palladium is the slurry for forming the first catalyst layer 11. And the second highest in the slurry for forming the third catalyst layer 13 and the lowest in the slurry for forming the second catalyst layer 12. Alternatively, as described above, the slurry coating amount is set so that the total concentration of platinum and palladium is highest in the first catalyst layer 11, second highest in the third catalyst layer 13, and lowest in the second catalyst layer 12. In this case, the total concentration of platinum and palladium in each slurry can be arbitrarily set.

第1触媒層11及び第2触媒層12を形成するためのスラリーにおけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)は、特に限定されないが、好ましくは1:1から3.5:1、より好ましくは1.0以上3.0未満、さらに好ましくは1.5以上2.5以下である。また、第3触媒層13を形成するためのスラリーにおけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)は、特に限定されないが、好ましくは2.5以上6.0以下が好ましく、より好ましくは3.5以上5.0以下、さらに好ましくは4.0以上5.0以下である。   The concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the slurry for forming the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12 is not particularly limited, but is preferably 1: 1 to 3.5: 1, more preferably. Is 1.0 or more and less than 3.0, more preferably 1.5 or more and 2.5 or less. The concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the slurry for forming the third catalyst layer 13 is not particularly limited, but is preferably 2.5 or more and 6.0 or less, more preferably 3. It is 5 or more and 5.0 or less, More preferably, it is 4.0 or more and 5.0 or less.

第2触媒層12を形成するためのスラリーにおける白金に対する第1触媒層11を形成するためのスラリーにおける白金の濃度比(第1触媒層のスラリー中のPt/第2触媒層のスラリー中のPt)は、特に限定されないが、2.5:1から3.5:1が好ましい。また、第2触媒層を形成するためのスラリーにおけるパラジウムに対する第1触媒層を形成するためのスラリーにおけるパラジウムの濃度比(第1触媒層のスラリー中のPd/第2触媒層のスラリー中のPd)は、特に限定されないが、2.5:1から3.5:1が好ましい。   The concentration ratio of platinum in the slurry for forming the first catalyst layer 11 to platinum in the slurry for forming the second catalyst layer 12 (Pt in the slurry of the first catalyst layer / Pt in the slurry of the second catalyst layer) ) Is not particularly limited, but is preferably 2.5: 1 to 3.5: 1. Further, the concentration ratio of palladium in the slurry for forming the first catalyst layer to palladium in the slurry for forming the second catalyst layer (Pd in the slurry of the first catalyst layer / Pd in the slurry of the second catalyst layer) ) Is not particularly limited, but is preferably 2.5: 1 to 3.5: 1.

次に、基材10上にスラリーを付与する。スラリーの付与方法は、常法にしたがって行えばよく、その種類は特に限定されない。各種公知のコーティング法、例えば、ウォッシュコート法等を適用することができる。また、基材10の部分ごとに異なる触媒層を形成するために、当該部分ごとに異なるスラリーを付与するという、いわゆるゾーンコート法を適用することもできる。   Next, slurry is applied on the substrate 10. The application | coating method of a slurry should just be performed in accordance with a conventional method, and the kind is not specifically limited. Various known coating methods such as a wash coat method can be applied. Moreover, in order to form a different catalyst layer for every part of the base material 10, what is called a zone coat method of giving a different slurry for every said part can also be applied.

例えば、基材10としてハニカム構造体を用いる場合には、ハニカム構造体の導入口側からハニカム構造体の所定の長さを第1触媒層11を形成するためのスラリーに浸漬させて、ハニカム構造体の導入口側から所定の長さ分を、第1触媒層11を形成するためのスラリーでコーティングする。その後、ハニカム構造体をスラリーから引き上げ、余分なスラリーをエアーによりブローアウトする。さらに、必要に応じてハニカム構造体を適宜乾燥させ、焼成することで、ハニカム構造体の内壁である基材10上に第1触媒層11を形成する。   For example, when a honeycomb structure is used as the substrate 10, a predetermined length of the honeycomb structure is immersed in the slurry for forming the first catalyst layer 11 from the inlet side of the honeycomb structure to form the honeycomb structure. A predetermined length from the body inlet side is coated with a slurry for forming the first catalyst layer 11. Thereafter, the honeycomb structure is pulled up from the slurry, and excess slurry is blown out by air. Furthermore, the first catalyst layer 11 is formed on the substrate 10 that is the inner wall of the honeycomb structure by appropriately drying and firing the honeycomb structure as necessary.

このときの乾燥温度は、特に限定されないが、例えば70℃以上200℃以下が好ましく、より好ましくは80℃以上150℃以下である。乾燥時間は、例えば0.5時間以上2時間以下である。また、焼成温度も、特に限定されないが、例えば350℃以上1200℃以下が好ましく、より好ましくは400℃以上600℃以下である。焼成時間は、例えば0.5〜48時間程度が目安とされ、好ましくは1時間以上3時間以下である。なお、焼成雰囲気は、酸化性雰囲気、還元性雰囲気、中性雰囲気のいずれの雰囲気でもよい。ここで、加熱手段としては、例えば電気炉やガス炉等の公知の加熱手段を用いることができる。   Although the drying temperature at this time is not specifically limited, For example, 70 to 200 degreeC is preferable, More preferably, it is 80 to 150 degreeC. The drying time is, for example, 0.5 hours or more and 2 hours or less. Moreover, although baking temperature is not specifically limited, either, 350 degreeC or more and 1200 degrees C or less are preferable, for example, More preferably, they are 400 degreeC or more and 600 degrees C or less. The firing time is, for example, about 0.5 to 48 hours, and preferably 1 hour or more and 3 hours or less. Note that the firing atmosphere may be any of an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, and a neutral atmosphere. Here, as the heating means, for example, a known heating means such as an electric furnace or a gas furnace can be used.

次に、ハニカム構造体の排出口側からハニカム構造体の所定の長さを第2触媒層12を形成するためのスラリーに浸漬させて、ハニカム構造体の排出口側から所定の長さ分を第2触媒層12を形成するためのスラリーでコーティングする。その後、第2触媒層12を形成するためのスラリーを乾燥し、焼成させ、ハニカム構造体の内壁である基材10上に第2触媒層12を形成させる。乾燥及び焼成の条件は、第1触媒層11を形成するためのスラリーと同様である。なお、第2触媒層12を形成するためのスラリーでハニカム構造体をコーティングした後に、第1触媒層11を形成するためのスラリーでハニカム構造体をコーティングしてもよい。   Next, a predetermined length of the honeycomb structure is immersed in the slurry for forming the second catalyst layer 12 from the discharge port side of the honeycomb structure, and the predetermined length is increased from the discharge port side of the honeycomb structure. Coating with the slurry for forming the second catalyst layer 12. Thereafter, the slurry for forming the second catalyst layer 12 is dried and fired to form the second catalyst layer 12 on the base material 10 which is the inner wall of the honeycomb structure. The conditions for drying and firing are the same as for the slurry for forming the first catalyst layer 11. Note that after the honeycomb structure is coated with the slurry for forming the second catalyst layer 12, the honeycomb structure may be coated with the slurry for forming the first catalyst layer 11.

次いで、ハニカム構造体の全長を第3触媒層13を形成するためのスラリーに浸漬させ、第1触媒層11及び第2触媒層12の表面上を、第3触媒層13を形成するためのスラリーでコーティングする。その後、第3触媒層13を形成するためのスラリーを乾燥し、焼成させ、第1触媒層11及び第2触媒層12の表面上に第3触媒層13を形成させる。乾燥及び焼成の条件は、第1触媒層11を形成するためのスラリーと同様である。これにより、本実施形態に係る排ガス処理部材100を得ることができる。   Next, the entire length of the honeycomb structure is immersed in the slurry for forming the third catalyst layer 13, and the slurry for forming the third catalyst layer 13 on the surfaces of the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12. Coat with. Thereafter, the slurry for forming the third catalyst layer 13 is dried and fired to form the third catalyst layer 13 on the surfaces of the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12. The conditions for drying and firing are the same as for the slurry for forming the first catalyst layer 11. Thereby, the exhaust gas treatment member 100 according to the present embodiment can be obtained.

なお、上記実施形態においては、図1に示すように、第1触媒層11と第2触媒層12とを隣接配置しているが、例えば図2に示すように第1触媒層11と第2触媒層12とを離間配置することができる。また、二重塗布等により、例えば図3に示すように第1触媒層11と第2触媒層12との間に、これらとは別の層14を設けることもできる。この触媒層14としては、上述した第3触媒層、第1乃至第3触媒層とは別の触媒層等が例示される。   In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12 are disposed adjacent to each other. For example, as shown in FIG. The catalyst layer 12 can be spaced apart. In addition, a layer 14 other than these may be provided between the first catalyst layer 11 and the second catalyst layer 12, for example, as shown in FIG. Examples of the catalyst layer 14 include a catalyst layer other than the third catalyst layer and the first to third catalyst layers described above.

以下に試験例、実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらによりなんら限定されるものではない。すなわち、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。また、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい上限値又は好ましい下限値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。   Hereinafter, the features of the present invention will be described more specifically with reference to test examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. That is, the materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In addition, various production conditions and evaluation result values in the following examples have a meaning as a preferable upper limit value or a preferable lower limit value in the embodiment of the present invention, and a preferable range is the above-described upper limit or lower limit value. And a range defined by a combination of values of the following examples or values of the examples.

(実施例1)
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2:1となるよう混合し、白金及びパラジウムの混合液を得た。次に、粒径(d50)が30μm、BET比表面積が140m2/gのアルミナ粉末に、混合液中の白金及びパラジウムを含侵させ、その後、複合粒子を500℃で1時間焼成して、第1触媒層を形成するための複合粒子を得た。得られた複合粒子、水、増粘剤、界面活性剤、及びpH調整剤をボールミルに投入し、複合粒子の粒径が所定の粒径になるまでミリングし、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。
Example 1
A platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 2: 1 to obtain a mixed solution of platinum and palladium. Next, an alumina powder having a particle size (d 50 ) of 30 μm and a BET specific surface area of 140 m 2 / g is impregnated with platinum and palladium in the mixed solution, and then the composite particles are fired at 500 ° C. for 1 hour. Thus, composite particles for forming the first catalyst layer were obtained. In order to form the first catalyst layer by putting the obtained composite particles, water, thickener, surfactant and pH adjuster into a ball mill and milling until the composite particles have a predetermined particle size. A slurry of was obtained.

また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が1.99:1となるよう混合し、白金及びパラジウムの混合液を得た。当該混合液を使用した他は、第1触媒層を形成するためのスラリーの形成方法と同様の方法により、第2触媒層を形成するためのスラリーを得た。さらに、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が4.7:1となるよう混合し、白金及びパラジウムの混合液を得た。当該混合液を使用した他は、第1触媒層を形成するためのスラリーの形成方法と同様の方法により、第3触媒層を形成するためのスラリーを得た。   Moreover, platinum nitrate aqueous solution and palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum and palladium might be 1.99: 1, and the liquid mixture of platinum and palladium was obtained. A slurry for forming the second catalyst layer was obtained by the same method as the method for forming the slurry for forming the first catalyst layer except that the mixed solution was used. Further, an aqueous platinum nitrate solution and an aqueous palladium nitrate solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 4.7: 1, thereby obtaining a mixed solution of platinum and palladium. A slurry for forming the third catalyst layer was obtained by the same method as the method for forming the slurry for forming the first catalyst layer except that the mixed solution was used.

次に、コージュライト製のフロースルー型ハニカム構造体を用意した。このハニカム構造体のセル密度は300cpsi/8mil、直径は143.8mm、長さは76.2mm、体積は1.238Lであった。ハニカム構造体の導入口側から、ハニカム構造体の約半分を第1触媒層を形成するためのスラリーに浸漬させ、ハニカム構造体の各セル内部の上流側を第1触媒層を形成するためのスラリーでコーティングした。その後、150℃1時間でスラリーを乾燥させ、大気雰囲気下、450℃で焼成して、コート部体積当たり、白金を0.94g/L、パラジウムを0.47g/L含有する第1触媒層を形成した。   Next, a flow-through type honeycomb structure made of cordierite was prepared. The honeycomb structure had a cell density of 300 cpsi / 8 mil, a diameter of 143.8 mm, a length of 76.2 mm, and a volume of 1.238 L. About half of the honeycomb structure is immersed in the slurry for forming the first catalyst layer from the inlet side of the honeycomb structure, and the first catalyst layer is formed on the upstream side inside each cell of the honeycomb structure. Coated with slurry. Thereafter, the slurry is dried at 150 ° C. for 1 hour, calcined at 450 ° C. in an air atmosphere, and the first catalyst layer containing 0.94 g / L of platinum and 0.47 g / L of palladium per volume of the coating part is formed. Formed.

次に、ハニカム構造体の排出口側から、ハニカム構造体の約半分を第2触媒層を形成するためのスラリーに浸漬させ、ハニカム構造体の各セル内部の下流側を第2触媒層を形成するためのスラリーでコーティングした。その後、第1触媒層と同様の条件でスラリーを乾燥及び焼成し、コート部体積当たり、白金を0.31g/L、パラジウムを0.16g/L含有する第2触媒層を形成した。   Next, about half of the honeycomb structure is immersed in the slurry for forming the second catalyst layer from the outlet side of the honeycomb structure, and the second catalyst layer is formed on the downstream side inside each cell of the honeycomb structure. Coated with a slurry to prepare. Thereafter, the slurry was dried and calcined under the same conditions as in the first catalyst layer to form a second catalyst layer containing 0.31 g / L platinum and 0.16 g / L palladium per volume of the coat part.

さらに、ハニカム構造体全体を第3触媒層を形成するためのスラリーに浸漬させ、第1触媒層及び第2触媒層の表面を第3触媒層を形成するためのスラリーでコーティングした。その後、第1触媒層と同様の条件でスラリーを乾燥及び焼成し、コート部体積当たり、白金を0.88g/L、パラジウムを0.19g/L含有する第3触媒層を形成した。以上示した方法により、実施例1に係る排ガス処理部材を製造した。   Further, the entire honeycomb structure was immersed in a slurry for forming the third catalyst layer, and the surfaces of the first catalyst layer and the second catalyst layer were coated with the slurry for forming the third catalyst layer. Thereafter, the slurry was dried and fired under the same conditions as in the first catalyst layer to form a third catalyst layer containing 0.88 g / L of platinum and 0.19 g / L of palladium per volume of the coat part. The exhaust gas treatment member according to Example 1 was manufactured by the method described above.

(実施例2)
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第2触媒層を形成するためのスラリーを得た。さらに、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第3触媒層を形成するためのスラリーを得た。
(Example 2)
A slurry for forming the first catalyst layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3: 1. Moreover, the slurry for forming the 2nd catalyst layer was obtained like Example 1 except having mixed platinum nitrate aqueous solution and palladium nitrate aqueous solution so that mass ratio of platinum and palladium might be set to 3: 1. . Further, a slurry for forming the third catalyst layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3: 1. .

得られた各スラリーを用いて、実施例1と同様の方法により、ハニカム構造体に第1から第3の触媒層を形成して、実施例2に係る排ガス処理部材を得た。第1触媒層は、コート部体積当たり、白金を1.41g/L、パラジウムを0.47g/L含有していた。第2触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.47g/L、パラジウムを0.16g/L含有していた。第3触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.56g/L、パラジウムを0.19g/L含有していた。   Using each of the obtained slurries, first to third catalyst layers were formed on the honeycomb structure by the same method as in Example 1 to obtain an exhaust gas treatment member according to Example 2. The first catalyst layer contained 1.41 g / L of platinum and 0.47 g / L of palladium per coat part volume. The second catalyst layer contained 0.47 g / L of platinum and 0.16 g / L of palladium per coat part volume. The third catalyst layer contained 0.56 g / L of platinum and 0.19 g / L of palladium per coat part volume.

(実施例3)
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.4:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.4:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第2触媒層を形成するためのスラリーを得た。さらに、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3.6:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第3触媒層を形成するためのスラリーを得た。
(Example 3)
A slurry for forming the first catalyst layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 2.4: 1. . Further, a slurry for forming the second catalyst layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 2.4: 1. Obtained. Furthermore, a slurry for forming the third catalyst layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous platinum nitrate solution and an aqueous palladium nitrate solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3.6: 1. Obtained.

得られたスラリーを用いて、実施例1と同様の方法により、ハニカム構造体に第1から第3の触媒層を形成して、実施例3に係る排ガス処理部材を得た。第1触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.90g/L、パラジウムを0.37g/L含有していた。第2触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.30g/L、パラジウムを0.12g/L含有していた。第3触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.90g/L、パラジウムを0.25g/L含有していた。   Using the obtained slurry, first to third catalyst layers were formed on the honeycomb structure in the same manner as in Example 1, and an exhaust gas treatment member according to Example 3 was obtained. The first catalyst layer contained 0.90 g / L of platinum and 0.37 g / L of palladium per coat part volume. The second catalyst layer contained 0.30 g / L of platinum and 0.12 g / L of palladium per coat part volume. The third catalyst layer contained 0.90 g / L of platinum and 0.25 g / L of palladium per coat part volume.

(比較例1)
上述したように、実施例に係る排ガス処理部材は、基材の表面から高さ方向において少なくとも下層と上層を備える2層構造の触媒層を備えており、下層が上流側の第1触媒層と下流側の第2触媒層に分けられていた。これに対し、下層の組成が上流側と下流側で分けられていない比較例1に係る排ガス処理部材を製造した。
(Comparative Example 1)
As described above, the exhaust gas treatment member according to the example includes a catalyst layer having a two-layer structure including at least a lower layer and an upper layer in the height direction from the surface of the base material, and the lower layer is a first catalyst layer on the upstream side. It was divided into a second catalyst layer on the downstream side. In contrast, an exhaust gas treatment member according to Comparative Example 1 in which the composition of the lower layer was not divided between the upstream side and the downstream side was manufactured.

具体的には、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、下層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、上層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。   Specifically, a slurry for forming a lower catalyst layer in the same manner as in Example 1 except that an aqueous platinum nitrate solution and an aqueous palladium nitrate solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3: 1. Got. Also, a slurry for forming an upper catalyst layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3: 1. .

実施例1と同じハニカム構造体の全体を下層の触媒層を形成するためのスラリーに浸漬して、実施例1と同様のコーティング条件により下層の触媒層を形成した。さらに、ハニカム構造体の全体を上層の触媒層を形成するためのスラリーに浸漬して、実施例1と同様のコーティング条件により、下層の触媒層の上に上層の触媒層を形成して、比較例1に係る排ガス処理部材を得た。下層の触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.56g/L、パラジウムを0.19g/L含有していた。上層の触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.94g/L、パラジウムを0.31g/L含有していた。   The same honeycomb structure as in Example 1 was immersed in a slurry for forming a lower catalyst layer, and a lower catalyst layer was formed under the same coating conditions as in Example 1. Further, the entire honeycomb structure was immersed in a slurry for forming the upper catalyst layer, and the upper catalyst layer was formed on the lower catalyst layer under the same coating conditions as in Example 1. An exhaust gas treatment member according to Example 1 was obtained. The lower catalyst layer contained 0.56 g / L of platinum and 0.19 g / L of palladium per coat part volume. The upper catalyst layer contained 0.94 g / L of platinum and 0.31 g / L of palladium per coat part volume.

(比較例2)
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.3:1となるよう混合した以外は、比較例1と同様に、下層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3.7:1となるよう混合した以外は、比較例1と同様に、上層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。
(Comparative Example 2)
A slurry for forming a lower catalyst layer was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 2.3: 1. . Further, a slurry for forming an upper catalyst layer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that a platinum nitrate aqueous solution and a palladium nitrate aqueous solution were mixed so that the mass ratio of platinum to palladium was 3.7: 1. Obtained.

得られたスラリーを用いて、比較例1と同様の方法により、ハニカム構造体に下層の触媒層及び上層の触媒層を形成して、比較例2に係る排ガス処理部材を得た。下層の触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.59g/L、パラジウムを0.25g/L含有していた。上層の触媒層は、コート部体積当たり、白金を0.91g/L、パラジウムを0.25g/L含有していた。   Using the obtained slurry, a lower catalyst layer and an upper catalyst layer were formed on the honeycomb structure in the same manner as in Comparative Example 1, and an exhaust gas treatment member according to Comparative Example 2 was obtained. The lower catalyst layer contained 0.59 g / L of platinum and 0.25 g / L of palladium per coat part volume. The upper catalyst layer contained 0.91 g / L platinum and 0.25 g / L palladium per coat part volume.

(酸化触媒の着火温度の評価)
実施例1から3及び比較例1から2に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続して、エンジンにおいて燃料と空気の混合気が1分以上低下しない温度の下限(着火温度)をリン被毒前後で評価した。エンジンの容積は2.4L、3×103rpmにおけるグロス出力は5×104Wであった。回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により温度を調整し、JIS2号の軽油を用いて、排気管内で軽油を20cc/分の頻度で噴射した。測定結果を、表1に示す。
(Evaluation of ignition temperature of oxidation catalyst)
The exhaust gas treatment members according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are connected to a diesel engine, and the lower limit (ignition temperature) at which the mixture of fuel and air does not decrease for more than 1 minute in the engine is set before and after phosphorus poisoning. It was evaluated with. The gross output at an engine volume of 2.4 L and 3 × 10 3 rpm was 5 × 10 4 W. The rotation speed was maintained at 3 × 10 3 rpm, the temperature was adjusted by torque fluctuation, and light oil was injected in the exhaust pipe at a frequency of 20 cc / min using light oil of JIS2. The measurement results are shown in Table 1.

(リン被毒)
上記のように実施例1に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続し、エンジンの回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により排ガス温度を500℃以上に保ちリン含有溶液を排気管内に噴射し、実施例1に係る排ガス処理部材に付着したリンの量を計測した。その結果、ハニカム構造体の上流側の長さ方向38.1mmにおいて、17gのP25が付着しており、下流側の長さ方向38.1mmにおいて、9gのP25が付着していた。
(Phosphorus poisoning)
As described above, the exhaust gas treatment member according to Example 1 is connected to a diesel engine, the engine speed is maintained at 3 × 10 3 rpm, the exhaust gas temperature is maintained at 500 ° C. or more by torque fluctuation, and the phosphorus-containing solution is placed in the exhaust pipe. And the amount of phosphorus adhering to the exhaust gas treatment member according to Example 1 was measured. As a result, 17 g of P 2 O 5 adheres in the length direction of 38.1 mm on the upstream side of the honeycomb structure, and 9 g of P 2 O 5 adheres in the length direction of 38.1 mm on the downstream side. It was.

(酸化性能の評価)
上記のように実施例1に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続し、エンジンの回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により温度を変化させ、排ガスに含まれる二酸化窒素(NO2)の濃度を酸化窒素(NOx)の濃度で除した値で、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する性能を評価した。測定結果を、表2に示す。
(Evaluation of oxidation performance)
As described above, the exhaust gas treatment member according to Example 1 is connected to a diesel engine, the engine speed is maintained at 3 × 10 3 rpm, the temperature is changed by torque fluctuation, and nitrogen dioxide (NO 2) contained in the exhaust gas is changed. ) Was divided by the concentration of nitric oxide (NOx) to evaluate the ability to oxidize nitric oxide to nitrogen dioxide. The measurement results are shown in Table 2.

表1及び表2に示すように、実施例1から3の排ガス処理部材は、比較例1から2の排ガス処理部材に比して、酸化性能は同等以上でありながらも、着火温度が有意に低いことが確認された。特に、実施例1の排ガス処理部材は、着火温度が190℃と極めて低いにもかかかわらず酸化性能が大幅に向上しており、とりわけ300℃以下の低温領域における酸化性能は、比較例1から2の排ガス処理部材を遥かに凌駕していることがわかる。   As shown in Tables 1 and 2, the exhaust gas treatment members of Examples 1 to 3 are significantly higher in ignition temperature than the exhaust gas treatment members of Comparative Examples 1 and 2, although the oxidation performance is equivalent or higher. It was confirmed to be low. In particular, the exhaust gas treatment member of Example 1 has greatly improved oxidation performance despite the extremely low ignition temperature of 190 ° C., and in particular, the oxidation performance in a low temperature region of 300 ° C. or less is from Comparative Example 1. It can be seen that the exhaust gas treatment member of 2 is far surpassed.

(CO及びHCの浄化性能の評価)
次に、実施例1及び2並びに比較例1の排ガス処理部材のCO及びHCの浄化性能を評価した。ここでは、表3に示す組成を有するモデルガスを、流量30.2L/分、空間速度(SV)47000/時で、実施例1及び2並びに比較例1の排ガス処理部材に流し、CO及びHCの浄化率が50%に達する温度(T50)を測定した。測定結果を、表4に示す。
(Evaluation of CO and HC purification performance)
Next, the purification performance of CO and HC of the exhaust gas treatment members of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was evaluated. Here, a model gas having the composition shown in Table 3 is allowed to flow through the exhaust gas treatment members of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 at a flow rate of 30.2 L / min and a space velocity (SV) of 47000 / hour, and CO and HC. The temperature (T50) at which the purification rate of the water reached 50% was measured. The measurement results are shown in Table 4.

表4に示すように、実施例1及び2の排ガス処理部材は、比較例1の排ガス処理部材に比して、CO及びHCの浄化性能が有意に向上していることが確認された。このことから、実施例1及び2の排ガス処理部材は、比較例1の排ガス処理部材に比して、低温での浄化性能が向上していることが裏付けられる。   As shown in Table 4, it was confirmed that the exhaust gas treatment members of Examples 1 and 2 were significantly improved in CO and HC purification performance as compared with the exhaust gas treatment member of Comparative Example 1. This confirms that the exhaust gas treatment members of Examples 1 and 2 have improved purification performance at low temperatures as compared to the exhaust gas treatment member of Comparative Example 1.

実施形態に係る排ガス処理部材の用途は特に限定されないが、実施形態に係る排ガス処理部材は、例えば、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)部材として使用可能である。   Although the use of the exhaust gas treatment member according to the embodiment is not particularly limited, the exhaust gas treatment member according to the embodiment can be used as, for example, an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) member.

10・・・基材、11・・・第1触媒層、12・・・第2触媒層12、13・・・第3触媒層、100,101,102・・・排ガス処理部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Base material, 11 ... 1st catalyst layer, 12 ... 2nd catalyst layer 12, 13 ... 3rd catalyst layer, 100, 101, 102 ... Exhaust gas processing member

Claims (7)

排ガス流路内に配置される基材と、
前記基材上に設けられ前記排ガス流路の上流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第1触媒層と、
前記基材上に設けられ前記排ガス流路の下流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第2触媒層と、
前記第1及び第2触媒層上に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第3触媒層と、
を少なくとも備え、
各触媒層中の白金及びパラジウムの合計濃度が、前記第1触媒層で最も高く、前記第2触媒層で最も低く、
前記第1及び第2触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、1.0以上3.5以下であり、
前記第3触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、2.5以上6.0以下である、
排ガス処理部材。
A substrate disposed in the exhaust gas flow path;
A first catalyst layer comprising at least platinum and palladium provided on the base material and disposed upstream of the exhaust gas flow path;
A second catalyst layer containing at least platinum and palladium provided on the base material and disposed on the downstream side of the exhaust gas flow path;
A third catalyst layer comprising at least platinum and palladium disposed on the first and second catalyst layers;
Comprising at least
The total concentration of platinum and palladium in each catalyst layer is highest in the first catalyst layer and lowest in the second catalyst layer;
The platinum to platinum concentration ratio (Pt / Pd) in the first and second catalyst layers is 1.0 or more and 3.5 or less,
The concentration ratio of platinum to palladium (Pt / Pd) in the third catalyst layer is 2.5 or more and 6.0 or less.
Exhaust gas treatment member.
前記第2触媒層における白金に対する前記第1触媒層における白金の濃度比(第1触媒層中のPt/第2触媒層中のPt)が、2.5以上3.5以下である
請求項1に記載の排ガス処理部材。
2. The concentration ratio of platinum in the first catalyst layer to platinum in the second catalyst layer (Pt in the first catalyst layer / Pt in the second catalyst layer) is 2.5 or more and 3.5 or less. The exhaust gas treatment member according to 1.
前記第2触媒層におけるパラジウムに対する前記第1触媒層におけるパラジウムの濃度比(第1触媒層中のPd/第2触媒層中のPd)が、2.5以上3.5以下である
請求項1又は2に記載の排ガス処理部材。
2. The concentration ratio of palladium in the first catalyst layer to Pd in the second catalyst layer (Pd in the first catalyst layer / Pd in the second catalyst layer) is 2.5 or more and 3.5 or less. Or the waste gas processing member of 2.
前記基材が、ハニカム構造体を構成している
請求項1から3のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。
The exhaust gas treatment member according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material constitutes a honeycomb structure.
白金及びパラジウムが担体に担持されており、前記担体が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト及びシリカ−アルミナからなる群から選ばれる1種以上を含む
請求項1から4のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。
5. The method according to claim 1, wherein platinum and palladium are supported on a carrier, and the carrier includes one or more selected from the group consisting of alumina, titania, zirconia, silica, boehmite, and silica-alumina. The exhaust gas treatment member as described.
前記アルミナが、γ−アルミナ、δ−アルミナ、及びθ−アルミナからなる群から選ばれる1種以上である
請求項5に記載の排ガス処理部材。
The exhaust gas treatment member according to claim 5, wherein the alumina is at least one selected from the group consisting of γ-alumina, δ-alumina, and θ-alumina.
前記排ガスが、ディーゼルエンジンの排ガスである
請求項1から6のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。
The exhaust gas treatment member according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas is exhaust gas of a diesel engine.
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