JP2021192893A - Exhaust gas treatment member - Google Patents

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Abstract

To provide an exhaust gas treatment member and the like which are excellent in phosphorous poisoning resistance.SOLUTION: An exhaust gas treatment member includes at least a substrate arranged in an exhaust gas flow passage and a catalyst layer provided on the substrate. A pore volume in the catalyst layer is 0.160 cc/g or more. The catalyst layer does not contain barium oxide. The substrate forms a honeycomb structure. 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. Exhaust gas is the exhaust gas of a diesel engine.SELECTED DRAWING: Figure 5

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 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。そのため、排ガス中の有害物質を減らすために、排ガス流路中に触媒を保持する排ガス処理部材が配置されている。 Exhaust gas emitted by lean combustion of fuel in a combustion engine such as a lean burn type gasoline engine and a diesel engine contains various harmful substances. Hazardous substances include hydrocarbons (HC), soluble organic components (SOF: Solid Organic Fraction), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), soot, and other components regulated by the Air Pollution Control Act. include. Therefore, in order to reduce harmful substances in the exhaust gas, an exhaust gas treatment member that holds a catalyst is arranged in the exhaust gas flow path.

しかし、排ガスには、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等の潤滑油由来のリン化合物も含まれており、リン化合物が触媒に堆積したり浸透したりする。これをリン被毒という。触媒に堆積又は浸透したリン化合物は、触媒層における排ガスの拡散を阻害し得る。また、触媒が酸素吸蔵放出物質であるセリウムを含む場合、セリウムはリン化合物と反応し、酸素吸蔵放出効果がないリン酸セリウムになる。そのため、触媒がリン被毒すると、触媒の機能が低下する(例えば、特許文献1参照。)。 However, the exhaust gas also contains a phosphorus compound derived from a lubricating oil such as zinc dialkyldithiophosphate, and the phosphorus compound is deposited or permeated into the catalyst. This is called phosphorus poisoning. Phosphorus compounds deposited or permeated into the catalyst can inhibit the diffusion of exhaust gas in the catalyst layer. When the catalyst contains cerium, which is an oxygen occlusion / release substance, the cerium reacts with the phosphorus compound to become cerium phosphate having no oxygen occlusion / release effect. Therefore, when the catalyst is poisoned with phosphorus, the function of the catalyst deteriorates (see, for example, Patent Document 1).

また、触媒の一つであるパラジウム(Pd)は、排ガスが低温状態であるとき、炭化水素(HC)の浄化性能が低下することが知られている。すなわち、エンジン始動直後の低温時では、炭化水素の一部が浄化されずに残存し、残存した炭化水素がパラジウムの表面に吸着し、パラジウム粒子の表面に被膜を形成することで、活性点が減少する。その結果、触媒の浄化性能が低下してしまう。これに対し、バリウム(Ba)を添加することにより、パラジウムの炭化水素被毒を抑制することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, it is known that palladium (Pd), which is one of the catalysts, deteriorates the purification performance of hydrocarbons (HC) when the exhaust gas is in a low temperature state. That is, at a low temperature immediately after starting the engine, a part of the hydrocarbon remains without being purified, and the remaining hydrocarbon is adsorbed on the surface of palladium to form a film on the surface of the palladium particles, so that the active point becomes active. Decrease. As a result, the purification performance of the catalyst deteriorates. On the other hand, it has been proposed to suppress hydrocarbon poisoning of palladium by adding barium (Ba) (see, for example, Patent Document 2).

国際公開第2014/119749号International Publication No. 2014/11974 特開2013−91041号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-91041

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リン被毒耐性に優れる排ガス処理部材等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment member having excellent phosphorus poisoning resistance.

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、触媒層における細孔容積を調整し、触媒層に酸化バリウムを含めないことで、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 diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by adjusting the pore volume in the catalyst layer and not including barium oxide in the catalyst layer. The present invention has been completed. That is, the present invention provides various specific embodiments shown below.

(1)排ガス流路内に配置される基材と、基材上に設けられた触媒層と、を少なくとも備え、触媒層における細孔容積が0.160cc/g以上であり、触媒層が酸化バリウムを含有しない、排ガス処理部材。 (1) A base material arranged in the exhaust gas flow path and a catalyst layer provided on the base material are provided, the pore volume in the catalyst layer is 0.160 cc / g or more, and the catalyst layer is oxidized. Exhaust gas treatment member that does not contain barium.

(2)触媒層における細孔容積が0.170cc/g以上である、(1)に記載の排ガス処理部材。 (2) The exhaust gas treatment member according to (1), wherein the pore volume in the catalyst layer is 0.170 cc / g or more.

(3)基材が、ハニカム構造体を構成している、(1)又は(2)に記載の排ガス処理部材。 (3) The exhaust gas treatment member according to (1) or (2), wherein the base material constitutes a honeycomb structure.

(4)白金及びパラジウムが担体に担持されており、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(3)のいずれかに記載の排ガス処理部材。 (4) Of (1) to (3), wherein platinum and palladium are supported on the carrier, and the carrier contains at least one selected from the group consisting of alumina, titania, zirconia, silica, boehmite and silica-alumina. The exhaust gas treatment member described in any one.

(5)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、(4)に記載の排ガス処理部材。 (5) The exhaust gas treatment member according to (4), wherein the alumina is at least one selected from the group consisting of γ-alumina, δ-alumina, and θ-alumina.

(6)排ガスが、ディーゼルエンジンの排ガスである、(1)から(5)のいずれかに記載の排ガス処理部材。 (6) The exhaust gas treatment member according to any one of (1) to (5), wherein the exhaust gas is the exhaust gas of a diesel engine.

本発明によれば、リン被毒耐性に優れる排ガス処理部材等を提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas treatment member or the like having excellent phosphorus poisoning resistance.

実施例1から3及び比較例1、2に係る排ガス処理部材の製造条件及び評価結果を示す表である。It is a table which shows the manufacturing condition and the evaluation result of the exhaust gas treatment member which concerns on Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例及び比較例に係る複合粒子の粒径(d90)と、触媒層の細孔容積と、の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size (d 90 ) of the composite particle which concerns on Example and the comparative example, and the pore volume of a catalyst layer. 実施例4及び比較例3から5に係る排ガス処理部材の製造条件及び評価結果を示す表である。It is a table which shows the manufacturing condition and the evaluation result of the exhaust gas treatment member which concerns on Example 4 and Comparative Examples 3 to 5. 触媒層の細孔容積と、HCの浄化率が50%に達する温度と、の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pore volume of a catalyst layer, and the temperature which the purification rate of HC reaches 50%. 触媒層の酸化バリウムの含有量と、HCの浄化率が50%に達する温度と、の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of barium oxide of a catalyst layer, and the temperature which the purification rate of HC reaches 50%.

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。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 embodiments of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Further, the present invention can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist thereof. Further, in the present specification, when a numerical value or a physical property value is inserted before and after using "~", it is used as including the values before and after that. For example, the notation of the numerical range of "1 to 100" includes both the upper limit value "100" and the lower limit value "1". The same applies to the notation of other numerical ranges.

本実施形態に係る排ガス処理部材は、排ガス流路内に配置される基材と、基材上に設けられた触媒層と、を少なくとも備える。本実施形態に係る排ガス処理部材において、触媒層における細孔容積が0.160cc/g以上である。本実施形態に係る排ガス処理部材において、触媒層が酸化バリウムを含有しない。本実施形態に係る排ガス処理部材は、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。 The exhaust gas treatment member according to the present embodiment includes at least a base material arranged in the exhaust gas flow path and a catalyst layer provided on the base material. In the exhaust gas treatment member according to the present embodiment, the pore volume in the catalyst layer is 0.160 cc / g or more. In the exhaust gas treatment member according to the present embodiment, the catalyst layer does not contain barium oxide. The exhaust gas treatment member according to the present embodiment is arranged downstream of a diesel engine, for example, and treats exhaust gas.

基材は、耐熱性に優れ、触媒層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 base material is not particularly limited as long as it has excellent heat resistance and can support the catalyst layer. Examples thereof include metals, alloys such as stainless steel, ceramics, and laminated structures combining these, but the present invention is not particularly limited thereto. Further, the shape, the planar shape, the thickness and the like may be appropriately set according to the application, the required performance and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as appropriate.

また、基材として、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 a base material, it becomes easy to apply it to an exhaust gas purification application installed in an exhaust gas flow. In the honeycomb structure, a plurality of cells through which exhaust gas flows are generally provided in parallel in the long axis direction, and the exhaust gas flows from the introduction port to the exhaust port of each cell. In this case, the base material forms the inner wall of each cell of the honeycomb structure through which the exhaust gas flows. As such a honeycomb structure, one known in the art can be appropriately selected. For example, as a honeycomb structure in automotive exhaust applications, cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2), of silicon carbide (SiC), and a ceramic monolithic carrier, such as a silicon nitride (Si 3 N 4), metal stainless steel or the like Examples thereof include a honeycomb carrier, a wire mesh carrier made of stainless steel, and a steel wool-like 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 square 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, but for example, a honeycomb structure having a diameter (length) of several millimeters to several centimeters is preferably used. The number of cells (cell density) of the honeycomb structure may be appropriately set based on the type of exhaust gas to be treated, the flow rate of the exhaust gas, the desired pressure loss, the desired removal efficiency of harmful substances contained in the exhaust gas, and the like. .. For example, when treating the exhaust gas of 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. Is. The cell density means the number of cells per unit area in the cross section when the honeycomb structure is cut at a right angle 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 and a partial end face of the gas flow path are sealed so that gas can flow through the wall surface of the gas flow path. The wall flow type structure is widely known, and both are applicable.

基材の表面上において、触媒層は、排ガス流路に接するように配置されている。触媒層は、基材表面の少なくとも一部を覆っている。触媒層は、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、一酸化窒素(NO)を酸化する。 On the surface of the base material, the catalyst layer is arranged so as to be in contact with the exhaust gas flow path. The catalyst layer covers at least a part of the surface of the base material. The catalyst layer oxidizes, for example, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitric oxide (NO).

触媒層は、例えばウォッシュコート層である。触媒層において、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 catalyst layer is, for example, a wash coat layer. In the catalyst layer, platinum (Pt) and palladium (Pd), which are oxidation catalysts, are supported on a particulate carrier. The carrier is also called a base particle. The carrier and platinum and palladium form catalyst particles which are composite particles. The size of platinum and palladium supported on the carrier is on the order of several nanometers to several hundred nanometers. The presence of platinum and palladium on the carrier is, for example, observed by a transmission electron microscope (TEM), powder X-ray Diffraction (XRD), and Electron Probe Micro Analyzer (EPMA). ), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy, or ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) and the like.

複合粒子の粒径を調整することにより、触媒層における細孔容積を調整することが可能である。複合粒子の粒径(d90)は、例えば、15.0μm以上、15.5μm以上、あるいは16.0μm以上である。 By adjusting the particle size of the composite particles, it is possible to adjust the pore volume in the catalyst layer. The particle size (d 90 ) of the composite particle is, for example, 15.0 μm or more, 15.5 μm or more, or 16.0 μm or more.

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;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 and highly disperse platinum and palladium, and the type 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, placeodium oxide; zirconia doped with rare earth elements and / or transition elements. Composite oxides such as ceria-zirconia; perovskite-type oxides; composite oxides containing alumina such as silica-alumina, silica-alumina-zirconia, and silica-alumina-boria; anatase-type titania, zeolite, etc. It is not particularly limited to. Among these, as the carrier, porous particles having a large BET specific surface area are preferable. Specific examples thereof include alumina, titania, zirconia, silica, boehmite and silica-alumina. Examples of alumina include γ-alumina, δ-alumina, and θ-alumina. Examples of titania include anatase-type titania. As the 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 yttria oxide in zirconia. In stabilized zirconia or partially stabilized zirconia, oxygen vacancies are formed in the structure, cubic crystals and tetragonal crystals are stabilized even at room temperature, and destruction due to elevating temperature is suppressed. Silica includes crystalline silica having various different phase transformations, amorphous silica, glass-like silica, colloidal silica and the like. Silica generally has a higher BET specific surface area than alumina, and platinum and palladium are highly dispersed. Silica-alumina includes crystalline and amorphous ones. In silica-alumina, the Si / Al ratio varies and is appropriately set according to the application. Examples of crystalline zeolites include ZSM-type zeolites and β-type zeolites. As the carrier, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination 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 carrier, rare earth oxides such as lanthanum, silica, zirconia and the like may be added to the carrier. Further, 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, for example, by 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。 The carrier used here is not particularly limited depending on the production method. This type of carrier can be obtained by each known production method, for example, after dissolving a starting material having a form such as nitrate, sulfate, carbonate, acetate, chloride containing the above elements in an aqueous solution. A carrier having an arbitrary composition and crystallinity can be obtained by calcining the solid product obtained by mixing and precipitating as a precipitate by adjusting the pH or by evaporating to dryness. When the carrier raw materials are mixed or complexed, these plurality of metal salts may be solubilized at once to perform the above treatment, or a single or a plurality of metal salts may be subjected to the above treatment. After forming the oxide, the remaining metal salts may be added all at once or sequentially.

触媒層は、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 catalyst layer may further include an auxiliary catalyst that assists in the oxidation catalytic ability of platinum and palladium. Examples of co-catalyst components include cerium oxide (ceria), ceria-zirconia, various zeolites, neodymium, rare earth oxides such as lanthanum oxide, and zirconia. Cerium oxide can store oxygen in an oxygen-rich atmosphere and release oxygen in an oxygen-deficient atmosphere by changing the oxidation number of cerium (Ce). Therefore, cerium oxide is effective for oxidation and combustion of soot and soluble organic component (SOF) in an oxygen-deficient atmosphere. In addition, cerium oxide promotes the oxidation reaction of platinum and palladium at low temperatures such as CO, HC and NO. Various zeolites store HC at a low temperature and release HC at a high temperature to promote the oxidation reaction of HC by platinum and palladium at a low temperature. Rare earth oxides such as neodymium and lanthanum oxide, as well as zirconia, are thought to prevent platinum and palladium from moving on the carrier by heat and aggregating.

触媒層における細孔容積は0.160cc/g以上であり、例えば0.165cc/g以上、0.170cc/g以上、あるいは0.172cc/g以上である。触媒層における細孔容積を上記の大きさとすることで、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。 The pore volume in the catalyst layer is 0.160 cc / g or more, for example, 0.165 cc / g or more, 0.170 cc / g or more, or 0.172 cc / g or more. By setting the pore volume in the catalyst layer to the above size, 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 the catalyst performance is maintained high, as a result. , The ignition temperature can be lowered.

基材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 base material forms a honeycomb structure, the amount (supported amount) of platinum and palladium supported on the honeycomb structure can be appropriately set according to the desired performance, and is not particularly limited, but the catalyst performance, cost, etc. From the viewpoint of the above, 0.2 g or more and 5.0 g or less in terms of metal is preferable, and more preferably 0.3 g or more and 3.0 g per 1 L of the coated portion volume of the honeycomb structure. The volume of the coated portion of the honeycomb structure is the volume of the coated portion of the honeycomb structure excluding the outer wall, and if it is on the coated portion, the volume of the space portion in the honeycomb structure is also included. Refers to volume.

また、基材がハニカム構造体をなしている場合、触媒層の量(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 base material forms a honeycomb structure, the amount (coating amount) of the catalyst layer can be appropriately set according to the desired performance and is not particularly limited, but from the viewpoint of catalyst performance, pressure loss, cost, etc. The volume of the coated portion of the honeycomb structure 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 coated portion.

本発明者の知見によれば、触媒層の塩基性物質を減少させることで、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。したがって、本実施形態に係る排ガス処理部材は、触媒層が、酸化バリウムを含有しない。 According to the findings of the present inventor, by reducing the basic substances in the catalyst layer, 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 the catalyst performance is improved. It can be kept high and, as a result, the ignition temperature can be lower. Therefore, in the exhaust gas treatment member according to the present embodiment, the catalyst layer does not contain barium oxide.

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 a method for manufacturing an exhaust gas treatment member according to the present embodiment will be described.
First, in order to support platinum and palladium on the carrier, as starting salts of platinum, an ethanolamine solution of platinum hydroxide (IV) acid, tetraammine platinum (II) acetate, tetraammine platinum (II) carbonate, tetraammine platinum ( II) Prepare nitric acid, nitric acid solution of platinum hydroxide (IV) acid, platinum nitrate, dinitrodiamine platinum nitric acid, platinum chloride (IV) acid and the like. Further, as the starting salt of palladium, tetraamminepalladium (II) acetate, tetraamminepalladium (II) carbonate, tetraamminepalladium (II) nitrate, dinitrodiamminpalladium, palladium nitrate, palladium chloride and the like are prepared.

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 starting salt aqueous solution of platinum and the acidity of the starting salt aqueous solution of palladium are close to each other, precipitation is unlikely to occur when both aqueous solutions are mixed, and the dispersibility of the solution can be easily maintained. Examples of combinations with similar acidity are tetraammine platinum (II) acetate-tetraammine palladium (II) acetate (alkaline to each other), ethanolamine solution of platinum hydroxide (IV) acid-tetraammine palladium (II) acetate ( Platinum nitrate-palladium nitrate (acidic each other), dinitrodiamine platinum nitrate-palladium nitrate (acidic each other), platinum chloride (IV) acid-palladium chloride (acidic each other) 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。 Then, platinum and palladium contained in the prepared aqueous solution of the metal salt are supported on a carrier to form catalyst particles as composite particles by using an arbitrary method such as an impregnation method, an ion exchange method, and a kneading method. .. Then, the catalyst particles are dried at, for example, 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the catalyst particles are further fired at, for example, 350 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. 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. At the time of mixing, a known pulverizing method or mixing method such as pulverizing and mixing with a ball mill or the like can be applied.

製造される排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、スラリーを得る際に、複合粒子の粒径を所定の粒径にすることにより調整可能である。複合粒子の粒径(d90)は、例えば、15.0μm以上、15.5μm以上、あるいは16.0μm以上である。なお、スラリーを得る際に、水酸化バリウムを添加しない。 The pore volume of the catalyst layer of the produced exhaust gas treatment member can be adjusted by setting the particle size of the composite particles to a predetermined particle size when obtaining the slurry. The particle size (d 90 ) of the composite particle is, for example, 15.0 μm or more, 15.5 μm or more, or 16.0 μm or more. Barium hydroxide is not added when the slurry is obtained.

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。 Binders known in the art, other catalysts, co-catalyst particles, OSC materials, base material particles, additives and the like can be mixed in the slurry in a desired blending ratio, if necessary. Examples of the additive include a pH adjuster such as an acid or a base for adjusting the pH, a surfactant such as a nonionic surfactant or an anionic surfactant for improving dispersibility, a dispersion stabilizer, and a viscosity. Examples thereof include a viscosity regulator for adjustment, but the present invention is not particularly limited thereto.

次に、基材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, the slurry is applied onto the substrate. The method of applying the slurry may be carried out according to a conventional method, and the type thereof is not particularly limited. Various known coating methods, for example, a wash coat method and the like can be applied. Further, in order to form a different catalyst layer for each portion of the base material, a so-called zone coating method in which a different slurry is applied to each portion can also be applied.

例えば、基材としてハニカム構造体を用いる場合には、ハニカム構造体をスラリーに浸漬させて、ハニカム構造体を、触媒層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上に触媒層を形成する。これにより、本実施形態に係る排ガス処理部材を得ることができる。 For example, when a honeycomb structure is used as a base material, the honeycomb structure is immersed in a slurry, and the honeycomb structure is coated with a slurry for forming a catalyst layer. After that, the honeycomb structure is pulled up from the slurry, and the excess slurry is blown out by air. Further, if necessary, the honeycomb structure is appropriately dried and fired to form a catalyst layer on the base material which is the inner wall of the honeycomb structure. As a result, the exhaust gas treatment member according to the present embodiment can be obtained.

乾燥する際の温度は、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。 The temperature at the time of drying is not particularly limited, but is preferably 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. The drying time is, for example, 0.5 hours or more and 2 hours or less. The firing temperature is also not particularly limited, but is preferably 350 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and more preferably 400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. The firing time is, for example, about 0.5 to 48 hours as a guide, preferably 1 hour or more and 3 hours or less. The firing atmosphere may be any of an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, and a neutral atmosphere. Here, as the heating means, a known heating means such as an electric furnace or a gas furnace can be used.

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 in more detail with reference to Test Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. That is, the materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Further, the values of various production conditions and evaluation results in the following examples have meanings as a preferable upper limit value or a preferable lower limit value in the embodiment of the present invention, and the preferable range is the above-mentioned upper limit value or the lower limit value. And may be in the range specified by the combination of the values of the following examples or the values of the examples.

(実施例1から3及び比較例1、2)
以下に示す方法により、担持する粒子の粒径が異なり、触媒層に酸化バリウムを含有しない実施例1から3及び比較例1、2に係る排ガス処理部材を製造した。
(Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2)
The exhaust gas treatment members according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 which had different particle sizes of the particles to be supported and did not contain barium oxide in the catalyst layer were produced by the methods shown below.

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、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、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、触媒層を形成するためのスラリーを得た。 An aqueous solution of platinum nitrate and an aqueous solution of palladium nitrate were mixed so that the mass ratio of platinum and palladium was 3: 1 to obtain a mixed solution of platinum and palladium. Next, alumina powder having a particle size (d 50 ) of 30 μm and a BET specific surface area of 140 m 2 / g was impregnated with platinum and palladium in the mixed solution, and then the composite particles were calcined at 500 ° C. for 1 hour. , Composite particles for forming a catalyst layer were obtained. The obtained composite particles, water, thickener, surfactant, and pH adjuster are put into a ball mill and milled until the particle size of the composite particles reaches a predetermined particle size to form a slurry for forming a catalyst layer. Got

複合粒子の粒径(d90)は、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−3100、島津製作所)で測定した。実施例1から3及び比較例1、2で使用する複合粒子の粒径(d90)を、図1に示す。実施例1で使用する複合粒子の粒径(d90)は、16.4μmであった。実施例2で使用する複合粒子の粒径(d90)は、20.4μmであった。実施例3で使用する複合粒子の粒径(d90)は、24.9μmであった。比較例1で使用する複合粒子の粒径(d90)は、6.6μmであった。比較例2で使用する複合粒子の粒径(d90)は、8.4μmであった。 The particle size (d 90 ) of the composite particles was measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-3100, Shimadzu Corporation). The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 is shown in FIG. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Example 1 was 16.4 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Example 2 was 20.4 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Example 3 was 24.9 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Example 1 was 6.6 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Example 2 was 8.4 μm.

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25.4mm、長さは76.2mm、体積は0.039L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を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1.5g/L、パラジウムを0.5g/L含有する触媒層を形成した。 Next, a flow-through type honeycomb structure made of Kojulite was prepared. The cell density of this honeycomb structure was 300 cpsi / 8 mil, the diameter was 25.4 mm, the length was 76.2 mm, and the volume was 0.039 L. From the introduction port side of the honeycomb structure, the honeycomb structure was immersed in a slurry for forming the catalyst layer, and the inside of each cell of the honeycomb structure was coated with the slurry for forming the catalyst layer. Then, the slurry was dried at 150 ° C. for 1 hour and calcined at 450 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer containing 1.5 g / L of platinum and 0.5 g / L of palladium per the volume of the coated portion. ..

以上に示した方法により、担持する粒子の粒径が異なる実施例1から3及び比較例1、2に係る排ガス処理部材を製造した。 By the method shown above, the exhaust gas treatment members according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 having different particle sizes of the particles to be supported were manufactured.

製造された施例1から3及び比較例1、2に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積を、水銀ポロシメーター(Pascal 140及びPascal 440、Thermo Scientific)で測定した。測定時の温度は25℃であり、水銀の密度は13.534g/cm3であった。水銀の接触角は130°であり、水銀の表面張力は484Dyne/cmであった。測定圧力は、400kPa(Pascal 140)及び350kPa(Pascal 440)であった。結果を図1に示す。実施例1に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、0.172cc/gであった。実施例2に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、0.175cc/gであった。実施例3に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、0.186cc/gであった。比較例1に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、0.157cc/gであった。比較例2に係る排ガス処理部材の触媒層の細孔容積は、0.158cc/gであった。複合粒子の粒径(d90)と、触媒層の細孔容積と、の関係を図2に示す。 The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 produced was measured with a mercury porosimeter (Pascal 140 and Pascal 440, Thermo Scientific). The temperature at the time of measurement was 25 ° C., and the density of mercury was 13.534 g / cm 3 . The contact angle of mercury was 130 °, and the surface tension of mercury was 484 Dyne / cm. The measured pressures were 400 kPa (Pascal 140) and 350 kPa (Pascal 440). The results are shown in FIG. The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Example 1 was 0.172 cc / g. The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Example 2 was 0.175 cc / g. The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Example 3 was 0.186 cc / g. The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Comparative Example 1 was 0.157 cc / g. The pore volume of the catalyst layer of the exhaust gas treatment member according to Comparative Example 2 was 0.158 cc / g. FIG. 2 shows the relationship between the particle size (d 90 ) of the composite particles and the pore volume of the catalyst layer.

(実施例4、比較例3、4、5)
実施例1から3と同様の方法で、図3に示す粒形の粒子を担持し、細孔容積を有する実施例4に係る排ガス処理部材を製造した。また、以下に示す方法により、触媒層に酸化バリウムを含有する比較例3、4、5に係る排ガス処理部材を製造した。
(Example 4, Comparative Examples 3, 4, 5)
The exhaust gas treatment member according to Example 4 was produced by supporting the grain-shaped particles shown in FIG. 3 and having a pore volume by the same method as in Examples 1 to 3. Further, the exhaust gas treatment member according to Comparative Examples 3, 4 and 5 containing barium oxide in the catalyst layer was manufactured by the method shown below.

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、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、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、水酸化バリウム、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、触媒層を形成するためのスラリーを得た。比較例3、4、5で使用する複合粒子の粒径(d90)を、図3に示す。比較例3で使用する複合粒子の粒径(d90)は、20.4μmであった。比較例4で使用する複合粒子の粒径(d90)は、19.9μmであった。比較例5で使用する複合粒子の粒径(d90)は、19.0μmであった。 An aqueous solution of platinum nitrate and an aqueous solution of palladium nitrate were mixed so that the mass ratio of platinum and palladium was 3: 1 to obtain a mixed solution of platinum and palladium. Next, alumina powder having a particle size (d 50 ) of 30 μm and a BET specific surface area of 140 m 2 / g was impregnated with platinum and palladium in the mixed solution, and then the composite particles were calcined at 500 ° C. for 1 hour. , Composite particles for forming a catalyst layer were obtained. The obtained composite particles, barium hydroxide, water, thickener, surfactant, and pH adjuster are put into a ball mill and milled until the particle size of the composite particles reaches a predetermined particle size to form a catalyst layer. Obtained a slurry to be used. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Examples 3, 4 and 5 is shown in FIG. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Example 3 was 20.4 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Example 4 was 19.9 μm. The particle size (d 90 ) of the composite particles used in Comparative Example 5 was 19.0 μm.

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25.4mm、長さは76.2mm、体積は0.039L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を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℃で焼成して触媒層を形成し、比較例3、4、5に係る排ガス処理部材を得た。図3に示すように、比較例3に係る排ガス処理部材においては、触媒層が、コート部体積当たり、白金を1.5g/L、パラジウムを0.5g/L、酸化バリウムを1.0g/L含有していた。比較例4に係る排ガス処理部材においては、触媒層が、コート部体積当たり、白金を1.5g/L、パラジウムを0.5g/L、酸化バリウムを8.0g/L含有していた。比較例5に係る排ガス処理部材においては、触媒層が、コート部体積当たり、白金を1.5g/L、パラジウムを0.5g/L、酸化バリウムを16.0g/L含有していた。実施例4及び比較例3から5に係る排ガス処理部材の細孔容積は、ほぼ同じであった。 Next, a flow-through type honeycomb structure made of Kojulite was prepared. The cell density of this honeycomb structure was 300 cpsi / 8 mil, the diameter was 25.4 mm, the length was 76.2 mm, and the volume was 0.039 L. From the introduction port side of the honeycomb structure, the honeycomb structure was immersed in a slurry for forming the catalyst layer, and the inside of each cell of the honeycomb structure was coated with the slurry for forming the catalyst layer. Then, the slurry was dried at 150 ° C. for 1 hour and fired at 450 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer to obtain an exhaust gas treatment member according to Comparative Examples 3, 4 and 5. As shown in FIG. 3, in the exhaust gas treatment member according to Comparative Example 3, the catalyst layer contains 1.5 g / L of platinum, 0.5 g / L of palladium, and 1.0 g / L of barium oxide per coat volume. It contained L. In the exhaust gas treatment member according to Comparative Example 4, the catalyst layer contained 1.5 g / L of platinum, 0.5 g / L of palladium, and 8.0 g / L of barium oxide per coat volume. In the exhaust gas treatment member according to Comparative Example 5, the catalyst layer contained 1.5 g / L of platinum, 0.5 g / L of palladium, and 16.0 g / L of barium oxide per coat volume. The pore volumes of the exhaust gas treatment members according to Example 4 and Comparative Examples 3 to 5 were almost the same.

(熱耐久)
全ての実施例及び比較例に係る排ガス処理部材は、電気炉を用いて、大気雰囲気下で、650℃×20時間の熱耐久を実施した。
(Heat endurance)
The exhaust gas treatment members according to all the examples and comparative examples were subjected to thermal durability at 650 ° C. for 20 hours in an air atmosphere using an electric furnace.

(リン被毒)
全ての実施例及び比較例に係る排ガス処理部材にリン含有溶液を噴霧して、排ガス処理部材をリン被毒させた。リン含有溶液を噴霧する際の温度は350℃、ガス流量は88L/分、酸素濃度は10.5%であった。これにより、実施例1から3及び比較例1、2に係る排ガス処理部材の触媒層のそれぞれに、五酸化二リン(P25)換算で、5g/Lのリンを付着させた。また、実施例4及び比較例3から5に係る排ガス処理部材の触媒層のそれぞれに、五酸化二リン(P25)換算で、10g/Lのリンを付着させた。
(Phosphorus poisoning)
The exhaust gas treatment member according to all Examples and Comparative Examples was sprayed with a phosphorus-containing solution to poison the exhaust gas treatment member with phosphorus. The temperature at which the phosphorus-containing solution was sprayed was 350 ° C., the gas flow rate was 88 L / min, and the oxygen concentration was 10.5%. As a result, 5 g / L of phosphorus was attached to each of the catalyst layers of the exhaust gas treatment members according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 in terms of diphosphorus pentoxide (P 2 O 5). Further, 10 g / L of phosphorus was attached to each of the catalyst layers of the exhaust gas treatment members according to Examples 4 and Comparative Examples 3 to 5 in terms of diphosphorus pentoxide (P 2 O 5).

(HCの浄化性能の評価)
次に、リン被毒させた全ての実施例及び比較例に係る排ガス処理部材の炭化水素(HC)の浄化性能を評価した。ここでは、表1に示す組成を有するモデルガスを、流量20.0L/分、空間速度(SV)31000/時、昇温速度30℃/分で、実施例及び比較例のそれぞれに係る排ガス処理部材に流し、HCの浄化率が50%に達する温度(T50)を測定した。測定結果を、図1及び図3に示す。HCの浄化率が50%に達する温度が低いほど、排ガス処理部材の低温での浄化性能が高いことを示している。
(Evaluation of HC purification performance)
Next, the purification performance of hydrocarbons (HC) of the exhaust gas treatment members according to all the examples and comparative examples poisoned with phosphorus was evaluated. Here, the model gas having the composition shown in Table 1 is treated with exhaust gas according to each of Examples and Comparative Examples at a flow rate of 20.0 L / min, a space velocity (SV) of 31000 / hour, and a temperature rise rate of 30 ° C./min. It was poured into a member, and the temperature (T50) at which the purification rate of HC reached 50% was measured. The measurement results are shown in FIGS. 1 and 3. The lower the temperature at which the purification rate of HC reaches 50%, the higher the purification performance of the exhaust gas treatment member at a low temperature.

Figure 2021192893
Figure 2021192893

触媒層の細孔容積と、HCの浄化率が50%に達する温度と、の関係を図4に示す。図4に示すように、触媒層の細孔容積が大きいほど、HCの浄化率が50%に達する温度が低くなる傾向にあった。また、実施例4及び比較例3から5の結果に基づく、触媒層の酸化バリウムの含有量と、HCの浄化率が50%に達する温度と、の関係を図5に示す。従来、触媒層を形成する際に、水酸化バリウムを添加すると、水酸化バリウムがパラジウムと相互作用し、シンタリングが抑制され、触媒の機能が低下しないと考えられていた。しかし、図5に示すように、触媒層を形成する際に添加する水酸化バリウムの量が少なく、触媒層における酸化バリウムの含有量が少ないほど、HCの浄化率が50%に達する温度が低くなる傾向にあった。したがって、水酸化バリウムによるパラジウムのシンタリング抑制の効果よりも、酸化バリウムを含有することによる触媒層のリン被毒劣化の方が、HC浄化率への影響が大きいことが明らかになった。 FIG. 4 shows the relationship between the pore volume of the catalyst layer and the temperature at which the purification rate of HC reaches 50%. As shown in FIG. 4, the larger the pore volume of the catalyst layer, the lower the temperature at which the purification rate of HC reaches 50%. Further, FIG. 5 shows the relationship between the content of barium oxide in the catalyst layer and the temperature at which the purification rate of HC reaches 50%, based on the results of Examples 4 and Comparative Examples 3 to 5. Conventionally, it has been considered that when barium hydroxide is added when forming a catalyst layer, barium hydroxide interacts with palladium, syntering is suppressed, and the function of the catalyst is not deteriorated. However, as shown in FIG. 5, the smaller the amount of barium hydroxide added when forming the catalyst layer and the smaller the content of barium oxide in the catalyst layer, the lower the temperature at which the purification rate of HC reaches 50%. There was a tendency to become. Therefore, it was clarified that the phosphorus poisoning deterioration of the catalyst layer due to the inclusion of barium oxide has a greater effect on the HC purification rate than the effect of suppressing the sintering of palladium by barium hydroxide.

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。 The use of the exhaust gas treatment member according to the embodiment is not particularly limited, but the exhaust gas treatment member according to the embodiment can be used, for example, as an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) member.

Claims (6)

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た触媒層と、
を少なくとも備え、
前記触媒層における細孔容積が0.160cc/g以上であり、
前記触媒層が酸化バリウムを含有しない、
排ガス処理部材。
The base material placed in the exhaust gas flow path and
The catalyst layer provided on the substrate and
At least prepare
The pore volume in the catalyst layer is 0.160 cc / g or more, and the catalyst layer has a pore volume of 0.160 cc / g or more.
The catalyst layer does not contain barium oxide.
Exhaust gas treatment member.
前記触媒層における細孔容積が0.170cc/g以上である、請求項1に記載の排ガス処理部材。 The exhaust gas treatment member according to claim 1, wherein the pore volume in the catalyst layer is 0.170 cc / g or more. 前記基材が、ハニカム構造体を構成している
請求項1又は2に記載の排ガス処理部材。
The exhaust gas treatment member according to claim 1 or 2, 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3のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。
The carrier according to any one of claims 1 to 3, wherein platinum and palladium are supported on a carrier, and the carrier contains at least one selected from the group consisting of alumina, titania, zirconia, silica, boehmite and silica-alumina. The described exhaust gas treatment member.
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4に記載の排ガス処理部材。
The exhaust gas treatment member according to claim 4, 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5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 5, wherein the exhaust gas is the exhaust gas of a diesel engine.
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