JP2021505368A - ガソリンエンジンからの排気ガス処理のための新規多領域twc - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書で使用されるとき、用語「領域」は、典型的にはウォッシュコートを乾燥及び/又は焼成することによって得られる基材上の場所を指す。「領域」は、例えば、「層」又は「ゾーン」として基材上に配置又は担持され得る。基材上の場所又は配置は、概ね、基材にウォッシュコートを適用するプロセス中に制御される。「領域」は、典型的には、明確な境界又は縁部を有する(すなわち、従来の分析技術を使用して、一方の領域を別の領域から区別することが可能である)。
(a)基材の入口チャネルの入口端部(例えば、開いている端部)までの方が入口チャネルの閉じた端部(例えば、遮断された端部又は塞がれた端部)までよりも近いゾーン、及び/又は
(b)基材の出口チャネルの閉じた端部(例えば、遮断された端部又は塞がれた端部)までの方が出口チャネルの出口端部(例えば開いている端部)までよりも近いゾーンを指す。
(a)基材の出口チャネルの出口端部(例えば、開いている端部)までの方が出口チャネルの閉じた端部(例えば、遮断された端部又は塞がれた端部)までよりも近いゾーン、及び/又は
(b)基材の入口チャネルの閉じた端部(例えば、遮断された端部又は塞がれた端部)までの方が入口チャネルの入口端部(例えば開いている端部)までよりも近いゾーンを指す。
全ての材料は市販されており、別途記載のない限り、既知の供給元から入手した。
第1の触媒領域:
第1の触媒領域は、第1のCeZr混合酸化物、La安定化アルミナ、及びBaプロモーターのウォッシュコート上に担持されたPdからなる。第1の触媒領域のウォッシュコート担持量は約1.7g/in3であり、Pd担持量は200g/ft3であった。
第2の触媒領域は、第2のCeZr混合酸化物、La安定化アルミナ、及びBaプロモーターのウォッシュコート上に担持されたPdからなる。第2の触媒領域のウォッシュコート担持量は約1.7g/in3であり、Pd担持量は34g/ft3であった。
第3の触媒領域は、第3のCeZr混合酸化物及びLa安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたRhからなる。第3の触媒領域のウォッシュコート担持量は約1.3g/in3であり、Rh担持量は8g/ft3であった。
比較触媒Bにおいては第3の触媒領域を基材の全長(すなわち100%)にわたってコーティングしたことを除いて、触媒Aと同様の手順に従って、比較触媒Bを調製する。総Pd担持量は117g/ft3であり、総Rh担持量は8g/ft3であった。
比較触媒Cは、二重層構造を有する市販の三元(Pd−Rh)触媒である。底層は、第1のCeZr混合酸化物、La安定化アルミナ、及びBaプロモーターのウォッシュコート上に担持されたPdからなる。底層のウォッシュコート担持量は約1.7g/in3であり、Pd担持量は117g/ft3であった。上層は、第2のCeZr混合酸化物及びLa安定化アルミナのウォッシュコート上に担持されたRhからなる。上層のウォッシュコート担持量は約1.3g/in3であり、Rh担持量は8g/ft3であった。触媒Cの総ウォッシュコート担持量は約3.0g/in3であった。
第1の触媒領域において、50%のBaプロモーターをSrで置換したことを除いて、触媒Aと同様の手順に従って、触媒Dを調製した。
第1の触媒領域において、100%のBaプロモーターをSrで置換したことを除いて、触媒Aと同様の手順に従って、触媒Eを調製した。
新欧州運転サイクル(NEDC:New European Driving Cycle)で1.5リットルのエンジンの車両について、触媒A並びに比較触媒B及び比較触媒Cの未使用性能を試験した。テールパイプからのバッグデータを表1に示す。本発明の触媒Aは、比較触媒B及びCと比較して、THC、CO及びNOxの著しく低い排出量を示す。(例えば、次の関連する改善された性能を参照されたい。触媒Aを比較触媒Bと比較した場合、THC、CO、及びNOx排出量は、それぞれ約20%、10%及び24%改善されている)。
触媒A及び比較触媒Bを、ガソリンエンジンに対して別々に試験した。ライトオフ性能は、排気流量が80kg/時、温度勾配が30℃/分、空燃比(AFR:Air and Fuel Ratio)のラムダが14.55の典型的な条件である。THC、CO及びNOxの転化率は、供給ガスの濃度及び触媒の出口におけるガスの濃度を比較することで計算した。エンジンライトオフ試験の前に、触媒のピーク床温度を980℃とし、4モードのエージングサイクルで、同じ100時間運転の6.1Lエンジン下にて、触媒A及び比較触媒Bをベンチエージングした。
新欧州運転サイクル(NEDC)で1.5リットルのエンジンの車両について、触媒A、触媒D、及び触媒Eのベンチエージング済のサンプルを試験した。ベンチエージングは、触媒のピーク床温度が約980℃、4モードのエージングサイクルで、同じ150時間運転の6.1Lのエンジンで、行った。車両排気希釈バッグデータの結果を表4に示している。本発明の触媒D及び触媒Eは、触媒Aと比較して、THC、CO、及びNOxの更に低い排出量を示す(例えば、次の関連する改善された性能を参照されたい。触媒Eを触媒Aと比較した場合、THC、CO、及びNOx排出量は、それぞれ約26%、18%、及び14%改善されている)。
Claims (40)
- 排気ガス処理用触媒物品であって、
入口端部、出口端部を含み、軸方向長さLを有する、基材と;
前記入口端部で始まり、前記軸方向長さL未満にわたって延びている第1の触媒領域であって、第1のパラジウム成分を含む、第1の触媒領域と;
前記出口端部で始まり、前記軸方向長さL未満にわたって延びている第2の触媒領域であって、第2のパラジウム成分を含む、第2の触媒領域と;
前記出口端部で始まり、前記軸方向長さL未満にわたって延びている第3の触媒領域であって、第3のロジウム成分を含む、第3の触媒領域と;
を含み、前記第3の触媒領域は前記第2の触媒領域を被覆している、触媒物品。 - 前記第1の触媒領域が、前記軸方向長さLの30〜70%にわたって延びている、請求項1に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、前記軸方向長さLの30〜70%にわたって延びている、請求項1又は2に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、前記軸方向長さLの1〜15%にわたって、前記第1の触媒領域と重複している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域及び前記第1の触媒領域の全長が、前記軸方向長さLに等しい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域及び前記第1の触媒領域の全長が、前記軸方向長さL未満である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3の触媒領域が、前記軸方向長さLの50〜95%にわたって延びている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の触媒領域が、前記第1のパラジウム成分以外のPGM金属を本質的に含まない、請求項1〜7のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の触媒領域が、0.1〜300g/ft3の前記第1のパラジウム成分を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の触媒領域が、第1の酸素貯蔵能(OSC)材料、第1のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分、及び/又は第1の無機酸化物を更に含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1のOSC材料が、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリア−ジルコニア混合酸化物、及びアルミナ−セリア−ジルコニア混合酸化物からなる群から選択される、請求項10に記載の触媒物品。
- 前記第1のOSC材料が、前記セリア−ジルコニア混合酸化物を含む、請求項11に記載の触媒物品。
- 前記第1のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、バリウム、ストロンチウム、又はバリウム及びストロンチウムの混合酸化物若しくは複合酸化物である、請求項10〜12のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、前記第1の触媒領域の総ウォッシュコート重量に基づいて、0.1〜15重量%の量で担持されている、請求項13に記載の触媒物品。
- 前記第1のパラジウム成分が、前記第1の無機酸化物及び前記第1のOSC材料上に担持されている、請求項10〜14のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の無機酸化物が、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウムの酸化物、及びこれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される、請求項10〜15のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の無機酸化物が、アルミナ、ランタナ/アルミナ複合酸化物、又はマグネシア/アルミナ複合酸化物である、請求項16に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、前記第2のパラジウム成分以外のPGM金属を本質的に含まない、請求項1〜17のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、0.1〜50g/ft3の前記第2のパラジウム成分を含む、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、第2の酸素貯蔵能(OSC)材料、第2のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分、及び/又は第2の無機酸化物を更に含む、請求項1〜19のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2のOSC材料が、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリア−ジルコニア混合酸化物、及びアルミナ−セリア−ジルコニア混合酸化物からなる群から選択される、請求項20に記載の触媒物品。
- 前記第2のOSC材料が、前記セリア−ジルコニア混合酸化物を含む、請求項21に記載の触媒物品。
- 前記第2のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、バリウム、ストロンチウム、又はバリウム及びストロンチウムの混合酸化物若しくは複合酸化物である、請求項20〜22のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、前記第2の触媒領域の総重量に基づいて、0.1〜15重量%の量で担持されている、請求項23に記載の触媒物品。
- 前記第2の無機酸化物が、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウムの酸化物、及びこれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される、請求項20〜24のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の無機酸化物が、アルミナ、ランタナ/アルミナ複合酸化物、又はマグネシア/アルミナ複合酸化物である、請求項25に記載の触媒物品。
- 前記第3の触媒領域が、0.1〜20g/ft3の前記第3のロジウム成分を含む、請求項1〜26のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3の触媒領域が、第3の酸素貯蔵能(OSC)材料、第3のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属成分、及び/又は第3の無機酸化物を更に含む、請求項1〜27のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3のOSC材料が、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、セリア−ジルコニア混合酸化物、及びアルミナ−セリア−ジルコニア混合酸化物からなる群から選択される、請求項28に記載の触媒物品。
- 前記第3のOSC材料が、前記セリア−ジルコニア混合酸化物を含む、請求項29に記載の触媒物品。
- 前記第3のロジウム成分が、前記第3のOSC材料上に担持されている、請求項28〜30のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3の無機酸化物が、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、ランタン、ネオジム、プラセオジム、イットリウムの酸化物、及びこれらの混合酸化物又は複合酸化物からなる群から選択される、請求項28〜31のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3の無機酸化物が、アルミナ、ランタナ/アルミナ複合酸化物、又はマグネシア/アルミナ複合酸化物である、請求項28〜32のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第3の触媒領域が、前記第3のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を実質的に含まない、請求項28〜33のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記基材が、フロースルーモノリスである、請求項1〜34のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記基材が、90mmを超える長さである、請求項1〜35のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第1の触媒領域が、前記基材上に直接担持/堆積されている、請求項1〜36のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 前記第2の触媒領域が、前記基材上に直接担持/堆積されている、請求項1〜37のいずれか一項に記載の触媒物品。
- 請求項1〜38のいずれか一項に記載の触媒物品を含む、燃焼排気ガスの流れを処理するための排出物処理システム。
- 内燃機関からの排気ガス処理方法であって、前記排気ガスを請求項1〜39のいずれか一項に記載の触媒物品と接触させること、を含む、排気ガス処理方法。
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