JP3272395B2 - エンジンの排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

エンジンの排気ガス浄化用触媒

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JP3272395B2 JP10570492A JP10570492A JP3272395B2 JP 3272395 B2 JP3272395 B2 JP 3272395B2 JP 10570492 A JP10570492 A JP 10570492A JP 10570492 A JP10570492 A JP 10570492A JP 3272395 B2 JP3272395 B2 JP 3272395B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス中のCO、H
C、NOxを低減せしめるために用いられるエンジンの
排気ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来技術】排気ガス中のCO、HC、NOxを浄化す
る排気ガス浄化用触媒としては、特開昭62−5767
1号公報に示すように、触媒担体上に、該触媒担体から
外方側に向けて順に、第1、第2、第3触媒層を設け、
該第1、第2、第3触媒層に、それぞれ異なった貴金属
触媒成分を分離配設したものがある。このものにおいて
は、各貴金属触媒成分同士の合金化による熱劣化を抑圧
して、いままでの触媒層が2つからなるものに比べて浄
化性能が向上することになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記排気ガス
浄化用触媒において、各貴金属触媒成分が各触媒層に分
離配設されて熱劣化が抑制されると言っても、最外表面
となる第3触媒層が、直接、排気ガスと接して高温とな
ることは従来と変わりがなく、このため、特に、第3触
媒層の貴金属触媒成分がシンタリング(凝集粗大化)を
起こして熱劣化を生じ易い傾向にある。この結果、触媒
の低温活性の安定化を充分に図ることができないでい
る。本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目
的は、最外表層の熱劣化を抑制して、触媒の低温活性の
安定化を充分に図ることができるエンジンの排気ガス浄
化用触媒を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明(請求項1の発明)にあっては、触媒担体上
に複数の触媒層が設けられているエンジンの排気ガス浄
化用触媒において、前記複数の触媒層のうち最外表層
に、酸化セリウム、パラジウム、酸化パラジウムが添加
されてなると共に、前記酸化パラジウムと前記パラジウ
ムとの重量比率が5:95〜50:50である構成とし
てある。この請求項1の好ましい態様としては、請求項
2の記載の通りとなる。
【0005】上述の発明の構成により、複数の触媒層の
うちの最外表層に、貴金属触媒成分として、高い耐熱性
を有するパラジウムを配すると共に酸化セリウムをも含
有させることから、貴金属触媒成分としてのパラジウム
の特性自体の効果が得られるだけでなく、酸化セリウム
の酸素貯蔵能効果(酸素O2 濃度が高いときO2 を吸着
し、O2 濃度が低くなったときO2 を放出して触媒反応
に寄与する効果)に基づき、当該触媒層のパラジウム酸
化物(焼成等によりパラジウムが酸化物として存在す
る)がパラジウムに解離する温度を高めて、当該触媒層
における貴金属触媒成分としてのパラジウムが低い温度
でシンタリングすることを効果的に抑えることができる
ことになる。しかも、この場合、当該触媒層に熱安定剤
として酸化パラジウム自体が添加されてなることから、
パラジウム酸化物の上記解離温度が一層高められ、パラ
ジウムのシンタリング抑制は格段に向上することにな
る。このため、触媒の熱劣化が有効に抑制されることに
なり、触媒の低温活性の安定化を充分に図ることができ
ることになる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
第1実施例に係る触媒を示す模式拡大図で、この図1に
示すように、触媒1は、触媒担体2上に、該触媒担体2
から外方側(図1中、上側)に向けて順に、第1、第
2、第3触媒層3、4、5が設けられている。上記触媒
担体2は、その材質として、コ−ジライト等の公知のも
のが用いられ、その形状は、ハニカム構造、ペレットタ
イプ等の公知形状とされている。上記第1触媒層3は、
本実施例においては、貴金属触媒成分としてロジウム
(以下、Rh)を含有するアルミナ層とされており、第
1触媒層3中において、貴金属触媒成分は、Rhだけと
されている。上記第2触媒層4は、本実施例において
は、貴金属触媒成分として白金(以下、Pt)を含有す
るアルミナ層とされており、この第2触媒層4において
は、貴金属触媒成分は、Ptだけとされている。上記第
3触媒層5は、本実施例においては、主成分が酸化セリ
ウム(以下、CeO2 )とアルミナとされ、その内部に
パラジウム(以下、Pd)及び酸化パラジウム(以下、
PdO)が分散含有されている。
【0007】上記のような触媒1は、例えば、次のよう
にして形成される。すなわち、先ず、γ−アルミナ(A
23 )粉末に硝酸ロジウム水溶液を加えて混合撹拌
し、それを、乾燥、焼成し、その後、ボ−ルミルで粉砕
して微粒子状態の粉末とする。そして、上記Rhが固定
化されたγ−Al23 480g、ベ−マイト(水和ア
ルミナ)120g、水1000cc、硝酸10ccをホ
モミキサにより混合撹拌し、アルミナスラリ−を得、そ
のアルミナスラリ−にハニカム構造の触媒担体2を浸漬
して引き上げた後、余分のスラリ−を高圧エア−ブロ−
で除去し、それを、250℃で2時間乾燥してから60
0℃で2時間焼成し、触媒担体2上に第1触媒層3を形
成する。次に、前記第1触媒層3の形成の場合同様に、
γ−Al23 にジントロジアミン白金水溶液を加えて
混合撹拌し、これを、乾燥、焼成した後、ボ−ルミルで
粉砕して微粒子状の粉末とする。そして、上記Ptを固
定したγ−Al23 480g、ベ−マイト120g、
水1000cc、硝酸10ccをホモミキサにより混合
撹拌し、アルミナスラリ−を得、このアルミナに、第1
触媒層3まで形成した触媒担体を浸漬して引き上げ、余
分のスラリ−を除去した後、それを、200℃で2時間
乾燥してから600℃で2時間焼成し、第1触媒層3上
に第2触媒層4を形成する。次に、PdO粉末にジント
ロジアミンパラジウム水溶液(若しくは塩化パラジウム
水溶液)を加えて混合撹拌し、それを、乾燥、焼成し、
その後、ボ−ルミルで粉砕して微粒子状態の粉末とす
る。この粉末にCeO2 粉末を加えて540gに調整
し、これに、、ベ−マイト60g、水1000cc、硝
酸10ccを加えて混合撹拌し、スラリ−を得る。そし
て、そのスラリ−に、第1、第2触媒層3、4まで形成
した触媒担体2を浸漬して引き上げ、余分のスラリ−を
除去した後、それを、200℃で2時間乾燥してから6
00℃で2時間焼成し、第2触媒層4上に第3触媒層5
を形成する。尚、前記各層3、4、5のウォッシュコ−
ト量は、触媒担体2の重量に対して各々14wt%にな
るように調整し、貴金属触媒成分としてのPt、Rh、
Pd担持量(製品での触媒層全容積に対する貴金属重
量)は、Ptについては1.33g/l、Rhについて
は0.27g/l、Pdについては1.0g/lになる
ようにする。また、PdO、Pdを含む粉末と、CeO
2 粉末との混合割合は、10/90〜50/50とす
る。
【0008】このような触媒においては、貴金属触媒成
分として、第1触媒層3にPt、第2触媒層4にRh、
第3触媒層5にPdだけを単独にしか設けないようにし
ていることから、合金化を抑えることができ、また、耐
熱性の高いPdを第3触媒層5にCeO2 と共に含有さ
せる一方、そのCeO2 の酸素貯蔵能効果に基づいて、
Pdの解離(Pd酸化物→Pd)温度を高めることがで
きることから、Pd同士のシンタリングを抑制できるこ
とになる。しかも、第3触媒層5に熱安定剤としてPd
O自体が添加されてなることから、パラジウム酸化物の
上記解離温度を一層高めて、Pdのシンタリング抑制を
格段に向上させることができることになる。この結果、
最外表層たる第3触媒層5の熱劣化を有効に抑えて、触
媒の低温活性の安定化(耐熱性)を充分に図ることがで
きることになる。
【0009】次に、上記触媒1の耐熱性能を裏付けるた
めに、各種試験を行った。先ず、下記比較例1(図2参
照)、比較例2(図3参照)を用意し、その両比較例
1、2について、下記試験条件の下、耐熱性試験を行っ
た。
【0010】比較例1 ネオジム(Nd)、ランタン(La)、セリウム(C
e)の各硝酸塩をそれぞれ活性アルミナ粉末に吸水させ
て乾燥した後、700℃で2時間焼成し、Nd、Laも
しくはCeを0.1mol/l含有するアルミナ粉末を
それぞれ調整する。Ndを含有するアルミナ粉末100
重量部と、アルミナ含有率10wt%のアルミナゾル7
0重量部と水20重量部とを混合撹拌して、アルミナス
ラリ−を製造する。このスラリ−中に触媒担体を浸漬
し、これをスラリ−から引き上げた後、気流でセル内の
スラリ−を吹き飛ばし、250℃で2時間乾燥後600
℃で2時間焼成し、第1のアルミナコ−ト層を形成し
た。この担体を塩化パラジウム(PdCl2 )水溶液に
浸漬し、このアルミナコ−ト層にPdを担持させる。次
にLaを含有する活性アルミナ粉末を用い、同様にし
て、アルミナスラリ−を調整し、このスラリ−内に第1
層を形成した担体を浸漬し、上記と同様にして、第2層
を形成する。この後塩化ロジウム(RhCl3 )水溶液
に浸漬し、第2層にRhを担持させる。さらに、Ceを
含有する活性アルミナを用い、上記と同様にして第3層
を形成し、第1層および第2層を形成した担体をジント
ロジアミン白金(Pt(NH32 (NO22 )水溶
液に浸漬し、この第3層にPtを担持させて、図2に示
すようなモノリス触媒を得た。このとき、貴金属触媒成
分担持量(製品での触媒層全容積に対する貴金属重量)
は、Ptについては1.33g/l、Rhについては
0.27g/l、Pdについては1g/lになるように
調整される。
【0011】比較例2 触媒担体上に、該触媒担体から外方側に向けて順に、第
1、第2触媒層が設けられ、第1触媒層においてはアル
ミナ内にPtとRhとが分散され、第2触媒層において
は、主成分のCeO2 及びアルミナの内部にPdが分散
含有されている。この場合、各層のウォッシュコ−ト層
は、触媒担体の重量に対して各々14wt%になるよう
に調整され、第1触媒層における触媒担持量は1.6g
/l(Pt/Rh=5/1)、第2触媒層におけるPd
担持量は、1.0g/lとされる。
【0012】試験条件 (1)触媒容量:24ml (2)エ−ジング条件:触媒を、1000℃の温度で5
0時間加熱する。 (3)空燃比14.5の下、空間速度を600000H
-1とする。
【0013】上記耐熱性試験の結果、図4に示す内容を
得た。この図4によれば、実施例2が、比較例1に対し
て低い温度から高いHC浄化率を示し、該比較例2は比
較例1よりも高い耐熱性を示した。この結果から、比較
例1では、期待している耐熱性に対して、得る耐熱性が
低過ぎることから、以後、この比較例1に係る触媒を比
較対象から省くこととした。
【0014】次に、第3触媒層5のPdOとPdとの重
量比率が耐熱性(低温活性の安定性)に及ぼす影響につ
いて調べるために、前記比較例2との比較の上で、触媒
1のPdOとPdとの比率を変化させ、HC50%浄化
率となる浄化温度を測定した。試験条件は、前記耐熱性
試験の試験条件と同じである。
【0015】この結果、図5の内容を得た。この内容に
よれば、PdO/Pd=5/95〜50/50の範囲
で、比較例2よりも低い値を示し、低温活性の安定化
(耐熱性)に関し、好結果を示した。
【0016】
【発明の効果】本発明は以上述べたように、最外表層の
熱劣化を抑制して触媒の低温活性の安定化を充分に図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る触媒を概念的に示す図。
【図2】比較例1に係る触媒を概念的に示す図。
【図3】比較例2に係る触媒を概念的に示す図。
【図4】比較例1と2に係る触媒の耐熱性試験の結果を
示す特性線図。
【図5】第3触媒層のPdOとPdとの重量比率が耐熱
性に及ぼす影響を示す図。
【符号の説明】
1 触媒 2 触媒担体 3 第1触媒層 4 第2触媒層 5 第3触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−130230(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒担体上に複数の触媒層が設けられて
    いるエンジンの排気ガス浄化用触媒において、 前記複数の触媒層のうち最外表層に、酸化セリウム、パ
    ラジウム、酸化パラジウムが添加されてなると共に、 前記酸化パラジウムと前記パラジウムとの重量比率が
    5:95〜50:50である、 ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記パラジウムと前記酸化パラジウムとが前記酸化セリ
    ウムに担持されている、 ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化用触媒。
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