JP3290579B2 - ガソリンエンジン排ガス浄化用触媒 - Google Patents
ガソリンエンジン排ガス浄化用触媒Info
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Description
排ガス中に含まれる有害成分である一酸化炭素(C
O)、炭化水素(HC)、および窒素酸化物(NOx )
を同時に除去するガソリンエンジン排ガス浄化用触媒に
関するものである。
ス中に含まれる有害成分であるCO、HCおよびNOx
を同時に除去するガソリンエンジン排ガス浄化用触媒に
おいては、一般的に白金、パラジウム、ロジウム、イリ
ジウム等の白金族元素が活性成分として使用されてお
り、白金/ロジウム、白金/パラジウム/ロジウム、パ
ラジウム/ロジウムおよびパラジウム単独より構成され
る触媒系が現在広く普及している。また、これらの貴金
属を用いたガソリンエンジン排ガス浄化用触媒の耐熱性
の改善等の改良発明も数多く提案されている(特開平4
−21940号、特開平4−284847号、特開平7
−171392号各公報等)。
中においては、アイドリングから加速、加速から定速、
定速から減速または定速から加速等エンジンの運転状態
は頻繁に変化し、これらに伴い、ガソリンエンジンから
排出される排ガスの雰囲気も大きく変動する。このよう
な変動的な反応場における触媒の浄化能を詳細に調べる
と、前記従来のガソリンエンジン排ガス浄化用触媒では
未だ十分な浄化能を示しているとはいえず、とくにNO
x 浄化能に関しては、十分な応答性を有するとはいえな
い。
ガソリンエンジンにおいて、アイドリング、加速、定
速、減速等のエンジンの運転状況の変化に応じて大きく
変動する排ガス雰囲気に対して、浄化即応性に優れたガ
ソリンエンジン排ガス浄化用触媒、特にNOx 浄化即応
性に優れたガソリンエンジン排ガス浄化用触媒を提供す
ることにある。
ンジン排ガス浄化用触媒について鋭意研究を重ねた結
果、白金族元素、セリウム化合物および耐火性無機酸化
物の特定の組合せからなる複数の触媒層を有するガソリ
ンエンジン排ガス浄化用触媒が、排ガス雰囲気の変動に
対する即応性に優れることを見出し本発明を完成した。
ウム、パラジウム、セリウム化合物および耐火性無機酸
化物を含有し、セリウム化合物の含有量が触媒1l当た
り1〜100gであり、耐火性無機酸化物のBET表面
積が10〜400m 2 /gであり、セリウム化合物を含
む触媒層とパラジウムを含む触媒層の少なくとも二層の
触媒層からなり、セリウム化合物とパラジウムを実質的
に同一触媒層に含まず、前記セリウム化合物を含む触媒
層にロジウムを含み、かつ前記パラジウムを含む触媒層
にロジウムを実質的に含まないことを特徴とするガソリ
ンエンジン排ガス浄化用触媒である。
を含む触媒層を外層に、前記パラジウムを含む触媒層を
内層に積層してなる前記ガソリンエンジン排ガス浄化用
触媒である。
を除く白金族元素を含む前記ガソリンエンジン排ガス浄
化用触媒である。
する。
媒は、触媒成分としてロジウム、パラジウム、セリウム
化合物および耐火性無機酸化物を含有し、耐火性三次元
構造体上にセリウム化合物を含む触媒層とパラジウムを
含む触媒層の少なくとも二層の触媒層が形成されてなる
ものである。
酸化物、炭酸塩、硫酸化物等が挙げられるが、好ましく
は酸化物がよい。セリウム酸化物としては、水不溶性塩
または水溶性塩を焼成して得られるものであれば特に限
定されない。該セリウム化合物の含有量としては、触媒
1l当たり1〜100g、好ましくは1〜80gがよ
い。該セリウム化合物の含有量が1g未満では触媒性能
が低く、100gを超えると添加に見合う効果が得られ
ず経済的に不利である。
は、触媒1l当たり0.1〜20g、好ましくは0.1
〜15gがよい。該パラジウムの含有量が0.1g未満
では触媒性能が低く、20gを超えると添加に見合う効
果が得られず経済的に不利である。
含む触媒層にパラジウムを実質的に含まず、かつ前記パ
ラジウムを含む触媒層にセリウム化合物を実質的に含ま
ない、すなわち、セリウム化合物とパラジウムを実質的
に同一触媒層に含まないことが特に好ましい。
は、パラジウムの含有量が該触媒層重量に対して0.1
重量%以下であり、好ましくは0.05重量%以下であ
り、特に好ましくはパラジウムを含まないことをいう。
該パラジウムの含有量が0.1重量%を超えるとロジウ
ムと相互作用し、触媒性能が不良となるので好ましくな
い。
とは、セリウム化合物の含有量が該触媒層重量に対して
CeO2 換算で5重量%以下であり、好ましくは3重量
%以下であり、特に好ましくはセリウム化合物を含まな
いことをいう。該セリウム化合物の含有量が5重量%を
超えると前述のNOx 浄化即応性が低下するので好まし
くない。
化合物を含む触媒層にロジウムを含むことが好ましい。
本発明におけるロジウムの含有量としては、触媒1リッ
トル当たり0.01〜2g、好ましくは0.02〜1g
がよい。該ロジウムの含有量が0.01g未満では触媒
性能が低く、2gを超えると添加に見合う効果が得られ
ず経済的に不利である。
触媒層にロジウムを実質的に含まないことが好ましい。
ここで、ロジウムを実質的に含まないとは、ロジウムの
含有量が該触媒層重量に対して0.05重量%以下であ
り、好ましくは0.025重量%以下であり、特に好ま
しくはロジウムを含まないことをいう。該ロジウムの含
有量が0.05重量%を超えるとパラジウムと相互作用
し、触媒性能が不良となるので好ましくない。
化用触媒は、前記セリウム化合物を含む触媒層を外層
に、前記パラジウムを含む触媒層を内層にして耐火性三
次元構造体上に形成されることが好ましい。
媒には、ロジウムおよびパラジウムを除く白金族元素を
含有してもよい。該ロジウムおよびパラジウムを除く白
金族元素としては、白金、イリジウム等が挙げられる。
該白金族元素の使用量としては、触媒1l当たり0.0
1〜5g、好ましくは0.01〜2gがよい。該白金族
元素の使用量が0.01g未満では触媒性能が低く、5
gを超えると添加に見合う効果が得られず経済的に不利
である。
は、γ−アルミナ、δ−アルミナ、η−アルミナ、θ−
アルミナ等の活性アルミナ、α−アルミナ、シリカ、チ
タニア、ジルコニアもしくはこれらの複合酸化物である
シリカ−アルミナ、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジ
ルコニア、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、チ
タニア−ジルコニア等、またはこれらの混合物が挙げら
れる。これらの耐火性無機酸化物は通常粉末状であり、
そのBrunauer−Emmett−Teller
(以下、BETという)表面積は10〜400m2 /
g、好ましくは20〜300m2 /gがよい。該耐火性
無機酸化物の使用量は、耐火性三次元構造体1リットル
当り10〜300g、好ましくは50〜250gがよ
い。使用量が10g/l未満では十分な触媒性能が得ら
れず、300g/lを越えると背圧の上昇を招き好まし
くない。
は、ペレット状、モノリス担体等が挙げられるが、好ま
しくは、モノリス担体がよい。モノリス担体としては、
セラミックフォーム、オープンフロータイプのセラミッ
クハニカム、ウォールフロータイプのハニカムモノリ
ス、オープンフロータイプのメタルハニカム、金属発泡
体、メタルメッシュ等が挙げられるが、そのなかではオ
ープンフロータイプのセラミックハニカムまたはメタル
ハニカムが好適に使用される。セラミックハニカム担体
としては、コージライト、ムライト、α−アルミナ、ジ
ルコニア、チタニア、リン酸チタン、アルミニウムチタ
ネート、ベタライト、スポジュメン、アルミノシリケー
ト、マグネシウムシリケート等を材料とするものが好ま
しく、なかでもコージェライト質のものが特に好まし
い。また、メタルハニカム担体としては、ステンレス
鋼、Fe−Cr−Al合金等のごとき酸化抵抗性の耐熱
金属を用いて一体構造体としたものが好適に使用され
る。
ート状素子を巻き固める方法等で製造される。そのガス
通過口(セル形状)の形は、6角形、4角形、3角形ま
たはコルゲーション形のいずれであってもよい。
媒においては、耐火性無機酸化物の熱安定性を高めるた
め、アルカリ土類金属化合物、希土類金属酸化物を添加
してもよい。また、酸素貯蔵能を示す鉄、コバルト、ニ
ッケル等や、クロム、マンガン、ニオブ、タングステ
ン、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、ス
ズ、ビスマスまたはアルカリ金属化合物等を添加しても
よい。
明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。
2 /g、以下すべての実施例および比較例において同
じ)1200gとパラジウム15gを含有する硝酸パラ
ジウム水溶液に純水を加え、ボールミルにて湿式粉砕す
ることにより水性スラリーを調製した。このスラリーに
断面積1インチ平方当たり400個のセルを有するコー
ジェライト製モノリス担体1リットル(長径148m
m、短径84mm、長さ96mm)を浸し、取り出した
後、セル内の過剰スラリーを圧縮空気にて吹き飛ばし、
乾燥、焼成し、触媒層内層を調製した。
セリウム(CeO2 、BET表面積149m2 /g、以
下すべての実施例および比較例において同じ)200g
およびロジウム3gを含む硝酸ロジウム水溶液に純水を
加え、ボ−ルミルにて湿式粉砕することにより水性スラ
リーを調製した。このスラリーに前記触媒層内層を塗布
したコージェライト製モノリス担体1リットルを浸し、
取り出した後、セル内の過剰スラリーを圧縮空気にて吹
き飛ばし、乾燥、焼成して、触媒層外層とし、担体1リ
ットルあたり、パラジウムが1.5g、ロジウムが0.
3gを含有する完成触媒を得た。
ラジウム15gを含有する硝酸パラジウム水溶液に純水
を加え、ボールミルにて湿式粉砕することにより水性ス
ラリーを調製した。以下、実施例1と同様に触媒層内層
および外層を調製して完成触媒を得た。
ラジウム15gを含有する硝酸パラジウム水溶液に純水
を加え、ボールミルにて湿式粉砕することにより水性ス
ラリーを調製した。以下、実施例1と同様に触媒層内層
および外層を調製して完成触媒を得た。
パラジウム15gを含有する硝酸パラジウム水溶液に純
水を加え、ボールミルにて湿式粉砕することにより水性
スラリーを調製した。以下、実施例1と同様に触媒層内
層および外層を調製して完成触媒を得た。
金15gを含有するジニトロジアミノ白金水溶液に純水
を加え、ポールミルにて湿式粉砕することにより水性ス
ラリーを調製した。以下、実施例1と同様に触媒層内層
および外層を調製して完成触媒を得た。
にまとめた。
耐久後の触媒性能を調べた。市販の電子制御方式のガソ
リンエンジン(8気筒、4400cc)を使用し、触媒
をエンジンの排気系に装着して耐久テストを行った。エ
ンジンは、定速運転60秒、減速6秒(減速時に燃料が
カットされて、触媒は高温酸化雰囲気の厳しい条件にさ
らされる。)というモード運転で運転し触媒入口ガス温
度が定速運転時850℃となる条件で50時間触媒を耐
久した。つぎに、市販の電子制御方式のガソリンエンジ
ン(4気筒、2000cc)に触媒を装着し、加減速、
定速およびアイドリングを繰り返す日本国内の基準モ−
ド走行である10.15モードを行い触媒性能の比較を
行った。性能結果を表2にまとめた。
は、加減速、定速を伴う実使用の走行でとくにNOx 浄
化能に問題を示すが、本実施例の触媒系においては、き
わめて良好なNOx 浄化能を示し、さらにCO、HC浄
化能も改善されていることが示される。
ンジンに用いた場合、アイドリング、加速、定速、減速
等のエンジンの運転状況の変化に応じて大きく変動する
排ガス雰囲気に対して優れた浄化即応性を示し、特にN
Ox 浄化即応性に優れており、ガソリンエンジン排ガス
浄化用触媒として極めて有用である。
Claims (3)
- 【請求項1】 触媒成分としてロジウム、パラジウム、
セリウム化合物および耐火性無機酸化物を含有し、セリ
ウム化合物の含有量が触媒1l当たり1〜100gであ
り、耐火性無機酸化物のBET表面積が10〜400m
2 /gであり、セリウム化合物を含む触媒層とパラジウ
ムを含む触媒層の少なくとも二層の触媒層からなり、セ
リウム化合物とパラジウムを実質的に同一触媒層に含ま
ず、前記セリウム化合物を含む触媒層にロジウムを含
み、かつ前記パラジウムを含む触媒層にロジウムを実質
的に含まないことを特徴とするガソリンエンジン排ガス
浄化用触媒。 - 【請求項2】 前記セリウム化合物を含む触媒層を外層
に、前記パラジウムを含む触媒層を内層に積層してなる
請求項1に記載のガソリンエンジン排ガス浄化用触媒。 - 【請求項3】 ロジウムおよびパラジウムを除く白金族
元素を含む請求項1または2に記載のガソリンエンジン
排ガス浄化用触媒。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP34112695A JP3290579B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | ガソリンエンジン排ガス浄化用触媒 |
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| EP96120892A EP0781591B1 (en) | 1995-12-27 | 1996-12-27 | Purifying catalyst for exhaust gas from internal combustion engine |
| AT96120892T ATE349264T1 (de) | 1995-12-27 | 1996-12-27 | Reinigungskatalysator für verbrennungsmotorabgas |
| DE69636789T DE69636789T2 (de) | 1995-12-27 | 1996-12-27 | Reinigungskatalysator für Verbrennungsmotorabgas |
| US08/773,410 US6143691A (en) | 1995-12-27 | 1996-12-27 | Purifying catalyst for exhaust gas from internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34112695A JP3290579B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | ガソリンエンジン排ガス浄化用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09327624A JPH09327624A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3290579B2 true JP3290579B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=18343503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34112695A Expired - Lifetime JP3290579B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | ガソリンエンジン排ガス浄化用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3290579B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4573993B2 (ja) | 2000-11-09 | 2010-11-04 | 日産自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
| US8828343B2 (en) * | 2010-03-05 | 2014-09-09 | Basf Corporation | Carbon monoxide conversion catalyst |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34112695A patent/JP3290579B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09327624A (ja) | 1997-12-22 |
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