JP3335755B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst

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JP3335755B2
JP3335755B2 JP04608694A JP4608694A JP3335755B2 JP 3335755 B2 JP3335755 B2 JP 3335755B2 JP 04608694 A JP04608694 A JP 04608694A JP 4608694 A JP4608694 A JP 4608694A JP 3335755 B2 JP3335755 B2 JP 3335755B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジンなどの
内燃機関からの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(C
O)、炭化水素(HC)及び窒素酸化物(NOx)を同
時に除去する排気ガス浄化用触媒に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to carbon monoxide (C) contained in exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine.
O), a hydrocarbon (HC) and a nitrogen oxide (NOx).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車の排気ガス浄化用触媒
として、CO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に
行って排気ガスを浄化する三元触媒が用いられている。
このような三元触媒としては、例えばコーディエライト
などからなる耐熱性担体にγ−アルミナからなる担持層
を形成し、その担持層に白金、ロジウムなどの白金族元
素を担持させたものが広く知られている。また、酸素貯
蔵効果をもつ酸化セリウム酸化物(酸化セリウム)を併
用し、A/Fのウインドウ幅を広めた三元触媒も知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-way catalyst for purifying exhaust gas by simultaneously oxidizing CO and HC and reducing NOx has been used as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles.
As such a three-way catalyst, for example, a support layer made of γ-alumina is formed on a heat-resistant carrier made of cordierite or the like, and a platinum group element such as platinum or rhodium is supported on the support layer. Are known. Also known is a three-way catalyst in which a cerium oxide (cerium oxide) having an oxygen storage effect is used in combination to increase the A / F window width.

【0003】白金属元素であるパラジウムは、酸化雰囲
気におけるCO及びHCの浄化性能には優れているもの
の、リッチ雰囲気及び理論空燃比(ストイキ)よりやや
リーン雰囲気側におけるNOxの浄化性能に劣ってい
る。そのためパラジウムのみではNOxの浄化は困難と
考えられ、高いNOx浄化性能を有するロジウムと併用
することで三元触媒として用いられている。しかしロジ
ウムは非常に高価であるので、高価な排気ガス浄化用触
媒となってしまう。
[0003] Palladium, which is a white metal element, is excellent in the purification performance of CO and HC in an oxidizing atmosphere, but is inferior in the purification performance of NOx in a rich atmosphere and slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). . Therefore, it is considered that purification of NOx is difficult only with palladium, and it is used as a three-way catalyst when used in combination with rhodium having high NOx purification performance. However, since rhodium is very expensive, it becomes an expensive exhaust gas purifying catalyst.

【0004】そこで、白金族元素としてはパラジウムの
みを用い、他に酸化セリウム、バリウム化合物、ジルコ
ニウム化合物、ランタン酸化物、活性アルミナなどを含
む担持層をもち、安価で三元活性に優れた排気ガス浄化
用触媒が提案されている(特開平5-168926号公報、特開
平5-168927号公報)。
[0004] Therefore, only a palladium is used as a platinum group element and an exhaust gas having a low cost and excellent ternary activity is provided which has a carrier layer containing cerium oxide, barium compound, zirconium compound, lanthanum oxide, activated alumina and the like. Purification catalysts have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-168926 and 5-68927).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されて
いるパラジウムに各種助触媒を組み合わせた三元触媒に
おいては、リッチ雰囲気側での水性ガスシフト反応(C
O+H2 O→CO2 +H 2 )や水蒸気改質反応(HC+
2 O→CO2 +H2 )を促進してNOxの浄化性能を
高めているが、リーン雰囲気側でのNOx浄化性能は充
分でない。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
Three-way catalyst combining palladium with various co-catalysts
The water gas shift reaction (C
O + HTwoO → COTwo+ H Two) And steam reforming reaction (HC +
HTwoO → COTwo+ HTwo) To improve NOx purification performance
NOx purification performance on the lean side
Not a minute.

【0006】またパラジウムに各種助触媒を組み合わせ
た三元触媒は、使用初期においては良好な三元活性を示
すものの、高温(800℃以上)で使用するとパラジウ
ムがシンタリングを生じて触媒性能が低下するという問
題があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、触媒成分としてパラジウムを用いた三元触
媒をさらに改良し、NOx浄化性能をさらに向上させる
とともに、パラジウムのシンタリングを防止することに
より、初期はもちろん耐久後にもCO,HC及びNOx
を安定して浄化できるようにすることを目的とする。
A three-way catalyst obtained by combining palladium with various cocatalysts shows good three-way activity in the early stage of use, but when used at a high temperature (800 ° C. or higher), palladium causes sintering and the catalytic performance deteriorates. There was a problem of doing. The present invention has been made in view of such circumstances, further improving the three-way catalyst using palladium as a catalyst component, further improving the NOx purification performance, by preventing sintering of palladium, CO, HC and NOx in the initial stage and after endurance
It is an object of the present invention to be able to stably purify.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排気ガス浄化用触媒は、担体基材と、担体基材表面
に被覆形成され酸化セリウム粉末と活性アルミナ粉末か
らなる触媒担持層と、触媒担持層に担持されたパラジウ
ム、アルカリ土類金属及び白金からなる触媒活性成分と
から構成され、パラジウムは活性アルミナ粉末に担持さ
れ白金は酸化セリウム粉末に担持されて、重量換算でパ
ラジウムが白金より多く含まれている(Pt≦Pd)こ
とを特徴とする。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention which solves the above-mentioned problems comprises a carrier substrate, a cerium oxide powder and an activated alumina powder formed on the surface of the carrier substrate .
And Ranaru catalyst supporting layer, palladium supported on the catalyst supporting layer, it is composed of a catalytically active component consisting of alkaline earth metals and platinum supported of palladium on activated alumina
The platinum is carried on cerium oxide powder, and is characterized in that palladium is contained more in weight than platinum (Pt ≦ Pd).

【0008】担体基材としては、一体形構造のモノリス
担体あるいはペレット担体などが用いられる。その材質
としては、コーディエライト、ムライト、α−アルミ
ナ、アルミノ珪酸塩などのセラミック質、あるいはFe
−Cr−Al合金などの耐火性金属質が例示される。触
媒担持層は、酸化セリウム粉末と活性アルミナ粉末から
なる。
As the carrier substrate, a monolithic carrier or a pellet carrier having an integral structure is used. The material may be cordierite, mullite, α-alumina, ceramics such as aluminosilicate, or Fe
-A refractory metal such as a Cr-Al alloy is exemplified. The catalyst support layer consists of cerium oxide powder and activated alumina powder.
Become.

【0009】この触媒担持層には、パラジウムとアルカ
リ土類金属及び白金が担持されている。アルカリ土類金
属としては、バリウムが特に望ましいが、カルシウム、
ストロンチウム、ラジウムを用いることもできる。な
お、これらと同時に酸化セリウム、酸化ジルコニウム、
酸化ランタンを含むことも好ましく、特に酸化セリウム
を含むことが望ましい。
The catalyst supporting layer supports palladium, an alkaline earth metal and platinum. As the alkaline earth metal, barium is particularly desirable, but calcium,
Strontium and radium can also be used. At the same time, cerium oxide, zirconium oxide,
It is also preferable to contain lanthanum oxide, and particularly desirable to contain cerium oxide.

【0010】本発明の最大の特色は、重量換算でパラジ
ウムが白金より多く含まれている(Pt≦Pd)ところ
にある。パラジウムが白金より少ない(Pt>Pd)
と、理論空燃比近傍における三元活性が低下するように
なる。さらにパラジウムと白金の担持量は、重量比で1
/10≦Pt/Pd≦1/1の範囲であることが望まし
い。1/10>Pt/Pdとなると、理論空燃比よりや
やリーン雰囲気におけるNOx浄化性能が低下するよう
になる。特に望ましい範囲は、1/4≦Pt/Pd≦1
/2である。
The greatest feature of the present invention is that palladium is contained more than platinum in terms of weight (Pt ≦ Pd). Less palladium than platinum (Pt> Pd)
Then, the ternary activity near the stoichiometric air-fuel ratio decreases. Further, the supported amount of palladium and platinum is 1 by weight.
It is preferable that / 10 ≦ Pt / Pd ≦ 1/1. When 1/10> Pt / Pd, the NOx purification performance in a slightly lean atmosphere is lower than the stoichiometric air-fuel ratio. A particularly desirable range is 1/4 ≦ Pt / Pd ≦ 1
/ 2.

【0011】本発明の排気ガス浄化用触媒においては、
触媒担持層は酸化セリウム粉末と活性アルミナ粉末から
なり、パラジウムは活性アルミナ粉末に担持され白金は
酸化セリウム粉末に担持された構成とすることが望まし
い。さらに、触媒担持層を担体基材表面に形成された下
層と下層表面に形成された上層との二層構造とし、白金
は下層中の酸化セリウム粉末に担持されパラジウムは上
層中の活性アルミナ粉末に担持された構成とすることが
望ましい。
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention,
The catalyst supporting layer is preferably composed of cerium oxide powder and activated alumina powder, with palladium supported on activated alumina powder and platinum supported on cerium oxide powder. Further, the catalyst supporting layer has a two-layer structure of a lower layer formed on the surface of the carrier substrate and an upper layer formed on the lower layer surface, and platinum is supported on the cerium oxide powder in the lower layer and palladium on the activated alumina powder in the upper layer. It is desirable to have a supported configuration.

【0012】[0012]

【作用】本発明の排気ガス浄化用触媒では、重量換算で
パラジウムが白金より多く含まれている。したがって理
論空燃比近傍における三元活性に優れるパラジウムの特
性と、リーン雰囲気側におけるNOx浄化性能に優れる
白金の特性のバランスが最適となり、理論空燃比近傍及
びややリーン雰囲気側のNOx浄化性能が向上する。
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, palladium is contained more in weight than platinum. Therefore, the balance between the characteristics of palladium excellent in ternary activity near the stoichiometric air-fuel ratio and the characteristics of platinum excellent in NOx purification performance in the lean atmosphere side is optimized, and the NOx purification performance near the stoichiometric air-fuel ratio and slightly in the lean atmosphere side is improved. .

【0013】また担持されたアルカリ土類金属は、前記
した水性ガスシフト反応や水蒸気改質反応を促進して、
リッチ雰囲気側でのNOx浄化性能を向上させる。また
必要に応じてさらに添加される酸化セリウム、酸化ジル
コニウム、酸化ランタンなどの助触媒も同様の作用を奏
する。白金は酸化物になるとシンタリングが促進され、
触媒性能が低下することが知られている。したがって白
金を酸化セリウム粉末に担持すれば、酸化セリウムは酸
素貯蔵効果をもつので白金の酸化が防止され、以て白金
のシンタリングを防止することができる。
The carried alkaline earth metal promotes the above-mentioned water gas shift reaction and steam reforming reaction,
The NOx purification performance on the rich atmosphere side is improved. A co-catalyst, such as cerium oxide, zirconium oxide, or lanthanum oxide, which is further added as required, has the same effect. When platinum becomes an oxide, sintering is promoted,
It is known that catalyst performance is reduced. Therefore, if platinum is supported on cerium oxide powder, cerium oxide has an oxygen storage effect, so that oxidation of platinum is prevented, and thus sintering of platinum can be prevented.

【0014】一方、パラジウムは酸化物の形態の方が安
定でシンタリングも生じにくい。したがってパラジウム
を活性アルミナ粉末に担持すれば、パラジウムは酸化さ
れやすくなりシンタリングが防止される。すなわち白金
は酸化セリウム粉末に担持させ、パラジウムは活性アル
ミナ粉末に担持させることにより、白金及びパラジウム
と酸化セリウム及びアルミナとの相互作用を最適化する
ことができ、白金とパラジウムそれぞれのシンタリング
を抑制することができるとともに、白金とパラジウムの
接触確率が低いので両者の合金化も抑制される。したが
って触媒性能の劣化が防止され、初期の触媒性能を長期
間維持することができる。
On the other hand, palladium is more stable in the form of an oxide and hardly causes sintering. Therefore, when palladium is supported on activated alumina powder, palladium is easily oxidized, and sintering is prevented. In other words, by supporting platinum on cerium oxide powder and palladium on activated alumina powder, it is possible to optimize the interaction between platinum and palladium with cerium oxide and alumina, and suppress the sintering of platinum and palladium respectively. In addition, since the probability of contact between platinum and palladium is low, alloying of both is suppressed. Therefore, deterioration of the catalyst performance is prevented, and the initial catalyst performance can be maintained for a long time.

【0015】さらに、白金が担持された酸化セリウム粉
末を触媒担持層中の下層に配置し、パラジウムが担持さ
れた活性アルミナ粉末を触媒担持層中の上層に配置すれ
ば、酸化セリウム粉末に担持された白金と酸素との接触
確率が一層低くなるとともに活性アルミナ粉末に担持さ
れたパラジウムと酸素との接触確率が一層高くなるの
で、白金及びパラジウムそれぞれのシンタリングを一層
抑制することができ、触媒性能の低下を一層防止するこ
とができる。また白金とパラジウムの接触確率は一層低
くなるので、合金化を一層抑制することもできる。
Further, if the cerium oxide powder carrying platinum is disposed in the lower layer of the catalyst supporting layer and the activated alumina powder carrying palladium is disposed in the upper layer of the catalyst supporting layer, the cerium oxide powder is supported by the cerium oxide powder. Since the probability of contact between platinum and oxygen is further reduced and the probability of contact between oxygen and palladium carried on the activated alumina powder is further increased, sintering of platinum and palladium can be further suppressed, and catalyst performance can be reduced. Can be further prevented from decreasing. Further, since the contact probability between platinum and palladium is further reduced, alloying can be further suppressed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、参考例,実施例及び比較例により具体
的に説明する。なお、以下の例において「部」は特にこ
とわらない限り「重量部」を示す。 (参考例1) 活性アルミナ粉末100部、酸化ジルコニウムで安定化
された酸化セリウム粉末40部、炭酸ランタン粉末30
部、40wt% 硝酸アルミニウム水溶液65部及び水80部
を混合し、コーティング用スラリーを調製した。
The present invention will be specifically described below with reference examples, examples and comparative examples . In the following examples, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified. ( Reference Example 1 ) 100 parts of activated alumina powder, 40 parts of cerium oxide powder stabilized with zirconium oxide, and lanthanum carbonate powder 30
, 40 parts by weight of an aqueous solution of aluminum nitrate and 65 parts of water were mixed to prepare a slurry for coating.

【0017】コーディエライト製のハニカム状モノリス
担体基材(体積1.3L)を水に浸漬し、余分な水を吹
き払った後、上記スラリーに浸漬し、取り出した後余分
なスラリーを吹き払い、250℃で1時間乾燥後、50
0℃で1時間焼成して、アルミナを主とする触媒担持層
を形成した。この触媒担持層のコーティング量は、担体
基材1L当たり190gである。
A cordierite honeycomb monolithic carrier substrate (1.3 L in volume) is immersed in water, excess water is blown off, then immersed in the slurry, taken out, and excess slurry is blown off. After drying at 250 ° C. for 1 hour, 50
It was baked at 0 ° C. for 1 hour to form a catalyst support layer mainly composed of alumina. The coating amount of the catalyst supporting layer is 190 g per liter of the carrier substrate.

【0018】このようにして得た担体を、所定濃度の硝
酸パラジウム水溶液に1時間浸漬し、引き上げて余分な
水分を吹き払った後、250℃で乾燥した。パラジウム
の担持量は担体1L当たり1.5gであった。次にパラ
ジウムを担持した担体を、所定濃度のジニトロジアンミ
ン白金水溶液に1時間浸漬し、引き上げて余分な水滴を
吹き払った後、250℃で乾燥した。白金の担持量は担
体1L当たり1.5gであった。
The carrier thus obtained was immersed in an aqueous solution of palladium nitrate having a predetermined concentration for 1 hour, pulled up to blow off excess water, and dried at 250 ° C. The supported amount of palladium was 1.5 g per liter of the carrier. Next, the carrier supporting palladium was immersed in an aqueous solution of dinitrodiammine platinum of a predetermined concentration for 1 hour, pulled up to blow off excess water droplets, and then dried at 250 ° C. The amount of supported platinum was 1.5 g per liter of the carrier.

【0019】さらに、パラジウム及び白金を担持した担
体(Pt/Pd=1/1)を所定濃度の酢酸バリウム水
溶液に浸漬し、引き上げて余分な水滴を吹き払った後、
250℃で乾燥した。バリウムの担持量は担体1L当た
り30gであった。 (参考例2) モノリス担体1L当たりにして白金が1.0g、パラジ
ウムが2.0g(Pt/Pd=1/2)担持されたこと
以外は参考例1と同様の構成である。 (参考例3) モノリス担体1L当たりにして白金が0.75g、パラ
ジウムが2.25g(Pt/Pd=1/3)担持された
こと以外は参考例1と同様の構成である。 (参考例4) モノリス担体1L当たりにして白金が0.5g、パラジ
ウムが2.5g(Pt/Pd=1/5)担持されたこと
以外は参考例1と同様の構成である。 (参考例5) モノリス担体1L当たりにして白金が0.27g、パラ
ジウムが2.7g(Pt/Pd=1/10)担持された
こと以外は参考例1と同様の構成である。 (参考例6) 炭酸ランタンを除いたこと以外は参考例1と同様のスラ
リーを用いて触媒担持層を形成し、モノリス担体1L当
たりにして白金が0.75g、パラジウムが2.25g
(Pt/Pd=1/3)担持されたこと以外は参考例1
と同様の構成である。 (参考例7) 酸化ジルコニウムで安定化されていない酸化セリウム粉
末を用いたこと以外は参考例1と同様のスラリーを用い
て触媒担持層を形成し、モノリス担体1L当たりにして
白金が0.75g、パラジウムが2.25g(Pt/P
d=1/3)担持されたこと以外は参考例1と同様の構
成である。 (比較例1) 白金が担持されず、モノリス担体1L当たりにしてパラ
ジウムが3.0g担持されたこと以外は参考例1と同様
の構成である。 (比較例2) パラジウムが担持されず、モノリス担体1L当たりにし
て白金が3.0g担持されたこと以外は参考例1と同様
の構成である。 (比較例3) バリウムが担持されず、モノリス担体1L当たりにして
白金が0.75g、パラジウムが2.25g(Pt/P
d=1/3)担持されたこと以外は参考例1と同様の構
成である。 (比較例4) モノリス担体1L当たりにして白金が2.0g、パラジ
ウムが1.0g(Pt/Pd=2/1)担持されたこと
以外は参考例1と同様の構成である。 (比較例5) モノリス担体1L当たりにして白金が0.19g、パラ
ジウムが2.81g(Pt/Pd=1/15)担持され
たこと以外は参考例1と同様の構成である。 (実施例1) 本実施例の排気ガス浄化用触媒の要部を拡大した模式的
断面図を図1に示す。この排気ガス浄化用触媒は、コー
ディエライト製のハニカム状モノリス担体基材1と、担
体基材1表面に形成された触媒担持層2と、触媒担持層
2に担持されたPd及びPtと、同じく触媒担持層2に
図示しない酸化ランタン及びバリウムとから構成されて
いる。
Further, a carrier (Pt / Pd = 1/1) supporting palladium and platinum is immersed in an aqueous solution of barium acetate having a predetermined concentration, and is lifted to blow off excess water droplets.
Dried at 250 ° C. The supported amount of barium was 30 g per liter of the carrier. ( Reference Example 2 ) The configuration is the same as that of Reference Example 1 , except that 1.0 g of platinum and 2.0 g of palladium (Pt / Pd = 1/2) are supported per liter of the monolithic carrier. ( Reference Example 3 ) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that 0.75 g of platinum and 2.25 g of palladium (Pt / Pd = 1/3) are supported per liter of the monolithic carrier. ( Reference Example 4 ) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that 0.5 g of platinum and 2.5 g of palladium (Pt / Pd = 1/5) are supported per liter of the monolithic carrier. ( Reference Example 5 ) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that 0.27 g of platinum and 2.7 g of palladium (Pt / Pd = 1/10) are supported per liter of the monolith carrier. ( Reference Example 6 ) A catalyst supporting layer was formed using the same slurry as in Reference Example 1 except that lanthanum carbonate was removed, and 0.75 g of platinum and 2.25 g of palladium were used per liter of the monolith carrier.
Reference Example 1 except that (Pt / Pd = 1/3) was carried
This is the same configuration as. ( Reference Example 7 ) A catalyst-supporting layer was formed using the same slurry as in Reference Example 1 except that cerium oxide powder not stabilized with zirconium oxide was used, and 0.75 g of platinum was used per liter of the monolith carrier. , 2.25 g of palladium (Pt / P
(d = 1/3) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that it is supported. (Comparative Example 1) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that platinum was not supported and 3.0 g of palladium was supported per liter of the monolith carrier. (Comparative Example 2) The structure was the same as that of Reference Example 1 except that palladium was not supported and 3.0 g of platinum was supported per 1 L of the monolith carrier. (Comparative Example 3) Barium was not supported, and 0.75 g of platinum and 2.25 g of palladium per liter of the monolith carrier (Pt / P
(d = 1/3) The configuration is the same as that of Reference Example 1 except that it is supported. (Comparative Example 4) The structure was the same as that of Reference Example 1 except that 2.0 g of platinum and 1.0 g of palladium (Pt / Pd = 2/1) were supported per liter of the monolithic carrier. (Comparative Example 5) The structure was the same as that of Reference Example 1 except that 0.19 g of platinum and 2.81 g of palladium (Pt / Pd = 1/15) were supported per liter of the monolithic carrier. ( Example 1 ) Fig. 1 is a schematic cross-sectional view in which main parts of an exhaust gas purifying catalyst of this example are enlarged. The exhaust gas purifying catalyst includes a cordierite honeycomb monolithic carrier substrate 1, a catalyst supporting layer 2 formed on the surface of the carrier substrate 1, Pd and Pt supported on the catalyst supporting layer 2, Similarly, the catalyst supporting layer 2 is composed of lanthanum oxide and barium (not shown).

【0020】触媒担持層2は活性アルミナ粉末及び酸化
セリウム粉末から構成され、Pdは活性アルミナ粉末に
担持され、Ptは酸化セリウム粉末に担持されている。
この排気ガス浄化用触媒は以下のようにして製造され
た。先ずジルコニウムを添加した酸化セリウム粉末を所
定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液と混合して濾過
した後、150℃で5時間乾燥し500℃で1時間焼成
して白金を担持させ、酸化セリウム粉末40gに対して
Ptを0.75g担持したPt担持セリア粉末を得た。
The catalyst supporting layer 2 is composed of activated alumina powder and cerium oxide powder, Pd is supported on activated alumina powder, and Pt is supported on cerium oxide powder.
This exhaust gas purifying catalyst was produced as follows. First, cerium oxide powder to which zirconium is added is mixed with an aqueous solution of dinitrodiammineplatinum having a predetermined concentration, filtered, dried at 150 ° C. for 5 hours, and calcined at 500 ° C. for 1 hour to carry platinum, and to 40 g of cerium oxide powder, Thus, Pt-supported ceria powder supporting 0.75 g of Pt was obtained.

【0021】また活性アルミナ粉末を所定濃度の硝酸パ
ラジウム水溶液と混合して濾過した後、150℃で5時
間乾燥し500℃で1時間焼成してパラジウムを担持さ
せ、活性アルミナ粉末100gに対してPdを2.25
g担持したPd担持アルミナ粉末を得た。Pt担持セリ
ア粉末40部と、Pd担持アルミナ粉末100部と、炭
酸ランタン粉末30部と、40wt% 硝酸アルミニウム水溶
液65部及び水80部を混合してスラリーとした。そし
てコージェライト質のモノリス担体基材1(体積1.3
L)を水に浸漬し、余分な水を吹き払った後このスラリ
ーに浸漬し、取り出した後余分なスラリーを吹き払い2
50℃で1時間乾燥後500℃で1時間焼成して、Pd
とPt及び酸化ランタンが担持された触媒担持層2を形
成した。触媒担持層2のコート量はモノリス担体基材1
の体積1L当たり180gであり、モノリス担体基材1
L当たりにして白金が0.75g、パラジウムが2.2
5g(Pt/Pd=1/3)均一に担持されている。
The activated alumina powder was mixed with an aqueous solution of palladium nitrate having a predetermined concentration, filtered, dried at 150 ° C. for 5 hours, and calcined at 500 ° C. for 1 hour to carry palladium. To 2.25
g of Pd-supported alumina powder was obtained. A slurry was prepared by mixing 40 parts of Pt-supported ceria powder, 100 parts of Pd-supported alumina powder, 30 parts of lanthanum carbonate powder, 65 parts of a 40 wt% aluminum nitrate aqueous solution and 80 parts of water. Then, the cordierite-based monolithic carrier substrate 1 (volume 1.3)
L) is immersed in water, excess water is blown off, and then immersed in the slurry.
After drying at 50 ° C for 1 hour, baking at 500 ° C for 1 hour, Pd
And a catalyst-carrying layer 2 carrying Pt and lanthanum oxide. The coating amount of the catalyst supporting layer 2 is the monolithic carrier substrate 1
Of the monolithic carrier substrate 1
0.75 g of platinum and 2.2 palladium per L
5 g (Pt / Pd = 1/3) is uniformly supported.

【0022】そして得られた担体を所定濃度の酢酸バリ
ウム水溶液中に浸漬し、引き上げて余分な水滴を吹き払
った後250℃で乾燥してバリウムを担持させた。バリ
ウムの担持量はモノリス担体体積1L当たりにして30
gである。 (実施例2) 本実施例の排気ガス浄化用触媒の要部拡大断面図を図2
に示す。この排気ガス浄化用触媒は、コーディエライト
製のハニカム状モノリス担体基材1と、担体基材1表面
に形成された触媒担持層2と、触媒担持層2に担持され
たPd及びPtと、同じく触媒担持層2に図示しない酸
化ランタン及びバリウムとから構成されている。
Then, the obtained carrier was immersed in an aqueous solution of barium acetate having a predetermined concentration, pulled up to blow off excess water droplets, and dried at 250 ° C. to carry barium. The supported amount of barium is 30 per liter of the monolith carrier volume.
g. ( Example 2 ) FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of an exhaust gas purifying catalyst of this example.
Shown in The exhaust gas purifying catalyst includes a cordierite honeycomb monolithic carrier substrate 1, a catalyst supporting layer 2 formed on the surface of the carrier substrate 1, Pd and Pt supported on the catalyst supporting layer 2, Similarly, the catalyst support layer 2 is composed of lanthanum oxide and barium (not shown).

【0023】触媒担持層2は担体基材1表面に形成され
た下層20と、下層20表面に形成された上層21との
二層から構成され、下層20及び上層21はそれぞれ酸
化セリウム粉末と活性アルミナ粉末とから構成されてい
る。そしてPdは上層21の活性アルミナ粉末に担持さ
れ、Ptは下層20の酸化セリウム粉末に担持されてい
る。
The catalyst-carrying layer 2 is composed of a lower layer 20 formed on the surface of the carrier substrate 1 and an upper layer 21 formed on the surface of the lower layer 20. The lower layer 20 and the upper layer 21 are each composed of a cerium oxide powder and an active layer. And alumina powder. Pd is carried on the activated alumina powder in the upper layer 21, and Pt is carried on the cerium oxide powder in the lower layer 20.

【0024】この排気ガス浄化用触媒は以下のようにし
て製造された。先ず実施例1と同様に調製されたPt担
持酸化セリウム粉末40部と、活性アルミナ粉末100
部と、炭酸ランタン粉末30部と、40wt% 硝酸アルミニ
ウム水溶液65部及び水80部を混合してをスラリーと
した。そしてコージェライト質のモノリス担体基材1
(体積1.3L)を水に浸漬し、余分な水を吹き払った
後このスラリーに浸漬し、取り出した後余分なスラリー
を吹き払い250℃で1時間乾燥後500℃で1時間焼
成してPtが担持された下層20を形成した。
This exhaust gas purifying catalyst was produced as follows. First, 40 parts of Pt-supported cerium oxide powder prepared in the same manner as in Example 1 and 100 parts of activated alumina powder
Was mixed with 30 parts of lanthanum carbonate powder, 65 parts of a 40 wt% aluminum nitrate aqueous solution and 80 parts of water to form a slurry. And cordierite-based monolithic carrier substrate 1
(1.3 L) was immersed in water, blown off excess water, immersed in this slurry, taken out, blown off the excess slurry, dried at 250 ° C. for 1 hour, and baked at 500 ° C. for 1 hour. A lower layer 20 carrying Pt was formed.

【0025】次に実施例1と同様に調製されたPd担持
アルミナ粉末100部と、酸化セリウム粉末40部と、
炭酸ランタン粉末30部と、40wt% 硝酸アルミニウム水
溶液65部及び水80部を混合してスラリーとした。そ
して酸化セリウム層22をもつ担体基材1を水に浸漬
し、余分な水を吹き払った後このスラリーに浸漬し、取
り出した後余分なスラリーを吹き払い250℃で1時間
乾燥後500℃で1時間焼成してPdが担持された上層
21を形成した。
Next, 100 parts of Pd-supported alumina powder prepared in the same manner as in Example 1 , 40 parts of cerium oxide powder,
A slurry was prepared by mixing 30 parts of lanthanum carbonate powder, 65 parts of a 40 wt% aluminum nitrate aqueous solution and 80 parts of water. Then, the carrier substrate 1 having the cerium oxide layer 22 is immersed in water, the excess water is blown off, then the slurry is immersed in the slurry, the excess slurry is blown off, the excess slurry is blown off, dried at 250 ° C. for 1 hour, and dried at 500 ° C. By firing for 1 hour, an upper layer 21 carrying Pd was formed.

【0026】この排気ガス浄化用触媒では、モノリス担
体基材1L当たりにして白金が0.75g、パラジウム
が2.25g(Pt/Pd=1/3)担持されている。
そして得られた担体を所定濃度の酢酸バリウム水溶液中
に浸漬し、引き上げて余分な水滴を吹き払った後250
℃で乾燥してバリウムを担持させた。バリウムの担持量
はモノリス担体体積1L当たりにして30gである。 (浄化性能の評価)上記のそれぞれの排気ガス浄化用触
媒を排気量2Lのエンジンの排気系に取り付け、排気ガ
ス温度800℃、A/F=14.6(ストイキ)の条件
で100時間運転する耐久試験を行った。
In this exhaust gas purifying catalyst, 0.75 g of platinum and 2.25 g of palladium (Pt / Pd = 1/3) are supported per liter of the monolith carrier substrate.
Then, the obtained carrier is immersed in an aqueous solution of barium acetate having a predetermined concentration, and is lifted to blow off excess water droplets.
It was dried at ℃ to support barium. The supported amount of barium is 30 g per liter of monolithic carrier volume. (Evaluation of Purification Performance) Each of the above exhaust gas purifying catalysts was attached to an exhaust system of an engine having a displacement of 2 L, and was operated for 100 hours at an exhaust gas temperature of 800 ° C. and an A / F of 14.6 (stoichiometric). A durability test was performed.

【0027】そして耐久試験後の各排気ガス浄化用触媒
の低温活性と浄化性能を評価し、結果を表1に示す。低
温活性の評価は、A/F=14.6(ストイキ)を維持
しながら排気ガス温度を250〜450℃まで昇温し、
その時のHC,CO,NOxそれぞれの50%浄化温度
を測定して評価した。また浄化性能は、排気ガス温度を
400℃に維持し、A/F=14.6(ストイキ)及び
A/F=14.8(ストイキよりややリーン)における
HC,CO,NOxそれぞれの浄化率を測定して評価し
た。
The low-temperature activity and purification performance of each exhaust gas purification catalyst after the durability test were evaluated, and the results are shown in Table 1. The evaluation of the low-temperature activity was performed by raising the exhaust gas temperature to 250 to 450 ° C. while maintaining A / F = 14.6 (stoichiometric).
The 50% purification temperature of each of HC, CO, and NOx at that time was measured and evaluated. The purification performance is to maintain the exhaust gas temperature at 400 ° C., and to improve the purification rates of HC, CO, and NOx at A / F = 14.6 (stoichiometric) and A / F = 14.8 (slightly leaner than stoichiometric). It was measured and evaluated.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】Pt/Pd比を変えた参考例1〜5では、
比較例1(Pdのみ)、比較例5(Pt/Pd=1/1
5)に比べるとNOx浄化率が高く、比較例2(Ptの
み)と比べても50%浄化温度及びNOx浄化率の双方
とも優れ、比較例6(Pt/Rh)と同等以上の性能を
有している。つまり白金よりパラジウムが多く担持さ
れ、望ましくは1/10≦Pt/Pdとすることによ
り、高い浄化性能が得られることがわかる。
In Reference Examples 1 to 5 in which the Pt / Pd ratio was changed,
Comparative Example 1 (Pd only), Comparative Example 5 (Pt / Pd = 1/1)
The NOx purification rate is higher than that of 5), both the 50% purification temperature and the NOx purification rate are superior to Comparative Example 2 (Pt only), and has performance equal to or higher than Comparative Example 6 (Pt / Rh). are doing. In other words, it can be seen that high purification performance can be obtained by supporting more palladium than platinum and desirably 1/10 ≦ Pt / Pd.

【0030】また助触媒であるバリウムとランタンの添
加効果は、参考例3参考例6及び比較例3の比較より
明らかに、バリウムをもたない比較例3が50%浄化温
度及びCO,NOx浄化率に劣り、バリウムの添加によ
り浄化性能が向上することが明らかである。さらに、白
金を酸化セリウム粉末に担持させ、パラジウムを活性ア
ルミナ粉末に担持させた実施例1〜2の排気ガス浄化用
触媒は、同様の組成である参考例3に比べて浄化性能が
向上し、選択担持が有効であることがわかる。また実施
例2の方が実施例1より優れていることから、白金を下
層に担持するのが好ましいことも明らかである。
The effect of adding barium and lanthanum as co-catalysts is apparent from the comparison between Reference Examples 3 , 6 and Comparative Example 3. Comparative Example 3 having no barium has a 50% purification temperature and CO, NOx. It is clear that the purification rate is inferior, and the purification performance is improved by the addition of barium. Further, the exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 and 2 in which platinum is supported on cerium oxide powder and palladium is supported on activated alumina powder have improved purification performance as compared with Reference Example 3 having the same composition. It can be seen that selective loading is effective. Also implemented
Since Example 2 is superior to Example 1 , it is clear that it is preferable to support platinum in the lower layer.

【0031】[0031]

【発明の効果】すなわち本発明の排気ガス浄化用触媒に
よれば、A/Fのリッチ、ストイキ、ややリーンの各領
域において高いNOx浄化性能が得られる。また白金,
パラジウム各々と、酸化セリウム、活性アルミナとの相
互作用が最適化されるので、白金とパラジウムのそれぞ
れのシンタリング及び合金化が抑制され、高温耐久性も
向上する。
According to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, high NOx purifying performance can be obtained in each of the A / F rich, stoichiometric and slightly lean regions. Also platinum,
Since the interaction between each of palladium, cerium oxide and activated alumina is optimized, the sintering and alloying of platinum and palladium are suppressed, and the high-temperature durability is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の排気ガス浄化用触媒の要
部拡大断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of an exhaust gas purifying catalyst according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の排気ガス浄化用触媒の要
部拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of an exhaust gas purifying catalyst according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:担体基材 2:触媒担持層 20:下層
21:上層
1: carrier base material 2: catalyst support layer 20: lower layer
21: Upper layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 慎次 静岡県小笠郡大東町千浜7800番地 キャ タラー工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 容規 静岡県小笠郡大東町千浜7800番地 キャ タラー工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−161249(JP,A) 特開 平1−143642(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Matsuura 7800, Chihama, Oto-cho, Ogasa-gun, Shizuoka Prefecture Inside (72) Inventor Yuki Sato 7800, Chihama, Oto-cho, Ogasa-gun, Shizuoka Cataler (56) References JP-A-4-161249 (JP, A) JP-A-1-143642 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21 / 00-37/36 B01D 53/86

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 担体基材と、該担体基材表面に被覆形成
され酸化セリウム粉末と活性アルミナ粉末からなる触媒
担持層と、該触媒担持層に担持されたパラジウム、アル
カリ土類金属及び白金からなる触媒活性成分とから構成
され、パラジウムは該活性アルミナ粉末に担持され白金
は該酸化セリウム粉末に担持されて、重量換算でパラジ
ウムが白金より多く含まれている(Pt≦Pd)ことを
特徴とする排気ガス浄化用触媒。
1. A carrier substrate, a catalyst supporting layer formed on the surface of the carrier substrate and comprising cerium oxide powder and activated alumina powder , and palladium, alkaline earth metal and platinum supported on the catalyst supporting layer. And palladium supported on the activated alumina powder
Is an exhaust gas purification catalyst supported on the cerium oxide powder and containing more palladium than platinum in terms of weight (Pt ≦ Pd).
【請求項2】 パラジウムと白金の担持量は、重量比で
1/10≦Pt/Pd≦1/1の範囲にある請求項1記
載の排気ガス浄化用触媒。
2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the carried amount of palladium and platinum is in a range of 1/10 ≦ Pt / Pd ≦ 1/1 by weight ratio.
【請求項3】 触媒担持層は担体基材表面に形成された
下層と該下層表面に形成された上層とからなり、白金は
該下層中の酸化セリウム粉末に担持されパラジウムは該
上層中の活性アルミナ粉末に担持されている請求項1記
載の排気ガス浄化用触媒。
3. The catalyst supporting layer comprises a lower layer formed on the surface of the carrier substrate and an upper layer formed on the surface of the lower layer. Platinum is supported on the cerium oxide powder in the lower layer, and palladium is active in the upper layer. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, which is supported on alumina powder.
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