JP4224780B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP4224780B2
JP4224780B2 JP2003153020A JP2003153020A JP4224780B2 JP 4224780 B2 JP4224780 B2 JP 4224780B2 JP 2003153020 A JP2003153020 A JP 2003153020A JP 2003153020 A JP2003153020 A JP 2003153020A JP 4224780 B2 JP4224780 B2 JP 4224780B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
supported
exhaust gas
zro
ceo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003153020A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004351339A (en
Inventor
フェイ ドン
明彦 須田
直樹 高橋
彰 森川
康貴 長井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2003153020A priority Critical patent/JP4224780B2/en
Publication of JP2004351339A publication Critical patent/JP2004351339A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4224780B2 publication Critical patent/JP4224780B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車排ガス中のCOあるいはHCなどの有害成分を、低温域から効率よく浄化できる低温活性触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より自動車の排ガス浄化用触媒として、理論空燃比(ストイキ)において排ガス中のCO及びHCの酸化とNOx の還元とを同時に行って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基材にγ−アルミナなどの多孔質酸化物からコート層を形成し、そのコート層に白金(Pt)、ロジウム(Rh)などの貴金属を担持させたものが広く知られている。
【0003】
また近年、地球環境保護の観点から、自動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭素(CO2 )が問題とされ、その解決策として酸素過剰のリーン雰囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有望視されている。このリーンバーンにおいては、燃費の向上によりCO2 の排出量を低減することができる。
【0004】
そして三元触媒をリーンバーンエンジンからの排ガス中に配置すれば、三元触媒は主として酸化触媒として機能し、排ガス中のCO及びHCを酸化して浄化することができる。また雰囲気がリーン−ストイキ−リッチと変動する場合に用いれば、リーン雰囲気では主として酸化触媒として機能し、ストイキ〜リッチ雰囲気では還元触媒としても機能して排ガス中のCO及びHCによってNOx を還元して浄化することができる。
【0005】
ところで三元触媒において触媒作用を発現するのは担持されている貴金属であるが、貴金属が例えばHCを浄化できる温度域は約 300℃以上と比較的高温域にあるために、低温域においては有害成分を浄化しにくいという問題がある。そのために冬季や始動時などの排ガスが低温域にある場合には、浄化活性が低いという不具合があった。またコールドスタート時には、空燃比が燃料リッチ雰囲気とされる場合が多く、排ガス中のHC量が多いということも上記不具合の一因である。
【0006】
そこで三元触媒の低温活性の向上が課題となり、例えば触媒をエンジン直下に配置することが行われている。このようにすれば排ガスの熱が速やかに触媒に伝わるため、活性化温度までの昇温を速やかに行うことができる。また触媒の排ガス流の上流側端部に貴金属を高濃度に担持することも行われている。上流側端部は下流側に比べて早期に活性化温度まで上昇し、活性化温度まで上昇した上流側端部では反応が活発に起こるため、その反応熱によって触媒の下流側も速やかに昇温され、触媒全体として低温域における活性が向上する。
【0007】
また特開平09−000928号公報には、コールドスタート時の排ガス中のHCを効率よく浄化する触媒として、貴金属とNO2 吸収剤とを含有する触媒が開示されている。この触媒によれば、NO2 吸収剤に吸収された酸化活性の高いNO2 が低温域でHCと反応し、その反応熱によって触媒を昇温することができる。またその反応による着火がトリガーとなってHCの酸化反応が進行するため、コールドスタート時の排ガス中のHCを効率よく浄化することができる。
【0008】
さらに特開2003−024747号公報には、排ガスと白金触媒とを接触させる前に、排ガスと銀触媒とを接触させてエチレンオキサイドなどを浄化する方法が記載されている。銀触媒は白金触媒に比べて低温で活性が発現するため、白金触媒と接触する前に排ガス温度を上昇させることができ、白金触媒の活性を早期に発現させることができる。
【0009】
【特許文献1】
特開平09−000928号
【特許文献2】
特開2003−024747号
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
三元触媒の活性種としては、酸化活性の高いPtが一般に用いられている。ところがストイキ〜リッチ雰囲気では、排ガス中のCOがPtに吸着するために、Ptの活性が低下するという不具合があった。そのためか、上記した手段を用いても低温域の排ガスにおけるHCの浄化はまだ不十分であり、さらなる低温活性化の向上が求められている。
【0011】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低温域における浄化活性をさらに向上させることを目的とする。
【0012】
【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ガス浄化用触媒の特徴は、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物を含む担体と、少なくともCeO 2 ZrO 2 複合酸化物に担持された Pt と、少なくとも CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に担持された Ag からなり、Pt Ag とは複合金属コロイドとして担持されていることにある。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化用触媒では、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に Pt Ag とが複合金属コロイドとして互いに隣接して担持されている。ここでAgは、Ptに比べて吸着した酸素を放出しやすいという特性を有している。したがってリーン雰囲気の排ガスが接触すると、Ptには少なくとも酸素が吸着するが、Ptに吸着した酸素は隣接するAgを介して担体へ移動しやすく、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に吸蔵されるとともにAgと担体との界面近傍でCOあるいはHCと反応しやすい。またPtに吸着したNOxAgを介して担体へ移動しやすく、Agと担体との界面近傍で還元されやすい。
【0014】
一方、ストイキ〜リッチ雰囲気の排ガスが接触すると、排ガス中のCOがPtに吸着するものの、吸着したCOは隣接するAgを介して担体へ移動しやすい。したがってCOの吸着による活性の低下が抑制され、しかもCOはAgと担体との界面近傍でCeO 2 ZrO 2 複合酸化物から放出された酸素によって酸化されて浄化される。また、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物から放出された酸素がAgを介してPt上に移動し、Pt上でCO及びHCを酸化して浄化する。
【0015】
すなわちAgは、少なくとも酸素の拡散を促進する拡散促進相として機能している。 Ag を介してガス成分がどのような状態で拡散するのかは明らかではないが、分子、原子、イオンあるいはラジカルなどの状態で拡散すればよい。
【0016】
そしてAgを介しての酸素の移動と反応は、 300℃未満の低温域でも生じるので、有害成分をより低温域から浄化することができる。
【0019】
CeO 2 ZrO 2 複合酸化物は、ZrO2の少なくとも一部がCeO2に固溶した固溶体を用いることが好ましく、原子比Ce:Zrが40:60〜95:5の範囲のものを用いることが好ましい。原子比Ce:Zrが60よりCeが少ないと吸放出される酸素の絶対量が不足して活性が低下し、95:5よりもCeが多いとZrO2の固溶によるCeO2の酸素吸放出能向上効果が不十分となるため、吸放出される酸素の絶対量に不足して活性が低下する。
【0020】
担体は少なくとも上記 CeO 2 ZrO 2 複合酸化物を含めばよく、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物のみで構成してもよいし、CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2など他の酸化物を混合して担体とすることもできる。しかし他の酸化物の混合割合は、50モル%以下とすることが望ましい。他の酸化物が50モル%を超えて混合されると、吸放出される酸素の絶対量に不足して活性が低下する。
【0021】
Pt の担持量は、三元触媒などと同様に担体に対して 0.1〜10重量%の範囲とされる。Ptの担持量がこの範囲より少ないと浄化活性が低く、この範囲より多く担持しても浄化活性が飽和するとともにコスト面で不具合がある。またPtを担持するには、吸着担持法、吸水担持法など従来公知の担持方法を用いることができる。
【0023】
Agの担持量は、Ptに対して金属として5〜 200モル%の範囲が好ましい。担持量がこの範囲より少ないと上記した作用効果の発現が困難となって低温活性が低下し、この範囲より多く担持しても作用効果が飽和するとともにPtの活性が阻害されるようになる。このことから、Agの担持量はPtの担持量より少ないことが好ましい。
【0024】
Pt Ag とは、互いに隣接して担持されている。これによりAgを介しての少なくとも酸素の移動が円滑に行われ、低温活性が向上する。またAgは、Ptに隣接した状態でCeO 2 ZrO 2 複合酸化物に担持されている。図1に担持状態の理想的な図を示す。このようにPtの全周にAgが接触し、なおかつPtも表出している状態が理想的であるが、これに限るものではない。
【0025】
Pt Ag とを互いに隣接して担持するには、例えば特開2000−279824号公報に記載されているような、複合金属コロイドとして担持する。 Pt Agを複合金属コロイドとして担持すれば、Pt 及び Ag ミクロレベルあるいはナノレベルで互いに隣接した状態で担持され、前記作用が効果的に奏される。さらに、Pt 及び Agが互いの障壁となるので、高温雰囲気における粒成長が抑制され、耐久性が向上する。また Pt 10〜数1000の原子が集まったコロイド粒子として担持されるため、原子状で担持された場合に比べて高温で酸素過剰のリーン雰囲気におけるPtO2の離脱・拡散が抑制され、粒成長が抑制される。
【0026】
複合金属コロイドの粒径は、1〜10nmの範囲とすることが好ましい。理論的には、粒径を1〜10nmとすれば構成原子数は10〜5000となる。粒径が1nmより小さいと原子状態に近くなり、粒成長が生じ易くなる。また粒径が10nmより大きくなると、複合金属コロイドの表面積が低下するため初期浄化率が低下してしまう。1〜10nmの範囲とすることで、粒成長を効果的に抑制できるため耐久性が向上し、かつ表面積が高いため高い初期浄化活性を確保できる。
【0027】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【0028】
(実施例1)
PVP(ポリビニルピロリデン「K-90」和光純薬製) 6.9gをエタノールと純水の1:1混合溶液1000mlに溶解した溶液に、H2PtCl6 をPt換算で1gと、AgClO 4 をAg換算で0.25gを溶解させ、大気中85℃で3時間還流してコロイド溶液を調製した。
【0029】
得られたコロイド溶液中にCeO2−ZrO2複合酸化物粉末(原子比Ce:Zr=50:50)を 100g添加し、十分に含浸させた後に溶媒を除去し、その後大気中 400℃で3時間焼成して有機成分を除去した。得られた触媒粉末を圧粉成形し、粉砕して粒度 0.5〜1mmのペレット状に整粒して実施例1の触媒とした。
【0030】
この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持され、Agが0.25g担持されている。また担持されている複合金属コロイドの平均粒径は3nmである。
【0031】
(実施例2)
AgClO 4 をAg換算で 0.5g用いたこと以外は実施例1と同様にしてコロイド溶液を調製し、同様にして触媒を調製した。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持され、Agが 0.5g担持されている。また担持されている複合金属コロイドの平均粒径は3nmである。
【0032】
(実施例3)
AgClO 4 をAg換算で1g用いたこと以外は実施例1と同様にしてコロイド溶液を調製し、同様にして触媒を調製した。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持され、Agが1g担持されている。また担持されている複合金属コロイドの平均粒径は3nmである。
【0033】
(実施例4)
AgClO 4 をAg換算で2g用いたこと以外は実施例1と同様にしてコロイド溶液を調製し、同様にして触媒を調製した。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持され、Agが2g担持されている。また担持されている複合金属コロイドの平均粒径は3nmである。
【0034】
(比較例1)
H2PtCl6 が所定濃度溶解した水溶液の所定量に、実施例1と同様のCeO2−ZrO2複合酸化物粉末を所定量混合して撹拌し、蒸発・乾固後、大気中 400℃で3時間焼成した。得られた触媒粉末を圧粉成形し、粉砕して粒度 0.5〜1mmのペレット状に整粒して比較例1の触媒とした。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持されている。
【0035】
(比較例2)
AgClO 4 が所定濃度溶解した水溶液の所定量に、実施例1と同様のCeO2−ZrO2複合酸化物粉末を所定量混合して撹拌し、蒸発・乾固後、大気中 400℃で3時間焼成した。得られた触媒粉末を圧粉成形し、粉砕して粒度 0.5〜1mmのペレット状に整粒して比較例2の触媒とした。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してAgが 0.5g担持されている。
【0036】
(比較例3)
H2PtCl6 がPt換算で1g溶解した水溶液に、実施例1と同様のCeO2−ZrO2複合酸化物粉末50gを混合して撹拌し、蒸発乾固後、大気中 400℃で3時間焼成した。またAgClO 4 がAg換算で 0.5g溶解した水溶液に、実施例1と同様のCeO2−ZrO2複合酸化物粉末50gを混合して撹拌し、蒸発乾固後、大気中 400℃で3時間焼成した。このようにして調製した両者の触媒粉末を乳鉢で混合し、圧粉成形後粉砕して粒度 0.5〜1mmのペレット状に整粒して、比較例3の触媒とした。この触媒の組成は、CeO2−ZrO2の 100gに対してPtが1g担持されAgが 0.5g担持されている。
【0037】
<試験・評価>
【0038】
【表1】
【0039】
実施例及び比較例の各ペレット触媒を評価装置にそれぞれ1g充填し、表1に示す定常モデルガスを流速7L/分で流通させながら、 100℃から12℃/分の昇温速度で 450℃まで昇温し、その間C3H6、CO及びNOの浄化率をそれぞれ連続的に測定した。そして最も序列が明確であったC3H6の50%浄化温度を算出し、結果を表2に示す。
【0040】
【表2】
【0041】
表2より、実施例2の触媒は各比較例の触媒に比べて低温域におけるHC浄化活性が高く、これはPtとAgとを複合金属コロイドとして担持することでPtとAgが互いに隣接して担持されたことによる効果である。
【0042】
また各実施例と比較例1との比較から、Agの担持量には最適値が存在することが示唆される。
【0043】
そして各実施例の触媒が低温活性に優れているのは、以下のような機構によるものと考えられる。
【0044】
すなわち各実施例の触媒では、AgがPtときわめて隣接した状態で担持されている。したがって、例えばNOあるいは酸素分子がPt上に吸着することで生成した酸素ラジカルは、Ptに比べて酸化されやすいAg上に移動し、その後に酸素吸放出能を有するCeO2−ZrO2担体に吸蔵される。したがってPt表面に酸素が残留することなく、Pt表面は常に清浄化され、その結果、低温活性が向上する。
【0045】
またPt表面にC3H6のような還元剤が吸着した場合には、CeO2−ZrO2担体中の酸素がAgを経由してPt上に迅速に移動し、その酸素によって還元剤が酸化される。さらにPt上にCOが吸着した場合には、Agを経由して迅速にCeO2−ZrO2担体へ移動するので、COによるPt表面の被毒が緩和される。
【0046】
【発明の効果】
すなわち本発明の排ガス浄化用触媒によれば、従来の触媒に比べて低温域における活性が著しく向上し、自動車排ガス中のCOあるいはHCなどの有害成分を、始動時などの低温域においても効率よく浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排ガス浄化用触媒の理想的な構造を示す説明図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low temperature active catalyst capable of efficiently purifying harmful components such as CO or HC in automobile exhaust gas from a low temperature range.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a catalyst for exhaust gas purification of automobiles, a three-way catalyst that purifies by performing CO and HC oxidation and NO x reduction simultaneously in exhaust gas at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) has been used. As such a three-way catalyst, for example, a coat layer is formed from a porous oxide such as γ-alumina on a heat-resistant substrate made of cordierite, and platinum (Pt), rhodium (Rh) is formed on the coat layer. Those carrying precious metals such as are widely known.
[0003]
In recent years, carbon dioxide (CO 2 ) in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles has become a problem from the viewpoint of protecting the global environment. As a solution, so-called lean burn that causes lean combustion in a lean atmosphere with excess oxygen is proposed. Promising. In this lean burn, CO 2 emissions can be reduced by improving fuel efficiency.
[0004]
If the three-way catalyst is disposed in the exhaust gas from the lean burn engine, the three-way catalyst mainly functions as an oxidation catalyst, and can oxidize and purify CO and HC in the exhaust gas. The atmosphere lean - stoichiometric - be used in case of change and rich acts mainly as an oxidation catalyst in a lean atmosphere, the stoichiometric-rich atmosphere also function to reduce NO x by CO and HC in the exhaust gas as a reducing catalyst Can be purified.
[0005]
By the way, it is the supported noble metal that exhibits the catalytic action in the three-way catalyst, but the temperature range in which the noble metal can purify HC, for example, is in a relatively high temperature range of about 300 ° C. or higher, which is harmful in the low temperature range. There is a problem that it is difficult to purify the components. For this reason, there is a problem that the purification activity is low when the exhaust gas is in a low temperature range such as in winter or at the start. Also, at the time of cold start, the air-fuel ratio is often a fuel-rich atmosphere, and the amount of HC in the exhaust gas is large, which is one of the above-mentioned problems.
[0006]
Thus, improvement of the low-temperature activity of the three-way catalyst has become a problem, and for example, the catalyst is disposed directly under the engine. In this way, the heat of the exhaust gas is quickly transmitted to the catalyst, so that it is possible to quickly raise the temperature to the activation temperature. In addition, a precious metal is supported at a high concentration on the upstream end of the exhaust gas flow of the catalyst. The upstream end rises to the activation temperature earlier than the downstream side, and the reaction takes place actively at the upstream end that has risen to the activation temperature. As a result, the activity of the catalyst in the low temperature range is improved.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 09-000928 discloses a catalyst containing a noble metal and a NO 2 absorbent as a catalyst for efficiently purifying HC in exhaust gas at the cold start. According to this catalyst, it is possible to high NO 2 absorption oxidation activity to NO 2 absorbent reacts with HC in the low temperature range, to increase the temperature of the catalyst by the reaction heat. In addition, since the HC oxidation reaction proceeds with the ignition of the reaction as a trigger, HC in the exhaust gas at the cold start can be efficiently purified.
[0008]
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-024747 describes a method for purifying ethylene oxide or the like by contacting exhaust gas with a silver catalyst before contacting exhaust gas with a platinum catalyst. Since the silver catalyst exhibits activity at a lower temperature than the platinum catalyst, the exhaust gas temperature can be increased before contacting the platinum catalyst, and the activity of the platinum catalyst can be expressed early.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 09-000928 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-024747
[Problems to be solved by the invention]
As the active species of the three-way catalyst, Pt having a high oxidation activity is generally used. However, in the stoichiometric to rich atmosphere, CO in the exhaust gas is adsorbed by Pt, so that there is a problem that the activity of Pt decreases. For this reason, even if the above-described means is used, purification of HC in the exhaust gas in the low temperature region is still insufficient, and further improvement in low temperature activation is required.
[0011]
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at further improving the purification activity in a low temperature range.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Features of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention for solving the above-mentioned problems, CeO 2 - and a carrier comprising a ZrO 2 composite oxide, at least CeO 2 - and Pt supported on ZrO 2 composite oxide, at least CeO 2 - ZrO It consists of a supported Ag 2 composite oxide, and the Pt and Ag in that it is carried as a composite metal colloid.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, CeO 2 - Pt and Ag to ZrO 2 composite oxide is supported adjacent to one another as a composite metal colloid. Here, Ag has a characteristic that it can easily release adsorbed oxygen compared to Pt . Therefore, when exhaust gas of lean atmosphere are in contact, but the Pt least oxygen is adsorbed, the oxygen adsorbed on Pt is easy to move through the adjacent Ag to a carrier, CeO 2 - together are inserted in the ZrO 2 composite oxide It easily reacts with CO or HC near the interface between Ag and support. The NO x adsorbed on Pt also tends to move through the Ag to the carrier, likely to be reduced in the vicinity of the interface between the Ag and the carrier.
[0014]
On the other hand, when the exhaust gas in the stoichiometric to rich atmosphere comes into contact, CO in the exhaust gas is adsorbed on Pt, but the adsorbed CO easily moves to the carrier through the adjacent Ag . Accordingly adsorption decrease in activity due to the CO can be suppressed, moreover CO is CeO 2 in the vicinity of the interface between the Ag and the carrier - is purified is oxidized by oxygen released from the ZrO 2 composite oxide. Further, CeO 2 - oxygen released from ZrO 2 composite oxide is moved on the Pt through the Ag, purifying by oxidizing CO and HC on Pt.
[0015]
That is, Ag functions as a diffusion promoting phase that promotes at least oxygen diffusion . It is not clear in what state the gas component diffuses through Ag , but it may be diffused in the state of molecules, atoms, ions or radicals.
[0016]
And the movement and reaction of oxygen through Ag occurs even in the low temperature range of less than 300 ° C, so that harmful components can be purified from the low temperature range.
[0019]
CeO 2 - ZrO 2 composite oxide, preferably at least a part of ZrO 2 is be used solid solution dissolved in CeO 2, the atomic ratio Ce: Zr is 40: 60-95: the use of the range of 5 Is preferred. If the Ce: Zr is less than 60, the absolute amount of oxygen absorbed and released is insufficient and the activity decreases. If the Ce is greater than 95: 5, the oxygen absorption / release of CeO 2 due to the solid solution of ZrO 2 Since the performance improving effect becomes insufficient, the absolute amount of absorbed and released oxygen is insufficient and the activity is lowered.
[0020]
Support at least the CeO 2 - may be included ZrO 2 composite oxide, CeO 2 - may be constituted only with ZrO 2 composite oxide, CeO 2 - Al 2 O 3 in ZrO 2 composite oxide, ZrO 2 , TiO 2 , SiO 2 and other oxides may be mixed to form a carrier. However, the mixing ratio of other oxides is desirably 50 mol% or less. When other oxides are mixed in an amount exceeding 50 mol%, the absolute amount of oxygen absorbed and released is insufficient and the activity is lowered.
[0021]
The amount of Pt supported is in the range of 0.1 to 10% by weight with respect to the support as in the case of a three-way catalyst. If the amount of Pt supported is less than this range, the purification activity is low, and even if it is supported more than this range, the purification activity is saturated and there is a problem in terms of cost. For supporting Pt , a conventionally known supporting method such as an adsorption supporting method or a water absorbing supporting method can be used.
[0023]
The supported amount of Ag is preferably in the range of 5 to 200 mol% as a metal with respect to Pt . If the loading amount is less than this range, it is difficult to express the above-mentioned effects and the low-temperature activity is lowered. Even if the loading is more than this range, the effect is saturated and the Pt activity is inhibited. Therefore, it is preferable that the amount of Ag supported is smaller than the amount of Pt supported.
[0024]
Pt and Ag are supported adjacent to each other. This smoothly moves at least oxygen through Ag and improves low-temperature activity. The Ag is, CeO 2 in a state adjacent to Pt - is supported on ZrO 2 composite oxide. FIG. 1 shows an ideal view of the carrying state. Thus Ag contacts the entire circumference of Pt, but yet the state where Pt is also exposed is ideal, but not limited thereto.
[0025]
In order to support Pt and Ag adjacent to each other , they are supported as a composite metal colloid as described in, for example, JP-A-2000-279824 . If Pt and Ag are supported as a composite metal colloid, Pt and Ag are supported in a state of being adjacent to each other at the micro level or the nano level, and the above-described action is effectively exhibited. Furthermore, since Pt and Ag serve as a barrier to each other, grain growth in a high temperature atmosphere is suppressed and durability is improved. Also, since Pt is supported as colloidal particles with 10 to several thousand atoms gathered, PtO 2 detachment / diffusion in a lean atmosphere containing oxygen at a high temperature is suppressed compared with the case where it is supported in an atomic form, and grain growth Is suppressed.
[0026]
The particle size of the composite metal colloid is preferably in the range of 1 to 10 nm. Theoretically, if the particle size is 1 to 10 nm, the number of constituent atoms is 10 to 5000. If the particle size is smaller than 1 nm, it becomes close to an atomic state and grain growth is likely to occur. On the other hand, when the particle size is larger than 10 nm, the surface area of the composite metal colloid is reduced, so that the initial purification rate is lowered. By setting the thickness within the range of 1 to 10 nm, the grain growth can be effectively suppressed, so that the durability is improved and the high surface area can ensure a high initial purification activity.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0028]
(Example 1)
PVP (Polyvinylpyrrolidene “K-90” manufactured by Wako Pure Chemical Industries , Ltd.) 6.9g dissolved in 1000ml of 1: 1 mixed solution of ethanol and pure water, 1g of H 2 PtCl 6 in terms of Pt, AgClO 4 Ag 0.25 g was dissolved in terms of conversion, and refluxed at 85 ° C. for 3 hours in the air to prepare a colloidal solution.
[0029]
100 g of CeO 2 —ZrO 2 complex oxide powder (atomic ratio Ce: Zr = 50: 50) was added to the resulting colloidal solution, sufficiently impregnated, and then the solvent was removed. The organic component was removed by baking for a period of time. The obtained catalyst powder was compacted, pulverized, and sized into pellets having a particle size of 0.5 to 1 mm to obtain the catalyst of Example 1.
[0030]
The composition of this catalyst is such that 1 g of Pt is supported and 0.25 g of Ag is supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 . The average particle size of the supported composite metal colloid is 3 nm.
[0031]
(Example 2)
A colloid solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.5 g of AgClO 4 in terms of Ag was used, and a catalyst was prepared in the same manner. The composition of this catalyst is such that 1 g of Pt is supported and 0.5 g of Ag is supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 . The average particle size of the supported composite metal colloid is 3 nm.
[0032]
(Example 3)
A colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 g of AgClO 4 in terms of Ag was used, and a catalyst was prepared in the same manner. As for the composition of this catalyst, 1 g of Pt is supported and 1 g of Ag is supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 . The average particle size of the supported composite metal colloid is 3 nm.
[0033]
(Example 4)
A colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 g of AgClO 4 in terms of Ag was used, and a catalyst was prepared in the same manner. The composition of this catalyst is such that 1 g of Pt is supported and 2 g of Ag is supported per 100 g of CeO 2 —ZrO 2 . The average particle size of the supported composite metal colloid is 3 nm.
[0034]
(Comparative Example 1)
A predetermined amount of a CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder similar to that in Example 1 is mixed with a predetermined amount of an aqueous solution in which H 2 PtCl 6 is dissolved at a predetermined concentration, and the mixture is stirred and evaporated. Baked for 3 hours. The obtained catalyst powder was compacted, pulverized and sized into pellets having a particle size of 0.5 to 1 mm to obtain a catalyst of Comparative Example 1. As for the composition of this catalyst, 1 g of Pt is supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 .
[0035]
(Comparative Example 2)
A predetermined amount of a CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder similar to that in Example 1 is mixed with a predetermined amount of an aqueous solution in which AgClO 4 is dissolved at a predetermined concentration, and the mixture is stirred and evaporated. Baked. The obtained catalyst powder was compacted, pulverized and sized into pellets having a particle size of 0.5 to 1 mm to obtain a catalyst of Comparative Example 2. The composition of this catalyst is 0.5 g of Ag supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 .
[0036]
(Comparative Example 3)
50 g of CeO 2 -ZrO 2 composite oxide powder similar to that in Example 1 was mixed with an aqueous solution in which 1 g of H 2 PtCl 6 was dissolved in terms of Pt, stirred, evaporated to dryness, and then calcined at 400 ° C in the atmosphere for 3 hours. did. In addition, 50 g of CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder similar to that in Example 1 was mixed with an aqueous solution in which 0.5 g of AgClO 4 was dissolved in terms of Ag, stirred, evaporated to dryness, and then fired at 400 ° C. in the atmosphere for 3 hours. did. Both catalyst powders thus prepared were mixed in a mortar, compacted and pulverized, and sized into pellets having a particle size of 0.5 to 1 mm to obtain a catalyst of Comparative Example 3. The composition of this catalyst is such that 1 g of Pt and 0.5 g of Ag are supported on 100 g of CeO 2 —ZrO 2 .
[0037]
<Test and evaluation>
[0038]
[Table 1]
[0039]
1g of each pellet catalyst of Example and Comparative Example is filled in the evaluation device, and the steady model gas shown in Table 1 is flowed at a flow rate of 7L / min. The temperature was raised, and C 3 H 6 , CO, and NO purification rates were measured continuously during that time. The 50% purification temperature of C 3 H 6 with the clearest order was calculated, and the results are shown in Table 2.
[0040]
[Table 2]
[0041]
From Table 2, the catalyst of Example 2 has a higher HC purification activity in the low temperature range than the catalysts of the comparative examples. This is because Pt and Ag are adjacent to each other by supporting Pt and Ag as a composite metal colloid. This is the effect of being carried.
[0042]
The comparison between each example and Comparative Example 1 suggests that there is an optimum value for the amount of Ag supported.
[0043]
And it is thought that it is based on the following mechanisms that the catalyst of each Example is excellent in low temperature activity.
[0044]
That is, in the catalyst of each example, Ag is supported in a state extremely adjacent to Pt. Therefore, for example, oxygen radicals generated by NO or oxygen molecules adsorbed on Pt move to Ag, which is easier to oxidize than Pt, and then are stored in a CeO 2 -ZrO 2 carrier that has oxygen absorption / release capacity. Is done. Therefore, oxygen does not remain on the Pt surface, and the Pt surface is always cleaned, and as a result, the low temperature activity is improved.
[0045]
In addition, when a reducing agent such as C 3 H 6 is adsorbed on the Pt surface, oxygen in the CeO 2 -ZrO 2 carrier rapidly moves onto Pt via Ag, and the reducing agent is oxidized by the oxygen. Is done. Further, when CO is adsorbed on Pt, it rapidly moves to the CeO 2 -ZrO 2 carrier via Ag, so that poisoning of the Pt surface by CO is alleviated.
[0046]
【The invention's effect】
That is , according to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the activity in the low temperature range is remarkably improved as compared with the conventional catalyst, and harmful components such as CO or HC in the automobile exhaust gas are efficiently removed even in the low temperature range such as at the start. Can be purified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an ideal structure of an exhaust gas purifying catalyst of the present invention.

Claims (1)

CeO 2 ZrO 2 複合酸化物を含む担体と、少なくとも CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に担持された Pt と、少なくとも該 CeO 2 ZrO 2 複合酸化物に担持された Ag からなり、Pt Ag とは複合金属コロイドとして担持されていることを特徴とする排ガス浄化用触媒 CeO 2 - and a carrier comprising a ZrO 2 composite oxide, at least the CeO 2 - and Pt supported on ZrO 2 composite oxide, at least the CeO 2 - consists of a Ag supported on ZrO 2 composite oxide, Pt And Ag are supported as a composite metal colloid, and an exhaust gas purifying catalyst .
JP2003153020A 2003-05-29 2003-05-29 Exhaust gas purification catalyst Expired - Fee Related JP4224780B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003153020A JP4224780B2 (en) 2003-05-29 2003-05-29 Exhaust gas purification catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003153020A JP4224780B2 (en) 2003-05-29 2003-05-29 Exhaust gas purification catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004351339A JP2004351339A (en) 2004-12-16
JP4224780B2 true JP4224780B2 (en) 2009-02-18

Family

ID=34048094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003153020A Expired - Fee Related JP4224780B2 (en) 2003-05-29 2003-05-29 Exhaust gas purification catalyst

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4224780B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5024656B2 (en) * 2007-01-19 2012-09-12 株式会社豊田中央研究所 COMPOSITE MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL BASE, COMPOSITE MATERIAL DISPERSION AND METHOD FOR PRODUCING THEM

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004351339A (en) 2004-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3314897B2 (en) Method for producing exhaust gas purifying catalyst
WO2010026814A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst and method for producing the same
JP2010029752A (en) Catalyst device for purifying exhaust gas and exhaust gas purifying method
JP2006326495A (en) Exhaust-gas cleaning catalyst
JP5218092B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
MX2013003568A (en) Lean nox trap type exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification system.
WO2017203863A1 (en) Gasoline engine exhaust gas purification three-way catalyst
US20200340383A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP4716087B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JPH10286462A (en) Catalyst of purifying exhaust gas
JP2012055842A (en) Exhaust gas purifying catalyst
JPH09215922A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
JP3766568B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method
JP3985054B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2005087963A (en) Exhaust gas cleaning apparatus
JP3835436B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification catalyst
JP4224780B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP3800200B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification catalyst
JP2005205302A (en) Exhaust gas cleaning catalyst and apparatus for combustion engine
JP2006320863A (en) Catalyst for cleaning exhaust gas and its manufacturing method
JP2015093227A (en) Exhaust gas purification catalyst and manufacturing method thereof
JP3551364B2 (en) Nitrogen oxide adsorbent
JP2000140644A (en) Catalyst for purifying exhaust gas and purification of exhaust gas
JP3925015B2 (en) Internal combustion engine exhaust gas purification device, purification method, and purification catalyst
JP7228451B2 (en) Exhaust gas purification catalyst for automobiles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081030

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081112

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees