JP4924500B2 - Exhaust gas purification catalyst body - Google Patents

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本発明は、エンジンから排出される排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を浄化する排ガス浄化触媒体に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst body that purifies at least HC, CO, and NO x harmful components contained in exhaust gas discharged from an engine.

従来より、自動車の排ガスに含まれるHC、CO、NOx等の有害成分を浄化するために、Pt、Pd、Rh等の貴金属からなる触媒成分が担持されたγアルミナ等の酸化物粒子を、コージェライト等の多孔質基材に担持してなる排ガス浄化触媒体が用いられている。
排ガス浄化触媒体において、触媒反応である酸化還元反応を円滑に進めるためには、排ガスの脈動による触媒環境の空燃比の変動を緩和し、適度な酸素濃度を維持する必要がある。そのため、自動車用三元触媒やNOx吸蔵還元触媒等のように酸素吸蔵放出能を有する助触媒と上記触媒成分とを同時に担持することが主流となっている。
Conventionally, in order to purify harmful components such as HC, CO, NOx and the like contained in automobile exhaust gas, oxide particles such as γ-alumina carrying catalyst components made of noble metals such as Pt, Pd, Rh, etc. An exhaust gas purification catalyst body carried on a porous substrate such as light is used.
In order to smoothly advance the oxidation-reduction reaction that is a catalytic reaction in the exhaust gas purification catalyst body, it is necessary to mitigate fluctuations in the air-fuel ratio of the catalyst environment due to exhaust gas pulsation and maintain an appropriate oxygen concentration. For this reason, it has become the mainstream to simultaneously carry the above-described catalyst component and a promoter having oxygen storage / release capability, such as a three-way catalyst for automobiles and a NO x storage reduction catalyst.

しかし、従来の排ガス浄化触媒体においては、次のように問題があった。
即ち、上記助触媒とRh等の貴金属元素からなる上記触媒成分とを併用すると、逆にRhを一時的に酸素被毒状態にしてしまい、Rhの活性を一時的に失活させてしまうという懸念があった。
また、貴金属元素や助触媒粒子自身が熱により移動したり、あるいは、粒子同士が会合して合金化し、当初の機能を失ってしまうという問題があった。
そのため、従来の排ガス浄化触媒体においては、上述の失活及び触媒機能の低下等を予め考慮しつつ要求される浄化能を維持するために、新車時の触媒必要量より、7割程度過剰な貴金属元素や助触媒を担持する措置がとられており、環境負荷とコスト高という点で問題になっていた。
However, the conventional exhaust gas purification catalyst body has the following problems.
That is, when the co-catalyst and the catalyst component made of a noble metal element such as Rh are used in combination, Rh is temporarily brought into an oxygen poisoning state, and the Rh activity is temporarily deactivated. was there.
In addition, there is a problem that the noble metal element and the promoter particles themselves move due to heat, or the particles associate with each other to be alloyed to lose their original functions.
Therefore, in the conventional exhaust gas purification catalyst body, in order to maintain the purification performance required in consideration of the above-mentioned deactivation and reduction in catalyst function in advance, about 70% is more than the required amount of catalyst at the time of a new vehicle. Measures for supporting noble metal elements and promoters have been taken, which has been a problem in terms of environmental burden and high cost.

そこで、例えば、NOx吸蔵還元触媒のNOx浄化反応促進のため、機能の異なる複数のモノリスを配置し、上流側には、CO濃度、H2濃度の調節機能を有するモノリスを配置することにより、NOx浄化率を向上させる方法が開示されている(特許文献1参照)。
また、HC、CO、NOxを同時に浄化できる三元触媒の分野においても、例えば、機能の異なる複数のモノリスを配置し、三元触媒を有するモノリスの下流にさらにHC浄化機能を担うモノリスを別途配置する方法が開示されている(特許文献2参照)。
Therefore, for example, in order to promote the NO x purification reaction of the NO x storage reduction catalyst, a plurality of monoliths having different functions are arranged, and on the upstream side, a monolith having a function of adjusting the CO concentration and the H 2 concentration is arranged. a method of improving the NO x purification rate is disclosed (see Patent Document 1).
Also in the field of three-way catalysts that can simultaneously purify HC, CO, and NOx, for example, a plurality of monoliths with different functions are arranged, and a monolith that further assumes the HC purification function is arranged downstream of the monolith having the three-way catalyst. Is disclosed (see Patent Document 2).

特開2003−24749号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-24749 特開平11−226425号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-226425

しかしながら、NOx浄化率を向上させる方法においては、HCの浄化触媒成分への対策は不十分であった。
また、三元触媒を有するモノリスの下流にさらにHC浄化機能を担うモノリスを別途配置する方法においては、依然としてRhと助触媒との併用によるRh機能の失活の懸念があると共に、貴金属元素同士の合金化して触媒性能が低下してしまうおそれがあった。
However, in the method of improving the NO x purification rate, measures against the purification catalyst component of HC are insufficient.
In addition, in the method of separately arranging the monolith responsible for the HC purification function downstream of the monolith having the three-way catalyst, there is still concern about the deactivation of the Rh function due to the combined use of Rh and the cocatalyst. There was a possibility that the catalyst performance may be reduced due to alloying.

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を充分に浄化できると共に、浄化性能の低下を抑制できる排ガス浄化触媒体を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is capable of sufficiently purifying at least HC, CO, and NO x harmful components contained in the exhaust gas and capable of suppressing deterioration in purification performance. The catalyst body is to be provided.

エンジンから排出される排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を浄化する排ガス浄化触媒体であって、
該排ガス浄化触媒体は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材を有し、上記セルは排ガス流路を形成しており、
上記排ガス流路の上流側又は下流側のいずれか一方には、上記多孔質隔壁の表面に酸素濃度調整能を有する助触媒を担持させることなく還元能を有する還元貴金属触媒を担持させた還元触媒領域が形成されており、他方には、上記多孔質隔壁の表面に酸化能を有する酸化貴金属触媒と酸素濃度調整能を有する助触媒とを担持させた酸化触媒領域が形成されており、
上記還元触媒領域と上記酸化触媒領域との間には、上記多孔質隔壁の表面に貴金属触媒を担持させることなく酸素濃度調整能を有する助触媒を担持させた酸素濃度調整領域が形成されていることを特徴とする排ガス浄化触媒体にある(請求項1)。
An exhaust gas purification catalyst body that purifies at least HC, CO, and NO x harmful components contained in exhaust gas discharged from an engine,
The exhaust gas purification catalyst body has a porous base material in which porous partition walls are arranged in a polygonal lattice to form a large number of cells extending in the axial direction, and the cells form an exhaust gas flow path,
A reduction catalyst in which a reduced noble metal catalyst having a reducing ability is supported on either the upstream side or the downstream side of the exhaust gas passage without supporting a promoter having an oxygen concentration adjusting ability on the surface of the porous partition wall. An area is formed, and on the other side, an oxidation catalyst area in which a noble metal catalyst having an oxidizing ability and a promoter having an oxygen concentration adjusting ability are supported on the surface of the porous partition wall is formed,
Between the reduction catalyst region and the oxidation catalyst region, an oxygen concentration adjustment region in which a promoter having an oxygen concentration adjustment capability is supported on the surface of the porous partition wall without supporting a noble metal catalyst is formed. An exhaust gas purifying catalyst body characterized in that (claim 1).

本発明の排ガス浄化触媒体においては、上記のごとく、上記多孔質基材の上記排ガス流路の上流側、下流側、及びその間に、機能が異なる少なくとも3つの領域(上記還元触媒領域、上記酸素濃度調整領域、及び上記酸化触媒領域)が形成されている。即ち、上記還元触媒領域においては、上記還元貴金属触媒によりNOxの浄化を行うことができ、上記酸化触媒領域においては、上記酸化貴金属触媒により、CO及びHCの浄化を行うことができる。さらに上記酸素濃度調整領域においては、上記助触媒により、酸素濃度を調整して上述の浄化反応を円滑に進行させることができる。 In the exhaust gas purification catalyst body of the present invention, as described above, at least three regions having different functions (the reduction catalyst region, the oxygen gas, and the upstream side of the exhaust gas flow channel of the porous substrate, and between them. A concentration adjustment region and the oxidation catalyst region) are formed. That is, NO x can be purified by the reduced noble metal catalyst in the reduction catalyst region, and CO and HC can be purified by the noble metal catalyst in the oxidation catalyst region. Further, in the oxygen concentration adjustment region, the above-described purification reaction can be smoothly advanced by adjusting the oxygen concentration by the promoter.

また、上記排ガス浄化触媒体においては、上記還元貴金属触媒、及び上記酸化貴金属触媒を上記多孔質基材における上記上流側及び上記下流側というそれぞれ異なる領域に配置してある。さらに、上記助触媒を有する酸素濃度調整領域を、上記還元貴金属触媒を有する還元触媒領域とは異なる領域に設けてある。そのため、上記排ガス浄化触媒体においては、上記還元触媒領域における還元作用、上記酸化触媒領域における酸化作用、及び上記酸素濃度調整領域における酸素濃度調整作用を、互いに妨げることなく、充分に発揮させることができる。   In the exhaust gas purifying catalyst body, the reduced noble metal catalyst and the oxidized noble metal catalyst are arranged in different regions of the porous base material, the upstream side and the downstream side, respectively. Furthermore, the oxygen concentration adjustment region having the promoter is provided in a region different from the reduction catalyst region having the reduced noble metal catalyst. Therefore, in the exhaust gas purification catalyst body, the reduction action in the reduction catalyst area, the oxidation action in the oxidation catalyst area, and the oxygen concentration adjustment action in the oxygen concentration adjustment area can be sufficiently exerted without interfering with each other. it can.

特に、上記排ガス浄化触媒体においては、酸素被毒を受けやすく上記助触媒と反応して失活し易い上記還元貴金属触媒を、上記助触媒を含有する酸化触媒領域及び酸素濃度調整領域とは異なる位置に形成している。そのため、上記還元貴金属触媒と上記助触媒との直接的な接触を回避し、上記還元貴金属触媒の触媒活性の低下を抑制することができる。さらに、上記還元貴金属触媒を有する上記還元触媒領域と酸化貴金属触媒を有する上記酸化触媒領域とをそれぞれ異なる位置(上記上流側又は上記下流側)に形成している。そのため、上記還元貴金属触媒と上記酸化貴金属触媒との直接的な接触を回避し、高温環境下におけるこれらの合金化を防止し、触媒活性の低下を抑制することができる。それ故、上記排ガス浄化触媒体は、長期間安定に優れた浄化作用を発揮することができる。   In particular, in the exhaust gas purifying catalyst body, the reduced noble metal catalyst that is susceptible to oxygen poisoning and reacts with the promoter to be deactivated is different from the oxidation catalyst region and the oxygen concentration adjusting region that contain the promoter. Formed in position. Therefore, direct contact between the reduced noble metal catalyst and the promoter can be avoided, and a decrease in the catalytic activity of the reduced noble metal catalyst can be suppressed. Furthermore, the reduction catalyst region having the reduced noble metal catalyst and the oxidation catalyst region having the oxidized noble metal catalyst are formed at different positions (the upstream side or the downstream side). Therefore, it is possible to avoid direct contact between the reduced noble metal catalyst and the oxidized noble metal catalyst, to prevent alloying thereof under a high temperature environment, and to suppress a decrease in catalytic activity. Therefore, the exhaust gas purifying catalyst body can exhibit a purifying action excellent in stability for a long period of time.

上記排ガス浄化触媒体は、上述のごとく長期間安定して優れた浄化作用を発揮することができるため、上記還元貴金属触媒及び上記酸化貴金属触媒を過剰量使用しなくとも、優れた浄化作用を発揮することができる。   As described above, the exhaust gas purification catalyst body can exhibit an excellent purification action stably for a long period of time as described above, and therefore exhibits an excellent purification action without using an excessive amount of the reduced precious metal catalyst and the oxidized precious metal catalyst. can do.

また、上記排ガス浄化触媒体においては、1つの上記多孔質基材に、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒、及び上記助触媒を担持させても、HC、CO、及びNOxの有害成分に対して優れた浄化作用を長期間安定して発揮することができる。そのため、複数の多孔質基材を用いる必要がなく、排ガス浄化システムの大型化を回避することができ、エンジンルームや車両床下の排気管レイアウトの自由度を高めることが可能になる。 Further, in the exhaust gas purification catalyst body, even if the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, and the promoter are supported on one porous base material, it becomes a harmful component of HC, CO, and NO x. On the other hand, an excellent purifying action can be stably exhibited for a long period of time. Therefore, it is not necessary to use a plurality of porous base materials, and the exhaust gas purification system can be prevented from being enlarged, and the degree of freedom in the exhaust pipe layout under the engine room or the vehicle floor can be increased.

このように、本発明によれば、排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を充分に浄化できると共に、浄化性能の低下を抑制できる排ガス浄化触媒体を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst body that can sufficiently purify at least HC, CO, and NO x harmful components contained in the exhaust gas, and can suppress a decrease in purification performance. .

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
上記排ガス浄化触媒体は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材を有し、上記排ガス浄化触媒体において上記セルは排ガス流路を形成している。上記多孔質基材のセルの断面形状は、三角形、四角形、及び六角形等の多角形状とすることができる。また、上記多孔質基材の形状としては、種々の形状を採用することができるが、例えば円筒形状等とすることができる。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
The exhaust gas purification catalyst body has a porous base material in which porous partition walls are arranged in a polygonal lattice to form a large number of cells extending in the axial direction. In the exhaust gas purification catalyst body, the cells have exhaust gas flow paths. Forming. The cross-sectional shape of the cell of the porous substrate can be a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, and a hexagon. Moreover, as a shape of the said porous base material, although various shapes are employable, it can be set as a cylindrical shape etc., for example.

上記排ガス流路における上流側又は下流側には、上記多孔質隔壁の表面に還元能を有する還元貴金属触媒を担持させた還元触媒領域が形成されている。
上記還元触媒領域は、上記助触媒を含有していないことが好ましい。
この場合には、上記還元触媒領域において、上記還元貴金属触媒の酸素被毒を抑制して、上記還元貴金属触媒は、優れた還元能をより長期間安定して発揮することができる。
A reduction catalyst region in which a reduced noble metal catalyst having a reducing ability is supported on the surface of the porous partition wall is formed on the upstream side or the downstream side of the exhaust gas passage.
The reduction catalyst region preferably does not contain the promoter.
In this case, in the reduction catalyst region, oxygen reduction of the reduced noble metal catalyst can be suppressed, and the reduced noble metal catalyst can exhibit excellent reducing ability stably for a long period of time.

上記還元貴金属触媒は、Rhを含有することが好ましい(請求項3)。
この場合には、Rhの優れた還元力を生かして上記還元貴金属触媒はより優れた還元能を示すことができ、上記排ガス浄化触媒体のNOxに対する浄化作用を向上させることができる。具体的には上記還元貴金属触媒としては、例えばRh、Rhの酸化物、及びRhと他の金属元素との複合酸化物等を用いることができる。
The reduced noble metal catalyst preferably contains Rh (Claim 3).
In this case, the reducing noble metal catalyst utilizing an excellent reducing power of Rh may exhibit better reduction ability, it is possible to improve the purification effect for NO x of the exhaust gas purifying catalyst. Specifically, as the reduced noble metal catalyst, for example, Rh, an oxide of Rh, a composite oxide of Rh and another metal element, or the like can be used.

好ましくは、上記還元貴金属触媒は、金属元素としてRhのみを含有することがよい(請求項4)。
この場合には、上記還元貴金属触媒の還元能の低下を抑制し、上記排ガス浄化触媒体は、より長期間安定にNOxに対する浄化作用を示すことができる。
即ち、Rhは、優れた還元能を示すことができる反面、他の貴金属と反応して合金化して失活し易い。上記のごとくRhのみを採用することにより、他の貴金属との合金化を防止し、上記還元貴金属触媒は長期間安定して優れた触媒性能を維持することができる。
Preferably, the reduced noble metal catalyst preferably contains only Rh as a metal element.
In this case, the reduction of the reducing ability of the reduced noble metal catalyst can be suppressed, and the exhaust gas purification catalyst body can exhibit a purification action for NO x in a stable manner for a longer period of time.
That is, while Rh can exhibit excellent reducing ability, it reacts with other noble metals to form an alloy and is easily deactivated. By adopting only Rh as described above, alloying with other noble metals can be prevented, and the reduced noble metal catalyst can stably maintain excellent catalytic performance for a long period of time.

また、上記排ガス流路における下流側又は上流側のいずれか一方には、上記多孔質隔壁の表面に酸化能を有する酸化貴金属触媒と酸素濃度調整能を有する助触媒とを担持させた酸化触媒領域が形成されている。
上記酸化貴金属触媒は、Pt及び/又はPdを含有することが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記酸化貴金属触媒はより優れた酸化能を示すことができ、上記排ガス浄化触媒体のHC及びCOに対する浄化作用を向上させることができる。
具体的には上記酸化貴金属触媒としては、例えばPt、Pd、Pt酸化物、Pd酸化物、PtとPdの複合酸化物、及びPt又はPdと他の金属元素との複合酸化物等を用いることができる。
In addition, an oxidation catalyst region in which either a downstream side or an upstream side in the exhaust gas flow channel carries a noble metal oxide catalyst having an oxidizing ability and a promoter having an oxygen concentration adjusting ability on the surface of the porous partition wall. Is formed.
The precious metal oxide catalyst preferably contains Pt and / or Pd (Claim 5).
In this case, the precious metal oxide catalyst can exhibit a better oxidizing ability, and the purification action of the exhaust gas purification catalyst body on HC and CO can be improved.
Specifically, as the noble metal oxide catalyst, for example, Pt, Pd, Pt oxide, Pd oxide, a composite oxide of Pt and Pd, a composite oxide of Pt or Pd and other metal elements, or the like is used. Can do.

また、上記還元触媒領域と上記酸化触媒領域との間には、上記多孔質隔壁の表面に酸素濃度調整能を有する助触媒を担持させた酸素濃度調整領域が形成されている。
上記助触媒は、Ce、Zr、Al、Mg、Ti、及びSiから選ばれる元素の酸化物、又はこれら2種以上の元素の複合酸化物を含有することが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記助触媒は優れた酸素吸蔵放出能を発揮することができる。
上述の元素の酸化物としては、具体的には、例えばCeO2、ZrO2、Al23、MgO、TiO2、SiO2等を用いることができる。また、上述の複合酸化物としては、例えばCe、Zr、Al、Mg、Ti、及びSiから選ばれる2種以上の元素を含有する複合酸化物、又はCe、Zr、Al、Mg、Ti、及びSi選ばれる1種以上の元素と、他の元素との複合酸化物等を用いることができる。
In addition, an oxygen concentration adjustment region is formed between the reduction catalyst region and the oxidation catalyst region, in which a promoter having an oxygen concentration adjustment capability is supported on the surface of the porous partition wall.
The cocatalyst preferably contains an oxide of an element selected from Ce, Zr, Al, Mg, Ti, and Si, or a composite oxide of these two or more elements.
In this case, the cocatalyst can exhibit an excellent oxygen storage / release capability.
Specifically, for example, CeO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and SiO 2 can be used as the oxide of the above-described element. In addition, as the above-described composite oxide, for example, a composite oxide containing two or more elements selected from Ce, Zr, Al, Mg, Ti, and Si, or Ce, Zr, Al, Mg, Ti, and A composite oxide of one or more elements selected from Si and other elements can be used.

より好ましくは、上記助触媒は、CeO2/ZrO2固溶体からなることがよい(請求項7)。
この場合には、上記助触媒の酸素吸蔵放出能をより一層向上させ、上記還元触媒領域及び上記酸化触媒領域における上述の浄化をより効率よく行うことができる。
More preferably, the promoter is composed of a CeO 2 / ZrO 2 solid solution.
In this case, the oxygen storage / release capability of the cocatalyst can be further improved, and the above purification in the reduction catalyst region and the oxidation catalyst region can be performed more efficiently.

また、上記多孔質基材の上記多孔質隔壁の表面には、Al23、MgO、Y23、TiO2、SiO2、Ni23、W23から選ばれる1種以上の化合物を含有する担持層が形成されており、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒、及び上記助触媒は、上記担持層に担持されていることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒、及び上記助触媒の耐熱性を向上させることができる。そのため、高温下に曝される上記排ガス浄化触媒体の耐久性を向上させることができる。
上述の各触媒が担持された上記担持層の形成にあたっては、例えば上記多孔質基材の上記多孔質隔壁の表面に予め上記担持層を形成し、該担持層に各触媒を担持させることができる。また、上記担持層を形成する上述のAl23等からなる粒子に各触媒を担持させ、この複合粒子を上記多孔質基材の上記多孔質隔壁の表面に担持させて上記担持層を形成することもできる。
One or more selected from Al 2 O 3 , MgO, Y 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , Ni 2 O 3 , and W 2 O 3 is provided on the surface of the porous partition wall of the porous substrate. It is preferred that the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, and the promoter are supported on the supported layer.
In this case, the heat resistance of the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, and the promoter can be improved. Therefore, it is possible to improve the durability of the exhaust gas purification catalyst body that is exposed to a high temperature.
In forming the support layer on which each of the catalysts described above is formed, for example, the support layer can be formed in advance on the surface of the porous partition wall of the porous base material, and each catalyst can be supported on the support layer. . Further, each catalyst is supported on particles composed of the above-described Al 2 O 3 or the like forming the support layer, and the composite layer is supported on the surface of the porous partition wall of the porous substrate to form the support layer. You can also

より好ましくは、上記担持層は、Al23又はSiO2からなることがよい。
Al23からなる場合には、上記担持層は、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒、及び上記助触媒を優れた結着力で担持できると共に、例えばコージェライト等からなる上記多孔質基材にしっかりと結合させることができる。またこの場合には、担持層の表面積を大きくすることができ、排ガスの浄化をより効率よく行うことができる。
また、SiO2からなる場合には、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒等、及び上記助触媒と上記担持層との密着性が向上し、高温下での長時間の使用においても、触媒成分(還元貴金属触媒及び酸化貴金属触媒)の凝集等による触媒劣化、つまりシンタリングを抑制することができる。その結果、触媒成分の活性を高い状態に維持することが可能となり、高温下における耐久性を向上させることができる。特に、高温下における耐久性が向上する組合せとしては、SiO2粒子(上記担体)とCeO2粒子(上記助触媒)、SiO2粒子(上記担体)とCeO2−ZrO2固溶体粒子(上記助触媒)等がある。
More preferably, the carrier layer is made of Al 2 O 3 or SiO 2 .
In the case of Al 2 O 3 , the support layer can support the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, and the cocatalyst with excellent binding force, and the porous base material made of, for example, cordierite. Can be tightly coupled to. In this case, the surface area of the support layer can be increased, and the exhaust gas can be purified more efficiently.
Further, when composed of SiO 2 , the adhesion between the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, etc., and the promoter and the support layer is improved, and the catalyst component can be used even for a long time at high temperatures. Catalyst degradation due to aggregation of (reduced noble metal catalyst and oxidized noble metal catalyst), that is, sintering, can be suppressed. As a result, the activity of the catalyst component can be maintained at a high level, and durability at high temperatures can be improved. In particular, combinations that improve durability at high temperatures include SiO 2 particles (the support) and CeO 2 particles (the promoter), SiO 2 particles (the support) and CeO 2 —ZrO 2 solid solution particles (the promoter). ) Etc.

また、上記酸化触媒領域における上記酸化貴金属触媒は、上記助触媒及び/又は上記担持層に担持されていることが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記酸化貴金属触媒による浄化をより効率よく行うことができ、上記排ガス浄化触媒体の浄化作用を向上させることができる。
The noble metal catalyst in the oxidation catalyst region is preferably supported on the promoter and / or the support layer (claim 9).
In this case, purification with the noble metal oxide catalyst can be performed more efficiently, and the purification action of the exhaust gas purification catalyst body can be improved.

また、上記多孔質基材は、コージェライトセラミックスからなることが好ましい(請求項10)。
この場合には、上記多孔質基材は、熱膨張係数が低く、耐熱衝撃性に優れたものとなる。そのため、上記排ガス浄化触媒体は、高温下での使用においても、優れた耐久性を示すことができる。
The porous substrate is preferably made of cordierite ceramics.
In this case, the porous substrate has a low thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance. Therefore, the exhaust gas purification catalyst body can exhibit excellent durability even when used at high temperatures.

また、上記排ガス浄化触媒体において、上記還元触媒領域又は上記酸化触媒領域は、上記多孔質基材の軸方向の端部(上記上流側又は上記下流側の端部)から該軸方向に所定幅の領域で形成することができる。また、上記酸素濃度調整領域は、上記還元触媒領域と上記酸化触媒領域との間における上記多孔質基材の軸方向に所定の幅で形成することができる。
好ましくは、上記還元触媒領域、上記酸化触媒領域、及び上記酸素濃度調整領域は、上記多孔質基材の上記軸方向の全長の1/10〜1/2の幅で形成されていることがよい。
各領域が上記多孔質基材の上記軸方向の全長の1/10未満の場合には、各領域におけるそれぞれ還元能、酸化能、及び酸素濃度調節能が不十分になってしまうおそれがある。より好ましは、1/4以上の幅で形成されていることがよい。一方、各領域の少なくとも1つが1/2を越える場合には、その他の領域が小さくなり、充分な触媒能を発揮することができなくなるおそれがある。
より具体的に例えば長さ100mm、直径φ100mmの円柱状モノリスを上記多孔質基材として用いた場合には、各領域は上記多孔質基材の軸方向における幅で約10mm〜50mmに調整することができる。
Further, in the exhaust gas purification catalyst body, the reduction catalyst region or the oxidation catalyst region has a predetermined width in the axial direction from an end portion in the axial direction of the porous substrate (the end portion on the upstream side or the downstream side). It can be formed in the region. Further, the oxygen concentration adjustment region can be formed with a predetermined width in the axial direction of the porous substrate between the reduction catalyst region and the oxidation catalyst region.
Preferably, the reduction catalyst region, the oxidation catalyst region, and the oxygen concentration adjustment region are formed with a width of 1/10 to 1/2 of the total length of the porous substrate in the axial direction. .
When each region is less than 1/10 of the total length of the porous base material in the axial direction, the reducing ability, oxidizing ability, and oxygen concentration adjusting ability in each region may be insufficient. More preferably, it should be formed with a width of 1/4 or more. On the other hand, when at least one of the regions exceeds 1/2, the other regions are small, and there is a possibility that sufficient catalytic ability cannot be exhibited.
More specifically, for example, when a cylindrical monolith having a length of 100 mm and a diameter of φ100 mm is used as the porous substrate, each region is adjusted to have a width in the axial direction of the porous substrate of about 10 mm to 50 mm. Can do.

次に、本発明の実施例につき、図1〜図3を用いて説明する。
図1及び図2に示すごとく、本例の排ガス浄化触媒体1は、エンジンから排出される排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を浄化するために用いられる。排ガス浄化触媒体1は、多孔質隔壁21を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセル22を形成した多孔質基材2を有する。セル22は、排ガスの通り道である排ガス流路221を形成している。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas purification catalyst body 1 of this example is used to purify at least HC, CO, and NO x harmful components contained in the exhaust gas discharged from the engine. The exhaust gas purification catalyst body 1 has a porous base material 2 in which a plurality of cells 22 extending in the axial direction are formed by arranging porous partition walls 21 in a polygonal lattice shape. The cell 22 forms an exhaust gas passage 221 that is a passage for the exhaust gas.

図2及び図3(a)に示すごとく、排ガス流路221の上流端28側には、多孔質隔壁21の表面200に還元能を有する還元貴金属触媒3を担持させた還元触媒領域11が形成されている。
また、図2及び図3(b)に示すごとく、排ガス流路221の下流端29側には、多孔質隔壁21の表面200に酸化能を有する酸化貴金属触媒4と酸素濃度調整能を有する助触媒5とを担持させた酸化触媒領域12が形成されている。
また、図2及び図3(c)に示すごとく、還元触媒領域11と酸化触媒領域12との間には、多孔質隔壁21の表面200に酸素濃度調整能を有する助触媒5を担持させた酸素濃度調整領域13が形成されている。
図2、図3(a)、及び図3(b)に示すごとく、排ガス流路221の上流28側及び下流29側には、還元触媒領域11及び酸化触媒領域12のうちそれぞれ互いに異なる触媒領域が形成されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3A, the reduction catalyst region 11 in which the reduced noble metal catalyst 3 having the reducing ability is supported on the surface 200 of the porous partition wall 21 is formed on the upstream end 28 side of the exhaust gas passage 221. Has been.
Further, as shown in FIGS. 2 and 3B, on the downstream end 29 side of the exhaust gas passage 221, the noble metal oxide catalyst 4 having oxidation ability on the surface 200 of the porous partition wall 21 and the oxygen concentration adjusting ability are supported. An oxidation catalyst region 12 carrying the catalyst 5 is formed.
Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3C, the promoter 5 having an oxygen concentration adjusting ability is supported on the surface 200 of the porous partition wall 21 between the reduction catalyst region 11 and the oxidation catalyst region 12. An oxygen concentration adjustment region 13 is formed.
As shown in FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b), on the upstream 28 side and the downstream 29 side of the exhaust gas flow path 221, different catalyst regions of the reduction catalyst region 11 and the oxidation catalyst region 12, respectively. Is formed.

以下、本例の排ガス浄化触媒体1について詳細に説明する。
本例においては、図1〜図3に示すごとく、多孔質基材2は、コージェライトセラミックスよりなり、多数の細孔を有する円筒状の多孔質体である。多孔質隔壁21は、四角格子状に配され、セル22の断面形状は、四角形状になっている。
Hereinafter, the exhaust gas purification catalyst body 1 of this example will be described in detail.
In this example, as shown in FIGS. 1 to 3, the porous substrate 2 is a cylindrical porous body made of cordierite ceramics and having a large number of pores. The porous partition walls 21 are arranged in a square lattice shape, and the cross-sectional shape of the cells 22 is a square shape.

本例においては、図3(a)〜(c)に示すごとく、多孔質隔壁22の表面200には、アルミナ(Al23)からなる担持層6が形成されている。還元触媒領域11、酸化触媒領域12、酸素濃度調整領域13においては、還元貴金属触媒3、酸化貴金属触媒4、及び助触媒が担持層6を介して多孔質隔壁21の表面に担持されている。 In this example, as shown in FIGS. 3A to 3C, the support layer 6 made of alumina (Al 2 O 3 ) is formed on the surface 200 of the porous partition wall 22. In the reduction catalyst region 11, the oxidation catalyst region 12, and the oxygen concentration adjustment region 13, the reduced noble metal catalyst 3, the oxidized noble metal catalyst 4, and the promoter are supported on the surface of the porous partition wall 21 via the support layer 6.

還元触媒領域11においては、アルミナ(Al23)からなる担持層6上に、粒径約0.5〜1nmのRh粒子からなる還元貴金属触媒3が担持されている(図3(a)参照)。
酸化触媒領域12においては、アルミナ(Al23)からなる担持層6上に、粒径約1〜20nmのCeO2/ZrO2固溶体粒子からなる助触媒5と、粒径約0.5〜1nmのPt粒子からなる酸化貴金属触媒4とが担持されている(図3(b)参照)。酸化貴金属触媒4は、一部は担持層6上に直接担持されており、残りの一部は助触媒5上に担持されている。
酸素濃度調整領域13においては、アルミナ(Al23)からなる担持層6上に、粒径約1〜20nmCeO2/ZrO2固溶体からなる助触媒5が担持されている(図3(c)参照)。
In the reduction catalyst region 11, the reduced noble metal catalyst 3 made of Rh particles having a particle size of about 0.5 to 1 nm is supported on the support layer 6 made of alumina (Al 2 O 3 ) (FIG. 3A). reference).
In the oxidation catalyst region 12, a promoter 5 made of CeO 2 / ZrO 2 solid solution particles having a particle size of about 1 to 20 nm and a particle size of about 0.5 to 0.5 on a support layer 6 made of alumina (Al 2 O 3 ). A precious metal oxide catalyst 4 made of 1 nm Pt particles is supported (see FIG. 3B). Part of the oxidized noble metal catalyst 4 is directly supported on the support layer 6, and the remaining part is supported on the promoter 5.
In the oxygen concentration adjusting region 13, the promoter 5 made of a solid solution having a particle size of about 1 to 20 nm CeO 2 / ZrO 2 is supported on the support layer 6 made of alumina (Al 2 O 3 ) (FIG. 3C). reference).

本例において、図2に示すごとく、還元触媒領域11は、多孔質基材2の上流端28から多孔質基材2の軸方向の長さの1/3の領域に形成されている。また、酸化触媒領域12は、多孔質基材2の下流端29から多孔質基材2の軸方向の長さの1/3の領域に形成されている。また、酸素濃度調整領域13は、多孔質基材2の中央部における軸方向の長さの1/3の領域、即ち還元触媒領域11と酸化触媒領域12との間に形成されている。   In this example, as shown in FIG. 2, the reduction catalyst region 11 is formed in a region that is 1/3 of the axial length of the porous substrate 2 from the upstream end 28 of the porous substrate 2. Further, the oxidation catalyst region 12 is formed in a region that is 1/3 of the axial length of the porous substrate 2 from the downstream end 29 of the porous substrate 2. Further, the oxygen concentration adjustment region 13 is formed between the reduction catalyst region 11 and the oxidation catalyst region 12, that is, a region of 1 / of the axial length at the center of the porous substrate 2.

以下、本例の排ガス浄化触媒体の製造方法につき、説明する。
本例においては、多孔質基材の多孔質隔壁に担持層を形成し、次いで、多孔質基材の軸方向の一方の端部から2/3の領域に助触媒を担持させ、さらに同じ側の端部から1/3の領域に酸化貴金属触媒を担持させる。次に、もう一方の端部から1/3の領域に還元貴金属触媒を担持させて、排ガス浄化触媒体を作製する。
以下、詳細に説明する。
Hereinafter, the manufacturing method of the exhaust gas purifying catalyst body of this example will be described.
In this example, a supporting layer is formed on the porous partition wall of the porous base material, and then the promoter is supported in a region 2/3 from one end in the axial direction of the porous base material, and the same side. A noble metal oxide catalyst is supported in a region of 1/3 from the end of the metal. Next, a reduced noble metal catalyst is supported in a region 1/3 from the other end to produce an exhaust gas purification catalyst body.
Details will be described below.

まず、多孔質基材(モノリス)の表面に、アルミナからなる担持層6を形成した。
即ち、まず、アルミナ粒子(日産化学製、アルミナゾル520)を準備し、このアルミナ粒子約100mlを純水500ml中に分散させてアルミナ粒子分散スラリーを作製した。次に、アルミナ粒子分散スラリー中に多孔質基材(モノリス)を含浸させて、多孔質基材全体に均一にアルミナ粒子をコートした(直接含浸法)。その後、温度400℃で仮焼することにより、多孔質基材2の表面200を覆う、アルミナよりなる担持層6を形成した(図3(a)〜(c)参照)。担持層6は、多孔質基材2の多孔質隔壁21の表面全体に形成されている。
First, a support layer 6 made of alumina was formed on the surface of a porous substrate (monolith).
That is, first, alumina particles (Nissan Chemical, alumina sol 520) were prepared, and about 100 ml of the alumina particles were dispersed in 500 ml of pure water to prepare an alumina particle-dispersed slurry. Next, the porous substrate (monolith) was impregnated in the alumina particle-dispersed slurry, and the entire porous substrate was uniformly coated with alumina particles (direct impregnation method). Thereafter, by carrying out calcination at a temperature of 400 ° C., a support layer 6 made of alumina covering the surface 200 of the porous substrate 2 was formed (see FIGS. 3A to 3C). The support layer 6 is formed on the entire surface of the porous partition wall 21 of the porous substrate 2.

次に、助触媒の前駆体粒子のスラリーを作製した。
即ち、まず、水またはエタノール等の有機溶媒等からなる溶媒500ml中にCe−Zr複合酸化物25gを添加した。次いで、30分間攪拌しながら25kHzの超音波を照射することすることにより、Ce−Zr複合酸化物をナノオーダに微細化させると共に、溶媒中に分散させたCe−Zr複合酸化物スラリーを得た。このスラリーを、遠心分離機(日立工機製、CR20G)によって洗浄した。このようにして、助触媒の前駆体粒子のスラリーを得た。
Next, a slurry of cocatalyst precursor particles was prepared.
That is, first, 25 g of Ce—Zr composite oxide was added to 500 ml of a solvent composed of water or an organic solvent such as ethanol. Next, by irradiating ultrasonic waves of 25 kHz while stirring for 30 minutes, the Ce—Zr composite oxide was refined into nano-order, and a Ce—Zr composite oxide slurry dispersed in a solvent was obtained. This slurry was washed with a centrifuge (manufactured by Hitachi Koki, CR20G). In this way, a slurry of cocatalyst precursor particles was obtained.

次に、酸化貴金属触媒(Pt粒子)のスラリーを作製した。
即ち、まず、水またはエタノール等の有機溶媒などからなる溶媒250ml中にPtCl2(フルヤ金属製)0.1gを分散させ、さらにPtCl2のPtへの還元助剤であるアルカノールアミン(和光純薬工業製)を約10ml添加した。次いで、得られたスラリーを超音波発生器(ソノリアクター、本多電子製)にセットし、30分間攪拌しながら25kHzの超音波を照射した。この超音波照射により塩化白金(PtCl2)が還元され、Pt粒子となる。
その後、スラリー中のPt粒子を遠心分離機によって洗浄した。このようにして酸化貴金属触媒のスラリーを得た。
Next, a slurry of noble metal oxide catalyst (Pt particles) was prepared.
That is, first, 0.1 g of PtCl 2 (manufactured by Furuya Metal Co.) is dispersed in 250 ml of a solvent composed of water or an organic solvent such as ethanol, and alkanolamine (Wako Pure Chemical Industries), which is a PtCl 2 reduction aid to Pt About 10 ml of Kogyo) was added. Next, the obtained slurry was set in an ultrasonic generator (Sono Reactor, manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.), and irradiated with 25 kHz ultrasonic waves while stirring for 30 minutes. This ultrasonic irradiation reduces platinum chloride (PtCl 2 ) into Pt particles.
Thereafter, the Pt particles in the slurry were washed with a centrifuge. In this way, a slurry of a precious metal oxide catalyst was obtained.

また、還元貴金属触媒(Rh粒子)のスラリーを作製した。
Rh粒子は、上述のPt粒子のスラリーと同様の方法により得ることができる。即ち、PtCl2の代わりにRhCl3を用い、その他は上述のPt粒子の作製方法と同様の操作を行うことにより、Rh粒子のスラリーを得た。
In addition, a slurry of reduced noble metal catalyst (Rh particles) was prepared.
Rh particles can be obtained by the same method as the above-described slurry of Pt particles. That is, RhCl 3 was used in place of PtCl 2 , and the other operations were performed in the same manner as the above-described method for producing Pt particles, thereby obtaining a slurry of Rh particles.

なお、酸化貴金属触媒の作製にあたっては、後述の多孔質基材への担持の際に、酸化貴金属触媒と助触媒の前駆体粒子とを溶媒に分散し、さらに硝酸を加えて分散液pHを約3程度に調整することにより、多孔質基材へ担持しやすいスラリーとすることもできる。   In the preparation of the noble metal oxide catalyst, when supported on the porous substrate described later, the noble metal catalyst precursor and the cocatalyst precursor particles are dispersed in a solvent, and nitric acid is further added to reduce the pH of the dispersion. By adjusting to about 3, the slurry can be easily carried on the porous substrate.

次に、得られた酸化貴金属触媒(Pt粒子)のスラリー、還元貴金属触媒(Rh粒子)のスラリー、及び助触媒の前駆体粒子のスラリーにそれぞれ25kHzの超音波を再度照射することにより、Pt粒子、Rh粒子、及び前駆体粒子をナノオーダへ微細化させた。   Next, the obtained slurry of precious metal oxide catalyst (Pt particles), the slurry of reduced precious metal catalyst (Rh particles), and the slurry of co-catalyst precursor particles are each again irradiated with ultrasonic waves of 25 kHz, thereby producing Pt particles. , Rh particles, and precursor particles were refined to nano-order.

次いで、Pt粒子、Rh粒子、及び前駆体粒子を、上述のごとく担持層を形成した多孔質基材に担持させた。
即ち、まず、多孔質基材の軸方向における一方の端部から多孔質基材の長さの約1/3までの領域をRh粒子のスラリーへ浸漬し、多孔質基材にRh粒子を担持させた。次に、熱風発生器を用いて温度150℃の熱風を照射し、乾燥させた。この浸漬と照射とを繰り返し行い、Rh粒子を0.3g/L担持させた。これにより、多孔質基材2に還元触媒領域11を形成した(図2参照)。
Next, Pt particles, Rh particles, and precursor particles were supported on the porous substrate on which the support layer was formed as described above.
That is, first, a region from one end in the axial direction of the porous substrate to about 1/3 of the length of the porous substrate is immersed in the slurry of Rh particles, and the Rh particles are supported on the porous substrate. I let you. Next, hot air with a temperature of 150 ° C. was irradiated using a hot air generator and dried. This immersion and irradiation were repeated to carry 0.3 g / L of Rh particles. Thereby, the reduction catalyst area | region 11 was formed in the porous base material 2 (refer FIG. 2).

また、多孔質基材の軸方向におけるもう一方の端部、即ちRh粒子のスラリーに浸漬させた端部とは反対側の端部から多孔質基材の長さの約2/3までの領域を、助触媒の前駆体粒子のスラリーに浸漬し、多孔質基材に助触媒の前駆体粒子を担持させた。次に、熱風発生器を用いて温度150℃の熱風を照射し、乾燥させた。この浸漬と照射とを繰り返し行い、助触媒の前駆体粒子を80g/L担持させた。なお、浸漬の際には、既にRh粒子を担持させた領域(還元触媒領域)までは浸漬させなかった。   Further, the region from the other end in the axial direction of the porous substrate, that is, the end opposite to the end immersed in the slurry of Rh particles, to about 2/3 of the length of the porous substrate. Was immersed in a slurry of cocatalyst precursor particles, and the precursor particles of the cocatalyst were supported on the porous substrate. Next, hot air with a temperature of 150 ° C. was irradiated using a hot air generator and dried. This dipping and irradiation were repeated to carry 80 g / L of cocatalyst precursor particles. In the immersion, the region where the Rh particles were already supported (reduction catalyst region) was not immersed.

次に、助触媒の前駆体粒子のスラリーに浸漬させた側の端部から多孔質基材の長さの約1/3までの領域を、Pt粒子のスラリーへ浸漬し、多孔質基材にPt粒子を担持させた。次に、熱風発生器を用いて温度150℃の熱風を照射し、乾燥させた。この浸漬と照射とを繰り返し行い、Pt粒子を1.4g/L担持させた。
その後、上記多孔質基材を温度500℃で2時間焼成した。これにより、Ce−Zr複合酸化物からなる助触媒の前駆体粒子からCeO2/ZrO2固溶体からなる助触媒を生成した。
Next, the region from the end of the cocatalyst precursor particle immersed in the slurry to about 1/3 of the length of the porous substrate is immersed in the Pt particle slurry, Pt particles were supported. Next, hot air with a temperature of 150 ° C. was irradiated using a hot air generator and dried. This immersion and irradiation were repeated to carry 1.4 g / L of Pt particles.
Thereafter, the porous substrate was baked at a temperature of 500 ° C. for 2 hours. As a result, a promoter composed of a CeO 2 / ZrO 2 solid solution was generated from the precursor particles of the promoter composed of Ce—Zr composite oxide.

このようにして、図1〜図3に示すごとく、多孔質基材2の上流端28から多孔質基材2の軸方向の長さの約1/3の領域に、還元貴金属触媒3(Rh粒子)が担持された還元触媒領域11が形成され、下流端29から多孔質基材2の軸方向の長さの1/3の領域に、酸化貴金属触媒4(Pt粒子)と助触媒5(CeO2/ZrO2固溶体粒子)とが担持された酸化触媒領域12が形成され、還元触媒領域11と酸化触媒領域12との間に助触媒5(CeO2/ZrO2固溶体粒子)が担持された酸素濃度調整領域13が形成された排ガス浄化触媒体1を得た。 In this way, as shown in FIGS. 1 to 3, the reduced noble metal catalyst 3 (Rh) is formed in a region about 1 / of the axial length of the porous substrate 2 from the upstream end 28 of the porous substrate 2. Particles) are formed, and the noble metal oxide catalyst 4 (Pt particles) and the co-catalyst 5 (in the region of 1/3 of the axial length of the porous substrate 2 from the downstream end 29 are formed. The oxidation catalyst region 12 supporting the CeO 2 / ZrO 2 solid solution particles) is formed, and the promoter 5 (CeO 2 / ZrO 2 solid solution particles) is supported between the reduction catalyst region 11 and the oxidation catalyst region 12. An exhaust gas purification catalyst body 1 in which the oxygen concentration adjustment region 13 was formed was obtained.

図1〜図3に示すごとく、本例の排ガス浄化触媒体1においては、多孔質基材2の排ガス流路221の上流28側、下流29側、及びその間に、機能が異なる少なくとも3つの領域(還元触媒領域11、酸素濃度調整領域13、及び酸化触媒領域12)が形成されている。即ち、還元触媒領域11においては、還元貴金属触媒3によりNOxの浄化を行うことができ、酸化触媒領域12においては、酸化貴金属触媒4により、CO及びHCの浄化を行うことができる。さらに酸素濃度調整領域13においては、助触媒5により、酸素濃度を調整して上述の浄化反応を円滑に進行させることができる。 As shown in FIGS. 1 to 3, in the exhaust gas purification catalyst body 1 of this example, at least three regions having different functions between the upstream 28 side and the downstream 29 side of the exhaust gas flow path 221 of the porous substrate 2 and between them. (Reduction catalyst region 11, oxygen concentration adjustment region 13, and oxidation catalyst region 12) are formed. That is, in the reduction catalyst region 11, NO x can be purified by the reduced noble metal catalyst 3, and in the oxidation catalyst region 12, CO and HC can be purified by the oxidized noble metal catalyst 4. Further, in the oxygen concentration adjustment region 13, the above-described purification reaction can proceed smoothly by adjusting the oxygen concentration by the promoter 5.

また、排ガス浄化触媒体1においては、還元貴金属触媒3及び酸化貴金属触媒4を多孔質基材2における上流28側及び下流29側というそれぞれ異なる領域に配置してある。さらに、助触媒5を有する酸素濃度調整領域13を、還元貴金属触媒3を有する還元触媒領域11とは異なる領域に設けてある。
そのため、排ガス浄化触媒体1においては、還元触媒領域11における還元作用、酸化触媒領域12における酸化作用、及び酸素濃度調整領域13における酸素濃度調整作用を、互いに妨げることなく、充分に発揮させることができる。
Further, in the exhaust gas purification catalyst body 1, the reduced noble metal catalyst 3 and the oxidized noble metal catalyst 4 are arranged in different regions of the porous substrate 2, that is, the upstream 28 side and the downstream 29 side. Further, the oxygen concentration adjusting region 13 having the promoter 5 is provided in a region different from the reducing catalyst region 11 having the reduced noble metal catalyst 3.
Therefore, in the exhaust gas purification catalyst body 1, the reduction action in the reduction catalyst area 11, the oxidation action in the oxidation catalyst area 12, and the oxygen concentration adjustment action in the oxygen concentration adjustment area 13 can be sufficiently exhibited without interfering with each other. it can.

特に、排ガス浄化触媒体1においては、酸素被毒を受けやすく助触媒5と反応して失活し易い還元貴金属触媒3を、助触媒5を含有する酸化触媒領域12及び酸素濃度調整領域13とは異なる位置に形成し、さらに還元触媒領域11には、助触媒5を担持させていない。そのため、還元貴金属触媒3と助触媒5との直接的な接触を回避することが可能になり、還元貴金属触媒3の触媒活性の低下を抑制することができる。   In particular, in the exhaust gas purification catalyst body 1, the reduced noble metal catalyst 3 that is susceptible to oxygen poisoning and easily reacts with the promoter 5 to be deactivated, the oxidation catalyst region 12 containing the promoter 5, and the oxygen concentration adjusting region 13. Are formed at different positions, and the promoter 5 is not supported on the reduction catalyst region 11. Therefore, direct contact between the reduced noble metal catalyst 3 and the co-catalyst 5 can be avoided, and a reduction in the catalytic activity of the reduced noble metal catalyst 3 can be suppressed.

さらに、還元貴金属触媒3を有する還元触媒領域11と酸化貴金属触媒4を有する酸化触媒領域12とをそれぞれ異なる位置(上流28側又は下流29側)に形成している。そのため、還元貴金属触媒3と酸化貴金属触媒4との直接的な接触を回避し、高温環境下におけるこれらの合金化を防止することができる。それ故、触媒活性の低下を抑制することができる。したがって、本例の排ガス浄化触媒体1は、長期間安定に優れた浄化作用を発揮することができる。   Furthermore, the reduction catalyst region 11 having the reduced noble metal catalyst 3 and the oxidation catalyst region 12 having the oxidized noble metal catalyst 4 are formed at different positions (upstream 28 side or downstream 29 side). Therefore, direct contact between the reduced noble metal catalyst 3 and the oxidized noble metal catalyst 4 can be avoided, and alloying of these in a high temperature environment can be prevented. Therefore, a decrease in catalyst activity can be suppressed. Therefore, the exhaust gas purifying catalyst body 1 of this example can exhibit a purifying action excellent in stability for a long period of time.

排ガス浄化触媒体1は、上述のごとく長期間安定して優れた浄化作用を発揮することができるため、還元貴金属触媒3及び酸化貴金属触媒4を過剰量使用しなくとも、本例の排ガス浄化触媒体1は、優れた浄化作用を発揮することができる。   Since the exhaust gas purification catalyst body 1 can exhibit an excellent purification action stably for a long period of time as described above, the exhaust gas purification catalyst of this example can be used without using an excessive amount of the reduced precious metal catalyst 3 and the oxidized precious metal catalyst 4. The medium 1 can exhibit an excellent purification action.

また、本例の排ガス浄化触媒体1においては、1つの多孔質基材2に、還元貴金属触媒3、酸化貴金属触媒4、及び助触媒5を担持させても、上述のごとくHC、CO、及びNOxの有害成分に対して優れた浄化作用を長期間安定して発揮することができる。そのため、複数の多孔質基材を用いる必要がなく、排ガス浄化システムの大型化を回避することができ、エンジンルームや車両床下の排気管レイアウトの自由度を高めることが可能になる。 Further, in the exhaust gas purification catalyst body 1 of this example, even if the reduced noble metal catalyst 3, the oxidized noble metal catalyst 4 and the promoter 5 are supported on one porous substrate 2, as described above, HC, CO, and excellent cleaning effect with respect to harmful components of the NO x long period can be stably exhibited. Therefore, it is not necessary to use a plurality of porous base materials, and the exhaust gas purification system can be prevented from being enlarged, and the degree of freedom in the exhaust pipe layout under the engine room or the vehicle floor can be increased.

このように、本例によれば、排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を充分に浄化できると共に、浄化性能の低下を抑制できる排ガス浄化触媒体1を提供することができる。 Thus, according to this example, it is possible to provide the exhaust gas purification catalyst body 1 that can sufficiently purify at least HC, CO, and NO x harmful components contained in the exhaust gas, and can suppress a decrease in purification performance. it can.

また、本例においては、断面が四角形状のセルを有する多孔質基材を用いて排ガス浄化触媒体(図1参照)を作製したが、図4に示すごとく、断面が六角形状のセル22を有する多孔質基材2を用いて排ガス浄化触媒体1を作製することもできる。即ち、多孔質隔壁21を六角格子状に配して軸方向に延びる多数のセル22を形成した多孔質基材2を用いても、上述の例と同様にして、還元触媒領域、酸化触媒領域、及び酸素濃度調整領域を形成し、排ガス浄化触媒体1を作製することができる。   Further, in this example, an exhaust gas purification catalyst body (see FIG. 1) was prepared using a porous substrate having cells having a quadrangular cross section. However, as shown in FIG. The exhaust gas purification catalyst body 1 can also be produced by using the porous substrate 2 having the same. That is, even if the porous base material 2 in which the porous partition walls 21 are arranged in a hexagonal lattice shape to form a large number of cells 22 extending in the axial direction is used, the reduction catalyst region, the oxidation catalyst region, as in the above example. In addition, the exhaust gas purification catalyst body 1 can be manufactured by forming an oxygen concentration adjustment region.

実施例にかかる、排ガス浄化触媒体の全体の様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mode of the whole exhaust gas purification catalyst body concerning an Example. 実施例にかかる、排ガス浄化触媒体の軸方向の断面構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the cross-sectional structure of the axial direction of the exhaust gas purification catalyst body concerning an Example. 実施例にかかる、排ガス浄化触媒体の軸方向の断面構造を示す図であって、還元触媒領域における多孔質隔壁の周辺を拡大した様子を示す説明図(a)、排ガス浄化触媒体の軸方向の断面構造を示す図であって、酸化触媒領域における多孔質隔壁の周辺を拡大した様子を示す説明図(b)、排ガス浄化触媒体の軸方向の断面構造を示す図であって、酸素濃度調整領域における多孔質隔壁の周囲を拡大した様子を示す説明図(c)。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the axial direction of an exhaust gas purification catalyst body concerning an Example, Comprising: Explanatory drawing (a) which shows a mode that the periphery of the porous partition in a reduction catalyst area | region was expanded, The axial direction of an exhaust gas purification catalyst body FIG. 2 is an explanatory view showing an enlarged view of the periphery of a porous partition wall in an oxidation catalyst region, and is a view showing an axial sectional structure of an exhaust gas purification catalyst body, in which an oxygen concentration Explanatory drawing (c) which shows a mode that the circumference | surroundings of the porous partition in the adjustment area | region were expanded. 実施例にかかる、断面が六角形状のセルの多孔質基材を備えた排ガス浄化触媒体の全体の様子を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the mode of the whole exhaust gas purification catalyst body provided with the porous base material of the cell of a hexagonal cross section concerning an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 排ガス浄化触媒体
11 還元触媒領域
12 酸化触媒領域
13 酸素濃度調整領域
2 多孔質基材
21 多孔質隔壁
22 セル
221 排ガス流路
28 上流端
29 下流端
3 還元貴金属触媒
4 酸化貴金属触媒
5 助触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification catalyst body 11 Reduction catalyst area | region 12 Oxidation catalyst area | region 13 Oxygen concentration adjustment area | region 2 Porous base material 21 Porous partition 22 Cell 221 Exhaust gas flow path 28 Upstream end 29 Downstream end 3 Reduction | restoration noble metal catalyst 4 Oxidation noble metal catalyst 5 Cocatalyst

Claims (10)

エンジンから排出される排ガス中に含まれる少なくともHC、CO、及びNOxの有害成分を浄化する排ガス浄化触媒体であって、
該排ガス浄化触媒体は、多孔質隔壁を多角形格子状に配して軸方向に延びる多数のセルを形成した多孔質基材を有し、上記セルは排ガス流路を形成しており、
上記排ガス流路の上流側又は下流側のいずれか一方には、上記多孔質隔壁の表面に酸素濃度調整能を有する助触媒を担持させることなく還元能を有する還元貴金属触媒を担持させた還元触媒領域が形成されており、他方には、上記多孔質隔壁の表面に酸化能を有する酸化貴金属触媒と酸素濃度調整能を有する助触媒とを担持させた酸化触媒領域が形成されており、
上記還元触媒領域と上記酸化触媒領域との間には、上記多孔質隔壁の表面に貴金属触媒を担持させることなく酸素濃度調整能を有する助触媒を担持させた酸素濃度調整領域が形成されていることを特徴とする排ガス浄化触媒体。
An exhaust gas purification catalyst body that purifies at least HC, CO, and NO x harmful components contained in exhaust gas discharged from an engine,
The exhaust gas purification catalyst body has a porous base material in which porous partition walls are arranged in a polygonal lattice to form a large number of cells extending in the axial direction, and the cells form an exhaust gas flow path,
A reduction catalyst in which a reduced noble metal catalyst having a reducing ability is supported on either the upstream side or the downstream side of the exhaust gas passage without supporting a promoter having an oxygen concentration adjusting ability on the surface of the porous partition wall. An area is formed, and on the other side, an oxidation catalyst area in which a noble metal catalyst having an oxidizing ability and a promoter having an oxygen concentration adjusting ability are supported on the surface of the porous partition wall is formed,
Between the reduction catalyst region and the oxidation catalyst region, an oxygen concentration adjustment region in which a promoter having an oxygen concentration adjustment capability is supported on the surface of the porous partition wall without supporting a noble metal catalyst is formed. An exhaust gas purification catalyst body characterized by that.
請求項1において、上記還元触媒領域、上記酸化触媒領域、及び上記酸素濃度調整領域は、上記多孔質基材の上記軸方向の全長の1/10〜1/2の幅で形成されていることを特徴とする排ガス浄化触媒体。   In Claim 1, the said reduction | restoration catalyst area | region, the said oxidation catalyst area | region, and the said oxygen concentration adjustment area | region are formed with the width | variety of 1/10-1/2 of the said axial direction full length of the said porous base material. An exhaust gas purification catalyst body characterized by the above. 請求項1又は2において、上記還元貴金属触媒は、Rhを含有することを特徴とする排ガス浄化触媒体。   3. The exhaust gas purifying catalyst body according to claim 1, wherein the reduced noble metal catalyst contains Rh. 請求項1〜3のいずれか一項において、上記還元貴金属触媒は、金属元素としてRhのみを含有することを特徴とする排ガス浄化触媒体。   The exhaust gas purification catalyst body according to any one of claims 1 to 3, wherein the reduced noble metal catalyst contains only Rh as a metal element. 請求項1〜4のいずれか一項において、上記酸化貴金属触媒は、Pt及び/又はPdを含有することを特徴とする排ガス浄化触媒体。   The exhaust gas purifying catalyst body according to any one of claims 1 to 4, wherein the noble metal oxide catalyst contains Pt and / or Pd. 請求項1〜5のいずれか一項において、上記助触媒は、Ce、Zr、Al、Mg、Ti、及びSiから選ばれる元素の酸化物、又はこれら2種以上の元素の複合酸化物を含有することを特徴とする排ガス浄化触媒体。   6. The promoter according to claim 1, wherein the promoter contains an oxide of an element selected from Ce, Zr, Al, Mg, Ti, and Si, or a composite oxide of these two or more elements. An exhaust gas purifying catalyst body characterized in that: 請求項1〜6のいずれか一項において、上記助触媒は、CeO2/ZrO2固溶体からなることを特徴とする排ガス浄化触媒体。 According to any one of claims 1 to 6, the cocatalyst, the exhaust gas purifying catalyst, characterized in that it consists CeO 2 / ZrO 2 solid solution. 請求項1〜7のいずれか一項において、上記多孔質基材の上記多孔質隔壁の表面には、Al23、MgO、Y23、TiO2、SiO2、Ni23、W23から選ばれる1種以上の化合物を含有する担持層が形成されており、上記還元貴金属触媒、上記酸化貴金属触媒、及び上記助触媒は、上記担持層に担持されていることを特徴とする排ガス浄化触媒体。 In any one of claims 1 to 7, on the surface of the porous partition walls of the porous substrate, Al 2 O 3, MgO, Y 2 O 3, TiO 2, SiO 2, Ni 2 O 3, A supported layer containing one or more compounds selected from W 2 O 3 is formed, and the reduced noble metal catalyst, the oxidized noble metal catalyst, and the promoter are supported on the supported layer. Exhaust gas purification catalyst body. 請求項8において、上記酸化触媒領域における上記酸化貴金属触媒は、上記助触媒及び/又は上記担持層に担持されていることを特徴とする排ガス浄化触媒体。   9. The exhaust gas purifying catalyst body according to claim 8, wherein the precious metal catalyst in the oxidation catalyst region is supported on the promoter and / or the support layer. 請求項1〜9のいずれか一項において、上記多孔質基材は、コージェライトセラミックスからなることを特徴とする排ガス浄化触媒体。   The exhaust gas purification catalyst body according to any one of claims 1 to 9, wherein the porous base material is made of cordierite ceramics.
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