JP5253308B2 - NOx storage reduction exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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Description

本発明は、NO吸蔵還元型排ガス浄化触媒に関する。 The present invention relates to an NO x storage reduction type exhaust gas purification catalyst.

従来より、内燃機関の排ガスに含まれる窒素酸化物(NO)を浄化するための排ガス浄化触媒として様々な触媒が提案されており、近年では、酸素過剰のリーン雰囲気でNOを吸蔵し、吸蔵されたNOを、排ガス雰囲気をストイキ〜水素等の還元成分過剰なリッチ雰囲気に変化させることにより放出し、これを貴金属の作用によりHCやCO等の還元成分と反応させて還元し浄化するNO吸蔵還元型の浄化触媒が実用化されている。 Conventionally, various catalysts have been proposed as exhaust gas purification catalysts for purifying nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas of internal combustion engines. In recent years, NO x is occluded in a lean atmosphere containing excess oxygen, The stored NO x is released by changing the exhaust gas atmosphere to a rich atmosphere with excess reducing components such as stoichiometric to hydrogen, and this is reduced and purified by reacting with reducing components such as HC and CO by the action of noble metals. A NO x storage reduction type purification catalyst has been put into practical use.

NO吸蔵還元型の浄化触媒は、アルカリ金属やアルカリ土類金属などのNO吸蔵材と、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属をアルミナ(Al)等の担体に担持したもの等が一般に利用されている。 The NO x storage reduction type purification catalyst is composed of an NO x storage material such as an alkali metal or an alkaline earth metal and a noble metal such as platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd), and alumina (Al 2 O 3 ). A material supported on a carrier such as the like is generally used.

また、浄化触媒の構造としては、金属成分を単一の層中に存在させた単一層構造のほか、例えば2層構造を有する浄化触媒が提案されており、金属同士の固溶体化による触媒活性への影響を考慮して、例えばPtとRhを異なる層に含ませた上下2層の触媒層が設けられた触媒が提案されている。   Moreover, as a structure of the purification catalyst, in addition to a single-layer structure in which a metal component is present in a single layer, for example, a purification catalyst having a two-layer structure has been proposed. For example, a catalyst having two upper and lower catalyst layers in which Pt and Rh are included in different layers has been proposed.

上記に関連して、ジルコニウム酸化物を含みRhが実質的に偏在する内層とPtが実質的に偏在する外層とを備えた層構造の触媒コート層が設けられた排ガス浄化用触媒が開示されており、リーンバーンエンジンの排ガスに対して高いNO浄化性能を奏し、また、ジルコニア酸化物を含む内層を有することにより、高温でのアルカリ金属又はアルカリ土類金属元素の触媒基材への移動・固溶を防止できるとされている(例えば、特許文献1参照)。 In relation to the above, an exhaust gas purification catalyst provided with a catalyst coating layer having a layer structure including an inner layer containing zirconium oxide and having Rh substantially unevenly distributed and an outer layer having Pt substantially unevenly distributed is disclosed. cage, exhibit the higher the NO x purification performance for the exhaust gas of a lean-burn engine, also by having an inner layer comprising a zirconia oxide, and movement of the catalyst substrate in an alkali metal or alkaline earth metal element at a high temperature It is said that solid solution can be prevented (see, for example, Patent Document 1).

WO2008/090991A1WO2008 / 090991A1

しかしながら、NO吸蔵還元型触媒のNO浄化性能を向上させるためには、リーン雰囲気で多くのNOを吸蔵できるNO吸蔵量の増加と、リッチ雰囲気で吸蔵されたNOを迅速に還元できる高い還元性能との両立が求められる。また、NO吸蔵量を増加させるためには、NO吸蔵サイトである例えばリチウムやバリウム等のNO吸蔵材を増加させることで増加が見込まれるが、実際には吸蔵材を単に増加させるとその塩基性によって貴金属の活性、例えばPtのNO酸化活性、Rhの還元活性が低下し、NO吸蔵性能が低下する傾向にある。 However, in order to improve the NO x purification performance of the NO x storage-and-reduction type catalyst is rapidly reduced with the increase in the NO x storage amount capable of occluding many of the NO x in lean atmosphere, the NO x occluded in the rich atmosphere A balance with high reduction performance is required. Further, in order to increase the NO x storage amount, an increase is expected by increasing the NO x storage material such as lithium or barium, which is the NO x storage site. Due to its basicity, the activity of noble metals, for example, the NO oxidation activity of Pt and the reduction activity of Rh tend to decrease, and the NO x storage performance tends to decrease.

この点に関し、上記従来の浄化用触媒のように、単にジルコニウム酸化物とRhを含む層とPtを含む層を有する層構造とした構成では、NO浄化に必要な吸蔵性と還元性をともに高める触媒構成としては不充分であり、より高い吸蔵性能を達成しようとNO吸蔵材を増量した場合には、逆にNO浄化性能を損なう結果を来し、必ずしも高いNO吸蔵性、還元性が発揮されない。 In this regard, in the configuration having a layer structure having a layer containing zirconium oxide and Rh and a layer containing Pt as in the conventional purification catalyst, both the occlusion and reducing properties necessary for NO x purification are provided. It is not enough as a catalyst structure to increase, and when increasing the amount of NO x storage material to achieve higher storage performance, the result is that the NO x purification performance is adversely affected, and necessarily high NO x storage performance and reduction. Sex is not demonstrated.

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、貴金属使用量を低く抑えつつ、リーン雰囲気でのNO浄化性能に優れたNO吸蔵還元型の排ガス浄化触媒を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above, while suppressing the use of precious metals, and aims to provide an excellent NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst to the NO x purification performance in a lean atmosphere, the The objective is to achieve the objective.

本発明は、NOの吸蔵及び還元に優位な触媒層構造、具体的にはPt含有の上層とRh含有の下層との関係を選択することで、貴金属量を変えずにNO吸蔵材量を増し、あるいはNO吸蔵材量を変えずに貴金属量を減らしても、高いNO浄化性能を発揮し得るとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。 The present invention, insertion and dominant catalyst layer structure for the reduction of NO x, in particular by selecting the relationship between the lower layer of the upper layer and the Rh content of containing Pt, NO x storage material weight without changing the amount of precious metal increasing, or even to reduce the amount of noble metal without changing the NO x storage material amount, to give a finding that can exhibit high the NO x purification performance, in which has been completed based on this finding.

本発明のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒は、支持基材の上に該支持基材側から順に、ジルコニウム酸化物(以下、Zr酸化物と略記することがある。)及びロジウム(Rh)を含む第1の触媒層と、白金(Pt)及びパラジウム(Pd)の少なくとも一方を含む第2の触媒層とを有すると共に、前記第1の触媒層及び第2の触媒層の少なくとも一方はアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも1種を含み、白金、パラジウム、及びロジウムの総量Mに対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量Mの比(M/M;mol/g比)が0.5未満であり、触媒層の全体積量に対する前記第1の触媒層の体積量の比率が60%以上である構成としたものである。 NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst of the present invention includes, in order from the supporting substrate side on a supporting substrate, a zirconium oxide (hereinafter, sometimes abbreviated as Zr oxides.) And rhodium (Rh) And a second catalyst layer containing at least one of platinum (Pt) and palladium (Pd), and at least one of the first catalyst layer and the second catalyst layer is an alkali metal. And a ratio of the total amount M 2 of alkali metal and alkaline earth metal to the total amount M 1 of platinum, palladium, and rhodium (M 2 / M 1 ; mol / g ratio) is 0. less than .5, in which the ratio of the volume of the first catalyst layer to the total volume of the catalyst layer has a structure of 60% or more.

本発明のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒においては、Zr酸化物を含むと共にRhが担持された第1の触媒層を支持基材に近い側の下層とし、この下層の上層としてPt及びPdの少なくとも一方が担持された第2の触媒層を設けた触媒構造とした場合に、Pt、Pd及びRhの総量Mに対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量Mの比率(M/M;mol/g比)、すなわちNO吸蔵材/貴金属量の比が0.5未満であり、排ガス浄化触媒を構成する触媒層の全体積量(V)に対する第1の触媒層の体積量(V)の比率(V/V)を60%以上とすることで、上層側の酸化活性を維持しつつ下層側におけるNO吸蔵性を高めて、触媒全体の酸化活性と還元活性のバランスを図るようにする。これにより、貴金属量を同等としてNO吸蔵材を増加させても、あるいは逆にNO吸蔵材を同等として貴金属量を減少させても、NO吸蔵能を低下させずに高いNO浄化性能を発揮することができる。 In the NO x storage-reduction type exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the first side of the lower layer near the catalyst layer on the supporting substrate Rh is supported with containing Zr oxide, the Pt and Pd as the upper layer of the lower layer When the catalyst structure is provided with the second catalyst layer on which at least one is supported, the ratio of the total amount M 2 of alkali metal and alkaline earth metal to the total amount M 1 of Pt, Pd and Rh (M 2 / M 1 Mol / g ratio), that is, the ratio of NO x storage material / noble metal amount is less than 0.5 , and the volume amount of the first catalyst layer with respect to the total volume (V T ) of the catalyst layer constituting the exhaust gas purification catalyst (V 1) by the ratio (V 1 / V T) of 60% or more, while maintaining the oxidation activity of the upper layer side to increase the the NO x storage properties in the lower layer side, of the overall catalytic oxidation activity and reduction activity Try to balance. Thus, increasing the the NO x storage material amount of noble metal as equivalent, or even to reduce the amount of noble metal conversely the the NO x storage material as equal, higher the NO x purification performance without reducing the NO x storage capacity Can be demonstrated.

本発明のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒は、Pt、Pd、及びRhの総量Mに対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量Mの比率M/M(mol/g比)を、0.1〜0.47の範囲として構成した形態が好ましい。 The NO x storage reduction exhaust gas purification catalyst of the present invention has a ratio M 2 / M 1 (mol / g ratio) of the total amount M 2 of alkali metal and alkaline earth metal to the total amount M 1 of Pt, Pd, and Rh. The form comprised as the range of 0.1-0.47 is preferable.

比率M/Mが上記範囲の場合に、触媒層における吸蔵還元バランスが良く、NOの吸蔵浄化をより貴金属量を少なく抑えた触媒組成としながらも効率よく高めることができる。 When the ratio M 2 / M 1 is in the above range, the occlusion / reduction balance in the catalyst layer is good, and the NO x occlusion purification can be efficiently increased while making the catalyst composition with a reduced amount of noble metal.

また、排ガス浄化触媒を構成する触媒層の合計厚としては、90〜300μmの範囲として構成した形態が好ましい。全触媒層の合計厚みをこの範囲内として触媒層の全体積量Vに対する第1の触媒層の体積量Vの比率V/Vを60%以上とすると、触媒層における吸蔵還元バランスがさらに良く、NOの吸蔵浄化をより貴金属量を少なく抑えた触媒組成としながらも、効率よく高めることができる。 Moreover, as a total thickness of the catalyst layer which comprises an exhaust gas purification catalyst, the form comprised as a range of 90-300 micrometers is preferable. When the total thickness of the total catalyst layer ratio V 1 / V T of the volume amount V 1 of the first catalyst layer to the total volume amount V T of the catalyst layer is 60% or more within this range, storage reduction balance in the catalyst layer However, it is possible to efficiently increase the NO x storage and purification while making the catalyst composition with a reduced amount of noble metal.

本発明は、リーン雰囲気ではNOを高効率に吸蔵し、リッチ雰囲気ではNOを高効率に還元する排ガス浄化能に優れ、貴金属量の少ない浄化系統を構築することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can construct a purification system that is excellent in exhaust gas purification ability for storing NO x with high efficiency in a lean atmosphere and highly efficiently reducing NO x in a rich atmosphere and that has a small amount of noble metals.

本発明によれば、貴金属使用量を低く抑えつつ、リーン雰囲気でのNO浄化性能に優れたNO吸蔵還元型の排ガス浄化触媒を提供することができる。 According to the present invention, while suppressing the use of precious metals, it is possible to provide an excellent NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst to the NO x purification performance in a lean atmosphere.

上層の層厚とNO浄化率との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the upper layer of the layer thickness and the NO x purification rate. 図1に示す浄化性能のうちNO吸蔵量に与える上層の層厚の影響を示すグラフである。Is a graph showing the effect of the layer thickness of the upper layer to be applied to the NO x storage amount of the purification performance shown in FIG. 触媒層全体の層厚とNO吸蔵量との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the layer thickness and the NO x storage amount of the entire catalyst layer. 触媒層全体の層厚と通気抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the layer thickness of the whole catalyst layer, and ventilation resistance. 貴金属量に対する吸蔵材料の比率とNO吸蔵浄化量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the ratio and the NO x storage purification of storage material for the noble metal amount.

以下、本発明のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒について詳細に説明する。
本発明のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒(以下、単に「排ガス浄化触媒」ともいう。)は、支持基材の上に該支持基材側から順に、ジルコニウム酸化物(Zr酸化物)及びロジウム(Rh)を含む第1の触媒層と、白金(Pt)及びパラジウム(Pd)の少なくとも一方を含む第2の触媒層とを設けると共に、第1の触媒層及び第2の触媒層の一方又は両方にアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも1種を含有し、Pt、Pd、及びRhの総量(M)に対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量(M)の比〔M/M(mol/g比)〕が0.5未満であり、触媒層の全体積量に対する第1の触媒層の体積量の比率を60%以上として構成されている。
Hereinafter, the NO x storage reduction type exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described in detail.
The NO x occlusion reduction type exhaust gas purification catalyst of the present invention (hereinafter also simply referred to as “exhaust gas purification catalyst”) is composed of zirconium oxide (Zr oxide) and rhodium in order from the support base material side on the support base material. A first catalyst layer containing (Rh) and a second catalyst layer containing at least one of platinum (Pt) and palladium (Pd), and one or both of the first catalyst layer and the second catalyst layer Both contain at least one of alkali metal and alkaline earth metal, and the ratio of the total amount of alkali metal and alkaline earth metal (M 2 ) to the total amount of Pt, Pd, and Rh (M 1 ) [M 2 / M 1 (mol / g ratio)] is less than 0.5 , and the ratio of the volume of the first catalyst layer to the total volume of the catalyst layer is 60% or more.

本発明の排ガス浄化触媒における第1の触媒層は、少なくともZr酸化物を含むとともにRhを(好ましくは担体に担持して)含有し、後述の第2の触媒層と支持基材との間に第2の触媒層の下層として設けられている。第1の触媒層は、Zr酸化物及びRhに加え、更に、パラジウム(Pd)や、Li、K、Na、Mg、Ca、St、Ba等のアルカリ金属、アルカリ土類金属などのNO吸蔵材料を含有することができる。本発明においては、第1の触媒層は、Zr酸化物及びRhとともにNO吸蔵材料を含有する場合が好ましい。 The first catalyst layer in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention contains at least a Zr oxide and contains Rh (preferably supported on a carrier), and is interposed between a second catalyst layer described later and a supporting substrate. It is provided as a lower layer of the second catalyst layer. The first catalyst layer, in addition to the Zr oxide and Rh, further, palladium (Pd) or, Li, K, Na, Mg , Ca, St, alkali metal such as Ba, NO x storage such as alkaline earth metal Materials can be included. In the present invention, the first catalyst layer preferably contains a NO x storage material together with the Zr oxide and Rh.

Rhは、NOの還元活性に優れており、Ptを含む層とは別層にRhを(好ましくは担体に担持し)存在させることでPtとの固溶体化も抑えられており、リッチ雰囲気でNOを良好に還元し、NOを浄化する。 Rh is excellent in reducing activity of NO x, (supported on a preferably carrier) of Rh to another layer from the layer containing Pt is a solid solution is suppressed with Pt by the presence, in a rich atmosphere Reduces NO x well and purifies NO x .

Rhは、所望の担体に担持して層中に含有することができる。ここでの担体としては、二酸化ジルコニウム(ZrO)や酸化アルミニウム(Al)、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。Rhが担持されたRh担持酸化物は、ZrO粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、硝酸ロジウム溶液、塩化ロジウム溶液、アンミンロジウム溶液などとを混合し、乾燥、焼成(例えば400〜800℃程度)する等により得られる。 Rh can be supported on a desired carrier and contained in the layer. As the carrier, particles of oxide such as zirconium dioxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silica, silica-alumina, ceria, zeolite, and mixed particles thereof can be used. The Rh-supported oxide on which Rh is supported is a mixture of oxide powder such as ZrO 2 powder or granular material, a rhodium nitrate solution, a rhodium chloride solution, an ammine rhodium solution, and the like, followed by drying and firing (for example, 400 Etc.).

Rhの第1の触媒層中における含有濃度としては、0.01〜5g/L(リットル;以下同様)の範囲が好ましく、0.05〜1g/Lの範囲がより好ましい。Rhの含有濃度が前記範囲内であると、NOの浄化性能が良好である。 The concentration of Rh in the first catalyst layer is preferably in the range of 0.01 to 5 g / L (liter; the same applies hereinafter), and more preferably in the range of 0.05 to 1 g / L. When the concentration of Rh is within the above range, the NO x purification performance is good.

第1の触媒層は、NOの酸化効率とNOの還元効率をより高める観点から、Rhと共にPdが含有された形態が好ましい。Pdを含有する場合、Pdの含有濃度としては、上記同様の観点から、Rhの担持量1g/Lに対して、0.05〜2g/Lの範囲であるのが好ましい。
さらに、第1の触媒層は、吸蔵量を高める点から、Pt、Pd等の貴金属を含んでもよい。
The first catalyst layer, from the viewpoint of enhancing the reduction efficiency of the oxidation efficiency and NO x NO, the form in which Pd is contained together with Rh is preferred. When Pd is contained, the concentration of Pd is preferably in the range of 0.05 to 2 g / L with respect to 1 g / L of Rh supported from the same viewpoint as described above.
Furthermore, the first catalyst layer may contain a noble metal such as Pt or Pd from the viewpoint of increasing the occlusion amount.

第1の触媒層に含有されるZr酸化物としては、例えば、ZrO、TiO−ZrO等のTiZr複合酸化物、CeO−ZrO等のCeZr複合酸化物などが挙げられ、これを酸化物粒子の粉状物又は粒状物として用いることができる。 Examples of the Zr oxide contained in the first catalyst layer include TiZr composite oxides such as ZrO 2 and TiO 2 —ZrO 2 , and CeZr composite oxides such as CeO 2 —ZrO 2. It can be used as a powdery or granular material of oxide particles.

第1の触媒層は、例えば、水等の媒質中にRh担持酸化物粒子の粉状物又は粒状物(及び必要に応じて他の成分)とZr酸化物とを加えて撹拌してスラリー等の溶液とし、得られたスラリー等を所望の支持基材上にコートし、焼成して形成することができる。
コート方法や焼成条件などについては、組成やスケール等により適宜選択すればよい。
The first catalyst layer is, for example, a slurry or the like by adding a powdery or granular material (and other components if necessary) of the Rh-supported oxide particles and a Zr oxide in a medium such as water. The resulting slurry or the like can be coated on a desired support substrate and baked to form.
What is necessary is just to select suitably about a coating method, baking conditions, etc. by a composition, a scale, etc.

第1の触媒層の層厚としては、触媒層全体に対する体積比率が60%以上である範囲内において、Rh担持によるNOの還元活性を保つ点で、54〜240μmの範囲であるのが好ましい。 The layer thickness of the first catalyst layer, in the range volume ratio to the whole catalyst layer is 60% or more, in terms of keeping the reducing activity of the NO x by Rh-loaded, preferably in the range of 54~240μm .

本発明の排ガス浄化触媒における第2の触媒層は、少なくともPt及び/又はPdを(好ましくは担体に担持して)含有し、前記第1の触媒層の上層として設けられる。第2の触媒層は、Pt及びPdに加え、さらにNO吸蔵材料を含有することができる。本発明においては、第2の触媒層は、Pt及び/又はPdと共にNO吸蔵材料を含有する場合が好ましい。NO吸蔵材料については、前記第1の触媒層で使用可能なアルカリ金属、アルカリ土類金属が好適である。 The second catalyst layer in the exhaust gas purification catalyst of the present invention contains at least Pt and / or Pd (preferably supported on a carrier) and is provided as an upper layer of the first catalyst layer. The second catalyst layer can further contain a NO x storage material in addition to Pt and Pd. In the present invention, the second catalyst layer preferably contains a NO x storage material together with Pt and / or Pd. For the NO x storage material, alkali metals and alkaline earth metals that can be used in the first catalyst layer are suitable.

Ptは、NOの酸化活性に優れており、リーン雰囲気でNOを酸化してNOを生成する。Ptの第2の触媒層中における含有濃度は、NOの酸化効率の観点から、0.1〜5g/Lの範囲であるのが好ましい。 Pt is excellent in oxidation activity of NO, to generate the NO x is oxidized to NO in a lean atmosphere. The content concentration of Pt in the second catalyst layer is preferably in the range of 0.1 to 5 g / L from the viewpoint of NO oxidation efficiency.

Pdは、NO還元活性を有しており、リーン雰囲気で吸蔵されたNOの還元効率が高められる。また、Pdはリーン雰囲気での安定性が高いため、Ptと共に存在させることでPtの粒成長を抑制し、Ptの持つNOの酸化活性を高く保つことが可能である。 Pd has NO x reduction activity, and the reduction efficiency of NO x occluded in a lean atmosphere is increased. In addition, since Pd is highly stable in a lean atmosphere, the presence of Pd together with Pt can suppress the growth of Pt grains and keep the NO oxidation activity of Pt high.

Pt及びPdは、所望の担体に担持して層中に含有することができる。ここでの担体としては、二酸化ジルコニウム(ZrO)や酸化アルミニウム(Al)、シリカ、シリカ−アルミナ、セリア(CeO)、ゼオライトなどの酸化物の粒子、並びにこれらの混合粒子を用いることができる。 Pt and Pd can be supported on a desired carrier and contained in the layer. As the carrier here, particles of oxide such as zirconium dioxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silica, silica-alumina, ceria (CeO 2 ), zeolite, and mixed particles thereof are used. be able to.

Pt及びPdを層中に含有する場合、Ptが担持されたPt担持酸化物の粒子とPdが担持されたPd担持酸化物の粒子とを混合してもよいし、Pt及びPdをともに担持した酸化物粒子を用いてもよい。Pt担持酸化物は、例えば、ZrO粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジニトロジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などとを混合し、乾燥、焼成(例えば300〜500℃程度)する等により得られる。また、Pt及びPdをともに担持した酸化物粒子は、例えば、ZrO粉末等の酸化物の粉状物や粒状物と、ジニトロジアンミン白金溶液、塩化白金溶液、アンミン白金溶液などと、硝酸パラジウム溶液、塩化パラジウム溶液などとを混合し、乾燥、焼成(例えば300〜500℃程度)する等により得られる。 When Pt and Pd are contained in the layer, Pt-supported oxide particles supporting Pt and Pd-supported oxide particles supporting Pd may be mixed, or both Pt and Pd are supported. Oxide particles may be used. The Pt-supported oxide is, for example, a powdered or granular material of an oxide such as ZrO 2 powder and a dinitrodiammine platinum solution, a platinum chloride solution, an ammine platinum solution, etc., and dried and fired (for example, 300 to 500). Etc.). In addition, oxide particles carrying both Pt and Pd are, for example, oxide powders and granules such as ZrO 2 powder, dinitrodiammine platinum solution, platinum chloride solution, ammine platinum solution, and palladium nitrate solution. , Palladium chloride solution, etc., and drying, baking (for example, about 300 to 500 ° C.), and the like.

第2の触媒層は、例えば、水等の媒質中に、Pt担持酸化物及び/又はPd担持酸化物の粉状物又は粒状物、あるいはPt及び/又はPdを担持した酸化物粒子の粉状物又は粒状物(及び必要に応じて他の成分)を加えて撹拌してスラリーとし、得られたスラリーを所望の支持基材上にコートし、焼成して形成することができる。
コート方法や焼成条件などについては、組成やスケール等により適宜選択すればよい。
The second catalyst layer is, for example, a powdery or granular material of Pt-supported oxide and / or Pd-supported oxide, or a powdery state of oxide particles supporting Pt and / or Pd in a medium such as water. A product or granular material (and other components as necessary) can be added and stirred to form a slurry, and the resulting slurry can be coated on a desired support substrate and fired to form.
What is necessary is just to select suitably about a coating method, baking conditions, etc. by a composition, a scale, etc.

第2の触媒層においては、Pt及び/又はPdの担持密度が、支持基材から離れた側の排ガスと接触しやすい表面に近いほど高いことが好ましい。このように構成すると、NOの還元性能及びNOの酸化活性がより向上し、NO浄化性能を高めることができる。
また、第2の触媒層は、RhとPt及び/又はPdとの合金形成による酸化活性低下を抑制する点から、Rhの担持量が0.1g/L以下であることが好ましく、Rhを含まないことがより好ましい。
In the second catalyst layer, it is preferable that the support density of Pt and / or Pd is higher as it is closer to the surface that is likely to come into contact with the exhaust gas on the side away from the support substrate. With this configuration, oxidation activity reduction performance and NO of the NO x is further improved, can be enhanced the NO x purification performance.
In addition, the second catalyst layer preferably has a Rh loading of 0.1 g / L or less from the viewpoint of suppressing reduction in oxidation activity due to alloy formation between Rh and Pt and / or Pd. More preferably not.

第2の触媒層の層厚としては、特に制限はないが、PtやPdによる酸化活性の点から、30〜60μmの範囲であるのが好ましい。   The layer thickness of the second catalyst layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 60 μm from the viewpoint of oxidation activity by Pt or Pd.

本発明においては、第1の触媒層及び第2の触媒層を含む触媒層全体にNO吸蔵材料を含んでいることが好ましく、NO吸蔵材料が第1の触媒層と第2の触媒層とに均等に含有されている場合がより好ましい。更には、この場合に触媒層全体の体積量に対する第1の触媒層の体積量の比率が60%以上であることが望ましい。 In the present invention, it is preferable to contain the NO x storage material throughout the catalyst layer comprising a first and second catalyst layers, the NO x storage material is first catalytic layer and second catalytic layer The case where it is contained equally is more preferable. Furthermore, in this case, it is desirable that the ratio of the volume of the first catalyst layer to the volume of the entire catalyst layer is 60% or more.

本発明の排ガス浄化触媒では、第1の触媒層及び第2の触媒層を含む触媒層全体の体積量に対する第1の触媒層の体積量の比率を60%以上とする。本発明においては、NOの吸蔵浄化効率の向上の観点から、貴金属量に対するNO吸蔵材量の比率、具体的には、Pt、Pd及びRhの総量M[mol/g]に対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量M[mol/g]の比率〔M/M;mol/g比〕が0.5未満のときに前記範囲とする。この体積量の比率は、体積[m]の比率のみならず、単位面積当たりの触媒層全体の厚み[μm]に対する第1の触媒層の厚み[μm]の比率で見積もって60%以上とすることができる。触媒層全体の体積量に対する第1の触媒層の体積量の比率が60%未満であると、NO浄化性能が悪化し、貴金属使用量を低く抑えた組成系でのNO浄化性能の向上が図れない。
中でも、触媒層全体の体積量(又は層厚)に対する第1の触媒層の体積量(又は層厚)の比率は、前記比率M/Mが0.1〜0.47のときに60%以上、更には60%〜90%が好ましい。比率が90%以下であると、排ガスと接触する機会の高い第2の触媒層の厚みが薄くなり過ぎずにPt担持量を保持でき、酸化活性が良好であることで吸蔵性能を高く維持することができる。また、前記比率M/Mが前記範囲内であると、NOの吸蔵量が向上する。
In the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the ratio of the volume amount of the first catalyst layer to the volume amount of the entire catalyst layer including the first catalyst layer and the second catalyst layer is set to 60% or more. In the present invention, from the viewpoint of improving NO x storage and purification efficiency, the ratio of the NO x storage material amount to the noble metal amount, specifically, the alkali metal relative to the total amount M 1 [mol / g] of Pt, Pd and Rh. When the ratio [M 2 / M 1 ; mol / g ratio] of the total amount M 2 [mol / g] of alkaline earth metal is less than 0.5, the above range is set. The ratio of the volume is not only the ratio of volume [m 3 ], but also 60% or more as estimated by the ratio of the thickness [μm] of the first catalyst layer to the thickness [μm] of the entire catalyst layer per unit area. can do. When the ratio of the volume of the first catalyst layer to the volume of the entire catalyst layer is less than 60%, the NO x purification performance deteriorates, and the NO x purification performance is improved in a composition system in which the amount of noble metal used is kept low. I can't plan.
Among them, the ratio of the volume amount (or layer thickness) of the first catalyst layer to the volume amount (or layer thickness) of the entire catalyst layer is 60 when the ratio M 2 / M 1 is 0.1 to 0.47. % Or more, more preferably 60% to 90%. If the ratio is 90% or less, the thickness of the second catalyst layer, which has a high chance of being in contact with the exhaust gas, can be maintained without being too thin, and the amount of Pt supported can be maintained. be able to. Further, when the ratio M 2 / M 1 is within the above range, the storage amount of NO x is improved.

第1の触媒層及び第2の触媒層を含む触媒層全体の層厚としては、90〜300μmの範囲が好ましい。触媒層全体の層厚は、下記の触媒層の厚み及び通気抵抗の検討及び図3〜図4に示すように、90μm以上であることでNOの吸蔵量に優れ、300μm以下であることで、厚膜化に見合うNO吸蔵量の増加を見込むことができ、通気抵抗を低く抑えることができる。 The total thickness of the catalyst layer including the first catalyst layer and the second catalyst layer is preferably in the range of 90 to 300 μm. The layer thickness of the entire catalyst layer is excellent in the amount of occluded NOx by being 90 μm or more as shown in the examination of the thickness and ventilation resistance of the catalyst layer below and FIGS. 3 to 4, and being 300 μm or less. , can be expected to increase in the NO x storage amount commensurate with the thick film, it is possible to suppress airflow resistance low.

ここで、2層構造の排ガス浄化触媒の一例として、NO浄化性能を最大限に高める第2の触媒層の厚みについて具体的な例を示して以下に説明する。 Here, as an example of the exhaust gas purifying catalyst of the two-layer structure will be described below with a specific example for the thickness of the second catalyst layer to increase the NO x purification performance to the maximum.

以下に示す方法により、Pt含有の第2の触媒層と、Zr酸化物及びRh含有の第1の触媒層との厚みの比率を検討した。
(1a)Rh担持粉末の調製
ジルコニア担体に硝酸ロジウム溶液を加え、1時間撹拌し、乾燥、焼成を行なってRh担持粉末を調製した。Rhの担持量は、1質量%である。
The ratio of the thickness of the second catalyst layer containing Pt and the first catalyst layer containing Zr oxide and Rh was examined by the method described below.
(1a) Preparation of Rh-supported powder A rhodium nitrate solution was added to a zirconia support, stirred for 1 hour, dried and fired to prepare an Rh-supported powder. The amount of Rh supported is 1% by mass.

(1b)触媒A〜Dの作製
以下に示すようにして、4種の触媒A〜Dを作製した。なお、いずれの触媒も、第1及び第2の触媒層を合わせた合計厚みが一定となるように、触媒1Lあたりのコーティング量が同じ(250g/L)になるようにした。
(1b) Production of Catalysts A to D Four types of catalysts A to D were produced as described below. In each catalyst, the coating amount per 1 L of catalyst was the same (250 g / L) so that the total thickness of the first and second catalyst layers combined was constant.

≪触媒A≫
下記組成の諸成分を混合し、スラリーS1,S2を調製した。得られたスラリーS1を基材(400セル、6ミル、35ml)の全体にコーティングし、250℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成した。続いて、スラリーS2を、スラリーS1がコーティングされた上に重ねてコーティングし、250℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成した。次に、ジニトロジアミン白金溶液中に浸漬し、Ptを担持させた後、250℃で乾燥し、500℃で1時間焼成して、Pt/Rh担持2層コート触媒層を形成した。このとき、Pt、Rhの担持量は、それぞれ2.0g/L、0.5g/Lである(L:触媒容量(リットル)を示す。)。次に、この触媒層を、酢酸バリウム、酢酸リチウム、酢酸カリウムを溶解した混合溶液中に浸漬し、引き上げて余分な溶液を吹き払った後、250℃で乾燥し、500℃で焼成してNO吸蔵材を担持した。ここでの溶液濃度は、担持量がそれぞれBa/Li/K=0.2/0.1/0.15[モル/L]となるように調整した。
以上のようにして、排ガス浄化触媒A(以下、「触媒A」と略記することがある。)を作製した。
《スラリーS1》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・水 ・・・50g
《スラリーS2》
・アルミナ ・・・100g
・TiZr複合酸化物 ・・・100g
・水 ・・・200g
≪Catalyst A≫
Various components having the following composition were mixed to prepare slurries S1 and S2. The obtained slurry S1 was coated on the whole substrate (400 cells, 6 mil, 35 ml), dried at 250 ° C. for 1 hour, and then fired at 500 ° C. for 1 hour. Subsequently, the slurry S2 was coated on the slurry S1 coated, dried at 250 ° C. for 1 hour, and then fired at 500 ° C. for 1 hour. Next, it was immersed in a dinitrodiamine platinum solution to carry Pt, dried at 250 ° C., and calcined at 500 ° C. for 1 hour to form a Pt / Rh-carrying two-layer coated catalyst layer. At this time, the supported amounts of Pt and Rh are 2.0 g / L and 0.5 g / L, respectively (L: indicates catalyst capacity (liter)). Next, the catalyst layer is dipped in a mixed solution in which barium acetate, lithium acetate, and potassium acetate are dissolved, pulled up to blow off excess solution, dried at 250 ° C., calcined at 500 ° C., and NO. x occluded material was supported. The solution concentration here was adjusted so that the supported amount was Ba / Li / K = 0.2 / 0.1 / 0.15 [mol / L], respectively.
As described above, an exhaust gas purification catalyst A (hereinafter sometimes abbreviated as “catalyst A”) was produced.
<< Slurry S1 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Water ・ ・ ・ 50g
<< Slurry S2 >>
・ Alumina ... 100g
・ TiZr composite oxide ... 100g
・ Water: 200g

≪触媒B≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS3,S4を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー3を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー4をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Bとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS3》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・100g
《スラリーS4》
・アルミナ ・・・75g
・TiZr複合酸化物 ・・・75g
・水 ・・・150g
≪Catalyst B≫
The components of the following composition are mixed to prepare slurries S3 and S4. Similarly to the catalyst A, the slurry 3 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 4 is coated and dried and fired. Thereafter, similarly to the catalyst A, Pt and Ba, Li, and K as the occlusion material were supported to obtain a catalyst B. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S3 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 100g
<< Slurry S4 >>
・ Alumina ... 75g
・ TiZr composite oxide 75g
・ Water: 150g

≪触媒C≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS5,S6を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー5を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー6をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Cとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS5》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・50g
・TiZr複合酸化物 ・・・50g
・水 ・・・150g
《スラリーS6》
・アルミナ ・・・50g
・TiZr複合酸化物 ・・・50g
・水 ・・・100g
≪Catalyst C≫
The components of the following composition are mixed to prepare slurries S5 and S6. Similarly to the catalyst A, the slurry 5 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 6 is coated and dried and fired. Thereafter, Pt and Ba, Li, and K as occlusion materials were supported in the same manner as the catalyst A to obtain a catalyst C. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S5 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 50g
・ TiZr composite oxide ... 50g
・ Water: 150g
<< Slurry S6 >>
・ Alumina ... 50g
・ TiZr composite oxide ... 50g
・ Water ・ ・ ・ 100g

≪触媒D≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS7,S8を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー7を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー8をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Dとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS7》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・75g
・TiZr複合酸化物 ・・・75g
・水 ・・・200g
《スラリーS8》
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・50g
≪Catalyst D≫
Slurries S7 and S8 are prepared by mixing various components having the following composition, and in the same manner as the catalyst A, the slurry 7 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 8 is coated and dried and fired. Thereafter, similarly to the catalyst A, Pt and Ba, Li, and K as occlusion materials were supported to obtain a catalyst D. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S7 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 75g
・ TiZr composite oxide 75g
・ Water: 200g
<< Slurry S8 >>
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 50g

(1c)NO浄化性能の評価
上記で得られた触媒A〜Dに対し、電気炉に入れて750℃で5時間、加熱することにより、劣化処理を施した。劣化処理後の各触媒について、モデルガス装置を用い、400℃の温度環境にてリーンガスを流通させた後、3秒間の下記リッチガスの導入(リッチスパイク)を行ないながら、このときのNO浄化率を測定した。ガス条件を下記表1に示す。また、リーン雰囲気におけるNO浄化可能量を算出するために、触媒への入りNOの浄化率が100%から90%になるまでのNO吸蔵量を算出した。
(1c) Evaluation of NO x purification performance The catalysts A to D obtained above were subjected to deterioration treatment by placing them in an electric furnace and heating them at 750 ° C. for 5 hours. For each catalyst after deterioration treatment, a model gas device was used, and after lean gas was circulated in a temperature environment of 400 ° C., the following rich gas was introduced (rich spike) for 3 seconds, and the NO x purification rate at this time Was measured. The gas conditions are shown in Table 1 below. Further, in order to calculate the NO x purification possible amount in the lean atmosphere, the NO x occlusion amount until the purification rate of NO x entering the catalyst was changed from 100% to 90% was calculated.

各触媒を用いて測定したNO浄化活性を図1に示す。図1に示すように、NO浄化率は、下層である第1の触媒層のコート量(体積量)が大きいほど、つまり上層である第2の触媒層のコート量(体積量)が小さいほど、NO浄化活性が高くなることがわかる。図1には、各触媒の上層(第2の触媒層)の厚みを示す。また、各触媒中の吸蔵NOを全て還元除去した後の触媒のNO吸蔵量を測定した結果を図2に示す。図2に示されるように、NO吸蔵量には触媒間でほとんど差異がないことが分かる。
これらの結果から、図1に示す上層である第2の触媒層の厚みから、本発明における第2の触媒層の厚みは60μm以下が好ましく、更には30〜60μmが好ましい。
なお、触媒層の厚みは、X線マイクロアナライザー(EPMA;Electron Probe Micro Analyzer)により求められる値である。
The measured the NO x purification activity using the catalyst shown in Figure 1. As shown in FIG. 1, NO x purification rate, the more the coating amount of the first catalyst layer is a lower layer (volume weight) is large, that is the coating amount of the second catalyst layer is a layer (volume weight) is small more, it is understood that the NO x purification activity is increased. FIG. 1 shows the thickness of the upper layer (second catalyst layer) of each catalyst. Moreover, the results of measurement of the NO x storage amount of the catalyst after all reduce and remove occluded NO x in the catalyst shown in FIG. As shown in FIG. 2, it can be seen that there is almost no difference between the catalysts in the NO x storage amount.
From these results, from the thickness of the second catalyst layer as the upper layer shown in FIG. 1, the thickness of the second catalyst layer in the present invention is preferably 60 μm or less, and more preferably 30 to 60 μm.
The thickness of the catalyst layer is a value determined by an X-ray microanalyzer (EPMA; Electron Probe Micro Analyzer).

次に、排ガス浄化触媒を構成する触媒層全体の厚みについて、具体的な例を示して説明する。ここに示す例では、以下に示す方法により、第2の触媒層の厚みを固定(ここでは30μmに固定)してNO吸蔵に優れる触媒層全体の厚みを見積もった。 Next, the thickness of the entire catalyst layer constituting the exhaust gas purification catalyst will be described with a specific example. In the example shown here, by the following methods (in this case fixed in 30 [mu] m) fixing the thickness of the second catalyst layer was estimated thickness of the entire catalyst layer excellent in the NO x storage and.

(2a)前記触媒D及び下記3種の触媒E〜Gを準備した。
≪触媒E≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS9,S10を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー9を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー10をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Eとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS9》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・17.5g
・TiZr複合酸化物 ・・・17.5g
・水 ・・・85g
《スラリーS10》
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・50g
(2a) The catalyst D and the following three types of catalysts E to G were prepared.
≪Catalyst E≫
The components of the following composition are mixed to prepare slurries S9 and S10. Similarly to the catalyst A, the slurry 9 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 10 is coated and dried and fired. Thereafter, Pt and Ba, Li, and K as occlusion materials were supported in the same manner as the catalyst A to obtain a catalyst E. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S9 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 17.5g
・ TiZr composite oxide ... 17.5g
・ Water: 85g
<< Slurry S10 >>
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 50g

≪触媒F≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS11,S12を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー11を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー12をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Fとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS11》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・37.5g
・TiZr複合酸化物 ・・・37.5g
・水 ・・・125g
《スラリーS12》
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・50g
≪Catalyst F≫
The components of the following composition are mixed to prepare slurries S11 and S12. Similarly to the catalyst A, the slurry 11 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 12 is coated and dried and fired. Thereafter, Pt and Ba, Li, and K as occlusion materials were further supported in the same manner as the catalyst A to obtain a catalyst F. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S11 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 37.5g
・ TiZr composite oxide 37.5g
・ Water: 125g
<< Slurry S12 >>
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 50g

≪触媒G≫
下記組成の諸成分を混合してスラリーS13,S14を調製し、前記触媒Aと同様にして、スラリー13を基材全体にコーティングし、乾燥焼成した後、スラリー14をコーティングして乾燥焼成し、その後さらに、前記触媒Aと同様にしてPtと吸蔵材としてBa、Li、Kとを担持し、触媒Gとした。担持量はいずれも触媒Aと同一とした。
《スラリーS13》
・前記Rh担持粉末 ・・・50g
・アルミナ ・・・125g
・TiZr複合酸化物 ・・・125g
・水 ・・・300g
《スラリーS14》
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・50g
≪Catalyst G≫
The components of the following composition are mixed to prepare slurry S13 and S14. Similarly to the catalyst A, the slurry 13 is coated on the entire substrate, dried and fired, and then the slurry 14 is coated and dried and fired. Thereafter, similarly to the catalyst A, Pt and Ba, Li, and K as occlusion materials were supported to obtain a catalyst G. The supported amount was the same as that of Catalyst A.
<< Slurry S13 >>
・ Rh supported powder ... 50g
・ Alumina ... 125g
・ TiZr composite oxide ... 125g
・ Water: 300g
<< Slurry S14 >>
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 50g

(2b)触媒D〜Gを用い、上記のNO浄化性能の評価と同様の方法によりNO吸蔵量を算出し、触媒層全体の厚みとNO吸蔵量との関係を図3に示した。 With (2b) a catalyst D-G, by a similar method to the evaluation of the above of the NO x purifying performance was calculated the NO x storage amount, showing the relationship between the thickness and the NO x storage amount of the entire catalyst layer in FIG. 3 .

図3に示すように、触媒層全体の厚みが90μm以上であるときに、高いNO吸蔵活性を示すことが分かる。換言すれば、触媒層全体の厚みを小さくする、つまり触媒層の全体積量を少なくすると、触媒の幾何学的比表面積が低下し、結果として、NO吸蔵材が高分散にならないためにNO吸蔵性能が低下し、また、NO吸蔵材と貴金属との担持密度が増加し、NO吸蔵材によるPt等の貴金属活性が低下したものと推測される。 As shown in FIG. 3, when the thickness of the entire catalyst layer is 90μm or more, it is seen that the higher the NO x storage activity. In other words, if the thickness of the entire catalyst layer is reduced, that is, if the total volume of the catalyst layer is reduced, the geometric specific surface area of the catalyst is reduced, and as a result, the NO x storage material does not become highly dispersed. It is presumed that the x storage performance is reduced, the loading density between the NO x storage material and the noble metal is increased, and the activity of the noble metal such as Pt by the NO x storage material is reduced.

(3b)続いて、触媒層形成後の触媒D〜Gの開口率より求めた通気抵抗の結果を図4に示す。 (3b) Subsequently, the results of the ventilation resistance obtained from the opening ratios of the catalysts D to G after forming the catalyst layer are shown in FIG.

図4に示されるように、触媒層全体の厚みが300μmを超えると、通気抵抗が顕著に上昇する傾向にある。通気抵抗の増加は、一般的にエンジンの運転に大きな影響を及ぼすことから、この値は小さいことが望ましい。
以上のように、図3〜図4の結果から、触媒層全体の厚みとしては、90μm以上300μ以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 4, when the thickness of the entire catalyst layer exceeds 300 μm, the airflow resistance tends to increase remarkably. Since an increase in ventilation resistance generally has a large effect on engine operation, it is desirable that this value be small.
As described above, from the results of FIGS. 3 to 4, the thickness of the entire catalyst layer is preferably 90 μm or more and 300 μm or less.

前記第1の触媒層及び前記第2の触媒層を含む触媒層全体におけるNO吸蔵材料の含有濃度としては、支持基材の1リットルあたり0.01〜5モルの範囲が好ましく、0.1〜2モルの範囲がより好ましい。NO吸蔵材料の担持量は、0.01モル/L以上であるとNO浄化能がより良好になり、5モル/L以下であるとRhの還元活性を損なわず維持できる。 The content concentration of the NO x storage material in the entire catalyst layer including the first catalyst layer and the second catalyst layer is preferably in the range of 0.01 to 5 mol per liter of the support base, A range of ˜2 mol is more preferred. When the loading amount of the NO x storage material is 0.01 mol / L or more, the NO x purification ability becomes better, and when it is 5 mol / L or less, the reduction activity of Rh can be maintained without loss.

支持基材は、RhやPt、Pd等の触媒金属を担持する触媒層を支持するものであり、目的や場合によりセラミックスや金属製の公知のものを選択することができる。具体的な例としては、コージェライト製ハニカム基材、SiC製ハニカム基材、メタルハニカム基材などが挙げられる。   The support substrate supports a catalyst layer that supports a catalyst metal such as Rh, Pt, or Pd, and a known ceramic or metal-made one can be selected depending on the purpose and circumstances. Specific examples include cordierite honeycomb substrates, SiC honeycomb substrates, metal honeycomb substrates, and the like.

なお、上記の第1の触媒層及び第2の触媒層は、それぞれが1層のみ設けられた形態のほか、第1の触媒層及び/又は第2の触媒層が2層以上設けられた形態に構成されたものであってもよい。第1の触媒層が2層以上設けられる場合は、その合計の体積量(厚み)が触媒層の全体積量に対して60%以上であればよい。   The first catalyst layer and the second catalyst layer are each provided with only one layer, and also provided with two or more first catalyst layers and / or second catalyst layers. It may be configured as follows. When two or more first catalyst layers are provided, the total volume (thickness) thereof may be 60% or more with respect to the total volume of the catalyst layer.

また、本発明の排ガス浄化触媒は、上記の第1の触媒層及び第2の触媒層と共に、さらに別の層を設けて3層以上に構成されてもよい。   In addition, the exhaust gas purification catalyst of the present invention may be composed of three or more layers by providing another layer together with the first catalyst layer and the second catalyst layer.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof.

(実施例1)
−触媒層用スラリーの調製−
(1)Rh担持粉末の調製
ジルコニア担体に硝酸ロジウム溶液を加え、1時間撹拌し、乾燥、焼成を行なってRh担持粉末を調製した。Rhの担持量は、1質量%である。
Example 1
-Preparation of slurry for catalyst layer-
(1) Preparation of Rh supported powder A rhodium nitrate solution was added to a zirconia support, stirred for 1 hour, dried and fired to prepare an Rh supported powder. The amount of Rh supported is 1% by mass.

(2)スラリーの調製
下記組成の諸成分を混合し、スラリーS15,S16を調製した。
<スラリーS15の組成>
・前記Rh担持粉末 ・・・40g
・アルミナ ・・・80g
・TiZr複合酸化物 ・・・80g
・水 ・・・200g
<スラリーS16の組成>
・アルミナ ・・・25g
・TiZr複合酸化物 ・・・25g
・水 ・・・50g
(2) Preparation of slurry Various components having the following composition were mixed to prepare slurry S15 and S16.
<Composition of slurry S15>
・ Rh supported powder ... 40g
・ Alumina ... 80g
・ TiZr composite oxide ... 80g
・ Water: 200g
<Composition of slurry S16>
・ Alumina ... 25g
・ TiZr composite oxide ... 25g
・ Water ・ ・ ・ 50g

−排ガス浄化触媒の作製−
得られたスラリーS15を基材(400セル、6ミル、2.0L)の全体にコーティングし、250℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成して、下層(第1の触媒層)を形成した。続いて、前記スラリーS16を、スラリーS15をコーティングして形成した前記下層の上に重ねてコーティングし、250℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成し、上層(第2の触媒層)を形成した。次に、ジニトロジアミン白金溶液及び硝酸パラジウム溶液の混合液中に浸漬し、Pt及びPdを担持させた後、250℃で乾燥し、500℃で1時間焼成して、Pt・Pd/Rh担持2層コート触媒層を形成した。このとき、Pt、Pd、Rhの担持量は、それぞれ2.0g/L、0.75g/L、0.4g/Lである(L:触媒容量(リットル)を示す。)。次に、この触媒層を、酢酸バリウム、酢酸リチウム、酢酸カリウムを溶解した混合溶液中に浸漬し、引き上げて余分な溶液を吹き払った後、250℃で乾燥し、500℃で焼成してNO吸蔵材を担持した。ここでの溶液濃度は、担持量がそれぞれBa/Li/K=0.2/0.1/0.15[モル/L]となるように調整した。
このようにして、下層/上層=120μm厚/30μm厚の2層構造の触媒層(触媒層全体の厚み:150μm)を有する排ガス浄化触媒を作製した。
-Production of exhaust gas purification catalyst-
The obtained slurry S15 was coated on the whole substrate (400 cells, 6 mils, 2.0 L), dried at 250 ° C. for 1 hour, and then fired at 500 ° C. for 1 hour to form a lower layer (first catalyst layer). ) Was formed. Subsequently, the slurry S16 is coated on the lower layer formed by coating the slurry S15, dried at 250 ° C. for 1 hour, and then calcined at 500 ° C. for 1 hour to form an upper layer (second catalyst layer). ) Was formed. Next, it is immersed in a mixed solution of a dinitrodiamine platinum solution and a palladium nitrate solution to carry Pt and Pd, and then dried at 250 ° C. and baked at 500 ° C. for 1 hour to carry Pt · Pd / Rh carrying 2 A layer coat catalyst layer was formed. At this time, the supported amounts of Pt, Pd, and Rh are 2.0 g / L, 0.75 g / L, and 0.4 g / L, respectively (L: indicates catalyst capacity (liter)). Next, the catalyst layer is dipped in a mixed solution in which barium acetate, lithium acetate, and potassium acetate are dissolved, pulled up to blow off excess solution, dried at 250 ° C., calcined at 500 ° C., and NO. x occluded material was supported. The solution concentration here was adjusted so that the supported amount was Ba / Li / K = 0.2 / 0.1 / 0.15 [mol / L], respectively.
In this manner, an exhaust gas purification catalyst having a two-layered catalyst layer (lower catalyst layer thickness: 150 μm) of lower layer / upper layer = 120 μm thickness / 30 μm thickness was produced.

(実施例2〜4)
実施例1において、貴金属及びNO吸蔵材の担持量を下記表2に示す量となるように変更を行なったこと以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒を作製した。
(Examples 2 to 4)
In Example 1, an exhaust gas purification catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that the loading amounts of the noble metal and the NO x storage material were changed to the amounts shown in Table 2 below.

(比較例1〜3)
実施例1において、貴金属及びNO吸蔵材の担持量を下記表2に示す量となるように変更を行なったこと以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒を作製した。
(Comparative Examples 1-3)
In Example 1, an exhaust gas purification catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that the loading amounts of the noble metal and the NO x storage material were changed to the amounts shown in Table 2 below.

(評価)
1.耐久試験
上記で得られた排ガス浄化触媒をリーンバーンエンジンの排気系に装着し、触媒温度750℃で50時間、リーン及びリッチ雰囲気での運転を交互に繰り返し行ないながら、実走行6万キロ相当の耐久試験を行なった。その後、400℃で一定量の硫黄を触媒へ流して被毒させた後、650℃で10分間、再生処理を行なった。
2.NO吸蔵性
耐久試験後の各触媒について、同じ排気系を用いて60秒間、リーン運転を行なった後に2〜3秒のリッチパルスの導入(リッチスパイク)を行ないながら、このときのNO浄化率を測定した。また、リーン雰囲気におけるNO浄化可能量を算出するために、触媒への入りNOの浄化率が100%から90%になるまでのNO吸蔵量を算出した。算出した結果を図5に示す。
(Evaluation)
1. Endurance test The exhaust gas purification catalyst obtained above was installed in the exhaust system of a lean burn engine, and the operation was performed at a catalyst temperature of 750 ° C. for 50 hours. A durability test was conducted. Thereafter, a certain amount of sulfur was flowed to the catalyst at 400 ° C. for poisoning, and then a regeneration treatment was performed at 650 ° C. for 10 minutes.
2. NO x storage performance For each catalyst after the endurance test, after performing lean operation for 60 seconds using the same exhaust system, introducing a rich pulse for 2 to 3 seconds (rich spike), NO x purification at this time The rate was measured. Further, in order to calculate the NO x purification possible amount in the lean atmosphere, the NO x occlusion amount until the purification rate of NO x entering the catalyst was changed from 100% to 90% was calculated. The calculated results are shown in FIG.

図5に示すように、触媒層の構成を最適化した排ガス浄化触媒では、実施例2と比較例1、実施例4と比較例3、実施例3と比較例2の対比で示されるように、NO吸蔵材が増加したり、貴金属量が増加しても、NO吸蔵材、貴金属が同担持量である比較例に比べて高いNO浄化活性が得られた。 As shown in FIG. 5, in the exhaust gas purification catalyst with the optimized catalyst layer configuration, as shown in the comparison between Example 2 and Comparative Example 1, Example 4 and Comparative Example 3, and Example 3 and Comparative Example 2. Even when the NO x storage material increased or the amount of noble metal increased, a higher NO x purification activity was obtained compared to the comparative example in which the NO x storage material and the noble metal were supported in the same amount.

Claims (3)

支持基材の上に該支持基材側から順に、ジルコニウム酸化物及びロジウムを含む第1の触媒層と、白金及びパラジウムの少なくとも一方を含む第2の触媒層とを有すると共に、前記第1の触媒層及び第2の触媒層の少なくとも一方はアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも1種を含み、
白金、パラジウム、及びロジウムの総量Mに対するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の総量Mの比(M/M;mol/g比)が0.5未満であり、触媒層の全体積量に対する前記第1の触媒層の体積量の比率が60%以上であるNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒。
A first catalyst layer containing zirconium oxide and rhodium and a second catalyst layer containing at least one of platinum and palladium in order from the support substrate side on the support substrate side, and the first catalyst layer At least one of the catalyst layer and the second catalyst layer includes at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal;
Platinum, palladium, and alkali metal and the ratio of the total amount M 2 of the alkaline earth metal to the total amount M 1 of rhodium (M 2 / M 1; mol / g ratio) is less than 0.5, the total volume of the catalyst layer NO x storage-and-reduction type exhaust gas purifying catalyst ratio of the volume of said first catalyst layer is 60% or more relative to.
前記比率M/M(mol/g比)が0.1〜0.47であることを特徴とする請求項1に記載のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒。 2. The NO x storage reduction exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the ratio M 2 / M 1 (mol / g ratio) is 0.1 to 0.47. 触媒層の合計厚が、90〜300μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のNO吸蔵還元型排ガス浄化触媒。 3. The NO x storage reduction exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the total thickness of the catalyst layer is 90 to 300 μm.
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