JP5412104B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化技術に関する。
近年、自動車等に対する排ガス規制が強化されてきている。そのため、これに対応すべく、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯx）等を浄化するための種々の排ガス浄化用触媒が開発されている。
排ガス浄化用触媒には、その排ガス浄化性能を最適化すべく、吸蔵材が使用される場合がある。例えば、ＮＯx吸蔵還元型触媒には、アルカリ土類金属元素などを含んだＮＯx吸蔵材が使用される。このＮＯx吸蔵材は、ＮＯxの還元反応に不利な条件である酸化雰囲気においてＮＯxを吸蔵し、上記反応に有利な条件である還元雰囲気及び当量点においてＮＯxを放出することにより、触媒の排ガス浄化性能を最適化している（例えば、非特許文献１参照）。
「触媒活用大事典」編集委員会（編）『触媒活用大事典』工業調査会（２００４）
「触媒活用大事典」編集委員会（編）『触媒活用大事典』工業調査会（２００４）
しかしながら、このような吸蔵材には、排ガス中の硫黄成分等による被毒を受け易いという問題がある。また、この被毒の解消等のために反応温度を高くした場合には、吸蔵材のシンタリングによる熱劣化が生じ易いという問題がある。そのため、吸蔵材を含んだ排ガス浄化用触媒は、排ガス浄化性能の経時劣化が生じ易い。
そこで、本発明は、耐久後においても優れた排ガス浄化性能を示す排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
本発明の第１側面によると、基材と、前記基材上に形成される触媒層であって、第１白金族元素を担持させたジルコニア粉末と、チタニアとジルコニアとの複合酸化物と、アルミナと、セリアとジルコニアとの複合酸化物とを含んだスラリーを前記基材にコートし、これを乾燥及び焼成することと、これに第２白金族元素の水溶液を含浸させ、これを乾燥することと、更にこれに、リチウム塩、カリウム塩及びバリウム塩を含んだ水溶液を含浸させマイクロ波乾燥することと、更にこれを３００℃乃至６００℃の温度範囲の熱風を用いて熱風乾燥を行うこととにより得た触媒層とを具備し、前記第１及び第２白金族元素の各々は、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれ、次式によって表される標準偏差σが０．０８以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
ここで、ａ1は、第１部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ2は、第２部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ3は、第３部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、前記吸蔵材の面積は、電界放出型走査電子顕微鏡による観察によって求められ、ａavは、ａ1、ａ2及びａ3の相加平均値を表し、前記第１乃至第３部分は、前記排ガス浄化用触媒のうち前記触媒層が形成された部分を前記排ガスの流れ方向について３等分して得られる。
ここで、ａ1は、第１部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ2は、第２部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ3は、第３部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａavは、ａ1，ａ2及びａ3の相加平均値を表し、前記第１乃至第３部分は、前記排ガス浄化用触媒のうち前記触媒層が形成された部分を前記排ガスの流れ方向について３等分して得られる。
本発明の第２側面によると、触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことにより製造されることを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。
本発明の第３側面によると、触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
本発明によると、耐久後においても優れた排ガス浄化性能を示す排ガス浄化用触媒を提供することが可能となる。
以下、本発明の態様について説明する。なお、ここで「複合酸化物」とは、複数の酸化物が単に物理的に混合されたものではなく、複数の酸化物が固溶体を形成しているものを意味することとする。
本態様に係る排ガス浄化用触媒は、基材と、基材上に形成された触媒層とを備えている。触媒層は、触媒金属と吸蔵材とを含んでいる。触媒金属及び吸蔵材は、典型的には、担体に支持されている。
基材としては、例えば、モノリスハニカム型の基材を使用する。典型的には、基材は、コージェライトなどのセラミックス製である。
担体は、後述する触媒金属及び吸蔵材の比表面積を増大させると共に、反応による発熱を消散させて触媒金属及び吸蔵材のシンタリングを抑制する役割を担っている。担体は、例えば、アルミニウム又はチタンを含んでいる。典型的には、担体として、アルミナ又はチタニアを使用する。なお、担体として、複数の化合物の混合物又は複合酸化物を使用してもよい。
触媒金属は、排ガス浄化反応を触媒する役割を担っている。この触媒金属としては、例えば、貴金属を使用する。貴金属としては、例えば、白金、パラジウム及びロジウムなどの白金族元素を使用する。なお、触媒金属として、複数種の元素を使用してもよい。
吸蔵材は、排ガス中の気体分子を一時的に吸蔵することにより、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化性能を最適化する役割を担っている。吸蔵材としては、例えば、後述するＮＯx吸蔵材、ゼオライトなどのＨＣ吸蔵材、又は、セリアなどの酸素貯蔵材を使用することができる。以下では、一例として、ＮＯx吸蔵材を使用した場合について説明する。
このＮＯx吸蔵材としては、例えば、アルカリ金属元素を含んだ化合物、アルカリ土類金属元素を含んだ化合物、又はこれらの混合物を使用する。アルカリ金属元素としては、例えば、カリウム、ナトリウム又はリチウムを使用する。アルカリ土類金属元素としては、例えば、バリウム又はカルシウムを使用する。典型的には、ＮＯx吸蔵材として、カリウム化合物、バリウム化合物、又はこれらの混合物を使用する。
ＮＯx吸蔵材は、酸化雰囲気では、排ガス中のＮＯx分子を、例えば硝酸塩として吸蔵する。一方、還元雰囲気及び当量点では、この硝酸塩等が分解して、周囲に存在する触媒金属の作用により、Ｎ2へと還元される。このように、ＮＯx吸蔵材を含んだ排ガス浄化用触媒では、ＮＯxの吸蔵及び還元を繰り返すことにより、排ガス中のＮＯxを浄化している。
本態様では、触媒層の表面において、吸蔵材を均一に分布させる。吸蔵材の分布の均一性は、例えば、以下のようにして評価する。
まず、排ガス浄化用触媒のうち触媒層が形成された部分を排ガスの流れ方向について３等分した各部分について、触媒層の表面をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）により観察し、触媒層の表面に占める吸蔵材の割合ａi（ｉ＝１，２，３；以下同様）を測定する。即ち、上記の３等分した各部分について、触媒層の表面を上記表面に垂直な方向から観察し、各部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する触媒層の表面に露出した吸蔵材の面積の割合ａiを測定する。なお、以下では、上述した各部分を、第ｉ部分と呼ぶ。
上記割合ａｉは、具体的には、以下のようにして求める。即ち、第ｉ部分に含まれる６つの位置において、触媒層の表面の０．５ｍｍ×０．５ｍｍの領域をＳＥＭにより拡大観察し、この領域内における触媒層の表面に露出した吸蔵材の面積を測定し、その測定値を上記領域の面積で除した値を割合ａi,j（ｊ＝１，２，…，６；以下同様）とする。そして、第ｉ部分の各々において、上記６箇所における割合ａi,jの相加平均値を計算し、これを割合ａｉとする。即ち、割合ａｉは、割合ａi,jに基づいて、次式により計算する。
次に、これら割合ａiに基づいて、次式により標準偏差σを求める。ここで、ａavは、割合ａ1、ａ2及びａ3の相加平均値である。
本態様に係る排ガス浄化用触媒では、この標準偏差σは、０．０８以下である。典型的には、この標準偏差σは、０．０５以下である。即ち、この排ガス浄化用触媒では、吸蔵材は、触媒層の表面において、極めて均一に分散している。それゆえ、吸蔵材と周囲の気体とが接触する部分の表面積が比較的大きく、吸蔵材からの硫黄成分等の脱離が生じ易い。即ち、本態様に係る排ガス浄化用触媒では、硫黄被毒等による吸蔵材の性能の低下が生じ難い。
また、この場合、吸蔵材は、加熱等によるシンタリングを生じ難い。それゆえ、例えば吸蔵材の硫黄被毒を低減又は解消するために反応温度を向上させても、吸蔵材の熱劣化による性能の低下を生じ難い。したがって、この排ガス浄化用触媒は、高温で長期間に亘り使用した後であっても、優れた排ガス浄化性能を達成できる。
なお、この標準偏差σに下限値はないが、通常は、０．０１以上である。
なお、この標準偏差σに下限値はないが、通常は、０．０１以上である。
触媒層は、バインダを更に含んでいてもよい。バインダは、担体粒子同士の結合及び担体粒子と触媒金属及び／又は吸蔵材との結合をより強固にして触媒の耐久性を向上させる役割を担っている。バインダとしては、例えば、アルミナゾル、チタニアゾル又はシリカゾルを使用する。
触媒層は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。触媒層が多層構造からなる場合、これら層では、担体、触媒金属、吸蔵材及びバインダ等のうち少なくとも１つの成分の種類及び／又は単位容積当りの含有量等を互いに異ならしめる。これにより、触媒の排ガス浄化性能を最適化することができる。
この排ガス浄化用触媒は、例えば、以下のようにして製造する。
まず、担体を構成する化合物に溶剤を添加して混合し、スラリーを形成する。そして、このスラリーを基材にコートし、乾燥させた後、焼成を行う。
次に、基材上に形成した担体に、触媒金属を担持させる。その後、任意に、乾燥処理を行う。なお、触媒金属の少なくとも一部は、コート前に上記担体に担持しておいてもよい。その場合、本工程は、省略することができる。
次いで、触媒金属を支持した担体を含んだ層に、吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させる。吸蔵材の原料としては、例えば、吸蔵材の塩を使用する。極性液体としては、例えば、水又はアルコールを使用する。吸蔵材の原料は、極性液体に溶解させてもよく、極性液体に分散させてもよい。
その後、マイクロ波を用いた乾燥を行う。このマイクロ波乾燥は、例えば、乾燥前に含まれていた極性液体の７０％以上且つ９５％以下が除去されるまで行う。より好ましくは、このマイクロ波乾燥は、乾燥前に含まれていた極性液体の８０％以上且つ９０％以下が除去されるまで行う。マイクロ波乾燥により除去する極性液体の量が少ないと、後述する吸蔵材の排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきの抑制が困難となる場合がある。マイクロ波乾燥により除去する極性液体の量が多いと、過度の温度上昇が生じ、場合によっては発火を生ずるおそれがある。
マイクロ波乾燥は、乾燥させるべき対象にマイクロ波を照射して、上記対象中に含まれる水等の極性分子の振動及び回転等の運動を誘起することにより行う。この乾燥法によると、マイクロ波が上記極性分子の振動及び回転等の運動を生じさせるため、排ガスの流れ方向と厚さ方向との双方について比較的均一に加熱される。それゆえ、上記対象を比較的均一且つ迅速に乾燥させることができる。従って、乾燥工程に起因した成分の排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきが生じ難い。即ち、上述したマイクロ波乾燥を行うと、触媒層の表面における吸蔵材の排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきが生じ難い。
これに対し、例えば触媒の下流側から熱風を吹き付けて乾燥を行った場合、触媒の上流側と下流側とで温度差を生じる。加えて、触媒層の加熱は熱風中の気体分子が触媒層表面の分子と衝突することによって生じるため、触媒層の乾燥は、その表面から進行する。それゆえ、熱風のみを利用した場合、触媒層の乾燥には比較的長い時間を要する。触媒層の乾燥が均一に進行せず且つ短時間で完了しない場合、液体成分が、乾燥の進行が遅い部分から乾燥の進行が速い部分へと移動する可能性がある。また、触媒層の乾燥が短時間で完了しない場合、液体成分が、熱風の流れ方向に沿って移動する可能性がある。そのため、熱風のみを利用した場合、排ガスの流れ方向について又は排ガスの流れ方向と触媒層の厚さ方向との双方について、触媒層の組成のばらつきを生じ易い。
なお、マイクロ波乾燥を行った後、触媒中の極性液体を更に除去すべく、熱風を用いた乾燥を行ってもよい。この場合、事前のマイクロ波乾燥によって極性液体がある程度除去されているため、熱風乾燥を行っても、吸蔵材の移動による排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきは生じ難い。但し、この熱風乾燥は、例えば６００℃以下の温度で行う。この温度が高いと、触媒層の表面における吸蔵材の排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきが生じる場合がある。
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を得る。このようにして製造される排ガス浄化用触媒では、触媒層の表面において、吸蔵材を極めて均一に分散させることができる。それゆえ、上述した通り、排ガス浄化用触媒を高温で長期間に亘って使用した場合でも、吸蔵材の熱劣化等を生じ難い。
＜例１：触媒Ｃ１の製造＞
まず、ジルコニアと、ジルコニアの質量を基準として１質量％のロジウムを含んだ塩化ロジウム水溶液とを混合した後、これを乾燥させて、ロジウム担持粉末を得た。そして、
１００質量部のチタニアとジルコニアとの複合酸化物と、１００質量部のアルミナと、５０質量部のロジウム担持粉末と、２０質量部のセリアとジルコニアとの複合酸化物と、適量の水とを混合し、これを湿式粉砕して、スラリーを調製した。
まず、ジルコニアと、ジルコニアの質量を基準として１質量％のロジウムを含んだ塩化ロジウム水溶液とを混合した後、これを乾燥させて、ロジウム担持粉末を得た。そして、
１００質量部のチタニアとジルコニアとの複合酸化物と、１００質量部のアルミナと、５０質量部のロジウム担持粉末と、２０質量部のセリアとジルコニアとの複合酸化物と、適量の水とを混合し、これを湿式粉砕して、スラリーを調製した。
次に、このスラリーを、コージェライトからなり且つ容積が１Ｌであるモノリスハニカム基材にコートし、余分なスラリーを吹き払った。なお、このスラリーは、上記基材の全体に亘ってコートした。次いで、これを乾燥及び焼成に供した。続いて、これに硝酸白金水溶液を含浸させた後、乾燥させた。
次いで、触媒金属を支持した担体からなる層に、０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｓｏｌの酢酸リチウムと０．１５ｍｏｌ／Ｌ−ｓｏｌの酢酸カリウムと０．２ｍｏｌ／Ｌ−ｓｏｌの酢酸バリウムとを含んだ水溶液を含浸させた。続いて、これをマイクロ波乾燥に供した。このマイクロ波乾燥は、乾燥前に含まれていた水の８０％が除去されるまで行った。その後、３００℃乃至６００℃の温度範囲の熱風を用いて、熱風乾燥を行った。
このようにして、排ガス浄化用触媒を得た。以下、この触媒を「触媒Ｃ１」と呼ぶ。
続いて、この触媒Ｃ１における標準偏差σを、以下のようにして測定した。
まず、触媒Ｃ１の第１部分、第２部分及び第３部分の各々について、上記割合ａ1、ａ2及びａ3を求めた。具体的には、まず、第１部分に含まれる任意の６つの位置において、上記各位置を中心とする０．５ｍｍ×０．５ｍｍの領域について、その表面をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）により観察し、上記領域において吸蔵材が占めていた面積を上記領域の面積で除すことにより、割合ａ1,jを得た。次いで、これら割合ａ1,jの相加平均値として、割合ａ1を求めた。その後、同様にして、割合ａ2及びａ3を求めた。
まず、触媒Ｃ１の第１部分、第２部分及び第３部分の各々について、上記割合ａ1、ａ2及びａ3を求めた。具体的には、まず、第１部分に含まれる任意の６つの位置において、上記各位置を中心とする０．５ｍｍ×０．５ｍｍの領域について、その表面をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）により観察し、上記領域において吸蔵材が占めていた面積を上記領域の面積で除すことにより、割合ａ1,jを得た。次いで、これら割合ａ1,jの相加平均値として、割合ａ1を求めた。その後、同様にして、割合ａ2及びａ3を求めた。
次に、これら割合ａ1、ａ2及びａ3に基づいて、標準偏差σを計算した。その結果、触媒Ｃ１における標準偏差σは、０．０４２であった。
＜例２：触媒Ｃ２＞
マイクロ波乾燥を乾燥前に含まれていた水の８０％が除去されるまで行う代わりに、乾燥前に含まれていた水の７０％が除去されるまで行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ２」と呼ぶ。
マイクロ波乾燥を乾燥前に含まれていた水の８０％が除去されるまで行う代わりに、乾燥前に含まれていた水の７０％が除去されるまで行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ２」と呼ぶ。
続いて、この触媒Ｃ２における標準偏差σを、触媒Ｃ１について述べたのと同様の方法により測定した。その結果、触媒Ｃ２における標準偏差σは、０．０６８であった。
＜例３：触媒Ｃ３（比較例）＞
マイクロ波乾燥を乾燥前に含まれていた水の８０％が除去されるまで行う代わりに、乾燥前に含まれていた水の５０％が除去されるまで行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ３」と呼ぶ。
マイクロ波乾燥を乾燥前に含まれていた水の８０％が除去されるまで行う代わりに、乾燥前に含まれていた水の５０％が除去されるまで行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ３」と呼ぶ。
続いて、この触媒Ｃ３における標準偏差σを、触媒Ｃ１について述べたのと同様の方法により測定した。その結果、触媒Ｃ３における標準偏差σは、０．１１７であった。
＜例４：触媒Ｃ４（比較例）＞
マイクロ波乾燥を省略し、熱風乾燥の前に、８０℃乃至１００℃の温度範囲で予備乾燥を行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ４」と呼ぶ。
マイクロ波乾燥を省略し、熱風乾燥の前に、８０℃乃至１００℃の温度範囲で予備乾燥を行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ４」と呼ぶ。
続いて、この触媒Ｃ４における標準偏差σを、触媒Ｃ１について述べたのと同様の方法により測定した。その結果、触媒Ｃ４における標準偏差σは、０．１２９であった。
＜例５：触媒Ｃ５（比較例）＞
マイクロ波乾燥を省略し、熱風乾燥のみにより乾燥を行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ５」と呼ぶ。
マイクロ波乾燥を省略し、熱風乾燥のみにより乾燥を行ったこと以外は、触媒Ｃ１について説明したのと同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、このようにして得られた触媒を「触媒Ｃ５」と呼ぶ。
続いて、この触媒Ｃ５における標準偏差σを、触媒Ｃ１について述べたのと同様の方法により測定した。その結果、触媒Ｃ５における標準偏差σは、０．１４６であった。
＜触媒層の表面における吸蔵材の分布＞
上述したように、標準偏差σを求めるために、各触媒における触媒層の表面をＦＥ−ＳＥＭにより観察した。そのうち、触媒Ｃ１及びＣ５の中流部についての観察結果を図１及び図２に示す。
上述したように、標準偏差σを求めるために、各触媒における触媒層の表面をＦＥ−ＳＥＭにより観察した。そのうち、触媒Ｃ１及びＣ５の中流部についての観察結果を図１及び図２に示す。
図１は、実施例に係る排ガス浄化用触媒（触媒Ｃ１）の触媒層の表面における吸蔵材の分布を示すＳＥＭ写真である。図２は、比較例に係る排ガス浄化用触媒（触媒Ｃ５）の触媒層の表面における吸蔵材の分布を示すＳＥＭ写真である。
図１及び図２から分かるように、触媒Ｃ１では、吸蔵材が微細粒子として均一に分散していたのに対し、触媒Ｃ５では、吸蔵材粒子の排ガスの流れ方向に沿った組成のばらつきにより、その分布に比較的大きなムラが生じていた。
また、図示は省略するが、触媒Ｃ１では、触媒の上流部、中流部及び下流部の何れにおいても、吸蔵材が均一に分散していた。それゆえ、上述したように、触媒Ｃ１では、標準偏差σが極めて小さかった。一方、触媒Ｃ５では、触媒の上流部、中流部及び下流部における吸蔵材の分布は、互いに大きく異なっていた。それゆえ、上述したように、触媒Ｃ５では、標準偏差σが比較的大きかった。
＜耐熱試験後の排ガス浄化性能の評価＞
触媒Ｃ１乃至Ｃ５を排気量４Ｌのエンジンの排気系に取り付け、排ガスの空燃比がストイキ条件となるようにフィードバック制御しながら、７００℃で５０時間に亘り耐熱試験を行った。この際、燃料としては、硫黄分が２０ｐｐｍであるレギュラーガソリンを使用した。
触媒Ｃ１乃至Ｃ５を排気量４Ｌのエンジンの排気系に取り付け、排ガスの空燃比がストイキ条件となるようにフィードバック制御しながら、７００℃で５０時間に亘り耐熱試験を行った。この際、燃料としては、硫黄分が２０ｐｐｍであるレギュラーガソリンを使用した。
その後、耐熱試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５を排気量１．８Ｌのリーンバーンエンジンの排気系に取り付け、リッチスパイク条件下、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃及び５００℃の各温度において、ＮＯx還元量の測定を行った。その結果を表１及び図３に示す。
表１は、耐熱試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５によるＮＯx還元量を示している。図３は、耐熱試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５によるＮＯx還元量を示すグラフである。
表１及び図３に示す結果から分かるように、触媒Ｃ１及びＣ２は、触媒Ｃ３乃至Ｃ５と比較して耐熱試験後のＮＯx浄化性能がより優れていた。特に、触媒Ｃ１は、耐熱試験後のＮＯx浄化性能が極めて優れていた。
＜硫黄被毒試験後の排ガス浄化性能の評価＞
触媒Ｃ１乃至Ｃ５を排気量１．８Ｌのリーンバーンエンジンの排気系に取り付け、５５０℃で２０時間に亘り耐久試験を行った。この際、燃料としては、硫黄分が２９０ｐｐｍである硫黄リッチガソリンを使用した。
触媒Ｃ１乃至Ｃ５を排気量１．８Ｌのリーンバーンエンジンの排気系に取り付け、５５０℃で２０時間に亘り耐久試験を行った。この際、燃料としては、硫黄分が２９０ｐｐｍである硫黄リッチガソリンを使用した。
その後、上記の耐久試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５について、上述したのと同様にして、ＮＯx還元量の測定を行った。その結果を表２及び図４に示す。
表２は、硫黄被毒試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５によるＮＯx還元量を示している。図４は、硫黄被毒試験後の触媒Ｃ１乃至Ｃ５によるＮＯx還元量を示すグラフである。
表２及び図４に示す結果から分かるように、触媒Ｃ１及びＣ２は、触媒Ｃ３乃至Ｃ５と比較して耐硫黄被毒試験後のＮＯx浄化性能がより優れていた。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[１]基材と、前記基材上に形成され且つ触媒金属及び吸蔵材を含んだ触媒層とを具備し、次式によって表される標準偏差σが０．０８以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
ここで、ａ 1 は、第１部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ 2 は、第２部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ 3 は、第３部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、ａ av は、ａ 1 ，ａ 2 及びａ 3 の相加平均値を表し、前記第１乃至第３部分は、前記排ガス浄化用触媒のうち前記触媒層が形成された部分を前記排ガスの流れ方向について３等分して得られる。
[２]触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことにより製造されることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[３]前記吸蔵材は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素を含んでいることを特徴とする項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。
[４]触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[１]基材と、前記基材上に形成され且つ触媒金属及び吸蔵材を含んだ触媒層とを具備し、次式によって表される標準偏差σが０．０８以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[２]触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことにより製造されることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
[３]前記吸蔵材は、アルカリ金属元素及び／又はアルカリ土類金属元素を含んでいることを特徴とする項１又は２に記載の排ガス浄化用触媒。
[４]触媒金属を支持した担体を含有し且つ基材上に形成された層に吸蔵材の原料と極性液体との混合物を含浸させた後、マイクロ波乾燥を行うことを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
Claims (2)
- 基材と、前記基材上に形成される触媒層であって、
第１白金族元素を担持させたジルコニア粉末と、チタニアとジルコニアとの複合酸化物と、アルミナと、セリアとジルコニアとの複合酸化物とを含んだスラリーを前記基材にコートし、これを乾燥及び焼成することと、
これに第２白金族元素の水溶液を含浸させ、これを乾燥することと、
更にこれに、リチウム塩、カリウム塩及びバリウム塩を含んだ水溶液を含浸させマイクロ波乾燥することと、
更にこれを３００℃乃至６００℃の温度範囲の熱風を用いて熱風乾燥を行うこととにより得た触媒層とを具備し、前記第１及び第２白金族元素の各々は、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれ、次式によって表される標準偏差σが０．０８以下であることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
ａ1は、第１部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、
ａ2は、第２部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、
ａ3は、第３部分における前記触媒層の表面の単位面積に対する前記触媒層の前記表面に露出した前記吸蔵材の面積の割合を表し、
前記吸蔵材の面積は、電界放出型走査電子顕微鏡による観察によって求められ、
ａavは、ａ1、ａ2及びａ3の相加平均値を表し、
前記第１乃至第３部分は、前記排ガス浄化用触媒のうち前記触媒層が形成された部分を前記排ガスの流れ方向について３等分して得られる。 - 前記第１白金族元素はロジウムであり、前記第２白金族元素は白金であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
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