JP5488215B2 - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
種々の粒子成分を準備し、粒子成分の組み合わせが排気ガス浄化性能に与える効果を調べた。
硝酸セリウム6水和物とオキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物と硝酸ロジウム溶液とをイオン交換水に溶かす。この硝酸塩溶液に28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合して中和させることにより、共沈物を得る。この共沈物を遠心分離法で水洗した後、空気中において150℃の温度で一昼夜乾燥させ、粉砕した後、空気中において500℃の温度に2時間保持する焼成を行なう。これにより、A粒子成分の上記粒径範囲よりも大きな粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつ従来型RhドープCeZr系複合酸化物粉末が得られる。その粒度分布については後述する。以下では、「RhドープCeZr系複合酸化物粉末」を適宜「Rhドープ材」という。
−A−1/B触媒の調製−
A−1/B触媒は、A−1粒子成分とB粒子成分とを組み合わせてなる触媒である。
A−1/C触媒は、A−1粒子成分とC粒子成分とを組み合わせてなる触媒である。
A−1/D触媒は、A−1粒子成分とD粒子成分とを組み合わせてなる触媒である。
この比較触媒1は、ピーク粒径小のA−1粒子成分ではなく、上記ピーク粒径大の従来型Rhドープ材を硝酸ジルコニルバインダと共に担体に担持させて触媒層を形成したものである。この触媒層には、先に説明した触媒とは違って、B、C及びDの各粒子成分は含まれていない。
上記A−1/B、A−1/C及びA−1/Dの各触媒及び比較触媒1にベンチエージング処理を施した。これは、各触媒をエンジン排気系に取り付け、(1)A/F=14の排気ガスを1分間流す→(2)A/F=13.5の排気ガスを1分間流す→(3)A/F=14.7の排気ガスを2分間流す、というサイクルが合計50時間繰り返されるように、かつ触媒入口ガス温度が900℃となるように、エンジンを運転するというものである。
次にRh含有率0.1質量%のA−1粒子成分(ゾル)に代えて、Rh含有率0.6質量%のA−2粒子成分(ゾル)を採用し、これとB、C又はDの各粒子成分とを組み合わせたときの排気ガス浄化性能をみる。なお、以下のA−2/B触媒、A−2/C触媒、A−2/D触媒、及びA−2/(B+C+D)触媒では、比較触媒2〜5の担持質量を同じにするために硝酸ジルコニルバインダを加えた。
A−1粒子成分(ゾル)に代えて、CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が相異なる6種類のA−2粒子成分(ゾル)を採用し、A−1/B触媒と同じ方法で、6種類のA−2/B触媒(A−2ゾル/(ZrLa/Al2O3))を得た。但し、担体1L当たりのRh担持量を0.04g/Lとするために、A−2粒子成分の担持量は6.7g/Lとした。B粒子成分の担持量は70g/Lである。バインダ量は8g/Lである。
A−1粒子成分(ゾル)に代えて、上記6種類のA−2粒子成分(ゾル)を採用し、A−1/C触媒と同じ方法で、6種類のA−2/C触媒(A−2ゾル/CeZrNdO)を得た。この場合も、A−2粒子成分の担持量は6.7g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=A−2粒子成分内にドープされた量)であり、C粒子成分担持量は70g/L、バインダ量は8g/Lである。
A−1粒子成分(ゾル)に代えて、上記6種類のA−2粒子成分(ゾル)を採用し、A−1/D触媒と同じ方法で、6種類のA−2/D触媒(A−2ゾル/La−Al2O3)を得た。この場合も、A−2粒子成分の担持量は6.7g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=A粒子成分内にドープされた量)であり、D粒子成分担持量は70g/L、バインダ量は8g/Lである。
A−2/(B+C+D)触媒は、A−2粒子成分と上記B粒子成分、C粒子成分及びD粒子成分の3種とを組み合わせてなる触媒である。すなわち、CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−2粒子成分(ゾル)と上記3種の粒子成分とを用い、A−2/B触媒と同じ方法で、A−2/(B+C+D)触媒を得た。各成分の担持量は、A−2粒子成分が6.7g/L、B粒子成分、C粒子成分及びD粒子成分の3種合計が70g/L(3種の割合は1:1:1(質量比))であり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=A−2粒子成分内にドープされた量)、バインダ量は8g/Lである。
この比較触媒は、ピーク粒径小のA−2粒子成分に代えて、ピーク粒径大の上記従来型Rhドープ材を採用し、B粒子成分としてA−2/B触媒と同じくZr系酸化物担持アルミナ粉末(ZrLa/Al2O3)を採用したものである。
この比較触媒は、C粒子成分として、A−2/C触媒と同じく触媒金属非ドープ型CeZr系複合酸化物粉末(CeZrNdO)を採用したものであり、他は比較触媒2と同様にして比較触媒3(従来型Rhドープ/CeZrNdO)を得た。各成分の担体1L当たりの担持量は、従来型Rhドープ材が6.7g/L、C粒子成分が70g/L、バインダが8g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=従来型Rhドープ材内にドープされた量)である。
この比較触媒は、D粒子成分として、A−2/D触媒と同じく活性アルミナ粉末(La−Al2O3)を採用したものであり、他は比較触媒2と同様にして比較触媒4(従来型Rhドープ/La−Al2O3)を得た。各成分の担体1L当たりの担持量は、従来型Rhドープ材が6.7g/L、D粒子成分が70g/L、バインダが8g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=従来型Rhドープ材内にドープされた量)である。
この比較触媒は、従来型Rhドープ材と、活性アルミナ粉末(La−Al2O3)、Zr系酸化物担持アルミナ粉末(ZrLa/Al2O3)及び触媒金属非ドープ型CeZr系複合酸化物粉末(CeZrNdO)の3種混合とを組み合わせたものであり、他は比較触媒2と同様にして比較触媒5(従来型Rhドープ/(B+C+D))を得た。各成分の担体1L当たりの担持量は、従来型Rhドープ材が6.7g/L、B粒子成分、C粒子成分及びD粒子成分の3種合計が70g/L(3種の割合は1:1:1(質量比))であり、バインダが8g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=従来型Rhドープ材内にドープされた量)である。
上記A−2/B、A−2/C、A−2/D及びA−2/(B+C+D)の各触媒及び比較触媒2〜5について、図2のケースと同じ条件でHCの浄化に関するライトオフ温度を測定した。結果を図5に示す。
次に上述の粒子成分の組み合わせ効果に関する知見を踏まえて構成した実施例及び比較例の排気ガス浄化用触媒について説明する。
この実施例は、A−1/B触媒成分とA−2/C触媒成分とを組み合わせてなる排気ガス浄化用触媒である。
CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−1粒子成分のゾル、CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−2粒子成分のゾル、B粒子成分及びC粒子成分をイオン交換水と共に混合してスラリー化した。これを担体にコーティングし、乾燥及び焼成を行なうことにより、比較例1に係る排気ガス浄化用触媒を得た。各成分の担体1L当たりの担持量は、実施例1と同じく、A−1粒子成分が20g/L、B粒子成分が35g/L、A−2粒子成分が3.35g/L、C粒子成分が35g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=A−1粒子成分内及びA−2粒子成分内にドープされた量)である。
CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−1粒子成分のゾルと、CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−2粒子成分のゾルと、D粒子成分とを、A−1粒子成分6.7g、A−2粒子成分1.12g、D粒子成分23.4gの質量比で混合し、その水分を蒸発させ、粉砕することにより、(A−1,A−2)/D触媒成分を得た。そして、上記A−1/B触媒成分、A−2/C触媒成分及び(A−1,A−2)/D触媒成分をイオン交換水と共に混合してスラリー化した。これを担体にコーティングし、乾燥及び焼成を行なうことにより、実施例2に係る排気ガス浄化用触媒を得た。
CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−1粒子成分のゾル、CeO2/(CeO2+ZrO2)質量比が50%であるA−2粒子成分のゾル、B粒子成分、C粒子成分及びD粒子成分をイオン交換水と共に混合してスラリー化した。これを担体にコーティングし、乾燥及び焼成を行なうことにより、比較例2に係る排気ガス浄化用触媒を得た。各成分の担体1L当たりの担持量は、実施例2と同じく、A−1粒子成分が20g/L、A−2粒子成分が3.35g/L、B粒子成分が23.3g/L、C粒子成分が23.3g/L、D粒子成分が23.4g/Lであり、当該触媒層内のRh含有量は0.04g/L(=A−1粒子成分内及びA−2粒子成分内にドープされた量)である。
実施例1,2及び比較例1,2の各触媒について、図2のケースと同じ条件でHC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度を測定した。結果を表2に示す。
Claims (5)
- 担体上に、CeZr系複合酸化物に触媒金属が固溶している触媒金属ドープCeZr系複合酸化物粉末よりなるA粒子成分と、活性アルミナ粒子にZr系酸化物が担持されたZr系酸化物担持アルミナ粉末よりなるB粒子成分と、触媒金属が固溶していないCeZr系複合酸化物粉末よりなるC粒子成分とを含有する触媒層を備えている排気ガス浄化用触媒であって、
上記A粒子成分として、上記触媒金属ドープCeZr系複合酸化物における触媒金属の含有率が相異なるA−1粒子成分とA−2粒子成分とを有し、A−1粒子成分が上記B粒子成分に担持され、A−2粒子成分が上記C粒子成分に担持されており、
上記触媒金属の含有率は、上記A−1粒子成分の方が上記A−2粒子成分よりも低いことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1において、
上記触媒層は、さらに、Laを含有する活性アルミナ粉末よりなるD粒子成分を含有し、該D粒子成分に上記A−1粒子成分及び上記A−2粒子成分の少なくとも一方が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1又は請求項2において、
上記A−1粒子成分及び上記A−2粒子成分は共に、CeO2とZrO2との合計量に占めるCeO2量の割合が30質量%以上75質量%以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1又は請求項2において、
上記A−1粒子成分及び上記A−2粒子成分は共に、CeO2とZrO2との合計量に占めるCeO2量の割合が40質量%以上60質量%以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記触媒層に含まれている触媒金属は、上記A粒子成分の上記CeZr系複合酸化物に固溶している触媒金属のみであることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
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