JP6176278B2 - 触媒コンバーター - Google Patents
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Description
まず、本発明の触媒コンバーターが介在する排ガスの排気系統を概説する。本発明の触媒コンバーターが適用される排ガスの排気系統は、エンジン、触媒コンバーター、三元触媒コンバーター、サブマフラーおよびメインマフラーが配されて相互に系統管で繋がれ、エンジンで生成された排ガスが系統管を介して各部を流通し、排気されるようになっている。次に、以下、触媒コンバーターの実施の形態を説明する。
図1は本発明の触媒コンバーターの模式図であり、図2はセルの一部を拡大した図である。また、図3は触媒層の実施の形態を説明した縦断面図である。
本発明者等は、Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験、上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験、さらには、Rh担体量と圧力損失の関係、Rh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験をおこなった。以下、参考例1〜12、実施例1、比較例1〜4を以下の方法で製作した。
参考例1は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/ Al2O3(25)+CZ(30) 、 上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物A(40)+Al2O3(20)である。ここで、括弧内の数値の単位はg/Lである。まず、硝酸Ptを用いて、PtをAl2O3に担時したPt/Al2O3(材料1)を調製した。なお、担持方法には含浸法を用いた。次に、攪拌しながら蒸留水に材料1、CZ材、Al2O3系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー1を調製した。更に、調製したスラリー1を基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面にスラリー1をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、Ptが0.2g/L、材料1が25g/L、CZ材が30g/LとなるようにPt層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。同様に、硝酸Rhを用いて、RhをCe-Zr複合酸化物Aに担時したRh/Ce-Zr複合酸化物A(材料2)を調製した。なお、Ce-Zr複合酸化物AのCe比率は30質量%のものを使用した。次に、攪拌しながら蒸留水に材料2、Al2O3、Al2O3系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー2を調製した。調製したスラリー2を塗布した基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面にスラリー2をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、Rhが0.12g/L、材料2が40g/L、Al2O3が20g/LになるRh層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃、2時間の焼成を加えた。
参考例2、3、4は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)+CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B、C、D(40)+Al2O3(20)である。参考例2において、スラリー2に使用したRh担体(材料2)の仕様を変更し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1に示す材料2の組成以外にプロセスの変更は加えていない。参考例2はCe濃度0質量%(B)であり、参考例3はCe濃度20質量%(C)であり、参考例4はCe濃度60質量%(D)のCe-Zr複合酸化物を使用した。
参考例5、6、7、8は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)+ CZ(30) 、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh層 Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(40)+Al2O3(20)+低SSA Ce-Zr複合酸化物(4、8、12、16) である。参考例1において、スラリー2にさらに低SSA Ce-Zr複合酸化物を各量投入し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の際に、低SSA Ce-Zr複合酸化物を加える以外に、プロセスの変更は加えていない。参考例5は低SSA Ce-Zr複合酸化物を4質量部、参考例6は8質量部、参考例7は12質量部、参考例8は 16質量部加えた。なお、ここで言う「低SSA Ce-Zr複合酸化物」とは、初期SSAが4m2/g以下の材料のことである。
参考例9、10、11、12は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)+CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(40)+Al2O3(20)+高SSA Ce-Zr複合酸化物(4、8、12、16)である。参考例1において、スラリー2にさらに高SSA Ce-Zr複合酸化物を各量投入し、スラリー2を調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の際に、高SSA Ce-Zr複合酸化物を加える以外に、プロセスの変更は加えていない。参考例9は高SSA Ce-Zr複合酸化物を4質量部、参考例10は8質量部、参考例11は12質量部、参考例12は 16質量部加えた。なお、ここで言う「高SSA Ce-Zr複合酸化物」とは、初期SSAが40m2/g以上の材料のことである。
実施例1、比較例1、2、3、4は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)+CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(x)+Al2O3(20)+低SSA Ce-Zr酸化物(8)+高SSA Ce-Zr複合酸化物(12)である。参考例1において、スラリー2のRh担体をCe 0質量%のCe-Zr複合酸化物Bに変更して各量投入し、低SSA Ce-Zr酸化物を8質量部、高SSA Ce-Zr複合酸化物を12質量部を各量投入し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の材料変更以外にはプロセスの変更は加えていない。比較例1はCe-Zr複合酸化物Bを24質量部、比較例2は32質量部、実施例1は40質量部、比較例3は48質量部、比較例4は56質量部加えた。
V型8気筒4.3Lガソリンエンジンを使用し、下流側触媒の床温を950℃とし、条件として1分間にフィードバック、フューエルカット、リッチ、リーンを含むサイクルを50時間実施した。
図4〜6に各実験結果を示す。ここで、図4は、Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。また、図5は、上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。さらに、図6は、Rh担体量と圧力損失の関係、およびRh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験結果を示した図である。
Claims (3)
- 排ガスが流通するセル構造の基材と、該基材のセル壁面に形成されている触媒層とからなる触媒コンバーターであって、
前記触媒層は、前記基材の表面に形成される下触媒層と、該下触媒層の表面に形成される上触媒層とからなり、
前記上触媒層は、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成されており、
前記下触媒層は、白金が担持されたアルミナ担体と、セリア−ジルコニア系複合酸化物とから形成されている触媒コンバーター。 - 前記比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物において、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積が40m2/g以上であって、前記上触媒層に12g/L以上含有されており、
比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積は比表面積が4m2/g以下あって、前記上触媒層に12g/L以上含有されている請求項1に記載の触媒コンバーター。 - 前記上触媒層において、ロジウムが担持された前記ジルコニア担体が40g/L含有されている請求項1または2に記載の触媒コンバーター。
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