JP6623111B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
基材と、前記基材上に設けられた1層以上の触媒層とを含み、
前記触媒層の少なくとも1層が、
(i)貴金属とアルミナと酸性酸化物元素とを含み、
(ii)下記式(1)により算出される相関係数ρAl,AEは0.70以上であり、
(iii)下記式(7)により算出される相関係数ρPM,AEは0.70以上である
排ガス浄化用触媒が提供される。
iは1乃至350の自然数であり、
IAl,iは、前記触媒層を厚み方向に350等分して得られる面と前記触媒層の主面に垂直な直線との350個の交点のうちi番目の交点において、電子線マイクロアナライザを用いて測定したアルミニウムの特性X線強度であり、
IAl,avは、下記式(5)により算出される前記IAl,iの相加平均値であり、
IAE,avは、下記式(6)により算出される前記IAE,iの相加平均値である。
iは1乃至350の自然数であり、
IPM,iは、前記触媒層を厚み方向に350等分して得られる面と前記触媒層の主面に垂直な直線との350個の交点のうちi番目の交点において、電子線マイクロアナライザを用いて測定した前記貴金属の特性X線強度であり、
IPM,avは、下記式(11)により算出される前記IPM,iの相加平均値であり、
IAE,avは、下記式(12)により算出される前記IAE,iの相加平均値である。
(i)触媒層は貴金属とアルミナと酸性酸化物元素とを含む;
(ii)上記式(1)により算出される相関係数ρAl,AEは0.70以上である;
(iii)上記式(7)により算出される相関係数ρPM,AEは0.70以上である。
この排ガス浄化用触媒1は、基材2と、基材2上に形成された第1触媒層3Aと、第1触媒層3A上に形成された第2触媒層3Bとを含んでいる。この第1触媒層3Aは、図2を参照しながら説明した触媒層3と同様の構成を有している。即ち、この排ガス浄化用触媒1は、第2触媒層3Bを更に備えていること以外は、図2を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒と同様の構成を有している。
第2触媒層3Bは、典型的には、貴金属を含んでいる。この貴金属としては、典型的には、第1触媒層3Aが含んでいる貴金属とは異なった貴金属を使用する。例えば、第1触媒層3Aが貴金属としてパラジウム及び/又は白金を含んでいる場合、第2触媒層3Bには、典型的にはロジウムを含有させる。或いは、第1触媒層3Aが貴金属としてロジウムを含んでいる場合、第2触媒層3Bには、典型的にはパラジウム及び/又は白金を含有させる。このような構成を採用すると、排ガス浄化用触媒1の排ガス浄化性能を更に向上させることが可能となる。
(i)触媒層は貴金属とアルミナと酸性酸化物元素とを含む;
(ii)上記式(1)により算出される相関係数ρAl,AEは0.70以上である;
(iii)上記式(7)により算出される相関係数ρPM,AEは0.70以上である。
この排ガス浄化用触媒1は、基材2と、基材2上に形成された第2触媒層3Bと、第2触媒層3B上に形成された第1触媒層3Aとを含んでいる。即ち、この排ガス浄化用触媒1は、第1触媒層3Aと第2触媒層3Bとの積層順が逆転していること以外は、図3を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒と同様の構成を有している。
酸性酸化物元素がチタンの場合、まず、チタンイソプロポキシド35gをn−プロピルアルコール65mLに溶解させて、チタンイソプロポキシド溶液を調製した。次いで、イオン交換水210mLに硝酸アルミニウム90gとクエン酸5gを添加し、その後、調製されたチタンイソプロポキシド溶液100mLを添加し、混合した。次に、この混合液にヒドラジン10gを添加した。その後、得られた混合液を50℃で24時間攪拌し、沈殿物を得た。この沈殿物を濾過により分離し、得られた濾過ケークを乾燥させた。次いで、得られた固体を900℃で5時間焼成した。このようにして、10質量%のチタンがドープされたアルミナを得た。
10質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI1」と呼ぶ。
0.5質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI2」と呼ぶ。
20質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI3」と呼ぶ。
100gのTiアルミナTI3の代わりに400gのTiアルミナTI3を使用し、100gのCZ酸化物の代わりに50gのCZ酸化物を使用したこと以外は、スラリーS3と同様にして、スラリーを製造した。以下、このスラリーを「スラリーS4」と呼ぶ。
50gのTiアルミナTI1と、50gのCZ酸化物と、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS5−1」と呼ぶ。
100.5g(0.5gのロジウムを含む)のスラリーS5−2を、上記基材上に塗布した。次いで、これを250℃で1時間に亘り乾燥させた後、500℃で1時間に亘り焼成した。その後、スラリーS5−2が塗布された基材上に、100.5g(0.5gのパラジウムを含む)のスラリーS5−1を塗布した。続いて、これを250℃で1時間に亘り乾燥させた後、500℃で1時間に亘り焼成した。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、1gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸水溶液を使用したこと以外は、スラリーS1と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS7」と呼ぶ。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムと0.5gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸との混合物の水溶液を使用したこと以外は、スラリーS1と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS8」と呼ぶ。
10質量%のタングステンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「Wアルミナ」と呼ぶ。
10質量%のケイ素がドープされたアルミナを準備した。以下、これを「Siアルミナ」と呼ぶ。
100gのTiアルミナTI1の代わりに、50gのTiアルミナTI1および50gのWアルミナの混合物を使用したこと以外は、スラリーS1と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS11」と呼ぶ。
1質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI12」と呼ぶ。
100gのTiアルミナTI1の代わりに400gのTiアルミナTI1を使用し、100gのCZ酸化物の代わりに50gのCZ酸化物を使用したこと以外は、スラリーS1と同様にして、スラリーを製造した。以下、このスラリーを「スラリーS13」と呼ぶ。
50gのTiアルミナTI12と、50gのCZ酸化物(Ce/Zrモル比=7/3)と、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS14−1」と呼ぶ。
セリウム酸化物とジルコニウム酸化物とランタン酸化物との複合酸化物を準備した。この複合酸化物では、セリウム元素とジルコニウム元素とランタン元素のモル比は、6:3:1とした。以下、この複合酸化物を「CZL酸化物」と呼ぶ。
セリウム酸化物とジルコニウム酸化物とランタン酸化物とイットリウム酸化物の複合酸化物を準備した。この複合酸化物では、セリウム元素とジルコニウム元素とランタン元素とイットリウム元素のモル比は、5:3:1:1とした。以下、この複合酸化物を「CZLY酸化物」と呼ぶ。
0.05質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI17」と呼ぶ。
21質量%のチタンがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「TiアルミナTI18」と呼ぶ。
90gのアルミナと、100gのCZ酸化物と、16.7gの酸化チタンと、1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS19」と呼ぶ。
45gのアルミナと、50gのCZ酸化物と、8.35gの酸化チタンと、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS20−1」と呼ぶ。
103.85g(0.5gのパラジウムを含む)のスラリーS20−1を塗布後、100.5g(0.5gのロジウムを含む)のスラリーS5−2を塗布したこと以外は、触媒C20と同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C21」と呼ぶ。
100.5g(0.5gのパラジウムを含む)のスラリーS5−1を塗布後、103.85g(0.5gのロジウムを含む)のスラリーS20−2を塗布したこと以外は、触媒C20と同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C22」と呼ぶ。
触媒C1乃至C22の各々について、上述した相関係数ρAl,AEを、以下のようにして求めた。
触媒C1乃至C22の各々について、上述した相関係数ρPM,AEを、以下のようにして求めた。
評価1:
まず、触媒C1乃至C22の各々について、8万kmの走行に相当する耐久試験を行った。次に、これらを1.5Lの排気量を有するエンジンを備えた実機車両に搭載した。続いて、この実機車両を、硫黄100ppmを含むガソリンで、JC08Cモード(コールドスタートによるJC08モード)及びJC08Hモード(ホットスタートによるJC08モード)で走行させ、各モードにおける非メタン炭化水素(NMHC)、CO及びNOxの排出量を測定した。そして、各モードで得られた排出量を次式に代入し、JC08モードによるNMHC、CO及びNOx排出量のコンバイン値を求めた。
硫黄100ppmを含むガソリンの代わりに硫黄1000ppmを含むガソリンを使用したこと以外は、評価1と同様の評価方法で触媒C1乃至C22を評価した。各排ガスの排出量のコンバイン値を、上記表4乃至表6の「評価2の排出量」の欄に示す。
表1乃至表3から分かるように、触媒C1乃至C18、C21及びC22は、触媒C19及びC20と比較して、より優れた排ガス浄化性能を有していた。同様に、表4乃至表6から分かるように、触媒C1乃至C18、C21及びC22は、触媒C19及びC20と比較して、より優れた排ガス浄化性能を有していた。
Claims (9)
- 基材と、前記基材上に設けられた1層以上の触媒層とを含み、
前記触媒層の少なくとも1層が、
(i)貴金属とアルミナと酸性酸化物元素とを含み、
(ii)下記式(1)により算出される相関係数ρAl,AEは0.70以上であり、
(iii)下記式(7)により算出される相関係数ρPM,AEは0.70以上である
排ガス浄化用触媒。
iは1乃至350の自然数であり、
IAl,iは、前記触媒層を厚み方向に350等分して得られる面と前記触媒層の主面に垂直な直線との350個の交点のうちi番目の交点において、電子線マイクロアナライザを用いて測定したアルミニウムの特性X線強度であり、
IAl,avは、下記式(5)により算出される前記IAl,iの相加平均値であり、
IAE,avは、下記式(6)により算出される前記IAE,iの相加平均値である。
iは1乃至350の自然数であり、
IPM,iは、前記触媒層を厚み方向に350等分して得られる面と前記触媒層の主面に垂直な直線との350個の交点のうちi番目の交点において、電子線マイクロアナライザを用いて測定した前記貴金属の特性X線強度であり、
IPM,avは、下記式(11)により算出される前記IPM,iの相加平均値であり、
IAE,avは、下記式(12)により算出される前記IAE,iの相加平均値である。
- 前記1層以上の触媒層は、多層構造の触媒層である請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記酸性酸化物元素はチタン、タングステン又はケイ素である請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記基材の単位容積当りの前記酸性酸化物元素の含有量は、0.5g/L乃至80g/Lの範囲内にある請求項1乃至3の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記基材の単位容積当りの前記酸性酸化物元素の含有量は、1g/L乃至40g/Lの範囲内にある請求項4に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記酸性酸化物元素の含有量は、アルミナと酸性酸化物元素の合計質量に対して0.5質量%乃至20質量%の範囲内にある請求項1乃至3の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記酸性酸化物元素の含有量は、アルミナと酸性酸化物元素の合計質量に対して1質量%乃至10質量%の範囲内にある請求項6に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記貴金属の含有量に対する前記酸性酸化物元素の含有量の質量比は、0.5乃至80の範囲内にある請求項1乃至3の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記貴金属の含有量に対する前記酸性酸化物元素の含有量の質量比は、0.5乃至40の範囲内にある請求項8に記載の排ガス浄化用触媒。
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