JP6990606B2 - 排ガス処理部材 - Google Patents
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2NO2 + 4NH3+ O2 → 3N2 + 6H2O ・・・(2)
NO + NO2+ 2NH3 → 2N2 + 3H2O ・・・(3)
1触媒層11中のPt/第2触媒層中12中のPt)は、例えば、2.5以上3.5以下が好ましい。換言すれば、第1触媒層11における白金の濃度は、第2触媒層12における白金の濃度の2.5倍以上3.5倍以下が好ましい。第2触媒層におけるパラジウムに対する第1触媒層におけるパラジウムの濃度比(第1触媒層11中のPd/第2触媒層中12中のPd)は、2.5以上3.5以下が好ましいである。換言すれば、第1触媒層11におけるパラジウムの濃度は、第2触媒層12におけるパラジウムの濃度の2.5倍以上3.5倍以下である。上記好ましい範囲に設定することにより、酸化触媒の着火温度を低くすることができる。
まず、担体に白金及びパラジウムを担持するために、白金の出発塩として、水酸化白金(IV)酸のエタノールアミン溶液、テトラアンミン白金(II)酢酸塩、テトラアンミン白金(II)炭酸塩、テトラアンミン白金(II)硝酸塩、水酸化白金(IV)酸の硝酸溶液、硝酸白金、ジニトロジアミン白金硝酸、及び塩化白金(IV)酸等を用意する。また、パラジウムの出発塩として、テトラアンミンパラジウム(II)酢酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)炭酸塩、テトラアンミンパラジウム(II)硝酸塩、ジニトロジアンミンパラジウム、硝酸パラジウム、及び塩化パラジウム等を用意する。
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2:1となるよう混合し、白金及びパラジウムの混合液を得た。次に、粒径(d50)が30μm、BET比表面積が140m2/gのアルミナ粉末に、混合液中の白金及びパラジウムを含侵させ、その後、複合粒子を500℃で1時間焼成して、第1触媒層を形成するための複合粒子を得た。得られた複合粒子、水、増粘剤、界面活性剤、及びpH調整剤をボールミルに投入し、複合粒子の粒径が所定の粒径になるまでミリングし、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第2触媒層を形成するためのスラリーを得た。さらに、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第3触媒層を形成するためのスラリーを得た。
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.4:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第1触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.4:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第2触媒層を形成するためのスラリーを得た。さらに、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3.6:1となるよう混合した以外は、実施例1と同様に、第3触媒層を形成するためのスラリーを得た。
上述したように、実施例に係る排ガス処理部材は、基材の表面から高さ方向において少なくとも下層と上層を備える2層構造の触媒層を備えており、下層が上流側の第1触媒層と下流側の第2触媒層に分けられていた。これに対し、下層の組成が上流側と下流側で分けられていない比較例1に係る排ガス処理部材を製造した。
硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が2.3:1となるよう混合した以外は、比較例1と同様に、下層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。また、硝酸白金水溶液と硝酸パラジウム水溶液とを、白金とパラジウムの質量比が3.7:1となるよう混合した以外は、比較例1と同様に、上層の触媒層を形成するためのスラリーを得た。
実施例1から3及び比較例1から2に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続して、エンジンにおいて燃料と空気の混合気が1分以上低下しない温度の下限(着火温度)をリン被毒前後で評価した。エンジンの容積は2.4L、3×103rpmにおけるグロス出力は5×104Wであった。回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により温度を調整し、JIS2号の軽油を用いて、排気管内で軽油を20cc/分の頻度で噴射した。測定結果を、表1に示す。
上記のように実施例1に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続し、エンジンの回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により排ガス温度を500℃以上に保ちリン含有溶液を排気管内に噴射し、実施例1に係る排ガス処理部材に付着したリンの量を計測した。その結果、ハニカム構造体の上流側の長さ方向38.1mmにおいて、17gのP2O5が付着しており、下流側の長さ方向38.1mmにおいて、9gのP2O5が付着していた。
上記のように実施例1に係る排ガス処理部材をディーゼルエンジンに接続し、エンジンの回転数を3×103rpmに保って、トルク変動により温度を変化させ、排ガスに含まれる二酸化窒素(NO2)の濃度を酸化窒素(NOx)の濃度で除した値で、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する性能を評価した。測定結果を、表2に示す。
次に、実施例1及び2並びに比較例1の排ガス処理部材のCO及びHCの浄化性能を評価した。ここでは、表3に示す組成を有するモデルガスを、流量30.2L/分、空間速度(SV)47000/時で、実施例1及び2並びに比較例1の排ガス処理部材に流し、CO及びHCの浄化率が50%に達する温度(T50)を測定した。測定結果を、表4に示す。
Claims (7)
- 排ガス流路内に配置される基材と、
前記基材上に設けられ前記排ガス流路の上流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第1触媒層と、
前記基材上に設けられ前記排ガス流路の下流側に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第2触媒層と、
前記第1及び第2触媒層上に配置された、少なくとも白金及びパラジウムを含む第3触媒層と、
を少なくとも備え、
各触媒層中の白金及びパラジウムの合計濃度が、前記第1触媒層で最も高く、前記第2触媒層で最も低く、
前記第1及び第2触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、1.0以上3.5以下であり、
前記第3触媒層におけるパラジウムに対する白金の濃度比(Pt/Pd)が、2.5以上6.0以下である、
排ガス処理部材。 - 前記第2触媒層における白金に対する前記第1触媒層における白金の濃度比(第1触媒層中のPt/第2触媒層中のPt)が、2.5以上3.5以下である
請求項1に記載の排ガス処理部材。 - 前記第2触媒層におけるパラジウムに対する前記第1触媒層におけるパラジウムの濃度比(第1触媒層中のPd/第2触媒層中のPd)が、2.5以上3.5以下である
請求項1又は2に記載の排ガス処理部材。 - 前記基材が、ハニカム構造体を構成している
請求項1から3のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。 - 白金及びパラジウムが担体に担持されており、前記担体が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト及びシリカ-アルミナからなる群から選ばれる1種以上を含む
請求項1から4のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。 - 前記アルミナが、γ-アルミナ、δ-アルミナ、及びθ-アルミナからなる群から選ばれる1種以上である
請求項5に記載の排ガス処理部材。 - 前記排ガスが、ディーゼルエンジンの排ガスである
請求項1から6のいずれか1項に記載の排ガス処理部材。
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