JP7084190B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化用触媒の製造方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and a method for manufacturing an exhaust gas purification catalyst.

自動車の排ガス浄化用触媒は、エンジンから排出される排気ガスに含まれる炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化して水及び二酸化炭素に、窒素酸化物(NOx)を還元して窒素に、それぞれ変換する。このような触媒活性を有する排ガス浄化用触媒(以下、「三元触媒」とも記載する)としては、通常は、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)及び白金(Pt)等の触媒貴金属の粒子を含有する触媒層を、耐熱性の基材に被覆した貴金属担持触媒が使用される。 The catalyst for purifying exhaust gas from automobiles oxidizes hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas emitted from the engine and reduces nitrogen oxides (NOx) to water and carbon dioxide. Convert to nitrogen respectively. As a catalyst for purifying exhaust gas having such catalytic activity (hereinafter, also referred to as “three-way catalyst”), particles of catalyst precious metals such as palladium (Pd), rhodium (Rh) and platinum (Pt) are usually used. A noble metal-supported catalyst in which the contained catalyst layer is coated with a heat-resistant substrate is used.

将来の触媒開発では、特にA/Fがリッチであり、低体格化に伴う高SV領域においてHC浄化を向上させることが望まれており、HCに特化した触媒が求められている。 In future catalyst development, it is desired to improve HC purification in a high SV region due to a particularly rich A / F and a low body shape, and a catalyst specialized for HC is required.

例えば、特許文献1には、基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層と、を備える排ガス浄化用触媒であって、前記触媒コート層は、前記基材表面に近い方を下層とし相対的に遠い方を上層とする上下層を有する積層構造に形成されており、前記触媒コート層は、貴金属触媒としてRhとPdとを備えており、前記触媒コート層は、担体として酸素吸蔵能を有するOSC材を備えており、前記Rhは、前記触媒コート層の上層に配置されており、前記Pdは、前記触媒コート層の上層と下層の双方に配置されており、前記上層及び下層において、前記Pdの少なくとも一部は前記OSC材に担持されており、前記下層に配置されたPdに対する前記上層に配置されたPdの質量比が、0.4以下である、排ガス浄化用触媒が開示されている。特許文献1に記載の排ガス浄化用触媒によれば、NOx浄化能を低下させることなく、触媒全体のOSC能を効果的に向上できるとされている。しかしながら、上層においてPdとRhとが均一に配置されていると上層でのPdのHC浄化能を十分に活用しきれないという問題があった。 For example, Patent Document 1 describes an exhaust gas purification catalyst comprising a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material, wherein the catalyst coat layer is closer to the surface of the base material. It is formed in a laminated structure having an upper and lower layers with a lower layer and a relatively distant upper layer, the catalyst coat layer is provided with Rh and Pd as a noble metal catalyst, and the catalyst coat layer is oxygen as a carrier. The OSC material having a storing ability is provided, the Rh is arranged in the upper layer of the catalyst coat layer, and the Pd is arranged in both the upper layer and the lower layer of the catalyst coat layer, and the upper layer and the said Pd are arranged in both the upper layer and the lower layer. In the lower layer, at least a part of the Pd is supported on the OSC material, and the mass ratio of the Pd arranged in the upper layer to the Pd arranged in the lower layer is 0.4 or less. Is disclosed. According to the exhaust gas purification catalyst described in Patent Document 1, it is said that the OSC ability of the entire catalyst can be effectively improved without lowering the NOx purification ability. However, if Pd and Rh are uniformly arranged in the upper layer, there is a problem that the HC purification ability of Pd in the upper layer cannot be fully utilized.

よって、上記のような排ガス浄化用触媒において、NOx浄化能を維持しつつ広い温度領域でHC浄化能を向上させることが望まれていた。 Therefore, in the exhaust gas purification catalyst as described above, it has been desired to improve the HC purification ability in a wide temperature range while maintaining the NOx purification ability.

特開2013-136032号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-136032

それ故、本発明は、広い温度領域でHC浄化能が向上された排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst having improved HC purification ability in a wide temperature range.

本発明者らは、上記課題を解決するための手段を種々検討した結果、触媒上層においてPdを特定の配置とし、触媒上層におけるPd/Rh比率を特定の範囲とし、さらに担体に担持されたPdと上層に吸水担持されたPdとを特定の関係式を満たす量で配置することにより、広い温度領域でHC浄化能を向上させることができることを見出し、本発明を完成した。 As a result of various studies on means for solving the above problems, the present inventors set Pd in a specific arrangement in the catalyst upper layer, set the Pd / Rh ratio in the catalyst upper layer in a specific range, and further set Pd supported on the carrier. The present invention has been completed by finding that the HC purification ability can be improved in a wide temperature range by arranging the Pd and the Pd supported by water absorption on the upper layer in an amount satisfying a specific relational expression.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
[1]基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒であって、
排ガスに接触する触媒コート層の上層が、Rh及びPdと担体とを含有し、
上層が、上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を含み、
Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在し、
上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上7.0以下であり、かつ
上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは担体に担持されたPd量を表し、Bは上層に吸水担持されたPd量を表す)
が満たされている、上記排ガス浄化用触媒。
[2]基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒の製造方法であって、
排ガスに接触する触媒コート層の上層を、以下の工程:
(a)Rh及びPdと担体とを含むスラリーを用いて触媒コート層を形成する工程;及び
(b)工程(a)で形成した触媒コート層にPdを含有する水溶液を吸水させて上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を形成する工程
を含む方法により形成することを含み、
Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在し、
上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上7.0以下であり、かつ
上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは工程(a)において担体に担持されたPd量を表し、Bは工程(b)において上層に吸水担持されたPd量を表す)
が満たされている、上記方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] An exhaust gas purification catalyst comprising a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material.
The upper layer of the catalyst coat layer in contact with the exhaust gas contains Rh and Pd and the carrier.
The upper layer contains a Pd outermost layer having a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer.
More than 65% by mass of Pd contained in the outermost surface layer of Pd is present in the layer from the surface of the outermost surface layer of Pd to the thickness of 50% of the upper layer, which is relatively far from the surface of the base material.
In the upper layer, the mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) is 0.5 or more and 7.0 or less, and in the upper layer, the following formula (1):
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier, and B represents the amount of Pd supported on the upper layer by absorbing water).
Is filled with the above exhaust gas purification catalyst.
[2] A method for producing an exhaust gas purification catalyst comprising a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material.
The upper layer of the catalyst coat layer that comes into contact with the exhaust gas is subjected to the following process:
(A) A step of forming a catalyst coat layer using a slurry containing Rh and Pd and a carrier; and (b) The catalyst coat layer formed in step (a) is allowed to absorb water containing an aqueous solution containing Pd to other than the upper layer. Including forming by a method including a step of forming a Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than the site of.
More than 65% by mass of Pd contained in the outermost surface layer of Pd is present in the layer from the surface of the outermost surface layer of Pd to the thickness of 50% of the upper layer, which is relatively far from the surface of the base material.
In the upper layer, the mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) is 0.5 or more and 7.0 or less, and in the upper layer, the following formula (1):
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier in the step (a), and B represents the amount of Pd carried on the upper layer by water absorption in the step (b)).
Is satisfied, the above method.

本発明による排ガス浄化用触媒は広い温度領域でHC浄化能が向上されている。本発明による排ガス浄化用触媒の製造方法によれば、広い温度領域でHC浄化能に優れる排ガス浄化用触媒が得られる。 The exhaust gas purification catalyst according to the present invention has improved HC purification ability in a wide temperature range. According to the method for producing an exhaust gas purification catalyst according to the present invention, an exhaust gas purification catalyst having excellent HC purification ability can be obtained in a wide temperature range.

図1は、本願発明の一実施形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 図2は、耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての450℃でのHC浄化率を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the HC purification rate at 450 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. 図3は、耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての500℃でのHC浄化率を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the HC purification rate at 500 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. 図4は、耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての450℃でのNOx浄化率を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing NOx purification rates at 450 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. 図5は、耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての500℃でのNOx浄化率を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing NOx purification rates at 500 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test.

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the present specification, the features of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The drawings exaggerate the dimensions and shapes of each part for clarity and do not accurately depict the actual dimensions and shapes. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the dimensions and shapes of the parts shown in these drawings.

本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。具体的には、本発明は、基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒に関し、排ガスに接触する触媒コート層の上層が、Rh及びPdと担体とを含有し、上層が、上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を含み、Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在し、上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上7.0以下であり、かつ上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは担体に担持されたPd量を表し、Bは上層に吸水担持されたPd量を表す)が満たされていることを特徴とする(以下、本発明の触媒ともいう)。本発明者らは、上層において担持形態の異なるPdを特定の式を満たす量(質量比)で配置することにより、NOx浄化能を低下させることなく広い温度領域でHC浄化能を向上させることができることを見出した。
The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas. Specifically, the present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas, which comprises a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material, wherein the upper layer of the catalyst coat layer in contact with the exhaust gas is Rh and Pd and a carrier. The upper layer contains Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer, and 65% by mass or more of Pd contained in the Pd outermost surface layer is relative to the surface of the base material. It exists in layers from the surface of the outermost surface layer of Pd to a thickness of 50% of the upper layer, and in the upper layer, the mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) is 0.5 or more and 7.0 or less, and the upper layer. In the following equation (1):
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier, and B represents the amount of Pd supported by water absorption on the upper layer), which is characterized by being satisfied (hereinafter, also referred to as the catalyst of the present invention). The present inventors can improve the HC purification ability in a wide temperature range without deteriorating the NOx purification ability by arranging Pd having different carrying forms in the upper layer in an amount (mass ratio) satisfying a specific formula. I found out what I could do.

本発明の触媒の一実施形態の構成を示す模式図を図1に示す。本発明の触媒1は、基材10と、該基材の表面に形成された触媒コート層11とを備える。触媒コート層11は、排ガスに接触する触媒コート層の上層(第1層)13、第2層12、及び第3層15を含む。上層13は、上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層14を含む。 FIG. 1 shows a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the catalyst of the present invention. The catalyst 1 of the present invention includes a base material 10 and a catalyst coat layer 11 formed on the surface of the base material. The catalyst coat layer 11 includes an upper layer (first layer) 13, a second layer 12, and a third layer 15 of the catalyst coat layer that come into contact with the exhaust gas. The upper layer 13 includes a Pd outermost surface layer 14 having a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer.

本発明の触媒は、基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える。基材は、ハニカム、ペレット又は粒子の形態であることが好ましく、ハニカムの形態のモノリス基材であることがさらに好ましい。また、基材は、コージェライト等の耐熱性無機物又は金属を含有することが好ましい。上記の特徴を有する基材を用いることにより、高温条件下でも高い排気ガス浄化能力を発揮することができる。排ガス流れに沿った方向の基材の長さ(基材長)は、所望の触媒性能を得る観点から、好ましくは50~160mmである。尚、本明細書において「基材容量1リットル当たり」とは、基材の純体積にセル通路の容積も含めた全体の嵩容積1L当たりをいう。以下の説明において(g/L)と記載しているものについては、基材の体積1リットルに含まれる量(担持密度)を示すものである。 The catalyst of the present invention comprises a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material. The substrate is preferably in the form of honeycombs, pellets or particles, more preferably a monolith substrate in the form of honeycombs. Further, the base material preferably contains a heat-resistant inorganic substance such as cordierite or a metal. By using a base material having the above characteristics, high exhaust gas purification ability can be exhibited even under high temperature conditions. The length of the base material (base material length) in the direction along the exhaust gas flow is preferably 50 to 160 mm from the viewpoint of obtaining the desired catalytic performance. In the present specification, "per 1 liter of base material capacity" means per 1 L of total bulk volume including the pure volume of the base material and the volume of the cell passage. In the following description, what is described as (g / L) indicates the amount (supporting density) contained in 1 liter of the volume of the base material.

本発明の触媒において、触媒コート層は、排ガスに接触する上層を含む。触媒コート層は、上層の他に基材表面に相対的に近い位置に一層以上の層を有していてもよい。本明細書においては、上層を第1層、さらに下層に一層以上の層を有している場合、基材表面に遠い方から第2層、第3層・・といい、これらをまとめて単に下層ともいう。各層は、隣接する層とは異なる組成を有することが好ましい。また、各層は、必ずしも排ガス浄化用触媒の基材全体にわたって均一でなくてもよい。触媒コート層の上層は、ガスとの接触の観点から、上流側の端部から下流方向に30mm以上基材全長以下の範囲に形成されていることが好ましい。 In the catalyst of the present invention, the catalyst coat layer includes an upper layer in contact with exhaust gas. The catalyst coat layer may have one or more layers in a position relatively close to the surface of the base material in addition to the upper layer. In the present specification, when the upper layer has a first layer and the lower layer has one or more layers, they are referred to as a second layer, a third layer, etc. from the far side from the surface of the substrate, and these are simply collectively referred to as a second layer, a third layer, and so on. Also called the lower layer. Each layer preferably has a different composition than the adjacent layers. Further, each layer does not necessarily have to be uniform over the entire base material of the exhaust gas purification catalyst. From the viewpoint of contact with the gas, the upper layer of the catalyst coat layer is preferably formed in a range of 30 mm or more and the total length of the base material or less in the downstream direction from the end on the upstream side.

本発明の触媒において、触媒コート層の上層は、Rh及びPdと担体とを含有する。触媒コート層の上層は、Rh及びPdの性能を損なわない程度に他の貴金属、例えば、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)及びオスミウム(Os)等を含んでいてもよい。Pd及びPtは主として一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の浄化性能(酸化浄化能)に寄与する。Rhは主としてNOxの浄化性能(還元浄化能)に寄与する。 In the catalyst of the present invention, the upper layer of the catalyst coat layer contains Rh and Pd and a carrier. The upper layer of the catalyst coat layer may contain other noble metals such as platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir) and osmium (Os) to the extent that the performance of Rh and Pd is not impaired. Pd and Pt mainly contribute to the purification performance (oxidative purification ability) of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC). Rh mainly contributes to the purification performance (reduction purification ability) of NOx.

本発明の触媒において、触媒コート層の上層は、上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を含む。Pd最表面層の幅は上層の幅以下であればよい。尚、触媒層の「幅」とは、排ガス流れに沿った方向の触媒層の「長さ」のことをいう。触媒コート層の上層におけるPd最表面層は、HC浄化活性を高める観点から、好ましくは上流側の端部から下流方向に30mm以上基材全長以下の範囲に形成されている。 In the catalyst of the present invention, the upper layer of the catalyst coat layer includes a Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than other portions of the upper layer. The width of the outermost surface layer of Pd may be equal to or less than the width of the upper layer. The "width" of the catalyst layer means the "length" of the catalyst layer in the direction along the exhaust gas flow. The Pd outermost surface layer in the upper layer of the catalyst coat layer is preferably formed in a range of 30 mm or more and the total length of the base material or less in the downstream direction from the end on the upstream side from the viewpoint of enhancing the HC purification activity.

本発明の触媒は、十分な触媒活性を得る観点から、Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは85質量%以上が基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層(表面層)に存在する。表面層に存在するPdの割合は、FE-EPMAでPd最表面層が存在する部分の触媒コート層を観察し、触媒コート層断面の厚さ方向に対してPdのライン分析を行い、Pd最表面層にあるPd量と、表面から上層の厚さ50%までの範囲にあるPd量を積算することにより得た上層の上半分にあるPd量とを比較することで、表面層に存在するPdの割合を算出することができる。この割合の数値は、Pd最表面層の厚さが、上層の厚さの50%(表面層)の厚さより薄い場合は100%となり、Pd最表面層の厚さが、上層の厚さの50%(表面層)の厚さより厚い場合は100%未満となる。例えば下記[II-1.物性評価]に記載した方法により測定することができる。ここで、「Pd最表面層に含有されるPd」は、Pd最表面層の形成時に添加したPd及び上層形成時に添加したPdの内Pd最表面層中に存在するPdを意味する。上層におけるPd最表面層及び上層におけるPd最表面層以外の部分とは上層のコート材の元素及びPd分布をFE-EPMAにて測定し、上層の深さと上層に含まれるPdの深さを特定することにより区別することができる。 From the viewpoint of obtaining sufficient catalytic activity, the catalyst of the present invention has 65% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 85% by mass or more of Pd contained in the outermost surface layer of Pd relative to the surface of the substrate. It exists in a layer (surface layer) having a thickness of up to 50% from the surface of the outermost surface layer of Pd, which is distant from the target layer. For the proportion of Pd present in the surface layer, observe the catalyst coat layer in the portion where the Pd outermost surface layer exists in FE-EPMA, perform line analysis of Pd in the thickness direction of the catalyst coat layer cross section, and perform Pd maximum. By comparing the amount of Pd in the surface layer with the amount of Pd in the upper half of the upper layer obtained by integrating the amount of Pd in the range from the surface to the thickness of the upper layer of 50%, it exists in the surface layer. The ratio of Pd can be calculated. The numerical value of this ratio is 100% when the thickness of the Pd outermost surface layer is thinner than the thickness of 50% (surface layer) of the upper layer thickness, and the thickness of the Pd outermost surface layer is the thickness of the upper layer. If it is thicker than 50% (surface layer), it will be less than 100%. For example, the following [II-1. It can be measured by the method described in [Physical property evaluation]. Here, "Pd contained in the outermost surface layer of Pd" means Pd added at the time of forming the outermost surface layer of Pd and Pd existing in the outermost surface layer of Pd among Pd added at the time of forming the upper layer. What is the Pd outermost surface layer in the upper layer and the part other than the Pd outermost surface layer in the upper layer? It can be distinguished by doing.

上記上層に含まれるPdの含有量は、十分な触媒活性を得る観点から、基材容量に対して、好ましくは0.025g/L~1.5g/L、さらに好ましくは0.05g/L~0.8g/Lである。上記Pd最表面層に含まれるPdの含有量は、十分な触媒活性を得る観点から、好ましくは0.016g/L~0.975g/L、さらに好ましくは0.03g/L~0.52g/Lである。 The content of Pd contained in the upper layer is preferably 0.025 g / L to 1.5 g / L, more preferably 0.05 g / L or more, with respect to the substrate capacity, from the viewpoint of obtaining sufficient catalytic activity. It is 0.8 g / L. The content of Pd contained in the outermost surface layer of Pd is preferably 0.016 g / L to 0.975 g / L, more preferably 0.03 g / L to 0.52 g / L from the viewpoint of obtaining sufficient catalytic activity. It is L.

本発明の触媒は、NOx浄化能を低下させることなく広い温度領域でHC浄化能を向上させる観点から、上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは担体に担持されたPd量を表し、Bは上層に吸水担持されたPd量を表す)が満たされている。Aで表される「担体に担持されたPd量」は、具体的には後述する本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法における工程(a)において用いるスラリーに含まれるPdの全量を意味し(以下、均一Pd量ともいう)、スラリーの材料として担体に予め直接担持されたPd、及び担体とは別個にスラリーに添加されるPdのいずれも含むものとする。Bで表される「吸水担持されたPd量」は、具体的には本発明による排ガス浄化用触媒の製造方法における工程(b)において担持されたPd量(以下、表層Pd量ともいう)を意味する。本発明の触媒は、上記観点から式(1)において、0.45≦B/(A+B)≦0.80であることが好ましい。
From the viewpoint of improving the HC purification ability in a wide temperature range without reducing the NOx purification ability, the catalyst of the present invention has the following formula (1): in the upper layer.
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier, and B represents the amount of Pd supported by water absorption on the upper layer). The "amount of Pd supported on the carrier" represented by A specifically means the total amount of Pd contained in the slurry used in the step (a) in the method for producing a catalyst for purifying exhaust gas of the present invention described later (a). Hereinafter, it is also referred to as a uniform amount of Pd), Pd directly supported on the carrier as a material for the slurry, and Pd added to the slurry separately from the carrier. The "water-absorbed and supported Pd amount" represented by B is specifically the amount of Pd supported in the step (b) in the method for producing a catalyst for purifying exhaust gas according to the present invention (hereinafter, also referred to as the surface layer Pd amount). means. From the above viewpoint, the catalyst of the present invention preferably has 0.45 ≦ B / (A + B) ≦ 0.80 in the formula (1).

また、本発明の触媒は、十分な触媒活性を得る観点から、触媒コート層の上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上7.0以下であり、好ましくは0.5以上6.4以下であり、さらに好ましくは0.5以上4.0以下である。触媒のガス当りのよい上層においてPdをRhに対して特定量配置することでHC浄化能を向上させることができる。Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は、上層に担持したPd(均一Pdと表層Pdとの合計量)と上層に担持したRhの比率により算出することができる。例えば下記[II-1.物性評価]に記載した方法により測定することができる。 Further, from the viewpoint of obtaining sufficient catalytic activity, the catalyst of the present invention has a mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh of 0.5 or more and 7.0 or less in the upper layer of the catalyst coat layer, preferably 0. It is 5.5 or more and 6.4 or less, and more preferably 0.5 or more and 4.0 or less. The HC purification ability can be improved by arranging a specific amount of Pd with respect to Rh in the upper layer having good contact with the gas of the catalyst. The mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) can be calculated from the ratio of Pd carried on the upper layer (total amount of uniform Pd and surface layer Pd) to Rh carried on the upper layer. For example, the following [II-1. It can be measured by the method described in [Physical property evaluation].

上記上層に含まれる担体としては、通常の排ガス浄化用触媒に使用することができるものであれば特に制限されずに用いることができ、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、酸化セリウム(CeO、セリア)、酸化ジルコニウム(ZrO、ジルコニア)、酸化珪素(SiO、シリカ)、酸化イットリウム(Y、イットリア)及び酸化ランタン(La、ランタナ)及び酸化ネオジム(Nd)等の金属酸化物、ならびにこれらの固溶体又は複合酸化物が挙げられる。金属酸化物は2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、特開2013-136032号公報に記載されるような酸素吸蔵能を有するOSC材を担体として用いることが好ましい。OSC材は、排ガスの空燃比がリーンであるとき(すなわち酸素過剰側の雰囲気)には排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチであるとき(すなわち燃料過剰側の雰囲気)には吸蔵されている酸素を放出するという働きをする。このようなOSC材としては、例えば、酸化セリウム(セリア:CeO)や該セリアを含む複合酸化物(例えば、セリア-ジルコニア複合酸化物(CeO-ZrO複合酸化物)等が挙げられる。上層に含まれる担体はジルコニア(ZrO)及び/又はアルミナ(Al)を含むことが好ましい。ZrOに担持されたRhは、排ガス中のHCから水素改質反応によって水素を発生させる。この水素の還元力によって排ガス中のNOxがよりよく浄化される。Alは、ZrO複合酸化物に比べて比表面積が大きく、かつ耐久性(特に耐熱性)が高い。そのため、AlにRhを担持させることにより、担体全体としての熱安定性が向上するとともに、担体全体に適量のRhを担持させることができる。上層に含まれる担体は、多孔質であり、且つ、耐熱性に優れた金属酸化物を含むことが好ましい。 The carrier contained in the upper layer can be used without particular limitation as long as it can be used as a catalyst for ordinary exhaust gas purification, and aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina) and cerium oxide (CeO) can be used. 2 , Celia), Zirconium Oxide (ZrO 2 , Zirconia), Silicon Oxide (SiO 2 , Silica), Ittrium Oxide (Y 2 O 3 , Itria) and Lantern Oxide (La 2 O 3 , Lantana) and Neodim Oxide (Nd 2 ) Examples thereof include metal oxides such as O 3 ), and solid solutions or composite oxides thereof. Two or more kinds of metal oxides may be used in combination. For example, it is preferable to use an OSC material having an oxygen occlusion ability as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-136032 as a carrier. The OSC material occludes oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, the atmosphere on the excess oxygen side), and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich (that is, the atmosphere on the excess fuel side). It works to release the stored oxygen. Examples of such an OSC material include cerium oxide (ceria: CeO 2 ) and a composite oxide containing the ceria (for example, a ceria-zirconia composite oxide ( CeO2 - ZrO2 composite oxide)). The carrier contained in the upper layer preferably contains zirconia (ZrO 2 ) and / or alumina (Al 2 O 3 ). Rh carried on ZrO 2 generates hydrogen from HC in the exhaust gas by a hydrogen reforming reaction. The reducing power of this hydrogen purifies NOx in the exhaust gas better. Al 2 O 3 has a larger specific surface area and higher durability (particularly heat resistance) than the ZrO 2 composite oxide. By supporting Rh on Al 2 O 3 , the thermal stability of the carrier as a whole can be improved, and an appropriate amount of Rh can be supported on the entire carrier. The carrier contained in the upper layer is porous and is porous. , It is preferable to contain a metal oxide having excellent heat resistance.

本発明の触媒において、上層よりさらに下層に一層以上の層を有している場合(以下、まとめて下層という)、触媒コート層の下層は、Pd、Pt及びRhから選択される少なくとも1種の貴金属と担体とを含有することができる。触媒コート層の下層は、Pd、Pt又はRhの性能を損なわない程度に他の貴金属、例えば、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)及びオスミウム(Os)等を含んでいてもよい。Pd及びPtは主として一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の浄化性能(酸化浄化能)に寄与する。Rhは主としてNOxの浄化性能(還元浄化能)に寄与する。 When the catalyst of the present invention has one or more layers further below the upper layer (hereinafter collectively referred to as a lower layer), the lower layer of the catalyst coat layer is at least one selected from Pd, Pt and Rh. It can contain a noble metal and a carrier. The lower layer of the catalyst coat layer may contain other noble metals such as ruthenium (Ru), iridium (Ir) and osmium (Os) to the extent that the performance of Pd, Pt or Rh is not impaired. Pd and Pt mainly contribute to the purification performance (oxidative purification ability) of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC). Rh mainly contributes to the purification performance (reduction purification ability) of NOx.

上記下層に含まれる担体としては、通常の排ガス浄化用触媒に使用することができるものであれば特に制限されずに用いることができ、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、酸化セリウム(CeO、セリア)、酸化ジルコニウム(ZrO、ジルコニア)、酸化珪素(SiO、シリカ)、酸化イットリウム(Y、イットリア)及び酸化ランタン(La、ランタナ)及び酸化ネオジム(Nd)等の金属酸化物、ならびにこれらの固溶体又は複合酸化物が挙げられる。金属酸化物は2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、特開2013-136032号公報に記載されるような酸素吸蔵能を有するOSC材を担体として用いることが好ましい。OSC材は、排ガスの空燃比がリーンであるとき(すなわち酸素過剰側の雰囲気)には排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチであるとき(すなわち燃料過剰側の雰囲気)には吸蔵されている酸素を放出するという働きをする。このようなOSC材としては、例えば、酸化セリウム(セリア:CeO)や該セリアを含む複合酸化物(例えば、セリア-ジルコニア複合酸化物(CeO-ZrO複合酸化物)等が挙げられる。下層にPdが含まれる場合、担体にバリウム(Ba)が添加されてもよい。下層の担体にBaを添加することにより、PdのHC被毒が抑えられ、触媒活性の向上が図られる。また、Pd等の貴金属を担持することから比表面積の高い材料を用いることが好ましい。下層にRhが含まれる場合、担体はジルコニア(ZrO)及び/又はアルミナ(Al)を含むことが好ましい。ZrOに担持されたRhは、排ガス中のHCから水素改質反応によって水素を発生させる。この水素の還元力によって排ガス中のNOxがよりよく浄化される。Alは、ZrO複合酸化物に比べて比表面積が大きく、かつ耐久性(特に耐熱性)が高い。そのため、AlにRhを担持させることにより、担体全体としての熱安定性が向上するとともに、担体全体に適量のRhを担持させることができる。 The carrier contained in the lower layer is not particularly limited as long as it can be used as a catalyst for normal exhaust gas purification, and aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina) and cerium oxide (CeO) can be used. 2 , Celia), Zirconium Oxide (ZrO 2 , Zirconia), Silicon Oxide (SiO 2 , Silica), Ittrium Oxide (Y 2 O 3 , Itria) and Lantern Oxide (La 2 O 3 , Lantana) and Neodim Oxide (Nd 2 ) Examples thereof include metal oxides such as O 3 ), and solid solutions or composite oxides thereof. Two or more kinds of metal oxides may be used in combination. For example, it is preferable to use an OSC material having an oxygen occlusion ability as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-136032 as a carrier. The OSC material occludes oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, the atmosphere on the excess oxygen side), and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich (that is, the atmosphere on the excess fuel side). It works to release the stored oxygen. Examples of such an OSC material include cerium oxide (ceria: CeO 2 ) and a composite oxide containing the ceria (for example, a ceria-zirconia composite oxide ( CeO2 - ZrO2 composite oxide)). When Pd is contained in the lower layer, barium (Ba) may be added to the carrier. By adding Ba to the carrier in the lower layer, HC poisoning of Pd is suppressed and the catalytic activity is improved. , It is preferable to use a material having a high specific surface area because it carries a noble metal such as Pd. When Rh is contained in the lower layer, the carrier may contain zirconia (ZrO 2 ) and / or alumina (Al 2 O 3 ). Preferred. Rh carried on ZrO 2 generates hydrogen from HC in the exhaust gas by a hydrogen reforming reaction. NOx in the exhaust gas is better purified by the reducing power of this hydrogen. Al 2 O 3 is ZrO. The specific surface area is larger and the durability (particularly heat resistance) is higher than that of the two composite oxides. Therefore, by supporting Rh on Al 2 O 3 , the thermal stability of the carrier as a whole is improved and the carrier is used. An appropriate amount of Rh can be supported on the whole.

上記下層に含まれるPd、Pt及びRhから選択される少なくとも1種の貴金属の含有量の合計は、十分な触媒活性を得られる限り特に制限されず、必要に応じた量を添加することができる。 The total content of at least one noble metal selected from Pd, Pt and Rh contained in the lower layer is not particularly limited as long as sufficient catalytic activity can be obtained, and an appropriate amount can be added. ..

本発明は、基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒の製造方法にも関し、排ガスに接触する触媒コート層の上層を、以下の工程:(a)Rh及びPdと担体とを含むスラリーを用いて触媒コート層を形成する工程;及び(b)工程(a)で形成した触媒コート層にPdを含有する水溶液を吸水させて上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を形成する工程を含む方法により形成することを含み、Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在し、上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上7.0以下であり、かつ上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは工程(a)において担体に担持されたPd量を表し、Bは工程(b)において上層に吸水担持されたPd量を表す)が満たされていることを特徴とする(以下、本発明の製造方法ともいう)。本発明の製造方法によれば、式(1)を満たす量(質量比)でPdを担持する工程(a)及び(b)を含むことにより、NOx浄化能を低下させることなく広い温度領域でHC浄化能が向上された排ガス浄化用触媒を得ることができる。本発明の製造方法は本発明の触媒の製造に適しており、別段の記載がない限り、各構成要件の好ましい態様は本発明の触媒について上述した記載を引用するものとする。
The present invention also relates to a method for producing a catalyst for purifying exhaust gas, which comprises a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material. a) A step of forming a catalyst coat layer using a slurry containing Rh and Pd and a carrier; and (b) the catalyst coat layer formed in step (a) is allowed to absorb water containing an aqueous solution containing Pd to absorb water from the other upper layers. It includes forming by a method including a step of forming a Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than the site, and 65% by mass or more of Pd contained in the Pd outermost surface layer is relatively relative to the substrate surface. It exists in a layer from the surface of the distant outermost surface layer of Pd to a thickness of 50% of the upper layer, and in the upper layer, the mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) is 0.5 or more and 7.0 or less, and in the upper layer. The following formula (1):
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier in the step (a), and B represents the amount of Pd carried on the upper layer by absorbing water in the step (b)). Hereinafter, it is also referred to as the manufacturing method of the present invention). According to the production method of the present invention, by including the steps (a) and (b) of supporting Pd in an amount (mass ratio) satisfying the formula (1), the NOx purification ability is not deteriorated in a wide temperature range. An exhaust gas purification catalyst having an improved HC purification ability can be obtained. The production method of the present invention is suitable for the production of the catalyst of the present invention, and unless otherwise specified, the preferred embodiments of the respective constituent requirements shall cite the above-mentioned description of the catalyst of the present invention.

上記工程(a)において、Rh及びPdと担体とを含むスラリーを基材表面又は下層表面にコーティングして触媒コート層を形成する。スラリーは、担体粉末に予めPd等を直接担持した触媒粉末を含むものであってもよい。担体にPdを担持させる方法としては特に制限されない。例えば、担体粉末を、パラジウム塩(例えば硝酸塩)やパラジウム錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液に含浸させる方法が挙げられる。上層をコーティングにより形成するプロセスにおいて、下層の表面にスラリーを適当に密着させるため、スラリーにはバインダーを含有させることが好ましい。バインダーとしては、例えばアルミナゾル、シリカゾル等の使用が好ましい。スラリーの粘度は、該スラリーが基材(例えばハニカム基材)のセル内へ容易に流入し得るように適宜調整するとよい。 In the above step (a), a slurry containing Rh and Pd and a carrier is coated on the surface of the base material or the surface of the lower layer to form a catalyst coat layer. The slurry may contain a catalyst powder in which Pd or the like is directly supported on the carrier powder in advance. The method for supporting Pd on the carrier is not particularly limited. For example, a method of impregnating a carrier powder with an aqueous solution containing a palladium salt (for example, nitrate) or a palladium complex (for example, a tetraammine complex) can be mentioned. In the process of forming the upper layer by coating, it is preferable that the slurry contains a binder in order to appropriately adhere the slurry to the surface of the lower layer. As the binder, for example, alumina sol, silica sol and the like are preferably used. The viscosity of the slurry may be appropriately adjusted so that the slurry can easily flow into the cell of the substrate (for example, the honeycomb substrate).

上記上層の成形量(コート量)は特に制限されないが、例えば、基材容量1リットル当たり、20g~200g程度であることが好ましい。上層の成形量(コート量)をこのような範囲とすることにより、担持されているRh及びPdの粒成長を防ぎ、また、基材のセル内を排気ガスが通過する際の圧力損失の上昇を防ぐことができる。 The molding amount (coating amount) of the upper layer is not particularly limited, but is preferably about 20 g to 200 g per 1 liter of the base material capacity, for example. By setting the molding amount (coating amount) of the upper layer in such a range, the grain growth of the supported Rh and Pd is prevented, and the pressure loss when the exhaust gas passes through the cell of the base material is increased. Can be prevented.

基材表面又は下層表面にコーティングされたスラリーの乾燥条件は基材又は担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には80℃~150℃程度(例えば100℃~130℃)で1時間~10時間程度であり、焼成条件は約300℃~800℃程度(例えば400℃~600℃)で約1時間~4時間程度である。 The drying conditions of the slurry coated on the surface of the base material or the surface of the lower layer depend on the shape and size of the base material or the carrier, but are typically about 80 ° C. to 150 ° C. (for example, 100 ° C. to 130 ° C.) for 1 hour. The firing conditions are about 300 ° C. to 800 ° C. (for example, 400 ° C. to 600 ° C.) for about 1 hour to 4 hours.

上記工程(b)において、工程(a)で形成した触媒コート層にPdを含有する水溶液(Pd水溶液)を吸水させて上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を形成する。Pd水溶液を吸水させるにあたっては、上述したように上層を基材表面又は下層表面にコーティングし、乾燥・焼成後、それにパラジウム塩(例えば硝酸塩)やパラジウム錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液を吸水させることが好ましい。Pd水溶液の吸水は、上層表面に対して、コート法、含浸法、噴霧法により行うことができる。いずれの方法であっても、上層中に、上層の他の部位より相対的にPd濃度が高い領域を形成し、Pd最表面層とすればよい。Pd水溶液は、Pd溶液中に硝酸(他に酢酸、クエン酸等、酸種は制限されない)を添加することにより調製することができる。Pd水溶液の濃度や量は、表層Pdとして上層に担持すべきPd量及び担持する上層のコート量等に基づき、当業者であれば適宜設定することができる。上層におけるPdの担持量は、使用するPd水溶液のpHを適宜調整することにより調節することができる。例えば、Pd水溶液のpHを1未満とすると、一般的にpHが低くなると上層材料へのPdの吸着が阻害され、Pd水溶液が深くまで浸透するため、結果として、Pd最表面層が上層の深くまで形成されることにより、Pd最表面層に含有されるPdの約65質量%が、表面層に存在するようにPdを担持することができる。また、Pd水溶液のpHを1以上かつ2以下とすると、上層材料へのPdの吸着が阻害されないため、結果として、Pd最表面層がpH1未満の場合より上層の浅い部分まで形成されることにより、Pd最表面層に含有されるPdの約85質量%以上が、表面層に存在するようにPdを担持することができる。 In the above step (b), the catalyst coat layer formed in the step (a) is made to absorb an aqueous solution containing Pd (Pd aqueous solution) to form a Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer. do. In absorbing the Pd aqueous solution, the upper layer is coated on the surface of the base material or the surface of the lower layer as described above, and after drying and firing, an aqueous solution containing a palladium salt (for example, nitrate) or a palladium complex (for example, tetraammine complex) is added thereto. It is preferable to absorb water. The water absorption of the Pd aqueous solution can be performed on the upper surface by a coating method, an impregnation method, or a spraying method. In either method, a region having a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer may be formed in the upper layer to form the Pd outermost surface layer. The Pd aqueous solution can be prepared by adding nitric acid (other acid species such as acetic acid and citric acid are not limited) to the Pd solution. The concentration and amount of the Pd aqueous solution can be appropriately set by those skilled in the art based on the amount of Pd to be supported on the upper layer as the surface layer Pd, the amount of the coating on the upper layer to be supported, and the like. The amount of Pd supported on the upper layer can be adjusted by appropriately adjusting the pH of the Pd aqueous solution used. For example, when the pH of the Pd aqueous solution is less than 1, generally when the pH is low, the adsorption of Pd to the upper layer material is inhibited and the Pd aqueous solution penetrates deeply. As a result, the Pd outermost layer is deep in the upper layer. By being formed up to, about 65% by mass of Pd contained in the outermost surface layer of Pd can carry Pd so as to be present in the surface layer. Further, when the pH of the Pd aqueous solution is 1 or more and 2 or less, the adsorption of Pd to the upper layer material is not inhibited, and as a result, the outermost surface layer of Pd is formed to a shallower portion than when the pH is less than 1. , Pd can be supported so that about 85% by mass or more of Pd contained in the outermost surface layer of Pd is present in the surface layer.

Pd最表面層の乾燥条件は基材又は担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には80℃~150℃程度(例えば100℃~130℃)で1時間~10時間程度であり、焼成条件は約300℃~800℃程度(例えば400℃~600℃)で約1時間~4時間程度である。 The drying conditions of the outermost surface layer of Pd depend on the shape and size of the base material or the carrier, but are typically about 1 hour to 10 hours at about 80 ° C. to 150 ° C. (for example, 100 ° C. to 130 ° C.). The firing conditions are about 300 ° C. to 800 ° C. (for example, 400 ° C. to 600 ° C.) for about 1 hour to 4 hours.

本発明の製造方法は、工程(a)の前に下層を形成する工程(c)を含んでもよい。下層の形成にあたっては、担体粉末を含むスラリーを基材(例えばハニカム基材)の表面にコーティングし、それにRh等を担持させてもよいし、担体粉末に予めRh等を担持した触媒粉末を含むスラリーを基材の表面にコーティングしてもよい。 The production method of the present invention may include a step (c) of forming a lower layer before the step (a). In forming the lower layer, a slurry containing the carrier powder may be coated on the surface of the base material (for example, a honeycomb base material) and Rh or the like may be supported on the surface, or the carrier powder may contain a catalyst powder in which Rh or the like is previously supported. The slurry may be coated on the surface of the substrate.

上記下層の担体にRh等の貴金属を担持させる方法としては特に制限されない。例えば、担体粉末を、ロジウム塩(例えば硝酸塩)やロジウム錯体(例えば、テトラアンミン錯体)を含有する水溶液に含浸させる方法が挙げられる。 The method of supporting a noble metal such as Rh on the carrier of the lower layer is not particularly limited. For example, a method of impregnating a carrier powder with an aqueous solution containing a rhodium salt (for example, nitrate) or a rhodium complex (for example, a tetraammine complex) can be mentioned.

上記下層をコーティングにより形成するプロセスにおいて、基材の表面にスラリーを適当に密着させるため、スラリーにはバインダーを含有させることが好ましい。バインダーとしては、例えばアルミナゾル、シリカゾル等の使用が好ましい。スラリーの粘度は、該スラリーが基材(例えばハニカム基材)のセル内へ容易に流入し得るように適宜調整するとよい。 In the process of forming the lower layer by coating, it is preferable that the slurry contains a binder in order to appropriately adhere the slurry to the surface of the base material. As the binder, for example, alumina sol, silica sol and the like are preferably used. The viscosity of the slurry may be appropriately adjusted so that the slurry can easily flow into the cell of the substrate (for example, the honeycomb substrate).

上記下層の成形量(コート量)は特に制限されないが、例えば、基材容量1リットル当たり、20g~200g程度であることが好ましい。下層の成形量(コート量)をこのような範囲とすることにより、担持されている貴金属の粒成長を防ぎ、また、基材のセル内を排気ガスが通過する際の圧力損失の上昇を防ぐことができる。 The molding amount (coating amount) of the lower layer is not particularly limited, but is preferably about 20 g to 200 g per 1 liter of the base material capacity, for example. By setting the molding amount (coating amount) of the lower layer in such a range, the grain growth of the supported precious metal is prevented, and the pressure loss when the exhaust gas passes through the cell of the base material is prevented from increasing. be able to.

基材の表面にコーティングされたスラリーの乾燥条件は基材又は担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には80℃~150℃程度(例えば100℃~130℃)で1時間~10時間程度であり、焼成条件は約300℃~800℃程度(例えば400℃~600℃)で約1時間~4時間程度である。 The drying conditions of the slurry coated on the surface of the base material depend on the shape and size of the base material or the carrier, but are typically about 80 ° C. to 150 ° C. (for example, 100 ° C. to 130 ° C.) for 1 hour to 10 ° C. The firing conditions are about 300 ° C. to 800 ° C. (for example, 400 ° C. to 600 ° C.) for about 1 hour to 4 hours.

本発明の触媒は、加速時などの吸入空気量が多い条件、具体的にはGa条件が、好ましくは20g/s~100g/s、さらに好ましくは30g/s~100g/sのもとで高い浄化性能を発揮することができる。また本発明の触媒は、空燃比A/Fが特にリッチである条件、具体的にはA/Fが、好ましくは13.5~14.6、さらに好ましくは14.0~14.6のもとで高い浄化性能を発揮することができる。 The catalyst of the present invention has a large amount of intake air such as during acceleration, specifically, Ga conditions are high, preferably under 20 g / s to 100 g / s, and more preferably 30 g / s to 100 g / s. It can demonstrate purification performance. Further, the catalyst of the present invention has a condition in which the air-fuel ratio A / F is particularly rich, specifically, the A / F is preferably 13.5-14.6, more preferably 14.0 to 14.6. High purification performance can be demonstrated.

本発明の触媒は、広い温度範囲、例えば400℃以上において、NOx浄化能との背反なくHC浄化能が向上されている。本発明の触媒は、耐久試験後に、450℃におけるNOx浄化率が、好ましくは98.60%以上、さらに好ましくは98.80%以上である。本発明の触媒は、耐久試験後に、500℃におけるNOx浄化率が、好ましくは95.80%以上、さらに好ましくは96.00%以上である。また、本発明の触媒は、耐久試験後に、450℃におけるHC浄化率が、好ましくは77.50%以上、さらに好ましくは77.60%以上である。本発明の触媒は、耐久試験後に、500℃におけるHC浄化率が、好ましくは80.60%以上、さらに好ましくは81.00%以上である。ここで、NOx浄化率及びHC浄化率の測定は、例えば下記[II-3.性能評価]に記載された方法により行うことができる。 The catalyst of the present invention has improved HC purification ability in a wide temperature range, for example, 400 ° C. or higher, without conflicting with NOx purification ability. After the durability test, the catalyst of the present invention has a NOx purification rate of preferably 98.60% or more, more preferably 98.80% or more at 450 ° C. After the durability test, the catalyst of the present invention has a NOx purification rate of preferably 95.80% or more, more preferably 96.00% or more at 500 ° C. Further, the catalyst of the present invention has an HC purification rate at 450 ° C. of preferably 77.50% or more, more preferably 77.60% or more after the durability test. After the durability test, the catalyst of the present invention has an HC purification rate at 500 ° C. of preferably 80.60% or more, more preferably 81.00% or more. Here, the measurement of the NOx purification rate and the HC purification rate is, for example, as follows [II-3. Performance evaluation] can be used.

ここで、「耐久試験」とは、試験対象となる触媒等を、混合気を燃焼することにより発生する排ガス雰囲気若しくはその排ガスを模したガス組成を有するガス雰囲気に、800~1100℃程度の温度で1~70時間晒すことによって行われる試験のことをいう。尚、「耐久試験」は、通常排ガス浄化用触媒の耐久性を評価するために行われるものである。「耐久試験」は、例えば下記[II-2.耐久試験]に記載された方法により行うことができる。 Here, the "durability test" means that the catalyst or the like to be tested has a temperature of about 800 to 1100 ° C. in an exhaust gas atmosphere generated by burning the air-fuel mixture or a gas atmosphere having a gas composition imitating the exhaust gas. It is a test performed by exposing for 1 to 70 hours. The "durability test" is usually performed to evaluate the durability of the exhaust gas purification catalyst. The "durability test" is, for example, the following [II-2. It can be performed by the method described in [Durability test].

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

<I.触媒の作製>
[I-1.原料]
(1)担体として使用した原料は以下の通りである:
材料1(Al
La複合化Alを使用した。La:1wt%~10wt%。
材料2(ACZ)
Al-CeO-ZrO複合酸化物を使用した。CeO:15~30wt%。Nd、La3、が微量添加され、高耐熱化が施されたもの。
材料3(CZ)
CeO-ZrOの複合酸化物を使用した。CeO:20~60wt%。La3、が微量添加され、高耐熱化が施されたもの。
(2)基材として使用した原料は以下の通りである:
700cc(600セル六角、壁厚2mil(ミリインチ))のコージェライトハニカム基材(基材長84mm)を使用した。
<I. Preparation of catalyst>
[I-1. material]
(1) The raw materials used as the carrier are as follows:
Material 1 (Al 2 O 3 )
La 2 O 3 complex Al 2 O 3 was used. La 2 O 3 : 1 wt% to 10 wt%.
Material 2 (ACZ)
An Al 2O 3 -CeO 2 -ZrO 2 composite oxide was used. CeO 2 : 15-30 wt%. Nd 2 O 3 , La 2 O 3, and Y 2 O 3 are added in a small amount to improve heat resistance.
Material 3 (CZ)
A composite oxide of CeO2 - ZrO2 was used. CeO 2 : 20-60 wt%. La 2 O 3 and Y 2 O 3 are added in a small amount to improve heat resistance.
(2) The raw materials used as the base material are as follows:
A 700 cc (600 cell hexagon, wall thickness 2 mil (milli inch)) cordierite honeycomb substrate (base material length 84 mm) was used.

[I-2.触媒の作製]
<比較例1>
第3層:Pd/ACZ+Al
第2層:Rh/Al+Al+CZ
第1層(上層):Rb/Al+Al+CZ+表層Pd
[I-2. Preparation of catalyst]
<Comparative Example 1>
Third layer: Pd / ACZ + Al 2 O 3
Second layer: Rh / Al 2 O 3 + Al 2 O 3 + CZ
First layer (upper layer): Rb / Al 2 O 3 + Al 2 O 3 + CZ + surface layer Pd

第3層:
硝酸Pdを用いて、Pdを材料2に担時したPd/ACZ(材料4)を調製した。担時方法は含浸法を用いた。次に、Pd/ACZ(材料4)、Al(材料1)、硫酸Ba、Al系バインダーを投入し懸濁した[スラリー1]を調製した。さらに、調製した[スラリー1]を基材へ流し込み、ブロアーで不要分を吹き払うことで、基材壁面に排ガス上流側の端部(Fr)より30mm以上となるように材料をコーティングした。その際のコーティング材料は、基材容量に対して、Pdが0.6g/L、Al(材料1)が30g/L、ACZ(材料2)が40g/L、硫酸Baが5g/Lとなる。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。
Third layer:
Using nitric acid Pd, Pd / ACZ (material 4) carrying Pd on material 2 was prepared. The impregnation method was used as the carrying method. Next, Pd / ACZ (material 4), Al 2 O 3 (material 1), sulfuric acid Ba, and Al 2 O 3 system binder were added to prepare a suspended [slurry 1]. Further, the prepared [slurry 1] was poured into the base material, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the wall surface of the base material with the material so as to be 30 mm or more from the end portion (Fr) on the upstream side of the exhaust gas. At that time, the coating material had Pd of 0.6 g / L, Al 2 O 3 (material 1) of 30 g / L, ACZ (material 2) of 40 g / L, and sulfuric acid Ba of 5 g / L with respect to the substrate capacity. It becomes L. Finally, after removing the water for 2 hours in a dryer kept at 120 ° C., baking was added at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace.

第2層:
同様に硝酸Rhを用いて、Rhを材料1に担時したRh/Al(材料5)を調製した。Rh/Al(材料5)、Al(材料1)、CZ(材料3)、Al系バインダーを投入し懸濁した[スラリー2]を調製した。調製したRhスラリー[スラリー2]を第3層を塗布した基材へ流し込み、ブロアーで不要分を吹き払うことで、基材壁面に排ガス下流側の端部(Rr)から60mm以上となるように材料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0.13g/L、Al(材料1)が100g/L、CZ(材料3)が50g/Lとなる。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。
Second layer:
Similarly, using Rh nitrate, Rh / Al 2 O 3 (material 5) carrying Rh on the material 1 was prepared. [Slurry 2] was prepared by adding Rh / Al 2 O 3 (material 5), Al 2 O 3 (material 1), CZ (material 3), and Al 2 O 3 binder. The prepared Rh slurry [slurry 2] is poured into the base material coated with the third layer, and the unnecessary portion is blown off with a blower so that the wall surface of the base material is 60 mm or more from the end (Rr) on the downstream side of the exhaust gas. The material was coated. At that time, the coating material has Rh of 0.13 g / L, Al 2 O 3 (material 1) of 100 g / L, and CZ (material 3) of 50 g / L with respect to the substrate capacity. Finally, after removing the water for 2 hours in a dryer kept at 120 ° C., baking was added at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace.

第1層(上層):
同様に硝酸Rhを用いて、Rhを材料1に担時したRh/Al(材料6)を調製した。Rh/Al(材料6)、Al(材料1)、CZ(材料3)、Al系バインダーを投入し懸濁した[スラリー3]を調製した。調製したRhスラリー[スラリー3]を第2及び3層を塗布した基材へ流し込み、ブロアーで不要分を吹き払うことで、基材壁面にFrから60mm以上となるように材料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0.13g/L、Al(材料6)が20g/L、Al(材料1)が30g/L、CZ(材料3)が60g/Lとなる。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。
First layer (upper layer):
Similarly, using Rh nitrate, Rh / Al 2 O 3 (material 6) carrying Rh on the material 1 was prepared. [Slurry 3] was prepared by adding Rh / Al 2 O 3 (material 6), Al 2 O 3 (material 1), CZ (material 3), and Al 2 O 3 binder. The prepared Rh slurry [slurry 3] was poured into the base material coated with the second and third layers, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the base material wall surface with the material so as to be 60 mm or more from Fr. At that time, the coating materials had Rh of 0.13 g / L, Al 2 O 3 (material 6) of 20 g / L, Al 2 O 3 (material 1) of 30 g / L, and CZ (material 1) with respect to the substrate capacity. Material 3) is 60 g / L. Finally, after removing the water for 2 hours in a dryer kept at 120 ° C., baking was added at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace.

その後、基材のFrより硝酸Pd水溶液を吸水させ、ブロアーで不要分を吹き払うことで、第1層にPdをコーティングした。その際、コーティングしたPdの長さが基材長に対して60mmとなるように調整した。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。その際、第1層に配置されたPdは基材容量に対して0.4g/Lとなる。尚、吸水させたPd溶液のpHを1以上かつ2以下とすることにより、Pd最表面層に含有される約85質量%が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在するように条件を調整した。このようにPd溶液のpH制御により、上層に配置されたPdを表層Pdと定義する。
また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
Then, an aqueous solution of nitric acid Pd was absorbed from Fr of the base material, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the first layer with Pd. At that time, the length of the coated Pd was adjusted to be 60 mm with respect to the length of the base material. Finally, after removing the water for 2 hours in a dryer kept at 120 ° C., baking was added at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace. At that time, the Pd arranged in the first layer is 0.4 g / L with respect to the capacity of the base material. By setting the pH of the absorbed Pd solution to 1 or more and 2 or less, about 85% by mass contained in the Pd outermost surface layer is from the surface to the upper layer of the Pd outermost surface layer, which is relatively far from the surface of the base material. The conditions were adjusted to be present in layers up to 50% thick. By controlling the pH of the Pd solution in this way, the Pd arranged in the upper layer is defined as the surface layer Pd.
The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<比較例2>
第3層:
比較例1と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例1と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
[スラリー3]の代わりに下記[スラリー4]を用いて基材壁面をコーティングし、硝酸Pd水溶液を吸水させなかったこと以外は比較例1と同様に第1層を形成した。
Rhを材料1に担時したRh/Al(材料6)を調製し、Pdを材料3に担持したPd/CZ(材料7)を調製した。Rh/Al(材料6)、Pd/CZ(材料7)、Al(材料1)、Al系バインダーを投入し懸濁した[スラリー4]を調製した。調製したRhスラリー[スラリー4]を第2及び3層を塗布した基材へ流し込み、ブロアーで不要分を吹き払うことで、基材壁面にFrから60mm以上となるように材料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0.13g、Al(材料6)が20g/L、Pdが0.4g/L、Al(材料1)が30g/L、CZ(材料3)が60g/Lとなる。尚、Pd/CZ(材料7)は上層中に均一な濃度分布で配置されている。このPdを均一Pdと定義する。
また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Comparative Example 2>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 1.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 1.
First layer (upper layer):
The wall surface of the base material was coated with the following [slurry 4] instead of [slurry 3] to form the first layer in the same manner as in Comparative Example 1 except that the aqueous solution of nitric acid Pd was not absorbed.
Rh / Al 2 O 3 (material 6) carrying Rh on the material 1 was prepared, and Pd / CZ (material 7) supporting Pd on the material 3 was prepared. [Slurry 4] was prepared by adding Rh / Al 2 O 3 (material 6), Pd / CZ (material 7), Al 2 O 3 (material 1), and Al 2 O 3 binder. The prepared Rh slurry [slurry 4] was poured into the base material coated with the second and third layers, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the base material wall surface with the material so as to be 60 mm or more from Fr. At that time, the coating material had Rh of 0.13 g, Al 2 O 3 (material 6) of 20 g / L, Pd of 0.4 g / L, and Al 2 O 3 (material 1) with respect to the substrate capacity. 30 g / L and CZ (material 3) are 60 g / L. The Pd / CZ (material 7) is arranged in the upper layer with a uniform concentration distribution. This Pd is defined as a uniform Pd.
The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<実施例1>
第3層:
比較例2と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例2と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
[スラリー4]の代わりに下記[スラリー5]を用いて基材壁面をコーティングし、硝酸Pd水溶液を吸水させたこと以外は比較例2と同様に第1層を形成した。
Rhを材料1に担時したRh/Al(材料6)を調製し、Pdを材料3に担持したPd/CZ(材料8)を調製した。Rh/Al(材料6)、Pd/CZ(材料8)、Al(材料1)、Al系バインダーを投入し懸濁した[スラリー5]を調製した。調製したRhスラリー[スラリー5]を第2及び3層を塗布した基材へ流し込み、ブロアーで不要分を吹き払うことで、基材壁面にFrから60mm以上となるように材料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0.13g/L、Al(材料6)が20g/L、Pdが0.04g/L、Al(材料1)が30g/L、CZ(材料3)が60g/Lとなる。尚、Pd/CZ(材料8)は上層中に均一な濃度分布で配置されている。
その後、基材のFrより硝酸Pd水溶液を吸水させ、ブロアーで不要分を吹き払うことで、第1層にPdをコーティングした。その際、コーティングしたPdの長さが基材長に対して60mmとなるように調整した。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。その際、第1層に配置されたPdは基材容量に対して0.36g/Lとなる。尚、吸水させたPd溶液のpHを1以上かつ2以下とすることにより、Pd最表面層に含有される約85質量%が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在するように条件を調整した。このように、基材容量に対して、均一Pdを0.04g/L、表層Pdを0.36g/L配置した。上層のPd量に対する表層Pd量の比率は、0.9となる(0.36/(0.04+0.36)=0.9)。
また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Example 1>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
First layer (upper layer):
The wall surface of the base material was coated with the following [slurry 5] instead of [slurry 4] to form the first layer in the same manner as in Comparative Example 2 except that the aqueous solution of nitric acid Pd was absorbed.
Rh / Al 2 O 3 (material 6) carrying Rh on the material 1 was prepared, and Pd / CZ (material 8) supporting Pd on the material 3 was prepared. [Slurry 5] was prepared by adding Rh / Al 2 O 3 (material 6), Pd / CZ (material 8), Al 2 O 3 (material 1), and Al 2 O 3 binder. The prepared Rh slurry [slurry 5] was poured into the base material coated with the second and third layers, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the base material wall surface with the material so as to be 60 mm or more from Fr. At that time, the coating materials had Rh of 0.13 g / L, Al 2 O 3 (material 6) of 20 g / L, Pd of 0.04 g / L, and Al 2 O 3 (material 1) with respect to the substrate capacity. ) Is 30 g / L, and CZ (material 3) is 60 g / L. The Pd / CZ (material 8) is arranged in the upper layer with a uniform concentration distribution.
Then, an aqueous solution of nitric acid Pd was absorbed from Fr of the base material, and the unnecessary portion was blown off with a blower to coat the first layer with Pd. At that time, the length of the coated Pd was adjusted to be 60 mm with respect to the length of the base material. Finally, after removing the water for 2 hours in a dryer kept at 120 ° C., baking was added at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace. At that time, the Pd arranged in the first layer is 0.36 g / L with respect to the capacity of the base material. By setting the pH of the absorbed Pd solution to 1 or more and 2 or less, about 85% by mass contained in the Pd outermost surface layer is from the surface to the upper layer of the Pd outermost surface layer, which is relatively far from the surface of the base material. The conditions were adjusted to be present in layers up to 50% thick. In this way, the uniform Pd was arranged at 0.04 g / L and the surface layer Pd was arranged at 0.36 g / L with respect to the substrate capacity. The ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.9 (0.36 / (0.04 + 0.36) = 0.9).
The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<実施例2>
第3層:
比較例2と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例2と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
基材容量に対して、均一Pdが0.1g/Lとなるように調製したスラリーを用い、硝酸Pd水溶液を吸水させることにより表層Pdを0.3g/L配置したこと以外は実施例1と同様に第1層を形成した。故に上層のPd量に対する表層Pd量の比率は、0.75となる(0.3/(0.1+0.3)=0.75)。また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Example 2>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
First layer (upper layer):
Example 1 except that the surface layer Pd was arranged at 0.3 g / L by absorbing water with an aqueous solution of nitric acid Pd using a slurry prepared so that the uniform Pd was 0.1 g / L with respect to the substrate capacity. Similarly, the first layer was formed. Therefore, the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.75 (0.3 / (0.1 + 0.3) = 0.75). The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<実施例3>
第3層:
比較例2と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例2と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
基材容量に対して、均一Pdが0.2g/Lとなるように調製したスラリーを用い、硝酸Pd水溶液を吸水させることにより表層Pdを0.2g/L配置したこと以外は実施例1と同様に第1層を形成した。故に上層のPd量に対する表層Pd量の比率は、0.5となる(0.2/(0.2+0.2)=0.5)。また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Example 3>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
First layer (upper layer):
Example 1 and Example 1 except that the surface layer Pd was arranged at 0.2 g / L by absorbing water with an aqueous solution of nitric acid Pd using a slurry prepared so that the uniform Pd was 0.2 g / L with respect to the substrate capacity. Similarly, the first layer was formed. Therefore, the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.5 (0.2 / (0.2 + 0.2) = 0.5). The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<比較例3>
第3層:
比較例2と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例2と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
基材容量に対して、均一Pdが0.24g/Lとなるように調製したスラリーを用い、硝酸Pd水溶液を吸水させることにより表層Pdを0.16g/L配置したこと以外は実施例1と同様に第1層を形成した。故に上層のPd量に対する表層Pd量の比率は、0.4となる(0.16/(0.24+0.16)=0.4)。また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Comparative Example 3>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
First layer (upper layer):
Example 1 except that the surface layer Pd was arranged at 0.16 g / L by absorbing water with an aqueous solution of nitric acid Pd using a slurry prepared so that the uniform Pd was 0.24 g / L with respect to the substrate capacity. Similarly, the first layer was formed. Therefore, the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.4 (0.16 / (0.24 + 0.16) = 0.4). The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<比較例4>
第3層:
比較例2と同様に第3層を形成した。
第2層:
比較例2と同様に第2層を形成した。
第1層(上層):
基材容量に対して、均一Pdが0.3g/Lとなるように調製したスラリーを用い、硝酸Pd水溶液を吸水させることにより表層Pdを0.1g/L配置したこと以外は実施例1と同様に第1層を形成した。故に上層のPd量に対する表層Pd量の比率は、0.25となる。(0.3/(0.3+0.1)=0.25)。また、上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は3.1である。
<Comparative Example 4>
Third layer:
The third layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
Second layer:
The second layer was formed in the same manner as in Comparative Example 2.
First layer (upper layer):
Example 1 except that the surface layer Pd was arranged at 0.1 g / L by absorbing water with an aqueous solution of nitric acid Pd using a slurry prepared so that the uniform Pd was 0.3 g / L with respect to the substrate capacity. Similarly, the first layer was formed. Therefore, the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.25. (0.3 / (0.3 + 0.1) = 0.25). The mass ratio (Pd / Rh) of Pd to Rh in the upper layer is 3.1.

<II.触媒の評価方法>
[II-1.物性評価]
物性評価は、各触媒(耐久試験後)を所定のサイズに切り出し、樹脂埋め後、研磨、Au蒸着し、FE-EPMA(JXA-8530F JEOL製)を用いて行った。
具体的には、表面層に存在するPd量の割合は、FE-EPMAで触媒コート層を観察し、触媒コート層断面の厚さ方向に対してPdのライン分析を行い、Pd最表面層にあるPd量と、表面から上層の厚さ50%までの範囲にあるPd元素を積算することにより得た上層の上半分にあるPd量とから算出した。
上層におけるRhに対するPdの質量比(Pd/Rh)は、上層コーティング層に担持したPd(均一Pdと表層Pdとの合計量)と上層コーティング層に担持したRhの比率により算出した。
<II. Catalyst evaluation method >
[II-1. Evaluation of the physical properties]
The physical properties were evaluated by cutting out each catalyst (after the durability test) to a predetermined size, embedding it in a resin, polishing it, depositing it in Au, and using FE-EPMA (manufactured by JXA-8530F JEOL).
Specifically, the ratio of the amount of Pd present in the surface layer is determined by observing the catalyst coat layer with FE-EPMA and performing line analysis of Pd in the thickness direction of the cross section of the catalyst coat layer to obtain the Pd outermost surface layer. It was calculated from a certain amount of Pd and the amount of Pd in the upper half of the upper layer obtained by integrating Pd elements in the range from the surface to the thickness of the upper layer up to 50%.
The mass ratio of Pd to Rh in the upper layer (Pd / Rh) was calculated by the ratio of Pd carried on the upper coating layer (total amount of uniform Pd and surface layer Pd) to Rh carried on the upper coating layer.

[II-2.耐久試験]
各触媒について、実際のエンジンを用いて耐久試験を実施した。具体的には、各触媒をV型8気筒エンジンの排気系にそれぞれ装着し、触媒床温950℃で50時間にわたり、ストイキ及びリーンの各雰囲気の排ガスを一定時間(3:1の比率)ずつ繰り返して流すことにより行った。
[II-2. An endurance test]
A durability test was carried out for each catalyst using an actual engine. Specifically, each catalyst is attached to the exhaust system of a V8 engine, and the exhaust gas in each atmosphere of stoichiometric and lean is discharged for a certain period of time (3: 1 ratio) at a catalyst floor temperature of 950 ° C. for 50 hours. It was done by repeating the flow.

[II-3.性能評価]
各触媒の活性を、L4エンジンを用いて評価した。
T50評価:空燃比(A/F)14.4の排ガスを供給し、高Ga条件(Ga=35g/s)での昇温特性(~500℃)を評価した。入りガス温度が450℃及び500℃となった際の浄化率により触媒活性を評価した。
[II-3. Performance evaluation]
The activity of each catalyst was evaluated using an L4 engine.
T50 evaluation: Exhaust gas having an air-fuel ratio (A / F) of 14.4 was supplied, and the temperature rise characteristic (~ 500 ° C.) under high Ga conditions (Ga = 35 g / s) was evaluated. The catalytic activity was evaluated by the purification rate when the entering gas temperature was 450 ° C. and 500 ° C.

<III.触媒の評価結果>
上記[II-1.物性評価]及び[II-3.性能評価]により得られた各触媒の評価結果を表1に示す。
<III. Catalyst evaluation results>
The above [II-1. Physical property evaluation] and [II-3. The evaluation results of each catalyst obtained by [Performance evaluation] are shown in Table 1.

Figure 0007084190000001
Figure 0007084190000001

耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての、上層のPd量に対する表層Pd量の比率と450℃でのHC浄化率との関係を図2に示す。図2より上層のPd量に対する表層Pd量の比率(B/(A+B))が0.5~0.9である実施例1-3の触媒は、Pd最表面層にのみPdが存在する比較例1の触媒(A=0)、上層にPdが均一に存在する比較例2の触媒(B=0)、Pd量に対する表層Pd量の比率が小さい比較例3及び4の触媒と比較してHC浄化率が向上していることがわかる。 FIG. 2 shows the relationship between the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount and the HC purification rate at 450 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. From FIG. 2, the catalyst of Example 1-3 in which the ratio (B / (A + B)) of the surface layer Pd amount to the Pd amount of the upper layer is 0.5 to 0.9 is a comparison in which Pd is present only in the outermost surface layer of Pd. Compared with the catalyst of Example 1 (A = 0), the catalyst of Comparative Example 2 in which Pd is uniformly present in the upper layer (B = 0), and the catalysts of Comparative Examples 3 and 4 in which the ratio of the amount of surface layer Pd to the amount of Pd is small. It can be seen that the HC purification rate is improved.

耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての、上層のPd量に対する表層Pd量の比率と500℃でのHC浄化率との関係を図3に示す。図3より上層のPd量に対する表層Pd量の比率(B/(A+B))が0.5~0.9である実施例1-3の触媒は、HC浄化率が十分に高いことがわかる。 FIG. 3 shows the relationship between the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount and the HC purification rate at 500 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. From FIG. 3, it can be seen that the catalyst of Example 1-3 in which the ratio (B / (A + B)) of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount is 0.5 to 0.9 has a sufficiently high HC purification rate.

耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての、上層のPd量に対する表層Pd量の比率と450℃でのNOx浄化率との関係を図4に示す。図4より上層のPd量に対する表層Pd量の比率(B/(A+B))が0.25以上である場合十分高いNOx浄化能を有し、よって図2の結果と合わせると実施例1-3の触媒は、シフト反応領域である450℃においてNOx浄化率との背反なくHC浄化率が十分に高いことがわかる。 FIG. 4 shows the relationship between the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount and the NOx purification rate at 450 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. When the ratio (B / (A + B)) of the surface layer Pd amount to the Pd amount of the upper layer from FIG. 4 is 0.25 or more, the NOx purification ability is sufficiently high, and therefore, when combined with the result of FIG. 2, Example 1-3 It can be seen that the catalyst of No. 1 has a sufficiently high HC purification rate at 450 ° C., which is a shift reaction region, without conflicting with the NOx purification rate.

耐久試験後の実施例1-3及び比較例1-4の触媒についての、上層のPd量に対する表層Pd量の比率と500℃でのNOx浄化率との関係を図5に示す。図5より上層のPd量に対する表層Pd量の比率(B/(A+B))が0.4以上である場合は十分高いNOx浄化能を有し、よって図3の結果と合わせると実施例1-3の触媒は、水蒸気改質領域である500℃においてNOx浄化率との背反なくHC浄化率が十分に高いことがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the ratio of the surface layer Pd amount to the upper layer Pd amount and the NOx purification rate at 500 ° C. for the catalysts of Examples 1-3 and Comparative Example 1-4 after the durability test. When the ratio (B / (A + B)) of the surface layer Pd amount to the Pd amount of the upper layer from FIG. 5 is 0.4 or more, the NOx purification ability is sufficiently high, and therefore, when combined with the result of FIG. 3, Example 1- It can be seen that the catalyst of No. 3 has a sufficiently high HC purification rate at 500 ° C., which is a steam reforming region, without conflicting with the NOx purification rate.

以上より、本発明の触媒は、表層Pdにより水蒸気改質領域(500℃付近)での機能が向上されているのに加え、担体に担持された均一Pdによりシフト反応領域(450℃付近)でのHC活性が強化されていることがわかった。 From the above, the catalyst of the present invention has improved function in the steam reforming region (around 500 ° C.) due to the surface layer Pd, and also in the shift reaction region (around 450 ° C.) due to the uniform Pd supported on the carrier. It was found that the HC activity of was enhanced.

本発明の排ガス浄化用触媒は、特に自動車排ガス浄化用触媒に好ましく適用できる。 The exhaust gas purification catalyst of the present invention can be particularly preferably applied to an automobile exhaust gas purification catalyst.

1・・本発明の触媒
10・・基材
11・・触媒コート層
12・・第2層
13・・第1層(上層)
14・・上層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層
15・・第3層
1 ... Catalyst 10 of the present invention ... Base material 11 ... Catalyst coat layer 12 ... Second layer 13 ... First layer (upper layer)
14 ... Pd outermost surface layer 15 ... third layer, which has a relatively higher Pd concentration than other parts of the upper layer

Claims (2)

基材と、該基材の表面に形成された触媒コート層とを備える排ガス浄化用触媒の製造方法であって、
排ガスに接触する触媒コート層の上層を、以下の工程:
(a)Rh及びPdと担体とを含むスラリーを用いてート層を形成する工程;及び
(b)工程(a)で形成したート層にPdを含有する水溶液を吸水させて前記コート層の他の部位より相対的にPd濃度が高いPd最表面層を形成する工程
を含む方法により形成することを含み、
Pd最表面層に含有されるPdの65質量%以上が、基材表面に相対的に遠いPd最表面層の表面から上層の厚さ50%までの層に存在し、
上層において、Rhに対するPdの質量比(Pd/Rh)が0.5以上4.0以下であり、かつ
上層において下記式(1):
0.45≦B/(A+B)≦0.95 ・・・式(1)
(式中、Aは工程(a)において担体に担持されたPd量を表し、Bは工程(b)において前記コート層に吸水担持されたPd量を表す)
が満たされている、上記方法。
A method for producing an exhaust gas purification catalyst comprising a base material and a catalyst coat layer formed on the surface of the base material.
The upper layer of the catalyst coat layer that comes into contact with the exhaust gas is subjected to the following process:
(A) A step of forming a coat layer using a slurry containing Rh and Pd and a carrier; and (b) The coat layer formed in step (a) is made to absorb an aqueous solution containing Pd to absorb water. Including forming by a method including a step of forming a Pd outermost surface layer having a relatively higher Pd concentration than other parts of the coat layer .
More than 65% by mass of Pd contained in the outermost surface layer of Pd is present in the layer from the surface of the outermost surface layer of Pd to the thickness of 50% of the upper layer, which is relatively far from the surface of the base material.
In the upper layer, the mass ratio of Pd to Rh (Pd / Rh) is 0.5 or more and 4.0 or less, and in the upper layer, the following formula (1):
0.45 ≤ B / (A + B) ≤ 0.95 ... Equation (1)
(In the formula, A represents the amount of Pd supported on the carrier in the step (a), and B represents the amount of Pd absorbed and supported on the coat layer in the step (b)).
Is satisfied, the above method.
工程(b)において、工程(a)で形成したコート層に、pHが1以上かつ2以下であるパラジウム塩又はパラジウム錯体を含有する水溶液を吸水させてPd最表面層を形成する、請求項1に記載の方法。Claim 1 in step (b), wherein the coat layer formed in step (a) is made to absorb water with an aqueous solution containing a palladium salt or a palladium complex having a pH of 1 or more and 2 or less to form a Pd outermost surface layer. The method described in.
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