JPH0372950A - アルコールを燃料とする内燃機関からの排ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

アルコールを燃料とする内燃機関からの排ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒

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JPH0372950A
JPH0372950A JP1075070A JP7507089A JPH0372950A JP H0372950 A JPH0372950 A JP H0372950A JP 1075070 A JP1075070 A JP 1075070A JP 7507089 A JP7507089 A JP 7507089A JP H0372950 A JPH0372950 A JP H0372950A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はアルコールを燃料とする内燃機関からの排ガス
中に含まれる有害物質である未燃アルコール、−酸化炭
素(Go)、炭化水素〈口C〉およびアルデヒド類を除
去し、無害にするための排ガス浄化用触媒に関するもの
である。特に低温域での浄化能が良く、耐久性に優れた
性能を右する触媒を提供するものである。
〈従来の技術〉 メタノールやエタノールなどのアルコールを燃料とした
内燃機関から排出される排ガスを処理する方法について
、すでに多くの提案がなされている。例えば、米国特許
第4304761シ号に1.1、γ−アルミナに銀を担
持した触媒を用い、未燃メタノールを酸化する方法が開
示されている。これによると、T−アルミナに銀を担持
した触tR(ま、メタノールを高い転化率で、″′:酸
化炭素(CO2)にし、ホルムアルデヒドなどの副生成
物をほとんど生成しないことが記載されている。また特
開昭62−129129号には、パラジウムおよび銀を
γ−アルミナに担持した触媒を用いて、未燃メタノール
と一酸化炭素(Go>とを比較的低い温域で同時に酸化
することが記載されている。
しかしながら、メタノールを燃料とする内燃機関より排
出される拮ガス温度はかなり低く、上記の触媒を用いて
も低温域での浄化能および耐久後の浄化性能の点で必ず
しも満足できるものではない。
〈発明が解決しようとする問題点〉 したがって、低温域においても、排ガス中の未燃メタノ
ール、アルデヒド類、coおよび口Cの浄化性能が高く
、かつ耐久性のある触媒を提案する目的で、本発明はな
されたちのである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、上記した課題に対処するために鋭意研究
の結果、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびロジ
ウム(Rh)からなる群から選ばれる少なくとも1秤の
金属および銀(A(])を安定化セリウム酸化物に担持
してなる触媒が、未燃メタノール、アルデヒド類、CO
およびHCを低温から浄化し、かつ耐久性に優れた触媒
であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は白金、パラジウムおよびロジウムか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の金属および銀を
安定化セリウム酸化物に担持してなることを特徴とする
アルコール燃料を用いる内燃機関からの排ガスを浄化す
る排気ガス浄化用触媒を提供する。
一般的に、触媒は多孔質無機酸化物、たとえばアルミナ
等に触媒活性成分の金属または金属酸化物を担持するこ
とにより調製されている。
これに対して、本発明の触媒は、アルミナ等の多孔質無
機酸化物上に触媒活性を右する金属等は担持せず、触媒
活性成分の安定化セリウム酸化物上に、白金、パラジウ
ムJ3よびロジウムから選ばれる少なくとも1種の金属
と銀を担持することにより、触媒活性を生じる排ガス浄
化用触媒である。
すなわら、本発明の触媒は、一般的な多孔質無tllJ
M化物を介さず、直接それぞれの触媒活性成分を緊密な
る混合物とすることで、各触媒成分の密着性が向上し、
その相互作用が増大し、一般的な多孔質無8!酸化物を
介したちに比べ高い活性が得られ、かつ、セリウム酸化
物の熱安定性を図ることにより、通常のセリウム酸化物
を用いた触媒で1よ、得ることができない程の触媒の耐
久性を右する触媒である。
本発明に使用されるPtmとしては、塩化白金M、ジニ
トロジアンミン白金、白金スルフィド錯塩、白金テトラ
ミンクロライド、Pd源には塩化パラジウム、硝酸パラ
ジウム、バラジIクムスルフィルド及びパラジウムテト
ラミンクロライドなどが好ましい。
Rh源としては塩化ロジウム、硝酸ロジウム、fiAm
ロジウム、ロジウムスルフィド錫塩及びロジウムアンミ
ン&4塩などが好ましい。これらの肖金届の担持量は、
触媒1j!あたり0.5〜4.0 gの範囲が好ましい
銀源としては、水溶性の銀化合物が好適に用いられる。
また、安定化セリウム酸化物と銀の重量比は100:1
〜5:1である。この重通比が100:1を越えると安
定化セリウム酸化物により銀が希釈され触媒能が低下し
、また5:1未満の場合、銀の著しい添加効果がなく、
銀の凝集により触媒の耐久性も劣ってくる。
本発明にかかる触媒は、使用条件により適宜担体に、す
なわち、ハニカムモノリス担体、ベレット担体、セラミ
ック性もしくは金属性の発泡担体、プラグハニカム担体
等の一般に触媒用担体として用いられているものに担持
又は、被覆され用いられるが、これらの担体に限られる
ものではない。
本発明にかかる安定化セリウム酸化物は、マグネシウム
、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびイツト
リウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属(
以下、安定化物質という)を金石するセリウム酸化物で
ある。
セリウム源としては、水溶性のセリウム塩たとえば硝酸
セリウム、硫酸セリウム、シコウ酸ヒリウムなど:高表
面積もしくは非晶質セリウム酸化物、または焼成するこ
とで高表面積のセリウム酸化物となるセリウム酸化物、
たとえば炭酸セリウム、水酸化セリウムなどが用いられ
る。
安定化物質の出発物質としては、特に限定されることは
なく、例えば、硝酸塩、塩化物、水酸化物、炭酸塩等が
用いられる。
安定化セリウム酸化物は、上記のセリウム源および安定
化物質の出発物質を使用し、例えば次の方法により製造
される。ここでは、安定化物質として、マグネシウムを
用いた例を示す。
(1)炭酸セリウムと硝酸マグネシウムの水溶液を混合
し、撹拌しながら乾燥し、得られた粉体を500℃で2
時間焼成し、安定化セリウム酸化物を得る。
(2)硫酸セリウムの水溶液と硫酸マグネシウムの水溶
液を混合し、その溶液を撹拌しながら徐々にN日3水溶
液を滴下、共沈させ、セリウム−マグネシウム水酸化物
をえる。その水酸化物を濾過し、純水で充分洗浄し、1
50℃で2時間乾燥し、500℃で2時間焼成して安定
化セリウム酸化物を得る。
(3)硝酸セリウムの水溶液と硝酸マグネシウムの水溶
液を撹拌しながら、乾燥させ、得られた固体をメノウ乳
鉢で粉砕し、500℃で2時間焼成して安定化セリウム
酸化物を得る。
しかし、本発明にかかる安定化セリウム酸化物の製造方
法は、これらの方法に限定されるものでなく、本発明の
趣旨に反しない限り、種々の方法で製造される。
安定化物質の吊は、セリウムに対し原子比(1?リウム
/安定化物質)で20:1〜1:1の範囲である。この
比が20=1よりLセリウム大となる場合、セリウム酸
化物に対しての安定化物質の効果が少なく、セリウム酸
化物の熱安定性を図ることができないものとなる。また
、この比が1:1より安定化物質入となる場合、安定化
物質が内金等の活性を抑制し、好ましくないものとなる
本発明の触媒は、白金、パラジウムおよび[1ジウムか
らなる群から選ばれる少なくとb1種の金属および銀を
安定化セリウム酸化物に担持してなるものであるが、該
触媒成分の三次元構造体への担持は、例えば次の方法に
よって行なわれる。
(1)Pt、Pd及びRhのうち少なくとも1つの金属
の水溶性塩の水溶液とA(]の水溶性塩の水溶液を混合
し、これを安定化セリウム酸化物に含浸担持する。次い
で乾燥、焼成し、触媒組成物を調製する。
このえられた触媒組成物をボールミルで湿式粉砕するこ
とにより水性スラリーを調製し、該スラリーに一体構造
体のハニカム構造を有する担体を浸し、余分のスラリー
を吹きはらい、乾燥、焼成することにより完成触媒とす
る。
(2)  Pt、Pd及びRhのうち少なくとも1つの
金属の水溶性塩の水溶液を安定化セリウム酸化物に含浸
担持し、ボールミルで湿式粉砕することにより調製した
水性スラリーに一体構造体のハニカム構造を有する担体
に浸し、余分のスラリーを吹きはらい、乾燥、焼成し、
得られた該担体をAgの水溶性塩の水溶液に浸漬し、余
分の水溶液を吹きはらい、乾燥、焼成し、Agを担持す
ることにより完成触媒とする。
(3)安定化セリウム酸化物等を湿式粉砕し、スラリ−
化し、これを一体構造体のハニカム構造を有する担体に
担持し、乾燥、焼成後、水溶性のパラジウムと水溶性の
銀塩を同時又は、これらを別々に前記安定化セリウム酸
化物担持ハニカム担体に含浸、乾燥、焼成することによ
り完成触媒とする。
しかし、本発明の触媒の¥J造方法は、これらの方法に
限定されるものではなく、本発明の触媒はその趣旨に反
しない限り、種々の方法で駒込することができる。
〈発明の効果〉 本発明の排気ガス浄化用触媒は、白金、パラジウムおよ
びロジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金
属および銀を安定化セリウム酸化物に担持せしめた構成
としたので、これら三者の触媒担体成分が密接に共存す
ることになり、触媒活性成分の相互作用が促進され、単
に多孔質無機酸化物上に触媒活性成分を分散担持した触
媒に比べ、低温からCO1メタノール、ホルムアルデヒ
ドの浄化に優れたものである。
また、通常セリウム酸化物は、高温にさらされると、結
晶化が進み表面積が低下し、それにより活性の低下が生
じるものであるが、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムおよびイツトリウムからなる群から
選ばれる少なくとも1種の金属をセリウム酸化物に含有
させることにより、高温下での結晶化の促進を防止する
ことがで、き、これによりセリウム酸化物の熱安定性が
向上し、セリウム酸化物のみではみられない耐久性を有
するものである。
したがって、本発明の触媒を用いることにより、排気ガ
スが低温であっても、また?3温長時間の使用において
も優れた排気ガス浄化能を得ることができる。
く実 施 例〉 以下、実施例および比較例にて本発明の詳細な説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例 1 市販の]−ジェライト質モノリスハニカム担体く日本碍
子製、以下「モノリス担体」という)を用いて触媒をv
A製した。用いたモノリス担体は、横断面が1インチ平
方当り約400個のガス流通セルを右する24Nnφ、
長さ80 rm Lの円柱状のもので36mの体積を右
するものである。
硝酸マグネシウム(Mg(NOa >2 ・6 f−1
20)25.3(+を溶解した200d水溶液と炭Vi
ヒリウム粉体(Ce含金石:Geo2として46重組%
含有)2i7.4gを充分に混合し、150℃で24時
間乾燥し、これを空気中500℃で2時間焼成して、マ
グネシウム含有安定化セリウム酸化物(^)(Ce/M
a−5,0原子比)100(Ifを得た。次にパラジウ
ム(Pd)として1.0gを含有する硝酸パラジウム水
溶液と銀(AQ)として10gを含有する硝酸銀水溶液
を混合し、これと該マグネシウム含有安定化セリウム酸
化物1009を混合し、150℃で2時間乾燥した後、
空気中500℃で1時間焼成した。この粉体をボールミ
ルで湿式粉砕することにより、コーティング用水性スラ
リーを調製した。このコーティング用水性スラリーに前
記モノリス担体を浸漬し、取り出した後、セル内の過剰
スラリーを空気でブローして、全てのセルの目詰りを除
去した。次いで、150℃で2時間乾燥し500℃で1
時間焼成して触媒(a)を得た。
この触媒は11当り、マグネシウム含有安定化セリウム
酸化物100G 、Pd 1.0g、Δg100が担持
されていた。
実施例 2 pdとして1.0gを含有する硝酸パラジウム水溶液を
実施例1と同様にして得られたマグネシウム含有安定化
セリウム酸化物100gと混合し、150℃で2時間焼
成した後、空気中500℃で1時間焼成した。この粉体
をボールミルで湿式粉砕することにより、水性スラリー
を調製した。この水性スラリーに前記モノリス担体を浸
漬し、取り出した後、セル内の過剰スラリーを空気でブ
ロ−して、全ての目詰りを除去し、150℃で2時間乾
燥し、500℃で1時間焼成した。次いで、Agとして
10(+を含有する硝酸銀水溶液に上記のモノリス担体
を浸漬し、Agを担持し、150℃で2時間乾燥した後
500℃で1時間焼成して触媒(b)を得た。
この触媒は1J!当り、マグネシウム含有安定化セリウ
ム酸化物100(] 、Pd 1.0g、AIJ 10
9が担持されていた。
実施例 4 実施例1において硝酸パラジウムを用いる代りにPtと
して0.8aを含有する塩化白金酸水溶液とRhとして
0.2 aを含有する塩化〇ジウム水溶液の混合溶液を
用いた以外は、実施例1と同様の方法で触媒(d)をえ
た。
この触媒は1j!当り、マグネシウム含有安定化セリウ
ム酸化物1 oog、Pt o、sa 、Rh O,2
o、Ag10aが担持されていた。
実施例 3 実施例1において硝酸パラジウムを用いる代りに白金(
Pt )として1.09を含有するジニトロジアンミン
白金の水溶液を用いた以外は、大流例1と同様の方法で
触媒(C)をえた。
この触媒は11当り、マグネシウム含有安定化セリウム
酸化物100(1,Pt 1.0(11,l 109が
担持されていた。
実施例 5 実施例1においてパラジウム(Pd)として1.00の
硝酸パラジウムを用いる代りにパラジウム(Pd )と
して0.8gを含有づる塩化パラジウムの水溶液とロジ
ウム(Rh )として0.2 aを含有する硝酸ロジウ
ム水溶液の混合溶液を用いた以外は、実施例1と同様の
方法で触媒(e)をえた。
この触媒は11当り、マグネシウム含有安定化セリウム
酸化物100(+ 、Pd 0.8iJ 、Rh 0.
2G、A!710(7が担持されていた。
実施例 6 1iri aカルロジウム(Ca  (NO3)2  
・4[120)458gを溶解した200−水溶液と実
施例1で用いた炭酸セリウム217.4. (Jを充分
に混合し、150℃で24圓間乾燥し、さらに空気中5
00℃で2時間焼成し、カルシウム含有安定化セリウム
酸化物(1’)  (Ce /Ca =5.0原子比)
100qを得た。
次に、パラジウム(Pd)として1.Oaを含Tiづる
!il’l酸パラジウム水溶液と銀(Ag)として10
Qを含有する硝酸銀水溶液を混合し、これと前記のカル
シウム含f1安定化セリウム酸化物100(1を混合し
、150℃で2時間乾燥した後、空気中500℃で1時
間焼成した。
以下、実施例1と同様の方法で触媒(「)を得た。
この触媒は11当り、カルシウム含イi安定化セリウム
酸化物100(+ 1Pd 0.8o 、 Ac+l 
O(]が担持されていた。
実施例 7 硝酸ストロンチウム(Sr(NO3)2 )24.69
を溶解した200d水溶液と実施例1で用いた[1セリ
ウム217.4 (+を充分に混合し、150℃で24
時間乾燥し、空気中500℃で2時間焼成し、ストロン
チウム含有安定化セリウム酸化物(G)  (Ce /
5r−5,0原子比)100Gを得た。
次に、パラジウム(Pd )として1.0 (]を含有
する硝酸パラジウム水溶液と銀(i )として10aを
含有する硝酸銀水溶液を混合し、これと前記のストロン
チウム含有安定化セリウム酸化物100gを混合し、1
50℃で2時間乾燥した後、空気中500℃で1時間焼
成した。
以下、実施例1と同様の方法で触*(a)を得た。
この触媒は11当り、ストロンチウム含有安定化セリウ
ム酸化物1 ooo 、Pd 1.00 、A(110
aが担持されていた。
実施例 8 硝酸バリウム(Ba  (NO3)2330.3gを溶
解した700−水溶液と実施例1で用いた炭酸セリウム
217.40を充分に混合し、150℃で24時間乾燥
し、空気中500℃で2時間焼成し、バリウム含有安定
化セリウム酸化物(旧 (Ce/Ba=5.0原子比>
100gを得た。
次に、パラジウム(Pd )として1. Ooを含有す
る硝酸パラジウム水溶液と銀くAg)として100を含
有する硝酸銀水溶液を混合し、これと前記のバリウム含
有安定化セリウム酸化物100Qを混合し、150℃で
2時間乾燥した後、空気中500℃で1時間焼成した。
以下、実施例1と同様の方法で触媒(h)を(9た。
この触媒は1j!当り、バリウム含有安定化セリウム酸
化物100q 、Ph 1.Og、Ag10gが担持さ
れていた。
実施例 9 硝酸イツトリウム(Y (NOa ) 3・6 H20
)4、4.5 +3を溶解した200m水溶液と実施例
1で用いた炭酸セリウム217./I’llを充分に混
合し、150℃で24時間乾燥し、空気中500℃で2
時間焼成し、イツトリウム金石安定化セリウム酸化物(
1)(Ce/ Y=5.0原子比)100(Jを得た。
次にパラジウム(Pd)として1.0!;lを含有する
硝酸パラジウム水溶液と銀(Ag)として100を含有
する硝酸銀水溶液を混合し、これと前記のイツトリウム
含有安定化セリウム酸化物100Qを混合し、150℃
で2時間乾燥した後、空気中500℃で1時間焼成した
以下、実施例1と同様の方法で触媒(i)を得た。
この触媒は11当り、イツトリウム含有安定化セリウム
酸化物1000 、Pd 1.0!II 、Ag10q
が担持されていた。
比較例 1 パラジウム(Pd)として1゜Ogを含有する硝酸パラ
ジウム水溶液と銀〈へ〇〉として10aを含有する硝酸
銀水溶液を混合し、これと酸化セリウム(J)100g
を混合した。次いで、150℃で2時間乾燥した後空気
中500℃で1時間焼成した。得られた粉体をボールミ
ルで湿式粉砕することにより、コーティング用水性スラ
リーを[1した。この]−ティング用水性スラリーに実
施例1で用いたものと同様のモノリス担体を浸漬し、取
り出した後、セル内の過剰スラリーを空気でブローして
、全てのセルの目詰りを除去した。次いで、150℃で
2時間乾燥し500℃で1時間焼成して触媒(j)を得
た。
この触媒は11当り、酸化セリウムioog、Pd 1
.Og、Aa 10(+が担持されていた。
比較例 2 Aaとして6gを含有するIir!酸銀水溶液と、γ−
アルミナ100aを混合し、150℃で2時間乾燥した
後、空気中で500℃で3時間焼成した。
えられた粉体を用いて、以下実施例1と同様の操作を行
って、触tR(k)をえた。
この触媒は11当り、T−アルミナ100(+、Ag6
gが担持されていた。
比較例 3 Agとして5gを含有する硝酸銀水溶液と7−アルミナ
100gを混合し、150℃で2時間乾燥した後、空気
中500℃で308間焼成し、AO含有アルミナ粉体を
得た。この粉体にpdとして0.02(lを含有するパ
ラジウムテトラアンミンジニトレート水溶液を混合し、
150℃で2時間乾燥した後、空気中500℃で3時間
焼成した。えられた粉体を用いて、以下実施例1と同様
の操作を行って、触媒(1)を得た。
この触媒は11当り、γ−アルミナ100111、’P
d O,02o 、Ag5aが担持されていた。
比較例 4 γ−アルミナ950と酸化セリウム5gとを湿式粉砕し
、水性スラリーを調製した。この水性スラリーに実施例
1と同様のモノリス担体を浸漬し、実施例1と同様の操
作を行ってセリウム−アルミナを塗布した担体をm製し
た。これをAg5g含有するt1種lS!銀水溶液とP
d1.Oa金含有る硝酸バラジウム水溶液との混合溶液
に含浸し、以下、実施例1と同様の操作を行って、触媒
(Ill)をえた。
この触媒は11真り、γ−アルミナ95g、M化セリ・
シム5り、Pd 1.0g、Ao 5gが担持されてい
た。
実施例 10 実施例1〜9、比較例′1〜4でFJ!製した触媒(a
)〜(m)について触媒性能テストをした。
25、、5 mφX 300 rta Lのステンレス
製反応管に触媒を充填後、メタノール0.4容量%、ホ
ルムアルデヒド2oopp+n、水3.0容屯%、−酸
化炭素0.4容徐%、酸素10容邑%、残り窒素を金石
するガスをs、V、51.000 Hr−’(1)条件
テ導入し、触媒入口ガス温度を100℃から200℃ま
で変化させ、触媒性能の評価を行った。
メタノールの分析はFrDガスクロマトグラフィーを用
い、ホルムアルデヒドの分析はクロモトロープ酸を用い
た比色分析で行った。触媒(a)〜(m)についての測
定結果を第1表に示す。
次に、触媒(a)〜(m)を電気炉で空気中800℃で
10時間熱処理を行なった後、前記と同様の触媒性能の
テストを行い、その結果を第2表に示す。
また、実施例1,6〜9および比較例1で得られた安定
化セリウム酸化物(A) 、(F) 、(G)、(H)
 、 (1)および酸化セリウム(J)を空気中800
℃で10時間熱処理を行い、熱処理前後の表面積を測定
し、その結果を第3表を示した。
第 表  触媒性能測定結果 第 表  熱処理後の触媒性能結果 第1表に同じ 同上 Co  T0n(’C)はCOの50%が浄化される温
度を示す。
MeOHT0n(’C)はMeO口の50%が浄化され
る温度を示す。
第   3 表  比表面梢の測定結果

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)白金、パラジウムおよびロジウムからなる群から
    選ばれる少なくとも1種の金属および銀を安定化セリウ
    ム酸化物に担持せしめてなることを特徴とするアルコー
    ル燃料を用いる内燃機関からの排ガスを浄化する排気ガ
    ス浄化用触媒。
  2. (2)安定化セリウム酸化物がマグネシウム、カルシウ
    ム、ストロンチウム、バリウムおよびイットリウムから
    なる群から選ばれる少なくとも1種の金属を含有するセ
    リウム酸化物である請求項(1)記載の触媒。
  3. (3)安定化セリウム酸化物のセリウムと、マグネシウ
    ム、カリウム、ストロンチウム、バリウムおよびイット
    リウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属と
    の原子比が20:1〜1:1の範囲である請求項(1)
    または(2)記載の触媒。
  4. (4)触媒1l当り白金、パラジウムおよびロジウムか
    らなる群から選ばれる少なくとも1種の金属が0.5〜
    4.0g、銀が金属換算で1.0〜20g、安定化セリ
    ウム酸化物が50〜 200g含有されてなる請求項(1)記載の触媒。
  5. (5)安定化セリウム酸化物と銀の重量比が100:1
    〜5:1である請求項(1)記載の触媒。
JP1075070A 1989-03-29 1989-03-29 アルコールを燃料とする内燃機関からの排ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒 Expired - Lifetime JP2837864B2 (ja)

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US6045764A (en) * 1995-05-01 2000-04-04 Hitachi, Ltd. Exhaust gas purifying method and catalyst used therefor
WO2007069485A2 (en) * 2005-12-12 2007-06-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ambient temperature nitrogen oxide adsorbent
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