JPH0480739B2 - - Google Patents

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JPH0480739B2
JPH0480739B2 JP60209555A JP20955585A JPH0480739B2 JP H0480739 B2 JPH0480739 B2 JP H0480739B2 JP 60209555 A JP60209555 A JP 60209555A JP 20955585 A JP20955585 A JP 20955585A JP H0480739 B2 JPH0480739 B2 JP H0480739B2
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JP
Japan
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alumina layer
catalyst
alumina
monolithic catalyst
layer
Prior art date
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JP60209555A
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JPS6268543A (ja
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Akiko Naito
Shinichi Matsumoto
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825Ceramics
    • F01N3/2828Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関の排気ガス浄化用モノリス
触媒の改良に関する。 [従来の技術] 自動車排ガス浄化用触媒には一般に白金
(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の
貴金属が単独または組合されて用いられている。
また触媒作用を効果的に発揮させる為に、助触媒
として、鉄、ニツケル等の遷移金属、ランタン
(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)等の希
土類金属などの種々の添加物が提案されている。
しかし上記の従来の触媒では、貴金属は、一様に
担持されてしまい、Pdは相性が悪いといわれて
いるPt、Rhと合金化したりして触媒性能を十分
に発揮しないという欠点を有する。 そこで本願の出願人は、PtおよびRhの少なく
とも1つを含む触媒層を上層とし、Pdを含む触
媒層を下層とし、Pdと、PtおよびRhと、を完全
に分離した構成を持つ触媒を提供している(特開
昭58−170540)。しかしこの触媒についても、触
媒活性は必ずしも十分でないし、またさらに高活
性な触媒の出現も望まれている。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は、上記欠点を克服するのであり、さら
に高活性な、かつ排ガスをどちらの方向から流し
ても使用可能な排気ガス浄化用モノリス触媒を提
供することを目的とする。 [問題点を解決するための手段] 本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒(以下単
に本触媒という。)は、一端にガス流入口及び他
端にガス流出口を有する細孔が多数形成されたモ
ノリス触媒担体と、該細孔を形成する壁面に担持
された触媒層とからなる排気ガス浄化用モノリス
触媒において、 該触媒層は、パラジウム(Pd)およびネオジ
ム(Nd)を含む第1アルミナ層と、白金(Pt)
およびロジウム(Rh)の少なくともRhと、ラン
タン(La)およびセリウム(Ce)の少なくとも
1つと、を含む第2アルミナ層と、から成り、 該第1アルミナ層および該第2アルミナ層は、
該モノリス触媒担体の軸方向に沿つて分離された
構成をもつことを特徴とする。 本触媒において、第2アルミナ層は、貴金属と
しては、PtおよびRhの少なくともRhを含むも
の、即ちPtおよびRhを含むもの、又はRhのみを
含むものであり、希土類金属としては、Laおよ
びCeの少なくとも1つを含むもの、即ちLaのみ、
Ceのみ又はLaおよびCeの両方を含むものであ
る。 本触媒において、触媒層は、上記第1アルミナ
層および上記第2アルミナ層が該触媒担体の軸方
向に沿つて分離された構成をもつものであり、例
えば第1図に示すようにほぼ4等分された担体
(1A,1B、1Cおよび1D)のうち一端部分
1A及び該一端部分1Aから1つ飛び離れた中間
部分1Cには第1アルミナ層が形成され、他の部
分1B,1Dには第2アルミナ層が形成されたも
のとすることができる。 また本触媒において、触媒層は、モノリス触媒
担体を、該モノリス触媒担体の軸方向に沿つて二
分して、一方は第1アルミナ層から成り、他方は
第2アルミナ層から成るものとすることもでき
る。さらに、この場合において、第2図に示すよ
うに、該一方はモノリス触媒担体の上流側の部分
1Eであつて、この部分1Eには第1アルミナ層
2Aが形成され、該他方は該モノリス触媒担体の
下流側の部分1Fであり、この部分1Fには第2
アルミナ層2Bが形成される構成とすることもで
きるし、またこれと逆方向とすることもできる。 本触媒において、上記第1アルミナ層は、Nd
を含むアルミナ層と、該アルミナ層に含浸担持さ
せたPdと、から成り、上記第2アルミナ層は、
LaおよびCeの少なくとも1つを含むアルミナ層
と、該アルミナ層に含浸担持させたPtおよびRh
の少なくともRhと、から成るものとすることが
できる。 本排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法は、
例えば、まずモノリス触媒担体の軸方向に沿つて
二分された一方にNdを含むアルミナコーテイン
グを行ない、次いでこのアルミナ層にPdを含浸
担持させて第1アルミナ層を形成し、また該モノ
リス触媒担体の他方にLaおよびCeの少なくとも
1つを含むアルミナコーテイングを行ない、次い
で該アルミナ層にRh、又は、PtおよびRhを含浸
担持させて第2アルミナ層を形成させるものとす
ることができる。 [発明の効果] 本触媒において、触媒層は、PdおよびNdを含
む第1アルミナ層と、PtおよびRhの少なくとも
Rhと、LaおよびCeの少なくとも1つと、を含む
第2アルミナ層と、から成り、該第1アルミナ層
および該第2アルミナ層は、該モノリス触媒担体
の軸方向に沿つて分離された構成をもつことを特
徴とする。従つて本排気ガス浄化用モノリス触媒
は、Pdと、PtおよびRhの少なくともRhとを別々
に含有させる構成のため、PdとRh等との相性の
悪さに起因する触媒活性の低下を招くこともない
ので、高活性である。 また本触媒においては、PdとRhの分離がより
完全になることの他にPdは一酸化炭素(CO)、
炭化水素(HC)の酸化反応の触媒作用に優れ、
また、それ自身、たやすく酸素(O2)により酸
化される性質があり、Rhは酸化窒素(NOx)の
還元反応に優れるというPdとRhの反応特性の相
違により、たとえばPdを前置することによりO2
が少し理論空燃比より余分に消費され、後置され
たRhによるNOx還元をより完全に行える様にな
る。また逆の配置の場合にも同様のことがあると
いうメリツトが生じる。従つて本触媒は、排気ガ
スの浄化に対する触媒活性に優れる。本触媒にお
いて、PdはNdの添加により粒成長が抑制され、
RhはLa、Ceの添加により、固溶防止されている
ので、本触媒は、従来の触媒に比してさらに高活
性である。本触媒は、La、NdおよびCeの各希土
類金属が所定の各貴金属(Pd、PtおよびRh)と
最適な組合せで使用されているので、高活性な触
媒作用を示す。 [実施例] 以下、実施例により本発明を説明する。 (実施例) 本実施例に係わる排気ガス浄化用モノリス触媒
の構成は、第2図に示すように、一端にガス流入
口3および他端にガス流出口4を有する細孔5が
多数形成されたモノリス触媒担体1と、該細孔5
を形成する壁面に担持された触媒層2とからなる
触媒であつて、 該触媒層2は、該モノリス触媒担体1の排気ガ
ス6の流れ方向に見て、該モノリス触媒担体1の
上流側の部分1Eにおいては、PdおよびNdを含
む第1アルミナ層2Aから成り、 該モノリス触媒担体1の下流側の部分1Fにお
いては、Rh、LaおよびCeを含む第2アルミナ層
2Bから成る。 本排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法は以
下の通りである。 Nd、La、Ceの各硝酸塩をアルミナ粉末にそれ
ぞれ吸水させ、乾燥させ、700℃で2時間焼成し、
Nd、La、Ceをそれぞれ含有するアルミナ粉末を
調製する。含有量は各0.1mol/になるように
調整した。 Ndを含有するアルミナ粉末を1000g、硝酸アル
ミニウム水溶液(23wt%)150g、アルミナゾル
700g、及び水300gを混合撹拌してアルミナスラ
リー1を調製した。このスラリー1中にコージエ
ライト質ハニカム型モノリス触媒担体(容積1.7
)をガス路方向に1/2含浸し、1分後引上
げ、空気流によりセル内の余分なスラリーを吹き
飛ばし、200℃で1時間乾燥した。 次に、La、Ceをそれぞれ含有するアルミナ粉
末を500gずつ用いて同様の方法でアルミナスラ
リー2を調製した。このスラリー2中に上記担体
のコーデイングが施されていない部分(全体の
1/2)にコーテイングを施し200℃で1時間乾
燥後700℃で2時間焼成した。ここまでの操作で
流路方向1/2にNdが含有されたアルミナがコート
され、残り1/2にLa、Ceが含有されたアルミナが
コートとされた担体が調製できた。 この後、Ndを含有したコート層を塩化パラジ
ウム(Pdcl2)水溶液(1.0g/:Pd換算)2
中に2時間浸漬してPdを担持した。次にLa、Ce
を含有したコート層を塩化ロジウム(Rhcl3)水
溶液(0.2g/:Rh換算)2中に2時間浸漬
してRhを担持して、Pd/Rh=1.0/0.2g/から
成る触媒を得た。ここでは上流側をNd/Pdとし
たものを触媒「a」、上流側をLa/Ce/Rhとし
たものを「b」とした。この触媒の仕様を第1表
に示した。 (比較例) Nd、La、Ceをそれぞれ含有するアルミナ粉末
を各333gずつ用いてアルミナスラリー3を調製
した。このスラリー3中にハニカム型触媒担体
(容積1.7)を浸漬し、引き上げた後気流により
余分なスラリーを吹き払い200℃で1時間乾燥後
700℃で2時間焼成し、Nd、La、およびCeを含
有するアルミナコート層を形成した。次に塩化パ
ラジウム(Pdcl2)水溶液(1.0g/:Pd換算)、
塩化ロジウム(Rhcl3)水溶液(0.2g/:Rh換
算)に浸漬し、触媒「c」を得た。この触媒の仕
様を第1表に示した。 (実施例および比較例の性能評価)
【表】 上記3種の触媒は、以下の方法により耐久試験
を実施し、浄化性能を評価した。 耐久試験は2.8エンジンの排気系に触媒を設
置する方法で実施しA/F=14.6、空間速度(S.
V)=60000Hr-1、触媒床温度720℃で運転し、
300時間後にモデルガスのHC、COおよびNOxに
対する浄化率を測定した。測定はA/F=14.6で
温度特性により行なつた。この結果を第3図に示
す。 この結果によれば、触媒「a」および「b」は
「c」に比して高活性を示し、、Nd、La、Ceを
Pd−Nd、Rh−La−Ceと分ける効果を示してい
る。 さらに流路方向を反対にした触媒「a」および
「b」ともに高活性を示すので、本発明の希土類
と貴金属を適当に組合せ、しかも分離して担体す
ることにより、Pdを前側にRhを後側にしなけれ
ばならないという欠点も解消し、前後どちらの方
向でも使える利点も生じた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる排気ガス浄化用モノリ
ス触媒であつてモノリス触媒担体をほぼ4等分し
たものの全体斜視図である。第2図は本実施例に
係わる排気ガス浄化用モノリス触媒であつてモノ
リス触媒担体を2等分したものの全体斜視図であ
る。第3図は実施例における各触媒「a」および
「b」、ならびに比較例における各触媒「c」の触
媒活性を示すグラフである。 1……モノリス触媒担体、2……触媒層、2A
……第1アルミナ層、2B……第2アルミナ層、
3……ガス流入口、4……ガス流出口、5……細
孔、6……排気ガスの流れ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端にガス流入口及び他端にガス流出口を有
    する細孔が多数形成されモノリス触媒担体と、該
    細孔を形成する壁面に担持された触媒層とからな
    る排気ガス浄化用モノリス触媒において、 該触媒層は、パラジウム(Pd)およびネオジ
    ム(Nd)を含む第1アルミナ層と、白金(Pt)
    およびロジウム(Rh)の少なくともロジウム
    (Rh)と、ランタン(La)およびセリウム(Ce)
    の少なくとも1つと、を含む第2アルミナ層と、
    から成り、 該第1アルミナ層および該第2アルミナ層は、
    該モノリス触媒担体の軸方向に沿つて分離された
    構成をもつことを特徴とする排気ガス浄化用モノ
    リス触媒。 2 触媒層は、モノリス触媒担体を、該モノリス
    触媒担体の軸方向に沿つて二分して、一方は第1
    アルミナ層から成り、他方は第2アルミナ層から
    成る特許請求の範囲第1項記載の排気ガス浄化用
    モノリス触媒。 3 上記一方はモノリス触媒担体の上流側の部分
    であり、上記他方は該モノリス触媒担体の下流側
    の部分である特許請求の範囲第1項記載の排気ガ
    ス浄化用モノリス触媒。 4 第1アルミナ層は、ネオジム(Nd)を含む
    アルミナ層と、該アルミナ層に含浸担持させたパ
    ラジウム(Pd)と、から成り、 第2アルミナ層は、ランタン(La)およびセ
    リウム(Ce)の少なくとも1つを含むアルミナ
    層と、該アルミナ層に含浸担持させた白金(Pt)
    およびロジウム(Rh)の少なくともロジウム
    (Rh)と、から成る特許請求の範囲第1項記載の
    排気ガス浄化用モノリス触媒。
JP60209555A 1985-09-21 1985-09-21 排気ガス浄化用モノリス触媒 Granted JPS6268543A (ja)

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