JPH0615182A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸素高濃度及び水蒸気雰囲気下におけるＮＯ
ｘ浄化特性の劣化を抑制した排気ガス浄化用触媒。 【構成】 活性種が担持された結晶性金属含有シリケー
トと、非結晶性シリケート及び金属ケイ酸塩のうちの少
なくとも一種以上とが混合されてなる構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化用触媒に
関し、特に酸素高濃度、水蒸気雰囲気の排気ガスに対し
て安定した活性を示す排気ガス浄化用触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化用触媒としてＣ
Ｏ及びＨＣの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行う三元触
媒が用いられており、この三元触媒はエンジンの空燃比
が理論空燃比である１４．７付近で高い浄化効率となる
ことが知られている。

【０００３】一方、エンジンに関しての燃料規制に対応
するためリーンバーンエンジンが実用化されているが、
このような希薄燃焼方式における排気ガスは酸素が高濃
度であるため、上記三元触媒ではＮＯｘを効果的に除去
することができない。

【０００４】そこで、酸素高濃度雰囲気のもとで排気ガ
ス中のＮＯｘをＮ₂ とＯ₂ とに分解し浄化することがで
きる触媒としてＣｕ等の活性種を金属含有シリケートに
担持させてなる、いわゆるゼオライト触媒が有望視され
ている。さらに、上記ゼオライト触媒については、排気
ガスの多様な状態に対応して常にＮＯｘ除去能力の優れ
た排気ガス浄化用触媒とするための種々の対策が検討さ
れている。

【０００５】例えば、特開平３−１４３５４７号公報に
は、酸素の共存下におけるＮＯｘを効率よく除去しよう
とする技術が提案されている。上記公報に開示されてい
る技術は、活性種としての銅が含有されるべき結晶性シ
リケートを特定の組成を有するものとすることによっ
て、酸素の共存下においても排気ガス中のＮＯｘをＮ₂
とＯ₂ とに分解する活性を安定して得ようとするもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＯｘ
浄化触媒として、その浄化温度域及びＮＯｘ浄化率の点
で有望な上記ゼオライト触媒も、排気ガスが高温でＨ₂
Ｏリッチな雰囲気のもとでは触媒機能が劣化する。その
理由は、熱によりゼオライト触媒の結晶構造が破壊され
ること、担持されている活性種としての金属が熱により
シンタリングすること並びにＨ₂ Ｏ（水蒸気）によって
上記結晶中のＡｌが脱離することに起因すると考えられ
る。

【０００７】上記のような状態となったゼオライト触媒
は活性サイトが失なわれるため、ＮＯｘ，ＨＣの吸着特
性が低下すること及び活性種のシンタリングによりＮＯ
ｘの分解が進み難いことによって、特に排気ガス温度の
低温側である３００〜４００℃でのＮＯｘ浄化率が低下
するという問題点がある。

【０００８】そのため、実車のような排気ガス温度が低
温から高温に至るまでの範囲で常に変化する場合にはＮ
Ｏｘの浄化積算値が大きく低下することが避けられな
い。

【０００９】また、上記特開平３−１４３５４７号公報
に記載されているような触媒は、排気ガスが特にＨ₂ Ｏ
リッチのガス雰囲気であるときにＨ₂ Ｏの共存により生
ずる難点に対する対策が充分でない懸念がある。

【００１０】上記に鑑みて本発明は、金属含有シリケー
トに活性種を担持してなるゼオライト触媒にみられるよ
うな排気ガス中のＨ₂ Ｏによる特性の劣化を、上記ゼオ
ライト触媒と特定の組成物とを混合することによって解
消し、これにより、実用的な排気ガス浄化用触媒とする
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
したような課題を解決するため鋭意研究に努めた結果、
希薄燃焼エンジンにおける酸素高濃度の排気ガス中のＮ
Ｏｘを、高温でＨ₂ Ｏが存在する雰囲気下において、Ｃ
ｕ等の活性種を担持した結晶性金属含有シリケートより
なるゼオライト触媒によって除去するに際し、上記ゼオ
ライト触媒にシリカ成分含有組成物を添加して排気ガス
浄化用触媒を構成すれば上記シリカ成分含有組成物によ
ってＨ₂ Ｏの存在下であっても触媒の劣化が抑制される
のでないかとの知見を得た。

【００１２】この知見に基いて、さらに実験を重ねた結
果、結晶性金属含有シリケートが活性種を担持してなる
いわゆるゼオライト触媒に非結晶性シリケート及び金属
ケイ酸塩のうちの少くとも一種を混合してなる排気ガス
浄化用触媒は、排気ガス中のＨ₂ Ｏにより受ける影響が
僅少で、優れたＮＯｘの浄化特性を有することを確認
し、本発明を完成した。

【００１３】したがって、上記した目的を達成するた
め、請求項１及び２の発明は、結晶性ゼオライト触媒
と、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ 等の非結晶性シリケート及びＭｇ
ＳｉＯ₃等の金属ケイ酸塩のうちの少くとも一種とを混
合することによって、Ｈ₂ Ｏの存在下においても排気ガ
ス中でのＮＯの吸着特性を向上させ、これにより、ＮＯ
ｘ浄化特性の劣化を防止しようとするものである。

【００１４】具体的に、請求項１の発明の講じた解決手
段は、活性種が担持された結晶性金属含有シリケートと
非結晶性シリケートとが混合されてなる構成の排気ガス
浄化用触媒とするものである。

【００１５】また、具体的に、請求項２の発明の講じた
解決手段は、活性種が担持された結晶性金属含有シリケ
ートと金属ケイ酸塩とが混合されてなる構成の排気ガス
浄化用触媒とするものである。

【００１６】本発明に係る排気ガス浄化用触媒において
は、Ｃｕ，Ｃｏ等の活性種を担持した結晶性金属含有シ
リケートと、非結晶性シリケート及び金属ケイ酸塩との
うちの少くとも一種が混合された構成となっているた
め、後記実施例において詳細なデータを示すように従来
の結晶性金属含有シリケートに活性種を担持せしめたゼ
オライト触媒のみからなる排気ガス浄化用触媒に比べ
て、Ｏ₂ 及びＨ₂ Ｏが共存する雰囲気の排気ガス中のＮ
Ｏｘ浄化率が改善されており浄化性能の向上が可能とな
ったのである。

【００１７】上記した機能は、上記活性種を担持した結
晶性金属含有シリケートとＭｇＯ・ＳｉＯ₂ 等の非結晶
性シリケートとが混合される場合には、例えばＭｇＯ・
ＳｉＯ₂ が酸点及びＮＯｘ吸着特性を有すること、例え
ばＣｕ等の活性種のシンタリングを立体的に防止するこ
とと、結晶性ゼオライトの細孔に比較して大きな拡散通
路が確保されること、非結晶性シリケートは撥水性を有
すること等の作用によってもたらされるものである。

【００１８】特に、上記非結晶性シリケートが混合され
る場合に、製造上ゼオライト触媒の劣化を促進するアル
ミナバインダを用いる必要がなくなることは、排気ガス
浄化用触媒における熱、Ｈ₂ Ｏ等による特性の劣化の抑
制に大きく貢献する。

【００１９】また、上記活性種を担持した結晶性金属含
有シリケートとＭｇＳｉＯ₃ 等の金属ケイ酸塩とが組合
わされる場合も、例えばＭｇＳｉＯ₃ は吸着特性を有す
ること、例えばＣｕ等の活性種のシンタリングを立体的
に防止すること、結晶性ゼオライトの細孔に比較して大
きな拡散通路が確保されること、撥水性が生ずること等
の作用がある。

【００２０】上記結晶性金属含有シリケートとしては、
結晶の骨格を形成する金属としてＡｌを用いたアルミノ
シリケート（ゼオライト）が好適であり、その他に上記
Ａｌに代えて或いはＡｌと共にＧａ，Ｃｅ，Ｍｎ，Ｔｂ
等の金属を骨格形成材料として用いた結晶性金属含有シ
リケートも適用することができる。ゼオライトとしては
Ａ型，Ｙ型，モルデナイト，ＺＳＭ−５等が好適であ
る。

【００２１】上記結晶性金属含有シリケートに担持され
る活性種としてはＣｕが好適であり、Ｃｕの他にＣｏ，
Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，貴金属等も好ましく使用する
ことができる。

【００２２】上記活性種を担持した結晶性金属含有シリ
ケートと混合されて用いられる非結晶性シリケートはＭ
ｇを含む非結晶性シリケートの他にＹを含む非結晶性シ
リケート，Ｉｎを含む非結晶性シリケートを始めＣａ，
Ｓｎ，Ｔｂ等の非結晶性シリケートも用いることができ
る。

【００２３】また、上記活性種を担持した結晶性金属含
有シリケートと混合されて用いられる金属ケイ酸塩はＭ
ｇＳｉＯ₃ の他にＹ₂ ＳｉＯ₅ を始め、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｃ
ａ等の金属ケイ酸塩も用いることができる。

【００２４】また、本発明において上記活性種が担持さ
れた結晶性金属含有シリケートと、非結晶性シリケート
及び金属ケイ酸塩のうちの少くとも一種以上とが混合さ
れる際に、希土類元素、アルカリ土類元素、遷移金属、
Ｉｂ〜IVｂ族元素のうちから選ばれる一種以上の金属を
添加することは、耐熱性等の触媒性能を向上させるのに
有効である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づき
説明する。

【００２６】実施例１〜３は、活性種が担持された結晶
性金属含有シリケートと非結晶性シリケートとが混合さ
れてなる排気ガス浄化用触媒についてのものである。

【００２７】（実施例１）Ｃｕイオン交換した結晶性金
属含有シリケートとしてのゼオライト（Ｎａ型ＺＳＭ−
５，ケイバン比＝３０）に、Ｃｕに対してモル比で１：
１となるように硝酸マグネシウムを加え、さらにＭｇＯ
・ＳｉＯ₂ （Ｓｉ／Ｍｇ＝１〜２００）が得られるよう
にＳｉＯ₂ ゾルを加える。この時、溶液のｐＨは酸側で
もアルカリ側でもよいが、金属イオン交換ゼオライトの
ためには強酸及び強アルカリは悪く、弱アルカリ側にあ
ることが好ましい。上記Ｓｉ／Ｍｇ比の値が小さく換言
すればＭｇ量が多いと、ゲル化したＭｇＯ・ＳｉＯ₂ が
溶液の粘度を増大させ分散性を悪くするので、そのよう
な場合はイオン交換水を用いて希釈する必要がある。

【００２８】具体的には、Ｃｕイオン交換したゼオライ
ト（Ｎａ型ＺＳＭ−５，ケイバン比＝３０）２０ｇに対
し２．９ｇの硝酸マグネシウムを加え、イオン交換水で
十分に分散させた後、Ｓｉ／Ｍｇ比が４となるようにＳ
ｉＯ₂ ゾルを加えた。この後１５０℃で乾燥し、触媒材
料を得た。この触媒材料をコージェライト製（４００セ
ル／平方インチ）のハニカム担体（２５ｃｃ）に２５重
量％となるようにウォッシュコートすることによって本
発明に係るＣｕ／Ｚ＋非結晶性Ｍｇシリケート触媒を調
製した。

【００２９】上記実施例１の触媒を触媒Ｉと称し、Ｃｕ
を担持したゼオライトのみの触媒を従来例と称する。
尚、触媒Ｉ及び従来例中のＺは結晶性金属含有シリケー
ト（ゼオライト）を表わしており、以後も同様とする。

【００３０】触媒Ｉ及び従来例の各触媒について、リー
ン条件下でのＮＯｘ浄化率を測定、評価し、その結果を
図１に示した。さらに、触媒Ｉ及び従来例の各触媒につ
いて、リーン条件で運転するエンジンにて耐久サイクル
モードを行った後、実車ガス耐久後のＮＯｘ浄化率を測
定、評価し、その結果を図２に示した。

【００３１】尚、リーン条件下でのＮＯｘ浄化率は、所
望のリーン条件に相当するモデルガスを使用する通常の
測定方法によって測定した。また、耐久サイクルモード
は、触媒入口ガス温度について下記のようなサイクルを
反復繰り返し、所定反復回数後のＮＯｘ浄化率を測定す
るものである。

【００３２】（４５０℃定常１分）→（５００℃上昇）
→（５００℃定常１分）→（４５０℃降温）のサイクル
の繰り返し また、上記リーン条件下及び耐久サイクルモード後にお
けるＮＯｘ浄化率測定の際のモデルガスの一例を挙げる
と、ＳＶ＝２５０００ｈ^-1であり、組成はＮＯｘ＝２１
００ｐｐｍ，ＨＣ＝５５００ｐｐｍＣ，Ｏ₂ ＝７．５
％，Ｈ₂ ＝６５０ｐｐｍ，ＣＯ₂ ＝１０％，ＣＯ＝０．
１８％，Ｎ₂ ＝Ｂｌ．としたものである。

【００３３】（実施例２）上記実施例１におけるＭｇＯ
・ＳｉＯ₂ の代わりにＹ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ₂ を生成するよ
うに、Ｃｕイオン交換したゼオライト（Ｎａ型ＺＳＭ−
５，ケイバン比＝３０）に硝酸イットリウムを加えた後
ＳｉＯ₂ ゾルを加えた。その後、混合、乾燥することに
よりＹ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ₂ をＣｕイオン交換した上記ゼオ
ライト中に分散して触媒材料を得た。この触媒材料をハ
ニカム担体（２５ｃｃ）に２５重量％となるようにウォ
ッシュコートすることによって本発明に係るＣｕ／Ｚ＋
非結晶性Ｙシリケート触媒を調製した。この触媒を触媒
IIと称する。

【００３４】また、硝酸イットリウムをＩｎの給源物質
に代える他は上記操作に準じた操作を行い、本発明に係
るＣｕ／Ｚ＋非結晶性Ｉｎシリケート触媒を調製した。
この触媒を触媒III と称する。

【００３５】触媒II及び触媒III 各々について、リーン
条件下でのＮＯｘ浄化率を評価し、その結果を図１に併
せて示した。さらに、触媒II及び触媒III の各触媒につ
いても耐久サイクルモードを行った後、実車耐久後のＮ
Ｏｘ浄化率を評価し、その結果を図２に併せ示した。測
定方法は上記実施例１と同様とした。

【００３６】図１及び図２のグラフに示される結果によ
れば、本発明に係る実施例１〜２における排気ガス浄化
用触媒の触媒Ｉ〜III は従来例の触媒に比べて優れた低
温活性及びＮＯｘ浄化率を有していることが分かる。

【００３７】（実施例３）上記実施例１の触媒Ｉについ
て、非結晶性シリケートであるＭｇＯ・ＳｉＯ₂のＣｕ
／Ｚに対する混合の割合が変化した時の状態を評価し
た。Ｃｕに対するＭｇの割合が１：０．５及び１：２と
なるように策定して上記実施例１と同様の測定方法によ
って測定し、その結果を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示される結果によれば、混合の割合
に影響されることなくＯ₂ 及びＨ₂Ｏの存在下における
耐久後のＮＯｘ浄化率は優れた値を示していることが分
かる。

【００４０】また、非結晶性シリケートの金属につい
て、Ｍｇ，Ｙ，Ｉｎの他にＳｎ，Ｃａ，Ｔｂ等の金属の
非結晶性シリケートについてもＣｕ／Ｚと混合された場
合の特性を検討するため各状態でのＮＯｘ浄化率を測定
し、その結果を表２に示した。この測定は、触媒入口ガ
ス温度４５０℃においてＡ／Ｆ＝２２に相当するリーン
条件のモデルガスをＳＶ＝８９０００ｈ^-1で流通させる
ことによって行った。

【００４１】また、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ とＹ₂ Ｏ₃ ・Ｓｉ
Ｏ₂ とが併せて混合される場合のＣｕ，Ｍｇ，Ｙの割合
はＣｕ：Ｍｇ：Ｙ＝１：１：１とした。尚、表２におい
て、＊１は混合対象のＣｕを担持する結晶性金属含有シ
リケートが（Ｎａ型ＺＳＭ−５，ケイバン比＝３０）の
ものであることを示し、＊２は上記結晶性金属含有シリ
ケートがＧａを含む金属含有シリケート（Ｓｉ／Ａｌ＝
２０，Ｓｉ／Ｇａ＝８０）のものであることを示してい
る。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２に示される結果によれば、金属種に関
係なく非結晶性シリケートが混合される本発明に係る触
媒は、Ｏ₂ 及びＨ₂ Ｏの共存下において優れたＮＯｘ浄
化活性を有している。したがって、この優れたＮＯｘ浄
化率は主として非結晶性金属シリケートを組成するシリ
ケートの混合によって発現するものであると推考するこ
とができる。また、混合対象となる結晶性金属含有シリ
ケートの材質を問わず混合して得られる触媒の特性が安
定していることが看取される。

【００４４】次に、実施例４〜６は、活性種が担持され
た結晶性金属含有シリケートと金属ケイ酸塩とが混合さ
れてなる排気ガス浄化用触媒についてのものである。

【００４５】（実施例４）Ｃｕイオン交換したゼオライ
ト（Ｎａ型ＺＳＭ−５，ケイバン比＝３０）に、５重量
％のＭｇＳｉＯ₃ を加え、バインダーを加えた後イオン
交換水で十分に分散した。そして、このものを上記実施
例１で用いたものと同様なハニカム担体（２５ｃｃ）に
２５重量％となるようにウォッシュコートすることによ
って本発明に係るＣｕ／Ｚ＋Ｍｇケイ酸塩触媒を調製し
た。上記ＭｇＳｉＯ₃ は、硝酸マグネシウムにＳｉＯゾ
ルを加え、混合、乾燥し、大気中で１３００℃×５時間
焼成することにより得たものである。上記触媒を触媒IV
と称する。

【００４６】上記触媒IVについて、リーン条件下での初
期ＮＯｘ浄化率を測定し、その結果を図３に示した。測
定に際してのモデルガスは上記実施例１におけるものと
同じ組成のもので、ＳＶ＝８９０００ｈ^-1となるように
して測定した。

【００４７】図３のグラフに示される結果によれば、低
温活性に富み、しかも優れたＮＯｘ浄化率が得られてい
ることが分かる。

【００４８】また、リーン条件で運転するエンジンにて
耐久サイクルモードを行った後、実車ガス耐久後のＮＯ
ｘ浄化率を測定したところ優れた低温活性及びＮＯｘ浄
化率を示す傾向が維持されていた。

【００４９】この実施例４において、結晶性金属含有シ
リケートに担持されるＣｕのイオン交換率は１４０％と
なされている。このような結晶性のＣｕ／ＺとＭｇケイ
酸塩とが混合され上記のようにハニカム担体にウォッシ
ュコートされた触媒である触媒IVと、上記結晶性のＣｕ
／Ｚがアルミナバインダーによってハニカム担体にウォ
ッシュコートされた触媒である参考例Ａ及び上記結晶性
のＣｕ／Ｚがシリカバインダーによってハニカム担体に
ウォッシュコートされた触媒である参考例Ｂとについて
初期ＮＯｘ浄化率とエージング後のＮＯｘ浄化率とを測
定し、各々を図３に併せ示した。

【００５０】上記エージングは、Ｏ₂ ＝１０％，Ｈ₂ Ｏ
＝１０％，Ｈｅ＝Ｂｌ．のガスを用い６００℃×８時間
エージングしたものである。尚、ＮＯｘ浄化率は上記触
媒IVの初期ＮＯｘ浄化率測定時と同様のモデルガスで測
定した。

【００５１】再び図３のグラフに示される結果による
と、Ｏ₂ 及びＨ₂ Ｏの共存するエージングにおいて、ア
ルミナバインダーが用いられた参考例Ａの触媒はアルミ
ナの存在によって触媒特性の劣化が促進されているのに
対し、本発明に係る触媒IVは触媒特性の劣化が抑制され
ていることが分かる。

【００５２】（実施例５）上記実施例４におけるＭｇＳ
ｉＯ₂ の代わりに金属ケイ酸塩としてのＹ₂ ＳｉＯ₅ を
１０重量％となるようにＣｕイオン交換したゼオライト
（Ｎａ型ＺＳＭ−５，ケイバン比＝３０）中に分散、混
合した。そして、このものを上記実施例４で用いたもの
と同様なハニカム担体（２５ｃｃ）に２５重量％となる
ようにウォッシュコートすることによって本発明に係る
Ｃｕ／Ｚ＋Ｙケイ酸塩触媒を調製した。

【００５３】この触媒及び従来例としてのＣｕ／Ｚ触媒
について、リーン条件下で触媒入口ガス温度４５０℃に
おける初期ＮＯｘ浄化率を測定し、次にリーン条件下で
運転するエンジンにて耐久サイクルモードを行った後、
Ｈ₂ Ｏ及びＯ₂ 共存下で６００℃×８時間のエージング
後及びＯ₂ 存在下で７００℃×６時間のエージング後の
触媒入口ガス温度４５０℃におけるＮＯｘ浄化率各々を
測定して各測定結果を表３に示した。尚、モデルガスは
Ａ／Ｆ＝２２モードに相当する組成のものとし、ＳＶ＝
８９０００ｈ^-1となるように流通させた。

【００５４】

【表３】

【００５５】表３に示される結果によれば、本発明に係
るＣｕ／Ｚ＋Ｙケイ酸塩からなる触媒は、耐久後も優れ
たＮＯｘ浄化率を示し、特にＨ₂ Ｏの存在による劣化が
効果的に抑制されていることが分かる。

【００５６】（実施例６）上記実施例４におけるＭｇＳ
ｉＯ₃ 及び上記実施例５におけるＹ₂ ＳｉＯ₅ の代わり
に、種々の金属種をもつケイ酸塩、例えばＩｎケイ酸
塩、Ｓｎケイ酸塩、Ｃａケイ酸塩を上記Ｃｕが担持され
た結晶性金属含有シリケート中に分散、混合した。各々
の混合量は５重量％とした。そして、これらのものを上
記実施例５で用いたものと同様なハニカム担体（２５ｃ
ｃ）に２５重量％となるようにウォッシュコートするこ
とによって本発明に係るＣｕ／Ｚ＋Ｉｎケイ酸塩触媒、
Ｃｕ／Ｚ＋Ｓｎケイ酸塩触媒及びＣｕ／Ｚ＋Ｃａケイ酸
塩触媒を調製した。

【００５７】これらの触媒の各試料について、リーン条
件下で触媒入口ガス温度４５０℃における初期ＮＯｘ浄
化率を測定し、次にリーン条件で運転するエンジンにて
耐久サイクルモードを行った後、Ｈ₂ Ｏ及びＯ₂ 共存下
で６００℃×８時間のエ−ジング後の触媒入口温度４５
０℃におけるＮＯｘ浄化率各々を測定して各測定結果を
表４に示した。

【００５８】上記測定時のモデルガスはＡ／Ｆ＝２２モ
ードに相当する組成のものとし、ＳＶ＝８９０００ｈ^-1
となるように流通させた。

【００５９】また、表４において、＊１は混合対象のＣ
ｕを担持する結晶性金属含有シリケートがＮａ型ＺＳＭ
−５（ケイバン比＝３０）のものであることを示し、＊
２は上記結晶性金属含有シリケートがＧａを含む金属含
有シリケート（Ｓｉ／Ａｌ＝２０，Ｓｉ／Ｇａ＝８０）
のものであることを示している。

【００６０】

【表４】

【００６１】表４に示される結果によれば、本発明に係
るＣｕ／Ｚ＋Ｉｎケイ酸塩，Ｃｕ／Ｚ＋Ｓｎケイ酸塩，
Ｃｕ／Ｚ＋Ｃａケイ酸塩からなる触媒は、上記表３に示
される従来例のＣｕ／Ｚ触媒に対比して耐熱後も優れた
ＮＯｘ浄化率を示し、特にＨ₂ Ｏの存在による劣化が効
果的に抑制されていることが分かる。さらに、混合対象
となる結晶性金属含有シリケートの材質を問わず特性の
安定した触媒が得られていることも分かる。

【００６２】（実施例７）この実施例７は、上記実施例
１〜６におけるＨ₂ Ｏ及びＯ₂ の共存下において優れた
ＮＯｘ浄化特性を示す排気ガス浄化用触媒の触媒機能
を、より効果的に発現させようとする触媒装置について
のものである。

【００６３】上記Ｃｕ／Ｚ＋非結晶性シリケート及びＣ
ｕ／Ｚ＋金属ケイ酸塩を始めとする触媒本体が充填され
てなる触媒装置における熱的挙動を検討した。

【００６４】先ず、図４に示すように、触媒装置Ａ内に
充填された触媒本体Ｂにおける排気ガスの上流側と下流
側及び軸心部と周縁部をカバーする位置に測温点１〜９
を設定し、各測温点に熱電対からなる測温センサーＣを
配設し触媒本体Ｂの各測温点１〜９での触媒温度を測定
できるようにした。そして、定常運転（Ａ／Ｆ＝２０）
に相当するモデルガスを所定触媒入口ガス温度となるよ
うに流すと共に触媒本体Ｂにおける排気ガス上流側から
下流側へ向っての断面上に上記ガスの熱による等温線を
現出させることによって触媒本体Ｂの温度分布を検認し
た。

【００６５】それによると、従来例の触媒装置ａにおい
ては、図７に示すように、５００℃以上の高温域は触媒
本体ｂの軸線上の下流側に発生し、該高温域を取り巻く
ように４００℃以上の亜高温域が発生していることが確
認された。したがって、従来例の触媒装置ａでは、上流
側から流入する排気ガスの主流は触媒本体ｂの軸心部及
び軸心を取り巻く部分を流通しており、このような限ら
れた部分のみが排気ガスの浄化に関与しており、触媒本
体ｂの年輪状の外周部は排気ガスの浄化に寄与していな
い状況が明らかとなった。

【００６６】そこで、触媒装置Ａに流入する排気ガスを
触媒本体Ｂの上流側の端面全域に拡散させ、全面域にわ
たって均等に流入させることによってガス流量を触媒本
体Ｂ全体に均質とし、触媒本体Ｂ全体で例えばＮＯｘ浄
化反応を起こさせると共に触媒単位質量当りのガス流速
を低下させることを考慮した。

【００６７】以下、上記意図を達成するための具体的手
段を説明する。

【００６８】担体容量が１．３リットルのコージェライ
ト製ハニカム担体に、上記実施例１〜６に示されるよう
なＮＯｘ浄化に有用な排気ガス浄化用触媒材料の約２０
０ｇを担持させて触媒本体Ｂを形成した。

【００６９】そして、再び図４に示すように、触媒装置
Ａにおける排気ガス上流側に排気ガス流量が触媒本体Ｂ
の上流側端面に対して一様に分布し流入量が均一になる
ように調整した整流板Ｄを設けた。この整流板Ｄを設け
たものについて、上記と同様の定常運転（Ａ／Ｆ＝２
０）に相当するモデルガスを流して上記側温点１〜９に
おける温度を測定して等温線を作成した。

【００７０】その結果は、図５に示すように、５００℃
以上の高温域は中心部から周縁部に拡大されており、４
００℃以上の亜高温域は触媒本体Ｂの上流側付近で触媒
本体Ｂを横断するように広がっており、軸心から年輪状
に外周縁に至る全域が排気ガスの浄化に寄与するように
なっていることが分かる。

【００７１】図６に示されるのは、上記図４に示される
実施例７の変形例である。この変形例のものは実施例７
と同様の触媒本体Ｂが用いられると共に、上記整流板Ｄ
に付加して上記触媒本体Ｂの軸線方向に空気を吹込む空
気吹込み部Ｅが設けられたものとなっている。

【００７２】この触媒本体Ｂの上流側に整流板Ｄと空気
吹込み部Ｅとを備えた変形例の触媒装置Ａｌについて、
上記と同様に各測温点における温度を測定して等温線を
作成したところ、図６に併せ示すように、触媒本体Ｂの
各部にわたって排気ガスの浄化が効率よく行われてい
た。特に、触媒本体Ｂの軸線近傍の温度は、どのような
運転条件においても６５０℃以上となることはなかっ
た。

【００７３】さらに、実施例７、実施例７の変形例及び
従来例の各触媒装置について、触媒入口ガス温度の変化
に対応する触媒のＮＯｘ浄化率を測定し、その結果を表
５に示した。

【００７４】

【表５】

【００７５】表５に示される結果によれば、同質の触媒
本体であっても、触媒装置内の上流側に整流板及び空気
吹込み部が設けられた本発明に係る触媒装置は、触媒本
体における熱挙動が改善されており、その結果、排気ガ
スの浄化特性の向上が達成されていることが明らかであ
る。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
発明に係る排気ガス浄化用触媒によると、活性種が担持
された結晶性金属含有シリケートと、非結晶性シリケー
ト及び金属ケイ酸塩のうちの少くとも一種とが混合され
ているため、触媒自体に撥水性が付与され、活性種のシ
ンタリングが防止されるので、酸素高濃度及び水蒸気雰
囲気下におけるＮＯｘ浄化特性の劣化は抑止され、耐熱
性及び耐水性は向上する。さらに、低温活性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１〜２における初期浄化率
を示すグラフ図である。

【図２】上記実施例１〜２における実車ガス耐久後浄化
率を示すグラフ図である。

【図３】本発明に係る実施例４の初期浄化率及びエージ
ング後浄化率を示すグラフ図である。

【図４】本発明に係る実施例７の縦断面図である。

【図５】上記実施例７における等温分布を説明する縦断
面図である。

【図６】上記実施例７の変形例の縦断面図である。

【図７】従来例における等温分布を説明する断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 崇 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性種が担持された結晶性金属含有シリ
   ケートと、非結晶性シリケートとが混合されてなること
   を特徴とする排気ガス浄化用触媒。
2. 【請求項２】 活性種が担持された結晶性金属含有シリ
   ケートと、金属ケイ酸塩とが混合されてなることを特徴
   とする排気ガス浄化用触媒。