JPH07108172A - 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒及びその製造方法

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JPH07108172A
JPH07108172A JP5254371A JP25437193A JPH07108172A JP H07108172 A JPH07108172 A JP H07108172A JP 5254371 A JP5254371 A JP 5254371A JP 25437193 A JP25437193 A JP 25437193A JP H07108172 A JPH07108172 A JP H07108172A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
layer
alkaline earth
earth metal
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JP5254371A
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English (en)
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Masaru Ishii
勝 石井
Hiroshi Hirayama
洋 平山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アルカリ土類金属と貴金属触媒を担持した排気
ガス浄化用触媒において、低温時の浄化性能と耐久性の
両方を向上させる。 【構成】アルカリ土類金属20が担持された第1担持層
2と、貴金属触媒30,31が担持された第2担持層3
との二層担持構造としたことを特徴とする。アルカリ土
類金属と貴金属触媒の直接的な接触を回避でき、貴金属
触媒の活性サイトの低下が防止される。またアルカリ土
類金属とアルミナとが反応しても、貴金属触媒への直接
的な影響が回避されるので耐熱性が向上し、その結果耐
久性が向上する。

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、詳しくは、排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)
や炭化水素(HC)を酸化するのに必要な量より過剰な
酸素が含まれている排気ガス中の、窒素酸化物(NO
x)を効率よく浄化できる排気ガス浄化用触媒及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の排気ガス浄化用触媒
として、CO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に
行って排気ガスを浄化する三元触媒が用いられている。
このような触媒としては、例えばコージェライトなどの
耐熱性担体にγ−アルミナからなる担持層を形成し、そ
の担持層にPt,Pd,Rhなどの貴金属触媒を担持さ
せたものが広く知られている。
【0003】ところで、このような排気ガス浄化用触媒
の浄化性能は、エンジンの空燃比(A/F)によって大
きく異なる。すなわち、空燃比の大きい、つまり燃料濃
度が希薄なリーン側では排気ガス中の酸素量が多くな
り、COやHCを浄化する酸化反応が活発である反面N
Oxを浄化する還元反応が不活発になる。逆に空燃比の
小さい、つまり燃料濃度が濃いリッチ側では排気ガス中
の酸素量が少なくなり、酸化反応は不活発となるが還元
反応は活発になる。
【0004】一方、自動車の走行において、市街地走行
の場合には加速・減速が頻繁に行われ、空燃比はストイ
キ(理論空燃比)近傍からリッチ状態あるいはリーン状
態までの範囲内で頻繁に変化する。このような空燃費の
変化が大きいと、三元触媒の浄化領域から外れて、浄化
性能の低下が見られ、特にストライキからリーン側にお
いて、NOxの浄化性能が急激に低下する。したがって
リーン側においてもNOxを十分に浄化できる触媒の開
発が望まれている。
【0005】そこで本願出願人は、先にアルカリ土類金
属酸化物とPtを担持した触媒を提案している(特願平
4−130904号)。この触媒によれば、NOxはア
ルカリ土類金属に吸着し、それがHCなどの還元性ガス
と反応して浄化されるため、リーン側においてもNOx
の浄化性能に優れている。特願平4−130904号に
開示された触媒では、例えばバリウムが単独酸化物とし
て担体に担持され、それがNOxと反応して硝酸バリウ
ム(Ba(NO32 )を生成することでNOxを吸着
するものと考えられている。
【0006】また特開平3−106446号公報にも、
バリウムとPdとを共存担持した排気ガス浄化用触媒が
開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の三元
触媒にアルカリ土類金属などのNOx吸着作用をもつ元
素を添加すると、初期のNOx浄化性能は極めて優れた
ものとなるが、耐久性が悪いという問題があった。また
低温時の浄化性能が低いという問題があることも明らか
となった。
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、アルカリ土類金属と貴金属触媒を担持した
排気ガス浄化用触媒において、低温時の浄化性能と耐久
性の両方を向上させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排気ガス浄化用触媒は、アルカリ土類金属が担持さ
れた第1担持層と、貴金属触媒が担持された第2担持層
との二層担持構造をもつことを特徴とする。なお、第1
担持層を下層とし、第2担持層を上層とすることがより
好ましい。
【0010】また、この触媒を製造する本発明の製造方
法は、アルミナ層をもつ担体基材のアルミナ層にアルカ
リ土類金属を担持させて第1担持層を形成する第1工程
と、予め貴金属触媒が担持されたアルミナ粉末から第1
担持層表面に第2担持層を形成する第2工程と、からな
ることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明者らは、アルカリ土類金属と貴金属触媒
を共存担持した排気ガス浄化用触媒の上記不具合が生じ
る原因について鋭意研究した結果、アルカリ土類金属が
貴金属触媒の活性サイトを減少させ、その結果低温時の
触媒活性が低下することが明らかとなった。また高温時
にアルカリ土類金属とアルミナとが反応して比表面積が
低下するという不十分な耐熱性を有し、それが共存担持
された貴金属触媒に直接的に影響するため耐久性が低下
するのであろうと考えられた。
【0012】そこで本発明では、アルカリ土類金属が担
持された第1担持層と、貴金属触媒が担持された第2担
持層との二層構造としたことにより、アルカリ土類金属
と貴金属触媒の直接的な接触を回避でき、貴金属触媒の
活性サイトの低下が防止される。またアルカリ土類金属
とアルミナとが反応しても、貴金属触媒への直接的な影
響が回避されるので耐熱性が向上し、その結果耐久性が
向上する。
【0013】また本発明の排気ガス浄化用触媒の製造方
法では、アルカリ土類金属を担持した第1担持層表面
に、予め貴金属触媒が担持されたアルミナから第2担持
層を形成する。これにより、貴金属触媒が第1担持層に
担持されることがなく、アルカリ土類金属との共存担持
が確実に防止され、上記作用を奏する本発明の排気ガス
浄化用触媒を安定して容易に製造できる。
【0014】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。なお、以下の例において「部」は特にこ
とわらない限り「重量部」を示す。 (実施例)アルミナ粉末100部と、アルミナゾル(ア
ルミナ含有率10wt%)70部と、40wt%硝酸ア
ルミニウム水溶液15部及び水30部を混合し、第1コ
ーティング用スラリーを調製した。
【0015】ジニトロジアンミン白金と塩化ロジウムの
混合水溶液にアルミナ粉末を浸漬し、引き上げた後25
0℃で乾燥してPt及びRhを担持した。この貴金属担
持アルミナ粉末100部に対し、アルミナゾル(アルミ
ナ含有率10wt%)70部と、40wt%硝酸アルミ
ニウム水溶液15部及び水30部を混合し、第2コーテ
ィング用スラリーを調製した。
【0016】第1工程:コージェライト質ハニカム担体
を水に浸漬し、余分な水を吹き払った後上記第1コーテ
ィング用スラリーに浸漬し、取り出した後余分なスラリ
ーを吹き払い、80℃で20分間乾燥後600℃で1時
間焼成してアルミナコート層を形成した。アルミナコー
ト層のコート量は、ハニカム担体の体積1リットル当た
り60gである。
【0017】次に上記アルミナコート層をもつハニカム
担体を酢酸バリウム水溶液に浸漬し、600℃で乾燥し
てバリウムを担持させて第1担持層を形成した。バリウ
ムの担持量はハニカム担体1リットル当たり0.3mo
lである。 第2工程:さらに、バリウムが担持されたハニカム担体
を水に浸漬し、余分な水を吹き払った後上記第2コーテ
ィング用スラリーに浸漬し、取り出した後余分なスラリ
ーを吹き払い、80℃で20分間乾燥後600℃で1時
間焼成して第2担持層を形成した。第2担持層のコート
量はハニカム担体の体積1リットル当たり60gであ
る。また第2担持層中には、ハニカム担体1リットル当
たりPtが2g、Rhが0.2g担持されている。
【0018】得られた排気ガス浄化用触媒の要部断面図
を図1に示す。この排気ガス浄化用触媒は、ハニカム担
体基材1と、基材1表面に形成されバリウム20が担持
された第1担持層2と、第1担持層2表面に形成されP
t30及びRh31が担持された第2担持層3と、から
構成されている。 (比較例)コージェライト質ハニカム担体を水に浸漬
し、余分な水を吹き払った後上記第1コーティング用ス
ラリーに浸漬し、取り出した後余分なスラリーを吹き払
い、80℃で20分間乾燥後600℃で1時間焼成して
アルミナコート層を形成した。アルミナコート層のコー
ト量は、ハニカム担体の体積1リットル当たり120g
である。
【0019】このアルミナコート層をもつハニカム担体
を、ジニトロジアンミン白金と塩化ロジウムの混合水溶
液に浸漬し、引き上げて余分な水滴を吹き払った後25
0℃で乾燥して、Pt及びRhを担持させた。それぞれ
の触媒金属の担持量は、ハニカム担体1リットル当たり
Pt=2g,Rh=0.2gである。そして貴金属が担
持されたハニカム担体を、さらに酢酸バリウム水溶液に
浸漬し、600℃で乾燥してバリウムを担持させた。バ
リウムの担持量はハニカム担体1リットル当たり0.3
molである。
【0020】この比較例の排気ガス浄化用触媒の要部断
面図を図2に示す。図2に示すように、この比較例の排
気ガス浄化用触媒は、担体基材1表面にバリウム20,
Pt30,Rh31が共存担持されたアルミナコート層
4が単層で形成されている。 (評価)上記により得られた実施例及び比較例の排気ガ
ス浄化用触媒について、エンジン排気ガスによる触媒性
能評価試験を行った。評価試験は以下の2種類を行い、
初期と下記の耐久試験後についてそれぞれ行った。結果
を表1に示す。
【0021】定常評価:A/F=14.5(ストイキ)
で維持し、その排気ガス温度を低温側から上昇させて、
NOx,HC,COそれぞれの浄化率が50%となった
ときの温度(50%浄化温度)を測定した。 過渡評価:A/F=14.5(ストイキ)からA/F=
16.0(リーン)へ一定時間変化させることによって
過渡状態を得、その一定時間の間のNOx浄化率を求め
た。
【0022】耐久試験:入りガス温度800℃にて、A
/F=14.5(ストイキ)を中心とした一定周期の振
幅をもつ排気ガスを50時間通過させた。
【0023】
【表1】 表1より、実施例の排気ガス浄化用触媒は比較例に比べ
て50%浄化温度が初期及び耐久後ともに低く、低温時
のNOx,HC,COの浄化性能に優れていることがわ
かる。
【0024】また過渡状態では、実施例の排気ガス浄化
用触媒は初期のNOx浄化率は若干劣っているものの、
耐久後においては高い浄化率を維持している。すなわち
実施例の排気ガス浄化用触媒はNOxの吸着・放出能を
耐久後にも維持していることがわかり、耐久性が向上し
ていることが明らかである。なお、本実施例ではコージ
ェライト質のハニカム担体基材を用いたが、本発明はこ
れに限るものではなく平板と波板とからなるメタル担体
基材を用いることもできる。またハニカム担体ではなく
ペレット担体なども同様に用いることができる。さらに
アルミナ粒子から担体基材を構成すれば、アルミナコー
ト層を基材が兼ねることもできる。
【0025】またアルカリ土類金属としては、バリウム
以外にカルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなど
も用いることができる。
【0026】
【発明の効果】すなわち本発明の排気ガス浄化用触媒に
よれば、アルカリ土類金属の担持によりリーン側におい
ても優れたNOxの浄化性能を有するとともに、低温時
においても高い触媒活性を示し、かつ耐熱性及び耐久性
に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の排気ガス浄化用触媒の要部
概略断面図である。
【図2】比較例の排気ガス浄化用触媒の要部概略断面図
である。
【符号の説明】
1:ハニカム担体基材 2:第1担持層
3:第2担持層 20:バリウム 30:Pt 3
1:Rh
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 35/04 ZAB 8017−4G 301 L 8017−4G 37/02 ZAB 8017−4G 301 L 8017−4G B01D 53/36 104 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類金属が担持された第1担持
    層と、貴金属触媒が担持された第2担持層との二層担持
    構造をもつことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 アルミナ層をもつ担体基材の該アルミナ
    層にアルカリ土類金属を担持させて第1担持層を形成す
    る第1工程と、予め貴金属触媒が担持されたアルミナ粉
    末から該第1担持層表面に第2担持層を形成する第2工
    程と、からなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の
    製造方法。
JP5254371A 1993-10-12 1993-10-12 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 Pending JPH07108172A (ja)

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