JPH07171399A - 排ガス浄化用触媒の製造方法 - Google Patents
排ガス浄化用触媒の製造方法Info
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Abstract
NOx吸収成分の溶出を防止することにより、NOx吸
収成分と貴金属触媒の担持量を増大させNOx浄化率を
向上させる。 【構成】多孔質担体にNOx吸収材を担持する第1工程
と、NOx吸収材を担持した担体に対して炭酸処理を行
いNOx吸収材を炭酸塩化する第2工程と、担体に貴金
属触媒を担持する第3工程と、を順に行うことを特徴と
する。難溶の炭酸塩とすることにより、第3工程におけ
るNOx吸収材の溶出を防止し、貴金属触媒の析出・沈
澱を防止する。
Description
方法に関し、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ガス中の窒素酸化物(N
Ox)を効率よく浄化する触媒の製造方法に関する。
して、CO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に行
って排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。
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ガス中の酸素量が多くなり、C
OやHCを浄化する酸化反応が活発である反面NOx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。
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までの範囲内で頻
繁に変化する。このような走行における低燃費化の要請
に応えるには、なるべく酸素過剰の混合気を供給するリ
ーン側での運転が必要となる。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。
属酸化物とPtを担持した排ガス浄化用触媒を提案して
いる(特願平4−130904号、本願出願時未公
知)。この特願平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(NO
3)2 )を生成することでNOxを吸着するものと考え
られ、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。
触媒の製造方法として、コージェライト質などの担体に
活性アルミナのコート層を形成し、常法によりPtを担
持した後に酢酸バリウム水溶液等を含浸させ、乾燥・焼
成してBa等を担持させる方法が開示されている。
た後にBa等を担持すると、PtがBa等で覆われるた
めにPt本来の機能が充分に発揮されず、NOの酸化作
用とNO2 の還元作用が不十分となり、その結果NOx
浄化率が期待される値より低下するという不具合があっ
た。
担持する方法が考えられる。ところがこの方法では、折
角担持されたBa等がPt担持用の水溶液中に溶出する
という問題がある。このように担持されたBa等がPt
化合物水溶液に溶出すると、Ba等の担持量が低下する
ばかりか、水溶液のpHの変化によりPtが水溶液中に
析出して沈澱する現象が起こり、その結果Ptの担持量
も低下するという不具合がある。
ものであり、貴金属触媒を最後に担持するとともにBa
等のNOx吸収成分の溶出を防止することにより、NO
x吸収成分と貴金属触媒との担持量を増大させることを
目的とする。
明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、多孔質担体にNO
x吸収材を担持する第1工程と、NOx吸収材を担持し
た担体に対して炭酸処理を行いNOx吸収材を炭酸塩化
する第2工程と、担体に貴金属触媒を担持する第3工程
と、を順に行うことを特徴とする。
ルカリ土類金属及び、希土類金属から選ばれる金属の化
合物を用いることができる。アルカリ金属としてはK,
Li,Na,Rb,Csなどが用いられる。アルカリ土
類金属としてはMg,Ca,Sr,Ba,Raがある
が、Ba又はSrが特に好ましい。また希土類金属とし
てはLa,Pr,Nd,Smなどのランタノイドが特に
好ましい。
せる方法、炭酸アンモニウム水溶液と接触させる方法、
あるいはCO2 ガスと接触させる方法などが用いられ
る。炭酸水及び炭酸アンモニウム水溶液を用いる方法で
は、飽和水溶液を用いるのが望ましい。またCO2 ガス
と接触させて処理する場合は、CO2 濃度10%以上の
ガスを用い、100〜650℃程度に加熱して処理する
方法が推奨される。
1工程で先ずNOx吸収材が担持され、その後第2工程
でNOx吸収材は炭酸処理される。NOx吸収材は炭酸
処理により炭酸塩となり、第3工程で用いられる貴金属
触媒の溶液に不溶又は難溶となる。これにより第3工程
で貴金属触媒の溶液に浸漬された場合に、溶液中にNO
x吸収材が溶出するのが防止される。
収材の担持量はほとんど変化なく、高担持状態を維持で
きる。またNOx吸収材の溶出による貴金属触媒溶液の
pH変化が生じないので、溶液中への貴金属触媒の析出
・沈澱が防止され、第3工程においては貴金属触媒を高
担持することができる。そしてNOx吸収材を担持後に
貴金属触媒を担持するのであるから、貴金属触媒がNO
x吸収材で覆われるような不具合はなく、貴金属触媒の
触媒作用を最大に発揮させることができる。
(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、コ
ーティング用スラリーを調製した。
担体を浸漬後余分なスラリーを吹き払い、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。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。 <第1工程>このアルミナコート層をもつハニカム担体
を酢酸バリウムと硝酸リチウムの混合水溶液に浸漬し、
余分な水滴を吹き払った後、120℃で乾燥し500℃
で1時間焼成して、Ba及びLiを担持した。Baの担
持量は0.3mol/リットル、Liの担持量は0.1
mol/リットルである。この時点でBa及びLiは酢
酸塩又は酸化物として担持されているので、後述の貴金
属触媒の水溶液には容易に溶出してしまう。 <第2工程>そこで、Ba及びLiを担持したハニカム
担体を飽和炭酸水に常温で1時間浸漬し、引き上げた後
120℃で乾燥した。これによりBa及びLiは難溶の
炭酸塩(BaCO3 ,Li2 CO3 )に変化する。 <第3工程>次に第2工程が終了したハニカム担体をジ
ニトロジアンミン白金水溶液に浸漬し、余分な水滴を吹
き払った後乾燥し、250℃で1時間焼成してPtを担
持させた。Ptの担持量は2.0g/リットルである。
な水滴を吹き払った後乾燥し、250℃で1時間焼成し
てRhを担持させた。Rhの担持量は0.1g/リット
ルである。この第3工程では、Ba及びLiは炭酸塩と
して担持されているため、ジニトロジアンミン白金水溶
液及び塩化ロジウム水溶液にはほとんど溶出せず、初期
の担持量が維持される。またBa又はLiの溶出による
水溶液のpH変化も生じず、Pt又はRhの析出は生じ
ない。
ロジアンミン白金水溶液及び塩化ロジウム水溶液中のP
t及びRhの濃度差からPt及びRhの担持率を算出
し、工程後の水溶液中のBa及びLiの濃度から溶出率
を算出した。それぞれの結果を表1に示す。 (実施例2)第2工程において、飽和炭酸水の代わりに
1Nの炭酸アンモニウム水溶液を用い、常温で1時間同
様に処理したこと以外は実施例1と同様である。 (実施例3)第2工程において、飽和炭酸水に浸漬する
代わりに300℃のCO2 ガス雰囲気中で1時間処理し
たこと以外は実施例1と同様である。 (比較例1)第2工程を行わず、第1工程後続けて第3
工程を行ったこと以外は実施例1と同様である。 (比較例2)先ず第3工程を行い、次いで第1工程を行
って第2工程は行わなかったこと以外は実施例1と同様
である。 (実施例4)第1工程において硝酸リチウムを用いずB
aのみを担持したこと以外は実施例1と同様である。 (比較例3)第1工程において硝酸リチウムを用いずB
aのみを担持し、かつ第2工程を行わず第1工程後続け
て第3工程を行ったこと以外は実施例1と同様である。 (比較例4)先ず第3工程を行って貴金属触媒を担持
し、次いで第1工程において硝酸リチウムを用いずBa
のみを担持し、第2工程を行わなかったこと以外は実施
例1と同様である。 (実施例5)第1工程で硝酸リチウムを用いず酢酸バリ
ウムの代わりに酢酸ストロンチウムを用い、Srを同量
担持したこと以外は実施例1と同様である。 (比較例5)第1工程において硝酸リチウムを用いず酢
酸バリウムの代わりに酢酸ストロンチウムを用い、かつ
第2工程を行わず第1工程後続けて第3工程を行ったこ
と以外は実施例1と同様である。 (比較例6)先ず第3工程を行って貴金属触媒を担持
し、次いで第1工程において硝酸リチウムを用いず酢酸
バリウムの代わりに酢酸ストロンチウムを用い、第2工
程を行わなかったこと以外は実施例1と同様である。 (実施例6)第1工程で硝酸リチウムを用いず酢酸バリ
ウムの代わりに酢酸カルシウムを用い、Caを同量担持
したこと以外は実施例1と同様である。 (比較例7)第1工程において硝酸リチウムを用いず酢
酸バリウムの代わりに酢酸カルシウムを用い、かつ第2
工程を行わず第1工程後続けて第3工程を行ったこと以
外は実施例1と同様である。 (比較例8)先ず第3工程を行って貴金属触媒を担持
し、次いで第1工程において硝酸リチウムを用いず酢酸
バリウムの代わりに酢酸カルシウムを用い、第2工程を
行わなかったこと以外は実施例1と同様である。 (実施例7)第1工程で硝酸リチウムを用いず酢酸バリ
ウムの代わりに酢酸マグネシウムを用い、Mgを同量担
持したこと以外は実施例1と同様である。 (比較例9)第1工程において硝酸リチウムを用いず酢
酸バリウムの代わりに酢酸マグネシウムを用い、かつ第
2工程を行わず第1工程後続けて第3工程を行ったこと
以外は実施例1と同様である。 (比較例10)先ず第3工程を行って貴金属触媒を担持
し、次いで第1工程において硝酸リチウムを用いず酢酸
バリウムの代わりに酢酸マグネシウムを用い、第2工程
を行わなかったこと以外は実施例1と同様である。 <試験・評価>上記の実施例及び比較例で得られたそれ
ぞれの排ガス浄化用触媒を希薄燃焼エンジン(1.6リ
ットル)搭載車両の排気通路に設置し、市街地走行モー
ド(10・15モード)で走行してNOxの浄化率を測
定した。
媒を装着し、エンジンベンチにてA/F=18、触媒入
りガス温度650℃の条件で50時間運転する耐久試験
を行い、その後上記と同じ条件でNOxの浄化率を測定
し耐久後の浄化率とした。それぞれの結果を表1に示
す。また第3工程において、工程前後のジニトロジアン
ミン白金水溶液及び塩化ロジウム水溶液中のPt及びR
hの濃度差からPt及びRhの担持率を算出し、工程後
の水溶液中のBa,Li,Sr,Ca及びMgの各濃度
から吸収材の溶出率を算出した。それぞれの結果を表1
に示す。
1,3,5,7,9では吸収材の溶出率が高いが、本発
明の実施例では吸収材の溶出率は低く抑制されているこ
とがわかる。そして、それによって貴金属触媒の析出・
沈澱が抑制され、貴金属触媒の担持率が高い値となって
いる。すなわち実施例では比較例1,3,5,7,9に
比べてNOx吸収材及び貴金属触媒の両方が高濃度で担
持され、その結果、初期及び耐久後のNOx浄化率が向
上していることが明らかである。
金属触媒を先に担持し、その後NOx吸収材を担持して
いるので、貴金属触媒の担持率及び初期のNOx浄化率
は高い値を示しているものの、耐久後のNOx浄化率が
実施例に比べて劣っている。これは、経時により貴金属
触媒がNOx吸収材に覆われるため、活性が充分発揮で
きなくなったものと推察される。
造方法によれば、NOx吸収成分と貴金属触媒とをそれ
ぞれ高担持とすることができる。したがって本発明によ
り得られた排ガス浄化用触媒によれば、NOx吸収材に
よるNOx吸収作用と貴金属触媒による酸化・還元作用
とを最大に引き出すことができ、耐久試験後にも良好な
NOx浄化性能を示し酸素過剰のリーン側で安定して効
率よくNOxを浄化することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 多孔質担体にNOx吸収材を担持する第
1工程と、 該NOx吸収材を担持した該担体に対して炭酸処理を行
い、該NOx吸収材を炭酸塩化する第2工程と、 該担体に貴金属触媒を担持する第3工程と、を順に行う
ことを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
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