JPH09137719A - 排ガス浄化方法 - Google Patents

排ガス浄化方法

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JPH09137719A
JPH09137719A JP7298264A JP29826495A JPH09137719A JP H09137719 A JPH09137719 A JP H09137719A JP 7298264 A JP7298264 A JP 7298264A JP 29826495 A JP29826495 A JP 29826495A JP H09137719 A JPH09137719 A JP H09137719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
powder
nox
stage
zeolite
Prior art date
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Pending
Application number
JP7298264A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Ito
秀俊 伊藤
Katsuo Suga
克雄 菅
Hiroaki Kaneko
浩昭 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH09137719A publication Critical patent/JPH09137719A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素過剰雰囲気下の窒素酸化物浄化性能向
上。 【解決手段】 Pt,Pd,Rhから選ばれた少なくと
も一種とAxBayBOz(AはLa,Ndから選ばれ
た少なくとも一種、BはFe,Co,Ni,Mnから選
ばれた少なくとも一種、xとyは1>x>0、1>y>
0、1>x+y>0を満たし、zは任意)で表すことが
できる複合酸化物とを含む第一触媒を排気流入側に配置
し、その後ろにCuを担持してなるゼオライトを含む第
二触媒を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 この発明は、自動車(ガソ
リン,ディーゼル)、ボイラーなどの内燃機関から排出
される排ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(C
O)、および窒素酸化物(NOx)を浄化する排ガス浄
化用触媒システムに関するものであり、特に酸素過剰領
域でのNOx浄化方法に着目したものである。
【0002】
【従来の技術】 近年、石油資源の枯渇問題、地球温暖
化問題から、低燃費自動車の要求が高まっており、ガソ
リン自動車に対しては希薄燃焼自動車の開発が注目され
ている。希薄燃焼自動車は希薄燃焼走行時、排ガス雰囲
気が理論空燃状態に比べ酸素過剰雰囲気(リーン)とな
る。このようなリーン域では、通常の三元触媒を用いる
と過剰な酸素の影響からNOx浄化作用が不十分となる
という問題があった。このため酸素が過剰となってもN
Oxを浄化する触媒の開発が望まれていた。
【0003】従来からリーン域のNOxを浄化する触媒
は種々提案されており、その1つにPtとランタンを含
む触媒(特開平5−168860号)のようにリーン域
でNOxを吸収しストイキで放出浄化させる触媒があ
る。これはストイキからリーンに切り替わった直後の過
渡浄化性能が高いことが特徴である(吸収浄化型)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 上記吸収浄化型触媒
においては、飽和吸収したNOxをストイキ時にパージ
する過程を経ないと、リーン域でNOxを吸収すること
ができない。よってこのような吸収型浄化方法にあって
は、触媒から放出されるNOxを速やかに浄化すること
が課題の一つであった。ところが貴金属を活性種とする
三元触媒においてもこの放出NOxを浄化することが困
難であるという問題があった。またストイキ時のNOx
パージは速やかに進行することが望ましいが、この様な
観点での発明は従来見られなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】 発明者らは上記問題点
に鑑み鋭意研究した結果、以下に述べる新規の触媒シス
テムを発明するに至った。すなわち本発明は、Pt,P
d,Rhから選ばれた少なくとも一種とAxBayBO
z(AはLa、Ndから選ばれた少なくとも一種、Bは
Fe、Co、Ni、Mnから選ばれた少なくとも一種、
xとyは1>x>0、1>y>0、1>x+y>0を満
たし、zは任意)で表すことができる複合酸化物とを含
む第一触媒を排気流入側に配置し、その後ろにCuを担
持してなるゼオライトを含む第二触媒を配置することを
特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】 本発明では、排気流入側に設け
る第一触媒中に、Pt,Pd,Rhから選ばれた少なく
とも一種とAxBayBOz(AはLa,Ndから選ば
れた少なくとも一種、BはFe,Co,Ni,Mnから
選ばれた少なくとも一種、xとyは1>x>0、1>y
>0、1>x+y>0を満たし、zは任意)で表わすこ
とができる酸化物とを含むことを特徴としている。この
ような組成とすることで、リーン域でNOxを吸収し、
ストイキ時にNOxを放出する作用を持ち、かつ高いN
Ox放出速度を得ることが可能となる。これは該複合酸
化物がこのような特性に優れること、およびその作用が
Pt,Pd,Rh等の貴金属によりさらに速やかに進行
することによる。また該複合酸化物は、上記作用が熱耐
久後においても高く保たれるという特徴も合わせ持つ。
【0007】本発明では、上記第一触媒の後ろにCuを
担持してなるゼオライトを含む第二触媒を配置すること
を特徴としている。このような触媒を配置することで第
一触媒から放出されるNOxをストイキ時に速やかに浄
化できることとなる。この作用はまだ明らかでないが、
放出NOxを含む排ガス、すなわちストイキガスにNO
xが加わった状態の排ガスを浄化する能力を、Cu担持
ゼオライトが特異的に有するためと推察される。
【0008】本発明における第一触媒と第二触媒とを逆
の順序で配置した場合には、本発明に比べ排ガス浄化性
能は低下する。これは第二触媒を前段に配置すると後段
に配置する第一触媒になんらかの悪影響を与え、NOx
の吸収放出サイクルが速やかに進行しないためと推察し
ている。
【0009】また第一触媒に含まれるLa,Ndから選
ばれた少なくとも一種とBaとFe,Co,Ni,Mn
から選ばれた少なくとも一種は、その全てが複合化して
いることが好ましいが、これらのうち一部だけが複合化
している場合でも性能は得られることとなる。
【0010】以下、本発明で用いる触媒について詳しく
説明する。第一触媒におけるLa,Ndから選ばれた少
なくとも一種とBaと、Fe,Co,Ni,Mnから選
ばれた少なくとも一種からなる複合酸化物は、触媒1L
当り10〜100g含まれることが好ましい。この範囲
以下だと目的とする性能が充分に得られず、この範囲以
上加えても有効な増量効果はない。
【0011】第一触媒における貴金属の含有量は、スト
イキ時の三元触媒性能が充分に得られる限りいかなる量
でも良いが、一般の三元触媒で用いられているように触
媒1L当り0.1〜10gであることが好ましい。貴金
属種は特に限定されず、例えばPtとRhの組合せ、P
dとRhの組合せ、Pdのみ、がある。貴金属担持基材
には、分散性を確保するために比表面積の高い耐熱性無
機材料が適し、アルミナ,シリカアルミナ,ジルコニア
等が挙げられる。中でも活性アルミナが好ましい。耐熱
比表面積を高めるために稀土類元素やジルコニウム等を
添加した活性アルミナを使用してもよい。貴金属担持基
材の使用量は特に限定されないが、触媒1L当たり50
〜300gであることが好ましい。
【0012】第一触媒における該複合酸化物の組成比
は、AxBayBOz(AはLa,Ndから選ばれた少
なくとも一種、BはFe,Co,Ni,Mnから選ばれ
た少なくとも一種、xとyは1>x>0、1>y>0、
1>x+y>0を満たし、zは任意)である。上記成分
A、Bのいづれかが欠けると目的とする性能が得られな
い。またx+yの値が1以上だと耐熱性が充分に得られ
ず、0だとNOx吸収放出作用が充分に得られない。
【0013】第二触媒におけるCu担持ゼオライトは触
媒1L当り50〜300g含まれることが好ましい。こ
の範囲以下だと目的とする性能が充分に得られず、この
範囲以上加えても有為な増量効果は得られない。
【0014】第二触媒におけるCuのゼオライトへの担
持量は特に限定されないが、1〜10重量%であること
が好ましい。この範囲以下だと充分な性能が得られず、
この範囲以上としても有効な増量効果は得られない。
【0015】第二触媒におけるCu担持ゼオライトは、
Cuをイオン交換によりゼオライトに担持して製造する
ことが好ましい。活性、耐久性を向上させるため、例え
ばCo,Ca,P,Ce,Nd等を添加してもよい。ゼ
オライトにはCuイオン交換後の活性が高くかつ耐熱性
に優れるものが好ましく、例えばペンタシル型ゼオライ
ト、Y型ゼオライト、モルデナイト、フェリエライト等
が好ましい。
【0016】第二触媒中にはCu担持ゼオライトに加え
Pt,Pd,Rhといった貴金属をアルミナ等の耐熱性
担体に担持してなる粉末を含んでもよい。この場合貴金
属担持粉末はCu担持ゼオライト粉末を含む層の下層に
担持してなることが好ましい。これは下層の貴金属が排
ガスを燃焼し、上層のCu担持ゼオライトの層温度を上
昇させ、低温活性を高める効果による。
【0017】2つの触媒の排気系への設置方法として
は、例えば1個の触媒コンバータ内に2つの触媒を装着
して配置する方法や、2種触媒を別々のコンバータに入
れて設置する方法がある。触媒の設置位置は特に限定さ
れず、例えばマニホールド直下位置や床下位置があげら
れる。前段、後段それぞれ1個ずつの触媒で浄化性能が
充分でない場合には、さらに前段、後段のいずれかある
いは両方を複数個としたり、他種触媒を追加してもよ
い。
【0018】第一触媒中に含まれるLa,Ndから選ば
れた少なくとも一種とBaとFe,Co,Ni,Mnか
ら選ばれた少なくとも一種からなる複合酸化物の触媒コ
ート層への添加方法としては、例えばこれら成分を予め
活性アルミナ含浸担持した粉末をスラリ中に含有させコ
ートする方法や、あるいは該成分の金属塩を混合し焼成
して得た粉末をスラリ中に含有させコートする方法や、
あるいは他成分をコートした後に該成分の金属塩水溶液
を含浸担持する方法がある。
【0019】
【実施例】 以下、本発明を実施例、比較例および試験
例により説明する。 〈実施例1〉活性アルミナ粉末に硝酸ロジウム水溶液を
含浸し、乾燥後400℃で1時間焼成して、Rh担持活
性アルミナ粉末(粉末A)を得た。この粉末のRh濃度
は2.0重量%であった。活性アルミナ粉末にジニトロ
ジアンミン白金水溶液を含浸し、乾燥後400℃で1時
間焼成して、Pt担持活性アルミナ粉末(粉末B)を得
た。この粉末のPt濃度は2.0重量%であった。
【0020】酢酸ランタンと酢酸バリウムと酢酸コバル
トの混合水溶液を含浸し、150℃で乾燥後400℃で
焼成し、La−Ba−コバルト粉末(粉末C)を得た。
粉末Cに含まれるLa,Ba,Coの比は、金属モル換
算でコバルト1部に対しLaが0.4部、Baが0.4
部であった。
【0021】粉末Aを71g、粉末Bを353g、活性
アルミナ粉末を176g、粉末Cを300g、水900
gを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を
得た。このスラリ液をコーディライト質モノリス担体
(1.3L,400セル)に付着させ、空気流にてセル
内の余剰のスラリを取り除いて130℃で乾燥した後、
400℃で1時間焼成しコート層重量150g/L−担
体の触媒−1を得た。
【0022】0.2モル/Lの硝酸銅水溶液5.2Kg
とゼオライト粉末2Kgとを混合し攪拌、濾過する作業
を3回繰り返し、その後、乾燥、焼成し、Cu担持ゼオ
ライト粉末(粉末D)を得た。この粉末のCu濃度は5
重量%であった。
【0023】粉末Cを400g、粉末Dを450g、シ
リカゾル(固形分20%)250g、水700gを磁性
ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を得た。こ
のスラリ液をコーディライト質モノリス担体(1.3
L,400セル)に付着させ、空気流にてセル内の余剰
のスラリを取り除いて130℃で乾燥した後、400℃
で1時間焼成し、コート層重量360g/L−担体の触
媒−2を得た。触媒−2に含まれるCu担持ゼオライト
粉末は200g/L、バリウムは酸化物として40g/
L、コバルトは酸化物として20g/Lであった。触媒
コンバータ中の前段に触媒−1を、後段に触媒−2を配
置した。
【0024】〈比較例1〉触媒コンバータ中の前段に触
媒−2を、後段に触媒−1を配置した。
【0025】〈比較例2〉実施例1におけるランタンを
添加しないこと以外は実施例1と同様にして触媒−3を
得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−3を、後段に触
媒−2を配置した。
【0026】〈比較例3〉実施例1におけるバリウムを
添加しないこと以外は実施例1と同様にして触媒−4を
得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−4を、後段に触
媒−2を配置した。
【0027】〈比較例4〉実施例1におけるコバルトを
添加しないこと以外は実施例1と同様にして触媒−5を
得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−5を、後段に触
媒−2を配置した。
【0028】〈比較例5〉粉末Cに含まれるLa,B
a,Coの比を、金属モル換算でコバルト1部に対しL
aが0.7部、Baが0.7部とすること以外は実施例
1と同様にして触媒−6を得た。触媒コンバータ中の前
段に触媒−6を、後段に触媒−2を配置した。
【0029】〈実施例2〉活性アルミナ粉末に硝酸パラ
ジウム水溶液を含浸し、乾燥後400℃で1時間焼成し
て、Pd担持活性アルミナ粉末(粉末D)を得た。この
粉末のPd濃度は2.0重量%であった。
【0030】粉末Aを71g、粉末Dを353g、活性
アルミナ粉末を176g、粉末Cを300g、水900
gを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を
得た。このスラリ液をコーディライト質モノリス担体
(1.3L,400セル)に付着させ、空気流にてセル
内の余剰のスラリを取り除いて130℃で乾燥した後、
400℃で1時間焼成しコート層重量150g/L−担
体の触媒−7を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−
7を、後段に触媒−2を配置した。
【0031】〈比較例6〉触媒コンバータ中の前段に触
媒−2を、後段に触媒−7を配置した。
【0032】〈実施例3〉粉末Dを424g、活性アル
ミナ粉末を176g、粉末Cを300g、水900gを
磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を得
た。このスラリ液をコーディライト質モノリス担体
(1.3L,400セル)に付着させ、空気流にてセル
内の余剰のスラリを取り除いて130℃で乾燥した後、
400℃で1時間焼成しコート層重量150g/L−担
体の触媒−8を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−
8を、後段に触媒−2を配置した。
【0033】〈比較例7〉触媒コンバータ中の前段に触
媒−2を、後段に触媒−8を配置した。
【0034】〈実施例4〉粉末Cにおけるランタンの代
わりにネオジウムを用いる以外は実施例1と同様にして
触媒−9を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−9
を、後段に触媒−2を配置した。
【0035】〈実施例5〉粉末Cにおけるコバルトの代
わりに鉄を用いる以外は実施例1と同様にして、触媒−
10を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−10を、
後段に触媒−2を配置した。
【0036】〈実施例6〉粉末Cにおけるコバルトの代
わりにニッケルを用いる以外は実施例1と同様にして、
触媒−11を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−1
1を、後段に触媒−2を配置した。
【0037】〈実施例7〉粉末Cにおけるコバルトの代
わりにマンガンを用いる以外は実施例1と同様にして、
触媒−12を得た。触媒コンバータ中の前段に触媒−1
2を、後段に触媒−2を配置した。なお、上述の触媒−
1〜12の組成を図2に示す。
【0038】試験例 耐久方法 排気量4400ccのエンジンの排気系に触媒を装着
し、触媒入口温度600℃で50時間運転した。 評価方法 排気量2000ccのエンジンの排気系に触媒を装着
し、A/F=14.6を30秒→A/F=22を30
秒、の運転を繰り返した。触媒入口温度は350℃とし
た。この切り替え運転1サイクルのトータル転化率を求
めた。上述の試験の評価結果を図1に示す。
【0039】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の排ガス
浄化方法では、第一触媒が、リーン域でNOxを吸収
し、ストイキ域時にNOxを放出する作用を持ち、かつ
高いNOx放出速度を得ることができ、また、第一触媒
の後ろに配置した第二触媒は、第一触媒から放出される
NOxをストイキ時に速やかに浄化できる。したがっ
て、酸素過剰領域でも高いNOx浄化性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜7及び比較例1〜7の試験
の評価結果を示す図である。
【図2】本発明実施例及び比較例を構成する触媒−1〜
12の組成を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/072 B01D 53/36 102H 104A B01J 23/64 104A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pt,Pd,Rhから選ばれた少なくと
    も一種とAxBayBOz(AはLa,Ndから選ばれ
    た少なくとも一種、BはFe,Co,Ni,Mnから選
    ばれた少なくとも一種、xとyは1>x>0、1>y>
    0、1>x+y>0を満たし、zは任意)で表すことが
    できる複合酸化物とを含む第一触媒を排気流入側に配置
    し、その後ろにCuを担持してなるゼオライトを含む第
    二触媒を配置することを特徴とする、酸素過剰雰囲気下
    の窒素酸化物を浄化する排ガス浄化方法。
JP7298264A 1995-11-16 1995-11-16 排ガス浄化方法 Pending JPH09137719A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013022558A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Daihatsu Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒
JP2016505359A (ja) * 2012-11-22 2016-02-25 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Publiclimited Company モノリス型基材上の区域に分けられた触媒

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