JPH09155205A - Oxidation catalyst for diesel exhaust gas - Google Patents

Oxidation catalyst for diesel exhaust gas

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JPH09155205A
JPH09155205A JP7320313A JP32031395A JPH09155205A JP H09155205 A JPH09155205 A JP H09155205A JP 7320313 A JP7320313 A JP 7320313A JP 32031395 A JP32031395 A JP 32031395A JP H09155205 A JPH09155205 A JP H09155205A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
sof
supporting layer
layer
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JP7320313A
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Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Hayashi
孝太郎 林
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent HC and SOF from being discharged by making HC and SOF efficiently adsorbed in a low temp. range and to suppress the generation of sulfate. SOLUTION: This oxidation catalyst is composed of a 1st carrying layer 2 carrying a catalytic metal 20 formed on the surface of a carrier base material 1 and a 2nd carrying layer 3 formed on the 1st carrying layer 2 and carrying no catalytic metal and the 1st carrying layer 2 is constituted so as to be lower than the 2nd carrying layer 3 in the adsorptivity of components in the Diesel exhaust gas. Since SO2 adsorbed at a low temp. on the 2nd carrying layer 3 is discharged without being in contact with the catalytic metal even the temp. becomes high, the generation of sulfate is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン(以下DEという)の排ガス中に含まれるHC(炭化
水素)及びSOF(Soluble Organic Fraction)を酸化
浄化するとともに、ディーゼルパティキュレートの排出
量を低減するディーゼル排ガス用酸化触媒に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention oxidizes and purifies HC (hydrocarbon) and SOF (Soluble Organic Fraction) contained in exhaust gas of a diesel engine (hereinafter referred to as DE) and reduces the amount of diesel particulate emissions. The oxidation catalyst for diesel exhaust.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしDEにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、確実に浄化できる
排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art Regarding gasoline engines, harmful substances in exhaust gas have been steadily reduced due to strict regulations on exhaust gas and advances in technology capable of coping with it. However, with regard to DE, due to the unique circumstances that harmful components are mainly emitted as particulates, regulations and development of technology are delayed compared to gasoline engines, and the development of exhaust gas purification catalysts that can reliably purify is desired. .

【0003】現在までに開発されているDE排気ガス浄
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
(触媒無しと触媒付き)と、オープン型SOF分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
[0003] As a DE exhaust gas purifying apparatus which has been developed to date, a method using a trap (without a catalyst and with a catalyst) and an open type SOF decomposition catalyst are known. Of these, the method using a trap is
It captures diesel particulates and regulates their emissions, and is especially effective for exhaust gas with a high dry suit ratio. However, the method using a trap requires a reprocessing device to incinerate the captured diesel particulates, which causes many practical problems such as cracking of the catalyst structure during regeneration, blockage by ash, or complicated systems. Is leaving.

【0004】一方オープン型SOF分解触媒は、例えば
特開平1−171626号公報に示されるように、ガソ
リンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金
族金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、CO
やHCとともにSOFを酸化分解して浄化している。こ
のオープン型SOF分解触媒は、ドライスーツの除去率
が低いという欠点があるが、ドライスーツの量はDEや
燃料自体の改良によって低減することが可能であり、か
つ再生処理装置が不要という大きなメリットがあるた
め、今後の一段の技術の向上が期待されている。
On the other hand, as an open type SOF decomposition catalyst, a catalyst in which a catalytic metal such as a platinum group metal is supported on a supporting layer of activated alumina or the like as in a gasoline engine is used, as shown in, for example, JP-A-1-171626. And CO
SOF is oxidized and decomposed together with HC and purified. This open-type SOF cracking catalyst has the drawback of low removal rate of dry suits, but the amount of dry suits can be reduced by improving the DE and the fuel itself, and has the great advantage of not requiring a regeneration unit. Therefore, further improvement of technology is expected in the future.

【0005】ところがオープン型SOF分解触媒は、高
温下ではSOFを効率良く分解可能であるが、低温条件
では触媒金属の触媒作用が低くSOFの浄化性能が低下
するという欠点がある。そのためエンジン始動時やアイ
ドリング運転時などには、排ガスの温度が低く、未分解
のSOFがハニカム通路内に付着し堆積する現象が起こ
る。そして付着し堆積したSOFの被膜層により触媒の
活性点が覆われて、触媒性能が低下するという不具合が
あった。
[0005] However, the open type SOF decomposition catalyst can efficiently decompose SOF at a high temperature, but has a drawback that at low temperature conditions, the catalytic action of the catalyst metal is low and the purification performance of the SOF is reduced. Therefore, when the engine is started or the engine is idling, the temperature of the exhaust gas is low and undecomposed SOF adheres and accumulates in the honeycomb passage. Then, the active layer of the catalyst is covered with the coating layer of SOF that is adhered and deposited, and the catalyst performance is deteriorated.

【0006】またオープン型SOF分解触媒において
は、高温域で排ガス中のSO2 までも酸化されてSO3
やSO4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティキ
ュレート量が増大するという問題がある。これは、SO
2 はパティキュレートとして測定されないが、SO3
SO4 はパティキュレートとして測定されるためであ
る。特にDEにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在
し、SO2 の酸化反応が生じやすい。
[0006] In the open type SOF decomposition catalyst, SO 2 in the exhaust gas is also oxidized in a high temperature region to form SO 3
There is a problem that SO and SO 4 are generated and become sulfate and consequently the amount of particulates increases. This is SO
2 is not measured as particulates, but SO 3 and SO 4 are measured as particulates. In particular, in DE, a large amount of oxygen gas is present in the exhaust gas, and the oxidation reaction of SO 2 is likely to occur.

【0007】さらにオープン型SOF分解触媒では、触
媒金属がDE排ガス中に多量に含まれる硫黄の被毒を受
け、触媒金属の触媒活性が低下することが知られてい
る。すなわち、燃料中の硫黄から生成するSO2 が触媒
担持層のアルミナと反応して硫酸アルミニウム(Al2
(SO4 3 )が形成され、これが触媒金属を覆うため
に触媒活性が低下する。
Further, it is known that in the open type SOF decomposition catalyst, the catalytic metal is poisoned by sulfur contained in a large amount in DE exhaust gas, and the catalytic activity of the catalytic metal is reduced. That is, SO 2 generated from sulfur in the fuel reacts with alumina in the catalyst supporting layer to produce aluminum sulfate (Al 2
(SO 4 ) 3 ) is formed, which covers the catalytic metal and reduces the catalytic activity.

【0008】一方、ボイラーなどの排ガス処理分野で
は、耐硫黄被毒性に優れたチタニア(TiO2 )を触媒
担持層に用い、それにPt、Vなどの触媒金属を担持し
た触媒が開発され、実用に供されている。しかしこの種
の触媒はSOFの吸着性がなく、低温域ではHC及びS
OFがそのまま排出されてしまう。そこで本願出願人
は、特開平4−267928号公報において、活性アル
ミナやゼオライトなどの吸着性の高いコート層をもち触
媒金属をもたない触媒を排ガス流の上流側に配置し、チ
タニアやシリカなどの吸着性の低いコート層をもつ担体
に触媒金属を担持した酸化触媒を下流側に配置した触媒
装置を提案している。
On the other hand, in the field of exhaust gas treatment such as boilers, titania (TiO 2 ), which has excellent resistance to sulfur poisoning, has been developed for a catalyst supporting layer, and a catalyst supporting a catalytic metal such as Pt and V has been developed. Has been provided. However, this type of catalyst has no SOF adsorption property, and HC and S
OF is directly discharged. In view of this, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-267282 that a catalyst having a highly adsorptive coat layer such as activated alumina or zeolite and having no catalyst metal is arranged on the upstream side of the exhaust gas flow, and titania, silica, etc. A catalyst device in which an oxidation catalyst in which a catalyst metal is supported on a carrier having a coating layer with low adsorption property is disposed downstream is proposed.

【0009】この触媒装置によれば、上流側触媒ではH
C及びSOFが低温時に吸着されるとともにSO2 も吸
着されるが、上流側触媒は触媒金属をもたないためSO
2 の酸化が防止されている。そして下流側触媒では、高
温時に上流側触媒から放出されたHC及びSOFが触媒
金属により酸化浄化される。一方、上流側触媒からはS
2 も放出されるが、下流側触媒は吸着性が低いためS
2 が吸着して酸化されるのが抑制され、サルフェート
の生成が防止されている。
[0009] According to this catalyst device, H in the upstream side catalyst is used.
C and SOF are adsorbed at a low temperature and SO 2 are adsorbed. However, since the upstream side catalyst has no catalytic metal,
The oxidation of 2 is prevented. In the downstream catalyst, HC and SOF released from the upstream catalyst at a high temperature are oxidized and purified by the catalyst metal. On the other hand, S
O 2 is also released, but the downstream catalyst has low adsorptivity,
Oxidation by adsorption of O 2 is suppressed, and formation of sulfate is prevented.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
触媒装置では、定常条件の場合には確かに効果がある。
しかしながら、低温時に上流側触媒に吸着・蓄積された
多量のSO2 が高温時に放出されて下流側触媒に流入す
ると、下流側触媒の触媒金属と接触するSO2 も少なか
らず存在し、それがサルフェートとして排出されるとい
う不具合があった。
The catalytic device disclosed in the above publication is certainly effective under steady conditions.
However, when a large amount of SO 2 adsorbed and accumulated in the upstream catalyst is released at a high temperature and flows into the downstream catalyst at a low temperature, not a small amount of SO 2 which comes into contact with the catalyst metal of the downstream catalyst is present, and the sulfate is present. There was a problem that was discharged as.

【0011】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低温域でHC及びSOFを効率良く吸着し
てHC及びSOFの排出を防止するとともに、サルフェ
ートの生成をよく抑制し、かつ酸化触媒の硫黄被毒も防
止することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and efficiently adsorbs HC and SOF in a low temperature range to prevent HC and SOF from being discharged, and well suppresses the production of sulfate, and The purpose is to prevent sulfur poisoning of the oxidation catalyst.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のディーゼル排ガス用酸化触媒の特徴は、担体基材
と、担体基材表面に形成され触媒金属を担持した第1担
持層と、第1担持層の表面に形成され触媒金属を担持し
ない第2担持層とからなり、第1担持層は第2担持層よ
りディーゼル排ガス中の成分の吸着性が低いことにあ
る。
The features of the oxidation catalyst for diesel exhaust gas of the present invention for solving the above-mentioned problems are as follows: a carrier substrate; a first carrier layer formed on the surface of the carrier substrate and carrying a catalytic metal; The first supporting layer is formed on the surface of the first supporting layer and does not support the catalytic metal, and the first supporting layer has lower adsorption of the components in the diesel exhaust gas than the second supporting layer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】担体基材としては、コーディエラ
イトなどの耐熱性無機物や金属製のメタル担体が用いら
れ、その形状はハニカム型、ペレット型など従来と同様
とすることができる。第1担持層の材質としては排ガス
中の成分の吸着性が低いものが用いられ、シリカ(Si
2 )、チタニア(TiO2 )、ジルコニア(Zr
2 )、チタン酸カリウム酸化物、あるいはこれらの複
合酸化物などを用いることができる。また第1担持層に
担持される触媒金属としては、白金(Pt)、パラジウ
ム(Pd)、ロジウム(Rh)、銀(Ag)などの貴金
属の他、鉄(Fe)、モリブデン(Mo)、タングステ
ン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、マンガ
ン(Mn)、コバルト(Co)、銅(Cu)などの卑金
属も用いられ、目的とする酸化力に応じて選択される。
この触媒金属の担持量としては、触媒体積1リットルに
対して0.1〜2.5g程度が適当である。担持量はH
C、SOFの必要酸化力に応じて決められる。但し多く
担持しても効果が飽和するとともにコスト面での不具合
が発生する場合がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a carrier substrate, a heat-resistant inorganic material such as cordierite or a metal carrier made of metal is used, and the shape thereof may be the same as conventional ones such as a honeycomb type and a pellet type. As the material of the first supporting layer, a material having a low adsorptivity of components in the exhaust gas is used.
O 2 ), titania (TiO 2 ), zirconia (Zr
O 2 ), potassium titanate oxide, or composite oxides thereof can be used. Examples of the catalyst metal supported on the first support layer include noble metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and silver (Ag), as well as iron (Fe), molybdenum (Mo), and tungsten. Base metals such as (W), nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), cobalt (Co), and copper (Cu) are also used, and are selected according to the desired oxidizing power.
The amount of the catalyst metal supported is appropriately 0.1 to 2.5 g per 1 liter of the catalyst volume. Carrying amount is H
It is determined according to the required oxidizing power of C and SOF. However, even if a large amount is supported, the effect may be saturated and a defect in cost may occur.

【0014】第2担持層の材質としては、排ガス中の成
分の吸着性が第1担持層より高いものが用いられる。第
1担持層に例示した材質どうしであっても、第1担持層
に用いたものより吸着性がわずかでも高ければ用いるこ
とができる。しかしアルミナ、シリカーアルミナ、ゼオ
ライトなど、吸着性が特に高いものを用いることが望ま
しい。この第2担持層には触媒金属は担持されず、第2
担持層は単に吸着層として機能する。したがって第2担
持層の厚さは10〜50μmの範囲とすることが望まし
い。第2担持層の厚さが10μmより薄いと吸着が困難
となりHC及びSOFの酸化浄化性能が低下する。また
50μmより厚くなると吸着されたHC及びSOFが第
1担持層に到達するのが困難となり、やはりHC及びS
OFの酸化浄化性能が低下する。
As the material of the second supporting layer, one having a higher adsorptivity for the components in the exhaust gas than the first supporting layer is used. The materials exemplified for the first supporting layer can be used as long as they have slightly higher adsorptivity than the materials used for the first supporting layer. However, it is desirable to use alumina, silica-alumina, zeolite, or the like, which has a particularly high adsorbability. No catalytic metal is loaded on the second loading layer,
The carrier layer simply functions as an adsorption layer. Therefore, it is desirable that the thickness of the second support layer be in the range of 10 to 50 μm. If the thickness of the second support layer is less than 10 μm, adsorption becomes difficult and the HC and SOF oxidation purification performance deteriorates. Also, if the thickness is more than 50 μm, it becomes difficult for the adsorbed HC and SOF to reach the first supporting layer, so that the HC and SOF are also
The oxidation purification performance of OF deteriorates.

【0015】もし第2担持層に触媒金属を担持したとす
ると、図7に示すようにHC及びSOFの吸着性とSO
2 の吸着性には正の相関関係があるから、SO2 も第2
担持層に吸着され昇温時にはそれが単にSO2 として放
出されずSO3 まで酸化されて、サルフェート生成量が
増大してしまう。したがって第2担持層には触媒金属を
担持せず、単に吸着層として機能させている。
If a catalyst metal is supported on the second support layer, as shown in FIG.
The second adsorptive a positive correlation, SO 2 The second
When adsorbed on the carrier layer and heated, it is not simply released as SO 2 but is oxidized to SO 3 and the amount of sulfate produced increases. Therefore, the second supporting layer does not support the catalytic metal and merely functions as an adsorption layer.

【0016】つまり本発明の酸化触媒では、低温時に表
層の第2担持層にHC、SOF及びSO2 が吸着されて
蓄積される。第2担持層は触媒金属をもたないので、H
C、SOF及びSO2 は酸化されることなく蓄積され
る。HC及びSOFは液相となり、毛細管現象により浸
透して第1担持層にまで吸着される。しかしSO2 は低
温でもガス相でありHC及びSOFに比べて吸着されに
くく第1担持層にまで移動しにくいので、大部分が第2
担持層に吸着・蓄積される。したがって本発明の酸化触
媒では、低温域におけるパティキュレートの排出が抑制
されている。
That is, in the oxidation catalyst of the present invention, HC, SOF and SO 2 are adsorbed and accumulated in the second supporting layer on the surface layer at low temperature. Since the second supporting layer has no catalytic metal, H
C, SOF and SO 2 are accumulated without being oxidized. HC and SOF become a liquid phase, permeate by a capillary phenomenon, and are adsorbed even to the first supporting layer. However, SO 2 is in a gas phase even at a low temperature and is less likely to be adsorbed and move to the first supporting layer as compared with HC and SOF, so most of the SO 2 is
Adsorbed and accumulated on the carrier layer. Therefore, in the oxidation catalyst of the present invention, the discharge of particulates in the low temperature range is suppressed.

【0017】そして排ガスが高温になると、高温の排ガ
スは流速が大きいために、第2担持層に吸着したHC、
SOF及びSO2 が触媒金属が存在する第1担持層の酸
化点まで拡散する時間が不足し、HC、SOF及びSO
2 はあまり酸化されずにそのまま排出される。しかしサ
ルフェートの生成がほとんど無いので、高温の排ガス自
体に起因するパティキュレートの排出量は少ない。
When the temperature of the exhaust gas becomes high, the high-temperature exhaust gas has a high flow velocity, so that the HC adsorbed on the second support layer is
There is not enough time for SOF and SO 2 to diffuse to the oxidation point of the first supporting layer where the catalyst metal is present, and HC, SOF and SO
2 is not oxidized so much and is discharged as it is. However, since almost no sulfate is generated, the amount of particulate emissions due to the high temperature exhaust gas itself is small.

【0018】一方、低温時に第2担持層から第1担持層
にまで蓄積されていたHC及びSOFは、高温下で第1
担持層の触媒金属によって効率よく酸化されて浄化され
る。また第2担持層に蓄積されていたSO2 は、第2担
持層が拡散抵抗層となり第1担持層に到達することな
く、したがってサルフェートを生成することなく第2担
持層からそのまま放出される。すなわち低温時に蓄積さ
れていたHC、SOF及びSO2 に起因するパティキュ
レートの排出も大きく抑制されている。
On the other hand, HC and SOF accumulated from the second supporting layer to the first supporting layer at low temperature are
It is efficiently oxidized and purified by the catalytic metal of the supporting layer. Further, the SO 2 accumulated in the second supporting layer is released as it is from the second supporting layer without the second supporting layer becoming a diffusion resistance layer and reaching the first supporting layer, and thus without generating sulfate. That is, the discharge of particulates caused by HC, SOF, and SO 2 accumulated at low temperature is also greatly suppressed.

【0019】さらに本発明の酸化触媒では、触媒金属は
吸着性の低い第1担持層に担持され、吸着性が高い第1
担持層と分離されている。したがってSO2 とアルミナ
などとの反応が生じにくいとともに、生じたとしても触
媒金属には影響がない。また触媒金属の酸化活性を失活
させるP、S、Znなどの被毒物質が第2担持層に吸着
されるので、触媒金属の被毒が防止されHC、SOFの
酸化力が向上するとともに、その性能がいつまでも続
く。
Further, in the oxidation catalyst of the present invention, the catalytic metal is supported on the first supporting layer having a low adsorptivity, and the catalyst metal has a high adsorptivity.
Separated from the carrier layer. Therefore, the reaction between SO 2 and alumina is unlikely to occur, and even if it occurs, it does not affect the catalytic metal. In addition, since poisoning substances such as P, S, and Zn that deactivate the oxidation activity of the catalyst metal are adsorbed on the second support layer, poisoning of the catalyst metal is prevented and the oxidizing power of HC and SOF is improved. The performance continues forever.

【0020】[0020]

【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。 (実施例)図1に本発明の一実施例の排ガス用酸化触媒
の要部拡大断面図を示す。この酸化触媒は、コーディエ
ライトからなるハニカム形状の担体基材(1)と、担体
基材(1)表面に被覆形成された第1担持層(2)と、
第1担持層(2)の表面に被覆形成された第2担持層
(3)とから構成されている。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples. (Embodiment) FIG. 1 shows an enlarged cross-sectional view of a main part of an exhaust gas oxidation catalyst according to an embodiment of the present invention. This oxidation catalyst comprises a honeycomb-shaped carrier base material (1) made of cordierite, a first supporting layer (2) formed by coating on the surface of the carrier base material (1),
It is composed of a second supporting layer (3) formed by coating on the surface of the first supporting layer (2).

【0021】担体基材(1)は、直径140mm、長さ
130mm、セル数400〜300セル/in2 、セル
壁厚0.05〜0.2mmの円柱状ハニカム担体であ
る。下層の第1担持層(2)は、TiO2 とPtとから
構成され、TiO2 の二次粒子(20)表面にPt(2
1)が高分散担持されている。第1担持層(2)は担体
基材(1)1リットルに対して50g、厚さ20μmに
形成され、Pt(21)は担体基材(1)1リットルに
対して0.5g担持されている。また上層の第2担持層
(3)は、活性アルミナ粉末(30)のみからなり、担
体基材(1)1リットルに対して50g、厚さ20μm
に形成されている。第1担持層(2)は、予めPt(2
1)が含浸担持されたTiO2 粉末をスラリーとして担
体基材(1)に付着させ、乾燥・焼成して形成されてい
る。また第2担持層(3)はアルミナ粉末をスラリーと
して第1担持層(2)表面に付着させ、乾燥・焼成して
形成されている。
The carrier substrate (1) is a cylindrical honeycomb carrier having a diameter of 140 mm, a length of 130 mm, a cell number of 400 to 300 cells / in 2 , and a cell wall thickness of 0.05 to 0.2 mm. The first support layer of the lower layer (2) is composed of TiO 2 and Pt, TiO 2 secondary particles (20) surface Pt (2
1) is highly dispersed and supported. The first supporting layer (2) is formed to have a thickness of 50 g per 1 liter of the carrier substrate (1) and a thickness of 20 μm, and 0.5 g of Pt (21) is supported per 1 liter of the carrier substrate (1). There is. The upper second supporting layer (3) is composed of activated alumina powder (30) only, and is 50 g per 1 liter of the carrier substrate (1) and has a thickness of 20 μm.
Is formed. The first supporting layer (2) was previously made of Pt (2
1) is formed by adhering TiO 2 powder impregnated and supported on the carrier substrate (1) as a slurry, drying and firing. The second supporting layer (3) is formed by adhering alumina powder as a slurry onto the surface of the first supporting layer (2), drying and firing.

【0022】(比較例)図2に比較例の触媒装置を示
す。この触媒装置は特開平4−267928号公報に開
示されたものであり、上流側触媒(4)と下流側触媒
(5)が直列に触媒コンバータ(6)にシール材(6
0)を介して収納されている。上流側触媒(4)は、実
施例と同様の担体基材に活性アルミナからなり図示しな
い上流側コート層が形成され、触媒金属は担持されてい
ない。また下流側触媒(5)は、実施例と同様の担体基
材にTiO2 からなり図示しない下流側コート層が形成
され、それにPtが担持されて構成されている。上流側
コート層及び下流側コート層は、担体基材1リットルに
対してそれぞれ50g形成され、下流側触媒ではPtは
担体基材1リットルに対して0.5g担持されている。
(Comparative Example) FIG. 2 shows a catalyst device of a comparative example. This catalyst device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-267928, and an upstream catalyst (4) and a downstream catalyst (5) are connected in series to a catalytic converter (6) with a sealing material (6).
0) is stored. The upstream catalyst (4) is made of activated alumina on a carrier substrate similar to that of the embodiment, an upstream coat layer (not shown) is formed, and no catalyst metal is supported. Further, the downstream side catalyst (5) is constituted by forming a downstream side coat layer (not shown) made of TiO 2 on the same carrier base material as in the example and carrying Pt thereon. The upstream coat layer and the downstream coat layer are formed in an amount of 50 g per 1 liter of the carrier substrate, and Pt is supported in an amount of 0.5 g per liter of the carrier substrate in the downstream catalyst.

【0023】(試験例)上記の構成の実施例及び比較例
の酸化触媒及び触媒装置をDEの排気系にそれぞれ装着
し、一定のエンジン回転数(2000rpm)で負荷を
変更しながら、排ガス温度を600℃から200℃まで
降温させ、その後再度600℃とする条件で、各排ガス
温度におけるPM(Particulate Matter)浄化率を測定
した。実施例の酸化触媒の結果を図3に、比較例の触媒
装置の結果を図4にそれぞれ示す。
(Test Example) The oxidation catalyst and the catalyst device of the above-configured examples and comparative examples were respectively mounted in the exhaust system of the DE, and the exhaust gas temperature was changed while changing the load at a constant engine speed (2000 rpm). The PM (Particulate Matter) purification rate at each exhaust gas temperature was measured under the condition of lowering the temperature from 600 ° C. to 200 ° C. and then again to 600 ° C. The result of the oxidation catalyst of the example is shown in FIG. 3, and the result of the catalyst device of the comparative example is shown in FIG.

【0024】図3及び図4より、実施例及び比較例とも
に排ガス温度が低下するにつれてPM浄化率が向上して
いる。これは低温域における第2担持層及び上流側触媒
のSOF吸着作用に起因する。しかし比較例では、排ガ
ス温度を200℃から再度600℃とした場合にPM浄
化率がマイナスとなっている。PM浄化率がマイナスと
いうことは、触媒中で新たなPMが増加したことを示
し、サルフェートが多量に生成したことを意味する。し
かし実施例では排ガス温度を200℃から再度600℃
としてもPM浄化率はゼロであり、サルフェートがほと
んど生成していない。
From FIGS. 3 and 4, in both the examples and the comparative examples, the PM purification rate is improved as the exhaust gas temperature is lowered. This is due to the SOF adsorption action of the second supporting layer and the upstream catalyst in the low temperature region. However, in the comparative example, the PM purification rate becomes negative when the exhaust gas temperature is changed from 200 ° C. to 600 ° C. again. A negative PM purification rate means that new PM has increased in the catalyst, which means that a large amount of sulfate is produced. However, in the embodiment, the exhaust gas temperature is changed from 200 ° C to 600 ° C again.
However, the PM purification rate is zero, and almost no sulfate is generated.

【0025】また、よく見ると、600℃、500℃、
400℃及び300℃のPM浄化率は実施例の触媒の方
が比較例より高い。これは、実施例の触媒の方が硫黄被
毒が少ないためであると考えられる。この試験結果よ
り、実施例及び比較例における触媒作用は以下のように
説明される。
If you look closely, 600 ° C, 500 ° C,
The PM purification rates at 400 ° C. and 300 ° C. are higher in the catalyst of the example than in the comparative example. It is considered that this is because the catalyst of the example has less sulfur poisoning. From the test results, the catalytic action in Examples and Comparative Examples is explained as follows.

【0026】<実施例の酸化触媒>最初の600℃及び
500℃においては、排ガス中のHC、SOF及びSO
2は第2担持層(2)に吸着されるものの、排ガスの流
速が十分大きいために、Pt(21)が存在する第1担
持層(20)の酸化点まで拡散する時間が不足し、HC
及びSOFが酸化される確率は低い。しかし排ガス中の
SO2 も酸化されずにそのまま排出され、サルフェート
の生成は少ない。したがってPM浄化率が比較的小さい
ものの、正の浄化率を示している。
<Oxidation catalyst of Examples> At the initial 600 ° C. and 500 ° C., HC, SOF and SO in exhaust gas
Although 2 is adsorbed on the second supporting layer (2), the flow velocity of the exhaust gas is sufficiently high, so that the time for diffusing to the oxidation point of the first supporting layer (20) where Pt (21) exists is insufficient, and
And the probability of SOF being oxidized is low. However, SO 2 in the exhaust gas is not oxidized but is discharged as it is, and the production of sulfate is small. Therefore, although the PM purification rate is relatively small, it shows a positive purification rate.

【0027】次に400〜200℃の排ガス低温域で
は、図5に示すようにHC及びSOFは第2担持層
(3)に吸着され、これは液相であるため毛細管現象に
よりかなりの部分が第1担持層(2)にまで移動して吸
着される。一方、排ガス中のSO2も第2担持層(3)
に吸着されるが、ガス相での吸着であるため第1担持層
(2)まで移動することは困難であり、そのまま排出さ
れるものもある。したがってHC及びSOFの吸着によ
る蓄積と、サルフェートが生成しないことにより、図3
に示すようにPM浄化率は十分高い。
Next, in the exhaust gas low temperature range of 400 to 200 ° C., HC and SOF are adsorbed on the second supporting layer (3) as shown in FIG. 5, and since this is a liquid phase, a considerable part is caused by the capillary phenomenon. It moves to the first supporting layer (2) and is adsorbed. On the other hand, SO 2 in the exhaust gas is also used as the second supporting layer (3).
However, since it is adsorbed in the gas phase, it is difficult to move to the first supporting layer (2), and some of them are discharged as they are. Therefore, due to the accumulation of HC and SOF by adsorption and the absence of sulfate formation,
As shown in, the PM purification rate is sufficiently high.

【0028】なお600℃におけるPM浄化率が低いの
はサルフェート生成が生じるからであり、温度低下とと
もにPM浄化率が向上しているのはサルフェート生成量
が減少していることによる。そして排ガス温度が200
℃から600℃になると、第1担持層(2)に吸着・蓄
積されていたHC及びSOFは、ガス化して第1担持層
(2)のPt(21)により酸化浄化され、CO2 及び
2 Oとなって排出される。また第2担持層(3)に吸
着・蓄積されていたHC及びSOFはそのまま排出され
るが、その量は僅かである。一方、第2担持層(3)に
吸着されていたSO2 は、第1担持層(2)のPt(2
1)と接触することなく、つまり酸化されることなくそ
のまま第2担持層(3)から放出され、サルフェートの
生成がほとんど無い。また第1担持層(2)はSO2
接触することがほとんど無いので、Pt(21)の硫黄
被毒も防止されている。したがって200℃から再度6
00℃に昇温した場合には、HC及びSOFの浄化量と
HC及びSOFの排出量及びサルフェートの生成量とが
相殺され、PM浄化率がほとんどゼロとなるが、マイナ
スとなることはない。 <比較例の触媒装置>一方、比較例の触媒装置では、最
初の600℃及び500℃においては、排ガス中のH
C、SOF及びSO2 は上流側触媒(4)に吸着される
ものの、排ガスの流速が十分大きいために、Ptが存在
する下流側触媒(5)に流入する。しかし下流側触媒
(5)は吸着性が低いので、大部分は吸着されずHC及
びSOFの一部がPtで酸化されて排出される。そして
排ガス中のSO2 も酸化されずに大部分がそのまま排出
され、サルフェートの生成は少ない。したがってPM浄
化率が比較的小さいが、正の浄化率を示している。
The reason why the PM purification rate at 600 ° C. is low is that sulphate is produced, and the reason why the PM purification rate is improved as the temperature is lowered is that the sulphate production amount is decreased. And the exhaust gas temperature is 200
When the temperature rises from 600 ° C to 600 ° C, the HC and SOF adsorbed / accumulated on the first supporting layer (2) are gasified and oxidatively purified by Pt (21) of the first supporting layer (2), and CO 2 and H 2 2 O is discharged. The HC and SOF adsorbed / accumulated on the second support layer (3) are discharged as they are, but the amount thereof is small. On the other hand, SO 2 adsorbed on the second supporting layer (3) is absorbed by Pt (2
Without being in contact with 1), that is, without being oxidized, it is released from the second support layer (3) as it is, and almost no sulfate is generated. Further, since the first supporting layer (2) hardly contacts SO 2 , sulfur poisoning of Pt (21) is also prevented. Therefore, from 200 ℃ again 6
When the temperature is raised to 00 ° C., the purification amount of HC and SOF, the emission amount of HC and SOF, and the production amount of sulfate are offset, and the PM purification rate becomes almost zero, but it does not become negative. <Catalyst device of comparative example> On the other hand, in the catalyst device of the comparative example, H in the exhaust gas was initially at 600 ° C and 500 ° C.
Although C, SOF, and SO 2 are adsorbed by the upstream catalyst (4), they flow into the downstream catalyst (5) where Pt exists because the flow velocity of the exhaust gas is sufficiently high. However, since the downstream catalyst (5) has low adsorptivity, most of it is not adsorbed and a part of HC and SOF is oxidized by Pt and discharged. The SO 2 in the exhaust gas is not oxidized, and most of it is discharged as it is, so that the production of sulfate is small. Therefore, although the PM purification rate is relatively small, it shows a positive purification rate.

【0029】次に400〜200℃の排ガス低温域で
は、図6に示すようにHC及びSOFは上流側触媒
(4)に吸着される。またSO2 も大部分が上流側触媒
(4)に吸着され、そのまま下流側へ流れるものもあ
る。したがって低温域でのPM浄化率は実施例と差異が
なく、高いPM浄化率を示している。なお600℃にお
けるPM浄化率が低いのはサルフェート生成が生じるか
らであり、温度低下とともにPM浄化率が向上している
のはサルフェート生成量が減少していることによる。但
し、600〜300℃のPM浄化率が実施例に比べて低
いのは、硫黄被毒によるSOF浄化率の低下に起因して
いる。
Next, in the exhaust gas low temperature range of 400 to 200 ° C., HC and SOF are adsorbed by the upstream catalyst (4) as shown in FIG. Most of SO 2 is also adsorbed on the upstream catalyst (4) and flows to the downstream as it is. Therefore, the PM purification rate in the low temperature range is not different from that of the example, and shows a high PM purification rate. The PM purification rate at 600 ° C. is low because sulfate generation occurs, and the reason why the PM purification rate improves with temperature decrease is that the sulfate production amount decreases. However, the reason why the PM purification rate at 600 to 300 ° C. is lower than that in the example is due to the decrease in the SOF purification rate due to sulfur poisoning.

【0030】しかし排ガス温度が200℃から600℃
になると、吸着されていたHC、SOF及びSO2 は上
流側触媒(4)から放出されて下流側触媒(5)に流入
する。そして下流側触媒(5)中のPtと接触し、HC
及びSOFは酸化によりCO 2 及びH2 Oとなって排出
される。しかし上流側触媒(4)に蓄積されていた多量
のSO2 も酸化され、サルフェートが多量に生成してし
まう。したがって比較例では200℃から600℃に昇
温した時にサルフェートの生成量がHC及びSOFの浄
化量を大きく上回り、PM浄化率が負の値となってしま
う。
However, the temperature of the exhaust gas is 200 ° C. to 600 ° C.
Becomes, the adsorbed HC, SOF, and SOTwoIs above
Emitted from the flow side catalyst (4) and flows into the downstream side catalyst (5)
I do. Then, the Pt in the downstream catalyst (5) comes into contact with the HC,
And SOF are oxidized to CO TwoAnd HTwoDischarge as O
Is done. However, the large amount accumulated in the upstream catalyst (4)
SOTwoIs also oxidized, producing a large amount of sulfate
I will Therefore, in the comparative example, the temperature rises from 200 ° C to 600 ° C.
When heated, the amount of sulfate produced will be higher than HC and SOF.
The PM purification rate becomes a negative value.
U.

【0031】つまり本実施例の酸化触媒によれば、低温
時に吸着・蓄積されたSO2 を高温時にサルフェートを
生成することなく排出でき、低温から高温まで広い温度
ウィンドウでPMを浄化することができる。
That is, according to the oxidation catalyst of the present embodiment, SO 2 adsorbed and accumulated at low temperature can be discharged at high temperature without generating sulfate, and PM can be purified in a wide temperature window from low temperature to high temperature. .

【0032】[0032]

【発明の効果】すなわち本発明のディーゼル排ガス用酸
化触媒によれば、低温時に吸着・蓄積されたSO2 が高
温時にサルフェートを生成しにくい。したがって排ガス
中のSO2 をほとんどそのまま排出することができ、H
C及びSOFのみを効率よく浄化することができるの
で、低温から高温まで高いPM浄化率が得られ、PM浄
化の温度ウィンドウが拡大される。
According to the oxidation catalyst for diesel exhaust gas of the present invention, SO 2 adsorbed and accumulated at a low temperature hardly produces sulfate at a high temperature. Therefore, SO 2 in the exhaust gas can be emitted almost as it is, and H 2
Since only C and SOF can be efficiently purified, a high PM purification rate can be obtained from a low temperature to a high temperature, and the temperature window for PM purification is expanded.

【0033】また、触媒金属の酸化活性を失活させる
P、S、Znなどの被毒物質が第2担持層に吸着される
ため、触媒金属の酸化力の低下を防止することができ
る。したがって本発明の酸化触媒では、従来に比べて排
ガスとの接触面積を小さくしても従来と同等以上の浄化
性能が得られるので、触媒容積を小さくすることがで
き、軽量化及び配置スペース面で有利である。
Further, since poisoning substances such as P, S and Zn which deactivate the oxidizing activity of the catalytic metal are adsorbed on the second supporting layer, it is possible to prevent the oxidizing power of the catalytic metal from lowering. Therefore, in the oxidation catalyst of the present invention, even if the contact area with the exhaust gas is made smaller than in the conventional case, purification performance equal to or higher than that in the conventional case can be obtained, so that the catalyst volume can be made small, and in terms of weight saving and arrangement space. It is advantageous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の酸化触媒の要部を示す模式
的説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a main part of an oxidation catalyst according to an embodiment of the present invention.

【図2】比較例の触媒装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of a catalyst device of a comparative example.

【図3】本発明の一実施例の酸化触媒の排ガス温度とP
M浄化率との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is an exhaust gas temperature and P of an oxidation catalyst according to an embodiment of the present invention.
It is a graph which shows the relationship with M purification rate.

【図4】比較例の触媒装置の排ガス温度とPM浄化率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an exhaust gas temperature and a PM purification rate of a catalyst device of a comparative example.

【図5】本発明の一実施例の酸化触媒の浄化機構を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a purification mechanism of an oxidation catalyst according to an embodiment of the present invention.

【図6】比較例の触媒装置の浄化機構を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view showing a purifying mechanism of a catalyst device of a comparative example.

【図7】HC及びSOFの吸着量とSO2 の吸着量との
相関関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the correlation between the adsorption amount of HC and SOF and the adsorption amount of SO 2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:担体基材 2:第1担持層
3:第2担持層 30:アルミナ 20:TiO2
21:Pt
1: carrier substrate 2: first support layer
3: Second support layer 30: Alumina 20: TiO 2
21: Pt

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 担体基材と、該担体基材表面に形成され
触媒金属を担持した第1担持層と、該第1担持層の表面
に形成され触媒金属を担持しない第2担持層とからな
り、該第1担持層は該第2担持層よりディーゼル排ガス
中の成分の吸着性が低いことを特徴とするディーゼル排
ガス用酸化触媒。
1. A carrier substrate, a first carrier layer formed on the surface of the carrier substrate and carrying a catalytic metal, and a second carrier layer formed on the surface of the first carrier layer and carrying no catalytic metal. The oxidation catalyst for diesel exhaust gas, wherein the first support layer has lower adsorption of components in diesel exhaust gas than the second support layer.
JP7320313A 1995-12-08 1995-12-08 Oxidation catalyst for diesel exhaust gas Pending JPH09155205A (en)

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