JPH09206594A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒

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JPH09206594A
JPH09206594A JP8321764A JP32176496A JPH09206594A JP H09206594 A JPH09206594 A JP H09206594A JP 8321764 A JP8321764 A JP 8321764A JP 32176496 A JP32176496 A JP 32176496A JP H09206594 A JPH09206594 A JP H09206594A
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JP
Japan
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catalyst
alumina
exhaust gas
supported
gas purifying
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JP8321764A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Mogami
龍一 最上
Toshio Matsuhisa
敏雄 松久
Toshihiko Nakano
利彦 中野
Junji Ito
淳二 伊藤
Yasuyuki Murofushi
康行 室伏
Tsunesaburo Mukai
恒三郎 向井
Toru Sekiba
徹 関場
Akihide Okada
晃英 岡田
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Toyo CCI KK
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Toyo CCI KK
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーン雰囲気下でNOxを還元することがで
きる温度領域を低温側に拡大することが可能となり、通
常の運転条件でのNOx浄化率が高く、高温で長時間の
ストイキ雰囲気通過後においても、ストイキ雰囲気及び
リーン雰囲気においてNOxを高い効率で除去すること
ができる排気ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】 アルミナに少なくともPd及びKを担持
した触媒及び/又はSr,La及びCuを含むヘキサア
ルミネートからなる触媒を含有する触媒1と、アルミナ
を主成分としてIn及び/又はCoを含む複合酸化物を
含有する触媒及び/又はアルミナにAgを担持した触
媒、又はアルミナを主成分としてIn及び/又はGa
と、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒を含有する
触媒2とから構成される。また、アルミナを主成分とし
てIn及びCoを含む複合酸化物を含有する触媒、又は
アルミナを主成分としてIn及び/又はGaと、Coと
を含む複合酸化物を含有する触媒を含有する触媒1と、
アルミナにPd、Rh及びPtから成る群から選ばれた
少なくとも1種を担持した触媒2とから構成される。

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、特に希薄燃焼ガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ン等から排出される排気ガスのような酸素過剰雰囲気
(以下、リーン雰囲気という)中における窒素酸化物
(NOX )を効率的に除去することができる排気ガス浄
化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車などの内燃機関から排出さ
れる排気ガスの浄化用触媒としては、アルミナや酸化セ
リウムなどに白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロ
ジウム(Rh)などの貴金属を担持させ、これをモノリ
ス担体にコーティングした構造のものが使用されてい
る。この触媒は主としてストイキ雰囲気における排気ガ
ス浄化能を向上させることを重点とするため、リーン雰
囲気におけるNOX 除去用として使用しても充分な性能
が得られなかった。
【0003】近年、リーン雰囲気におけるNOX 浄化性
能を向上させる触媒が数多く報告されている。特に、銅
イオン交換ゼオライト等を用いるNOX 浄化用触媒が提
案されている(特開平1−139415号公報)。前記
特許公報に記載された銅イオン交換ゼオライトを用いた
NOX 浄化用触媒は、排気下流側に配置されたパラジウ
ム等の三元触媒と組み合わされて、リーン雰囲気及びス
トイキ雰囲気いずれの場合であってもNOX 浄化能を発
現するように工夫されている。
【0004】また、特開昭60−238147号公報に
は、アルミナに周期律表の第 IIIa族元素とパラジウム
を担持した触媒が、Appl. Catal.75(1991)L1
ではCo/Al2O3 触媒が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平1−139415号公報に開示された銅とゼオライ
ト及び、三元触媒とを組み合わせた触媒では、リーン雰
囲気及びストイキ雰囲気下においてはNOX を除去する
ことができるが、実際のガソリンエンジンでは排気ガス
組成が高温のストイキ雰囲気となる機会が頻繁であり、
そのような雰囲気に銅/ゼオライト触媒が長時間接触す
ると銅が著しくシンタリングを起こし、再び雰囲気をリ
ーン雰囲気に戻してもNOX の除去率が著しく低下して
しまう。
【0006】また、排気上流側に配置された銅/ゼオラ
イトが、リーン雰囲気において炭化水素(HC)を消費
するようになるため、排気下流側に配置された三元触媒
のNOX 除去能が充分に機能しない。このため、高温で
長時間のストイキ雰囲気通過後においても、リーン雰囲
気下でのNOX 浄化性能の向上が大きな課題となってい
た。
【0007】一方、上記特開昭60−238147号公
報に開示された触媒では、理論空燃比近傍で運転した場
合のNOX の浄化選択性を高めることを目的としている
ため、希薄燃焼ガソリンエンジンやディーゼルエンジン
の排気ガスのように理論空燃比での運転条件に比べて酸
素濃度が非常に高いリーン雰囲気下ではNOX の浄化能
が十分でなくなってしまうという問題があった。
【0008】また、Co/Al2 3 触媒(Appl. Cata
l.75(1991)L1)では、リーン雰囲気下におい
て450℃以上でNOX 浄化活性を示すものの、高い活
性を得るにはさらに高い温度が必要であり、通常の運転
条件における排気ガス温度では充分なNOX 浄化活性が
得られないという問題があった。
【0009】従って、本発明の目的は、リーン雰囲気下
でNOX を還元することができる温度領域を低温側に拡
大することが可能となり、通常の運転条件でのNOX
化率が高い排気ガス浄化用触媒を提供することにある。
【0010】また、本発明の他の目的は、高温で長時間
のストイキ雰囲気通過後においても、ストイキ雰囲気及
びリーン雰囲気においてNOX を高い効率で除去するこ
とができる排気ガス浄化用触媒を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、請求項1記載の排
気ガス浄化用触媒は、アルミナに少なくともPd及びK
を担持した触媒及び/又はSr,La及びCuを含むヘ
キサアルミネートからなる触媒を含有する触媒1と、ア
ルミナを主成分としてIn及び/又はCoを含む複合酸
化物を含有する触媒及び/又はアルミナにAgを担持し
た触媒、又はアルミナを主成分としてIn及び/又はG
aと、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒を含有す
る触媒2とから構成されることを特徴とする。
【0012】また、請求項2記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナに少なくともPd及びKを担持した触媒中
のPdは、アルミナに対して0.1〜5重量%の範囲で
担持され、Kはアルミナに対して5〜30重量%の範囲
で担持されることを特徴とする。
【0013】また、請求項3記載の排気ガス浄化用触媒
は、Sr,La及びCuを含むヘキサアルミネートから
なる触媒の組成は、Sr0.8 La0.2 Cu2 Al10
18.5で表されることを特徴とする。
【0014】また、請求項4記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナを主成分としてIn及び/又はCoを含む
複合酸化物を含有する触媒中のIn及び/又はCoは、
アルミナに対して0.01〜5重量%の範囲で担持され
ることを特徴とする。
【0015】また、請求項5記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナにAgを担持した触媒中のAgは、アルミ
ナに対して0.5〜10重量%の範囲で担持されること
を特徴とする。
【0016】また、請求項6記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナを主成分としてIn及び/又はGaと、C
oとを含む複合酸化物を含有する触媒中のIn及び/又
はGaは、アルミナに対して0.05〜30重量%の範
囲で担持され、Coは、アルミナに対して0.01〜5
0重量%の範囲で担持されることを特徴とする。
【0017】また、請求項7記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナを主成分としてIn及びCoを含む複合酸
化物を含有する触媒、又はアルミナを主成分としてIn
及び/又はGaと、Coとを含む複合酸化物を含有する
触媒を含有する触媒1と、アルミナにPd、Rh及びP
tから成る群から選ばれた少なくとも1種を担持した触
媒2とから構成されることを特徴とする。
【0018】また、請求項8記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナを主成分としてIn及びCoを含む複合酸
化物を含有する触媒中のInは、アルミナに対して0.
05〜30重量%の範囲で担持され、Coは、アルミナ
に対して0.01〜50重量%の範囲で担持されること
を特徴とする。
【0019】また、請求項9記載の排気ガス浄化用触媒
は、アルミナを主成分としてIn及び/又はGaと、C
oとを含む複合酸化物を含有する触媒中のIn及び/又
はGaは、アルミナに対して0.05〜30重量%の範
囲で担持され、Coは、アルミナに対して0.01〜5
0重量%の範囲で担持されることを特徴とする。
【0020】また、請求項10記載の排気ガス浄化用触
媒は、排気ガス流れに対して、上流側に触媒1を配置
し、その下流側に触媒2を配置したことを特徴とする。
【0021】また、請求項11記載の排気ガス浄化用触
媒は、触媒担体上に触媒1を設け、該触媒1上に触媒2
を設けてなることを特徴とする。
【0022】また、請求項12記載の排気ガス浄化用触
媒は、触媒担体上に触媒2を設け、該触媒2上に触媒1
を設けてなることを特徴とする。
【0023】また、請求項13記載の排気ガス浄化用触
媒は、触媒担体上に触媒1及び触媒2を混合して設けて
なることを特徴とする。
【0024】本発明の第1の排気ガス浄化用触媒は、ア
ルミナに少なくともPd及びKを担持した触媒及び/又
はSr,La及びCuを含むヘキサアルミネートからな
る触媒を含有する触媒1と、アルミナを主成分としてI
n及び/又はCoを含む複合酸化物を含有する触媒及び
/又はアルミナにAgを担持した触媒、又はアルミナを
主成分としてIn及び/又はGaと、Coとを含む複合
酸化物を含有する触媒を含有する触媒2とから構成され
る。
【0025】このように、CO酸化触媒とリーン雰囲気
下でNOx還元性能を有する触媒とを組合わせることに
より、NOxを還元することができる温度領域を低温側
に拡大することが可能となり、通常の運転条件でのNO
x浄化率を向上させることができる。
【0026】上記排気ガス浄化用触媒の触媒1には、ア
ルミナに少なくともPd及びKを担持した触媒及び/又
はSr,La及びCuを含むヘキサアルミネートからな
る触媒が使用される。アルミナに少なくともPd及びK
を担持した触媒中のパラジウムの含有量は、アルミナに
対して0.1〜5重量%である。0.1重量%未満では
低温活性等が十分に発現せず、逆に5重量%を越えると
パラジウムの分散性が悪くなり、触媒活性効果は顕著に
上がらず、経済的にも有効でない。
【0027】Pd/アルミナにKを加えた触媒ではKと
Pdの相互作用によりPdのHC酸化活性が弱められ、
COの酸化反応のみが得られることになる。そのためK
を添加する際には、PdとKが相互作用できるように充
分な量のKを加える必要がある。
【0028】従って、カリウムの含有量は、触媒1L容
量中5〜30重量%である。5重量%未満では炭化水素
類の吸着被毒やパラジウムのシンタリングを抑制するこ
とができず、逆に30重量%を越えても有為な増量効果
が得られない。
【0029】触媒2としては基本的にはHCとNOx
選択還元を行う触媒であれば適用することができ、In
及び/又はCoアルミナ複合酸化物、Co−アルミナ、
In−アルミナなどの酸化物触媒、Ag−アルミナ触媒
In及びgaと、Coとを含有するアルミナ複合酸化物
などを挙げることができる。
【0030】アルミナを主成分としてIn及び/又はC
oを含む複合酸化物を含有する触媒中のIn及び/又は
Coは、アルミナに対して0.01〜5重量%の範囲で
含まれる。この範囲外になると、高温でのNOx除去能
が十分でなく特に高温耐久後のNOx除去能が著しく低
下する。
【0031】アルミナにAgを担持した触媒中のAg
は、アルミナに対して0.5〜10重量%の範囲で含ま
れる。0.5重量%未満では、高温耐久後のNOx除去
能が十分になく、逆に10重量%を超えると、還元剤と
しての炭化水素の除去能が高すぎて、NOx除去能が発
現しない。
【0032】アルミナを主成分としてIn及び/又はG
aと、Coとを含む複合酸化物を含む触媒中のインジウ
ム及び/又はガリウムの担持量はアルミナに対して0.
05〜30重量%の範囲である。この範囲以外となる
と、高温耐久後のNOx除去能低下が著しく、好ましく
ない。
【0033】またコバルトの担持量はアルミナに対して
0.01〜50重量%の範囲である。この範囲以外とな
ると、高温でのNOx除去能が十分でなく好ましくな
い。
【0034】本発明の触媒活性成分を担持するための基
材には高温耐久後のガス接触面積を維持するため、比表
面積の大きい耐熱性無機材料が適し、特にアルミナ、好
ましくは活性アルミナが望ましい。耐熱比表面積を高め
るために希土類元素やジルコニア等を添加したアルミナ
を使用しても良い。
【0035】上記本発明ではCO酸化触媒(触媒1)で
COを酸化し発生する酸化熱を利用することでガス温度
や触媒床温度を上昇させ、これによりNOX 浄化触媒
(触媒2)が速やかに活性の高い温度領域に到達するよ
うになる。このときCO酸化触媒(触媒1)としてはH
Cの酸化活性をほとんど有さない材料を選び、かつ触媒
1の容量を調整することにより、NOX 浄化用触媒(触
媒2)に、NOX を還元するのに必要なHCが触媒2に
供給されることになる。そのため触媒1はNOX浄化触
媒(触媒2)のNOX 還元反応を阻害しない。
【0036】前記機能を持つCO酸化触媒(触媒1)と
NOX 浄化用触媒(触媒2)との配設の仕方としては基
本的には、CO酸化触媒で発生した熱が触媒2へ供給さ
れるようにするか又は暖められたガスが触媒2に流れる
ようにすれば良い。
【0037】具体的には例えば、触媒1の後方に触媒2
を配設する。当該触媒1と触媒2との間隔は密着させる
か又はなるべく間隔を狭くすることが望ましい。
【0038】また触媒1と触媒2とを同一担体上に多層
化(触媒1上に触媒2を、又は触媒2上に触媒1をコー
ティングする)したり、触媒1と触媒2とを混合してコ
ーティングする、といった構造が可能である。
【0039】これらの構造は触媒2の昇温を早める点で
は同様の効果が得られるが、触媒1と2を混合した場合
は触媒2が分散担持されるため、触媒2の活性が若干低
下することがある。また、触媒1を上層側に担持し触媒
2を下層とする場合も、触媒2へのガス拡散が阻害され
るため、活性が低下することがある。
【0040】触媒1を排気ガス流れに対して上流側に配
設する場合は、触媒2への熱伝達が排ガスを通して行わ
れるため、触媒2の活性低下は防止することができるが
熱伝達の効率がやや劣る。触媒2を上層に触媒1を下層
に担持する場合が最も高い効果を期待することができ
る。更に、触媒2を触媒1の上流側に配設することは触
媒1で得られた熱が触媒2にほとんど伝達されないた
め、このような構成は、好ましくない。
【0041】このような構成とすることで、特にリーン
バーンエンジンの排気通路において、高温で長時間のス
トイキ雰囲気通過後においても、その後のストイキ雰囲
気およびリーン雰囲気におけるNOxを高い効率で除去
することができる。
【0042】本発明の第2の排気ガス浄化用触媒は、ア
ルミナを主成分としてIn及びCoを含む複合酸化物を
含有する触媒、又はアルミナを主成分としてIn及び/
又はGaと、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒を
含有する触媒1と、アルミナにPd、Rh及びPtから
成る群から選ばれた少なくとも1種を担持した触媒2と
から構成される。
【0043】上記排気ガス浄化用触媒中の触媒1には、
アルミナを主成分としてIn及びCoを含む複合酸化物
を含む触媒又は、アルミナを主成分としてIn及び/又
はGaと、Coとを含む複合酸化物を含む触媒が使用さ
れる。
【0044】アルミナを主成分としてIn及びCoを含
む複合酸化物を含有する触媒中のCoは、アルミナに対
して0.01〜50重量%の範囲であることが好まし
い。この範囲外になると、高温でのNOX 除去能が十分
でない。また、触媒1に含有されるInの担持量は多孔
質担体に対して0.05〜30重量%の範囲であること
が好ましい。この範囲外になると、高温耐久後のNOX
除去能が著しく低下する。
【0045】また、アルミナを主成分としてIn及び/
又はGaと、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒中
のIn及びGaは、アルミナに対して0.05〜30重
量%の範囲であることが好ましい。この範囲外になる
と、高温耐久後のNOx除去能が著しく低下する。ま
た、触媒1に含有されるCoの担持量はアルミナに対し
て0.01〜50重量%の範囲であることが好ましい。
この範囲外になると、高温でのNOx除去能が十分でな
い。
【0046】触媒2にはPd,RhおよびPtから成る
群から選ばれた少なくとも1種がアルミナに含有されて
いればよい。アルミナに対しての担持量や担持方法は特
に限定しない。Pd,Rh及びPtから成る群から選ば
れた少なくとも1種は、アルミナに対して0.1〜30
重量%の範囲である。0.1重量%未満だと初期におい
ても未浄化HCの浄化能力に欠け、30重量%を超える
と高温耐久後のシンタリングがはげしく、活性点の数が
減少してしまう。
【0047】また、リーン雰囲気においては、触媒1が
NOX を除去する反面、HC、COに対する除去能は乏
しいという性能を有するので、触媒2において除去しき
れない微量なNOX をHCで還元することができ、更に
触媒2が酸化触媒として作用することでHC及びCOを
効率よく除去することができる。
【0048】従って、本発明においては、排気ガス流れ
に対して、上流側に触媒1を配置し、下流側に触媒2を
配置することが好ましい。この両触媒を配置するに際し
ては、触媒1と触媒2とを接触させても良いし、わずか
に空間をあけても良い。
【0049】このように構成された排気ガス浄化用触媒
を用いることによって、後述する高温・長時間の耐久後
においてもストイキ雰囲気下においては、触媒1では除
去しきれないNOX 、HC、COを、いわゆる三元触媒
である触媒2が更に効率よく除去することができる。
【0050】本発明の触媒活性成分を担持するための基
材には高温耐久後のガス接触面積を維持するため、比表
面積の大きい耐熱性無機材料が適し、特にアルミナ、好
ましくは活性アルミナが望ましい。耐熱比表面積を高め
るために希土類元素やジルコニア等を添加したフルミナ
を使用しても良い。
【0051】本発明に用いる触媒調製用貴金属・遷移金
属原料化合物としては、硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム
塩、酢酸塩、ハロゲン化物、酸化物等を組み合わせて使
用することができるが、特に水溶性の塩を使用すること
が触媒性能を向上させる観点から好ましい。貴金属・遷
移金属の担持法としては特殊な方法に限定されず、成分
の著しい偏在を伴わない限り、公知の蒸発乾固法、沈殿
法、含浸法、イオン交換法等の種々の方法を用いること
ができる。
【0052】本発明に用いる複合酸化物は、複合酸化物
の各構成元素の硝酸塩、酢酸塩又は炭酸塩等を、所望す
る複合酸化物の組成比に混合し、仮焼成した後粉砕し
て、熱処理焼成する固相反応や、複合酸化物の各構成元
素の硝酸塩、酢酸塩又は炭酸塩、塩酸塩、クエン酸塩等
を、所望する複合酸化物の組成比に混合し、水に溶解し
た後、必要に応じてNH4 OHやNH3 CO3 等のアル
カリ溶液を滴下して沈殿物を生成し、ろ過した後乾燥さ
せて焼成する共沈法等の公知の方法により調製すること
ができる。かかる方法により、複合酸化物を構成する各
成分の少なくとも一部を複合化することができる。
【0053】本発明で用いる触媒調製用原料には、その
上記作用を妨げる量でなければ微量の不純物を含んでも
構わず、例えばバリウム中に含まれるストロンチウム
や、セリウム中に含まれるランタン、ネオジウム、サマ
リウム等である。
【0054】このようにして得られる本発明に用いる、
触媒1と触媒2を各々粉砕してスラリーとし、触媒担体
にコートして、400〜900℃の温度で焼成すること
により、本発明の排気ガス浄化用触媒を得ることができ
る。
【0055】触媒担体としては、公知の触媒担体の中か
ら適宜選択して使用することができ、例えば耐火性材料
からなるモノリス構造を有するハニカム担体やメタル担
体等が挙げられる。この触媒担体の形状は、特に制限さ
れないが、通常はハニカム形状で使用することが好まし
く、このハニカム材料としては、一般に例えばセラミッ
クス等のコージェライト質のものが多く用いられるが、
フェライト系ステンレス等の金属材料からなるハニカム
を用いることも可能であり、更には触媒粉末そのものを
ハニカム形状に成形しても良い。触媒の形状をハニカム
状とすることにより、触媒と排気ガスの触媒面積が大き
くなり、圧力損失も抑えられるため自動車用等として用
いる場合に極めて有利である。
【0056】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。
【0057】実施例1 市販の活性アルミナに硝酸パラジウム水溶液を所定のP
d量(1.4重量%)になるように含浸した後150℃
で乾燥し、更に400℃で1時間焼成することによりP
d/Al2 3 触媒粉末(イ)を調製した。この触媒粉
末(イ)に炭酸カリウム水溶液を所定のK量(16.6
重量%)になるように含浸した後150℃で乾燥し、更
に800℃で4時間焼成して触媒粉末(ロ)を得た。こ
の触媒粉末(ロ)980g、ベーマイトアルミナ30g
及び水1,220gをボールミルポットに投入し、4時
間粉砕して得られたスラリー(ハ)をモノリス担体(2
5cc,400セル/平方インチ)に塗布して乾燥した
後、600℃で1時間焼成して触媒1を得た。このとき
のモノリス担体基材への触媒1の塗布量は200g/L
であった。
【0058】次に、塩化インジウム、硝酸コバルト及び
硝酸アルミニウムをイオン交換水中に溶解した液に、1
mol/Lの炭酸ナトリウム溶液をpH7になるまで添加
した。この溶液を濾過して沈殿生成物を濾別した後、イ
オン交換水にて充分に洗浄し、150℃で乾燥した後8
00℃で4時間焼成して触媒粉末(ニ)を得た。触媒粉
末(ニ)はアルミナを主成分とする複合酸化物であり、
インジウムはアルミナに対して3重量%、コバルトはア
ルミナに対して2重量%であった。この触媒粉末(ニ)
727g、ベーマイトアルミナ273g及び水1,22
0gをボールミルポットに投入し、4時間粉砕して得ら
れたスラリー(ホ)をモノリス担体(100cc,40
0セル/平方インチ)に塗布し乾燥した後、600℃で
1時間焼成して触媒2を得た。このときのモノリス担体
基材への触媒2の塗布量は250g/Lであった。排気
流れに対して、上記触媒2の上流に、触媒1を触媒2に
密着させて配設し、触媒Aとした。
【0059】実施例2 実施例1で得られたスラリー(ハ)をモノリス担体(1
00cc,400セル/平方インチ)に塗布量50g/
Lで塗布した以外は、実施例1と同様にして触媒1から
なる層を設けた。次いで実施例1で得られたスラリー
(ホ)を前記触媒1からなる層の上に塗布して乾燥した
後、600℃で1時間焼成して触媒2からなる層を設け
た。このときの触媒2の塗布量は250g/Lであり、
触媒の合計塗布量を300g/Lとした。このようにし
て得られた触媒を触媒Bとした。
【0060】実施例3 モノリス担体に対して触媒1と触媒2の塗布する順番を
逆にした以外は、実施例2と全く同様にして触媒Cを得
た。
【0061】実施例4 実施例1で得られた触媒粉末(ロ)127g及び触媒粉
末(ニ)635gに、ベーマイトアルミナ238g及び
水1,220gを加えてボールミルポットに投入し、4
時間粉砕して得られたスラリー(ヘ)をモノリス担体
(100cc,400セル/平方インチ)に塗布して乾
燥した後、600℃で1時間焼成して触媒Dを得た。こ
のときの触媒塗布量は300g/Lであった。
【0062】実施例5 窒素雰囲気下で市販のアルミニウムイソプロキシドと金
属ストロンチウムとをイソプロピルアルコール中に80
℃で5時間かけて溶解し、得られた溶液に酢酸銅及び酢
酸ランタン水溶液を滴下して加水分解を行った。12時
間熟成した後、得られた懸濁液を80℃で減圧乾燥し6
00℃で仮焼した後、1000℃で5時間焼成を行い、
ヘキサアルミネート触媒(組成式:Sr0.8 La0.2
2 Al 1018.5)粉末(ト)を得た。
【0063】この触媒粉末(ト)980g、ベーマイト
アルミナ30g及び水1,220gをボールミルポット
に投入し、4時間粉砕して得られたスラリー(チ)をモ
ノリス担体(100cc,400セル/平方インチ)に
塗布し乾燥した後、600℃で1時間焼成して触媒1か
らなる層を設けた。このときの触媒1の塗布量は50g
/Lであった。更に実施例1と全く同様にして調製した
スラリー(ホ)をこの触媒1からなる層の上に塗布して
乾燥した後、600℃で1時間焼成して、触媒2から成
る層を設けた。このときの触媒2の塗布量は250g/
Lであり、触媒の合計塗布量を300g/Lとした。こ
のようにして得られた触媒を触媒Eとした。
【0064】実施例6 市販の活性アルミナに硝酸水銀溶液を所定のAg量(2
重量%)になるように含浸した後150℃で乾燥し、3
00℃、600℃の各温度でそれぞれ2時間焼成してA
g−アルミナ触媒粉末(リ)を得た。この触媒粉末
(リ)1,000g及び水1,100gをボールミルポ
ットに投入し、4時間粉砕して得られたスラリー(ヌ)
を、実施例5の触媒1からなる層の上に塗布して乾燥し
た後、600℃で1時間焼成して触媒2からなる層を設
けた。このときの触媒2の塗布量は200g/Lであ
り、触媒の合計塗布量を250g/Lとした。このよう
にして得られた触媒を触媒Fとした。
【0065】実施例7 市販の活性アルミナに硝酸コバルト水溶液を所定のコバ
ルト量(2重量%)になるように含浸した後150℃で
乾燥し、600℃で4時間焼成してCo−アルミナ触媒
粉末(ル)を得た。この触媒粉末(ル)980g、ベー
マイトアルミナ30g及び水1,220gをボールミル
ポットに投入し、4時間粉砕して得られたスラリー
(ヲ)を、実施例2の触媒1からなる層の上に塗布して
乾燥した後、600℃で1時間焼成して触媒2からなる
層を設けた。このときの触媒2の塗布量は200g/L
であり、触媒の合計塗布量を250g/Lとした。この
ようにして得られた触媒を触媒Gとした。
【0066】実施例8 塩化インジウム及び硝酸アルミニウムをイオン交換水中
に溶解した液に、1 mol/Lの炭酸ナトリウム溶液をp
H7になるまで添加した。この溶液を濾過して沈殿生成
物を濾別した後、イオン交換水にて充分に洗浄し、15
0℃で乾燥した後800℃で4時間焼成して触媒粉末
(ワ)を得た。この触媒粉末(ワ)はアルミナを主成分
とする酸化物であり、インジウムの含有量はアルミナに
対して3重量%であった。この触媒粉末(ワ)727
g、ベーマイトアルミナ273g及び水1,220gを
ボールミルポットに投入し、4時間粉砕して得られたス
ラリー(カ)を、実施例2の触媒1からなる層の上に塗
布して乾燥した後、600℃で1時間焼成して触媒2か
らなる層を設けた。このときの触媒2の塗布量は250
g/Lであり、触媒の合計塗布量を300g/Lとし
た。このようにして得られた触媒を触媒Hとした。
【0067】実施例9 実施例1で得られたK添加Pd/Al2 3 触媒粉末
(ロ)490gと、実施例5で得られたヘキサアルミネ
ート触媒粉末(ト)490gと、ベーマイトアルミナ3
0g及び水1,220gをボールミルポットに投入し、
4時間粉砕してスラリー(ヨ)を得た。実施例2におい
て、スラリー(ハ)の代わりにスラリー(ヨ)を用いた
以外は、実施例2と同様にして触媒Iを得た。
【0068】実施例10 γ−アルミナを主成分とする活性アルミナ粉末に、塩化
インジウム、硝酸コバルト及び塩化ガリウムを溶解した
水溶液を用いて含浸担持させた。次いで、150℃で乾
燥した後、850℃で4時間焼成して触媒粉末(タ)を
得た。触媒粉末(タ)はアルミナを主成分とする複合酸
化物であり、インジウムはアルミナに対して3重量%、
ガリウムはアルミナに対して1重量%、コバルトはアル
ミナに対して2重量%であった。この触媒粉末(タ)9
80g、ベーマイトアルミナ30g及び水1220gを
ボールミルポットに投入し、4時間粉砕して得られたス
ラリー(レ)をモノリス担体(100cc,400セル
/平方インチ)に塗布して乾燥した後、600℃で1時
間焼成して触媒2とした。このときのモノリス担体基材
への触媒2の塗布量は250g/Lであった。排気流れ
に対して、上記触媒2の上流に、実施例1で得られた触
媒1を密着させて配設し、触媒Jとした。
【0069】実施例11 実施例2におけるスラリー(ホ)を実施例10で得られ
たスラリー(レ)に代えた以外は、実施例2と同様にし
て触媒Kを得た。
【0070】実施例12 モノリス担体に対して触媒1と触媒2の塗布する順序を
逆にした以外は、実施例11と全く同様にして触媒Lを
得た。
【0071】実施例13 実施例1で得られた触媒粉末(ロ)127g及び実施例
10で得られた触媒粉末(タ)635gに、ベーマイト
アルミナ238g及び水1220gを加えてボールミル
ポットに投入し、4時間粉砕して得られたスラリー
(ソ)をモノリス担体(100cc,400セル/平方
インチ)に塗布して乾燥した後、600℃で1時間焼成
して触媒Mを得た。このときの触媒塗布量は300g/
Lであった。
【0072】実施例14 実施例1で得られたスラリー(レ)を実施例5で得られ
た触媒1からなる層の上に塗布して乾燥した後、600
℃で1時間焼成して、触媒2から成る層を設けた。この
ときの触媒2の塗布量は250g/Lであり、触媒の合
計塗布量を300g/Lとした。このようにして得られ
た触媒を触媒Nとした。
【0073】実施例15 実施例2において、スラリー(ハ)の代わりに実施例9
で調製したスラリー(ヨ)を、スラリー(ホ)の代わり
に実施例10で調製したスラリー(レ)を用いた以外
は、実施例2と同様にして触媒Oを得た。
【0074】比較例1 実施例1で得られた触媒2を触媒aとした。
【0075】比較例2 実施例6で得られたスラリー(ヌ)をモノリス担体(1
00cc,400セル/平方インチ)に塗布して乾燥し
た後、600℃で1時間焼成して触媒bを得た。このと
きの触媒塗布量は200g/Lであった。
【0076】比較例3 実施例7で得られたスラリー(ヲ)をモノリス担体(1
00cc,400セル/平方インチ)に塗布して乾燥し
た後、600℃で1時間焼成して触媒cを得た。このと
きの触媒塗布量は200g/Lであった。
【0077】比較例4 実施例1で得られた触媒1と触媒2を使い、排気流れに
対して、触媒1の上流側に触媒2を密着させて配設し、
触媒dを得た。
【0078】比較例5 実施例8で得られたスラリー(ワ)をモノリス担体に塗
布して乾燥した後、600℃で1時間焼成して触媒eを
得た。このときの触媒塗布量は200g/Lであった。
【0079】比較例6 実施例10で得られた触媒2を触媒fとした。
【0080】実施例16 γ−アルミナを主成分とする活性アルミナ粉末に、塩化
インジウム及び硝酸コバルトを溶解した水溶液を用いて
含浸担持させた。次いで150℃で乾燥した後、850
℃で4時間焼成して触媒粉末を得た。該触媒粉末は、ア
ルミナを主成分とする複合酸化物であり、インジウムは
アルミナに対して3重量%、コバルトはアルミナに対し
て2重量%であつた。この触媒粉末を硝酸ベーマイトゾ
ルと混合し、ハニカム担体(500cc. 400セル/平
方インチ)に塗布して、乾燥し、焼成して触媒1(触媒
塗布量200g/L)を得た。
【0081】次に、γ−アルミナ粉末にジニトロジアン
ミンパラジウム溶液を用いて含浸担持し、乾燥し、焼成
してパラジウム担持アルミナ粉末を得た。このようにし
て調製した粉末では、アルミナに対してパラジウムが1
5g/Lであった。このパラジウム担持アルミナ粉末
を、硝酸酸性ベーマイトゾルと混合し、コージェライト
製ハニカム(0.5L、400セル/平方インチ)に塗
布して乾燥し、焼成して触媒2(塗布量200g/L)
を得た。
【0082】得られた触媒1を排気上流側に、触媒2を
排気下流側に装填し、触媒Pを得た。触媒容量は全体で
1.0Lとなった。
【0083】実施例17 ジニトロジアミンパラジウム溶液の代わりに、ジニトロ
ジアンミン白金溶液を用いた以外は、実施例10と全く
同様にして触媒Qを得た。
【0084】実施例18 ジニトロジアミンパラジウム溶液の代わりに、硝酸ロジ
ウムを用いた以外は、実施例10と全く同様にして触媒
Rを得た。
【0085】実施例19 実施例10で得られた触媒2を触媒1として用い、実施
例1で得られたPd/Al2 3 触媒粉末(イ)980
g、ベーマイトアルミナ30gと、水122.0gをボ
ールミルポットに投入し、4時間粉砕して得られたスラ
リー(ツ)をモノリス担体(50cc,400セル/平
方インチ)に塗布して乾燥した後、600℃で1時間焼
成して触媒2とした。このときのモノリス担体基材への
触媒2の塗布量は200g/Lである。
【0086】得られた触媒1を排気上流側に、触媒2を
排気下流側に装填し、触媒Sを得た。
【0087】実施例20 実施例1におけるPd/Al2 3 触媒粉末(イ)を調
製する際の硝酸パラジウムの代わりに、ジニトロジアン
ミン白金水溶液を用いた以外は(Pt/Al23 触媒
(Pt担持量:1.4重量%)粉末)、実施例19と全
く同様にして触媒Tを得た。
【0088】実施例21 実施例1におけるPd/Al2 3 触媒粉末(イ)を調
製する際の硝酸パラジウムの代わりに硝酸ロジウム水溶
液を用いた以外は(Rh/Al2 3 触媒(Rh担持
量:1.4重量%)粉末)、実施例19と全く同様にし
て触媒Uを得た。
【0089】比較例7 実施例16における触媒1の代りに、実施例16におけ
る触媒2を用いた以外は、実施例16と全く同様にして
触媒gを得た。
【0090】比較例8 実施例17における触媒1の代わりに、実施例17にお
ける触媒2を用いた以外は、実施例17と全く同様にし
て触媒hを得た。
【0091】比較例9 実施例18における触媒1の代わりに、実施例18にお
ける触媒2を用いた以外は、実施例18と全く同様にし
て触媒iを得た。
【0092】比較例10 実施例16における触媒2の代わりに、実施例16にお
ける触媒1を用いた以外は、実施例16と全く同様にし
て触媒jを得た。
【0093】比較例11 実施例19における触媒1の代わりに、実施例19にお
ける触媒2を用いた以外は実施例19と全く同様にして
触媒kを得た。
【0094】比較例12 実施例20における触媒1の代わりに、実施例20にお
ける触媒2を用いた以外は実施例20と全く同様にして
触媒lを得た。
【0095】比較例13 実施例21における触媒1の代わりに、実施例21にお
ける触媒2を用いた以外は実施例21と全く同様にして
触媒mを得た。
【0096】前記実施例1〜15及び比較例1〜6の排
気ガス浄化用触媒の組成と構成を表1に、前記実施例1
6〜21及び比較例7〜13の排気ガス浄化用触媒の組
成と構成を表2に示す。
【0097】
【表1】
【0098】
【表2】
【0099】試験例 前記実施例1〜21及び比較例1〜13の触媒につい
て、下記評価条件で触媒活性評価を行った。
【0100】<試験例1>評価条件 実施例1〜15及び比較例1〜7の触媒について、下記
条件の排気モデルガスを用いて触媒活性評価を行った。 触媒入口ガス組成:HC(C3 6 )=3,000ppm
C,NOX =200ppm,CO=0.2%,O2 =6%、
CO2 =10%、H2 O=10%, N2 =バランス 総ガス流量:20L/分 昇温速度:30℃/分 各排気ガス浄化用触媒の活性を、HC,CO及びNOx
の転化率が50%になった時の温度(T50/℃)で表
し、その結果を表3に示す。
【0101】
【表3】
【0102】<試験例2>実施例16〜21及び比較例
7〜13の触媒について、以下の耐久条件で耐久処理を
行った後、ストイキ排気ガス条件と酸素過剰排気ガス条
件とで触媒活性評価を行った。
【0103】 耐久処理条件 触媒入口ガス温度:750℃ 処理時間 :30時間 エンジン :日産自動車株式会社製の直列6気筒3000ccエンジ ン 平均空燃比 :約14.6のガソリンエンジン排気ガス組成 燃料 :無鉛レギュラーガソリン(燃料カットあり)
【0104】 評価条件 総ガス流量 :40L/分 触媒入口ガス温度:100〜600℃ 昇温速度 :30℃/分 空間速度 :約20000H-1 入口ガス組成 :平均空燃比20.0相当のモデルガス組成(L=10.6) または、平均空燃比14.6相当のモデルガス組成(L= 1.06) ストイキ排気ガス条件 (L=1.06) CO 0.7% HC 1667ppmC(C3 6 +C3 8 ) NOX 500ppm O2 0.62% CO2 10.0% H2 O 10.0% N2 バランス 酸素過剰排気ガス条件 (L=10.6) CO 0.2% HC 3000ppmC(C3 6 +C3 8 ) NOX 200ppm O2 6.00% CO2 10.0% H2 O 10.0% N2 バランス A/F振幅 なし
【0105】活性評価には、自動車の排気ガスを模した
モデルガスを用いて、プロピレン及びプロパンとNOX
とを反応させて、化学発光式NOX 分析計を備えた自動
評価装置を用いた。ここで用いたL値は酸化性ガス(N
O、O2 )と還元性ガス(CO、C3 6、C3 8
との量論比率を表し、下式で定義される。
【0106】
【数1】
【0107】触媒活性評価は、L=1.06で30秒
間、その後L=10.6で30秒間の切り替え運転を1
サイクル行ない、各々平均転化率を測定し、そのL=
1.06の場合の平均転化率と、L=10.6の場合の
平均転化率とを平均して、トータル転化率とし、触媒活
性評価値を以下の式により決定した。
【0108】
【数2】
【0109】得られた触媒活性評価結果を表4に示す。
【0110】
【表4】
【0111】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化用触媒は、CO酸
化触媒と酸素過剰雰囲気下でNOx 還元性能を有する触
媒を組み合わせることで、NOx を還元することができ
る温度領域を低温側に拡大することが可能となり、NO
x浄化率を高めることができる。
【0112】また、本発明の排気ガス浄化用触媒は、高
温で長時間のストイキ雰囲気通過後においても、リーン
雰囲気及びストイキ雰囲気下の両方におけるNOx 浄化
率を高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/44 B01J 23/50 A 23/46 311 23/58 A 23/50 23/66 ZABA 23/58 23/78 ZABA 23/66 ZAB 23/89 ZABA 23/75 F01N 3/10 A 23/78 ZAB 3/28 301E 23/835 ZAB B01D 53/36 ZAB 23/89 ZAB 102H F01N 3/10 102B 3/28 301 104A B01J 23/74 311A 23/82 ZABA (72)発明者 中野 利彦 山口県下関市彦島迫町7丁目2番10号 東 洋シーシーアイ株式会社下関工場内 (72)発明者 伊藤 淳二 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 室伏 康行 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 向井 恒三郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 関場 徹 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 岡田 晃英 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナに少なくともPd及びKを担持
    した触媒及び/又はSr,La及びCuを含むヘキサア
    ルミネートからなる触媒を含有する触媒1と、アルミナ
    を主成分としてIn及び/又はCoを含む複合酸化物を
    含有する触媒及び/又はアルミナにAgを担持した触
    媒、又はアルミナを主成分としてIn及び/又はGa
    と、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒を含有する
    触媒2とから構成されることを特徴とする排気ガス浄化
    用触媒。
  2. 【請求項2】 アルミナに少なくともPd及びKを担持
    した触媒中のPdは、アルミナに対して0.1〜5重量
    %の範囲で担持され、Kはアルミナに対して5〜30重
    量%の範囲で担持されることを特徴とする請求項1記載
    の排気ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】 Sr,La及びCuを含むヘキサアルミ
    ネートからなる触媒の組成は、Sr0.8 La0.2 Cu2
    Al1018.5で表されることを特徴とする請求項1又は
    2記載の排気ガス浄化用触媒。
  4. 【請求項4】 アルミナを主成分としてIn及び/又は
    Coを含む複合酸化物を含有する触媒中のIn及び/又
    はCoは、アルミナに対して0.01〜5重量%の範囲
    で担持されることを特徴とする請求項1〜3いずれかの
    項記載の排気ガス浄化用触媒。
  5. 【請求項5】 アルミナにAgを担持した触媒中のAg
    は、アルミナに対して0.5〜10重量%の範囲で担持
    されることを特徴とする請求項1〜4いずれかの項記載
    の排気ガス浄化用触媒。
  6. 【請求項6】 アルミナを主成分としてIn及び/又は
    Gaと、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒中のI
    n及び/又はGaは、アルミナに対して0.05〜30
    重量%の範囲で担持され、Coは、アルミナに対して
    0.01〜50重量%の範囲で担持されることを特徴と
    する請求項1〜5いずれかの項記載の排気ガス浄化用触
    媒。
  7. 【請求項7】 アルミナを主成分としてIn及びCoを
    含む複合酸化物を含有する触媒、又はアルミナを主成分
    としてIn及び/又はGaと、Coとを含む複合酸化物
    を含有する触媒を含有する触媒1と、アルミナにPd、
    Rh及びPtから成る群から選ばれた少なくとも1種を
    担持した触媒2とから構成されることを特徴とする排気
    ガス浄化用触媒。
  8. 【請求項8】 アルミナを主成分としてIn及びCoを
    含む複合酸化物を含有する触媒中のInは、アルミナに
    対して0.05〜30重量%の範囲で担持され、Co
    は、アルミナに対して0.01〜50重量%の範囲で担
    持されることを特徴とする請求項7記載の排気ガス浄化
    用触媒。
  9. 【請求項9】 アルミナを主成分としてIn及び/又は
    Gaと、Coとを含む複合酸化物を含有する触媒中のI
    n及び/又はGaは、アルミナに対して0.05〜30
    重量%の範囲で担持され、Coは、アルミナに対して
    0.01〜50重量%の範囲で担持されることを特徴と
    する請求項7記載の排気ガス浄化用触媒。
  10. 【請求項10】 排気ガス流れに対して、上流側に触媒
    1を配置し、その下流側に触媒2を配置したことを特徴
    とする請求項1〜9いずれかの項記載の排気ガス浄化用
    触媒。
  11. 【請求項11】 触媒担体上に触媒1を設け、該触媒1
    上に触媒2を設けてなることを特徴とする請求項1〜9
    いずれかの項記載の排気ガス浄化用触媒。
  12. 【請求項12】 触媒担体上に触媒2を設け、該触媒2
    上に触媒1を設けてなることを特徴とする請求項1〜9
    いずれかの項記載の排気ガス浄化用触媒。
  13. 【請求項13】 触媒担体上に触媒1及び触媒2を混合
    して設けてなることを特徴とする請求項1〜9いずれか
    の項記載の排気ガス浄化用触媒。
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