JPH09872A - 排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法 - Google Patents

排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 内燃機関13の排気管内に、下記(C)及び
(D)が配置されてなる排ガス浄化システム。 (C):担体上に、電子供与性及び/又は二酸化窒素の
吸収及び放出作用を有する物質と貴金属とを含む触媒層
を担持してなる低温着火性触媒体21。 (D):担体上に、炭化水素吸着能を有する吸着層を担
持してなる吸着体31。 【効果】 自動車等の内燃機関から放出される排ガス中
の有害物質、特にガソリンエンジンのコールドスタート
時に大量に放出されるHCを効果的に浄化することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の内燃機関か
ら放出される排ガス中の炭化水素(HC)、窒素酸化物
(NOx)、一酸化炭素(CO)等の有害物質を浄化す
るための排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車等の内燃機関から放出される排ガ
スを浄化するための触媒技術は、従来種々提案されてい
る。例えば、国際公開WO 93/07363号には、
排気通路内にNOx吸収剤を配置して、排気ガスの空燃
費がリーンのときにNOxを吸収し、排ガス中の酸素濃
度を低下させたときにNOxを放出するようにした排気
浄化装置が開示されている。
【0003】また、米国特許4,902,487号には、
ディーゼル排ガス中のパーティキュレートをフィルター
で補集し、これをNO2を酸化剤として使用することに
より225〜300℃程度の低温で燃焼させるという技
術が開示されている。
【0004】更に、Catalysis Today 22 (1994) 113-12
6には、いわゆるPdオンリー触媒に塩基性元素や遷移
金属酸化物を添加すると、電子供与効果によりHC被毒
が低減され、結果としてNOx浄化能が向上することが
開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
てはガソリンエンジンのコールドスタート時に排出され
る未燃焼の可燃成分(HC、CO、H2等)、特にHC
を効果的に浄化処理することが重要な技術課題の1つと
なっている。すなわち、コールドスタート時は、通常、
空燃比リッチの状態で運転されるため排ガス中に含まれ
るHCが多い上、触媒がその作用温度に到達していない
ため浄化能が低く、多くのHCが未浄化のまま大気中に
放出され易い。そこで、コールドスタート時における排
ガス中のHCを効果的に浄化できる技術が所望されてい
る。
【0006】このような観点から、上記の従来技術を検
討した場合、国際公開WO 93/07363号のもの
は、リーンバーンエンジン及びディーゼルエンジンから
定常走行時に排出されるNOxの浄化を目的としたもの
であり、コールドスタート時のHC浄化を考慮したもの
ではなく、また、反応熱を有効活用しようとする思想は
ない。更に、この浄化装置は、NOx吸収剤が飽和する
前に、排ガスの空燃比をリーンから意図的に理論空燃比
又はリッチにしてNOxを放出させ、還元浄化するもの
で、リーンから理論空燃比又はリッチへの空燃比制御を
繰り返しながら、高温で長時間使用されるものである。
【0007】米国特許4,902,487号に開示された
技術も、ディーゼル排ガスのパーティキュレートの処理
のためのものであって、ガソリンエンジンのコールドス
タート時の排ガス浄化を鑑みたものではない。また、パ
ーティキュレートを燃焼させるためのNO2は、排ガス
中に含まれるNOからPtを触媒として得るとしている
が、NO2を吸蔵したり濃縮したりして用いるといった
思想がないため、ディーゼルパーティキュレートを処理
するに十分な量のNO2を供給することが困難である。
更に、ディーゼル排ガスのパーティキュレートは、平均
粒径0.2μm程度の固形粒子であるため、ガソリンエ
ンジン排ガス中のHC等の可燃成分とは異なり、貴金属
上に堆積はするが吸着はせず、このためディーゼルパー
ティキュレートがNO2と貴金属上で出会って反応に至
る確率は低いと考えられる。
【0008】Catalysis Today 22 (1994) 113-126に開
示された技術に関しては、たとえ電子供与効果によりP
dオンリー触媒のNOx浄化能、ひいてはNOx着火特性
を向上させることができたとしても、それだけではコー
ルドスタート時に大量に発生するHCを効果的に浄化す
ることはできない。
【0009】なお、コールドスタート時に発生する未燃
焼のHCの浄化率向上を目的として、排気管内おいて触
媒の上流側に炭化水素吸着能を有するゼオライト等から
なる吸着材を設けた排ガス浄化システムも開発されてい
る。これは、下流側の触媒がその着火温度に達するまで
の間、吸着材上にHCを一時的に吸着しておくことを狙
いとしたものであるが、実際には、吸着材に吸着された
HCは吸着材の温度が150℃程度に達すると吸着材か
ら脱離し始め、一方、下流側の触媒は300〜350℃
程度にならないと着火しない。したがって、触媒の上流
側に吸着材を設けたとしても、従来の着火温度の高い触
媒を用いていたのでは、HCの脱離開始温度と触媒の着
火温度とのギャップが大きすぎて、効果的な浄化が行え
ないのが実状であった。
【0010】本発明は、これら従来技術では困難であっ
たコールドスタート時における排ガス中のHCの浄化を
効果的に行うべく、より低い温度で浄化能を発現する低
温着火性の触媒組成物又は触媒体と、HC吸着能を有す
る吸着材、吸着体又は吸着・触媒体とを組み合わせた排
ガス浄化システム及びそのシステムを用いた排ガス浄化
方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の排気管内に、下記(A)及び(B)が配置されてな
る排ガス浄化システム(第1発明)が提供される。 (A):電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放
出作用を有する物質と貴金属とを含む低温着火性触媒組
成物。 (B):炭化水素吸着能を有する吸着材。
【0012】また、本発明によれば、内燃機関の排気管
内に、下記(C)及び(D)が配置されてなる排ガス浄
化システム(第2発明)が提供される。 (C):担体上に、電子供与性及び/又は二酸化窒素の
吸収及び放出作用を有する物質と貴金属とを含む触媒層
を担持してなる低温着火性触媒体。 (D):担体上に、炭化水素吸着能を有する吸着層を担
持してなる吸着体。
【0013】更に、本発明によれば、内燃機関の排気管
内に、下記(E)及び(F)が配置されてなる排ガス浄
化システム(第3発明)が提供される。 (E):担体上に、電子供与性及び/又は二酸化窒素の
吸収及び放出作用を有する物質と貴金属とを含む触媒層
を担持してなる低温着火性触媒体。 (F):モノリス担体上に、炭化水素吸着能を有する吸
着層と、三元性能又は酸化性能を有する触媒層とを、ガ
ス流れ方向と直角方向に、ある断面で分離して担持して
なる吸着・触媒体。
【0014】更にまた、本発明によれば、上記した排ガ
ス浄化システムを用いて、排ガス中の有害物質を浄化す
るに当たり、エンジンのコールドスタート時のある一定
期間、排ガス中に酸化性ガスの添加を行うか、又は燃焼
用空気量と燃料量とを排ガス中の酸素量が増加する方向
へ調整することを特徴とする排ガス浄化方法(第4発
明)が提供される。
【0015】以下、本発明を詳細に説明する。第1発明
に係る排ガス浄化システムは、内燃機関の排気管内に、
電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を
有する物質と貴金属とを含む低温着火性触媒組成物と、
炭化水素吸着能を有する吸着材を配置してなる。ここ
で、まず低温着火性触媒組成物について説明する。この
低温着火性触媒組成物は、(a)電子供与性、(b)二
酸化窒素(NO2)の吸収及び放出作用、という2つの
作用のうち、少なくともいずれか1つの作用を有する物
質と、貴金属とを含む。
【0016】まず、低温着火生触媒組成物が、電子供与
性を有する物質と貴金属とを含む場合の浄化機構を説明
する。排ガスが、排気管内に配置された触媒に接触する
と、従来の基体と貴金属とから成る触媒の場合にあって
は、低温時においては、貴金属表面を排ガス中に含まれ
る炭化水素(HC)及び/又は一酸化炭素(CO)が覆
ってしまうため、酸素(O2)が貴金属上に到達するこ
とができず、その結果、HC及び/又はCOとO2とが
反応できないことになる。そして、排ガス温度が上昇
し、貴金属表面を覆っているHCが脱離し始める温度に
なって、やっとHC及び/又はCOとO2とが反応し始
めることになる。
【0017】これに対し、本発明のように、電子供与性
を有する物質(電子供与性物質)と貴金属とを含む低温
着火性触媒組成物の場合には、電子供与性物質から貴金
属へ電子(e-)が供与されるため、HC及び/又はC
Oの貴金属に対する吸着力が弱められる。その結果、電
子供与性物質を含まない場合よりも低い温度で、貴金属
表面のHC及び/又はCOの吸着力が弱くなった部分に
容易にO2が吸着し、HC及び/又はCOとO2とが、こ
の電子供与性物質を含まない三元触媒の着火温度より低
い温度で反応を始める。
【0018】次に、低温着火性触媒組成物が、NO2
吸収及び放出作用を有する物質(二酸化窒素吸収剤)と
貴金属とを含む場合の浄化機構について説明する。NO
2はそれ自体が非常に活性なのでO2より低い温度にて可
燃成分と反応し得る。したがって、NO2を二酸化窒素
吸収剤に吸収させて濃縮し、コールドスタート時に放出
させることにより、貴金属上で排ガス中の可燃成分がN
2と低い温度で反応し、この反応自体により排ガスの
一部を浄化するとともに、この反応で発生した反応熱で
当該触媒組成物自体の温度を上昇させて浄化能を一層向
上させる。また、この反応熱は当該触媒組成物自体の温
度を高めるだけでなく、その周囲の温度、特に当該触媒
組成物の配置位置より排ガス流れ方向下流側の温度も高
めるので、当該触媒組成物の配置位置より下流側に別個
の触媒体を設けて置けば、その触媒体の着火も促進され
る。
【0019】このように、低温着火性触媒組成物が二酸
化窒素吸収剤を含む場合には、最初のNO2の可燃成分
との反応が、いわば着火のトリガーとなって、触媒組成
物全体の浄化能を急峻に発現させる。なお、NO2がコ
ールドスタート時に発生する可燃成分に対し十分量存在
しなくても、可燃成分とNO2との反応により生じた反
応熱によって低温着火性触媒組成物やその下流側に併載
された触媒体が、可燃成分とO2との反応が起こり得る
温度に到達すれば、後は可燃成分とO2との反応が並行
して(NO2が無くなればそれのみが)進行する。
【0020】可燃成分との反応に供されるNO2は、排
ガス中に当初より含まれている微量分以外は、貴金属上
での排ガス中の一酸化窒素(NO)とO2との反応によ
って得られたものでもよいし、外部より供給されたもの
でもよいが、自動車等の移動床の場合にはNO2供給源
を搭載することの困難性の問題から前者の方が好まし
い。
【0021】また、本発明では、NO2は二酸化窒素吸
収剤に一旦吸収された後、放出されて貴金属上での可燃
成分との反応に供されるが、NO2の吸収と放出とは、
コールドスタート時に同時に行われてもよいし、定常運
転時に予めNO2を二酸化窒素吸収剤に吸収貯蔵してお
き、次のコールドスタート時にこの予め貯蔵しておいた
NO2を放出するようにしてもよい。また、定常運転時
に予めNO2を二酸化窒素吸収剤に吸収貯蔵しておき、
なおかつコールドスタート時にも更にNO2の吸収しな
がら放出するようにしてもよい。
【0022】吸収と放出とを同時に行う方式は、コール
ドスタート時に比較的多量のNOが排出される系、ある
いは外部から比較的多量にNO2を導入し得る系におい
て効果的である。一方、予めNO2を貯蔵しておく方式
は、定常運転中に時間をかけてNO2を貯蔵することが
できるので、コールドスタート時にNOを十分に供給で
きない場合にも可能である。ただし、コールドスタート
時のために貯蔵されるNO2量が、前回の定常運転時の
運転状況に左右される。
【0023】上記のように、本発明の低温着火性触媒組
成物は、(a)電子供与性、(b)二酸化窒素(N
2)の吸収及び放出作用、という2つの作用のうち、
少なくともいずれか1つの作用を奏する物質を含んでい
る。本発明では、排ガス中にNO(これが貴金属上でO
2と反応してNO2が生じる)が極めて少ない場合、又は
外部から供給されるNO2量が極めて少ない場合には、
電子供与性に基づく反応機構が優勢となり、この機構に
よる低温着火によって、吸着材から脱離したHCが効果
的に浄化される。一方、着火トリガーとしての反応熱を
産み出し得るだけのNO(これが貴金属上でO2と反応
してNO2が生じる)が排ガス中に存在する場合、又は
着火トリガーとしての反応熱を産み出し得るだけのNO
2を外部から供給できる場合には、二酸化窒素吸収剤に
よるNO2の吸収及び放出作用に基づく反応機構が優勢
となり、この場合には、より大幅に低温着火するので、
一層効果的である。なお、勿論のことであるが、電子供
与性に基づく反応機構及びNO2の吸収及び放出作用に
基づく反応機構(着火トリガー機構)が並行して起こっ
てもよい。
【0024】貴金属は、電子供与性に基づく反応機構に
おいては、HCとO2との反応のために必要である。一
方、NO2の吸収及び放出作用に基づく反応機構におい
ては、貴金属は、外部よりNO2を供給する場合には、
NO2と可燃成分とを反応させるためにのみ必要であ
り、一方、排ガス中のNOとO2との反応によってNO2
を得る場合には、NO2を発生させるためと、可燃成分
とNO2とを反応させるためとに必要となる。
【0025】NO2を発生させるための貴金属(以下、
「発生PM」という)と、可燃成分とNO2とを反応さ
せるための貴金属(以下、「反応PM」という)は兼用
であってもよく、各々専用に設けてもよい。兼用である
場合には、必然的に貴金属は1つの場所(実質的に二酸
化窒素吸収剤も同じ場所となる)に配置されることにな
るが、専用である場合には、発生PMと反応PMは同種
でも異種でもよく、同じ場所に配置されていても、異な
る場所に配置されていてもよい。
【0026】着火トリガー機構の場合、貴金属上で起こ
る反応のうち重要なものとして次の化1〜化3に示すも
のがある。
【0027】
【化1】
【化2】
【化3】
【0028】これらの反応及び電子供与性に基づく反応
機構を行わせるための貴金属として、Pt、Pd及びR
hのうちの少なくとも1種が好適に用いられるが、Rh
を用いた場合には、上記反応の他、NOx分解反応やN
x還元反応も併発するため、Pt及び/又はPdがよ
り好適に用いられる。
【0029】本発明において、電子供与性及び/又はN
2の吸収及び放出作用を有する物質(以下、「電子供
与性・二酸化窒素吸収剤」という)は、電子供与性及び
/又は二酸化窒素吸収作用を有する所定の金属元素又は
その酸化物(複合酸化物含む)から構成される。電子供
与性については、金属元素(M)の酸化物(MO)の固
体塩基性が大きいほど電子供与性が大きいと考えられ、
したがって、電子供与性の観点からは固体塩基性が大き
い物質が好ましい。一方、NO2を吸収・放出するとい
う現象については、どの金属元素(M)の酸化物(M
O)でも、次の平衡式が成り立つ。
【0030】
【化4】
【0031】しかし、NO2は酸性分子なので、金属酸
化物の固体塩基性が大きいほどNO2をよく吸収する。
また、NO2の放出に関しては、固体塩基性が大きいほ
ど高温までNO2を保持し、放出しにくい。そのため、
本発明では、適度に固体塩基性の大きい金属酸化物を選
ぶ必要がある。このような観点から、本発明において電
子供与性及び/又は電子供与性・二酸化窒素吸収剤にふ
さわしいものとして、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類、遷移金属及びアクチニド元素からなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の元素又はその酸化物(複合
酸化物含む)が挙げられる。
【0032】また、これらの内でも耐久性の点に好まし
いものとして、Li、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、
Y、Ti、Zr、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Th
及びUからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素又
はその酸化物(複合酸化物含む)が挙げられる。更に、
コスト、耐久性等を考慮した場合、特に好ましいものと
して、Cs、Mg、Sr、Ba、Y、Zr、Hf、L
a、Ce及びThからなる群から選ばれる少なくとも1
種の元素又はその酸化物(複合酸化物含む)が挙げられ
る。
【0033】本発明では、電子供与性に基づく反応機構
におけるHCとO2との反応促進、及び/又は、着火ト
リガー機構により生じた反応熱で可燃成分とO2との反
応が生じ得る温度に到達した後の可燃成分とO2との反
応を促進するため、O2の貯蔵・放出能を有するCeO2
を低温着火性触媒組成物中に添加しておくことが好まし
い。また、CeO2を添加することにより、三元触媒操
作範囲(ウィンドウ)が広がるので、定常運転中の三元
性能も向上する。ただし、低温着火性触媒組成物中にR
hを含む場合には、RhはCeO2等と固溶体を作り易
く失活の原因となるため、RhとCeO2は分離した形
で低温着火性触媒組成物に含有されることが好ましい。
CeO2は、ZrO2と複合酸化物を形成させることが、
酸素貯蔵能を更に向上させ好ましい。
【0034】次に、第1発明において用いられる吸着材
について説明する。この吸着材は炭化水素吸着能を有す
るものである。炭化水素吸着能を有する物質としては、
ゼオライト、活性炭等が挙げられるが、内燃機関の排気
管内に配置するためには、少なくとも500℃以上の耐
熱性が必要であり、ゼオライト、SAPO(シリコアル
ミノフォスフェート)、AlPO(アルミノフォスフェ
ート)等を主成分とするものが好ましく、中でもゼオラ
イトを主成分とするものが特に好ましい。ゼオライト
は、天然品、合成品のいずれでも良く、また種類は特に
限定されないが、耐熱性、耐久性、疎水性の点でSiO
2/Al23モル比40以上のものが好ましく、SiO2
/Al23モル比80以上のものが更に好ましい。具体
的には、ZSM−5、USY、β−ゼオライト、シリカ
ライト、メタロシリケート等が好適に使用できる。
【0035】また、ゼオライトは1種だけでなく複数種
を組み合わせて用いることもできる。この場合、異なる
細孔径を有する種を組み合わせることが、エチレン、プ
ロペン等の小分子からトルエン、キシレン等の大分子ま
で様々な大きさのHCを幅広く吸着することが可能とな
る点で好ましい。この複数種のゼオライトは、吸着材中
に混在していてもよく、層状に重ねて配置されてもよ
い。また、吸着材を担体上に担持して用いる場合には、
複数種のゼオライトを排ガス流れ方向に区分して担持す
るようにしてもよく、例えば1つのモノリス担体の上流
側と下流側とに区分して担持したり、それぞれ別個の担
体に担持してもよい。
【0036】ゼオライトは単独でも使用できるが、HC
等の吸着時に並発するコーキングを制御するために、P
t、Pd、Rh等のうちの少なくとも1種以上の貴金属
を担持することが好ましく、これによりゼオライトの吸
着能が低下することなく再生できる。ゼオライトに担持
される貴金属としては、Pdが最も安価で再生能が高く
好ましい。また、貴金属の担持方法としては、直接ゼオ
ライトに担持する場合には、熱的安定性の点でイオン交
換法によるのが好ましい。また、貴金属を活性アルミナ
等の無機酸化物に担持したものをゼオライトに混合する
ようにしても再生能は十分であり、かつこの場合には吸
着材が触媒作用も有することになるので好ましい。
【0037】以上のように、ゼオライトに貴金属を担持
させた場合、結果として、貴金属はゼオライトの再生能
だけではなく触媒作用も有することになるが、ゼオライ
ト中の貴金属は凝集しやすく、触媒としては耐久性が不
十分であるので、吸着材に触媒作用も持たせたい場合に
は、吸着材中に別個に触媒成分を含ませることが好まし
い。なお、この触媒成分としては、貴金属のほか、上述
の低温着火性触媒組成物に含まれるような、電子供与性
・二酸化窒素吸収剤を含ませることもでき、この場合に
は吸着材中の触媒成分がより低温から触媒作用を発揮す
るので、吸着材から脱離するHCを浄化するために一層
効果的である。また、吸着材が触媒成分を含む場合に
は、CeO2、La23、CeO2−ZrO2等の酸素貯
蔵能を有する希土類酸化物を含有させると、定常運転中
の三元性能が向上し好ましい。
【0038】更に、ゼオライト中に周期表のIB族元素
(Cu、Ag、Au)のイオンを少なくとも1種含ませ
ると、ゼオライトのHC吸着能を向上するので好まし
い。この場合、上記イオンの含有率が小さいとHC吸着
能向上に効果が薄いので、ゼオライトの上記イオンの含
有率は、ゼオライト中のAl原子に対して20%以上で
あることが好ましく、40%以上であることがより好ま
しい。
【0039】第1発明の排ガス浄化システムでは、以下
の理由から、吸着材が低温着火性触媒組成物よりも排ガ
ス流れ方向上流側に配置されるか、吸着材と低温着火性
触媒組成物とが、排ガス流れ方向に対して間隔を置か
ず、ほぼ同じ位置に配置(例えば、両者を混ぜ合わせて
混在させたり、両者を層状に重ねて配置)されることが
好ましい。すなわち、本発明において吸着材は、内燃機
関のコールドスタート時に発生する排ガス中のHC等を
吸着し、排気ガスによる吸着材自体の温度上昇に伴って
それらを脱離させる。したがって、その排ガス流れ方向
下流側か、ほぼ同じ位置に低温着火性触媒組成物を配置
することにより、コールドスタート時に発生するHC等
の浄化効率が飛躍的に向上する。なお、吸着材が触媒成
分を含む場合には、吸着材から脱離したHC等は吸着材
自体によっても浄化される。この場合、触媒成分が低温
着火性触媒組成物に含まれるような貴金属と電子供与性
・二酸化窒素吸収剤であることが好ましい。
【0040】本発明では、このように吸着材に吸着され
たHC等が、吸着材の温度上昇に伴って脱離し、低温着
火性触媒組成物により浄化されるのであるが、上述のと
おり本発明で用いれる低温着火性触媒組成物は、電子供
与性に基づく反応機構及び/又はNO2の吸収・放出作
用に基づく反応機構により、従来の触媒より低温で着火
するので、吸着材からHCの脱離が開始する温度と、触
媒組成物が着火する温度とのギャップが小さく、このた
めコールドスタート時に大量に発生するHCを効果的に
浄化することができる。
【0041】なお、本発明の排ガス浄化システムにおい
ては、吸着材及び低温着火性触媒組成物の排ガス流れ方
向上流側及び/又は下流側に、更に別個の排ガス浄化用
触媒を配置してもよい。この別個の排ガス浄化用触媒も
低温着火性触媒組成物を含んでいることが好ましい。第
1発明における低温着火性触媒組成物及び吸着材の使用
形態は特に限定されず、例えばこの低温着火性触媒組成
物自体及び吸着材自体で所定の構造体を形成して用いて
もよいし、担体上に担持して用いてもよい。
【0042】次に、第2発明について説明する。第2発
明の排ガス浄化システムにおける低温着火性触媒体は、
担体上に、電子供与性・二酸化窒素吸収剤と貴金属とを
含む触媒層が担持されてなる。この触媒体による排ガス
浄化機構は、上述した第1発明における低温着火性触媒
組成物のそれと同様である。ただし、この触媒体は、第
1発明での低温着火性触媒組成物に含まれるのと同じ電
子供与性・二酸化窒素吸収剤と貴金属とを含む触媒層を
所定の担体上に担持することにより構成されるものであ
る。
【0043】担体の種類は特に限定されず、モノリス担
体、ペレット、ビーズ、リング等の各種担体を使用でき
るが、このうちモノリス担体を用いるのが最も好まし
い。モノリス担体とは、一般的にハニカム構造体といわ
れ、隔壁により仕切られた多数の貫通孔(セル)を有す
る構造体を意味する。モノリス担体の材料としてはコー
ディエライト、ムライト等のセラミック質のもの、Fe
−Cr−Al合金等の耐熱性ステンレス鋼よりなるフォ
イル型の金属質のもの、粉末冶金を利用してハニカム構
造に成形した金属質のものが好適に用いられる。
【0044】また、モノリス担体の貫通孔形状(セル形
状)は、円形、多角形、コルゲート形等の任意の形状で
よく、モノリス担体の外形は設置する排気系の内形状に
適した所定形状に形成する。モノリス担体のセル密度も
特に限定されないが、6〜1500セル/インチ2(c
pi2)(0.9〜233セル/cm2)の範囲のセル密
度とすることが好ましい。また隔壁の厚さは50〜20
00μmの範囲が好ましい。
【0045】モノリス担体は多孔質であっても非多孔質
でもよくその気孔率は制限されないが、強度特性、耐酸
化性、耐食性、及び触媒層との密着性の点から、好まし
くは0〜50%、更に好ましくは5〜25%の範囲とす
る。また、金属質のモノリス担体に電極を設けて通電加
熱可能にしたもの(ハニカムヒーター)を用いてもよ
く、この場合には、低温着火性触媒体の着火を一層促進
することができる。
【0046】担体上に担持される触媒層は、触媒層中
に、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤とが混在し
た状態で存在するものでもよく、また、担体としてモノ
リス担体を用いる場合には、触媒層を貴金属を含む層
と、電子供与性・二酸化窒素吸収剤を含む層とに分け
て、各層をそれぞれ別個のモノリス担体上に担持した
り、各層を1つのモノリス担体上において排ガス流れ方
向に分離して担持してもよい。また、上記各層を担体
(モノリス担体に限らない)上に層状に重ねて担持する
ようにしてもよい。
【0047】触媒層中に貴金属と電子供与性・二酸化窒
素吸収剤とが混在する場合、及び各層を担体上に層状に
重ねて担持する場合には、貴金属と電子供与性・二酸化
窒素吸収剤とが、排ガス流れ方向に対して間隔を置か
ず、ほぼ同じ位置に存在する構成となる。特に、触媒層
中に貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤とが混在す
る場合には、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤と
の接触効率が高く、このため、貴金属上で発生させたN
2の吸収効率が高くなる。また、電子供与性・二酸化
窒素吸収剤から放出されたNO2が貴金属上で可燃成分
と出会って反応を起こす機会が増すという点でも好まし
い。また、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤との
接触効率が高いと、電子を供与し易くなる。
【0048】貴金属を含む層と電子供与性・二酸化窒素
吸収剤を含む層とをモノリス担体上に層状に重ねて担持
した場合にも、各層に含まれる貴金属と電子供与性・二
酸化窒素吸収剤とは互いの層の境界面で十分広く接触し
ているので、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤と
が混在する場合と同様の効果が得られる。また、貴金属
と電子供与性・二酸化窒素吸収剤との耐熱性が大きく異
なる組み合わせとなる場合、これらが混在した状態のも
のは、耐熱性の低い方が凝集する際に、耐熱性の高い方
をも巻き込んで凝集する可能性が高いが、貴金属を含む
層と電子供与性・二酸化窒素吸収剤を含む層とを層状に
重ねたものでは、このような事態を防ぐことができる。
【0049】なお、貴金属を含む層と電子供与性・二酸
化窒素吸収剤を含む層とを層状に重ねて担持する場合に
は、『気相中からのNOの貴金属上への吸着→NO2
生→吸収→放出・拡散→反応→反応生成物(CO2、H2
O等)の気相中への放出』という流れがスムーズに進行
するように、貴金属を含む層を上層にし、電子供与性・
二酸化窒素吸収剤を含む層を下層とすることが好まし
い。
【0050】また、2種以上の貴金属を使用する場合に
は、合金化を防ぐため、更に各貴金属毎に複数の層に分
けてこれらを層状に重ねて担持してもよい。2種以上の
電子供与性・二酸化窒素吸収剤を使用する場合には、そ
れらが混在していてもよいし、各電子供与性・二酸化窒
素吸収剤毎に複数の層に分けてこれらを層状に重ねて担
持してもよい。
【0051】一方、触媒層を貴金属を含む層と電子供与
性・二酸化窒素吸収剤を含む層とに分けて、各層をそれ
ぞれ別個のモノリス担体上に担持した場合、及びこれら
各層を1つのモノリス担体上において排ガス流れ方向に
分離して担持した場合には、貴金属と電子供与性・二酸
化窒素吸収剤とが、排ガス流れ方向に分かれて存在する
構成となる。
【0052】これらの場合には、貴金属と電子供与性・
二酸化窒素吸収剤との接触効率が低いため、貴金属上で
発生させたNO2の吸収効率、及び電子供与性・二酸化
窒素吸収剤から放出されたNO2が貴金属上で可燃成分
と出会って反応を起こす機会の多さや、電子の供与のし
易さの点では、上述の貴金属と電子供与性・二酸化窒素
吸収剤とが混在する場合や、層状に重ねて担持する場合
には及ばない。ただし、電子供与性・二酸化窒素吸収剤
との耐熱性が大きく異なる組み合わせとなる場合におい
て、耐熱性の低い方が凝集する際に、耐熱性の高い方を
も巻き込んで凝集するという事態を防止する観点から
は、上述の層状に重ねて担持する場合よりも更に好まし
い。
【0053】また、貴金属を含む層と電子供与性・二酸
化窒素吸収剤を含む層とをそれぞれ別個のモノリス担体
上に担持する場合には、各層を担持する担体として、異
なる径や種類のモノリス担体を使用し得るという利点が
ある。貴金属を含む層と電子供与性・二酸化窒素吸収剤
を含む層とを1つのモノリス担体上において排ガス流れ
方向に分離して担持する場合には、このようなことはで
きないが、別個のモノリス担体に分けて担持する場合に
比して、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤とを近
接させることができ、また、担体と担体との間の熱損失
を防止できる。
【0054】また、上述の第1発明で説明したのと同様
に、第2発明においても、排ガス中のNOとO2との反
応によってNO2を得る場合には、発生PMと反応PM
とを兼用にしても、それぞれ専用に設けてもよい。それ
ぞれ専用に設ける場合には、これらを触媒層中に混在さ
せてもよいし、触媒層を反応PMを含む層と発生PMを
含む層とに分けて、各層を別個のモノリス担体に担持し
たり、1つのモノリス担体上において層状に担持させた
り、異なる位置(例えば、上流側と下流側)に分けて担
持させてもよい。また、これらの場合において、電子供
与性・二酸化窒素吸収剤は、反応PMを含む層と発生P
Mを含む層のどちらか一方又は両方に混在させてもよい
し、これらの層とは別に電子供与性・二酸化窒素吸収剤
を含む層を設けて、同一のモノリス担体上の別の位置又
は別個のモノリス担体上担持するようにしてもよい。
【0055】このように、発生PM、反応PM及び電子
供与性・二酸化窒素吸収剤は、様々な配置をとることが
できるが、それぞれの存在位置は近接していることが好
ましい。排ガス流れ方向の上流側から、発生PM(NO
2を外部から供給する場合、及び電子供与性に基づく反
応機構にのみ依存する場合は不要)、電子供与性・二酸
化窒素吸収剤、反応PMという順に並んでいれば、それ
ぞれが排ガス流れ方向に分かれて配置されても各々の役
割を果たし、(NO2発生→)吸収・貯蔵→放出→反応
というサイクルが効果的に起こり得るが、電子供与性・
二酸化窒素吸収剤から放出されたNO2が反応PM上で
可燃成分と出会って反応を起こす機会を多くするために
は、電子供与性・二酸化窒素吸収剤と反応PMとが、排
ガス流れ方向に対して間隔を置かず、ほぼ同じ位置に配
置されることが好ましい。また、可燃成分との反応に供
するNO2を排ガス中のNOから得る場合には、発生P
M上で発生させたNO2の吸収効率を上げるため、発生
PMも電子供与性・二酸化窒素吸収剤と排ガス流れ方向
に対して間隔を置かず、ほぼ同じ位置に配置されること
が好ましい。
【0056】なお、第2発明において、低温着火性触媒
体の触媒層に含まれる貴金属の種類、電子供与性・二酸
化窒素吸収剤を構成する元素やその酸化物の種類等は、
第1発明における低温着火性触媒組成物の場合と同様で
ある。また、第1発明と同様に、触媒層中にはCeO2
が添加されていることが好ましい。
【0057】触媒層には、貴金属及び/又は電子供与性
・二酸化窒素吸収剤を高分散状態で担持させるための基
体となる比表面積の大きな耐熱性無機酸化物を加えても
よい。この基体としては、活性アルミナ、ジルコニア、
シリカ、チタニア、ゼオライト等が好適に使用できる
が、中でも比表面積50m2/g以上の活性アルミナが
好ましい。このような、高比表面積の活性アルミナ上に
貴金属を担持させることにより、貴金属を高分散状態で
担持させることができるだけでなく、排ガスとの接触面
積も大きくすることができる。
【0058】また、触媒層中の貴金属は、電子供与性・
二酸化窒素吸収剤上に直接担持された状態となっていて
もよく、この場合、貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸
収剤との接触効率が上がって、NO2の受け渡し効率が
良くなり、電子の供与もし易くなる。なお、電子供与性
・二酸化窒素吸収剤も一旦活性アルミナに担持すること
により排ガスとの接触効率を向上させることができる。
したがって、例えば、活性アルミナ粉末上に電子供与性
・二酸化窒素吸収剤と貴金属の両方を担持させた後、こ
れを触媒層としてモノリス担体上に担持するのも好適な
方法の1つである。
【0059】使用される貴金属の量は、少なすぎると十
分な触媒効果が得られず、多すぎると焼結が起こって分
散性が低下し、コストも上昇する。好ましい貴金属量と
しては、担体としてモノリス担体を用いる場合、10〜
700g/ft3(モノリス担体体積)の範囲であり、
より好ましくは30〜250g/ft3(モノリス担体
体積)の範囲である。
【0060】また、貴金属を基体や電子供与性・二酸化
窒素吸収剤に担持する場合、これら基体や電子供与性・
二酸化窒素吸収剤に対する貴金属の担持量は、0.1〜
30重量%が好ましい。0.1重量%未満では耐久性に
問題があり、30重量%を超えると貴金属の分散性に問
題がある。更にコストの面を考慮すると0.1〜15重
量%が好ましい。
【0061】電子供与性・二酸化窒素吸収剤の量は、担
体としてモノリス担体を用いる場合、0.005〜1.
0g/cc(モノリス担体体積)とすることが好まし
い。0.005g/cc未満では効果が不十分であり、
1.0g/ccを超えると圧力損失が大きくなる。ま
た、電子供与性・二酸化窒素吸収剤を活性アルミナ等の
基体に担持する場合、基体に対する電子供与性・二酸化
窒素吸収剤の担持量は10〜100重量%が好ましく、
NO2吸収容量の点で35〜100重量%が更に好まし
い。
【0062】担体上に担持される触媒層の膜厚は、10
〜150μmが好ましい。10μm未満では耐久性に問
題があり、150μmを超えると排ガスが触媒層の深層
部まで拡散しにくくなるため、深層部が有効に使われな
くなる。
【0063】次に、第2発明に係る低温着火性触媒体の
調製法の例を説明する。調製法は、貴金属及び/又は電
子供与性・二酸化窒素吸収剤の担持方法の違いにより、
主に以下の含浸法とプレドープ法との2つに分けられ
る。
【0064】〔含浸法〕:担体上に、貴金属及び/又は
電子供与性・二酸化窒素吸収剤を高分散させるための基
体となる活性アルミナを担持して焼成し、アルミナ付き
担体を作製する。そして、このアルミナに必要な貴金属
及び/又は電子供与性・二酸化窒素吸収剤を担持させる
ために、貴金属及び/又は電子供与性・二酸化窒素吸収
剤の溶けている溶液にアルミナ付き担体を浸し、その後
乾燥、焼成する。あるいは、担体に直接電子供与性・二
酸化窒素吸収剤を担持し、その電子供与性・二酸化窒素
吸収剤付き担体を貴金属の溶けている溶液に浸漬した
後、乾燥させ、焼成してもよい。また、担体にアルミナ
と電子供与性・二酸化窒素吸収剤との両方を担持し、そ
のアルミナと電子供与性・二酸化窒素吸収剤付き担体
を、貴金属と更に必要に応じて電子供与性・二酸化窒素
吸収剤の溶けている溶液に浸漬した後、乾燥させ、焼成
してもよい。
【0065】〔プレドープ法〕:基体となる活性アルミ
ナ粉に、予め貴金属及び/又は電子供与性・二酸化窒素
吸収剤を担持した後、この貴金属及び/又は電子供与性
・二酸化窒素吸収剤担持アルミナ粉を担体上に担持して
焼成する。なお、貴金属は電子供与性・二酸化窒素吸収
剤の粉末に担持させてもよい。これらを担体上に担持す
るときには、必要に応じて更に電子供与性・二酸化窒素
吸収剤の粉末を添加してもよい。また、2種以上の貴金
属を担持する場合には、各貴金属同士を混ぜた後に活性
アルミナ粉や電子供与性・二酸化窒素吸収剤の粉末に担
持させると、貴金属同士で合金化して性能劣化を招くお
それがある。そのため、このような2種類以上の貴金属
を担持する場合には、例えばPt担持アルミナ粉、Pd
担持アルミナ粉、Rh担持アルミナ粉といったように、
1種類の貴金属のみを担持する粉末をそれぞれ別個に作
った後、それらを混合して担体上に担持するのが好まし
い。なお、貴金属を担持する場合には、耐久性の点で含
浸法よりプレドープ法の方が好ましい。
【0066】次に、第2発明において用いられる吸着体
について説明する。この吸着体は担体上に、炭化水素吸
着能を有する吸着層を担持してなるものである。担体の
種類は特に限定されず、モノリス担体、ペレット、ビー
ズ、リング等の各種担体を使用できるが、上記低温着火
性触媒体の場合と同様にモノリス担体を用いるのが好ま
しい。また、吸着体の吸着層は、第1発明における吸着
材と同様にゼオライトを主成分とすることが好ましい。
また、上述の第1発明における吸着材についてのゼオラ
イトの好適なSiO2/Al23比や、ゼオライト中へ
の貴金属、IB属元素等の添加などに関する説明と同様
のことが、第2発明における吸着体の吸着層についても
言える。
【0067】なお、担体としてモノリス担体を用い、ゼ
オライトに貴金属を担持させる場合、貴金属の担持量は
5〜200g/ft3(モノリス担体体積)が、コスト
及び再生能の点で好ましい。また、ゼオライトには、必
要に応じて5〜20重量%のAl23やSiO2等の無
機バインダーを含ませてもよく、これによりHC等の吸
着能を損なうことなく、担体に強固に担持できる。
【0068】吸着体に炭化水素吸着吸着能の他、触媒作
用も持たせたい場合には、第1発明における吸着材と同
様に、吸着層中に触媒成分を含ませることができる。な
お、この触媒成分として、低温着火性触媒体の触媒層に
含まれるような電子供与・二酸化窒素吸収材と貴金属と
を含んでもよい。また、吸着層の表面又は吸着層と担体
との間に、触媒成分を含む層を形成するようにしてもよ
い。例えば、ゼオライトからなる吸着層と、貴金属や電
子供与性・二酸化窒素吸収剤を活性アルミナ等の耐熱性
無機酸化物に担持したものからなる層とを、担体上に担
持するのは耐久性の点から好ましい形態の1つである。
この場合、触媒成分を含む層を吸着層の表面に形成した
方が、触媒作用を効果的に発揮し得る。触媒成分を含む
層には、希土類酸化物を含ませてもよい。
【0069】また、吸着体の担体としてモノリス担体を
用いる場合には、モノリス担体の一部に排ガスが吹き抜
ける吹き抜け部を形成してもよい。この吹き抜け部と
は、モノリス担体の排ガス入口から出口へと形成され
た、空洞部又は吸着層が担持されていない部分(非担持
部)である。この空洞部又は非担持部は1箇所だけ設け
てもよいし、2箇所以上設けてもよい。空洞部又は非担
持部の断面積は、モノリス担体断面積の50%未満であ
ることが好ましい。また、吹き抜け部は、モノリス担体
の貫通孔(セル)と実質的に平行に形成することが好ま
しい。吹き抜け部を有する吸着体の好ましい態様とし
て、例えば、図34や図35に示すようなものが挙げら
れる。図中、41がモノリス担体であり、44が吹き抜
け部(空洞部)である。
【0070】第2発明の排ガス浄化システムは、内燃機
関の排気管内に、上記低温着火性触媒体及び吸着体を配
置して構成される。このシステムによる排ガス浄化の機
構は、上述した第1発明の排ガス浄化システムによる排
ガス浄化機構と同様である。また、第2発明のシステム
においても、第1発明のシステムにおけると同様の理由
から、吸着体が低温着火性触媒体よりも排ガス流れ方向
上流側に配置されることが好ましい。なお、本発明で
は、低温着火性触媒体の触媒層と吸着体の吸着層とを1
つのモノリス担体の別の位置(例えば上流側と下流側)
にそれぞれ担持させることにより、吸着体と低温着火性
触媒体とを単一のモノリス担体から構成することもでき
るが、この場合においても、モノリス担体の排ガス流れ
方向上流側に吸着体が存在し、下流側に低温着火性触媒
体が存在するようにするのが好ましい。
【0071】また、このシステムにおいて、排気管内に
配置される低温着火性触媒体及び吸着体の数は、それぞ
れ1つずつでもよいし、低温着火性触媒体と吸着体のど
ちらか一方又は双方を複数設けてもよい。また、低温着
火性触媒体と吸着体以外の他の要素、例えば後述する第
3発明における吸着・触媒体をこれらと組み合わせて配
置してもよい。これらの要素を任意に組み合わせて排ガ
ス流内に連続して設置し、これらが全体としてコールド
スタート時に発生するHC等を効率よく浄化し得るよう
に設計することが好ましい。このシステムにおいては、
配置される吸着体又は吸着・触媒体のうちの少なくとも
1つが、その吸着層に低温着火性触媒体の触媒層に含ま
れているような貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤
とを含むか、吸着体又は吸着・触媒体の下流側に低温着
火性触媒体が配置されることが好ましい。
【0072】また、吸着体及び低温着火性触媒体の排ガ
ス流れ方向上流側及び/又は下流側に、あるいは吸着体
と低温着火性触媒体の間に、更に別個の排ガス浄化用触
媒体を配置してもよい。別個の排ガス浄化用触媒体を上
流側に配置した場合には、この触媒体が高い排気温を利
用して早期に着火し、その反応熱を下流側に併載される
他の触媒体等に伝達する効果があり、また、別個の排ガ
ス浄化用触媒体を下流側に配置した場合には、この触媒
体が低温着火性触媒体が発生する反応熱を得て早期に着
火し、吸着体や吸着・触媒体から脱離したHC等の浄化
を補助する効果がある。この別個の排ガス浄化用触媒体
も、低温着火性触媒体の触媒層に含まれているような貴
金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤とを含んでいるこ
とが好ましい。
【0073】また、米国排ガス規制強化に対応するFT
P試験全体の浄化特性(主に定常運転時の浄化特性)も
向上させるため、システムの上流側及び/又は下流側に
設ける上記別個の排ガス浄化用触媒体の少なくとも1つ
が、エンジン排気量に対してある程度の容量(排気量の
50〜150%程度の容量)を持った触媒体であること
が好ましい。上流側に配すれば、定常運転時この比較的
容量の大きい触媒体が排ガスの熱で高温となり高い活性
を示すという利点があり、下流側に配すれば、コールド
スタート時における排ガスの熱を、この比較的容量の大
きい触媒体によって奪われることなく低温着火性触媒体
に伝達できる利点がある。
【0074】システムにおいて、排気管内に配置される
各要素の間隔は、低温着火性触媒体等で発生した反応熱
を、その下流側の他の触媒体等に迅速に伝えてその着火
を促進するために、近接していることが好ましい。
【0075】次に、第3発明について説明する。第3発
明の排ガス浄化システムにおける低温着火性触媒体は、
その構成、浄化機構とも第2発明における低温着火性触
媒体と同様であるので、説明を省略する。第3発明にお
ける吸着・触媒体は、モノリス担体上に、炭化水素吸着
能を有する吸着層と、三元性能又は酸化性能を有する触
媒層とを、ガス流れ方向と直角方向に、ある断面で分離
して担持してなるものである。この触媒層と吸着層のう
ち、吸着層の構成等は、上述した第2発明における吸着
体の吸着層と同様である。
【0076】一方、触媒層は三元性能又は酸化性能を発
現するため、Pt、Pd、Rhのうちの少なくとも1種
の貴金属を含むものであり、貴金属はAl23、SiO
2、TiO2、ZrO2等の耐熱性酸化物に担持されてい
ることが好ましい。また、触媒層には貴金属の他、低温
着火性触媒体の触媒層に含まれるような電子供与性・二
酸化窒素吸収剤が含まれることが好ましく、これによっ
て、より低温で着火して、吸着層から脱離したHC等を
低温着火性触媒体とともに効果的に浄化できる。更に、
CeO2、La23、CeO2−ZrO2等の酸素貯蔵能
を有する酸化物を添加すると、定常活性が向上するので
好ましい。
【0077】第3発明における吸着・触媒体は、これら
吸着層と触媒層とが、モノリス担体上に、ガス流れ方向
と直角方向に、ある断面で分離して担持されている。具
体的には、例えば図36に示すように、円形断面を持つ
モノリス担体41において、断面中心よりある半径を持
ち、排ガス流れ方向に円柱状に延びた部位42に触媒層
を担持し、その外周部43に吸着層を担持したものが好
ましい吸着・触媒体の一例として挙げられる。触媒層が
担持された部分(以下「触媒部」という)の断面積は、
モノリス担体の断面積の5〜80%であると触媒部の早
期着火に特に好ましい。
【0078】なお、吸着・触媒体のうち、吸着層が担持
された部分(以下「吸着部」という)は、コールドスタ
ート時に吸着したHCの脱離開始時期ができるだけ遅く
なるよう昇温速度が遅い方がよく、一方、触媒部はでき
るだけ早期に着火するよう昇温速度が速い方がよい。そ
こで、吸着部のリブ厚を厚くする、吸着部のセル密度を
高くする、吸着部におけるモノリス担体材料の気孔率を
小さくする、吸着部のモノリス担体の材質を金属等の熱
容量の大きな材質とする、吸着層の担持量を増やす等に
より、吸着部の熱容量を触媒部の熱容量より大きくする
ことが好ましい。なお、触媒部については逆のことが言
え、触媒部の熱容量を吸着部のそれより小さくする種々
の手法が用いられる。中でも、触媒部のリブ厚を薄くす
る、セル密度を低くする、触媒層の担持量を減らす等の
手法は触媒部の開口率を増大させ、その結果、触媒部の
低熱容量化、低圧損化にも寄与するので好ましい。
【0079】また、触媒部の少なくとも一部分の排ガス
流れ方向に対する長さを、吸着部の排ガス流れ方向に対
する長さより短くすることが好ましく、これにより、触
媒部の熱容量が小さくなるとともに、圧損が小さくなる
ため、エンジン加速時に多くの排ガスが流れ、触媒部が
早期に着火する。このように触媒部を短くした状態は、
モノリス担体の排ガス流れ方向の一部のみに触媒層を担
持することでも得られるが、図37の斜視図(a)及び断
面図(b)に示すように、モノリス担体41の一部をくり
ぬいて、触媒部42の排ガス流れ方向の一部を空洞化す
ることで、触媒部42の排ガス流れ方向に対する長さ
を、吸着部43のそれより短くするのが特に好ましい。
【0080】なお、、触媒部又は吸着部は、どちらか一
方が他方を取り囲む状態でなくてもよく、更に触媒部又
は吸着部がそれぞれ2箇所以上に分かれていてもよい。
また、吸着・触媒体の前端部若しくは後端部又は長さ方
向の少なくとも一部の断面の全体あるいは一部が、吸着
部あるいは触媒部となっていてもよく、吸着部あるいは
触媒部が排ガス流れ方向に連続していなくてもよい。
【0081】第3発明の排ガス浄化システムは、内燃機
関の排気管内に、上記低温着火性触媒体及び吸着・触媒
体を配置して構成される。このシステムによる排ガス浄
化の機構は、上述した第1発明の排ガス浄化システムに
よる排ガス浄化機構と同様である。また、第3発明のシ
ステムにおいても、第1発明のシステムにおけると同様
の理由から、吸着・触媒体が低温着火性触媒体よりも排
ガス流れ方向上流側に配置されることが好ましい。な
お、本発明では、低温着火性触媒体の触媒層と吸着・触
媒体の吸着層及び触媒層とを1つのモノリス担体の別の
位置(例えば上流側と下流側)にそれぞれ担持させるこ
とにより、吸着・触媒体と低温着火性触媒体とを単一の
モノリス担体から構成することもできるが、この場合に
おいても、モノリス担体の排ガス流れ方向上流側に吸着
・触媒体が存在し、下流側に低温着火性触媒体が存在す
るようにするのが好ましい。
【0082】また、このシステムにおいて、排気管内に
配置される低温着火性触媒体及び吸着・触媒体の数は、
それぞれ1つずつでもよいし、低温着火性触媒体と吸着
・触媒体のどちらか一方又は双方を複数設けてもよい。
また、低温着火性触媒体と吸着・触媒体以外の他の要
素、例えば上述した第2発明における吸着体をこれらと
組み合わせて配置してもよい。これらの要素を任意に組
み合わせて排ガス流内に連続して設置し、これらが全体
としてコールドスタート時に発生するHC等を効率よく
浄化し得るように設計することが好ましい。このシステ
ムにおいては、配置される吸着・触媒体又は吸着体のう
ちの少なくとも1つが、その吸着層に低温着火性触媒体
の触媒層に含まれているような貴金属と電子供与性・二
酸化窒素吸収剤とを含むか、吸着・触媒体又は吸着体の
下流側に低温着火性触媒体が配置されることが好まし
い。
【0083】また、吸着・触媒体及び低温着火性触媒体
の排ガス流れ方向上流側及び/又は下流側に、あるいは
吸着体と低温着火性触媒体の間に、更に別個の排ガス浄
化用触媒体を配置してもよい。この別個の排ガス浄化用
触媒体も、低温着火性触媒体の触媒層に含まれているよ
うな貴金属と電子供与性・二酸化窒素吸収剤とを含んで
いることが好ましい。これらの効果については、上述の
第2発明において説明した効果と同様である。また、第
2発明と同様に、システムの上流側及び/又は下流側に
設ける上記別個の排ガス浄化用触媒体の少なくとも1つ
が、エンジン排気量に対してある程度の容量を持った比
較的容量の大きい触媒体であることが好ましい。システ
ムにおいて、排気管内に配置される各要素の間隔は、低
温着火性触媒体等で発生した反応熱を、その下流側の触
媒体等に迅速に伝えてその着火を促進するために、近接
していることが好ましい。
【0084】次に、第4発明に係る排ガス浄化方法につ
いて説明する。この方法では、第1〜第3発明に係る排
ガス浄化システムを用いて、排ガス中の有害物質を浄化
するに当たり、エンジンのコールドスタート時のある一
定期間、排ガス中に酸化性ガスの添加を行うか、又は燃
焼用空気量と燃料量とを排ガス中酸素量が増加する方向
へ調整する。コールドスタート時に大量に発生し、吸着
材、吸着体又は吸着・触媒体に吸着された後脱離してく
るHCを効果的に低減するためには、低温着火性触媒組
成物、低温着火性触媒体あるいは吸着体等に含まれる触
媒成分等を早期に着火させることが必要である。この早
期着火の手段の1つとして、コールドスタート時のある
一定期間、排ガス中に酸化性ガスの添加を行うか、又は
燃焼用空気量と燃料量とを排ガス中酸素量が増加する方
向へ調整することが非常に有効である。酸化性ガスとし
ては、オゾン(O3)、O2 -、二次空気等を用いること
ができるが、これらのうちエアポンプ等の簡易な装置で
導入可能な二次空気が最も好ましい。
【0085】コールドスタート時の排ガスは通常燃料リ
ッチ雰囲気であり、更に吸着材、吸着体又は吸着・触媒
体の吸着部に吸着されたHCがこれらから脱離する時に
は一時的に一層リッチ側にシフトするため、酸化性ガス
の添加を行うか、あるいは燃焼用空気量と燃料量とを排
ガス中酸素量が増加する方向へ調整してリッチの度合い
を弱め、好ましくはストイキオメトリー(理論空燃比)
〜リーン側へシフトさせることにより、可燃成分とO2
(あるいはO3、O2 -等)との反応が起こり易くなる。
この結果、二酸化窒素の吸収及び放出作用に基づく反応
機構においては、当該反応機構による可燃成分とNO2
との反応の着火温度に、可燃成分とO2との反応の着火
温度が接近し、前者で発生する反応熱が後者に対してよ
り有効に活用される。また、電子供与性に基づく反応機
構においては、その浄化反応が最初から可燃成分とO2
との反応なので、このような酸化性ガスの添加や空燃費
の制御が浄化能の向上に一層効果的である。
【0086】なお、吸着体等に吸着されたHCが吸着体
等から脱離し始めたことを検知可能な検出手段、例えば
2センサーやHCセンサーを、少なくとも吸着体等と
下流側の低温着火性触媒体等との間に設置して、HCの
脱離をこの検出手段で検知し、その信号に従って酸化性
ガスを導入するための機構あるいは燃焼用空気量と燃料
量と調整するための機構を作動させることが好ましい。
【0087】酸化性ガス(例えば二次空気)の導入位置
は、第1発明の低温着火性触媒組成物又は第2発明及び
第3発明の低温着火性触媒体を複数個配置し、又はこれ
ら以外の別個の触媒体も配置した場合には、少なくとも
これらのうちで最下流に搭載されるものより前(上流
側)とする。これにより、導入位置より下流側に配置さ
れた触媒体等が、それより上流側に配置された低温着火
性触媒体等で発生した反応熱と添加された酸化性ガスと
を有効活用して、可燃成分とO2との反応を促進でき
る。なお、低温着火性触媒組成物又は低温着火性触媒体
より前(上流側)から導入すれば、低温着火性触媒組成
物又は低温着火性触媒体自身が自ら発生した反応熱を一
層有効活用し、可燃成分とNO2との反応に加えて、可
燃成分とO2との反応も併発できるので好ましい。な
お、酸化性ガスを導入するための機構は複数個設けてそ
れらを別の位置に配置してもよく、この場合それらを個
別に制御してもよく、連動させてもよい。また、酸化性
ガスの導入量は一定としても適宜可変させてもよい。
【0088】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0089】[低温着火性触媒体の調製]以下の手順に
より触媒体を調製し、後述する実施例に供した。
【0090】〔触媒体の調製方法の検討〕 (触媒体A)市販のγ−Al23に硝酸バリウム水溶液
を含浸担持し、700℃で3時間で仮焼して、酸化バリ
ウム−アルミナ複合酸化物を得た。そして、得られた酸
化バリウム−アルミナ複合酸化物を解砕して酸化バリウ
ム−アルミナ複合酸化物粉末(以下「複合酸化物α」と
いう)にした。複合酸化物αに硝酸パラジウム水溶液と
適量の酢酸を添加してボールミルで15時間解砕した。
次いで得られたスラリーを100℃で15時間乾燥し、
更に550℃で3時間焼成してPd−BaOプレドープ
Al23粉を得た。こうして得られたPd−BaOプレ
ドープAl23粉と適量の水を混ぜ合わせ、更に適量の
酢酸と、アルミナ固形分2.5%のアルミナゾルを添加
し、ボールミルで15時間解砕して、担持スラリーを調
製した。得られた担持スラリー中にモノリス担体(日本
碍子(株)製のコージェライトハニカム、直径93mm、
長さ100mm)をディップして、Pd=200g/f
3、BaO=0.025g/cc、Al23=0.1
0g/ccとなるように被覆し、乾燥工程及び焼成工程
を経て、触媒体Aを形成した。工程の概略を図1に示
す。
【0091】(触媒体B)硝酸バリウム水溶液と硝酸パ
ラジウム水溶液を混合した混合液に、市販のγ−Al2
3を混ぜて700℃で3時間仮焼し、Pd−BaOプ
レドープAl23複合酸化物を得た。そして、得られた
Pd−BaOAl23複合酸化物を解砕した後、適量の
水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形分
2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15時
間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持ス
ラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージェラ
イトハニカム、直径93mm、長さ100mm)をディ
ップして、Pd=200g/ft3、BaO=0.02
5g/cc、Al23=0.10g/ccとなるように
被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、触媒体Bを形成
した。工程の概略を図2に示す。
【0092】(触媒体C)市販のγ−Al23と酸化バ
リウム粒子とを混合したものに、硝酸パラジウム水溶液
を含浸担持し、550℃で3時間焼成し、Pdプレドー
プAl23・BaO複合酸化物を得た。得られたPdプ
レドープAl23・BaO複合酸化物を解砕してPdプ
レドープAl23・BaO複合酸化物粉末にした。この
PdプレドープAl23・BaO複合酸化物に、適量の
水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形分
2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15時
間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持ス
ラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージェラ
イトハニカム、直径93mm、長さ100mm)をディ
ップして、Pd=200g/ft3、BaO=0.02
5g/cc、Al23=0.10g/ccとなるように
被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、触媒体Cを形成
した。工程の概略を図3に示す。
【0093】(触媒体D)酸化バリウム粒子に適量の水
を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形分2.
5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15時間解
砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持スラリ
ー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージェライト
ハニカム、直径93mm、長さ100mm)をディップ
して被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、中間触媒体
Aを得た。次に、市販のAl23粉末に硝酸パラジウム
水溶液と適量の酢酸を添加してボールミルで15時間解
砕した。次いで得られたスラリーを100℃で15時間
乾燥、解砕し、更に550℃で3時間焼成してPdプレ
ドープAl23粉(以下「複合酸化物β」という)を得
た。こうして得られたPdプレドープAl23粉と適量
の水とを混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形
分2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15
時間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持
スラリー中に中間触媒体Aをディップして、Pd=20
0g/ft3、BaO=0.025g/cc、Al23
=0.10g/ccとなるように被覆し、乾燥工程及び
焼成工程を経て、触媒体Dを得た。工程の概略を図4に
示す。
【0094】(触媒体E)硝酸パラジウム水溶液に、酸
化バリウム粒子を混ぜ550℃で3時間仮焼して、Pd
プレドープBaO複合酸化物を得た。そして、得られた
PdプレドープBaO複合酸化物を解砕した後、適量の
水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形分
2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15時
間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持ス
ラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージェラ
イトハニカム、直径93mm、長さ100mm)をディ
ップして、Pd=200g/ft3、BaO=0.02
5g/ccとなるように被覆し、乾燥工程及び焼成工程
を経て、触媒体Eを形成した。工程の概略を図5に示
す。
【0095】(触媒体F)市販のγ−Al23に硝酸バ
リウム水溶液を含浸担持し、700℃で3時間で仮焼し
て、酸化バリウム−アルミナ複合酸化物を得た。そし
て、得られた酸化バリウム−アルミナ複合酸化物を解砕
して酸化バリウム−アルミナ複合酸化物粉末に硝酸パラ
ジウム水溶液と適量の酢酸を添加してボールミルで15
時間解砕した。次いで得られたスラリーを100℃で1
5時間乾燥し、更に550℃で3時間焼成してPd−B
aOプレドープAl23粉を得た。こうして得られたP
d−BaOプレドープAl23粉と適量の水、酸化バリ
ウム粉末を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固
形分2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで1
5時間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担
持スラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージ
ェライトハニカム、直径93mm、長さ100mm)を
ディップして、Pd=200g/ft3、BaO=0.
025g/cc、Al23=0.10g/ccとなるよ
うに被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、触媒体Fを
形成した。工程の概略を図6に示す。
【0096】(触媒体G)市販のγ−Al23、硝酸パ
ラジウム水溶液を含浸担持し、550℃で3時間焼成
し、PdプレドープAl23を得た。得られたPdプレ
ドープAl23を解砕した後、適量の水を混ぜ合わせ、
更に適量の酢酸と、アルミナ固形分2.5%のアルミナ
ゾルを添加し、ボールミルで15時間解砕して、担持ス
ラリーを調製した。得られた担持スラリー中にモノリス
担体(日本碍子(株)製のコージェライトハニカム、直径
93mm、長さ100mm)をディップして被覆し、乾
燥工程及び焼成工程を経て、中間触媒体を形成した。こ
うして得た中間触媒体を硝酸バリウム水溶液に含浸させ
た後、700℃で3時間焼成し、最終的にPd=200
g/ft3、BaO=0.025g/cc、Al23
0.10g/ccとなるようにして触媒体Gを得た。工
程の概略を図7に示す。
【0097】(触媒体H)上記触媒体Aの説明で述べた
複合酸化物αに適量の水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸
と、アルミナ固形分2.5%のアルミナゾルを添加し、
ボールミルで15時間解砕して、担持スラリーを調製し
た。得られた担持スラリー中にモノリス担体(日本碍子
(株)製のコージェライトハニカム、直径93mm、長さ
100mm)をディップして被覆し、乾燥工程及び焼成
工程を経て、中間触媒体を形成した。こうして得た中間
触媒体を硝酸パラジウム水溶液に含浸させた後、550
℃で1時間焼成し、最終的にPd=200g/ft3
BaO=0.025g/cc、Al23=0.10g/
ccとなるようにして触媒体Hを得た。工程の概略を図
8に示す。
【0098】(触媒体I)市販のγ−Al23に適量の
水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アルミナ固形分
2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミルで15時
間解砕して、担持スラリーを調製した。得られた担持ス
ラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製のコージェラ
イトハニカム、直径93mm、長さ100mm)をディ
ップして被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、中間触
媒体を得た。この中間触媒体を硝酸バリウム水溶液と硝
酸パラジウム水溶液の混合液に含浸させた後、700℃
で3時間焼成し、最終的にPd=200g/ft3、B
aO=0.025g/cc、Al23=0.10g/c
cとなるようにして触媒体Iを得た。工程の概略を図9
に示す。
【0099】(触媒体J)酸化バリウム粉末に硝酸パラ
ジウム水溶液と適量の酢酸を添加してボールミルで15
時間解砕した。次いで得られたスラリーを100℃で1
5時間乾燥し、更に550℃で3時間焼成してPdプレ
ドープBaO粉を得た。こうして得られたPdプレドー
プBaO粉に、上記触媒体Aの説明で述べた複合酸化物
αと、適量の水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、アル
ミナ固形分2.5%のアルミナゾルを添加し、ボールミ
ルで15時間解砕して、担持スラリーを調製した。得ら
れた担持スラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製の
コージェライトハニカム、直径93mm、長さ100m
m)をディップしてPd=200g/ft3、BaO=
0.025g/cc、Al23=0.10g/ccとな
るように被覆し、乾燥工程及び焼成工程を経て、触媒体
Jを形成した。工程の概略を図10に示す。
【0100】(触媒体K)市販のγ−Al23に硝酸パ
ラジウム水溶液と適量の酢酸を添加してボールミルで1
5時間解砕した。次いで得られたスラリーを100℃で
15時間乾燥し、更に550℃で3時間焼成してPdプ
レドープAl23粉を得た。こうして得られたPdプレ
ドープAl23粉と適量の水を混ぜ合わせ、更に適量の
酢酸と、アルミナ固形分2.5%のアルミナゾルを添加
し、ボールミルで15時間解砕して、担持スラリーを調
製した。得られた担持スラリー中にモノリス担体(日本
碍子(株)製のコージェライトハニカム、直径93mm、
長さ100mm)をディップしてPd=200g/ft
3、Al23=0.10g/ccとなるように被覆し、
乾燥工程及び焼成工程を経て、触媒体Kを形成した。工
程の概略を図11に示す。
【0101】(触媒体A〜Kの着火温度測定)上記のよ
うにして得られた各触媒体について、そのHC着火性能
を推定するために次の方式で検討した。すなわち、コー
ルドスタート時を模擬した合成排ガスを用い、表1に示
すようなリッチ側の排ガス組成(λ=0.95)におい
て、合成排ガス中のHC成分の転化率が50%となると
きの温度を着火温度として測定する方式(以下、この方
式を「測定方式1」という)である。まず、得られた触
媒体の着火温度を測定方式1で測定した。その後、各触
媒体を750℃の実エンジン排ガスにさらし、燃料カッ
トモードを取り入れて合計100時間エージングした
(以下「750℃×100時間エージング」という)。
そして、再び測定方式1によって着火温度を測定し、そ
の結果(実施例1〜10、比較例1)を表2に示した。
なお、測定装置の概略は図12に示す。図12におい
て、1は測定に供する触媒体、9は合成排ガスの成分と
なる各種ガスが入ったボンベ、3は所定組成の合成排ガ
スを合成するための混合ガス製造装置、7は電気炉、5
はガス分析装置である。表2に示したとおり、二酸化窒
素吸収剤を含む触媒体A〜Jは、いずれの調製方法を用
いることによっても、二酸化窒素吸収剤を含まない触媒
体Kより低い着火温度を示した。中でも触媒体A及び触
媒体Fが着火性能及び耐久性の点で好ましいことがわか
った。すなわち、貴金属と二酸化窒素吸収剤とは近傍に
配置されていることが着火特性の点で好ましく、また、
含浸法よりはプレドープ法を用いる方が耐久性の点で好
ましいことがわかった。更に、二酸化窒素吸収剤の少な
くとも一部がAl23にプレドープされていることが好
ましいこともわかった。
【0102】
【表1】
【0103】
【表2】
【0104】〔貴金属の種類の検討〕次に、貴金属の種
類の検討を行った。なお、以下の触媒体の調製において
は、表2に示す結果より着火特性、耐久性ともに特に良
好であった触媒体Aの調製方法に基づいて、貴金属等を
アルミナ粉末にプレドープした後、担体にウォッシュコ
ートすることにした。上記触媒体Aの調製方法におい
て、硝酸パラジウムの代わりに、塩化白金又は硝酸パラ
ジウムと塩化白金の両方を用いたり、また、硝酸バリウ
ムの代わりに、硝酸マグネシウム、硝酸セリウム、硝酸
ランタン又は硝酸ジルコニルを用いるなどして、表3に
示すような様々な貴金属と二酸化窒素吸収剤の組み合わ
せとなる触媒体を調製した。なお、貴金属として白金と
パラジウムの両方を用いる場合には、耐久性の面からP
d−二酸化窒素吸収剤プレドープAl23とPt−二酸
化窒素吸収剤プレドープAl23をそれぞれ別個に作成
した後混合し、ハニカム担体に担持した。また、比較と
して、二酸化窒素吸収剤を含まない触媒体を触媒体を、
触媒体Kの調製方法に準じて、硝酸パラジウムの代わり
に塩化白金又は硝酸パラジウムと塩化白金の両方を用い
て調製した。調製した触媒体を750℃×100時間エ
ージングした後、測定方法1によって着火温度を調べ
た。その結果(実施例10〜24、比較例2〜4)を表
3に示す。これらの結果より、貴金属としては白金とパ
ラジウムの両方を用いることが好ましいことがわかっ
た。
【0105】
【表3】
【0106】〔二酸化窒素吸収剤の検討〕上記触媒体A
の調製方法に準じ、貴金属としては白金とパラジウム
を、また、硝酸バリウムの代わりに、硝酸リチウム、硝
酸セシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸
ストロンチウム、硝酸イットリウム、硝酸ジルコニル、
硝酸ランタン、硝酸トリウム、硝酸カドミウム、硝酸カ
リウムを用いて、最終的にPt=50g/ft3、Pd
=150g/ft3、二酸化窒素吸収剤=0.025g
/cc、Al23=0.10g/ccとなるように触媒
体を調製した。また、触媒体Cの調製方法に準じ、貴金
属としては白金とパラジウムを、また、酸化バリウムの
代わりに、酸化ハフニウム、YBa2Cu37を用い
て、最終的にPt=50g/ft3、Pd=150g/
ft3、二酸化窒素吸収剤=0.025g/cc、Al2
3=0.10g/ccとなるように触媒体を調製し
た。また、二酸化窒素吸収剤を含まない触媒体を触媒体
Kの調製方法と同様にして、硝酸パラジウムの代わりに
硝酸パラジウム及び塩化白金を用いて最終的にPt=5
0g/ft3、Pd=150g/ft3、Al23=0.
10g/ccとなるように触媒体を調製した。これらの
触媒体について、750×100時間エージングを行っ
た後、上述の測定方式1と以下に示す測定方式2及び測
定方式3との3種の方式で着火温度を測定した。その結
果(実施例25〜42、比較例5〜6)を表4に示す。
表4に示すように、いずれの場合も二酸化窒素吸収剤を
含まない触媒体より二酸化窒素吸収剤を含む触媒体の方
が低温で着火することがわかる。また、測定方式2で
は、測定方式1や測定方式3に比べ着火性能が良くな
い。これは二酸化窒素吸収剤として触媒体に混ぜた物質
が,NO2による着火温度低下というよりは主に貴金属
に電子供与を行う働きによって着火温度を下げていると
考えられる。また、測定方式1と測定方式3とではどち
らの方式でも、NO2によって着火温度を著しく下げる
ことができたと考えられる。また、二酸化窒素吸収剤と
してはMg、Ba、Zr、La、Cs、YBa2Cu3
7等が含まれていることが好ましいことがわかる。
【0107】(測定方式2)各触媒体に、表5に示すよ
うな比較的一酸化窒素濃度が低いリッチ側の組成のガス
流し、合成排ガス中のHC成分の転化率が50%となる
ときの温度を測定し、これを着火温度とした。
【0108】(測定方式3)各触媒体に、表6に示すよ
うな理論空燃比(λ=1.00)を模擬した組成のガス
を400℃、30分間流した。その後、触媒が室温まで
十分に冷えた後で、表5に示すようなコールドスタート
時を模擬したリッチ側組成(λ=0.95)の排ガスを
流し、合成排ガス中のHC成分の転化率が50%となる
ときの温度を測定し、これを着火温度とした。
【0109】
【表4】
【0110】
【表5】
【0111】
【表6】
【0112】〔触媒成分担持量の検討〕上記触媒体Aの
調製方法に準じて、貴金属として白金とパラジウムの2
つをプレドープし、二酸化窒素吸収剤として酸化バリウ
ムをプレドープした触媒体を調製した。この調製の際、
各触媒体によって貴金属量と酸化バリウム量を変えて、
それぞれ表7に示す担持量とした。また、比較として、
二酸化窒素吸収剤を含まない触媒体を触媒体Kの調製方
法と同様にして、硝酸パラジウムの代わりに塩化白金と
硝酸パラジウムの両方を用いて調製した。これらの触媒
体を、750℃×100時間エージングした後、測定方
式1で着火温度を測定した。その結果(実施例44〜5
0、比較例7)を表7に示す。表7に示すように、酸化
バリウムを担持した実施例は、いずれも比較例7より低
温で着火しており、中でも担持量0.025g/ccの
ものが良好であった。これは、γ−Al23にプレドー
プした状態でモノリス担体に担持された酸化バリウム量
がNO2の吸収容量として十分で、かつγ−Al23
高比表面積を有効に活用し得る好適な量であったためと
推定される。また、貴金属担持量については、総担持量
が200g/ft3のとき良好な結果が得られた。この
結果より、基金属量が少なすぎると十分な触媒効果が得
られず、多すぎると焼結が起こって分散性が低下すると
推定される。
【0113】
【表7】
【0114】〔触媒成分の配置の検討〕触媒体を構成す
る貴金属、二酸化窒素吸収剤の配置の検討を行うため、
以下の触媒体L〜Tを作製した。
【0115】(触媒体L)上記触媒体Aの説明で述べた
複合酸化物αに硝酸パラジウム水溶液と適量の酢酸を添
加してボールミルで15時間解砕した。次いで得られた
スラリーを100℃で15時間乾燥し、更に550℃で
3時間焼成してPd−BaOプレドープAl23粉を得
た。また、複合酸化物αにジニトロジアンミン白金水溶
液と適量の酢酸を添加してボールミルで15時間解砕し
た。次いで得られたスラリーを100℃で15時間乾燥
し、更に550℃で3時間焼成してPt−BaOプレド
ープAl23粉を得た。こうして得られたPd−BaO
プレドープAl23粉とPt−BaOプレドープAl2
3粉と適量の水を混ぜ合わせ、更に適量の酢酸と、ア
ルミナ固形分2.5%のアルミナゾルを添加し、ボール
ミルで15時間解砕して、担持スラリーを調製した。得
られた担持スラリー中にモノリス担体(日本碍子(株)製
コージェライトハニカム、直径93mm、長さ100m
m)をディップして、Pt=50g/ft3、Pd=1
50g/ft3、BaO=0.025g/cc、Al2
3=0.10g/ccとなるように被覆し、乾燥工程及
び焼成工程を経て、触媒体Lを形成した。
【0116】(触媒体M)1つのモノリス担体(日本碍
子(株)製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ
100mm)上にガス流れ方向に対して上流側にPtプ
レドープAl23を、下流側にPd・BaOプレドープ
Al23を担持して、最終的にPt=50g/ft3
Pd=150g/ft3、BaO=0.025g/c
c、Al23=0.10g/ccとなるようにした触媒
体Mを得た。
【0117】(触媒体N)1つのモノリス担体(日本碍
子(株)製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ
100mm)上にガス流れ方向に対して上流側にPt・
BaOプレドープAl23を、下流側にPdプレドープ
Al23を担持して、最終的にPt=50g/ft3
Pd=150g/ft3、BaO=0.025g/c
c、Al23=0.10g/ccとなるようにした触媒
体Nを得た。
【0118】(触媒体O)1つのモノリス担体(日本碍
子(株)製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ
100mm)上にガス流れ方向に対して上流側にPtプ
レドープAl23を、中央部にBaOプレドープAl2
3を、下流側にPdプレドープAl23を担持して、
最終的にPt=50g/ft3、Pd=150g/f
3、BaO=0.025g/cc、Al23=0.1
0g/ccとなるようにした触媒体Oを得た。
【0119】(触媒体P)1つのモノリス担体(日本碍
子(株)製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ
100mm)上にガス流れ方向に対して上流側にBaO
プレドープAl23を、下流側に、PtプレドープAl
23とPdプレドープAl23を担持して、最終的にP
t=50g/ft3、Pd=150g/ft3、BaO=
0.025g/cc、Al23=0.10g/ccとな
るようにした触媒体Pを得た。
【0120】(触媒体Q)モノリス担体(日本碍子(株)
製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ50m
m)を2つ用いて、一方にPtプレドープAl23を担
持し、もう一方にPd・BaOプレドープAl23を担
持した。そして、この2つのモノリス担体の合計担持量
が2つのモノリス担体の総体積に対してPt=50g/
ft3、Pd=150g/ft3、BaO=0.025g
/cc、Al23=0.10g/ccになるようにし
た。この2つのモノリス担体を用いて、上流側にPtの
存在する担体を、下流側にPdとBaOの存在する担体
を配置した触媒体Qを得た。
【0121】(触媒体R)モノリス担体(日本碍子(株)
製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ50m
m)を2つ用いて、一方にPt・BaOプレドープAl
23を担持し、もう一方にPdプレドープAl23を担
持した。そして、この2つのモノリス担体の合計担持量
が2つのモノリス担体の総体積に対してPt=50g/
ft3、Pd=150g/ft3、BaO=0.025g
/cc、Al23=0.10g/ccになるようにし
た。この2つのモノリスを用いて、上流側にPtとBa
Oの存在する担体を、下流側にPdの存在する担体を配
置した触媒体Rを得た。
【0122】(触媒体S)モノリス担体(日本碍子(株)
製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ33m
m)を3つ用いて、一つにPtプレドープAl23を担
持し、一つにBaOプレドープAl23を担持し、もう
一つにPdプレドープAl23を担持した。そして、こ
の3つのモノリス担体の合計担持量が3つのモノリス担
体の総体積に対してPt=50g/ft3、Pd=15
0g/ft3、BaO=0.025g/cc、Al23
=0.10g/ccになるようにした。この3つのモノ
リス担体を用いて、上流側にPtの存在する担体を、中
央部にBaOの存在する担体を、下流側にPdの存在す
る担体を配置した触媒体Sを得た。
【0123】(触媒体T)モノリス担体(日本碍子(株)
製コージェライトハニカム、直径93mm、長さ50m
m)を2つ用いて、一方にBaOプレドープAl23
担持し、もう一方に、PdプレドープAl23とPtプ
レドープAl23を担持した。そして、この2つのモノ
リス担体の合計担持量が2つのモノリス担体の総体積に
対してPt=50g/ft3、Pd=150g/ft3
BaO=0.025g/cc、Al23=0.10g/
ccになるようにした。この2つのモノリス担体を用い
て、上流側にBaOの存在する担体を、下流側にPtと
Pdの存在する担体を配置した触媒体Tを得た。
【0124】(触媒体L〜Tの着火温度測定)上記のよ
うにして得られた触媒体L〜TのHC着火性能を測定し
た。各触媒体を750℃×100時間エージングした
後、測定方式1で着火温度を測定した。その結果(実施
例51〜59)を表8に示す。表8に示したとおり、貴
金属がBaOと混在した状態のものがより適しているこ
とがわかった。
【0125】
【表8】
【0126】[吸着体の作製] (吸着体A)直径144mmφ、長さ100mmの日本
ガイシ(株)製コージェライト質ハニカム構造体(リブ厚
150μm、セル密度400セル/平方インチ)にThe
PQ Corporation製のβ−ゼオライト(SiO2/Al2
3モル比=150)を0.15g/cc担持し、550
℃で焼成して吸着体Aを得た。
【0127】(吸着体A’)β−ゼオライトの代わりに
The PQ Corporation製のZSM−5を用いた以外は上記
吸着体Aと同様にして吸着体A’を得た。
【0128】(吸着体B)上記吸着体Aと同じハニカム
構造体を用いて、まず、The PQ Corporation製のβ−ゼ
オライト(SiO2/Al23モル比=150)を0.
12g/cc担持し、550℃で焼成して第1層とし
た。次に上記触媒体Dの説明で述べた複合酸化物βを第
1層上に担持し、焼成して第2層とし、吸着体Bを得
た。第2層の担持量はγ−Al23が0.06g/ft
3、Pdが200g/ft3となった。
【0129】(吸着体C)複合酸化物βの代わりに、上
記触媒体Aの説明で述べた複合酸化物αを用いた以外は
上記吸着体Bと同様にして吸着体Cを得た。第2層の担
持量は、γ−Al23が0.06g/ft3、BaOが
0.02g/cc、Pdが200g/ft3となった。
【0130】(吸着体D)外径144mmφ、内径45
mm、長さ100mmの中空円筒状の日本ガイシ(株)製
コージェライト質ハニカム構造体(リブ厚150μm、
セル密度400セル/平方インチ)を、吸着体用担体と
した。この担体を用いた以外は上記吸着体Bと同様にし
て吸着体Dを得た。各担持量は、β−ゼオライトが0.
12g/cc、γ−Al23が0.06g/cc、Pd
=200g/ft3となった。
【0131】(吸着体D’)β−ゼオライトの代わりに
ZSM−5を用いた以外は、上記吸着体Dと同様にして
吸着体D’を得た。
【0132】(吸着体E)複合酸化物βの代わりに、複
合酸化物αを用いた以外は、上記吸着体Dと同様にして
吸着体Eを得た。各担持量は、β−ゼオライトが0.1
2g/cc、γ−Al23が0.06g/cc、BaO
=0.02g/cc、Pd=200g/ft3となっ
た。
【0133】[吸着・触媒体の作製] (吸着・触媒体A)直径144mmφ、長さ100mm
の日本ガイシ(株)製コージェライト質ハニカム構造体
(リブ厚150μm、セル密度400セル/平方イン
チ)の断面の中心点から半径44mm、貫通孔の軸方向
長さ50mmの部分をくりぬいて、吸着・触媒体用担体
とした。まず、上記触媒体Dの説明で述べた複合酸化物
βを上記吸着・触媒体用担体の断面の中心から半径44
mm、貫通孔の軸方向長さ50mmの部分(くり抜いた
部分から貫通孔方向に延長した部分)に担持し、焼成し
てγ−Al23が0.09g/cc、Pdが200g/
ft3となる触媒層を形成した。次に、β−ゼオライト
を上記触媒層を担持した部分の外周部に担持し、550
℃で焼成し、β−ゼオライト担持量が0.12g/cc
となるようにして第1層とした。次に第1層の上に複合
酸化物βを担持し、焼成することによってγ−Al23
=0.09g/cc、Pd=200g/ft3となるよ
うにして第2層とした。このようにして、吸着・触媒体
Aを得た。
【0134】(吸着・触媒体B)複合酸化物βの代わり
に複合酸化物αを用いた以外は、吸着・触媒体Aと同様
にして吸着・触媒体Bを得た。
【0135】(吸着・触媒体C)長径170mmφ、短
径81mmφ、長さ100mmの、断面が楕円形状の日
本ガイシ(株)製コージェライト質ハニカム構造体(リブ
厚150μm、セル密度400セル/平方インチ)を吸
着・触媒体用担体とした。この担体の長径方向の一端か
ら中心方向に向かって40mmまでの部分に複合酸化物
βを担持し、γ−Al23=0.09g/cc、Pd=
120g/ft3となる触媒層を形成した。次に、触媒
層のない部分に、β−ゼオライトを担持し、550℃で
焼成し、β−ゼオライト担持量が0.12g/ccとな
るようにして第1層とした。次に第1層の上に複合酸化
物βを担持し、焼成することによってγ−Al23
0.09g/cc、Pd=200g/ft3となるよう
にして第2層とした。このようにして、吸着・触媒体C
を得た。
【0136】(吸着・触媒体D)複合酸化物βの代わり
に複合酸化物αを用いた以外は、上記吸着・触媒体Cと
同様にして吸着・触媒体Dを得た。
【0137】[その他の触媒体の調製] (触媒体L’)モノリス担体の長さが34mmである以
外は、上記触媒体Lと同様にして触媒体L’を得た。
【0138】(触媒体L”)市販のγ−Al23に硝酸
マグネシウム水溶液を含浸担持し、700℃で3時間で
仮焼して、マグネシア−アルミナ複合酸化物を得た。そ
して、得られたマグネシア−アルミナ複合酸化物を解砕
してマグネシア−アルミナ複合酸化物粉末にした。この
粉末を複合酸化物αの代わりに用いた以外は、上記触媒
体Lと同様にして触媒体L”を得た。
【0139】(触媒体L''')市販のγ−Al23に硝
酸ランタン水溶液を含浸担持し、700℃で3時間で仮
焼して、酸化ランタン−アルミナ複合酸化物を得た。そ
して、得られた酸化ランタン−アルミナ複合酸化物を解
砕して酸化ランタン−アルミナ複合酸化物粉末にした。
この粉末を複合酸化物αの代わりに用いた以外は、上記
触媒体Lと同様にして触媒体L'''を得た。
【0140】(触媒体L'''')市販のγ−Al23に硝
酸ジルコニル水溶液を含浸担持し、700℃で3時間で
仮焼して、ジルコニア−アルミナ複合酸化物を得た。そ
して、得られたジルコニア−アルミナ複合酸化物を解砕
してジルコニア−アルミナ複合酸化物粉末にした。この
粉末を複合酸化物αの代わりに用いたこと、及びモノリ
ス担体の長さを34mmにしたこと以外は、上記触媒体
Lと同様にして触媒体L''''を得た。
【0141】(触媒体U)複合酸化物αの代わりに、複
合酸化物βを用いた以外は、上記触媒体Aと同様にし
て、触媒体Uを得た。各担持量はγ−Al23=0.0
9g/cc、Pd=120g/ft3とした。
【0142】(触媒体U’)モノリス担体の長さが34
mmである以外は、上記触媒体Uと同様にして触媒体
U’を得た。
【0143】(触媒体V)市販のγ−Al23に酢酸セ
リウムと酸化セリウム(定常走行時のOSC(酸素貯蔵
能)向上剤)を酸化物換算で30重量%添加し、湿式で
解砕し、乾燥後550℃で仮焼してAl23・CeO2
複合酸化物を得た。これにH2PtCl5、Rh(N
33水溶液を用いてPt、Rhの各貴金属を含浸し、
乾燥後500℃で焼成して2種類の貴金属担持Al23
・CeO2粉を得た。更に、この2種類の貴金属担持A
23・CeO2粉に別個に水と酢酸を適量添加し、モ
ノリス担体(日本ガイシ(株)製コージェライトハニカ
ム、隔壁厚6mil、セル密度400cpi2、1.7
リットル)に、まずPt担持Al23・CeO2粉を第
1触媒層として0.15g/cc担持し、更にRh担持
Al23・CeO2粉を第1触媒層上に第2触媒層とし
て0.05g/cc被覆担持し、最終的に500℃で焼
成して、触媒体Vを作製した。なお、触媒体Vの貴金属
担持量は40g/ft3(Pt/Rh=5/1)となっ
た。
【0144】(触媒体W)市販のγ−Al23に酢酸セ
リウムと酸化セリウム(定常走行時のOSC向上剤)を
酸化物換算で30重量%添加し、湿式で解砕し、乾燥後
550℃で仮焼してAl23・CeO2複合酸化物を得
た。得られたAl23・CeO2複合酸化物に硝酸バリ
ウム水溶液を混ぜ、更に酢酸を加えて湿式で解砕し、乾
燥後700℃で仮焼してBaO・Al23・CeO2
合酸化物(BaOはAl23の30重量%)を得た。こ
れに塩化白金、Rh(NO33水溶液を用いてPt、R
hの各貴金属を含浸し、乾燥後500℃で焼成して2種
類の貴金属担持BaO・Al23・CeO2粉を得た。
更に、この2種類の貴金属担持BaO・Al23・Ce
2粉に別個に水と酢酸を適量添加し、モノリス担体
(日本ガイシ(株)製のコージェライトハニカム、隔壁厚
6mil、セル密度400cpi2、体積1.7l)
に、まずPt担持BaO・Al23・CeO2粉を第1
触媒層として0.15g/cc担持し、更にRh担持B
aO・Al23・CeO2粉を第1触媒層上に第2触媒
層として0.05g/cc被覆担持し、最終的に500
℃で焼成して、触媒体Wを作製した。なお、触媒体Wの
貴金属担持量は40g/ft3(Pt/Rh=5/1)
となった。
【0145】[排ガス浄化システムの構成]上記により
得られた触媒体、吸着体及び吸着・触媒体を用いて、以
下に示す排ガス浄化システムを構成した。なお、触媒
体、吸着体及び吸着・触媒体の種類を示すアルファベッ
トと図の参照符号との区別を明確にするため、以下のシ
ステムの説明において、図の参照符号は括弧( )を付し
て記述した。
【0146】(システムA1)図13に示すように、エ
ンジン(13)からの排ガス流路の上流側に吸着体D(3
1)を、その下流側に触媒体L(21)を設置した。ま
た、エンジン(13)と吸着体D(31)との間には、上流
側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そして、下
流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設置した。
エンジンマニホールド出口より吸着体D(31)までの距
離は600mm、吸着体D(31)と触媒体L(21)との
間隔は30mmとした。更に、エンジンマニホールド出
口より1200mmの位置に触媒体V(29)を設置し
た。
【0147】(システムA2)吸着体Dの代わりに吸着
体A用いた以外は上記システムA1と同様に構成した。
【0148】(システムA3)吸着体Dの代わりに吸着
体A’用いた以外は上記システムA1と同様に構成し
た。
【0149】(システムA4)吸着体Dの代わりに吸着
体B用いた以外は上記システムA1と同様に構成した。
【0150】(システムA5)吸着体Dの代わりに吸着
体C用いた以外は上記システムA1と同様に構成した。
【0151】(システムA6)吸着体Dの代わりに吸着
体D’用いた以外は上記システムA1と同様に構成し
た。
【0152】(システムA7)吸着体Dの代わりに吸着
体E用いた以外は上記システムA1と同様に構成した。
【0153】(システムA8)吸着体Dの代わりに吸着
・触媒体A用いた以外は上記システムA1と同様に構成
した。
【0154】(システムA9)吸着体Dの代わりに吸着
・触媒体B用いた以外は上記システムA1と同様に構成
した。
【0155】(システムA10)吸着体Dの代わりに吸着
・触媒体C用いた以外は上記システムA1と同様に構成
した。
【0156】(システムA11)吸着体Dの代わりに吸着
・触媒体D用いた以外は上記システムA1と同様に構成
した。
【0157】(システムA12)触媒体Vの代わりに触媒
体W用いた以外は上記システムA1と同様に構成した。
【0158】(システムB)図14に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順
に設置した。また、エンジン(13)と吸着体D(31)と
の間には、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)
を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(1
9)を設置した。エンジンマニホールド出口より吸着体
D(31)までの距離は600mm、吸着体D(31)、触
媒体L(21)、触媒体U(25)の各間隔は30mmとし
た。更に、エンジンマニホールド出口より1200mm
の位置に触媒体V(29)を設置した。
【0159】(システムC)図15に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、吸着体E(35)を設置
した。また、エンジン(13)と吸着体E(35)のと間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より吸着体E(35)
までの距離は600mmとした。更に、エンジンマニホ
ールド出口より1200mmの位置に触媒体V(29)を
設置した。
【0160】(システムD)図16に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路の上流側に吸着体E(35)
を、その下流側に触媒体U(25)を設置した。また、エ
ンジン(13)と吸着体E(35)との間には、上流側にA
/F調節用のO2センサー(17)を、そして、下流側に
着火促進用の二次空気導入孔(19)を設置した。エンジ
ンマニホールド出口より吸着体E(35)までの距離は6
00mm、吸着体E(35)と触媒体U(25)との間隔は
30mmとした。更に、エンジンマニホールド出口より
1200mmの位置に触媒体V(29)を設置した。
【0161】(システムE)図17に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着体D(31)、触媒体L(21)の
順に設置した。また、エンジン(13)と触媒体U’(2
7)との間には、上流側にA/F調節用のO2センサー
(17)を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入
孔(19)を設置した。エンジンマニホールド出口より触
媒体U’(27)までの距離は600mm、触媒体U’
(27)、吸着体D(31)、触媒体J(21)の各間隔は3
0mmとした。更に、エンジンマニホールド出口より1
200mmの位置に触媒体V(29)を設置した。
【0162】(システムF)図18に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着体E(35)、触媒体U(25)の
順に設置した。また、エンジン(13)と触媒体U’(2
7)との間には、上流側にA/F調節用のO2センサー
(17)を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入
孔(19)を設置した。エンジンマニホールド出口より触
媒体U’(27)までの距離は600mm、触媒体U’
(27)、吸着体E(35)、触媒体U(25)の各間隔は3
0mmとした。更に、エンジンマニホールド出口より1
200mmの位置に触媒体V(29)を設置した。
【0163】(システムG1)図19に示すように、エ
ンジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら触媒体U’(27)、吸着体D(31)、触媒体L(2
1)、触媒体U(25)の順に設置した。また、エンジン
(13)と触媒体U’(27)との間には、上流側にA/F
調節用のO2センサー(17)を、そして、下流側に着火
促進用の二次空気導入孔(19)を設置した。エンジンマ
ニホールド出口より触媒体U’(27)までの距離は60
0mm、触媒体U’(27)、吸着体D(31)、触媒体L
(21)、触媒体U(25)の各間隔は30mmとした。更
に、エンジンマニホールド出口より1200mmの位置
に触媒体V(29)を設置した。
【0164】(システムG2)吸着体Dの代わりに吸着
体Aを用いた以外は、上記システムG1と同様に構成し
た。
【0165】(システムG3)吸着体Dの代わりに吸着
体Bを用いた以外は、上記システムG1と同様に構成し
た。
【0166】(システムG4)吸着体Dの代わりに吸着
体D’を用いた以外は、上記システムG1と同様に構成
した。
【0167】(システムG5)触媒体Lの代わりに触媒
体Dを用いた以外は、上記システムG1と同様に構成し
た。
【0168】(システムG6)触媒体Lの代わりに触媒
体Mを用いた以外は、上記システムG1と同様に構成し
た。
【0169】(システムG7)触媒体Lの代わりに触媒
体Qを用いた以外は、上記システムG1と同様に構成し
た。
【0170】(システムG8)触媒体Lの代わりに触媒
体L”を用いた以外は、上記システムG1と同様に構成
した。
【0171】(システムG9)触媒体Lの代わりに触媒
体L'''を用いた以外は、上記システムG1と同様に構成
した。
【0172】(システムH1)図20に示すように、エ
ンジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら触媒体L’(23)、吸着体D(31)、触媒体L(2
1)、触媒体U(25)の順に設置した。また、エンジン
(13)と触媒体L’(23)との間には、上流側にA/F
調節用のO2センサー(17)を、そして、下流側に着火
促進用の二次空気導入孔(19)を設置した。エンジンマ
ニホールド出口より触媒体L’(23)までの距離は60
0mm、触媒体L’(23)、吸着体D(31)、触媒体L
(21)、触媒体U(25)の各間隔は30mmとした。更
に、エンジンマニホールド出口より1200mmの位置
に触媒体V(29)を設置した。
【0173】(システムH2)触媒体L’の代わりに触
媒体L''''を用いた以外は、上記システムH1と同様に
構成した。
【0174】(システムI)図21に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着・触媒体C(39)、触媒体L
(21)、触媒体U(25)の順に設置した。また、エンジ
ン(13)と触媒体U’(27)との間には、上流側にA/
F調節用のO2センサー(17)を、そして、下流側に着
火促進用の二次空気導入孔(19)を設置した。エンジン
マニホールド出口より触媒体U’(27)までの距離は6
00mm、触媒体U’(27)、吸着・触媒体C(39)、
触媒体L(21)、触媒体U(25)の各間隔は30mmと
した。更に、エンジンマニホールド出口より1200m
mの位置に触媒体V(29)を設置した。
【0175】(システムJ)図22に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着体D’(33)、吸着体D(3
1)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体U’(27)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体U’(2
7)までの距離は600mm、触媒体U’(27)、吸着
体D’(33)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒
体U(25)の各間隔は30mmとした。更に、エンジン
マニホールド出口より1200mmの位置に触媒体V
(29)を設置した。
【0176】(システムK)図23に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着体D(31)、吸着・触媒体A
(37)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体U’(27)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体U’(2
7)までの距離は600mm、触媒体U’(27)、吸着
体D(31)、吸着・触媒体A(37)、触媒体L(21)、
触媒体U(25)の各間隔は30mmとした。更に、エン
ジンマニホールド出口より1200mmの位置に触媒体
V(29)を設置した。
【0177】(システムL)図24に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、
吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順
に設置した。また、エンジン(13)と触媒体U’(27)
との間には、上流側にA/F調節用のO2センサー(1
7)を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入孔
(19)を設置した。エンジンマニホールド出口より触媒
体U’(27)までの距離は600mm、触媒体U’(2
7)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、吸着体D(3
1)、触媒体L(21)、触媒体U(25)、触媒体V(2
9)の各間隔は30mmとした。
【0178】(システムM)図25に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体V(29)、吸着体D(31)、触媒体L(21)の順
に設置した。また、エンジン(13)と触媒体V(29)と
の間には、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)
を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(1
9)を設置した。エンジンマニホールド出口より触媒体
V(29)までの距離は600mm、触媒体V(29)、吸
着体D(31)、触媒体L(21)の各間隔は30mmとし
た。
【0179】(システムN)図26に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体V(29)、吸着体E(35)、触媒体U(25)の順
に設置した。また、エンジン(13)と触媒体V(29)と
の間には、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)
を、そして、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(1
9)を設置した。エンジンマニホールド出口より触媒体
V(29)までの距離は600mm、触媒体V(29)、吸
着体E(35)、触媒体U(25)の各間隔は30mmとし
た。
【0180】(システムO1)図27に示すように、エ
ンジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら触媒体V(29)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、
触媒体U(25)の順に設置した。また、エンジン(13)
と触媒体V(29)との間には、上流側にA/F調節用の
2センサー(17)を、そして、下流側に着火促進用の
二次空気導入孔(19)を設置した。エンジンマニホール
ド出口より触媒体V(29)までの距離は600mm、触
媒体V(29)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒
体U(25)の各間隔は30mmとした。
【0181】(システムO2)吸着体Dの代わりに吸着
体Aを用いた以外は、上記システムO1と同様に構成し
た。
【0182】(システムO3)吸着体Dの代わりに吸着
体Bを用いた以外は、上記システムO1と同様に構成し
た。
【0183】(システムO4)吸着体Dの代わりに吸着
体D’を用いた以外は、上記システムO1と同様に構成
した。
【0184】(システムO5)触媒体Lの代わりに触媒
体Dを用いた以外は、上記システムO1と同様に構成し
た。
【0185】(システムO6)触媒体Lの代わりに触媒
体Mを用いた以外は、上記システムO1と同様に構成し
た。
【0186】(システムO7)触媒体Lの代わりに触媒
体Qを用いた以外は、上記システムO1と同様に構成し
た。
【0187】(システムO8)触媒体Lの代わりに触媒
体L”を用いた以外は、上記システムO1と同様に構成
した。
【0188】(システムO9)触媒体Lの代わりに触媒
体L'''を用いた以外は、上記システムO1と同様に構成
した。
【0189】(システムP)図28に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、触媒体V(29)、吸着体D(31)、
触媒体L(21)の順に設置した。また、エンジン(13)
と触媒体U’(27)との間には、上流側にA/F調節用
のO2センサー(17)を、そして、下流側に着火促進用
の二次空気導入孔(19)を設置した。エンジンマニホー
ルド出口より触媒体V(29)までの距離は600mm、
触媒体U’(27)、触媒体V(29)、吸着体D(31)、
触媒体L(21)の各間隔は30mmとした。
【0190】(システムQ)図29に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側から
触媒体U’(27)、触媒体V(29)、吸着体D(31)、
触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置した。ま
た、エンジン(13)と触媒体U’(27)との間には、上
流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そして、
下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設置し
た。エンジンマニホールド出口より触媒体V(29)まで
の距離は600mm、触媒体U’(27)、触媒体V(2
9)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒体U(2
5)の各間隔は30mmとした。
【0191】(システムR1)図30に示すように、エ
ンジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら触媒体L’(23)、触媒体V(29)、吸着体D(3
1)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体L’(23)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体V(29)
までの距離は600mm、触媒体L’(23)、触媒体V
(29)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒体U
(25)の各間隔は30mmとした。
【0192】(システムR2)触媒体L’の代わりに触
媒体L''''を用いた以外は、上記システムR1と同様に
構成した。
【0193】(システムS)図31に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら、触媒体V(29)、吸着体D’(33)、吸着体D(3
1)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体V(29)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体V(29)
までの距離は600mm、触媒体V(29)、吸着体D’
(33)、吸着体D(31)、触媒体L(21)、触媒体U
(25)の各間隔は30mmとした。
【0194】(システムT)図32に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら、触媒体V(29)、吸着体D(31)、吸着・触媒体A
(37)、触媒体L(21)、触媒体U(25)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体V(29)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体V(29)
までの距離は600mm、触媒体V(29)、吸着体D
(31)、吸着・触媒体A(37)、触媒体L(21)、触媒
体U(25)の各間隔は30mmとした。
【0195】(システムU)図33に示すように、エン
ジン(13)からの排ガス流路に、エンジン(13)側か
ら、触媒体V(29)、吸着体D(31)、触媒体L(2
1)、吸着体D(31)、触媒体L(21)の順に設置し
た。また、エンジン(13)と触媒体V(29)との間に
は、上流側にA/F調節用のO2センサー(17)を、そ
して、下流側に着火促進用の二次空気導入孔(19)を設
置した。エンジンマニホールド出口より触媒体V(29)
までの距離は600mm、触媒体V(29)、吸着体D
(31)、触媒体L(21)、吸着体D(31)、触媒体L
(21)の各間隔は30mmとした。
【0196】[排ガス浄化システムの性能評価]上記各
システムについて排ガス浄化性能を調べるため、一酸化
窒素排出量の異なるエンジンを2つ用意し、各エンジン
でFTP試験(LA−4モード)を実施した。試験回数
は各システム3回づつであり、1回目は一酸化窒素排出
量の少ないエンジンを用いてコールドスタート時の排ガ
ス浄化性能を調べた。2回目は一酸化窒素排出量の比較
的多いエンジンを用いてコールドスタート時の排ガス浄
化性能を調べた。3回目は、まず一酸化窒素排出量の少
ないエンジンを用いて30分間定常運転をした後、エン
ジンを停止し、十分にエンジンが冷えた後もう一度エン
ジンを始動してコールドスタート時の排ガス浄化性能を
調べた。なお、酸素過剰の排ガスを得るために簡易的に
二次空気をエアポンプで導入孔からエンジンクランクよ
り90秒間、100リットル/minで導入した。排ガ
スはCVS法により採取し、各システムのエミッション
値を算出した。その結果(実施例60〜109)を表9
及び表10に示す。表9及び表10に示すように、全体
的に見て低温着火性触媒をシステムに取り入れることに
よってエミッション値が格段に下がることがわかる。
【0197】
【表9】
【0198】
【表10】
【0199】
【発明の効果】本発明によれば、自動車等の内燃機関か
ら放出される排ガス中の有害物質、特にガソリンエンジ
ンのコールドスタート時に大量に放出されるHCを効果
的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】触媒体の調製工程の概略図である。
【図2】触媒体の調製工程の概略図である。
【図3】触媒体の調製工程の概略図である。
【図4】触媒体の調製工程の概略図である。
【図5】触媒体の調製工程の概略図である。
【図6】触媒体の調製工程の概略図である。
【図7】触媒体の調製工程の概略図である。
【図8】触媒体の調製工程の概略図である。
【図9】触媒体の調製工程の概略図である。
【図10】触媒体の調製工程の概略図である。
【図11】触媒体の調製工程の概略図である。
【図12】着火温度測定装置の概略図である。
【図13】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図14】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図15】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図16】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図17】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図18】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図19】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図20】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図21】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図22】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図23】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図24】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図25】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図26】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図27】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図28】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図29】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図30】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図31】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図32】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図33】排ガス浄化システムの一実施例を示す説明図
である。
【図34】吸着体の一例を示す説明図である。
【図35】吸着体の一例を示す説明図である。
【図36】吸着・触媒体の一例を示す説明図である。
【図37】吸着・触媒体の一例を示す説明図である。
【符号の説明】 1…触媒体、3…混合ガス製造装置、5…ガス分析装
置、7…電気炉、9…ボンベ、、13…エンジン、17
…O2センサー、19…二次空気導入孔、21…触媒体
L、23…触媒体L’、25…触媒体U、27…触媒体
U’、29…触媒体V、31…吸着体D、33…吸着体
D’、35…吸着体E、37…吸着・触媒体A、39…
吸着・触媒体C
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/63 (72)発明者 高橋 章 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (79)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気管内に、下記(A)及び
    (B)が配置されてなる排ガス浄化システム。 (A):電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放
    出作用を有する物質と貴金属とを含む低温着火性触媒組
    成物。 (B):炭化水素吸着能を有する吸着材。
  2. 【請求項2】 前記低温着火性触媒組成物の存在下、排
    ガス中の可燃成分と二酸化窒素とが、排ガス中の可燃成
    分と酸素との酸化反応の着火温度より低い温度で反応
    し、排ガスの一部を浄化するとともに、その反応熱によ
    って当該低温着火性触媒組成物及びその周囲温度を高め
    ることにより、排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及び一
    酸化炭素を浄化する請求項1記載の排ガス浄化システ
    ム。
  3. 【請求項3】 前記低温着火性触媒組成物の存在下、電
    子供与性物質から電子が貴金属に供給されることによ
    り、貴金属を覆う炭化水素及び/又は一酸化炭素の吸着
    力が弱められ、炭化水素及び/又は一酸化炭素と酸素と
    が、前記電子供与性物質を含まない三元触媒の着火温度
    より低い温度で反応し、排ガスの一部を浄化するととも
    に、その反応熱によって当該低温着火性触媒組成物及び
    その周囲温度を高めることにより、排ガス中の炭化水
    素、窒素酸化物及び一酸化炭素を浄化する請求項1記載
    の排ガス浄化システム。
  4. 【請求項4】 前記電子供与性及び/又は二酸化窒素の
    吸収及び放出作用を有する物質が、アルカリ金属、アル
    カリ土類金属、希土類元素、遷移金属及びアクチニド元
    素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、その
    酸化物又は該元素を少なくとも1種含む複合酸化物であ
    る請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化システ
    ム。
  5. 【請求項5】 前記元素が、Li、Cs、Mg、Ca、
    Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、La、Ce、P
    r、Nd、Th及びUからなる群から選ばれる少なくと
    も1種である請求項4記載の排ガス浄化システム。
  6. 【請求項6】 前記元素が、Cs、Mg、Sr、Ba、
    Y、Zr、Hf、La、Ce及びThからなる群から選
    ばれる少なくとも1種である請求項4記載の排ガス浄化
    システム。
  7. 【請求項7】 前記貴金属が、Pt、Pd及びRhのう
    ちの少なくとも1種である請求項1〜6のいずれかに記
    載の排ガス浄化システム。
  8. 【請求項8】 前記貴金属が、Pt及び/又はPdであ
    る請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス浄化システ
    ム。
  9. 【請求項9】 前記吸着材中に触媒成分が含まれた請求
    項1〜8のいずれかに記載の排ガス浄化システム。
  10. 【請求項10】 前記触媒成分を含む吸着材中に、電子
    供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を有す
    る物質と貴金属とが含まれた請求項9記載の排ガス浄化
    システム。
  11. 【請求項11】 前記触媒成分を含む吸着材中に、希土
    類酸化物が含まれた請求項9又は10記載の排ガス浄化
    システム。
  12. 【請求項12】 前記吸着材が、ゼオライトを主成分と
    する請求項1〜11のいずれかに記載の排ガス浄化シス
    テム。
  13. 【請求項13】 ゼオライトのSiO2/Al23モル
    比が40以上である請求項12記載の排ガス浄化システ
    ム。
  14. 【請求項14】 ゼオライト中に、Pt、Pd及びRh
    のうちの少なくとも1種の貴金属が含まれる請求項12
    記載の排ガス浄化システム。
  15. 【請求項15】 ゼオライト中に、周期表のIB族元素
    (Cu、Ag、Au)のイオンが少なくとも1種含まれ
    る請求項12記載の排ガス浄化システム。
  16. 【請求項16】 前記吸着材が、前記低温着火性触媒組
    成物よりも排ガス流れ方向上流側に配置された請求項1
    〜15のいずれかに記載の排ガス浄化システム。
  17. 【請求項17】 前記吸着材と低温着火性触媒組成物と
    が、排ガス流れ方向に対して間隔を置かず、ほぼ同じ位
    置に配置された請求項1〜15のいずれかに記載の排ガ
    ス浄化システム。
  18. 【請求項18】 前記吸着材及び低温着火性触媒組成物
    の排ガス流れ方向下流側に、更に別個の排ガス浄化用触
    媒を配置した請求項1〜17のいずれかに記載の排ガス
    浄化システム。
  19. 【請求項19】 前記吸着材及び低温着火性触媒組成物
    の排ガス流れ方向上流側に、更に別個の排ガス浄化用触
    媒を配置した請求項1〜18のいずれかに記載の排ガス
    浄化システム。
  20. 【請求項20】 内燃機関の排気管内に、下記(C)及
    び(D)が配置されてなる排ガス浄化システム。 (C):担体上に、電子供与性及び/又は二酸化窒素の
    吸収及び放出作用を有する物質と貴金属とを含む触媒層
    を担持してなる低温着火性触媒体。 (D):担体上に、炭化水素吸着能を有する吸着層を担
    持してなる吸着体。
  21. 【請求項21】 前記低温着火性触媒体の存在下、排ガ
    ス中の可燃成分と二酸化窒素とが、排ガス中の可燃成分
    と酸素との酸化反応の着火温度より低い温度で反応し、
    排ガスの一部を浄化するとともに、その反応熱によって
    当該低温着火性触媒体及びその周囲温度を高めることに
    より、排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及び一酸化炭素
    を浄化する請求項20記載の排ガス浄化システム。
  22. 【請求項22】 前記低温着火性触媒体の存在下、電子
    供与性物質から電子が貴金属に供給されることにより、
    貴金属を覆う炭化水素及び/又は一酸化炭素の吸着力が
    弱められ、炭化水素及び/又は一酸化炭素と酸素とが、
    前記電子供与性物質を含まない三元触媒の着火温度より
    低い温度で反応し、排ガスの一部を浄化するとともに、
    その反応熱によって当該低温着火性触媒体及びその周囲
    温度を高めることにより、排ガス中の炭化水素、窒素酸
    化物及び一酸化炭素を浄化する請求項20記載の排ガス
    浄化システム。
  23. 【請求項23】 前記低温着火性触媒体の担体が、モノ
    リス担体である請求項20記載の排ガス浄化システム。
  24. 【請求項24】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    それぞれ別個のモノリス担体上に担持されてなる請求項
    23記載の排ガス浄化システム。
  25. 【請求項25】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    それぞれ1つのモノリス担体上において排ガス流れ方向
    に分離して担持されてなる請求項23記載の排ガス浄化
    システム。
  26. 【請求項26】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    担体上に層状に重ねて担持されてなる請求項20又は2
    3記載の排ガス浄化システム。
  27. 【請求項27】 前記低温着火性触媒体の触媒層中に、
    貴金属と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放
    出作用を有する物質とが混在している請求項20又は2
    3記載の排ガス浄化システム。
  28. 【請求項28】 前記電子供与性及び/又は二酸化窒素
    の吸収及び放出作用を有する物質が、アルカリ金属、ア
    ルカリ土類金属、希土類元素、遷移金属及びアクチニド
    元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、そ
    の酸化物又は該元素を少なくとも1種含む複合酸化物で
    ある請求項20〜27のいずれかに記載の排ガス浄化シ
    ステム。
  29. 【請求項29】 前記元素が、Li、Cs、Mg、C
    a、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、La、Ce、
    Pr、Nd、Th及びUからなる群から選ばれる少なく
    とも1種である請求項28記載の排ガス浄化システム。
  30. 【請求項30】 前記元素が、Cs、Mg、Sr、B
    a、Y、Zr、Hf、La、Ce及びThからなる群か
    ら選ばれる少なくとも1種である請求項28記載の排ガ
    ス浄化システム。
  31. 【請求項31】 前記貴金属が、Pt、Pd及びRhの
    うちの少なくとも1種である請求項20〜30のいずれ
    かに記載の排ガス浄化システム。
  32. 【請求項32】 前記貴金属が、Pt及び/又はPdで
    ある請求項20〜30のいずれかに記載の排ガス浄化シ
    ステム。
  33. 【請求項33】 前記貴金属の担持量が、10〜700
    g/ft3(モノリス担体体積)である請求項23記載
    の排ガス浄化システム。
  34. 【請求項34】 前記吸着体の担体が、モノリス担体で
    ある請求項20記載の排ガス浄化システム。
  35. 【請求項35】 前記吸着体の吸着層中に触媒成分が含
    まれた請求項20〜34のいずれかに記載の排ガス浄化
    システム。
  36. 【請求項36】 前記触媒成分を含む吸着層に、電子供
    与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を有する
    物質と貴金属とが含まれた請求項35記載の排ガス浄化
    システム。
  37. 【請求項37】 前記触媒成分を含む吸着層に、希土類
    酸化物が含まれた請求項35又は36記載の排ガス浄化
    システム。
  38. 【請求項38】 前記吸着体の吸着層表面又は吸着層と
    担体との間に、触媒成分を含む層が形成された請求項2
    0〜34のいずれかに記載の排ガス浄化システム。
  39. 【請求項39】 前記触媒成分を含む層に、電子供与性
    及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を有する物質
    と貴金属とが含まれた請求項38記載の排ガス浄化シス
    テム。
  40. 【請求項40】 前記触媒成分を含む層に、希土類酸化
    物が含まれた請求項38又は39記載の排ガス浄化シス
    テム。
  41. 【請求項41】 前記吸着体の吸着層が、ゼオライトを
    主成分とする請求項20〜40のいずれかに記載の排ガ
    ス浄化システム。
  42. 【請求項42】 ゼオライトのSiO2/Al23モル
    比が40以上である請求項41記載の排ガス浄化システ
    ム。
  43. 【請求項43】 ゼオライト中に、Pt、Pd及びRh
    のうちの少なくとも1種の貴金属が含まれる請求項41
    記載の排ガス浄化システム。
  44. 【請求項44】 ゼオライト中に、周期表のIB族元素
    (Cu、Ag、Au)のイオンが少なくとも1種含まれ
    る請求項41記載の排ガス浄化システム。
  45. 【請求項45】 前記モノリス担体の一部に、排ガスが
    吹き抜ける吹き抜け部が形成された請求項34記載の排
    ガス浄化システム。
  46. 【請求項46】 前記吹き抜け部が、モノリス担体の貫
    通孔と平行に形成された請求項45記載の排ガス浄化シ
    ステム。
  47. 【請求項47】 前記吸着体が、前記低温着火性触媒体
    よりも排ガス流れ方向上流側に配置された請求項20〜
    46のいずれかに記載の排ガス浄化システム。
  48. 【請求項48】 前記吸着体と前記低温着火性触媒体と
    が単一のモノリス担体から構成されており、当該モノリ
    ス担体の排ガス流れ方向上流側に吸着体が存在し、下流
    側に低温着火性触媒体が存在する請求項20記載の排ガ
    ス浄化システム。
  49. 【請求項49】 前記吸着体及び低温着火性触媒体の排
    ガス流れ方向下流側に、更に別個の排ガス浄化用触媒体
    を配置した請求項20〜48のいずれかに記載の排ガス
    浄化システム。
  50. 【請求項50】 前記吸着体及び低温着火性触媒体の排
    ガス流れ方向上流側に、更に別個の排ガス浄化用触媒体
    を配置した請求項20〜49のいずれかに記載の排ガス
    浄化システム。
  51. 【請求項51】 内燃機関の排気管内に、下記(E)及
    び(F)が配置されてなる排ガス浄化システム。 (E):担体上に、電子供与性及び/又は二酸化窒素の
    吸収及び放出作用を有する物質と貴金属とを含む触媒層
    を担持してなる低温着火性触媒体。 (F):モノリス担体上に、炭化水素吸着能を有する吸
    着層と、三元性能又は酸化性能を有する触媒層とを、ガ
    ス流れ方向と直角方向に、ある断面で分離して担持して
    なる吸着・触媒体。
  52. 【請求項52】 前記低温着火性触媒体の存在下、排ガ
    ス中の可燃成分と二酸化窒素とが、排ガス中の可燃成分
    と酸素との酸化反応の着火温度より低い温度で反応し、
    排ガスの一部を浄化するとともに、その反応熱によって
    当該低温着火性触媒体及びその周囲温度を高めることに
    より、排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及び一酸化炭素
    を浄化する請求項51記載の排ガス浄化システム。
  53. 【請求項53】 前記低温着火性触媒体の存在下、電子
    供与性物質から電子が貴金属に供給されることにより、
    貴金属を覆う炭化水素及び/又は一酸化炭素の吸着力が
    弱められ、炭化水素及び/又は一酸化炭素と酸素とが、
    前記電子供与性物質を含まない三元触媒より低い温度で
    反応し、排ガスの一部を浄化するとともに、その反応熱
    によって当該低温着火性触媒体及びその周囲温度を高め
    ることにより、排ガス中の炭化水素、窒素酸化物及び一
    酸化炭素を浄化する請求項51記載の排ガス浄化システ
    ム。
  54. 【請求項54】 前記低温着火性触媒体の担体が、モノ
    リス担体である請求項51記載の排ガス浄化システム。
  55. 【請求項55】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    それぞれ別個のモノリス担体上に担持されてなる請求項
    54記載の排ガス浄化システム。
  56. 【請求項56】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    それぞれ1つのモノリス担体上において排ガス流れ方向
    に分離して担持されてなる請求項54記載の排ガス浄化
    システム。
  57. 【請求項57】 前記低温着火性触媒体の触媒層が、貴
    金属を含む層と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収
    及び放出作用を有する物質を含む層とからなり、各層が
    担体上に層状に重ねて担持されてなる請求項51又は5
    4記載の排ガス浄化システム。
  58. 【請求項58】 前記低温着火性触媒体の触媒層中に、
    貴金属と電子供与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放
    出作用を有する物質とが混在している請求項51又は5
    4記載の排ガス浄化システム。
  59. 【請求項59】 前記電子供与性及び/又は二酸化窒素
    の吸収及び放出作用を有する物質が、アルカリ金属、ア
    ルカリ土類金属、希土類元素、遷移金属及びアクチニド
    元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、そ
    の酸化物又は該元素を少なくとも1種含む複合酸化物で
    ある請求項51〜58のいずれかに記載の排ガス浄化シ
    ステム。
  60. 【請求項60】 前記元素が、Li、Cs、Mg、C
    a、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、La、Ce、
    Pr、Nd、Th及びUからなる群から選ばれる少なく
    とも1種である請求項59記載の排ガス浄化システム。
  61. 【請求項61】 前記元素が、Cs、Mg、Sr、B
    a、Y、Zr、Hf、La、Ce及びThからなる群か
    ら選ばれる少なくとも1種である請求項59記載の排ガ
    ス浄化システム。
  62. 【請求項62】 前記貴金属が、Pt、Pd及びRhの
    うちの少なくとも1種である請求項51〜61のいずれ
    かに記載の排ガス浄化システム。
  63. 【請求項63】 前記貴金属が、Pt及び/又はPdで
    ある請求項51〜61のいずれかに記載の排ガス浄化シ
    ステム。
  64. 【請求項64】 前記貴金属の担持量が、10〜700
    g/ft3(モノリス担体体積)である請求項54記載
    の排ガス浄化システム。
  65. 【請求項65】 前記吸着・触媒体の吸着層中に触媒成
    分が含まれた請求項51〜64のいずれかに記載の排ガ
    ス浄化システム。
  66. 【請求項66】 前記触媒成分を含む吸着層に、電子供
    与性及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を有する
    物質と貴金属とが含まれた請求項65記載の排ガス浄化
    システム。
  67. 【請求項67】 前記触媒成分を含む吸着層に、希土類
    酸化物が含まれた請求項65又は66記載の排ガス浄化
    システム。
  68. 【請求項68】 前記吸着・触媒体の吸着層表面又は吸
    着層と担体との間に、触媒成分を含む層が形成された請
    求項51〜64のいずれかに記載の排ガス浄化システ
    ム。
  69. 【請求項69】 前記触媒成分を含む層に、電子供与性
    及び/又は二酸化窒素の吸収及び放出作用を有する物質
    と貴金属とが含まれた請求項68記載の排ガス浄化シス
    テム。
  70. 【請求項70】 前記触媒成分を含む層に、希土類酸化
    物が含まれた請求項68又は69記載の排ガス浄化シス
    テム。
  71. 【請求項71】 前記吸着・触媒体の吸着層が、ゼオラ
    イトを主成分とする請求項51〜70のいずれかに記載
    の排ガス浄化システム。
  72. 【請求項72】 ゼオライトのSiO2/Al23モル
    比が40以上である請求項71記載の排ガス浄化システ
    ム。
  73. 【請求項73】 ゼオライト中に、Pt、Pd及びRh
    のうちの少なくとも1種の貴金属が含まれる請求項71
    記載の排ガス浄化システム。
  74. 【請求項74】 ゼオライト中に、周期表のIB族元素
    (Cu、Ag、Au)のイオンが少なくとも1種含まれ
    る請求項71記載の排ガス浄化システム。
  75. 【請求項75】 前記吸着・触媒体が、前記低温着火性
    触媒体よりも排ガス流れ方向上流側に配置された請求項
    51〜74のいずれかに記載の排ガス浄化システム。
  76. 【請求項76】 前記吸着・触媒体と前記低温着火性触
    媒体とが単一のモノリス担体から構成されており、当該
    モノリス担体の排ガス流れ方向上流側に吸着・触媒体が
    存在し、下流側に低温着火性触媒体が存在する請求項5
    1記載の排ガス浄化システム。
  77. 【請求項77】 前記吸着・触媒体及び低温着火性触媒
    体の排ガス流れ方向下流側に、更に別個の排ガス浄化用
    触媒体を配置した請求項51〜76のいずれかに記載の
    排ガス浄化システム。
  78. 【請求項78】 前記吸着体及び低温着火性触媒体の排
    ガス流れ方向上流側に、更に別個の排ガス浄化用触媒体
    を配置した請求項51〜77のいずれかに記載の排ガス
    浄化システム。
  79. 【請求項79】 請求項1〜78のいずれかに記載の排
    ガス浄化システムを用いて、排ガス中の有害物質を浄化
    するに当たり、エンジンのコールドスタート時のある一
    定期間、排ガス中に酸化性ガスの添加を行うか、又は燃
    焼用空気量と燃料量とを排ガス中の酸素量が増加する方
    向へ調整することを特徴とする排ガス浄化方法。
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