JPH10202111A - Catalyst for purifying diesel exhaust gas - Google Patents

Catalyst for purifying diesel exhaust gas

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JPH10202111A
JPH10202111A JP9008637A JP863797A JPH10202111A JP H10202111 A JPH10202111 A JP H10202111A JP 9008637 A JP9008637 A JP 9008637A JP 863797 A JP863797 A JP 863797A JP H10202111 A JPH10202111 A JP H10202111A
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JP
Japan
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catalyst
coat layer
sof
exhaust gas
layer
Prior art date
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JP9008637A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Hachisuga
一郎 蜂須賀
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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 emission of HC and SOF by efficiently adsorbing HC and SOF at low temperature and further suppress production of sulfates. SOLUTION: This catalyst comprises a coating layer with a three-layer structure comprising a first coating layer which does not bear a catalyst metal, a second coating layer bearing a catalyst metal, and a third coating layer which does not bear a catalyst metal. Since the deposition density of the metal catalyst in the second coating layer is high, the SOF firing performance is improved and SOF purifying performance is improved. Moreover, since the volume ratio of the second coating layer to be brought into contact with SO2 is lowered and the adsorption amount of the SO2 at the time of diffusion, production of sulfates can be 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浄化用触媒に関する。
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. To a diesel exhaust gas purifying catalyst.

【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
ス中の有害成分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、有害成分を確実に
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 With respect to gasoline engines, harmful components in exhaust gas have been steadily reduced due to strict regulations on exhaust gas and advances in technology capable of responding to the strict regulations. 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 an exhaust gas purification catalyst that can reliably purify harmful components is expected. It is rare.

【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が煤となってハニカム通路内に堆積する現象が
起こる。そして堆積した煤により触媒に目詰まりが生
じ、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 idling, the temperature of the exhaust gas is low, and a phenomenon occurs in which undecomposed SOF becomes soot and accumulates in the honeycomb passage. Then, there is a problem that the catalyst is clogged by the deposited soot and the catalyst performance is reduced.

【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、サルフェ
ート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 sulfate is measured as particulates.
Especially in DE, there is a lot of oxygen gas in the exhaust gas,
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
担体であるアルミナと反応して硫酸アルミニウム(Al
2 (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 as a catalyst carrier to react with aluminum sulfate (Al
2 (SO 4 ) 3 ) is formed, which covers the catalytic metal and reduces 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排ガス浄化用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 has been proposed in which an exhaust gas purifying catalyst in which a catalyst metal is supported on a carrier having a coating layer with low adsorption property is disposed downstream.

【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】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。
[0010] The catalyst device disclosed in the above publication is certainly effective under steady-state 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】そこで特願平7−320313号(本願出
願時未公開)には、担体を二層に分け、上層には触媒金
属を担持せず下層にのみ触媒金属を担持したディーゼル
排ガス浄化用触媒が開示されている。このような構成と
することにより、低温時には上層にHC、SOF及びS
2が吸着されて蓄積される。上層は触媒金属をもたな
いので、HC、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
により浸透して下層にまで吸着され酸化浄化される。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下層にまで移動しにくいので、大部
分が上層に吸着・蓄積される。したがって低温域におけ
るパティキュレートの排出が抑制されている。
Japanese Patent Application No. 7-320313 (not disclosed at the time of filing of the present application) discloses a catalyst for purifying diesel exhaust gas in which the carrier is divided into two layers and the upper layer does not carry the catalytic metal but only the lower layer carries the catalytic metal. Is disclosed. With such a configuration, HC, SOF and S
O 2 is adsorbed and accumulated. Since the upper layer has no catalytic metal, HC, SOF and SO 2 accumulate without being oxidized. HC and SOF become liquid phases, penetrate by capillary action, are adsorbed to the lower layer, and are oxidized and purified. However, SO 2 is in a gaseous phase even at a low temperature, and is hardly adsorbed compared to HC and SOF, and is difficult to move to the lower layer. Therefore, emission of particulates in a low temperature range is suppressed.

【0012】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、上層に吸着したHC、SOF
及びSO2 が触媒金属が存在する下層の酸化点まで拡散
する時間が不足し、HC、SOF及びSO2 はあまり酸
化されずにそのまま排出される。したがってサルフェー
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 flow rate of the high-temperature exhaust gas is large, so that HC and SOF adsorbed in the upper layer
And SO 2 is insufficient time to diffuse to the oxide point of the lower layer is present catalyst metal, HC, SOF and SO 2 is directly discharged without being excessively oxidized. Therefore, since almost no sulfate is generated, the amount of particulates emitted from the high-temperature exhaust gas itself is small.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記のように
下層のみに触媒金属を担持した触媒においても、SO2
が上層から下層まである程度浸透することが避けられ
ず、下層でサルフェートが生成するという不具合が避け
られない。また触媒金属が表出していないので、HC及
びSOFの酸化能が低いという不具合もあった。
However, even in a catalyst in which a catalytic metal is supported only in the lower layer as described above, SO 2
Is inevitable to penetrate to some extent from the upper layer to the lower layer, and the problem that sulfate is generated in the lower layer is inevitable. In addition, since no catalytic metal was exposed, there was a problem that the oxidizing ability of HC and SOF was low.

【0014】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
ートの生成を一層抑制し、かつ硫黄被毒も抑制すること
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 the emission of HC and SOF, further suppresses the production of sulfate, and The purpose is to suppress sulfur poisoning.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1に記載のディーゼル排ガス浄化用触媒の特徴は、ハ
ニカム形状の担体基材と、担体基材のセル壁表面に形成
され触媒金属を担持しない第1コート層と、第1コート
層の表面に形成され触媒金属を担持した第2コート層
と、第2コート層の表面に形成され触媒金属を担持しな
い第3コート層と、からなることにある。
The features of the catalyst for purifying diesel exhaust gas according to the first aspect of the present invention, which solves the above-mentioned problems, include a honeycomb-shaped carrier substrate and a catalyst metal formed on the cell wall surface of the carrier substrate. A first coat layer that does not carry the catalyst, a second coat layer that is formed on the surface of the first coat layer and carries the catalyst metal, and a third coat layer that is formed on the surface of the second coat layer and does not carry the catalyst metal It is in.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】ハニカム形状の排ガス浄化用触媒
においては、セルの開口断面積を小さくするほど表面積
が大きくなり、排ガスと触媒金属との接触確率が増大す
る。しかしコート層を厚くしたりしてセルの開口断面積
が小さくなり過ぎると、排ガスの通気抵抗が高くなりす
ぎて圧力損失が生じる。そのため、担体基材のセル密度
は一般に400セル/inch2 程度とされ、コート層の形
成量は担体基材1リットル当たり100〜120g程度
に規制されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a honeycomb-shaped exhaust gas purifying catalyst, the smaller the opening cross-sectional area of the cell, the larger the surface area and the greater the probability of contact between the exhaust gas and the catalyst metal. However, if the opening cross-sectional area of the cell becomes too small, for example, by increasing the thickness of the coating layer, the airflow resistance of the exhaust gas becomes too high, resulting in a pressure loss. Therefore, the cell density of the carrier substrate is generally set to about 400 cells / inch 2, and the amount of the coating layer formed is regulated to about 100 to 120 g per liter of the carrier substrate.

【0017】本発明は、このような規制を踏まえて従来
と同等のコート層厚さとしながら、前記課題を解決した
ものである。すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒で
は、触媒金属は中間の第2コート層にのみ担持されてい
る。したがってこの第2コート層は全コート層の厚さに
比べて薄くなり、全コート層中の触媒金属量を従来と同
等にしようとすると、第2コート層中には触媒金属は高
密度で担持されることとなる。
The present invention has solved the above-mentioned problems while keeping the same coating layer thickness as before in consideration of such regulations. That is, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the catalytic metal is supported only on the intermediate second coat layer. Therefore, the thickness of the second coat layer is smaller than the thickness of the entire coat layer, and if the amount of the catalyst metal in the entire coat layer is to be made equal to the conventional amount, the catalyst metal is carried in the second coat layer at a high density. Will be done.

【0018】このような構成としたことにより、第2コ
ート層における触媒金属の担持密度を例えば1層コート
の場合の約10倍、2層コートの場合の約5倍とするこ
とができ、SOFの着火温度が低下して着火性能が向上
するためSOFの浄化性能が向上する。またHCの浄化
性能も向上する。そして表層(第3コート層)からSO
2 がある程度浸透することは2層コートの場合と同等で
あるが、触媒金属を担持した第2コート層の厚さが薄い
ので、第2コート層のSO2 と接触する体積比率が減少
し、またSO2 の拡散時の吸着量が低減されるため、サ
ルフェートの生成が抑制される。
With this configuration, the carrying density of the catalyst metal in the second coat layer can be, for example, about 10 times that of the one-layer coat and about five times that of the two-layer coat. , The ignition temperature is lowered and the ignition performance is improved, so that the SOF purification performance is improved. Also, the HC purification performance is improved. Then, from the surface layer (third coat layer) to SO
The penetration of 2 to some extent is equivalent to the case of the two-layer coating, but since the thickness of the second coating layer supporting the catalyst metal is thin, the volume ratio of the second coating layer in contact with SO 2 is reduced, In addition, the amount of SO 2 adsorbed during diffusion is reduced, so that the production of sulfate is suppressed.

【0019】担体基材としては、コーディエライトなど
の耐熱性無機物からなるモノリス担体基材や金属製のメ
タル担体基材が用いられ、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コート
層及び第3コート層の材質としては、排ガス中のSO2
の吸着性が低いものが望ましく、シリカ(SiO2 )、
チタニア(TiO2 )、ジルコニア(ZrO2 )、チタ
ン酸カリウム酸化物、あるいはこれらの複合酸化物、ゼ
オライトなどを用いることができる。中でもチタニア、
シリカ及びゼオライトから選ばれる材質が特に好まし
い。第3コート層にこのような材質を用いれば、SO2
の吸着及び第2コート層への拡散がさらに低減でき、サ
ルフェート生成抑制にさらに効果がある。
As the carrier substrate, a monolithic carrier substrate made of a heat-resistant inorganic substance such as cordierite or a metal carrier substrate made of metal is used. Can be. As the material of the first coat layer and the third coat layer, SO 2 in the exhaust gas is used.
It is desirable that the adsorbent has a low adsorptivity of silica (SiO 2 )
Titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), potassium titanate oxide, a composite oxide thereof, zeolite, or the like can be used. Among them, titania,
A material selected from silica and zeolite is particularly preferred. If such a material is used for the third coat layer, SO 2
Adsorption and diffusion to the second coat layer can be further reduced, which is further effective in suppressing sulfate formation.

【0020】第2コート層の材質としては、第1コート
層と同じものが使用可能であるが、担持する触媒金属、
特にPtとの相互作用により活性が良いアルミナ等を用
いることができる。第1コート層、第3コート層にはア
ルミナを用いることは望ましくないが、第2コート層に
は用いることができるので、触媒性能上からは第2コー
ト層にアルミナを用いることが好ましい。
As the material of the second coat layer, the same material as that of the first coat layer can be used.
In particular, alumina or the like having good activity due to the interaction with Pt can be used. Although it is not desirable to use alumina for the first coat layer and the third coat layer, it is possible to use alumina for the second coat layer. Therefore, it is preferable to use alumina for the second coat layer from the viewpoint of catalytic performance.

【0021】第2コート層の厚さは、全コート厚さの1
/5〜1/10とすることが好ましい。第2コート層の
厚さが全コート厚さの1/5より厚くなるとサルフェー
トが生成されやすくなるとともにSOFの浄化性能が低
下し、1/10より薄くなると触媒金属の粒径が大きく
なり耐久性が低下する。また第3コート層の厚さは、全
コート厚さの1/2〜1/3とすることが好ましい。第
3コート層の厚さが全コート厚さの1/2より厚くなる
とHC及びSOFの浄化性能が低下し、1/3より薄く
なるとサルフェートが生成されやすくなる。
The thickness of the second coat layer is one of the total coat thickness.
/ 5 to 1/10. When the thickness of the second coat layer is larger than 1/5 of the total coat thickness, sulfate is easily generated and the purification performance of SOF is reduced. When the thickness is smaller than 1/10, the particle diameter of the catalyst metal becomes large, resulting in durability. Decrease. The thickness of the third coat layer is preferably 1/2 to 1/3 of the total coat thickness. When the thickness of the third coat layer is larger than の of the total coat thickness, the purification performance of HC and SOF is reduced. When the thickness is smaller than 1 /, sulfate is easily generated.

【0022】第2コート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(R
h)、銀(Ag)などの貴金属の他、鉄(Fe)、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、第1〜3コート層全体として触媒体積
1リットルに対して0.1〜1.5g程度が適当であ
る。また第2コート層内においては、2〜30g/L程
度が適当である。担持量がこれより少ないとHC及びS
OFの酸化力が不十分となり、これより多く担持しても
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。
The catalyst metal supported on the second coat layer is platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (R
h), noble metals such as silver (Ag), and also base metals such as iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), manganese (Mn), cobalt (Co), and copper (Cu).
The choice is made according to the desired oxidizing power. An appropriate amount of the catalyst metal to be carried is about 0.1 to 1.5 g per 1 liter of the catalyst volume in the first to third coat layers as a whole. Also, in the second coat layer, about 2 to 30 g / L is appropriate. If the supported amount is less than this, HC and S
The oxidizing power of the OF becomes insufficient, and even if the OF is carried more, the effect is saturated and a problem in terms of cost may occur.

【0023】もし第3コート層に触媒金属を担持したと
すると、HC及びSOFの吸着性とSO2 の吸着性には
正の相関関係があるから、SO2 も第3コート層に吸着
され昇温時にはそれが単にSO2 として放出されずSO
3 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3コート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 carried on the third coat layer, there is a positive correlation between the adsorbability of HC and SOF and the adsorbability of SO 2 , so that SO 2 is also adsorbed on the third coat layer and rises. When warm, it is not released simply as SO 2
Oxidation to 3 increases sulfate production. Therefore, the third coat layer does not carry a catalytic metal,
It simply functions as an adsorption layer.

【0024】また第1コート層に触媒貴金属を担持した
とすると、従来の2層コートと同様の構成となるため、
触媒金属を担持した下層とSO2 が接触する体積比率が
大きく、下層でサルフェートが生成するという不具合が
避けられず、HC及びSOFの酸化能が低下する。つま
り本発明の排ガス浄化用触媒では、低温時に表層の第3
コート層にHC、SOF及びSO2 が吸着されて蓄積さ
れる。第3コート層は触媒金属をもたないので、HC、
SOF及びSO2 は酸化されることなく蓄積される。H
C及びSOFは液相となり、毛細管現象により浸透して
第1コート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2コート層にまで移動しにくいので、大部分が第3コ
ート層に吸着・蓄積される。したがって本発明の排ガス
浄化用触媒では、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。
If the catalytic noble metal is supported on the first coat layer, the structure becomes the same as that of the conventional two-layer coat.
The volume ratio at which the lower layer supporting the catalytic metal is in contact with SO 2 is large, and the problem that sulfate is generated in the lower layer is inevitable, and the oxidizing ability of HC and SOF is reduced. That is, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the third
HC, SOF and SO 2 are adsorbed and accumulated in the coat layer. Since the third coat layer has no catalyst metal, HC,
SOF and SO 2 are accumulated without being oxidized. H
C and SOF become a liquid phase, penetrate by capillary action, and are adsorbed to the first coat layer. However, SO 2 is in a gaseous phase even at a low temperature, and is hardly adsorbed as compared with HC and SOF, and hardly moves to the second coat layer. Therefore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the emission of particulates in a low temperature range is suppressed.

【0025】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3コート層に吸着したSO
2 が、触媒金属が存在する第2コート層の酸化点まで拡
散する時間が不足し、SO2 はあまり酸化されずにその
まま排出される。しかし第2コート層には触媒金属が高
密度に担持されているため、SOFの着火性能が向上し
HC及びSOFの浄化性能は高い。したがってパティキ
ュレートの排出量が低減される。
When the temperature of the exhaust gas becomes high, the flow rate of the high-temperature exhaust gas is large, so that the SO 3 adsorbed on the third coat layer
2, insufficient time to diffuse to the oxide point of the second coating layer catalyst metal is present, SO 2 is directly discharged without being excessively oxidized. However, since the second coat layer supports the catalyst metal at a high density, the ignition performance of SOF is improved and the purification performance of HC and SOF is high. Therefore, the amount of discharged particulates is reduced.

【0026】一方、低温時に第3コート層から第1コー
ト層にまで蓄積されていたHC及びSOFは、高温下で
第2コート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3コート層に蓄積されていたSO
2 は、第2コート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3コート層からそのま
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 third coat layer to the first coat layer at a low temperature are efficiently oxidized and purified by the catalyst metal of the second coat layer at a high temperature. Also, the SO accumulated in the third coat layer
2 is released directly from the third coat layer without reaching the second coat layer and thus without producing sulfate. That is, HC accumulated at low temperatures,
Particulate emissions due to SOF and SO 2 are also greatly suppressed.

【0027】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3コート層に吸着されるの
で、触媒金属の被毒が防止される。
P, which deactivates the catalytic metal oxidizing activity,
Since poisoning substances such as S and Zn are adsorbed to the third coat layer, poisoning of the catalytic metal is prevented.

【0028】[0028]

【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浄化用触媒
の要部拡大断面図を示す。この排ガス浄化用触媒は、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コート層
(2)と、第1コート層(2)の表面に被覆形成された
第2コート層(3)と、第2コート層(3)の表面に被
覆形成された第3コート層(4)とから構成されてい
る。
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. (Embodiment) FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention. This exhaust gas purifying catalyst is a honeycomb-shaped carrier substrate made of cordierite (1).
A first coat layer (2) formed on the surface of the carrier substrate (1), a second coat layer (3) formed on the surface of the first coat layer (2), and a second coat layer And a third coating layer (4) formed on the surface of (3).

【0029】担体基材(1)は、直径147×95m
m、長さ150mm、セル数400セル/in2 、セル
壁厚0.15mmの容積1.7リットルのオーバル状ハ
ニカム担体である。下層の第1コート層(2)は、Ti
2 から構成され、担体基材(1)1リットルに対して
50g、厚さ50μmに形成されている。
The carrier substrate (1) has a diameter of 147 × 95 m
This is an oval honeycomb carrier having a capacity of 1.7 liters, m, length 150 mm, cell number 400 cells / in 2 , cell wall thickness 0.15 mm. The lower first coat layer (2) is made of Ti
It is composed of O 2 and is formed to have a thickness of 50 μm and a thickness of 50 μm per liter of the carrier substrate (1).

【0030】第2コート層(3)はTiO2 (30)と
Pt(31)とから構成され、担体基材(1)1リット
ルに対して5g、厚さ10μmに形成されている。また
Pt(31)は担体基材(1)1リットルに対して1.
5g担持され、第2コート層(3)だけでは30g/L
の密度で担持されている。さらに最上層の第3コート層
(4)はゼオライトから構成され、担体基材(1)1リ
ットルに対して45g、厚さ50μmに形成されてい
る。
The second coat layer (3) is composed of TiO 2 (30) and Pt (31), and is formed to a thickness of 5 μm and a thickness of 10 μm per liter of the carrier substrate (1). Further, Pt (31) is added in an amount of 1. 1 per liter of the carrier substrate (1).
5 g supported, 30 g / L with only the second coat layer (3)
Carried at a density of Further, the uppermost third coat layer (4) is made of zeolite, and is formed to a thickness of 45 g and a thickness of 50 µm per liter of the carrier substrate (1).

【0031】第1コート層(2)は、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コート層(3)は、予めP
t(31)が含浸担持されたTiO2 粉末をスラリーと
して第1コート層(2)表面に付着させ、乾燥・焼成し
て形成されている。さらに第3コート層(4)は、ゼオ
ライト粉末をスラリーとして第2コート層(3)表面に
付着させ、乾燥・焼成して形成されている。
The first coat layer (2) is formed by applying TiO 2 powder as a slurry to the carrier substrate (1), drying and firing. The second coat layer (3) is made of P
The TiO 2 powder impregnated and supported with t (31) is attached as a slurry to the surface of the first coat layer (2), and is dried and fired to form. Further, the third coat layer (4) is formed by applying zeolite powder as a slurry to the surface of the second coat layer (3), drying and firing.

【0032】(比較例)図2に比較例の排ガス浄化用触
媒を示す。この排ガス浄化用触媒は、実施例と同様の担
体基材(1)と、担体基材(1)表面に形成された第1
コート層(5)と、第1コート層(5)表面に形成され
た第2コート層(6)とから構成され、第1コート層
(5)のみにPtが担持されている。
(Comparative Example) FIG. 2 shows an exhaust gas purifying catalyst of a comparative example. This exhaust gas purifying catalyst comprises a carrier substrate (1) similar to that of the embodiment and a first substrate formed on the surface of the carrier substrate (1).
It is composed of a coat layer (5) and a second coat layer (6) formed on the surface of the first coat layer (5), and Pt is carried only on the first coat layer (5).

【0033】下層の第1コート層(5)は、TiO
2 (50)とPt(51)とから構成され、担体基材
(1)1リットルに対して50g、厚さ50μmに形成
されている。またPt(51)は担体基材(1)1リッ
トルに対して1.5g担持されている。下層である第1
コート層(5)だけでは3g/Lの密度で担持されてお
り、実施例の1/10である。
The lower first coat layer (5) is made of TiO.
2 (50) and Pt (51), each having a thickness of 50 μm and a thickness of 50 μm per liter of the carrier substrate (1). 1.5 g of Pt (51) is supported per liter of the carrier substrate (1). The lower layer, the first
Only the coat layer (5) is supported at a density of 3 g / L, which is 1/10 of the example.

【0034】また最上層の第2コート層(6)はTiO
2 から構成され、担体基材(1)1リットルに対して5
0g、厚さ50μmに形成されている。第1コート層
(5)は、予めPt(51)が含浸担持されたTiO2
粉末をスラリーとして担体基材(1)表面に付着させ、
乾燥・焼成して形成されている。また第2コート層
(6)は、TiO2 粉末をスラリーとして第2コート層
(5)表面に付着させ、乾燥・焼成して形成されてい
る。
The uppermost second coat layer (6) is made of TiO.
It is composed of two, support substrate (1) 5 against 1 liter
0 g and a thickness of 50 μm. The first coat layer (5) is made of TiO 2 previously impregnated with Pt (51).
The powder is adhered to the surface of the carrier substrate (1) as a slurry,
It is formed by drying and firing. The second coat layer (6) is formed by applying TiO 2 powder as a slurry to the surface of the second coat layer (5), drying and firing.

【0035】(試験例)上記の構成の実施例及び比較例
の排ガス浄化用触媒を2.6リットル直噴DEの排気系
にそれぞれ装着し、一定のエンジン回転数(2160r
pm)で負荷を変更しながら、排ガス温度が300℃の
条件で、サルフェート生成量とSOF浄化率をそれぞれ
測定した。結果を図3及び図4にそれぞれ示す。
(Test Example) Each of the exhaust gas purifying catalysts of the embodiment and the comparative example having the above-mentioned configurations was mounted on a 2.6-liter direct-injection DE exhaust system.
pm) while changing the load, the sulfate production amount and the SOF purification rate were measured under the condition of the exhaust gas temperature of 300 ° C. The results are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.

【0036】図3及び図4より、実施例の触媒は比較例
の触媒に比べてサルフェート生成量が低く、SOF浄化
率が高いことがわかり、これは3層構成とし中央の第2
コート層(3)にのみPtを担持した効果であることが
明らかである。
3 and 4, it can be seen that the catalyst of the example has a lower sulfate production rate and a higher SOF purification rate than the catalyst of the comparative example.
It is clear that the effect is that Pt is supported only on the coat layer (3).

【0037】[0037]

【発明の効果】すなわち本発明のディーゼル排ガス浄化
用触媒によれば、低温時に吸着・蓄積されたSO2 が高
温時にサルフェートとなりにくい。したがって排ガス中
のSO 2 をほとんどそのまま排出することができ、HC
及びSOFのみを効率よく浄化することができるので、
低温から高温までパティキュレートの排出量を低減で
き、かつHC及びSOF浄化の温度ウィンドウが拡大さ
れる。
That is, the purification of diesel exhaust gas of the present invention.
According to the catalyst for SO, the SO adsorbed and accumulated at low temperatureTwoIs high
It is difficult to become sulfate when warm. Therefore in the exhaust gas
SO TwoCan be discharged almost as it is, and HC
And only SOF can be efficiently purified,
Reduce particulate emissions from low to high temperatures
And the temperature window for HC and SOF purification is expanded
It is.

【0038】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3コート層に吸着され
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排ガス浄化用触媒では、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 third coat layer, it is possible to prevent the oxidizing power of the catalytic metal from decreasing. Therefore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, even if the contact area with the exhaust gas is reduced as compared with the conventional one, the purification performance equal to or higher than that of the conventional one can be obtained. It is advantageous in terms of aspect.

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

【図1】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の要部を
示す模式的説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a main part of an exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention.

【図2】比較例の排ガス浄化用触媒の要部を示す模式的
説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a main part of an exhaust gas purifying catalyst of a comparative example.

【図3】実施例と比較例の排ガス浄化用触媒のサルフェ
ート生成量を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the amount of sulfate produced by the exhaust gas purifying catalysts of an example and a comparative example.

【図4】実施例と比較例の排ガス浄化用触媒のSOF浄
化率を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing SOF purification rates of exhaust gas purifying catalysts of an example and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:担体基材 2:第1コート層
3:第2コート層 4:第3コート層 30:TiO2
31:Pt
1: carrier base material 2: first coat layer
3: second coat layer 4: third coat layer 30: TiO 2
31: Pt

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハニカム形状の担体基材と、該担体基材
のセル壁表面に形成され触媒金属を担持しない第1コー
ト層と、該第1コート層の表面に形成され触媒金属を担
持した第2コート層と、該第2コート層の表面に形成さ
れ触媒金属を担持しない第3コート層と、からなること
を特徴とするディーゼル排ガス浄化用触媒。
1. A carrier substrate having a honeycomb shape, a first coat layer formed on the cell wall surface of the carrier substrate and not carrying a catalyst metal, and a catalyst metal formed on the surface of the first coat layer and carrying a catalyst metal. A diesel exhaust gas purification catalyst comprising: a second coat layer; and a third coat layer formed on a surface of the second coat layer and not supporting a catalyst metal.
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