JPH10216514A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
排ガス浄化用触媒Info
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- JPH10216514A JPH10216514A JP9022422A JP2242297A JPH10216514A JP H10216514 A JPH10216514 A JP H10216514A JP 9022422 A JP9022422 A JP 9022422A JP 2242297 A JP2242297 A JP 2242297A JP H10216514 A JPH10216514 A JP H10216514A
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Abstract
上させる。 【解決手段】アルミナとジルコニアとを含む担体にRh
3を担持した第1触媒粉末1と、Pt4を担持した第2
触媒粉末2とを混合してなる。アルミナとジルコニアと
を共存させることにより、Rhの担体への固溶が抑制さ
れる。
Description
に配置されて排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関
し、詳しくは触媒活性の耐久性に優れた排ガス浄化用触
媒に関する。
ばコージェライト等の耐熱性セラミックスからなる担体
基材と、この担体基材上に形成された活性アルミナ等か
らなる触媒担持層と、この触媒担持層に担持された白金
(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の
触媒貴金属と、から構成されている。この三元触媒は、
内燃機関の排ガス中の炭化水素(HC)及び一酸化炭素
(CO)を酸化浄化し、窒素酸化物(NOx )を還元浄
化する。
CO及びHCの酸化浄化に寄与し、Rhは主としてNO
x の還元浄化に寄与するとともに、RhにはPt又はP
dのシンタリングを防止する作用がある。したがってP
t又はPdとRhとを併用することにより、シンタリン
グによる活性点の減少により活性が低下するという不具
合が抑制され、耐熱性が向上することがわかっている。
したがって三元触媒では、Pt又はPdとRhとを併用
することが望ましいことが知られている。
セリウムとジルコニウムを含む酸化物粉末をRhを含む
コート層に添加する技術が開示されている。これにより
Rhのもつ触媒作用が向上し、排ガス浄化作用が向上す
るとされている。
ジン性能の向上と高速走行の増加に伴い、排ガス温度が
著しく上昇している。そのため、使用時の排ガス浄化用
触媒の温度も従来に比べてかなり上昇し、Rhを共存さ
せてもPtのシンタリングを抑制することが困難となっ
ている。
になる原因は、高温時のリーン雰囲気においてRhがア
ルミナ中に固溶し、これにより活性が低下するとともに
Ptのシンタリングを抑制する作用も低下するためであ
ることが明らかとなった。また、特開平4−33454
8号公報に開示されたようにセリウムとRhとを共存さ
せると、耐久後のHC及びNOx の浄化活性が低下する
ことも明らかとなった。
たものであり、Rhのアルミナへの固溶を抑制して耐久
性を向上させることを主目的とする。
明の排ガス浄化用触媒の特徴は、アルミナ及びジルコニ
アを含む多孔質体よりなる第1担体と第1担体に担持さ
れた第1触媒貴金属とよりなる第1触媒粉末と、多孔質
体よりなる第2担体と第2担体に担持された第2触媒貴
金属とよりなる第2触媒粉末と、からなり、第1触媒粉
末と第2触媒粉末とが混合されてなる排ガス浄化用触媒
であって、第1触媒貴金属には少なくともRhを含み、
第2触媒貴金属には少なくともPtを含むことにある。
少なくともRhを担持した第1触媒粉末と、少なくとも
Ptを担持した第2粉末とが混合されている。したがっ
てPtとRhとは分離担持されているものの、Ptのシ
ンタリングを抑制するRhの作用が奏される範囲の近接
状態となるので、第2触媒粉末のPtのシンタリングは
充分に抑制される。
平均二次粒径で200nm以下とすることが望ましい。
粒径がこれより大きくなると、PtとRhの近接状態が
崩れ、Ptのシンタリングを抑制するRhの作用が及ば
なくなるため耐久性が低下する。第1触媒粉末と第2触
媒粉末との混合比率は、担持されているPtとRhの重
量比がPt:Rh=100:1〜1:1の範囲で種々選
択できる。Rhがこの範囲より多くなるとPtの優れた
活性が得られないためにHC及びCOの浄化率が不十分
となり、Rhがこの範囲より少なくなるとNOx 浄化率
が不十分となるとともに、Ptのシンタリングが生じや
すくなり耐久性が低下する。
hはアルミナとジルコニアを含む第1担体に担持されて
いる。アルミナとジルコニアとを共存させることによ
り、理由は不明であるがRhの担体への固溶が抑制され
るという作用が奏されることが明らかとなり、これによ
ってRhの活性の低下を抑制することができる。したが
って高温が作用しても、Rh自体の触媒活性の低下が抑
制されるとともに、RhがPtのシンタリングを抑制す
る作用も維持され、耐久性が向上する。なおアルミナと
しては、比表面積の大きなγ−アルミナやθ−アルミナ
を用いることができる。
ニア、シリカ−アルミナなどの多孔質体をさらに併用す
ることができる。しかし、セリアはRhとの相性が悪く
Rhの触媒活性が低下するため、セリアは用いないこと
が望ましい。第1担体においては、アルミナとジルコニ
アとは互いに固溶していることが望ましい。これにより
Rhの第1担体への固溶が一層抑制され、耐久性が一層
向上する。このようにアルミナとジルコニアとの固溶体
を形成するには、共沈法、アルコキシドを用いたゾル−
ゲル法などが例示される。
組成比は、重量比でアルミナ:ジルコニア=95:5〜
60:40の範囲が望ましい。ジルコニアがこの範囲よ
り少ないとRhの第1担体への固溶を抑制することが困
難となり、ジルコニアがこの範囲より多くなると耐久後
のアルミナの比表面積が確保できずRhのシンタリング
が生じて耐久性が低下する。
リットル当たり0.1〜1gの範囲が好ましい。Rhが
0.1g/Lより少ないと担持した効果が得られず、1
g/Lより多く担持しても効果が飽和するとともにコス
トが著しく増大する。第1担体に担持される第1触媒貴
金属としては、Rh以外にPt、Pd、Irなどの触媒
貴金属も用いることができる。特にPtを共存担持する
ことにより、Ptのシンタリングを抑制するRhの作用
が完全に奏されるため耐久性が一層向上する。
タニア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、セリアなどが
用いられ、その材質には特に制限がないが、セリアを含
むことが好ましい。セリアの酸素ストアレージ能によ
り、排ガスのリッチ−リーンの雰囲気変動が緩和される
ため、浄化性能が一層向上する。また第2担体にセリア
を含む場合、セリアとジルコニアとの複合酸化物(固溶
体)として含むことが好ましい。これによりセリアの酸
素ストアレージ能が一層向上するとともに、酸素ストア
レージ能の安定性が一層高まる。
2担体1リットル当たり0.1〜10gの範囲が好まし
い。Ptが0.1g/Lより少ないと担持した効果が得
られず活性が低下し、10g/Lより多く担持しても効
果が飽和するとともにコストが著しく増大する。また第
2担体に担持される第2触媒貴金属としては、Ptに加
えてRh、Pd、Irなども用いることができるが、第
2担体にセリアを含む場合は、上記した理由によりRh
は用いないことが望ましい。
す。この触媒は、第1触媒粉末1と第2触媒粉末2とか
らなり、第1触媒粉末1は、アルミナとジルコニアより
なる第1担体10と、第1担体10に担持されたRh3
及びPt4とから構成されている。また第2触媒粉末2
は、Ce−Zr複合酸化物とγ−アルミナとからなる第
2担体20と、第2担体20に担持されたPt4とから
構成されている。また第1触媒粉末1と第2触媒粉末2
は、重量比で75:135となるように混合されてい
る。
の詳細な説明に代える。また表1に触媒の構成一覧表を
示す。 <第1触媒粉末の調製>所定量のγ−アルミナ粉末に所
定濃度のオキシ硝酸ジルコニウム水溶液の所定量を含浸
させ、120℃で2時間乾燥後650℃で2時間焼成し
て第1担体粉末を調製した。第1担体粉末中にはジルコ
ニアが20重量%含まれている。
ロジウム水溶液の所定量を含浸させ、120℃で2時間
乾燥後300℃で1時間焼成してRhを担持して第1触
媒粉末を調製した。Rhの担持量は、第1触媒粉末中に
0.4重量%である。 <第2触媒粉末及び実施例1の触媒の調製>共沈法によ
り作製されたCe−Zr複合酸化物粉末(重量比でCe
O2 /ZrO2 =1)75重量部と、γ−アルミナ粉末
60重量部とをよく混合し、第2担体粉末を調製した。
次にこの第2担体粉末135重量部と、第1触媒粉末7
5重量部とをよく混合した。得られた混合粉末に、所定
濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量を含浸さ
せ、120℃で2時間乾燥後300℃で1時間焼成して
Ptを担持した。Ptは第1触媒粉末に担持されると同
時に第2担体粉末にも担持されて第2触媒粉末が調製さ
れ、本実施例の触媒を得た。Ptは全体に0.71重量
%担持され、Rhの担持量は触媒全体としては0.14
重量%である。
定濃度のオキシ硝酸ジルコニウム水溶液の所定量を含浸
させ、120℃で2時間乾燥後650℃で2時間焼成し
て第1担体粉末を調製した。第1担体粉末中にはジルコ
ニアが11重量%含まれている。
ロジウム水溶液の所定量を含浸させ、120℃で2時間
乾燥後300℃で1時間焼成してRhを担持して第1触
媒粉末を調製した。Rhの担持量は、第1触媒粉末中に
0.22重量%である。 <第2触媒粉末及び実施例2の触媒の調製>共沈法によ
り作製されたCe−Zr複合酸化物粉末(重量比でCe
O2 /ZrO2 =1)のみから第2担体粉末を調製し
た。次にこの第2担体粉末75重量部と、第1触媒粉末
135重量部とをよく混合した。得られた混合粉末に、
所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量を含
浸させ、120℃で2時間乾燥後300℃で1時間焼成
してPtを担持した。Ptは第1触媒粉末に担持される
と同時に第2担体粉末にも担持されて第2触媒粉末が調
製され、本実施例の触媒を得た。Ptは全体に0.71
重量%担持され、Rhの担持量は触媒全体としては0.
14重量%である。
と、共沈法により作製されたCe−Zr複合酸化物粉末
(重量比でCeO2 /ZrO2 =1)75重量部とをよ
く混合し、第2担体粉末を調製した。次にこの第2担体
粉末に、所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所
定量を含浸させ、120℃で2時間乾燥後300℃で1
時間焼成してPtを担持して、第2触媒粉末を調製し
た。Ptの担持量は、第2触媒粉末中に0.14重量%
である。
の第1触媒粉末75重量部と、上記第2触媒粉末135
重量部とをよく混合して本実施例の触媒を得た。触媒全
体としては、Ptは0.71重量%担持され、Rhは
0.2重量%担持されている。 (実施例4) <第1触媒粉末の調製>共沈法により得られた沈殿を大
気中で焼成し、Al−Zr複合酸化物(重量比でAl2
O3 /ZrO2 =4)を調製して第1担体粉末とした。
ロジウム水溶液の所定量を含浸させ、120℃で2時間
乾燥後300℃で1時間焼成してRhを担持して第1触
媒粉末を調製した。Rhの担持量は、第1触媒粉末中に
0.4重量%である。 <第2触媒粉末及び実施例4の触媒の調製>共沈法によ
り作製されたCe−Zr複合酸化物粉末(モル比でCe
/Zr=1)75重量部と、γ−アルミナ粉末60重量
部とをよく混合し、第2担体粉末を調製した。次にこの
第2担体粉末135重量部と、第1触媒粉末75重量部
とをよく混合した。得られた混合粉末に、所定濃度のジ
ニトロジアンミン白金水溶液の所定量を含浸させ、12
0℃で2時間乾燥後300℃で1時間焼成してPtを担
持した。Ptは第1触媒粉末に担持されると同時に第2
担体粉末にも担持されて第2触媒粉末が調製され、本実
施例の触媒を得た。Ptは全体に0.71重量%担持さ
れ、Rhの担持量は触媒全体としては0.14重量%で
ある。
定濃度の硝酸ロジウム水溶液の所定量を含浸させ、12
0℃で2時間乾燥後300℃で1時間焼成してRhを担
持して第1触媒粉末を調製した。Rhの担持量は、第1
触媒粉末中に0.5重量%である。
>共沈法により作製されたCe−Zr複合酸化物粉末
(重量比でCeO2 /ZrO2 =1)75重量部と、γ
−アルミナ粉末60重量部とをよく混合し、第2担体粉
末を調製した。次にこの第2担体粉末135重量部と、
第1触媒粉末60重量部とをよく混合した。得られた混
合粉末に、所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の
所定量を含浸させ、120℃で2時間乾燥後300℃で
1時間焼成してPtを担持した。Ptは第1触媒粉末に
担持されると同時に第2担体粉末にも担持されて第2触
媒粉末が調製され、本比較例の触媒を得た。Ptは全体
に0.77重量%担持され、Rhの担持量は触媒全体と
しては0.15重量%である。
と、共沈法により作製されたCe−Zr複合酸化物粉末
(重量比でCeO2 /ZrO2 =1)75重量部とをよ
く混合し、この混合粉末に所定濃度の硝酸ロジウム水溶
液の所定量を含浸させ、120℃で2時間乾燥後300
℃で1時間焼成してRhを担持して第1触媒粉末を調製
した。Rhの担持量は、第1触媒粉末中に0.22重量
%である。
>γ−アルミナ粉末のみから第2担体粉末を調製した。
次にこの第2担体粉末60重量部と、第1触媒粉末13
5重量部とをよく混合した。得られた混合粉末に、所定
濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量を含浸さ
せ、120℃で2時間乾燥後300℃で1時間焼成して
Ptを担持した。Ptは第1触媒粉末に担持されると同
時に第2担体粉末にも担持されて第2触媒粉末が調製さ
れ、本比較例の触媒を得た。Ptは全体に0.77重量
%担持され、Rhの担持量は触媒全体としては0.15
重量%である。
ライト製のハニカム担体基材に定法によりコートし焼成
してコート層を形成して、それぞれのハニカム触媒を調
製した。
ンジンの排気系にそれぞれ装着し、入りガス温度860
℃の条件で50時間運転する耐久試験を行った。その
後、A/F=14.6、空間速度50,000h-1の条件にお
けるHC、CO、及びNOx の50%浄化温度をそれぞ
れ測定し、結果を図2に示す。図2より、各実施例の触
媒は比較例に比べて50%浄化温度がいずれも低く、耐
久後の浄化活性に優れていることがわかり、これは、実
施例の触媒には第1触媒粉末の第1担体にジルコニアが
含まれていることに起因していることが明らかである。
1担体としては、単純酸化物どうしの混合よりもAl−
Zr複合酸化物を用いた方が耐久性に優れていることが
明らかである。そして比較例1と比較例2との比較よ
り、Ce−Zr複合酸化物は第2担体に用いてCeと分
離するのが好ましいこともわかる。
比較例3との比較より、セリアを含まない場合において
もジルコニアによるRhのアルミナへの固溶抑制の効果
が発現していることが明らかである。
れば、Rhのアルミナへの固溶が抑制されるため、Rh
により触媒貴金属のシンタリングが抑制され、初期の高
い活性を長く持続させることができ耐久性に優れてい
る。
る。
示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミナ及びジルコニアを含む多孔質体
よりなる第1担体と該第1担体に担持された第1触媒貴
金属とよりなる第1触媒粉末と、多孔質体よりなる第2
担体と該第2担体に担持された第2触媒貴金属とよりな
る第2触媒粉末と、からなり、該第1触媒粉末と該第2
触媒粉末とが混合されてなる排ガス浄化用触媒であっ
て、 該第1触媒貴金属には少なくともロジウムを含み、該第
2触媒貴金属には少なくとも白金を含むことを特徴とす
る排ガス浄化用触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02242297A JP3872153B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 排ガス浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10216514A true JPH10216514A (ja) | 1998-08-18 |
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-
1997
- 1997-02-05 JP JP02242297A patent/JP3872153B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US10010873B2 (en) | 2013-02-13 | 2018-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalytic converter |
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---|---|
JP3872153B2 (ja) | 2007-01-24 |
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