JPH11156209A - Waste gas purifying device and production of the same - Google Patents

Waste gas purifying device and production of the same

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JPH11156209A
JPH11156209A JP9329866A JP32986697A JPH11156209A JP H11156209 A JPH11156209 A JP H11156209A JP 9329866 A JP9329866 A JP 9329866A JP 32986697 A JP32986697 A JP 32986697A JP H11156209 A JPH11156209 A JP H11156209A
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JP
Japan
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honeycomb
catalyst
exhaust gas
gas purifying
slurry
Prior art date
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Application number
JP9329866A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Narisawa
敏明 成澤
Noboru Baba
馬場  昇
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11156209A publication Critical patent/JPH11156209A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste gas purifying device simplified in a process for forming a catalyst-carrying layer and large in the sticking quantity and the producing method. SOLUTION: In the waste gas purifying device having the carrying layer and a catalyst carried on the carrying layer on the surface of a honeycomb base body partitioned by a straight wall and having >=400 pieces of cell spaces per 1 in<2> , the honeycomb is dipped into an alkaline solution having >=pH 13 before the formation of the inorganic material-carrying layer to have 0.25-0.5 g carrying layer per cell space per 1 liter honeycomb in one dipping.

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、自動車エンジン等
の内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化
するための排ガス浄化装置およびその製造法に関する。
The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for purifying nitrogen oxides in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年省資源・環境保護の流れの中で、自
動車用ガソリンエンジンをリーンバーンで動かす社会的
要求がある。これに伴いリーンバーンエンジンから排出
される酸素を含む排ガス中の窒素酸化物(NOx)を効
果的に浄化する触媒(リーンNOx触媒)の開発が進め
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the course of resource saving and environmental protection, there is a social demand for operating a gasoline engine for a vehicle by lean burn. Along with this, development of a catalyst (lean NOx catalyst) for effectively purifying nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas containing oxygen discharged from a lean burn engine has been promoted.

【0003】リーンバーンエンジン用の排ガス浄化触媒
に関して、例えば特開平6−31139号公報には、多孔質体
からなる担体にアルカリ金属酸化物と白金を担持した触
媒が示されている。
[0003] As to an exhaust gas purifying catalyst for a lean burn engine, for example, JP-A-6-31139 discloses a catalyst in which an alkali metal oxide and platinum are supported on a porous carrier.

【0004】また、特開平8−24643号公報には、多孔質
体からなる担体に、白金とパラジウム及びロジウムの少
なくとも1種と、アルカリ金属,アルカリ土類金属,希
土類金属から選ばれる少なくとも1種とを担持した触媒
が示されている。特開平8−24643 号公報では、触媒材
料の具体例として、白金とパラジウム及びロジウムの少
なくとも1種とセリウムとバリウムを含む触媒、及びこ
れに更にLa,Zr,Li,K,Mg等を担持した触媒
を示している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-24643 discloses that a porous carrier comprises at least one selected from the group consisting of platinum, palladium and rhodium, and at least one selected from alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals. Are shown. In JP-A-8-24643, as a specific example of a catalyst material, a catalyst containing at least one of platinum, palladium and rhodium, cerium and barium, and further carrying La, Zr, Li, K, Mg, etc. Shows the catalyst.

【0005】自動車には触媒を用いた排気ガス浄化装置
が取付けられている。装置は触媒と排気ガスとの反応面
積を増やすためハニカム状に形成された基体上に、触媒
成分を担持する層が設けられている。担持層は、ベーマ
イト,アルミナ,ゼオライトなどの無機物が用いられて
いる。担持層形成方法は無機物をスラリー状に調整しハ
ニカムに塗布,乾燥,焼成してからスラリー状にした触
媒成分を含浸させる方法と無機物と触媒成分をスラリー
状にしハニカムに塗布,乾燥,焼成する方法がある。
[0005] An exhaust gas purifying apparatus using a catalyst is mounted on an automobile. In the apparatus, a layer supporting a catalyst component is provided on a honeycomb-shaped substrate to increase a reaction area between a catalyst and exhaust gas. For the support layer, an inorganic substance such as boehmite, alumina, or zeolite is used. The method of forming the support layer is a method in which the inorganic substance is adjusted to a slurry state, applied to the honeycomb, dried and fired, and then impregnated with the catalyst component in the form of a slurry. There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】担持層の形成は担持層
を構成する無機物を水などに分散させ、スラリー状にし
てハニカムに塗布する手法が用いられている。この理由
として担持層を形成するハニカムの形状がある。しかも
生産性の面から個々のマス目毎に処理する手法は非効率
的であり、同時処理が求められる。そのため、スラリー
を利用したハニカムの担持層形成が行われているが、担
持層を厚膜化するにはスラリー粘度を高くするしかな
い。しかし、スラリー粘度を高くするとハニカムのマス
目が目詰まりしてしまう。目詰まりは浄化装置に用いる
場合、反応面積の低下,浄化性能の低下に結び付くた
め、避けなければならない。図3に従来のハニカムへの
担持層形成工程を示す。ハニカムの目詰まりを避けかつ
担持層を厚膜化するには、目詰まりを起こさない低粘度
のスラリーを使用し乾燥後、所定のコート量に達するま
でスラリー塗布,乾燥を繰り返さなければならない。こ
れが触媒用ハニカム作製において工程数増大の一因とな
っており、担持層形成時に所定量を短時間で付着させる
ことが求められていた。
In order to form the carrier layer, a method of dispersing an inorganic substance constituting the carrier layer in water or the like, forming a slurry, and applying the slurry to the honeycomb is used. This is because of the shape of the honeycomb forming the carrier layer. In addition, the processing method for each cell is inefficient from the viewpoint of productivity, and simultaneous processing is required. Therefore, a honeycomb supporting layer is formed using a slurry, but the only way to increase the thickness of the supporting layer is to increase the slurry viscosity. However, if the slurry viscosity is increased, the grids of the honeycomb are clogged. When clogging is used in a purification device, it must be avoided because it leads to a reduction in a reaction area and a reduction in purification performance. FIG. 3 shows a conventional process of forming a carrier layer on a honeycomb. In order to avoid clogging of the honeycomb and increase the thickness of the carrier layer, it is necessary to use a low-viscosity slurry that does not cause clogging, dry the slurry, and repeatedly apply and dry the slurry until a predetermined coating amount is reached. This contributes to an increase in the number of steps in the production of a honeycomb for a catalyst, and it has been required to apply a predetermined amount in a short time when forming a support layer.

【0007】本発明の目的は、担持層の付着量の多い排
ガス浄化装置とその製造法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus having a large amount of a carrier layer attached thereto and a method for producing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、ストレートな
壁によって区画された1インチ平方当り400個以上の
セル空間を有するハニカム基体表面に担持層と、該担持
層に担持された触媒とを有する排ガス浄化装置であっ
て、前記担持層は体積1リットルのハニカムに対し、1
層当りで、且つ1個の前記セル空間当り0.25〜0.5
g有することを特徴とする排ガス浄化装置にある。
According to the present invention, a support layer and a catalyst supported on the support layer are provided on a surface of a honeycomb substrate having at least 400 cell spaces per square inch defined by straight walls. An exhaust gas purifying apparatus having the above-mentioned supporting layer, wherein the supporting layer has a volume of
0.25 to 0.5 per layer and per cell space
g in the exhaust gas purifying apparatus.

【0009】本発明は、ストレートな壁によって区画さ
れた好ましくは1インチ平方当り400個以上のセル空
間を有するハニカム基体表面に無機物からなる担持層と
該担持層に担持された触媒とを形成する排ガス浄化装置
の製造方法であって、前記ハニカム基体表面にアルカリ
水溶液を付着した後、前記無機物のスラリーを付着し、
次いで焼成することによって前記担持層を形成すること
を特徴とする排ガス浄化装置の製造法にある。
According to the present invention, a support layer made of an inorganic substance and a catalyst supported on the support layer are formed on a surface of a honeycomb substrate having preferably at least 400 cell spaces per square inch defined by straight walls. A method for manufacturing an exhaust gas purifying apparatus, wherein an alkaline aqueous solution is attached to the surface of the honeycomb substrate, and then the slurry of the inorganic substance is attached,
Next, there is provided a method for manufacturing an exhaust gas purifying apparatus, wherein the support layer is formed by firing.

【0010】担持層は、ベーマイト,アルミナ,ゼオラ
イトなどの無機物が用いられる。図2にストレートな壁
によって区画されたハニカム断面の部分模式図を示す。
21はハニカム基体、22〜24は3層の担持層、25
はセル空間である。21はハニカム基体が多数集まって
排気ガス浄化装置のハニカムを構成している。ハニカム
基体はコージェライトやFe−Cr−Al合金などで作
製される。その断面形状は作製方法によって異なり、三
角形や四角形などの多角形状である。その内面には必要
に応じて担持層が1〜3層形成される。担持層形成方法
は無機物をスラリー状に調整しハニカムに塗布,乾燥,
焼成してからスラリー状にした触媒成分を含浸させる方
法と無機物と触媒成分をスラリー状にしハニカムに塗
布,乾燥,焼成する方法により行われる。図2に示すよ
うにストレートに形成されたセル内を通過する排気ガス
は担持層に含浸させた又は含まれる触媒の作用により浄
化される。
The carrier layer is made of an inorganic substance such as boehmite, alumina or zeolite. FIG. 2 shows a partial schematic view of a honeycomb section defined by straight walls.
21 is a honeycomb substrate, 22 to 24 are three supporting layers, 25
Is the cell space. Reference numeral 21 denotes a honeycomb of the exhaust gas purifying apparatus in which a large number of honeycomb bases are gathered. The honeycomb substrate is made of cordierite, Fe-Cr-Al alloy, or the like. The cross-sectional shape differs depending on the manufacturing method, and is a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle. One to three carrier layers are formed on the inner surface as needed. The method of forming the support layer is to adjust the inorganic substance into a slurry, apply it to the honeycomb, dry it,
It is carried out by a method of impregnating the catalyst component which has been made into a slurry after firing, or a method of making the inorganic substance and the catalyst component into a slurry, coating the honeycomb, drying and firing. As shown in FIG. 2, the exhaust gas passing through the cell formed straight is purified by the action of a catalyst impregnated in or contained in the carrier layer.

【0011】所定量の担持層をスラリー塗布で付着させ
るには、スラリー粘度を低くして目詰まり防止するこ
と、スラリー粘度を高くして付着を増加させることの相
反する事項を満足させる必要がある。そこで、スラリー
自体の粘度を低く保ったまま、ハニカム基体近傍だけを
高粘度化させることを考えた。ハニカム基体表面にスラ
リーが高粘度化する物質を塗布し、次に低粘度のスラリ
ーにハニカムを浸漬すればハニカム基体近傍は高粘度化
してスラリーに含まれる担持層成分に伴って層を形成
し、スラリーからハニカムを引き上げれば低粘度のスラ
リー自体は排出され、目詰まりを起こさずに付着量を増
やせる。
In order to deposit a predetermined amount of the carrier layer by slurry application, it is necessary to satisfy the contradictory matters of reducing the viscosity of the slurry to prevent clogging and increasing the viscosity of the slurry to increase the adhesion. . Therefore, it was considered to increase the viscosity only in the vicinity of the honeycomb substrate while keeping the viscosity of the slurry itself low. If a material for increasing the viscosity of the slurry is applied to the surface of the honeycomb substrate, and then the honeycomb is immersed in the low-viscosity slurry, the vicinity of the honeycomb substrate is increased in viscosity and a layer is formed with a carrier layer component included in the slurry, By pulling up the honeycomb from the slurry, the low-viscosity slurry itself is discharged, and the amount of adhesion can be increased without causing clogging.

【0012】本発明のハニカムをアルカリ処理後にアル
カリで高粘度化するよう組成を調整した担持層液に浸漬
することにより、触媒を担持する無機物質層を簡便にハ
ニカム体積1リットル当り100g以上形成できる。従
来に比べ担持層形成の工程が簡略化される。又、アルカ
リ液濃度を調整して、無機物質のコート量を制御でき
る。触媒担持用無機物層の形成において、少なくともア
ルミナ,ベーマイト,ゼオライトなどの無機物と水酸化
物又は硝酸塩を含む組成の液を使用することが好まし
い。
[0012] By immersing the honeycomb of the present invention in a supporting layer liquid whose composition has been adjusted so as to increase the viscosity with alkali after alkali treatment, an inorganic material layer supporting a catalyst can be easily formed in an amount of 100 g or more per liter of honeycomb. . The process of forming the carrier layer is simplified as compared with the related art. Further, the amount of the inorganic substance can be controlled by adjusting the concentration of the alkaline solution. In forming the catalyst supporting inorganic layer, it is preferable to use a liquid having a composition containing at least an inorganic substance such as alumina, boehmite, or zeolite and a hydroxide or a nitrate.

【0013】水酸化物は水酸化アルミニウム又は水酸化
マグネシウムの少なくとも一方を用いるのが好ましく、
硝酸塩は硝酸マグネシウムが好ましい。その液にエチル
アルコールを含むとより効果的である。触媒担持用無機
物層の形成工程前に、ハニカムを好ましくはpH13以
上のアルカリ処理液に浸す工程を有するものである。本
発明においては、ハニカムはガソリン自動車で、200
0CCで80×160mmの楕円で長さ160mm,660CC
で直径80mm,長さ80mmが好ましく、1リットル当
り,1平方インチ当り400個以上のセル空間を有する
ものが好ましい。
Preferably, the hydroxide uses at least one of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
The nitrate is preferably magnesium nitrate. It is more effective if the solution contains ethyl alcohol. Before the step of forming the catalyst-supporting inorganic layer, a step of immersing the honeycomb in an alkaline treatment liquid having a pH of preferably 13 or more is provided. In the present invention, the honeycomb is a gasoline vehicle,
0x80mm x 160mm ellipse, 160mm long, 660cc
The diameter is preferably 80 mm and the length is preferably 80 mm, and preferably has a cell space of 400 cells or more per liter or 1 square inch.

【0014】本発明の触媒は、無機酸化物からなる多孔
質の担体の表面に、貴金属又はこれとアルカリ金属酸化
物とを担持したものである。
The catalyst of the present invention is obtained by supporting a noble metal or a noble metal and an alkali metal oxide on the surface of a porous support made of an inorganic oxide.

【0015】貴金属としては、ロジウム(Rh)と白金
(Pt)及びパラジウム(Pd)から選ばれた少なくと
も1種を含有することが望ましく、特に白金(Pt)及
びパラジウム(Pd)から選ばれた少なくとも1種とロ
ジウムを含有することが望ましい。
It is desirable that the noble metal contains rhodium (Rh) and at least one selected from platinum (Pt) and palladium (Pd), and in particular, at least one selected from platinum (Pt) and palladium (Pd). It is desirable to contain one type and rhodium.

【0016】アルカリ金属は、酸化ナトリウム(Na2
O),酸化リチウム(Li2O),酸化カリウム(K
2O)及び酸化ビジウム(Rb2O)から選ばれた少なく
とも1つよりなることが望ましい。
The alkali metal is sodium oxide (Na 2
O), lithium oxide (Li 2 O), potassium oxide (K
It is desirable that it be made of at least one selected from the group consisting of 2 O) and bidium oxide (Rb 2 O).

【0017】アルカリ金属、及び貴金属の担持量は、担
体100重量%に対する金属元素換算で、それぞれアル
カリ金属は2.5 〜27重量%、及び貴金属はロジウム
が0.05〜0.3重量%,白金が0.5〜3重量%,パ
ラジウムが0.5〜15重量%が望ましい。
The supported amounts of the alkali metal and the noble metal are 2.5 to 27% by weight of the alkali metal, 0.05 to 0.3% by weight of the noble metal, and 0.05 to 0.3% by weight of the rhodium, based on 100% by weight of the carrier. It is desirable that platinum be 0.5 to 3% by weight and palladium be 0.5 to 15% by weight.

【0018】担体はまた、ハニカム基体にコーティング
された状態で使用されることが望ましい。
The carrier is desirably used in a state of being coated on a honeycomb substrate.

【0019】本発明の触媒において、多孔質の担体にア
ルカリ金属酸化物を担持し、さらに白金金属を担持した
ものは、特に高いNOx浄化率を有する。
In the catalyst of the present invention, the one in which an alkali metal oxide is supported on a porous carrier and further a platinum metal is supported has a particularly high NOx purification rate.

【0020】本発明の触媒は、内燃機関エンジンの排ガ
ス流路に配置され、空燃比がリーンで燃焼された排ガス
中に含まれるNOxを、一酸化炭素或いは炭化水素との
反応によって還元し浄化する。
The catalyst of the present invention is disposed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, and reduces and purifies NOx contained in exhaust gas having a lean air-fuel ratio by reaction with carbon monoxide or hydrocarbon. .

【0021】本発明の触媒がリーンで燃焼された排ガス
中のNOxに対して高い浄化能力を有するのは、アルカ
リ金属が共存することにより、NOxに対する高い親和
力が創出されて、NOxがこれらの表面に吸着し、さら
に貴金属が共存することで吸着したNOxが還元される
ことに基づくものと推定される。
The catalyst of the present invention has a high purifying ability for NOx in exhaust gas burned lean because of the coexistence of an alkali metal, a high affinity for NOx is created, and NOx is produced on these surfaces. It is presumed that the NOx adsorbed on the NOx is reduced and the adsorbed NOx is reduced by the coexistence of the noble metal.

【0022】リーン排ガスに対するNOx浄化性能は、
触媒を長時間連続してリーン排ガスに晒し続けていると
次第に低下する。これはリーン排ガス中に酸素が含まれ
ており、NOxの還元剤である一酸化炭素或いは炭化水
素が酸化してしまうことによる。従って、リーンNOx
の浄化能が低下してきたと思われたならば、理論空燃比
(ストイキ)或いは燃料過剰(リッチ)に切り替え、そ
の状態で数秒から数分燃焼させて、再びリーンに戻すこ
とが望ましい。
The NOx purification performance for lean exhaust gas is as follows:
If the catalyst is continuously exposed to the lean exhaust gas for a long time, it gradually decreases. This is because oxygen is contained in the lean exhaust gas, and carbon monoxide or hydrocarbon, which is a NOx reducing agent, is oxidized. Therefore, lean NOx
If it is considered that the purification capacity of the fuel cell has decreased, it is desirable to switch to a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or an excess fuel (rich), burn the fuel for several seconds to several minutes in that state, and return to lean again.

【0023】このため、リーン排ガスに対する本発明の
触媒の窒素酸化物浄化率を測定し、測定値が設定値より
も低下したならば、前記内燃機関エンジンの空燃比を一
時的に理論空燃比(ストイキ)或いは燃料過剰(リッ
チ)に切り替え、その後、再びリーンに戻すようにする
ことが望ましい。
For this reason, the nitrogen oxide purification rate of the catalyst of the present invention with respect to lean exhaust gas is measured, and if the measured value falls below a set value, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is temporarily changed to the stoichiometric air-fuel ratio ( It is desirable to switch to (stoichiometric) or excess fuel (rich) and then return to lean again.

【0024】また、他の方法として、本発明の触媒によ
って浄化された排ガス中のNOx濃度を測定し、測定値
が設定値よりも低下したならば理論空燃比又はリッチ燃
焼に切り替えて一定時間運転するのが好ましい。
As another method, the NOx concentration in the exhaust gas purified by the catalyst of the present invention is measured, and if the measured value falls below a set value, the operation is switched to a stoichiometric air-fuel ratio or rich combustion for a certain period of time. Is preferred.

【0025】本発明の触媒は、NOxの浄化能力のみな
らず、炭化水素の浄化能力も高い。しかし、さらに高い
炭化水素浄化能力を得るために、排ガス流路に本発明の
触媒と炭化水素燃焼触媒とを配置することが望ましい。
組合せの方法としては、排ガス流路における本発明にな
る排ガス浄化触媒の後段に炭化水素燃焼触媒を配置する
ことが好ましい。炭化水素燃焼触媒としては、三元触媒
或いは貴金属成分としてPdを含む触媒などを用いるこ
とができる。
The catalyst of the present invention has a high ability to purify not only NOx but also hydrocarbons. However, it is desirable to arrange the catalyst of the present invention and the hydrocarbon combustion catalyst in the exhaust gas flow path in order to obtain a higher hydrocarbon purification ability.
As a combination method, it is preferable to arrange a hydrocarbon combustion catalyst in the exhaust gas flow path after the exhaust gas purification catalyst according to the present invention. As the hydrocarbon combustion catalyst, a three-way catalyst or a catalyst containing Pd as a noble metal component can be used.

【0026】自動車内燃機関からの燃焼排ガス中に含ま
れている微量の硫黄酸化物は触媒活性成分、特にアルカ
リ金属を被毒する。本発明では、耐硫黄酸化物被毒性を
有するTiを含有することでアルカリ金属への硫黄酸化
物の吸着を抑制した。また、還元雰囲気ではアルカリ金
属に隣接している貴金属を経由して吸着硫黄酸化物の還
元と脱離が起こると推定される。従って、本発明の触媒
が硫黄酸化物により一時的に性能が低下しても、還元雰
囲気すなわち理論空燃比以下の燃焼排ガスを用いて、4
00℃〜800℃に触媒を加熱することで硫黄酸化物の
除去と触媒の再活性化が可能となる。触媒活性が低下し
た場合には、該再活性化にて、触媒の再活性化を図るの
が好適である。
Trace amounts of sulfur oxides contained in combustion exhaust gas from automobile internal combustion engines poison catalytically active components, particularly alkali metals. In the present invention, adsorption of sulfur oxides on alkali metals is suppressed by containing Ti having sulfur oxide poisoning resistance. In a reducing atmosphere, it is presumed that reduction and desorption of the adsorbed sulfur oxide occur via a noble metal adjacent to the alkali metal. Therefore, even if the performance of the catalyst of the present invention is temporarily reduced due to sulfur oxides, it is possible to use a reducing atmosphere, i.e.
By heating the catalyst to 00 ° C to 800 ° C, removal of sulfur oxides and reactivation of the catalyst become possible. When the catalyst activity decreases, it is preferable to re-activate the catalyst by the reactivation.

【0027】本発明の触媒は、ディーゼル自動車のディ
ーゼルエンジンから排出される排ガスの処理にも効果を
発揮する。ディーゼルエンジンは、酸素過剰の高空燃比
で運転されており、本発明の触媒は酸素含有下において
も優れた活性を示すので、ディーゼルエンジンから排出
される排ガスであっても窒素酸化物を効率良く浄化する
ことができる。
The catalyst of the present invention is also effective for treating exhaust gas discharged from a diesel engine of a diesel vehicle. Diesel engines are operated at a high air-fuel ratio with excess oxygen, and the catalyst of the present invention exhibits excellent activity even in the presence of oxygen, so that even the exhaust gas discharged from the diesel engine can efficiently purify nitrogen oxides. can do.

【0028】本発明の触媒は、200℃以上、600℃
以下の温度域において優れた活性を有し、特に250℃
〜500℃の温度域において高い活性を有する。従っ
て、触媒とガス流とを接触させる温度いわゆる反応ガス
温度は、前記温度範囲に設定することが望ましい。
The catalyst of the present invention has a temperature of 200 ° C. or more and 600 ° C.
Excellent activity in the following temperature range, especially 250 ° C
It has high activity in the temperature range of ~ 500 ° C. Therefore, it is desirable to set the temperature at which the catalyst and the gas stream are brought into contact, that is, the reaction gas temperature, within the above-mentioned temperature range.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】(実験例)具体的にはpHによる
液の粘度変化を利用した。図4に水溶液粘度とpHの関
係を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Experimental Example) Specifically, a change in viscosity of a liquid due to pH was used. FIG. 4 shows the relationship between aqueous solution viscosity and pH.

【0030】固形分濃度は固形分重量/(固形分重量+
液重量)である。アルミナを水に分散させた液では固形
分濃度が高い程粘度が高く、アルカリになると高粘度化
する。この傾向は水酸化物の添加と分散媒へのアルコー
ル添加でより顕著になる。図5は水酸化物を0.14M
(以下M=mol/dm3)添加し、水とエチルアルコールの
割合を1:1にした分散媒を用いた時の液粘度とpHの
関係である。図4,図5に図示した液のpH8,pH1
2の粘度を表1に示す。アルコールと水酸化物の添加に
より中性域とアルカリ域との粘度差を大きくすることが
できる。
The solid content concentration is expressed as solid content weight / (solid content weight +
(Liquid weight). In a liquid in which alumina is dispersed in water, the higher the solid content concentration, the higher the viscosity, and the higher the alkali content, the higher the viscosity. This tendency becomes more remarkable when a hydroxide is added and an alcohol is added to the dispersion medium. Figure 5 shows 0.14M hydroxide
(Hereinafter M = mol / dm 3 ) is a relationship between the liquid viscosity and the pH when a dispersion medium in which the ratio of water to ethyl alcohol is 1: 1 is used. PH 8 and pH 1 of the liquid shown in FIGS.
Table 1 shows the viscosity of No. 2. Addition of an alcohol and a hydroxide can increase the difference in viscosity between the neutral region and the alkaline region.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】水酸化アルミニウム量と粘度,pHの関係
を図6に示す。水酸化ナトリウムを添加しpHを変化さ
せた。水酸化ナトリウム濃度0.2MのpHは8.2〜1
0.5であった。水酸化アルミニウム量0.01M の添加
でアルカリでの高粘度化の効果が認められる。水酸化ア
ルミニウムに変えて水酸化マグネシウムを添加しても水
酸化アルミニウムと水酸化マグネシウムの両者を添加し
ても同様の効果があった。更に硝酸マグネシウムを添加
した場合も同様の効果がある。
FIG. 6 shows the relationship between the amount of aluminum hydroxide and the viscosity and pH. Sodium hydroxide was added to change the pH. The pH at a sodium hydroxide concentration of 0.2 M is 8.2-1.
0.5. The effect of increasing the viscosity with alkali is observed by adding 0.01 M of aluminum hydroxide. Similar effects were obtained by adding magnesium hydroxide instead of aluminum hydroxide or by adding both aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. Further, the same effect is obtained when magnesium nitrate is added.

【0033】アルカリ領域で高粘度化する現象を利用し
たハニカムへの担持層の形成は、図1の工程で行われ
る。ハニカムをアルカリ液に浸した後、ハニカムマス目
内の残留液を吹き飛ばす。担持層形成液に浸し、ハニカ
ムマス目内の残留液を吹き飛ばす。その後、乾燥,焼成
する。ハニカムを担持層液に浸すとハニカム表面に付着
したアルカリ性の液が担持層液を高粘度化しハニカム表
面に付着しやすくなる。担持層形成液の性質は中性域の
粘度が低く、アルカリ域の粘度が高いものが望ましい。
そのため、表1中、分散媒が水だけの液では、中性域
(pH8)の粘度が低くハニカム目詰まりを起こしにく
いが、アルカリ域(pH12)での粘度も低くアルミナ
の付着量が十分得られない。水とエタノールの分散媒に
水酸化物を添加した液では固形分濃度35%で中性域
(pH8)の粘度が35cps ,アルカリ域(pH12)
での粘度が400cps となり、ハニカム目詰まりを起こ
しにくくかつ、アルミナの付着量が実用量得られる。固
形分濃度40%ではアルカリ域での粘度が2000cps
のため、アルミナが更に付着しやすい。
The formation of the carrier layer on the honeycomb utilizing the phenomenon of increasing the viscosity in the alkaline region is performed in the step shown in FIG. After the honeycomb is immersed in the alkaline liquid, the residual liquid in the honeycomb cells is blown off. It is immersed in the supporting layer forming liquid to blow off residual liquid in the honeycomb cells. Then, it is dried and fired. When the honeycomb is immersed in the carrier liquid, the alkaline liquid adhering to the honeycomb surface increases the viscosity of the carrier liquid and easily adheres to the honeycomb surface. It is desirable that the carrier layer forming liquid has a low viscosity in a neutral region and a high viscosity in an alkaline region.
For this reason, in Table 1, when the dispersion medium is only water, the viscosity in the neutral region (pH 8) is low and the honeycomb is hardly clogged, but the viscosity in the alkaline region (pH 12) is low and a sufficient amount of alumina can be obtained. I can't. In a liquid obtained by adding a hydroxide to a dispersion medium of water and ethanol, the solid content concentration is 35%, the viscosity in the neutral region (pH 8) is 35 cps, and the alkali region (pH 12).
Is 400 cps, the honeycomb is hardly clogged, and a practical amount of alumina is obtained. At a solid concentration of 40%, the viscosity in the alkaline region is 2000 cps
Therefore, alumina is more likely to adhere.

【0034】アルカリ処理の液濃度を0.1 〜10Mに
変えたときのpHを表2に示す。水酸化ナトリウム濃度
5M以上ではpHメータの測定範囲を超えた。表1の液
5,6を担持層形成液としてアルカリ処理の液濃度を変
えたときの付着量を図7に示す。pH13以上でアルミ
ナの付着効果が確認される。図8はアルカリ処理液の濃
度とアルミナ付着量である。液番号6では水酸化ナトリ
ウム濃度1Mの液でアルカリ処理を行うとハニカム1リ
ットル当りほぼ100gの付着量が得られる。このよう
にアルカリ処理液の濃度を調整して担持層の付着量をコ
ントロールできる。尚、図7,図8に示した条件ではハ
ニカムに目詰まりは生じなかった。
Table 2 shows the pH when the concentration of the alkali treatment was changed from 0.1 to 10M. When the concentration of sodium hydroxide was 5 M or more, it exceeded the measurement range of the pH meter. FIG. 7 shows the amount of adhesion when the liquids 5 and 6 in Table 1 were used as the carrier layer forming liquid and the concentration of the alkali treatment was changed. At pH 13 or more, the effect of attaching alumina is confirmed. FIG. 8 shows the concentration of the alkali treatment liquid and the amount of alumina attached. With liquid No. 6, when the alkali treatment is performed with a liquid having a sodium hydroxide concentration of 1 M, an adhesion amount of about 100 g can be obtained per liter of honeycomb. In this manner, the amount of the carrier layer attached can be controlled by adjusting the concentration of the alkali treatment liquid. Under the conditions shown in FIGS. 7 and 8, no clogging occurred in the honeycomb.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】(実施例1)市販のベーマイトを600℃
で2時間焼成後、らいかい機で30分粉砕し、粒径が1
50μm以下になるようにふるいで分級したベーマイト
粉末1311.5gと純水1000ml,エチルアルコー
ル1000ml,水酸化アルミニウム21.8gを2時間湿式
混練し無機物スラリーを作製した。固形分濃度は40%
であった。体積1.7 リットルのコージェライトハニカ
ムを水酸化ナトリウム濃度5Mの水溶液に浸した後、エ
アーブローしマス目内の残留液を除去した。該ハニカム
を1回だけ無機物スラリーに浸し担持層を形成後、スラ
リーを排出、エアブローしてマス目内の残留液を除去
し、乾燥及び600℃で焼成を行い担持層付きハニカム
を作製した。この時の担持層コート量はハニカム1リッ
トル当り120gであった。これは1個のセル空間当り
0.3g である。
Example 1 Commercially available boehmite was heated to 600 ° C.
After baking for 2 hours, pulverize for 30 minutes with a grinder,
1311.5 g of boehmite powder classified by sieving to 50 μm or less, 1000 ml of pure water, 1000 ml of ethyl alcohol, and 21.8 g of aluminum hydroxide were wet-kneaded for 2 hours to prepare an inorganic slurry. Solids concentration is 40%
Met. A cordierite honeycomb having a volume of 1.7 liters was immersed in an aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 5 M, and then air blown to remove the residual liquid in the cells. After the honeycomb was immersed in an inorganic slurry only once to form a carrier layer, the slurry was discharged, air blown to remove the residual liquid in the cells, dried and fired at 600 ° C. to produce a honeycomb with a carrier layer. The coating amount of the carrier layer at this time was 120 g per liter of honeycomb. This is 0.3 g per cell space.

【0037】ハニカムをアルカリ液に浸すことによっ
て、無機物スラリーに1回浸漬するだけでハニカム1リ
ットル当り100g以上を付着させることができた。
By immersing the honeycomb in the alkaline solution, it was possible to deposit 100 g or more per liter of the honeycomb by immersing the honeycomb once in the inorganic slurry.

【0038】本実施例におけるハニカムは1インチ平方
当り400個のセル空間を有し、ストレートな壁の厚さ
は0.2mm、空間は1.1mm四方の四角形である。長さは
160mmである。
The honeycomb in this embodiment has a cell space of 400 cells per square inch, the thickness of a straight wall is 0.2 mm, and the space is 1.1 mm square. Length is
160 mm.

【0039】(実施例2)体積1.7 リットルのコージ
ェライトハニカムを水酸化ナトリウム濃度10Mの水溶
液に浸した後、実施例1と同様に無機物スラリーに1回
浸漬して担持層を形成した。担持層コート量はハニカム
1リットル当り160gであった。本実施例においても
1インチ平方当り400セル空間を有し、1セル空間当
り0.4gである。
Example 2 A cordierite honeycomb having a volume of 1.7 liters was immersed in an aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 10 M, and then immersed once in an inorganic slurry in the same manner as in Example 1 to form a carrier layer. The coating amount of the support layer was 160 g per liter of honeycomb. This embodiment also has a 400-cell space per square inch and weighs 0.4 g per cell space.

【0040】アルカリ処理液の濃度を変えることにより
コート量を調整できた。
The coating amount could be adjusted by changing the concentration of the alkali treatment liquid.

【0041】(実施例3)実施例1と同様にハニカムを
アルカリ液に浸した後、アルミナ粉末と硝酸マグネシウ
ム及びアルミニウムの水酸化物からなるスラリーをコー
ジェライト製ハニカム(400セル/inc2)にコーティ
ングした後、乾燥焼成して、ハニカムの見掛けの容積1
リットルあたり約160gのアルミナをコーティングし
たアルミナコートハニカムを得た。次に、このアルミナ
コートハニカムに、硝酸Na溶液を含浸し、200℃で
乾燥、700℃で1時間焼成をした。さらに、ジニトロ
ジアンミンPt硝酸溶液と硝酸Rh溶液の混合溶液を含
浸し、200℃で乾燥後、450℃で1時間焼成をし
た。最後に、硝酸Mg溶液を含浸し、200℃で乾燥
後、450℃で1時間焼成をした後、700℃で5h焼
成した。以上により、アルミナ100重量%に対して、
Na1.2重量%を担持し、その後で白金1.6重量%と
Rh0.15重量%を担持した。
Example 3 After immersing the honeycomb in an alkaline solution in the same manner as in Example 1, a slurry composed of alumina powder, magnesium nitrate and aluminum hydroxide was applied to a cordierite honeycomb (400 cells / inc 2 ). After coating, drying and firing, the apparent volume of the honeycomb 1
An alumina-coated honeycomb coated with about 160 g of alumina per liter was obtained. Next, the alumina-coated honeycomb was impregnated with a sodium nitrate solution, dried at 200 ° C., and fired at 700 ° C. for 1 hour. Furthermore, a mixed solution of a dinitrodiammine Pt nitric acid solution and a Rh nitrate solution was impregnated, dried at 200 ° C., and baked at 450 ° C. for 1 hour. Finally, it was impregnated with a Mg nitrate solution, dried at 200 ° C, baked at 450 ° C for 1 hour, and then baked at 700 ° C for 5 hours. From the above, based on 100% by weight of alumina,
1.2% by weight of Na was loaded, followed by 1.6% by weight of platinum and 0.15% by weight of Rh.

【0042】図9は本実施例の触媒を使用した燃料噴射
方式の自動車ガソリンエンジンの概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram of a fuel injection type automobile gasoline engine using the catalyst of this embodiment.

【0043】吸気管8内でガソリンと混合された空気
は、シリンダ内で電気着火により燃焼する。燃焼により
生じた排ガスは、排気管19,本発明の排ガス浄化触媒
20を経てシステム系外へ排出される。コントロールユ
ニット15において燃料噴射弁13および点火装置の制
御をすることにより、シリンダ内の燃焼状態は理論空燃
比(ストイキ),燃料過剰状態(リッチ)及び空気過剰
状態(リーン)の任意の状態に制御される。
The air mixed with gasoline in the intake pipe 8 burns in the cylinder by electric ignition. The exhaust gas generated by the combustion is discharged outside the system through the exhaust pipe 19 and the exhaust gas purifying catalyst 20 of the present invention. By controlling the fuel injection valve 13 and the ignition device in the control unit 15, the combustion state in the cylinder is controlled to an arbitrary state of a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), an excess fuel state (rich), and an excess air state (lean). Is done.

【0044】ここで、エンジン7より排出される排ガス
中には、HC,CO,NOx等の有害成分が含まれてい
るため、これらの有害成分を無害化した後、系外に排出
しなければならない。
Here, the exhaust gas discharged from the engine 7 contains harmful components such as HC, CO, NOx and the like. Therefore, these harmful components must be detoxified and then discharged out of the system. No.

【0045】このため、排気管19内には触媒作用を用
いて排ガスを浄化する排ガス浄化触媒20が設けてあ
る。本発明では、従来のストイキ・リッチにおける燃焼
排ガスの浄化に加えて新たにリーン排ガスの浄化が可能
となり、図9による燃焼システムの燃焼状態を任意に設
定できる。また、耐熱性と耐SOx被毒性の向上により
図9による燃焼システムを安定して作動させることがで
きる。なお、図9における符号は、それぞれ1がエアー
クエイーナー、2が吸気口、5が絞り弁、9が燃料タン
ク、10が燃料ポンプ、11が燃料ダンパ、12が燃料
フィルタ、16が配電器、18がスロットルセンサを示
す。
For this purpose, an exhaust gas purifying catalyst 20 for purifying exhaust gas by using a catalytic action is provided in the exhaust pipe 19. According to the present invention, lean exhaust gas can be newly purified in addition to the conventional stoichiometric rich combustion exhaust gas purification, and the combustion state of the combustion system shown in FIG. 9 can be arbitrarily set. In addition, the combustion system shown in FIG. 9 can be operated stably by improving the heat resistance and the SOx poisoning resistance. In FIG. 9, reference numerals 1 and 2 denote an air cleaner, an intake port 2, a throttle valve 5, a fuel tank 9, a fuel pump 10, a fuel pump 11, a fuel damper 12, a fuel filter 12, a power distribution device 16, respectively. Reference numeral 18 denotes a throttle sensor.

【0046】希薄燃焼エンジン(1.6 リットル)搭載
車両の排気通路に上述の触媒を配置し、市街地走行モー
ドで走行し、CO,HC及びNOxの浄化率を測定し
た。本実施例の触媒の初期の浄化率はCO100%,H
C96%及びNOx92%であった。
The above-described catalyst was arranged in the exhaust passage of a vehicle equipped with a lean burn engine (1.6 liter), and the vehicle was driven in a city driving mode, and the purification rates of CO, HC and NOx were measured. The initial purification rate of the catalyst of this embodiment is 100% CO, H
C was 96% and NOx was 92%.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、担持層形成の工程が簡
略化され、更にアルカリ液濃度を調整して、無機物質の
コート量を制御できる。
According to the present invention, the step of forming the carrier layer is simplified, and the coating amount of the inorganic substance can be controlled by adjusting the alkali solution concentration.

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

【図1】本発明のハニカムへの担持層形成工程図。FIG. 1 is a view showing a process of forming a carrier layer on a honeycomb according to the present invention.

【図2】ハニカムの部分模式図。FIG. 2 is a partial schematic view of a honeycomb.

【図3】従来のハニカムへの担持層形成工程図。FIG. 3 is a view showing a conventional process of forming a carrier layer on a honeycomb.

【図4】アルミナ分散水溶液の粘度とpHとの関係を示
す図。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the viscosity and the pH of an aqueous alumina dispersion solution.

【図5】固形分濃度の異なる水酸化物添加アルミナ分散
エタノール水溶液のpHと粘度との関係を示す図。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pH and the viscosity of a hydroxide-added alumina-dispersed ethanol aqueous solution having different solid contents.

【図6】アルミナ分散エタノール水溶液の水酸化物濃度
と粘度との関係を示す線図。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the hydroxide concentration and the viscosity of an aqueous solution of ethanol dispersed in alumina.

【図7】アルカリ処理液pHとアルミナ付着量との関係
を示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the pH of an alkali treatment liquid and the amount of alumina attached.

【図8】アルカリ処理液濃度とアルミナ付着量との関係
を示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the concentration of an alkali treatment solution and the amount of alumina attached.

【図9】燃料噴射方式の自動車ガソリンエンジンの概念
図。
FIG. 9 is a conceptual diagram of a fuel injection type automobile gasoline engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7…エンジン、8…吸気管、13…燃料噴射弁、15…
コントロールユニット、19…排気管、20…排ガス浄
化触媒、21…ハニカム基体、22,23,24…触媒
担持層、25…空孔。
7 ... engine, 8 ... intake pipe, 13 ... fuel injection valve, 15 ...
Control unit, 19: exhaust pipe, 20: exhaust gas purification catalyst, 21: honeycomb substrate, 22, 23, 24: catalyst support layer, 25: void.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ストレートな壁によって区画された1イン
チ平方当り400個以上のセル空間を有するハニカム基
体表面に担持層と、該担持層に担持された触媒とを有す
る排ガス浄化装置であって、前記担持層は体積1リット
ルのハニカムに対し、1層当りで、且つ1個の前記セル
空間当り0.25〜0.5g有することを特徴とする排ガ
ス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying apparatus comprising: a support layer on a surface of a honeycomb substrate having at least 400 cell spaces per square inch defined by straight walls; and a catalyst supported by the support layer, The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the supporting layer has a honeycomb having a volume of 1 liter and has a layer thickness of 0.25 to 0.5 g per one cell space.
【請求項2】ストレートな壁によって区画されたセル空
間を有するハニカム基体表面に無機物からなる担持層と
該担持層に担持された触媒とを形成する排ガス浄化装置
の製造方法であって、前記ハニカム基体表面にアルカリ
水溶液を付着した後、前記無機物のスラリーを付着し、
次いで焼成することによって前記担持層を形成すること
を特徴とする排ガス浄化装置の製造法。
2. A method for producing an exhaust gas purifying apparatus comprising: forming a support layer made of an inorganic substance and a catalyst supported by the support layer on a surface of a honeycomb substrate having a cell space defined by straight walls; After attaching the alkaline aqueous solution to the substrate surface, attaching the slurry of the inorganic substance,
A method for producing an exhaust gas purifying apparatus, comprising forming the carrier layer by firing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002057012A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Ngk Insulators,Ltd. Catalyst element
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