JPH11267506A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

排ガス浄化用触媒

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JPH11267506A
JPH11267506A JP10098294A JP9829498A JPH11267506A JP H11267506 A JPH11267506 A JP H11267506A JP 10098294 A JP10098294 A JP 10098294A JP 9829498 A JP9829498 A JP 9829498A JP H11267506 A JPH11267506 A JP H11267506A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
noble metal
gas purifying
particles
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JP10098294A
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English (en)
Inventor
Isao Naito
功 内藤
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素を多く含む排ガスに顕著な効果があり、
かつ耐久性に優れた排ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】 ブラウンミラライト型構造の複合酸化物
の粒子3を窒素酸化物直接分解・吸収用触媒として用
い、還元触媒として前記複合酸化物の粒子3の表面に、
該複合酸化物の20〜200mol.%に相当する微細な貴
金属の粒子5を分散して付着させる。還元触媒としての
貴金属の粒子5には金(Au),銀(Ag),白金(Pt),
イリジウム(Ir),ロジウム(Rh),パラジウム(Pd)
の内の少くとも1つを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリーンバーン内燃機
関などの排ガス中の窒素酸化物(NOx )を除去する排ガ
ス浄化用触媒、特に酸素過剰雰囲気下で高効率の排ガス
浄化率を示しかつ耐久性に優れた排ガス浄化用触媒に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車両に搭載される内燃機関の排ガ
ス浄化用触媒にはアルミナ、ゼオライトや、アルミナま
たはゼオライトの担体に貴金属を担持した3元触媒が用
いられてきた。
【0003】しかし、上述の3元触媒はリーンバーン機
関のように燃焼ガスに多くの酸素が含まれる機関には排
ガス浄化の効果が十分とはいえない。燃焼ガスに多くの
酸素が含まれる行程を含むリーンバーン機関には、ペロ
ブスカイト型の触媒が開発されているが、この触媒は還
元率が低いという難点がある。
【0004】特開平5-317652号公報に開示される排ガス
浄化用触媒では、リーンバーン機関のリーン状態で貴金
属塩により窒素酸化物(NOx )を2酸化窒素(NO2 )に
酸化すると同時に、アルカリ土類金属塩(例えば、バリ
ウム(Ba),ストロンチウム(Sr),カルシウム(C
a),マグネシウム(Mg)などの塩)により窒素酸化物
(NOx )を吸着し、機関のストイキ−リツチ状態ではア
ルカリ土類金属塩により吸着した窒素酸化物(NOx )を
還元したうえ放出している。しかし、上述の排ガス浄化
用触媒は、窒素酸化物(NOx )の吸着性能が十分とはい
えない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、酸素を多く含む排ガスについて、窒素酸化
物(NOx )の吸着と還元に顕著な効果があり、かつ耐久
性に優れた排ガス浄化用触媒を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成はブラウンミラライト型構造の複合酸
化物を窒素酸化物直接分解・吸収用触媒として用い、還
元触媒として前記複合酸化物の粒子表面に、微細な貴金
属の粒子を分散して付着させたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は今後強化される排ガス規
制に対応できるように、窒素酸化物(NOx )を分解・吸
収する触媒として、ブラウンミラライト型構造の複合酸
化物を用い、貴金属および/またはその酸化物を還元触
媒として共存させる。これにより、窒素酸化物吸収剤と
してのアルカリ土類金属やアルカリ土類金属の酸化物
(塩)を用いた排ガス浄化用触媒よりも高い窒素酸化物
除去率を実現できる。特に、還元触媒としての貴金属
(塩)の添加量を調整することにより、触媒としての窒
素酸化物(NOx )の除去能力と耐久寿命を向上できる。
【0008】
【実施例】図1は本発明による排ガス浄化用触媒の組織
を模式的に表す側面断面図である。本発明による排ガス
浄化用触媒2は、コージエライトのハニカム担体6の表
面に、厚さ数〜数十μm程度のウオツシユコート層すな
わち多孔質層7を結合したものであり、多孔質層7を窒
素酸化物(NOx )を分解・吸収する粒子サイズが約1〜
10μmのブラウンミラライト型構造の複合酸化物の粒
子3と、表面に凹凸のあるアルミナなどの担体粒子4と
の混合物から形成し、ブラウンミラライト型構造の複合
酸化物の粒子3と担体粒子4との各表面に、窒素酸化物
(NOx )を還元する還元触媒として粒子サイズが約1μ
m以下の金(Au),銀(Ag),白金(Pt),イリジウム
(Ir),ロジウム(Rh),パラジウム(Pd)などの貴金
属の粒子5または貴金属塩の粒子5を均等に分散させて
担持させたものである。微細な貴金属の粒子の量は、複
合酸化物の20〜200mol.%、特に複合酸化物の25
〜200mol.%に相当する量が好ましい。
【0009】図2に示す実施例では、排ガス浄化用触媒
2はコージエライトのハニカム担体6の表面に、窒素酸
化物(NOx )を分解・吸収するブラウンミラライト型構
造の複合酸化物の粒子3と、窒素酸化物(NOx )を還元
する触媒としての貴金属の粒子5とを均等に分散させて
担持させたものである。
【0010】本発明は窒素酸化物(NOx )を分解・吸収
する触媒として、ブラウンミラライト型構造の複合酸化
物の粒子3を用い、ブラウンミラライト型構造の複合酸
化物の粒子3の表面に、還元触媒としての貴金属(塩)
の粒子5を付着結合し、特に、貴金属(塩)の粒子5の
添加量を調整することにより、排ガス浄化用触媒として
の窒素酸化物(NOx )の除去能力と耐久寿命を向上でき
る。つまり、ブラウンミラライト型構造の複合酸化物の
粒子3に、構成イオンとしてアルカリ土類金属を選択し
て添加することにより、窒素酸化物(NOx )の直接分解
反応と、窒素酸化物(NOx )の吸収反応とを同時に進行
させる。これにより、吸収剤として単なるアルカリ土類
金属、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の
水酸化物などを用いた排ガス浄化用触媒よりも、窒素酸
化物(NOx )の除去能力と耐久寿命を向上できる。
【0011】典型的なアルカリ土類金属系の窒素酸化物
吸収剤としての酸化バリウム(BaO)よりも、ブラウン
ミラライト型構造の排ガス浄化用触媒が高い窒素酸化物
除去率を示す理由は、次の理由による。酸化バリウム
(BaO )などのアルカリ土類金属、アルカリ金属、希土
類金属などを用いた排ガス浄化用触媒では、窒素酸化物
(NOx )を吸収のみで除去するのに対し、本発明のブラ
ウンミラライト型構造の複合酸化物を用いた排ガス浄化
用触媒は、その構造的特徴である高温下でのブラウンミ
ラライト型構造の転化に由来する。つまり、酸素欠陥時
のブラウンミラライト型構造体の歪みにより窒素酸化物
(NOx )を吸着しやすい。ブラウンミラライト型構造中
のイオンの価数が変化しやすいので、還元触媒を用いな
いでも窒素酸化物(NOx )が窒素と酸素に分解されるな
ど、ブラウンミラライト型構造体が窒素酸化物(NOx )
の除去・分解特性を有する。
【0012】また、貴金属(塩)の添加量を調整するこ
とにより、良好な貴金属の配置が得られ、触媒能力が向
上する。貴金属塩の添加量が少量であると、全てのブラ
ウンミラライト型構造体からの窒素酸化物(NOx )の受
取りが間に合わず、長期使用の内にブラウンミラライト
型構造体の触媒の能力が劣化するのを抑制できない。逆
に、貴金属塩の添加量が多量であると、貴金属粒子によ
りブラウンミラライト型構造体の有効表面積が狭められ
ることから、窒素酸化物除去率が低下し、また長期使用
の内にシンタリングないし凝固が生じ、触媒の能力が劣
化しやすい。貴金属塩の添加量が多量であると、製品価
格の上昇を招くという点でも好ましくない。
【0013】[具体的実施例1]組成がBa2.85Ce0.15Y
3.8Dy0.2O9 となるように、原料粉末としてバリウム(B
a),セリウム(Ce),イツトリウム(Y ),ジスプロ
シウム(Dy)を秤量したうえ均一に混合し、所定の条件
で焼成し、ブラウンミラライト型構造の複合酸化物の粉
末を得た。得られたブラウンミラライト型構造の複合酸
化物の粉末に対し、硝酸ロジウム溶液を加え、混合して
スラリーを作製した。該スラリーを乾燥した後、所定の
条件で熱処理して、本発明による排ガス浄化用触媒とし
ての試料粉末を得た。
【0014】一方、比較品として、硝酸ロジウム(RhNO
3 )3 溶液を加えないブラウンミラライト型構造の複合
酸化物の粉末を用い、次の性能試験と耐久試験に用い
た。
【0015】上述の本発明による排ガス浄化用触媒をX
線回折装置(XRD)により分析した結果、本発明によ
る排ガス浄化用触媒はブラウンミラライト型構造の複合
酸化物であることを確認できた。本発明による排ガス浄
化用触媒と上述の比較品との各排ガス浄化性能を確認す
るために、本発明による排ガス浄化用触媒と上述の比較
品とに、リーンバーン内燃機関の使用条件を想定した表
1に示すような温度400〜800℃の模擬ガスAと模
擬ガスBとを2分間隔で交互に反応させた。
【0016】 表1 模擬ガス(バランスガスは窒素) 成分 NO 酸素 エタン CO 水蒸気 2酸化炭素 A 80ppm 0.5% 2000ppm 0.5% 10% 14.5% B 800ppm 5 % 500ppm 0.1% 10% 13.0% また、本発明による排ガス浄化用触媒と比較品との各耐
久性能を確認するために、本発明による排ガス浄化用触
媒と比較品に、温度700℃の模擬ガスAと模擬ガスB
とを2分間隔で交互に反応させるという耐久試験を10
0時間連続して行つた。
【0017】図3に空間速度(SV) 100,000/hで、温
度400℃の模擬ガスAと模擬ガスBを2分ごとに交互
に反応させる性能試験を行つた時の初期窒素酸化物除去
率を、図4に上述の耐久試験を行つた後に再び性能試験
を行つた時の窒素酸化物除去率をそれぞれ示す。
【0018】また、模擬ガスAと模擬ガスBの温度を種
々変えて行つた場合の性能試験の結果から、本発明によ
る排ガス浄化用触媒は比較品と比べて高い窒素酸化物除
去率を示し、特に初期の窒素酸化物除去率は温度350
〜550℃で50%を超えることが分つた。図3から明
かなように、本発明による排ガス浄化用触媒の入口での
模擬ガスの温度が400℃、還元触媒としての貴金属の
添加量が20〜200mol.%である時、窒素酸化物除去
率は35〜45%である。図4から明かなように、本発
明による排ガス浄化用触媒は、耐久試験後にも耐久試験
前と同様に高い窒素酸化物除去率を示した。
【0019】上述の実施例において、還元触媒貴金属と
して、ロジウム(Rh)の代りに、表2に示す貴金属触媒
を用いて排ガス浄化用触媒を作成した。つまり、ブラウ
ンミラライト型構造の複合酸化物の粉末に対し、各貴金
属塩溶液を加えたうえ、混合してスラリーを作製した。
該スラリーを乾燥した後、所定の条件で熱処理して、本
発明による排ガス浄化用触媒としての試料粉末を得た。
この試料粉末を用いた排ガス浄化用触媒について、上述
した性能試験と耐久試験を実施したところ、実施例1と
同様に良好な結果を得た。
【0020】 表2 貴金属触媒に 金(Au),銀(Ag),白金(Pt),イリジウム(Ir), 用いた金属 ロジウム(Rh),パラジウム(Pd)
【0021】
【発明の効果】本発明の排ガス浄化用触媒は上述のよう
に、ブラウンミラライト型構造の複合酸化物を窒素酸化
物直接分解・吸収用触媒として用い、還元触媒として前
記複合酸化物の粒子表面に、該複合酸化物の20〜20
0mol.%に相当する微細な貴金属の粒子を分散して付着
させたものであるから、ブラウンミラライト型構造の複
合酸化物により窒素酸化物(NOx )が分解・吸収され、
吸収された窒素酸化物(NOx )が貴金属が還元・分解さ
れる。特に、還元触媒としての貴金属粉末の添加量と貴
金属粉末の分散状態とを調整することにより、高い排ガ
ス浄化率と耐久寿命が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る排ガス浄化用触媒の
組織を模式的に示す側面断面図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る排ガス浄化用触媒の
組織を模式的に示す側面断面図である。
【図3】本発明に係る排ガス浄化用触媒の性能試験の結
果を表す線図である。
【符号の説明】
2:排ガス浄化用触媒 3:ブラウンミラライト型構造
の複合酸化物の粒子 4:担体粒子 5:貴金属の粒子
6:コージエライトのハニカム担体 7:多孔質層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブラウンミラライト型構造の複合酸化物を
    窒素酸化物直接分解・吸収用触媒として用い、還元触媒
    として前記複合酸化物の粒子表面に、微細な貴金属の粒
    子を分散して付着させたことを特徴とする、排ガス浄化
    用触媒。
  2. 【請求項2】ブラウンミラライト型構造の複合酸化物を
    窒素酸化物直接分解・吸収用触媒として用い、還元触媒
    として前記複合酸化物の粒子表面に、該複合酸化物の2
    0〜200mol.%に相当する微細な貴金属の粒子を分散
    して付着させたことを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】前記還元触媒としての貴金属は金(Au),
    銀(Ag),白金(Pt),イリジウム(Ir),ロジウム
    (Rh),パラジウム(Pd)の内の少くとも1つである、
    請求項1または2に記載の排ガス浄化用触媒。
JP10098294A 1997-10-14 1998-03-26 排ガス浄化用触媒 Pending JPH11267506A (ja)

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EP98947850A EP0968763A4 (en) 1997-10-14 1998-10-13 EXHAUST GAS PURIFICATION CATALYST
CN98801346A CN1239444A (zh) 1997-10-14 1998-10-13 废气净化用催化剂
PCT/JP1998/004620 WO1999019060A1 (fr) 1997-10-14 1998-10-13 Catalyseur de purification de gaz d'echappement
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