JPS5824345A - 排気ガス処理用触媒 - Google Patents
排気ガス処理用触媒Info
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- JPS5824345A JPS5824345A JP57125605A JP12560582A JPS5824345A JP S5824345 A JPS5824345 A JP S5824345A JP 57125605 A JP57125605 A JP 57125605A JP 12560582 A JP12560582 A JP 12560582A JP S5824345 A JPS5824345 A JP S5824345A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
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- B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
以下本明細書に記載する発明に類する先行技術は、米国
特許庁を祉じめ、いずれの審査機関においても過去に審
査されたことがない。
特許庁を祉じめ、いずれの審査機関においても過去に審
査されたことがない。
本発明者の知る限シにおいては、本明細書に開示する触
媒系に関係のある先行技術といえば、本発明者による同
時出願の米国特許出願第号(名称:タングステンを助触
媒 とするパラジウム触媒)に記載の発明ぐらいのものであ
ろう。該出願明細書に記載の発明と本発明とは譲受人が
同一人であシ、該明細書の記載は本明細書の一部として
参照すべきものとする。該明細書に開示された発明は、
タングステンを助触媒とするパラジウムを用いる触媒系
に関するものである。触媒系と組合わせた内燃機関を燃
料富化(酸素不足)条件下で運転する際、該触媒系は非
燃焼炭化水素と一酸化炭素とを接触酸化し、かつ、アン
モニアを有意に生成することなく窒素酸化物を接触還元
するのに有効であるという望ましい特徴を有している。
媒系に関係のある先行技術といえば、本発明者による同
時出願の米国特許出願第号(名称:タングステンを助触
媒 とするパラジウム触媒)に記載の発明ぐらいのものであ
ろう。該出願明細書に記載の発明と本発明とは譲受人が
同一人であシ、該明細書の記載は本明細書の一部として
参照すべきものとする。該明細書に開示された発明は、
タングステンを助触媒とするパラジウムを用いる触媒系
に関するものである。触媒系と組合わせた内燃機関を燃
料富化(酸素不足)条件下で運転する際、該触媒系は非
燃焼炭化水素と一酸化炭素とを接触酸化し、かつ、アン
モニアを有意に生成することなく窒素酸化物を接触還元
するのに有効であるという望ましい特徴を有している。
本明細書において教示する触媒配合物も%異なものであ
ると考えられる。この特異な触媒配合物は、パラジウム
が含まれている上流触媒部分と、パラジウム及びタング
ステンが含まれている下流触媒部分との両者を適当な触
媒支持体上に含むものである。
ると考えられる。この特異な触媒配合物は、パラジウム
が含まれている上流触媒部分と、パラジウム及びタング
ステンが含まれている下流触媒部分との両者を適当な触
媒支持体上に含むものである。
本明細書に記載の触媒配合物は、いくつかの面で有用性
を有している。化学量論的又はわずかに燃料富化条件下
で運転される内燃機関と組合わせて用いる場合の本触媒
系は、三方触媒(three−way catalys
t )として用いることができる。また本触媒配合物は
、内燃機関から生じる酸素富化排気ガスに対する酸化触
媒としても有用である。
を有している。化学量論的又はわずかに燃料富化条件下
で運転される内燃機関と組合わせて用いる場合の本触媒
系は、三方触媒(three−way catalys
t )として用いることができる。また本触媒配合物は
、内燃機関から生じる酸素富化排気ガスに対する酸化触
媒としても有用である。
この種のガスは、例えば内燃機関を酸素富化(燃料不足
)条件で運転する際に生じる。酸素不足の排気ガスでも
、この種の酸化触媒上に達する前に酸素を加えられて全
体としては酸素富化ガスに変わる場合もある。との触媒
配合物のさらに別の利用法は1急速燃焼エンゾ/又は最
適な燃費及び排気の面からキャリブレーションされたエ
ンジンの領域における用途である。同一の触媒配合物を
用いて、高出力が必要な加速条件の下において燃料富化
運転もできるし、又は減速もしくは流し走行条件下の燃
料貧化運転を行うこともできるので、広い範囲の空気/
燃料比にわたって燃費及び排気が最適になるようにエン
ジンをキャリブレーションする余裕が得られる。
)条件で運転する際に生じる。酸素不足の排気ガスでも
、この種の酸化触媒上に達する前に酸素を加えられて全
体としては酸素富化ガスに変わる場合もある。との触媒
配合物のさらに別の利用法は1急速燃焼エンゾ/又は最
適な燃費及び排気の面からキャリブレーションされたエ
ンジンの領域における用途である。同一の触媒配合物を
用いて、高出力が必要な加速条件の下において燃料富化
運転もできるし、又は減速もしくは流し走行条件下の燃
料貧化運転を行うこともできるので、広い範囲の空気/
燃料比にわたって燃費及び排気が最適になるようにエン
ジンをキャリブレーションする余裕が得られる。
本発明の触媒配合物は、パラジウムとパラジウム/タン
グステン組合せとに基づいたものである。
グステン組合せとに基づいたものである。
パラジウムは、過去において酸化触媒系に利用されるこ
とが公知の白金に較べてかなシ廉価である。
とが公知の白金に較べてかなシ廉価である。
タングステンは卑金属でアシ、白金やロジウムのような
貴金属よシもはるかに低摩である。
貴金属よシもはるかに低摩である。
本発明の主な目的紘、少なくとも3種の根本的に異なる
タイプの触媒系で触媒デザイナ−が使用できるような廉
価な触媒系を提供することである。
タイプの触媒系で触媒デザイナ−が使用できるような廉
価な触媒系を提供することである。
本発明の第二の目的は、触媒デディナーがいずれのタイ
プの触媒系を希望しても有効に機能する廉価な触媒系を
提供することである。
プの触媒系を希望しても有効に機能する廉価な触媒系を
提供することである。
当業者がよく知っているとおシ、自動車に通常取付けら
れる内燃機関は、種々の条件のエンジン操作の過程にお
いて、化学量論的な空気/燃料費の両側で一般に運転さ
れるのであるが、エンジンの設計を開始する時点におい
ては、エンジンデディナーは内燃機関が通常操作される
であろう条件を目安にしていると思われる。例えば、現
在増産されているいわゆる急速燃焼エンジン拡、車輌の
通常の流し走行の間はわずかに燃料不足状態で運転する
ように設計されている。このような場合には、燃料を酸
化させるのに必要とされる以上の空気が存在する。従っ
て、系の総合操作状態は酸化性であシ、存在する触媒物
質は酸化条件下で操作される。別の状態のエンジン操作
、例えば加速期間中においては、自動車に取付けられた
内燃機関は、通常化学量°論的よシも燃料富化の側で運
転される。この状態にあっては、空気で酸化されるよシ
も多量の燃料が存在している。このような場合、利用し
うる酸素が触媒系の上に充分に存在しないので、総合触
媒系は還元条件にさらされる。
れる内燃機関は、種々の条件のエンジン操作の過程にお
いて、化学量論的な空気/燃料費の両側で一般に運転さ
れるのであるが、エンジンの設計を開始する時点におい
ては、エンジンデディナーは内燃機関が通常操作される
であろう条件を目安にしていると思われる。例えば、現
在増産されているいわゆる急速燃焼エンジン拡、車輌の
通常の流し走行の間はわずかに燃料不足状態で運転する
ように設計されている。このような場合には、燃料を酸
化させるのに必要とされる以上の空気が存在する。従っ
て、系の総合操作状態は酸化性であシ、存在する触媒物
質は酸化条件下で操作される。別の状態のエンジン操作
、例えば加速期間中においては、自動車に取付けられた
内燃機関は、通常化学量°論的よシも燃料富化の側で運
転される。この状態にあっては、空気で酸化されるよシ
も多量の燃料が存在している。このような場合、利用し
うる酸素が触媒系の上に充分に存在しないので、総合触
媒系は還元条件にさらされる。
急速燃焼内燃機関に用いるときの本発明の触媒系は一酸
化条件の下では非燃焼炭化水素と一酸化炭素とを有効に
接触酸化し、そして還元条件の下では非燃焼炭化水素と
一酸化炭素とを有効に接触酸化するのみでなく、窒素酸
化物を有効に接触還元し、しかもアンモニアを有意に生
成することがない。白金のような物質よシも実質的に廉
価な触媒材料が用いられるにも拘らず、急速燃焼内燃機
関に用いた本発明の触媒系には、このようにすぐれた特
徴がある。
化条件の下では非燃焼炭化水素と一酸化炭素とを有効に
接触酸化し、そして還元条件の下では非燃焼炭化水素と
一酸化炭素とを有効に接触酸化するのみでなく、窒素酸
化物を有効に接触還元し、しかもアンモニアを有意に生
成することがない。白金のような物質よシも実質的に廉
価な触媒材料が用いられるにも拘らず、急速燃焼内燃機
関に用いた本発明の触媒系には、このようにすぐれた特
徴がある。
また、本発明の触媒系は、低速燃焼タイプの内燃機関に
用いた時にもすぐれた特徴を発揮し、三方触媒系又は酸
化触媒として、この樵の内燃機関に有用である。
用いた時にもすぐれた特徴を発揮し、三方触媒系又は酸
化触媒として、この樵の内燃機関に有用である。
本発明は、パラジウム触媒に引続きタングステンを助触
媒としたパラジウム触媒からなる触媒系に関する。よシ
詳細には、本発明は炭化水素燃料、又は炭化水素とアル
コールとのブレンドを含む燃料のような炭化水素主体燃
料を内燃機関で燃焼させて生じる排気ガスを処理するた
めの触媒に関する。
媒としたパラジウム触媒からなる触媒系に関する。よシ
詳細には、本発明は炭化水素燃料、又は炭化水素とアル
コールとのブレンドを含む燃料のような炭化水素主体燃
料を内燃機関で燃焼させて生じる排気ガスを処理するた
めの触媒に関する。
本発明によシ、炭化水素燃料又は炭化水素とアルコール
とのブレンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることに
よって生じる排気ガスを処理するだめの触媒が提供され
る。排気ガスには、内燃機関の運転条件に応じて種々の
量の非燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物が含ま
れる。
とのブレンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることに
よって生じる排気ガスを処理するだめの触媒が提供され
る。排気ガスには、内燃機関の運転条件に応じて種々の
量の非燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物が含ま
れる。
この改良された触媒組成物は次の方法で製造される。ま
ず最初に触媒系を支持するための支持体媒質を準備する
。支持体媒質は、排気ガスが最初にその上を流れる上流
支持体部分と、排気ガスが前記の上流支持体部分の上を
通過した後でその上を通る下流支持体部分との両者から
なる。パラジウムを上流支持体部分の上に沈積させる。
ず最初に触媒系を支持するための支持体媒質を準備する
。支持体媒質は、排気ガスが最初にその上を流れる上流
支持体部分と、排気ガスが前記の上流支持体部分の上を
通過した後でその上を通る下流支持体部分との両者から
なる。パラジウムを上流支持体部分の上に沈積させる。
微細に分割されたタングステンを支持体媒質の下流支持
体部分の上に担持させる。支持体媒質の下流支持体部分
の上にはパラジウムも沈積させる。支持体媒質の下流支
持体部分の上にこれらの物質を逐次含浸させるに当って
は、パラジウムが隠れることのないように、タングステ
ンの方をパラジウムよpも先に沈積させなくてはならな
い。非燃焼炭化水素と一酸化炭素との接触酸化にパラジ
ウム/り/ゲステン組合せが有効であるように、支持体
媒質上の実質的にすべてのパラジウムにタングステンが
利用できるような量のタングステンを支持体tI&−の
下流支持体部分上に存在させる。パラジウム/タングス
テン組合せは、予備合成された化合瞼として支持体媒質
上に配置することもてきる。
体部分の上に担持させる。支持体媒質の下流支持体部分
の上にはパラジウムも沈積させる。支持体媒質の下流支
持体部分の上にこれらの物質を逐次含浸させるに当って
は、パラジウムが隠れることのないように、タングステ
ンの方をパラジウムよpも先に沈積させなくてはならな
い。非燃焼炭化水素と一酸化炭素との接触酸化にパラジ
ウム/り/ゲステン組合せが有効であるように、支持体
媒質上の実質的にすべてのパラジウムにタングステンが
利用できるような量のタングステンを支持体tI&−の
下流支持体部分上に存在させる。パラジウム/タングス
テン組合せは、予備合成された化合瞼として支持体媒質
上に配置することもてきる。
他の触媒材料、それらの触媒材料を保護するための物質
及び触媒材料の活性を促進するための物質全支持体上に
含ませることによシ、当業者にとって既知であるそれら
の物質の有する機能を発揮させうることは当業者にとっ
て明らかであろう。
及び触媒材料の活性を促進するための物質全支持体上に
含ませることによシ、当業者にとって既知であるそれら
の物質の有する機能を発揮させうることは当業者にとっ
て明らかであろう。
本発明の範噛に属する触媒系について以下詳述するが、
これらの記載は本発明を説明するためのものではあって
も、本発明の範囲を限定するためのものではない。触媒
の支持媒質は、基体の半分が上流支持体部分を形成し、
そして後の半分が下流支持体部分を形成するモノリスの
基体(monolithicsubstrate )で
あってよい。所望によっては、基体はペレット化した基
体であってよく、場合によシ金属性の基体であっても差
支えない。
これらの記載は本発明を説明するためのものではあって
も、本発明の範囲を限定するためのものではない。触媒
の支持媒質は、基体の半分が上流支持体部分を形成し、
そして後の半分が下流支持体部分を形成するモノリスの
基体(monolithicsubstrate )で
あってよい。所望によっては、基体はペレット化した基
体であってよく、場合によシ金属性の基体であっても差
支えない。
もし、モノリスの基体を選ぶとすれば、触媒基体に対し
て5〜25重量%のγ−アルミナによって基体全体に薄
膜被覆(washcoat )を施す。その後で、基体
の上流支持体部分の上に基体の0.02〜1.0重量%
の微細分割パラジウムを配置する。
て5〜25重量%のγ−アルミナによって基体全体に薄
膜被覆(washcoat )を施す。その後で、基体
の上流支持体部分の上に基体の0.02〜1.0重量%
の微細分割パラジウムを配置する。
基体の下流支持体部分の上には、基体の0.2〜10.
0重量%の微細分割タングステンを配置した後、基体の
上流支持体部分について規定した範囲内の量のパラジウ
ムを施す。タングステンの濃度は、0.5〜5.0重量
%とするのが望ましい。
0重量%の微細分割タングステンを配置した後、基体の
上流支持体部分について規定した範囲内の量のパラジウ
ムを施す。タングステンの濃度は、0.5〜5.0重量
%とするのが望ましい。
本発明を特徴づけるものであると考察される新規性につ
いては、前記の特許請求の範囲に詳述したとおシである
。、しかしながら、発明の構成及びその操作法といった
本発明自体、ならびに付加的なその目的及び利点は、図
面を参照しながら後述の記載を閲読すれば最もよく理解
できよう。
いては、前記の特許請求の範囲に詳述したとおシである
。、しかしながら、発明の構成及びその操作法といった
本発明自体、ならびに付加的なその目的及び利点は、図
面を参照しながら後述の記載を閲読すれば最もよく理解
できよう。
以下の記載は、本発明の触媒系のうちの好ましい態様と
思われる例についての説明である。また、以下の記載は
、本発明の触媒系についての最善の方法であると現在認
められる方法についての説明である。これらの記載は、
本り媒系の広義による原塩に対してなんら制約を加える
ものではない。
思われる例についての説明である。また、以下の記載は
、本発明の触媒系についての最善の方法であると現在認
められる方法についての説明である。これらの記載は、
本り媒系の広義による原塩に対してなんら制約を加える
ものではない。
本発明の詳細な説明するに当シ、窒素酸化物、−酸化炭
素及び非燃焼炭化水素の変換率に及ばずレドックス比の
影譬に関する4種類の異なる触媒系の触媒活性を示すこ
とにする。4種の触媒系は第1.2,3及び4図に示さ
れている。第1の系は組合せたパラジウム/タングステ
ン触媒でib、第2の系は、第1帯域がパラジウムを主
体とし、第2帯域がパラジウム/タングステンである2
域触媒系であシ、第3は第2の系の逆であシ、そして第
4は触媒の第1帯域がパラジウム/モリブデン触媒であ
シ、第2帯域がパラジウム/タングステンからなる本発
明の触媒系である。第2図及び第4図にデータが示され
る触媒系は、前記特許請求の範囲に記載の本発明の触媒
系である。
素及び非燃焼炭化水素の変換率に及ばずレドックス比の
影譬に関する4種類の異なる触媒系の触媒活性を示すこ
とにする。4種の触媒系は第1.2,3及び4図に示さ
れている。第1の系は組合せたパラジウム/タングステ
ン触媒でib、第2の系は、第1帯域がパラジウムを主
体とし、第2帯域がパラジウム/タングステンである2
域触媒系であシ、第3は第2の系の逆であシ、そして第
4は触媒の第1帯域がパラジウム/モリブデン触媒であ
シ、第2帯域がパラジウム/タングステンからなる本発
明の触媒系である。第2図及び第4図にデータが示され
る触媒系は、前記特許請求の範囲に記載の本発明の触媒
系である。
触媒系の製造法を説明するに当シ、本発明による触媒系
、すなわち、触媒支持体の上流部分にパラジウムを含み
、そして下流部分にパラジウム/タングステンを含む触
媒系の製造を例にとって説明する。ここに記載される他
の触媒は、必要に応じて適当な要素を単に選択すること
によシ、同一の一般的方法で製造することができる。
、すなわち、触媒支持体の上流部分にパラジウムを含み
、そして下流部分にパラジウム/タングステンを含む触
媒系の製造を例にとって説明する。ここに記載される他
の触媒は、必要に応じて適当な要素を単に選択すること
によシ、同一の一般的方法で製造することができる。
本発明による好ましい触媒系の製造法は次のとおシであ
る。本発明の好ましい触媒系は第2図に示すようなデー
タを示す。この好ましい触媒系は、排気ガスが最初にそ
の上を流れる上流支持体部分と、該上流支持体部分の上
を通過した後で排気ガスがその上を流れる下流支持体部
分とからなる触媒支持体媒質を有している。上流支持体
部分はその上にパラジウムを、また一方の下流支持体部
分はその上にパラジウム及びタングステンを主要触媒要
素として含んでいる。この好ましい触媒系を製造するに
は、まずコージライト(cordierite )の峰
窩状基体(400個の方形セル/インチ、壁厚6ミル)
〔コーニング・ガラス社(CorningGlass
Company )から販売〕にγ−アルミナの薄膜被
嶺を施す。γ−アルミナによる被覆の後、600℃で3
〜4時間基体を■焼する。この基体は1基体に対して約
9重量%のγ−アルミナを含んでいる。
る。本発明の好ましい触媒系は第2図に示すようなデー
タを示す。この好ましい触媒系は、排気ガスが最初にそ
の上を流れる上流支持体部分と、該上流支持体部分の上
を通過した後で排気ガスがその上を流れる下流支持体部
分とからなる触媒支持体媒質を有している。上流支持体
部分はその上にパラジウムを、また一方の下流支持体部
分はその上にパラジウム及びタングステンを主要触媒要
素として含んでいる。この好ましい触媒系を製造するに
は、まずコージライト(cordierite )の峰
窩状基体(400個の方形セル/インチ、壁厚6ミル)
〔コーニング・ガラス社(CorningGlass
Company )から販売〕にγ−アルミナの薄膜被
嶺を施す。γ−アルミナによる被覆の後、600℃で3
〜4時間基体を■焼する。この基体は1基体に対して約
9重量%のγ−アルミナを含んでいる。
次に支持体媒質の下流支持体部分上にすでに配置ずみの
γ−アルミーすの上にかぶせてタングステンを含浸させ
る。このタングステンは濃NH,OH中のH2WO4の
溶液を用いて基体上に施される。被覆された基体上16
0℃の温度でこの溶液を乾燥し、次いで600℃で6〜
4時間■焼処理を行う。このようにして微細分割状態で
基体の下流支持体部分に配置されたタングステンは、基
体重量の約4.75重量%の量で含まれる。
γ−アルミーすの上にかぶせてタングステンを含浸させ
る。このタングステンは濃NH,OH中のH2WO4の
溶液を用いて基体上に施される。被覆された基体上16
0℃の温度でこの溶液を乾燥し、次いで600℃で6〜
4時間■焼処理を行う。このようにして微細分割状態で
基体の下流支持体部分に配置されたタングステンは、基
体重量の約4.75重量%の量で含まれる。
ここで塩化パラジウムの酸性水溶液(濃HNO3中4容
量%)を用い、支持体媒質の上流支持体部分と下流支持
体部分との両部仕上にパラジウムを含浸させる。基体上
160℃でこの溶液を乾燥した後、500℃で6〜4時
間■焼する。この操作によって、基体の上流支持体部分
と下流支持体部分とに亘って基体の約0.2重量%のパ
ラジウムが基体に施される。下流支持体部分上には利用
しうるタングステンが過剰に存在することはいうまでも
ない。タングステンは、支持体媒質の下流支持体部分の
上に存在する実質的にすべてのパラジウムによシ、タン
グステンが利用されるような充分な量でこれを存在させ
る。
量%)を用い、支持体媒質の上流支持体部分と下流支持
体部分との両部仕上にパラジウムを含浸させる。基体上
160℃でこの溶液を乾燥した後、500℃で6〜4時
間■焼する。この操作によって、基体の上流支持体部分
と下流支持体部分とに亘って基体の約0.2重量%のパ
ラジウムが基体に施される。下流支持体部分上には利用
しうるタングステンが過剰に存在することはいうまでも
ない。タングステンは、支持体媒質の下流支持体部分の
上に存在する実質的にすべてのパラジウムによシ、タン
グステンが利用されるような充分な量でこれを存在させ
る。
上記に略述したような方法でこの好ましい態様の製造を
行ったのであるが、多くの変法が可能であることは当業
者の知るとおシである。例えば、タングステンとγ−ア
ルミナとを支持体媒質の下流支持体部分の上に2度の逐
次工程によって含浸処理する代りに、これを1工程に組
合せてもよい。
行ったのであるが、多くの変法が可能であることは当業
者の知るとおシである。例えば、タングステンとγ−ア
ルミナとを支持体媒質の下流支持体部分の上に2度の逐
次工程によって含浸処理する代りに、これを1工程に組
合せてもよい。
また、γ−アルミナを蜂窩状組織体上に被覆する代シに
、別の用途に向くように他の支持体構造、例えば金属性
の基体の上に被覆することもできる。
、別の用途に向くように他の支持体構造、例えば金属性
の基体の上に被覆することもできる。
また、パラジウム/タングステンを予備合成された化合
物として単一の工程で支持体媒質上に施すこともできる
。モノリスの支持体に代えてベレット化又は押出し成形
されたアルミナを支持体媒質として用いることもできる
。この場合には、高表面積アルミナによる薄膜被覆工程
は不要である。
物として単一の工程で支持体媒質上に施すこともできる
。モノリスの支持体に代えてベレット化又は押出し成形
されたアルミナを支持体媒質として用いることもできる
。この場合には、高表面積アルミナによる薄膜被覆工程
は不要である。
本発明の触媒系の有する利点が最もよく理解されるよう
に、第1〜4図についての説明を行う。
に、第1〜4図についての説明を行う。
第1図には、基体に対して均一に肌15重量%のパ2ゾ
ウム、4.75重量%のタングステン及び9重量%のγ
−アルミナで被覆された触媒系の上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び非燃焼炭化水素の変換率に及はすレド
ックス比の影響を示す。
ウム、4.75重量%のタングステン及び9重量%のγ
−アルミナで被覆された触媒系の上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び非燃焼炭化水素の変換率に及はすレド
ックス比の影響を示す。
この特定の触媒系は、さきに記載した本発明者による同
時出願の別の明細書に記載のものである。
時出願の別の明細書に記載のものである。
このグラフは、1.0のレドックス比を通シすぎて燃料
富化域に移行しても炭化水素の変換率が高度に保たれて
いることを示しているため興味深い。
富化域に移行しても炭化水素の変換率が高度に保たれて
いることを示しているため興味深い。
ま九このグラフは、窒素酸化物の変換率が燃料富化域で
良好であシ、化学量的にさらに富化状態になると実質上
上昇することも示している。しかしながら、レドックス
比が約1.4以下であると、窒素酸化物の変換率が良好
でないことをこのグラフは示している。
良好であシ、化学量的にさらに富化状態になると実質上
上昇することも示している。しかしながら、レドックス
比が約1.4以下であると、窒素酸化物の変換率が良好
でないことをこのグラフは示している。
本発明の触媒系においては、触媒基体が上流支持体部分
と下流支持体部分とに分割されている。
と下流支持体部分とに分割されている。
第2回にデータが示される特定の試験において用いられ
友態様においては、上流支持体部分と下流支持体部分と
は共に基体に対して9重量%のγ−アルミナを含んでい
る。基体の上流支持体部分と下流支持体部分とは、一般
に背中合せになった二つの部分の基体からなる。基体の
下流支持体部分は、基体の#部分の4.75重量%のタ
ングステンを含み、一方基体の上流及び下流支持体部分
の両者には、基体の0.15重量%のパラジウムが含ま
nていた。従って、基体の上流部分上にはパラジウム、
そして基体の下流部分上にはパラジウム/タングステン
の組合せが含まれていた。この新規な組合せについて注
目すべき重要な点は、レドックス比が0.9程度に低い
ときでも、総NOx変換率が著るしく上昇したことであ
る。変換された窒素酸化物に対するアンモニア生成量も
、大部分のレドックス比範囲を通じてきわめて低く保た
れる。
友態様においては、上流支持体部分と下流支持体部分と
は共に基体に対して9重量%のγ−アルミナを含んでい
る。基体の上流支持体部分と下流支持体部分とは、一般
に背中合せになった二つの部分の基体からなる。基体の
下流支持体部分は、基体の#部分の4.75重量%のタ
ングステンを含み、一方基体の上流及び下流支持体部分
の両者には、基体の0.15重量%のパラジウムが含ま
nていた。従って、基体の上流部分上にはパラジウム、
そして基体の下流部分上にはパラジウム/タングステン
の組合せが含まれていた。この新規な組合せについて注
目すべき重要な点は、レドックス比が0.9程度に低い
ときでも、総NOx変換率が著るしく上昇したことであ
る。変換された窒素酸化物に対するアンモニア生成量も
、大部分のレドックス比範囲を通じてきわめて低く保た
れる。
またこの触媒系は、有意の範囲内のレドックス比を通じ
て非燃焼炭化水素の変換にきわめてすぐれた能力を有し
ている。
て非燃焼炭化水素の変換にきわめてすぐれた能力を有し
ている。
第2図のグラフは、本発明の好ましい態様による触媒が
すぐれた三方触媒として役立つことを示している。この
極の触媒は、約1.0±0.05のレドックス比で通常
操作される。、この範囲内において、窒素酸化物、非燃
焼炭化水素及び−酸化炭素の良好な変換率をこの触媒系
は示している。実際のところ、三方触媒として用いた場
合、過去に用いられた高価な白金又はロジウムよシも比
較的廉価な触媒材料を基材としていることを考えると、
この触媒系は優秀であるといってさしつかえない。
すぐれた三方触媒として役立つことを示している。この
極の触媒は、約1.0±0.05のレドックス比で通常
操作される。、この範囲内において、窒素酸化物、非燃
焼炭化水素及び−酸化炭素の良好な変換率をこの触媒系
は示している。実際のところ、三方触媒として用いた場
合、過去に用いられた高価な白金又はロジウムよシも比
較的廉価な触媒材料を基材としていることを考えると、
この触媒系は優秀であるといってさしつかえない。
第3図のグラフは、第2図におけるデータを得るのに用
いた触媒系を逆に用いることによって得られたデータを
示す。触媒基体の上流支持体部分にはパラジウム/タン
グステンの組合せを含み、そして下流支持体部分にはパ
ラジウムを含むものを用いた。データで注目すべき点は
、有意の範囲のレドックス比を通じてこの触媒系による
非燃焼炭化水素及び−酸化炭素の変換率は良好に保たれ
九が、全窒素酸化物の変換率が第2図のものに較べては
るかに劣ったことである。従って、上流部分にパラジウ
ムを置き、その後にパラジウム/タングステンの組合せ
を′配置することが、1.OK近いレドックス比におい
てきわめて有効な全窒素酸化物の変換を達成する唯一の
方法であることがわかる。
いた触媒系を逆に用いることによって得られたデータを
示す。触媒基体の上流支持体部分にはパラジウム/タン
グステンの組合せを含み、そして下流支持体部分にはパ
ラジウムを含むものを用いた。データで注目すべき点は
、有意の範囲のレドックス比を通じてこの触媒系による
非燃焼炭化水素及び−酸化炭素の変換率は良好に保たれ
九が、全窒素酸化物の変換率が第2図のものに較べては
るかに劣ったことである。従って、上流部分にパラジウ
ムを置き、その後にパラジウム/タングステンの組合せ
を′配置することが、1.OK近いレドックス比におい
てきわめて有効な全窒素酸化物の変換を達成する唯一の
方法であることがわかる。
第4図は、第2図で試験し次触媒系に類似したものを用
いて得られ九データを示すグラフである。
いて得られ九データを示すグラフである。
この場合の唯一の例外は、触媒系の上流部分にパラジウ
ムのみでなく、基体の上流部分の2重量%のモリブデン
も含ませたことである。モリブデン添加の目的は、レド
ックス比が1.0以下の時の燃料不足(酸素富化)運転
条件下におけるパラジウムの窒素酸化物変換についての
選択性を高める丸めである。1.0以下のレドックス比
における効率はモリブデンの添加によって促進されるが
、レドックス比が1.0をこえると、その範囲の少なく
とも若干又は全域にわたって効率が逓減されることに注
目すべきである。従って、例えば急速燃焼/低摩擦サイ
クルでエンデンを運転する場合に見られるような、化学
量論的に見て酸素富化条件下で操作される触媒系におい
て、パラジウムと共にモリブデンを用いることは望まし
いことである。
ムのみでなく、基体の上流部分の2重量%のモリブデン
も含ませたことである。モリブデン添加の目的は、レド
ックス比が1.0以下の時の燃料不足(酸素富化)運転
条件下におけるパラジウムの窒素酸化物変換についての
選択性を高める丸めである。1.0以下のレドックス比
における効率はモリブデンの添加によって促進されるが
、レドックス比が1.0をこえると、その範囲の少なく
とも若干又は全域にわたって効率が逓減されることに注
目すべきである。従って、例えば急速燃焼/低摩擦サイ
クルでエンデンを運転する場合に見られるような、化学
量論的に見て酸素富化条件下で操作される触媒系におい
て、パラジウムと共にモリブデンを用いることは望まし
いことである。
それぞれの特定の用途を目的として、多(の異なった物
質を触媒基体に含ませうろことは明らかであろう。例え
ば、γ−アルミナからなる触媒薄膜被覆を安定化するた
めに、ある種の物質を触媒基体上に配置することができ
る。また、ジルコニアもしくはα−アルミナのような他
の薄膜被接物質を用いることもできるし、またはこれら
の被覆物質を安定化させるための要素を含ませることも
できる。付加的なことであるが、安定化要素は、例えば
酸化条件又は還元条件のような特定の操作条件下で用い
て触媒物質を安定化させることができる。同様に、触媒
活性を促進し、又は安定剤物質の作用を確実にする目的
で触媒基体上に配置しうる物質もある。前記特許請求の
範囲は、この種の物質を本発明の触媒系から除外しよう
とするものではない。本発明の主旨とするところは、排
気ガスの流れに関して上流/下流の相対関係において、
パラジウムとパラジウム/タングステンとを触媒系内で
組合わせて特異の利点を達成することにある。他の触媒
物質、助触媒及びそれらの次めの安定剤と組合せて本触
媒系の特異の利点を利用することは、当業者の裁量範囲
内である。従って、前記特許請求の範囲拡、本明細書に
記載の方法でパラジウムとタングステンとを用いる触媒
系のみに限定されるものではなく、他の触媒要素や助触
媒及びそれらのための安定剤と組合せて用いる場合も前
記特許請求の範囲に包含されるものと理解すべきである
。
質を触媒基体に含ませうろことは明らかであろう。例え
ば、γ−アルミナからなる触媒薄膜被覆を安定化するた
めに、ある種の物質を触媒基体上に配置することができ
る。また、ジルコニアもしくはα−アルミナのような他
の薄膜被接物質を用いることもできるし、またはこれら
の被覆物質を安定化させるための要素を含ませることも
できる。付加的なことであるが、安定化要素は、例えば
酸化条件又は還元条件のような特定の操作条件下で用い
て触媒物質を安定化させることができる。同様に、触媒
活性を促進し、又は安定剤物質の作用を確実にする目的
で触媒基体上に配置しうる物質もある。前記特許請求の
範囲は、この種の物質を本発明の触媒系から除外しよう
とするものではない。本発明の主旨とするところは、排
気ガスの流れに関して上流/下流の相対関係において、
パラジウムとパラジウム/タングステンとを触媒系内で
組合わせて特異の利点を達成することにある。他の触媒
物質、助触媒及びそれらの次めの安定剤と組合せて本触
媒系の特異の利点を利用することは、当業者の裁量範囲
内である。従って、前記特許請求の範囲拡、本明細書に
記載の方法でパラジウムとタングステンとを用いる触媒
系のみに限定されるものではなく、他の触媒要素や助触
媒及びそれらのための安定剤と組合せて用いる場合も前
記特許請求の範囲に包含されるものと理解すべきである
。
本発明の特定の態様について上記に説明したが、本発明
の範囲内において多くの変更及び修正が可能であること
は、当業者にとって明らかであろう。
の範囲内において多くの変更及び修正が可能であること
は、当業者にとって明らかであろう。
このような変更及び修正のすべては、本発明の真の精神
及び範囲内に入るものとして、前記特許請求の範囲に包
含されるべきものである。
及び範囲内に入るものとして、前記特許請求の範囲に包
含されるべきものである。
第1図は、0.15重量%のパラジウム、4.75重量
%のタングステン、及び9重量%のγ−アルミナを含む
触媒系上における窒素酸化物、・−酸化炭素及び炭化水
素の変換率に及ばすレドックス比の影響を示すグラフで
アシ、第2図は、基体の全域に亘って9重量%のγ−ア
ルミナ、基体の前半又は上流支持体部分に0.15重量
%のパラジウム、そして基体の下流の半分に0115重
量%のパラジウムと4.75重量%のタングステンとを
含む基体を有する触媒系の上における窒素酸化物、−酸
化炭素及び炭化水素の変換率に及ばすレドックス比の影
響を示すグラフでアシ、第3図は、第2図の触媒系のパ
ラジウム/タングステン部分が支持体媒質の上流部分を
構成し、パラジウムを基剤とする触媒が下流支持体部分
をなすように逆転させた触媒系の上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び炭化水素の変換率に及ばずレドックス
比の影響を示すグラフであシ、そして第4図は、第2図
のグラフに示す触媒系の上流のパラジウムに2.0重量
うbのモリブデンを加えた触媒系上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び炭化水素の変換率に及はすレドックス
比の影響を示すグラフである。 図中、○・・・−酸化炭素、Δ・・・炭化水素、口・・
・窒素酸化物、■・・・変換窒素酸化物にすする百分率
で表わしたアンモニア量。 代理人 浅 村 皓 外4名 レド・ノ7スh( 邸υ FIG、4
%のタングステン、及び9重量%のγ−アルミナを含む
触媒系上における窒素酸化物、・−酸化炭素及び炭化水
素の変換率に及ばすレドックス比の影響を示すグラフで
アシ、第2図は、基体の全域に亘って9重量%のγ−ア
ルミナ、基体の前半又は上流支持体部分に0.15重量
%のパラジウム、そして基体の下流の半分に0115重
量%のパラジウムと4.75重量%のタングステンとを
含む基体を有する触媒系の上における窒素酸化物、−酸
化炭素及び炭化水素の変換率に及ばすレドックス比の影
響を示すグラフでアシ、第3図は、第2図の触媒系のパ
ラジウム/タングステン部分が支持体媒質の上流部分を
構成し、パラジウムを基剤とする触媒が下流支持体部分
をなすように逆転させた触媒系の上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び炭化水素の変換率に及ばずレドックス
比の影響を示すグラフであシ、そして第4図は、第2図
のグラフに示す触媒系の上流のパラジウムに2.0重量
うbのモリブデンを加えた触媒系上における窒素酸化物
、−酸化炭素及び炭化水素の変換率に及はすレドックス
比の影響を示すグラフである。 図中、○・・・−酸化炭素、Δ・・・炭化水素、口・・
・窒素酸化物、■・・・変換窒素酸化物にすする百分率
で表わしたアンモニア量。 代理人 浅 村 皓 外4名 レド・ノ7スh( 邸υ FIG、4
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)炭化水素燃料又は炭化水素とアルコールとのブレ
ンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることによって生
じる排気ガスであって、内燃機関の運転条件に応じて種
々の量の未燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物を
含む排気ガスを処理するための触媒において、 排気ガスが最初にその上を流れる上流支持体部分と、排
気ガスが該上流支持体部分の上を通過した後でその上を
流れる下流支持体部分との両方を有する、触媒系を支持
するための支持体媒質、咳上流支持体部分上のパラジウ
ム、 該下流支持体部分上のパラジウム、及び該下流支持体部
分上の微細分割タングステンを含み、そして燃料富化条
件の下で内燃機関を運転する際、未燃焼炭化水素と一酸
化炭素とを接触酸化し、かつ、有意量のアンモニアを生
成することなく窒素酸化物を接触還元するのに該パラジ
ウム/タングスタフ組合せが有効であるように、該タン
グステンが該下流支持体部分上の実質的にすべての該パ
ラジウムによって利用されるような量において該下流支
持体部分上に存在することを特徴とする改良された触媒
。 (2)炭化水素燃料又は炭化水素とアルコールとのブレ
ンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることによって生
じる排気ガスであって、内燃機関の運転条件に応じて種
々の量の未燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物を
含む排気ガスを処理するための触媒において、 ・ 排気ガスがその上を最初に流れる上流支持体部分と、排
気ガスが該上流支持体部分の上を通過した後でその上を
流れる下流支持体部分との両方管有する、触媒系を支持
するための支持体媒質、該上流支持体部分上の微細分割
パラジウム、該下流支持体部分上の微細分割パラジウム
、及び 該下流支持体部分上の微細分割タングステンを含み、そ
して燃料富化条件の下で内燃機関を運転する際、未燃焼
炭化水素と一酸化炭素とを接触酸化し、かつ、有意量の
アンモニー゛を生成することなく窒素酸化物を接触還元
するのに該パラジウム/タング777組合せが有効であ
るように、該タングステンが該下流支持体部分上の実質
的にすべてのパラジウムによって利用されるような量で
該下流支持体部分上に存在することを特徴とする改良さ
れた触媒。 (3)支持体媒質がγ−アルミナで被覆されたモノリス
の基体である特許請求の範囲(1)又は(2)の触媒系
。 (4)支持体媒質がγ−アルミナのペレットである特許
請求の範囲(1)又は(2)の触媒系。 (5)支持体媒質が薄膜被覆を施された金属性の基体で
ある特許請求の範囲(1)又は(2)の触媒系。 (6)該上流支持体部分の上にモリブデンも含まれる特
許請求の範囲(1)又は(2)の触媒系。 (7)炭化水素燃料又は炭化水素とアルコールとのブレ
ンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることによって生
じる排気ガスであって、内燃機関の運転条件に応じて種
々の量の未燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物を
含む排気ガスを処理するための触媒において、 排気ガスが最初にその上を流れる上流支持体部分と、排
気ガスが該上流支持体部分の上を通過した後でそ−の上
を流れる下流支持体部分との両方を有する、触媒系を支
持するためあ支持体媒質、該支持体媒質の該上流支持体
部分と該下流支持体部分との画部分の上に存在する、該
基体の0.02〜1重量%の微細分割パラジウム、及び
咳基体の該下流支持体部分上に存在するパラジウムの重
量の2〜50倍の量で該基体の該下流支持体部分上に存
在する微細分割タングステンを含み、そして燃料富化条
件下で内燃機関を運転する際、未燃焼炭化水素と一散化
炭素とを接触酸化し、かつ、有意量のアンモニアを生成
することなく窒素酸化物を接触還元するのに該パラジウ
ム/タング777組合せが特に有効であるように、該タ
ングステンか該触媒支持体媒質上の実質的にすべての微
細分割パラジウムによって利用されるような量において
1該触媒支持体媒質の該下流支持体部分の上に存在する
ことを特徴とする改良された触媒。 (8)支持体媒質がγ−アルミナで被覆されたモノリス
の基体である特許請求の範囲(7)の触媒系。 (9) 支持体媒質がr−アルミナのペレットである
特許請求の範囲(7)の触媒系。 α呻 支持体媒質が薄膜被覆を施された金属性の基体で
ある特許請求の範囲(7)の触媒系。 an a微細分割タングステンが、存在するパラジウ
ムの重量の5〜20倍含まれている特許請求の範囲(7
)の触媒系。 α2 該上流支持体部分の上にモリブデンも含まれてい
る特許請求の範囲(7)の触媒系。 Q3 炭化水素燃料又は炭化水素とアルコールとのブ
レンドを含む燃料を内燃機関で燃焼させることによって
生じる排気ガスであって、内燃機関の運転条件に応じて
種々の量の未燃焼炭化水素、−酸化炭素及び窒素酸化物
を含む排気ガスを処理するための触媒において、 排、気ガスが最初にその上を流れる上流支持体部分と、
排気ガスが該上流支持体部分の上を通過した後でその上
を流れる下流支持体部分との両方を有する、触媒系を支
持するための支持体媒質、該上流支持体部分の上に存在
するパラジウム、及び 該下流支持体部分の上に存在する予備合成されたpaw
o’ (ただし、Iは1〜3とする)を含み、そして
燃料富化条件の下で内燃機関を運転する際、未燃焼炭化
水素と一酸化炭素とを接触酸化し、かつ、有意量のアン
モニアを生成することなく窒素酸化物を接触還元するの
、に該予備合成パラジウム/タングステン化合物がI効
であることを特・黴とする改良された触媒。 (14) 支持体媒質がγ−アルミナで被覆されたモ
ノリスの基体である特許請求の範囲α3の触媒系。 α9 支持体媒質がr−アルミナのペレットである特許
請求の範囲(13の触媒系。 αG 支持体媒質が薄膜被覆を施された金属性の基体で
ある特許請求の範囲C13の触媒系。 αη 骸上流支持体部分の上にモリブデンも含まれる特
許請求の範囲峙の触媒系。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=23091440
Family Applications (1)
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JP57125605A Expired JPS609862B2 (ja) | 1981-07-20 | 1982-07-19 | 排気ガス処理用触媒 |
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US (1) | US4374103A (ja) |
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Also Published As
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