JPWO2010053163A1 - ディーゼル用排ガス浄化触媒及びディーゼル用排ガス浄化システム - Google Patents
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Abstract
優れた排ガス浄化性能、特には、優れたNOx浄化性能を達成する。ディーゼル用排ガス浄化触媒(1)は、基材(10)と、基材(10)上に形成された触媒層(20)とを含んでいる。触媒層(20)は、担体と、担体に担持された貴金属及び/又はその酸化物と、セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物とを含んでいる。このディーゼル用排ガス浄化触媒(1)は、脱硝触媒に対して排ガス流の上流側に配置して使用される。
Description
本発明は、排ガス浄化技術に関する。
近年、自動車等に対する排ガス規制が強化されてきている。そのため、これに対応すべく、排ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、及び窒素酸化物(NOx)等を効率的に浄化するための種々の排ガス浄化用触媒が開発されている(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、従来の排ガス浄化用触媒では、十分な排ガス浄化性能、特には、十分なNOx浄化性能を達成できない場合がある。
「触媒活用大事典」編集委員会(編)『触媒活用大事典』工業調査会(2004)
本発明の目的は、優れた排ガス浄化性能、特には、優れたNOx浄化性能を達成することにある。
本発明の第1側面によると、基材と、前記基材上に形成され、担体と、前記担体に担持された貴金属及び/又はその酸化物と、セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物とを含んだ触媒層とを具備し、脱硝触媒に対して排ガス流の上流側に配置して使用されるディーゼル用排ガス浄化触媒が提供される。
本発明の第2側面によると、第1側面に係るディーゼル用排ガス浄化触媒と、前記ディーゼル用排ガス浄化触媒を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを具備したディーゼル用排ガス浄化システムが提供される。
本発明者は、上記の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。その過程で、本発明者は、NOxを浄化する脱硝触媒は、ある特定の温度(以下、活性化温度という。例えば、約200℃)より低い温度では、十分なNOx浄化性能を達成できない場合があることを見出した。即ち、排出される排ガスの温度が比較的低いディーゼルエンジンを使用した場合、脱硝触媒は、十分なNOx浄化性能を達成できない可能性が高いことを見出した。そこで、本発明者は、以下の点に着目して、ディーゼル用排ガス浄化触媒の開発を行った。そして、脱硝触媒に対して排ガス流の上流側に、セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物を含んだ触媒を配置するという着想を得た。
セリウムは、他の元素と比較して、イオンの価数の変化が生じ易いという性質を有している。それゆえ、例えばセリウム酸化物において、Ce3+とCe4+との間での価数の変化が起こり易い。従って、セリウム酸化物は、周囲の酸素濃度の変動に応じて、以下の反応を生ずる。
2CeO2 → Ce2O3 + 1/2O2 …(1)
Ce2O3 + 1/2O2 → 2CeO2 …(2)
即ち、周囲の酸素濃度が低いときには、(1)の反応により、酸素を放出する。一方、周囲の酸素濃度が高いときには、(2)の反応により、酸素を吸収する。このように、セリウム酸化物は、酸素を可逆的に放出及び吸収することにより、周囲の酸素濃度を調節する性能を有している。この性能は、一般に、酸素貯蔵能と呼ばれている。
Ce2O3 + 1/2O2 → 2CeO2 …(2)
即ち、周囲の酸素濃度が低いときには、(1)の反応により、酸素を放出する。一方、周囲の酸素濃度が高いときには、(2)の反応により、酸素を吸収する。このように、セリウム酸化物は、酸素を可逆的に放出及び吸収することにより、周囲の酸素濃度を調節する性能を有している。この性能は、一般に、酸素貯蔵能と呼ばれている。
セリウム酸化物は、原子が密に詰まった結晶構造を有している。それゆえ、結晶中における酸素の拡散が生じ難いと考えられる。従って、上記の酸素の貯蔵及び放出は、セリウム酸化物の表面付近でのみ生じると予想される。
そこで、従来、酸素貯蔵材として、セリウム酸化物と他の金属酸化物との複合酸化物が用いられている。このような複合酸化物では、セリウムと他の金属元素との原子サイズの違いに起因して、結晶中に比較的大きな隙間が生じる。それゆえ、セリウム酸化物と比較して、結晶中における酸素の拡散が生じ易いと考えられる。従って、結晶の表面付近のみならず、結晶の内部も、酸素の貯蔵及び放出に寄与すると予測される。
本態様では、上述したように、セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物を使用する。この複合酸化物において、第3族及び/又は第4族元素は、酸素と強く結合していると考えられる。また、この第3族及び/又は第4族元素は、セリウムと比較して、価数の変化を生じ難いと予想される。それゆえ、熱エネルギーの小さな低温域(例えば、上記活性化温度より低い温度域)においては、上記(1)に対応した酸素の放出反応が、比較的生じ難いと予測される。即ち、本態様で使用する複合酸化物では、低温域において、酸素が結晶中に保持され易いと考えられる。
貯蔵された酸素と結合している元素の少なくとも一部は、電子受容性の高い4f軌道及び/又は5d軌道を有している。即ち、これら元素の少なくとも一部は、電子により占有されていないか又は1つの不対電子によってのみ占有されている4f軌道及び/又は5d軌道を有している。そして、NOxが有する電子により占有された軌道は、これら軌道との間で、結合性の分子軌道を形成することができると考えられる。従って、この場合、上記元素は、NOxを吸着するための吸着サイトとして機能し得る。即ち、この複合酸化物は、低温域において、NOx吸蔵材として機能し得る。
これに対し、熱エネルギーの大きな高温域(例えば、上記活性化温度以上の温度域)では、貯蔵されていた酸素が複合酸化物から放出されると考えられる。それゆえ、これら酸素と結合していた元素の価数が低下し、その電子受容性も低下すると予測される。即ち、これら元素とNOxとの結合が、比較的弱くなると予想される。また、高温域では、吸着されていたNOxの熱振動も活発になる。従って、この複合酸化物は、高温域において、貯蔵されていた酸素のみならず、吸着していたNOxをも放出すると考えられる。
以上のように、本態様に係る複合酸化物は、低温域(例えば、上記活性化温度より低い温度域)においてNOxを吸着し、且つ高温域(例えば、上記活性化温度以上の温度域)においてNOxを放出する機能を有することが予測される。そこで、本発明者は、この複合酸化物を含んだ触媒を、脱硝触媒に対して排ガスの上流側に配置することにより、脱硝触媒の上述した問題点を解消できると考えた。
即ち、排ガスの温度が低いときには、排ガス中のNOxは、上流側に配置された触媒に吸着される。そして、排ガスの温度が上昇すると、上流側に配置された触媒に吸着されていたNOxが放出され、下流側に配置された脱硝触媒に流入する。即ち、脱硝触媒には、比較的高い温度、例えば上記活性化温度以上の温度の排ガスが主に流入する。従って、脱硝触媒は、従来と比較してより広い温度範囲で、優れたNOx浄化性能を発揮することができる。
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面を通じて同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、ここでは、「複合酸化物」とは、複数の酸化物が単に物理的に混合されたものではなく、複数の酸化物が固溶体を形成しているものを意味することとする。
図1は、本発明の一態様に係るディーゼル用排ガス浄化触媒を概略的に示す断面図である。図2は、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒を用いたディーゼル用排ガス浄化システムの一例を示す概略図である。
図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒1は、基材10と、基材10上に形成された触媒層20とを含んでいる。この触媒1は、図2に示すように、脱硝触媒2に対して排ガス流の上流側に配置して使用する。即ち、図2に示すディーゼル用排ガス浄化システムS1は、触媒1と、触媒1を通過した排ガスが供給される脱硝触媒2とを含んでいる。
基材10としては、例えば、モノリスハニカム型の基材を使用する。典型的には、基材10は、コージェライトなどのセラミックス製である。
触媒層20は、担体と、担体に担持された貴金属及び/又はその酸化物と、セリウム(Ce)と1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物とを含んでいる。
担体は、貴金属及び/又はその酸化物の比表面積を増大させると共に、反応による発熱を消散させて貴金属及び/又はその酸化物のシンタリングを抑制する役割を担っている。担体は、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも1つの元素を含んでいる。典型的には、担体として、アルミナ、チタニア、ジルコニア及びシリカなどの酸化物を使用する。
貴金属及び/又はその酸化物は、排ガス浄化反応、特には、HC及びCOの酸化反応を触媒する役割を担っている。この貴金属としては、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)などの白金族元素を使用する。なお、貴金属として、複数種の元素を使用してもよい。
セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物は、上述したように、低温域において排ガス中のNOxを吸着し、高温域においてNOxを放出する役割を担っている。先に述べた通り、触媒1の下流側に配置される脱硝触媒2は、上述した活性化温度(例えば200℃)より低い温度域では、優れたNOx浄化性能を発揮することができない。これに対し、上記複合酸化物を備えた触媒1をその上流側に配置すると、排ガスの温度が十分に高くなるまで、排ガス中のNOxを触媒1中に保持することが可能となる。従って、脱硝触媒2のNOx浄化性能を、見かけ上向上させることが可能となる。
上記複合酸化物に含まれるセリウム以外の第3族元素としては、例えば、イットリウム(Y)、ランタノイド及び/又はアクチノイドを使用する。ランタノイドとしては、例えば、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)及び/又はネオジム(Nd)を使用する。第4族元素としては、例えば、チタン(Ti)及び/又はジルコニウム(Zr)を使用する。なお、上記複合酸化物は、バリウム(Ba)及び/又はアルミニウム(Al)を更に含んでいてもよい。
上記複合酸化物は、典型的には、セリウムと、セリウムを除く1以上のランタノイド及び/又はアクチノイドとの複合酸化物である。例えば、上記複合酸化物は、セリウムとプラセオジムとの複合酸化物、又は、セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物である。上記複合酸化物に占めるセリウムの割合は、例えば、酸化物換算で55質量%乃至95質量%の範囲内とし、典型的には、酸化物換算で70質量%乃至90質量%の範囲内とする。この割合を変化させることにより、NOxの放出が起こる温度を適宜調整することが可能である。即ち、この割合を変化させることにより、触媒1と組み合わせて使用する脱硝触媒2の活性化温度に適合した温度で、触媒1からNOxを放出させることが可能となる。
上記複合酸化物は、例えば、150m2/g以上の比表面積を有している。上記複合酸化物は、例えば180m2/g以上、典型的には200m2/g以上の比表面積を有している。即ち、上記複合酸化物は、比較的高い比表面積を有している。そのため、排ガス中のNOxとの接触面積が大きく、その吸着が生じ易い。
なお、この「比表面積」は、77.4Kで測定したN2吸着等温線から得ることができる。具体的には、まず、77.4K(窒素の沸点)の窒素ガス中で、窒素ガスの圧力P(mmHg)を徐々に高めながら、各圧力P毎に、活性炭の窒素ガス吸着量(mL/mL)を測定する。次いで、圧力P(mmHg)を窒素ガスの飽和蒸気圧P0(mmHg)で除した値を相対圧力P/P0として、各相対圧力P/P0に対する窒素ガス吸着量をプロットすることにより吸着等温線を得る。その後、この吸着等温線をもとにBETプロットを作成し、BET比表面積を求める。このようにして、上記の「比表面積」を得る。
上記複合酸化物は、貴金属及び/又はその酸化物と共に、担体に担持されていてもよい。こうすると、上記複合酸化物の見かけ上の比表面積を向上させることができる。即ち、上記複合酸化物のNOx吸着性能を、更に向上させることができる。
触媒層20に占める上記複合酸化物の質量比は、例えば、10質量%乃至85質量%とする。この量が小さいと、優れたNOx吸着性能を達成できない場合がある。この量が大きいと、優れたHC及びCO浄化性能を達成できない場合がある。
触媒層20は、ゼオライトを更に含んでいてもよい。ゼオライトは、高い比表面積を有し、排ガス中のHCを吸着する性能に優れている。従って、ゼオライトを含有させることにより、触媒1のHC浄化性能を更に向上させることができる。このゼオライトとしては、例えば、βタイプのゼオライト(βゼオライト)、モルデナイト、ZSM−5又はこれらの混合物を使用する。なお、触媒層20に占めるゼオライトの割合は、例えば40質量%乃至80質量%の範囲内とし、典型的には50質量%乃至80質量%の範囲内とする。
触媒層20は、バインダを更に含んでいてもよい。バインダは、担体粒子同士の結合及び担体粒子と貴金属及び/又はその酸化物との結合をより強固にして、触媒1の耐久性を向上させる役割を担っている。バインダとしては、例えば、アルミナゾル、チタニアゾル又はシリカゾルを使用する。
触媒層20は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。
図3は、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒の一変形例を概略的に示す断面図である。図3に示すディーゼル用排ガス浄化触媒1は、触媒層20が、基材10上に形成された第1触媒層20Aと、第1触媒層20A上に形成された第2触媒層20Bとを含んでいることを除いては、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒と同様の構成を有している。
図3は、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒の一変形例を概略的に示す断面図である。図3に示すディーゼル用排ガス浄化触媒1は、触媒層20が、基材10上に形成された第1触媒層20Aと、第1触媒層20A上に形成された第2触媒層20Bとを含んでいることを除いては、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒と同様の構成を有している。
これら触媒層20A及び20Bでは、担体、貴金属及び/又はその酸化物、上記複合酸化物、ゼオライト及びバインダ等の各成分の種類及び単位容積当りの含有量等が互いに異なっている。これにより、触媒1のNOx吸着性能、排ガス浄化性能、及び、触媒1の下流側に配置される脱硝触媒2の見かけ上のNOx浄化性能を最適化することができる。
第1触媒層20Aと第2触媒層20Bとは、例えば、基材の単位容積当りの上記複合酸化物の含量(以下、複合酸化物含量ともいう)が互いに異なっている。触媒1のNOxの浄化性能を重視する場合には、典型的には、以下の構成を採用する。即ち、第2触媒層20Bは、第1触媒層20Aと比較して、基材の単位容積当りの上記複合酸化物の含量をより多くする。なお、この場合、第1触媒層20Aは、上記複合酸化物を含んでいなくてもよい。
第2触媒層20Bの複合酸化物含量が、第1触媒層20Aのそれと比較してより多い場合、各層は、以下のような役割を主に担っている。即ち、第2触媒層20Bは、主に、NOxの吸着及び浄化に寄与する。また、第1触媒層20Aは、主に、CO及びHCの浄化に寄与する。
第2触媒層20Bの複合酸化物含量が、第1触媒層20Aのそれと比較してより多い場合、以下のような利点がある。即ち、第2触媒層20Bは、第1触媒層20Aと比較して、排ガス中のNOx分子との接触を生じ易い。そして、第2触媒層20Bには、上記の複合酸化物が比較的多量に存在するため、この複合酸化物とNOx分子との接触が生じ易い。それゆえ、この場合、触媒のNOx浄化性能が向上する。また、CO分子は、そのサイズが比較的小さい。それゆえ、排ガス中のCO分子の多くは、第2触媒層20Bを通過して、第1触媒層20Aにおいて反応すると考えられる。従って、上記のような構成を採用した場合であっても、優れたCO浄化性能を維持することが可能である。
なお、触媒1のNOxの浄化性能を重視する場合、第1触媒層20Aの複合酸化物含量に対する第2触媒層20Bの複合酸化物含量の比は、例えば1.5乃至9.0の範囲内とし、典型的には1.5乃至4.0の範囲内とする。
図4は、図1に示すディーゼル用排ガス浄化触媒の他の変形例を概略的に示す断面図である。
この触媒1は、排ガスが供給される第1部分P1と、第1部分P1を通過した排ガスが供給される第2部分P2とを含んでいる。即ち、第1部分P1は、排ガス流の上流側に位置し、第2部分P2は、排ガス流の下流側に位置している。この触媒1も、図2に示すように、脱硝触媒2に対して排ガス流の上流側に配置して使用する。
この例では、第1部分P1と第2部分P2とは、単位容積当りの上記複合酸化物の含量が互いに異なっている。典型的には、第1部分P1は、第2部分P2と比較して、単位容積当りの上記複合酸化物の含量がより少ない。この場合、第1部分P1は、上記複合酸化物を含んでいなくてもよい。
上記複合酸化物の吸着サイトがディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(PM)等により覆われると、上記複合酸化物のNOx吸着性能が低下する。この現象は、排ガス流の上流側に位置する第1部分P1において特に顕著である。また、この第1部分P1は、第2部分P2と比較して、熱負荷がより高い。そのため、上記複合酸化物は、排ガス流の下流側に位置する第2部分P2により多く含ませることが有利である。
また、触媒1の第1部分P1においてPMをある程度浄化することにより、単位容積当りの上記複合酸化物の含量がより多い第2部分P2において、PMの吸着及びPMによる目詰まり等によるNOx吸着性能の低下を生じ難くすることができる。また、こうすると、第1部分P1においてCO及びHCの多くが浄化された排ガスが第2部分P2に流入する。従って、このような構成を採用することにより、脱硝触媒2の見かけ上のNOx浄化性能を、更に向上させることができる。
第1部分P1の複合酸化物含量に対する第2部分P2の複合酸化物含量の比は、例えば1.5乃至9.0の範囲内とし、典型的には4.0乃至9.0の範囲内とする。
図5は、図2に示すディーゼル用排ガス浄化システムの一変形例を示す概略図である。図6は、図2に示すディーゼル用排ガス浄化システムの他の変形例を示す概略図である。
図5に示すシステムS2は、ディーゼル酸化触媒100と、ディーゼル酸化触媒100を通過した排ガスが供給される上記ディーゼル用排ガス浄化触媒1と、ディーゼル用排ガス浄化触媒1を通過した上記排ガスが供給される脱硝触媒300とを含んでいる。即ち、このシステムS2では、ディーゼル用排ガス浄化触媒1を、ディーゼル酸化触媒100と脱硝触媒300との間に配置している。
ディーゼル用排ガス浄化触媒1は、上記複合酸化物を含んでいるため、脱硝触媒300の活性化温度、例えば200℃より低い温度域において、排ガス中のNOxを吸着することができる。従って、排ガスの温度が十分に高くなるまで、排ガス中のNOxをディーゼル用排ガス浄化触媒1中に保持することができる。それゆえ、このような構成を採用することにより、脱硝触媒300の見かけ上のNOx浄化性能を向上させることができる。
また、上述した通り、ディーゼル用排ガス浄化触媒1には、ディーゼル酸化触媒100を通過した排ガスが供給される。この場合、ディーゼル用排ガス浄化触媒1には、ディーゼル酸化触媒100によってPMが少なくとも部分的に除去された排ガスが供給される。それゆえ、PMの吸着及びPMによる目詰まり等によるディーゼル用排ガス浄化触媒1のNOx吸着性能の低下が生じ難い。即ち、脱硝触媒300の見かけ上のNOx浄化性能を向上させることができる。
図6に示すシステムS3は、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)400を更に備えている。DPFは、ディーゼルエンジンから排出されるPMを浄化する役割を担っている。DPFとしては、例えば、ウォールフロー型ハニカムを使用する。
システムS3では、DPF400は、ディーゼル酸化触媒100とディーゼル用排ガス浄化触媒1との間に配置されている。このシステムS3では、排ガスは、ディーゼル用排ガス浄化触媒1に供給される前に、DPF400を通過する。それゆえ、ディーゼルエンジンから排出されるPMは、ディーゼル酸化触媒100に加えて、DPF400においても浄化される。それゆえ、PMの吸着等によるディーゼル用排ガス浄化触媒1のNOx吸着性能の低下は、更に生じ難い。即ち、脱硝触媒300の見かけ上のNOx浄化性能が、更に向上する。
なお、ディーゼル用排ガス浄化システムは、ディーゼル用排ガス浄化触媒1と、ディーゼル用排ガス浄化触媒1を通過した排ガスが供給されるディーゼル酸化触媒100と、ディーゼル酸化触媒100を通過した上記排ガスが供給される脱硝触媒300とを含んでいてもよい。また、このシステムは、ディーゼル酸化触媒100と脱硝触媒300との間に、DPFを更に備えていてもよい。
<例1:触媒C1の製造>
100gのアルミナと、100gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液とを混合した。これを250℃で乾燥させ、その後、空気中、500℃で、3時間に亘って焼成を行った。このようにして、触媒粉末を得た。以下、これを「触媒粉末A」と呼ぶ。
100gのアルミナと、100gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液とを混合した。これを250℃で乾燥させ、その後、空気中、500℃で、3時間に亘って焼成を行った。このようにして、触媒粉末を得た。以下、これを「触媒粉末A」と呼ぶ。
セリウムとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で、90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、150m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物A」と呼ぶ。
100gの触媒粉末Aと、50gの複合酸化物Aと、50gのアルミナゾルと、100gの純水とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーA」と呼ぶ。
0.035Lの容積を有したモノリスハニカム担体にスラリーAをコートした。これを250℃で1時間に亘って乾燥させ、その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C1」と呼ぶ。
<例2:触媒C2の製造>
まず、100gのアルミナと、50gの複合酸化物Aと、50gのアルミナゾルと、100gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーB」と呼ぶ。
まず、100gのアルミナと、50gの複合酸化物Aと、50gのアルミナゾルと、100gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーB」と呼ぶ。
次いで、スラリーAの代わりにスラリーBを使用したこと以外は、触媒C1について述べたのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C2」と呼ぶ。
<例3:触媒C3の製造(比較例)>
まず、100gの触媒粉末Aと、50gのアルミナゾルと、100gの純水とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーC」と呼ぶ。
まず、100gの触媒粉末Aと、50gのアルミナゾルと、100gの純水とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーC」と呼ぶ。
次いで、スラリーAの代わりにスラリーCを使用したこと以外は、触媒C1について述べたのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C3」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C1乃至C3を電気炉耐久試験に供した。具体的には、触媒C1乃至C3を、5時間に亘って、空気中、750℃で加熱した。
触媒C1乃至C3を電気炉耐久試験に供した。具体的には、触媒C1乃至C3を、5時間に亘って、空気中、750℃で加熱した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3を、400℃に加熱して、前処理を行った。その後、モデルガス装置を用いて、これら触媒C1乃至C3を、2分間に亘ってリーン雰囲気においた。そして、その間におけるNOx吸着量を測定した。なお、この測定は、200℃で行った。その結果を図7に示す。
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3を、400℃に加熱して、前処理を行った。その後、モデルガス装置を用いて、これら触媒C1乃至C3を、2分間に亘ってリーン雰囲気においた。そして、その間におけるNOx吸着量を測定した。なお、この測定は、200℃で行った。その結果を図7に示す。
図7は、ディーゼル用排ガス浄化触媒のNOx吸着量の測定結果を示すグラフである。
図7から分かるように、触媒C1及びC2は、触媒C3と比較して、遥かに優れたNOx吸着性能を有していた。具体的には、触媒C1及びC2は、200℃において、NO2換算で500mg/L−NO2以上のNOx吸着量を有していた。これら吸着量は、例えば、エンジンを始動させた直後において排出されるNOxのほぼ全量を吸着するのに十分である。なお、触媒C2は、触媒C1と比較して、より優れたNOx吸着性能を有していた。
<HC及びCO浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3を室温から400℃まで昇温しながら、これら触媒に、HC及びCOを含んだモデルガスを流した。そして、入りガス中のHC又はCOの総量と、出ガス中のHC又はCOの総量とを求めた。次いで、入りガス中のHC又はCOの総量に対する入りガス中のHC又はCOの総量と出ガス中のHC又はCOの総量との差を計算することにより、HC及びCO浄化率を測定した。その結果を図8に示す。
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3を室温から400℃まで昇温しながら、これら触媒に、HC及びCOを含んだモデルガスを流した。そして、入りガス中のHC又はCOの総量と、出ガス中のHC又はCOの総量とを求めた。次いで、入りガス中のHC又はCOの総量に対する入りガス中のHC又はCOの総量と出ガス中のHC又はCOの総量との差を計算することにより、HC及びCO浄化率を測定した。その結果を図8に示す。
図8は、ディーゼル用排ガス浄化触媒のHC及びCO浄化率の測定結果を示すグラフである。
図8から分かるように、触媒C2は、触媒C3とほぼ同等のHC及びCO浄化性能を有していた。また、触媒C1は、触媒C3と比較してHC及びCO浄化率が若干低かったものの、優れたHC及びCO浄化性能を有していた。
図8から分かるように、触媒C2は、触媒C3とほぼ同等のHC及びCO浄化性能を有していた。また、触媒C1は、触媒C3と比較してHC及びCO浄化率が若干低かったものの、優れたHC及びCO浄化性能を有していた。
<NOx浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C1乃至C3の各々と、触媒C1乃至C3の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。
上記耐久試験後の触媒C1乃至C3の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C1乃至C3の各々と、触媒C1乃至C3の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。
その後、これらシステムの各々について、NOx浄化率を測定した。その結果、触媒C1を用いたシステムは、触媒C3を用いたシステムと比較して、より高いNOx浄化率を有していた。また、触媒C2を用いたシステムは、触媒C1を用いたシステムと比較して、更に高いNOx浄化率を有していた。
以上の結果から、触媒C1及びC2は、触媒C3と比較して、脱硝触媒のNOx浄化性能を向上させる機能がより優れていることが分かった。特に、触媒C2は、触媒C1と比較して、この機能が更に優れていることが分かった。
≪複合酸化物の組成の影響≫
<例4:触媒C4の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox1」と呼ぶ。
<例4:触媒C4の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox1」と呼ぶ。
20gのアルミナと、120gの複合酸化物Ox1と、135gのゼオライトと、100gのアルミナゾルと、100gの純水と、8gの白金を含んだ硝酸白金溶液と、4gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム溶液と、2gのロジウムを含んだ硝酸ロジウム溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS1」と呼ぶ。
0.035Lの容積を有したモノリスハニカム担体に、スラリーS1をコートした。これを250℃で1時間に亘って乾燥させ、その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C4」と呼ぶ。
<例5:触媒C5の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、100m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox2」と呼ぶ。
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、100m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox2」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox2を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C5」と呼ぶ。
<例6:触媒C6の製造>
セリウムとジルコニウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で80質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、80m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox3」と呼ぶ。
セリウムとジルコニウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で80質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、80m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox3」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox3を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C6」と呼ぶ。
<例7:触媒C7の製造>
セリウムとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、190m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox4」と呼ぶ。
セリウムとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、190m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox4」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox4を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C7」と呼ぶ。
<例8:触媒C8の製造>
セリウムとランタンとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、165m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox5」と呼ぶ。
セリウムとランタンとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、165m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox5」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox5を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C8」と呼ぶ。
<例9:触媒C9の製造>
セリウムとジルコニウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で80質量%とした。この複合酸化物に占めるジルコニウムの割合は、酸化物換算で10質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、150m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox6」と呼ぶ。
セリウムとジルコニウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で80質量%とした。この複合酸化物に占めるジルコニウムの割合は、酸化物換算で10質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、150m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox6」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox6を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C9」と呼ぶ。
<例10:触媒C10の製造>
セリウムとプラセオジムとネオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるプラセオジムの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、145m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox7」と呼ぶ。
セリウムとプラセオジムとネオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるプラセオジムの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、145m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox7」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox7を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C10」と呼ぶ。
<例11:触媒C11の製造>
セリウムとプラセオジムとイットリウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるプラセオジムの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、130m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox8」と呼ぶ。
セリウムとプラセオジムとイットリウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるプラセオジムの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、130m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox8」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox8を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C11」と呼ぶ。
<例12:触媒C12の製造>
セリウムとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox9」と呼ぶ。
セリウムとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox9」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに、78gの複合酸化物Ox9と、BaO2換算で6gの酢酸バリウムと、30gのアルミナとを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C12」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C4乃至C12の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
触媒C4乃至C12の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C4乃至C12のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
上記耐久試験後の触媒C4乃至C12のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
<排ガス浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C4乃至C12の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C4乃至C12の各々と、触媒C4乃至C12の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
上記耐久試験後の触媒C4乃至C12の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C4乃至C12の各々と、触媒C4乃至C12の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
表1は、触媒C4乃至C12の物性を纏めた表である。表1中、「貴金属」の各列には、基材の単位容積当りの貴金属の質量を記載している。表1中、「位置」の列には、各触媒と脱硝触媒との位置関係を記載している。例えば、この列における「上流」とは、各触媒が脱硝触媒に対して排ガス流の上流側に配置されていることを意味している。また、表1中、「SSA」の列には、各触媒が含んでいる複合酸化物の比表面積を記載している。そして、表1中、「SS」とは、複合酸化物が固溶体を形成していることを意味している。
表1から分かるように、セリウムとプラセオジムとを含んだ複合酸化物を用いると、特に優れたNOx吸着性能及びNOx浄化性能を達成することができた。また、比表面積が130m2/g以上である複合酸化物を用いると、特に優れたNOx吸着性能及びNOx浄化性能を達成することができた。そして、バリウムを更に含有させることにより、NOx吸着性能及びNOx浄化性能を向上させ得ることが分かった。これは、バリウムがNOxを化学吸着する機能を有しているためであると推測される。
≪コート組成の影響≫
<例13:触媒C13の製造>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに30gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに225gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C13」と呼ぶ。
<例13:触媒C13の製造>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに30gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに225gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C13」と呼ぶ。
<例14:触媒C14の製造>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに105gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに150gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C14」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに105gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに150gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C14」と呼ぶ。
<例15:触媒C15の製造>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに180gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに75gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C15」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに180gの複合酸化物Ox1を用いると共に、200gのゼオライトの代わりに75gのゼオライトを用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C15」と呼ぶ。
<例16:触媒C16の製造>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに255gの複合酸化物Ox1を用いると共に、ゼオライトを省略したことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C16」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに255gの複合酸化物Ox1を用いると共に、ゼオライトを省略したことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C16」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C13乃至C16の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
触媒C13乃至C16の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C13乃至C16のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
上記耐久試験後の触媒C13乃至C16のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
<排ガス浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C13乃至C16の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C13乃至C16の各々と、触媒C13乃至C16の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
上記耐久試験後の触媒C13乃至C16の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C13乃至C16の各々と、触媒C13乃至C16の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
表2は、触媒C13乃至C16及び触媒C4の物性を纏めた表である。表2における各記載の意味は、表1におけるそれと同じである。
表2から分かるように、ゼオライトの含有量を多くすると、HCの浄化性能が向上した。
≪触媒層の構成の影響≫
<例17:触媒C17の製造>
10gのアルミナと、90gの複合酸化物Ox1と、67.5gのゼオライトと、50gのアルミナゾルと、50gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液と、2gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム溶液と、1gのロジウムを含んだ硝酸ロジウム溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS2」と呼ぶ。
<例17:触媒C17の製造>
10gのアルミナと、90gの複合酸化物Ox1と、67.5gのゼオライトと、50gのアルミナゾルと、50gの純水と、4gの白金を含んだ硝酸白金溶液と、2gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム溶液と、1gのロジウムを含んだ硝酸ロジウム溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS2」と呼ぶ。
90gの複合酸化物Ox1の代わりに30gの複合酸化物Ox1を用いたことを除いては、スラリーS2と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS3」と呼ぶ。
0.035Lの容積を有したモノリスハニカム担体にスラリーS2をコートした。これを250℃で1時間に亘って乾燥させ、その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、基材上に、第1触媒層を形成した。
その後、第1触媒層上に、スラリーS3をコートした。これを250℃で1時間に亘って乾燥させ、その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、第1触媒層上に、第2触媒層を形成した。
以上のようにして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C17」と呼ぶ。
<例18:触媒C18の製造(参考例)>
90gの複合酸化物Ox1の代わりに60gの複合酸化物Ox1を用いたことを除いては、スラリーS2と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS4」と呼ぶ。
90gの複合酸化物Ox1の代わりに60gの複合酸化物Ox1を用いたことを除いては、スラリーS2と同様にして、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS4」と呼ぶ。
スラリーS2及びS3の代わりに、スラリーS4を用いたことを除いては、触媒C17と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C18」と呼ぶ。
<例19:触媒C19の製造>
スラリーS2の代わりにスラリーS3を用いると共に、スラリーS3の代わりにスラリーS2を用いたことを除いては、触媒C17と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C19」と呼ぶ。
スラリーS2の代わりにスラリーS3を用いると共に、スラリーS3の代わりにスラリーS2を用いたことを除いては、触媒C17と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C19」と呼ぶ。
<例20:触媒C20の製造>
スラリーS3を、0.035Lの容積を有したモノリスハニカム担体基材の上流端から50%の位置までコートして、250℃で1時間に亘って乾燥させた。続いて、スラリーS2を上記基材の下流端から50%の位置までコートして、250℃で1時間に亘って乾燥させた。その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C20」と呼ぶ。
スラリーS3を、0.035Lの容積を有したモノリスハニカム担体基材の上流端から50%の位置までコートして、250℃で1時間に亘って乾燥させた。続いて、スラリーS2を上記基材の下流端から50%の位置までコートして、250℃で1時間に亘って乾燥させた。その後、500℃で1時間に亘って焼成した。このようにして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C20」と呼ぶ。
<例21:触媒C21の製造(参考例)>
スラリーS2及びS3の代わりに、スラリーS4を用いたことを除いては、触媒C20と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C21」と呼ぶ。
スラリーS2及びS3の代わりに、スラリーS4を用いたことを除いては、触媒C20と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C21」と呼ぶ。
<例22:触媒C22の製造>
スラリーS2の代わりにスラリーS3を用いると共に、スラリーS3の代わりにスラリーS2を用いたことを除いては、触媒C20と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C22」と呼ぶ。
スラリーS2の代わりにスラリーS3を用いると共に、スラリーS3の代わりにスラリーS2を用いたことを除いては、触媒C20と同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C22」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C17乃至C22の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
触媒C17乃至C22の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C17乃至C22のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
上記耐久試験後の触媒C17乃至C22のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
<排ガス浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C17乃至C22の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C17乃至C22の各々と、触媒C17乃至C22の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
上記耐久試験後の触媒C17乃至C22の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C17乃至C22の各々と、触媒C17乃至C22の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
表3は、触媒C17乃至C19の物性を纏めた表である。表4は、触媒C20乃至C22の物性を纏めた表である。表3及び4における各記載の意味は、表1におけるそれと同じである。
表3から分かるように、第2触媒層の複合酸化物含量を多くすることにより、NOx吸着性能及びNOx浄化性能を向上させることができた。
表4から分かるように、第2部分の複合酸化物含量を多くすることにより、NOx吸着性能及びNOx浄化性能を向上させることができた。
≪複合酸化物の比表面積の影響≫
<例23:触媒C23の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、120m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox10」と呼ぶ。
<例23:触媒C23の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、120m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox10」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox10を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C23」と呼ぶ。
<例24:触媒C24の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、150m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox11」と呼ぶ。
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、150m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox11」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox11を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C24」と呼ぶ。
<例25:触媒C25の製造>
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、210m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox12」と呼ぶ。
セリウムとランタンとプラセオジムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。また、この複合酸化物に占めるランタンの割合は、酸化物換算で5質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、210m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox12」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox12を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C25」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C23乃至C25の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
触媒C23乃至C25の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C23乃至C25のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
上記耐久試験後の触媒C23乃至C25のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
<排ガス浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C23乃至C25の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C23乃至C25の各々と、触媒C23乃至C25の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
上記耐久試験後の触媒C23乃至C25の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C23乃至C25の各々と、触媒C23乃至C25の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
表5は、触媒C23乃至C25及び触媒C4の物性を纏めた表である。表5における各記載の意味は、表1におけるそれと同じである。
表5から分かるように、複合酸化物の比表面積を大きくすると、NOx吸着量及び排ガス浄化性能が向上した。
≪その他の比較例≫
<例26:触媒C26の製造(比較例)>
触媒粉末P1を省略したことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C26」と呼ぶ。
<例26:触媒C26の製造(比較例)>
触媒粉末P1を省略したことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C26」と呼ぶ。
<例27:触媒C27の製造(比較例)>
比表面積が180m2/gであるアルミナを準備した。以下、このアルミナを「アルミナA1」と呼ぶ。
比表面積が180m2/gであるアルミナを準備した。以下、このアルミナを「アルミナA1」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gのアルミナA1を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C27」と呼ぶ。
<例28:触媒C28の製造(比較例)>
セリウムとアルミニウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox13」と呼ぶ。
セリウムとアルミニウムとの複合酸化物を調製した。この複合酸化物に占めるセリウムの割合は、酸化物換算で90質量%とした。得られた複合酸化物の比表面積は、180m2/gであった。以下、この複合酸化物を「複合酸化物Ox13」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに120gの複合酸化物Ox13を用いたことを除いては、触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C28」と呼ぶ。
<例29:触媒C29の製造(比較例)>
先に説明したのと同様にして、触媒C4と同様の構成を有したディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C29」と呼ぶ。後述するように、この触媒C29は、脱硝触媒の下流側に配置して用いた。
先に説明したのと同様にして、触媒C4と同様の構成を有したディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C29」と呼ぶ。後述するように、この触媒C29は、脱硝触媒の下流側に配置して用いた。
<例30:触媒C30の製造(比較例)>
120gの複合酸化物Ox1の代わりに、108gのセリウム酸化物と6gのランタン酸化物と6gのプラセオジム酸化物との混合物を用いたことを除いては、先に触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C30」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに、108gのセリウム酸化物と6gのランタン酸化物と6gのプラセオジム酸化物との混合物を用いたことを除いては、先に触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C30」と呼ぶ。
<例31:触媒C31の製造(比較例)>
比表面積が150m2/gであるセリウム酸化物を準備した。以下、このセリウム酸化物を「セリアC1」と呼ぶ。
比表面積が150m2/gであるセリウム酸化物を準備した。以下、このセリウム酸化物を「セリアC1」と呼ぶ。
120gの複合酸化物Ox1の代わりに、120gのセリアC1を用いたことを除いては、先に触媒C4について説明したのと同様にして、ディーゼル用排ガス浄化触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C31」と呼ぶ。
<耐久試験>
触媒C26乃至C31の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
触媒C26乃至C31の各々を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の耐久試験に供した。
<NOx吸着性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C26乃至C31のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
上記耐久試験後の触媒C26乃至C31のNOx吸着性能を、先に触媒C1乃至C3について先に述べたのと同様の方法により評価した。
<排ガス浄化性能の評価>
上記耐久試験後の触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々と、触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。また、対照のため、脱硝触媒と、脱硝触媒を通過した排ガスが供給される触媒C29とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
上記耐久試験後の触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々を用いて、図2を参照しながら説明したディーゼル用排ガス浄化システムを製造した。即ち、触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々と、触媒C26乃至C28並びにC30及び31の各々を通過した排ガスが供給される脱硝触媒とを備えたシステムを製造した。また、対照のため、脱硝触媒と、脱硝触媒を通過した排ガスが供給される触媒C29とを備えたシステムを製造した。その後、これらシステムの各々について、先に触媒C4乃至C12を含んだシステムについて説明したのと同様にして、200℃におけるCO、HC及びNOxの浄化率を測定した。
表6は、触媒C26乃至C31及び触媒C4の物性を纏めた表である。表6中、「MIX」とは、複数の酸化物の混合物を用いたことを意味している。表6中のその他の記載の意味は、表1におけるそれと同じである。
表6から分かるように、貴金属を省略した場合、NOx吸着量及び排ガス浄化性能が低かった。セリウムを省略した場合、NOx吸着量並びにCO及びNOxの浄化性能が低かった。セリウムと第3族及び/又は第4族以外の元素との複合酸化物を用いた場合、NOx吸着量及びNOxの浄化性能が低かった。触媒を脱硝触媒の下流側に配置した場合、排ガス浄化性能が低かった。複合酸化物の代わりに複数の酸化物の混合物を用いた場合、NOx吸着量並びにCO及びNOxの浄化性能が低かった。また、複合酸化物の代わりにセリウムの単純酸化物を用いた場合、NOx吸着量及び排ガス浄化性能が低かった。
更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。
Claims (11)
- 基材と、
前記基材上に形成され、担体と、前記担体に担持された貴金属及び/又はその酸化物と、セリウムと1以上の第3族及び/又は第4族元素との複合酸化物とを含んだ触媒層と
を具備し、脱硝触媒に対して排ガス流の上流側に配置して使用されるディーゼル用排ガス浄化触媒。 - 排ガスが供給される第1部分と、前記第1部分を通過した前記排ガスが供給される第2部分とを含み、前記第1部分は、前記第2部分と比較して、単位容積当りの前記複合酸化物の含量がより少ない請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記触媒層は、前記基材上に形成された第1触媒層と、前記第1触媒層上に形成され、前記第1触媒層と比較して、単位容積当りの前記複合酸化物の含量がより多い第2触媒層とを含んでいる請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記複合酸化物は前記第3族元素を含み、前記第3族元素はランタノイド及び/又はアクチノイドである請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記複合酸化物は前記第3族元素を含み、前記第3族元素はランタン及び/又はプラセオジムである請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記複合酸化物に占める前記セリウムの割合は、酸化物換算で55質量%乃至95質量%の範囲内である請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記複合酸化物は150m2/g以上の比表面積を有している請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 前記触媒層は、ゼオライトを更に含んでいる請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒。
- 請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒と、
前記ディーゼル用排ガス浄化触媒を通過した排ガスが供給される脱硝触媒と
を具備したディーゼル用排ガス浄化システム。 - ディーゼル酸化触媒と、
前記ディーゼル酸化触媒を通過した排ガスが供給される請求項1に記載のディーゼル用排ガス浄化触媒と、
前記ディーゼル用排ガス浄化触媒を通過した前記排ガスが供給される脱硝触媒と
を具備したディーゼル用排ガス浄化システム。 - 前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル用排ガス浄化触媒との間にディーゼルパティキュレートフィルタを更に具備した請求項10に記載のディーゼル用排ガス浄化システム。
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