JPWO2010071205A1 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
この排ガス浄化用触媒1は、基材10と、基材10上に形成された触媒層20とを備えている。
パラジウム及び/又は白金は、典型的には、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナ上に担持されている。このパラジウム及び/又は白金は、HC及びCOの酸化反応並びにNOxの還元反応を触媒する役割を担っている。
まず、触媒層20の表面と触媒層20の基材10側の面との間を350等分して得られる350個の面を考える。そして、これら350個の面と触媒層20の主面に垂直な直線との350個の交点を考える。以下、これら350個の交点を、点Pi(i=1,2,…,350;以下同様)と呼ぶ。
この排ガス浄化用触媒1は、基材10と、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。この第1触媒層20Aは、図1を参照しながら説明した触媒層20と同様の構成を有している。即ち、この排ガス浄化用触媒1は、第2触媒層20Bを更に備えていること以外は、図1を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒と同様の構成を有している。
第2触媒層20Bは、典型的には、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを含んでいない。第2触媒層20Bは、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを含んでいてもよい。但し、この場合、典型的には、第2触媒層20Bにおける基材10の単位容積当りのアルカリ土類金属元素の含有量は、第1触媒層20Aにおける基材10の単位容積当りのアルカリ土類金属元素の含有量と比較してより少なくする。
この排ガス浄化用触媒1は、基材10と、基材10上に形成された第2触媒層20Bと、第2触媒層20B上に形成された第1触媒層20Aとを含んでいる。即ち、この排ガス浄化用触媒1は、第1触媒層20Aと第2触媒層20Bとの積層順が逆転していること以外は、図2を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒と同様の構成を有している。
アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを、以下のようにして調製した。即ち、まず、硝酸アルミニウムとアルカリ土類金属元素の炭酸塩とクエン酸とを含んだ混合水溶液を準備した。次に、この混合水溶液に、ヒドラジンを添加した。その後、反応系を70℃で24時間に亘って攪拌し、沈殿物を得た。この沈殿物を濾別し、得られた濾過ケークを乾燥させた。次いで、得られた固体を、900℃で5時間に亘って焼成した。このようにして、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを得た。
10質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA1」と呼ぶ。
0.1質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA2」と呼ぶ。
20質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA3」と呼ぶ。
100gのBaアルミナBA3の代わりに400gのBaアルミナBA3を使用し、100gのCZ酸化物の代わりに50gのCZ酸化物を使用したこと以外は、スラリーS3と同様にして、スラリーを製造した。以下、このスラリーを「スラリーS4」と呼ぶ。
100gのBaアルミナBA1の代わりに50gのBaアルミナBA1を使用し、100gのCZ酸化物の代わりに50gのCZ酸化物を使用し、1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムの代わりに0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムを使用したこと以外は、スラリーS1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S5」と呼ぶ。
スラリーS6を、上記基材上に塗布した。次いで、これを250℃で1時間に亘り乾燥させた後、500℃で1時間に亘り焼成した。その後、スラリーS6が塗布された基材上に、スラリーS5を塗布した。続いて、これを250℃で1時間に亘り乾燥させた後、500℃で1時間に亘り焼成した。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、1gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸水溶液を使用したこと以外は、スラリーS1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S7」と呼ぶ。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムと0.5gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸との混合物の水溶液を使用したこと以外は、スラリーS1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S8」と呼ぶ。
10質量%のストロンチウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「Srアルミナ」と呼ぶ。
10質量%のカルシウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「Caアルミナ」と呼ぶ。
5質量%のバリウムと5質量%のストロンチウムとがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaSrアルミナ」と呼ぶ。
0.05質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA4」と呼ぶ。
21質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA5」と呼ぶ。
90gのアルミナと、100gのCZ酸化物と、17gの硫酸バリウムと、1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液とを混合し、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS14」と呼ぶ。
90gのアルミナの代わりに45gのアルミナを使用し、100gのCZ酸化物の代わりに50gのCZ酸化物を使用し、17gの硫酸バリウムの代わりに8.5gの硫酸バリウムを使用し、1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムの代わりに0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムを使用したこと以外は、スラリーS14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S15」と呼ぶ。
スラリーS5の代わりにスラリーS15を使用したこと以外は、触媒C6と同様にして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C16」と呼ぶ。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、1gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸水溶液を使用したこと以外は、スラリーS14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S16」と呼ぶ。
1gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウム水溶液の代わりに、0.5gのパラジウムを含んだ硝酸パラジウムと0.5gの白金を含んだジニトロジアミン白金硝酸との混合物の水溶液を使用したこと以外は、スラリーS14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S17」と呼ぶ。
1質量%のバリウムがドープされたアルミナを準備した。以下、これを「BaアルミナBA6」と呼ぶ。
BaアルミナBA3の代わりにBaアルミナBA1を使用したこと以外は、スラリーS4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S19」と呼ぶ。
BaアルミナBA1の代わりにBaアルミナBA6を使用したこと以外は、スラリーS5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S20」と呼ぶ。
セリウム酸化物とジルコニウム酸化物とランタン酸化物との複合酸化物を準備した。この複合酸化物では、セリウム元素とジルコニウム元素とランタン元素とのモル比は、5:3:2とした。以下、この複合酸化物を「CZL酸化物」と呼ぶ。
セリウム酸化物とジルコニウム酸化物とランタン酸化物とイットリウム酸化物との複合酸化物を準備した。この複合酸化物では、セリウム元素とジルコニウム元素とランタン元素とイットリウム元素とのモル比は、5:3:1:1とした。以下、この複合酸化物を「CZLY酸化物」と呼ぶ。
触媒C1乃至C23の各々について、上述した相関係数ρAl,AEを、以下のようにして求めた。
まず、触媒C1乃至C23の各々について、6万kmの走行に相当する耐久試験を行った。次に、これらを1.0Lの排気量を有するエンジンを備えた実機車両に搭載した。続いて、この実機車両をJC08Cモード(コールドスタートによるJC08モード)及びJC08Hモード(ホットスタートによるJC08モード)で走行させ、各モードにおける非メタン炭化水素(NMHC)、CO及びNOxの排出量を測定した。そして、各モードで得られた排出量を次式に代入し、JC08モードによるNMHC、CO及びNOx排出量のコンバイン値を求めた。
Claims (10)
- 基材と、
前記基材上に形成され、パラジウム及び/又は白金と、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナとを含み、下記式(1)により与えられる相関係数ρAl,AEが0.75以上である第1触媒層とを具備した排ガス浄化用触媒。
iは1乃至350の自然数であり、
IAl,iは、前記第1触媒層を厚み方向に350等分して得られる面と前記第1触媒層の主面に垂直な線との350個の交点のうちi番目の交点において、電子線マイクロアナライザを用いて測定したアルミニウムの特性X線強度であり、
IAl,avは、下記式(5)により与えられる前記IAl,iの相加平均値であり、
IAE,avは、下記式(6)により与えられる前記IAE,iの相加平均値である。
- 前記相関係数ρAl,AEは0.79以上である請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記アルカリ土類金属元素はバリウムである請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記第1触媒層における前記基材の単位容積当りの前記アルカリ土類金属元素の含有量は0.1g/L乃至80g/Lの範囲内にある請求項1乃至3の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記アルカリ土類金属元素のドープ量は、前記アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナの質量を基準として0.1質量%乃至20質量%の範囲内にある請求項1乃至4の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記第1触媒層における前記パラジウム及び/又は白金の含有量に対する前記アルカリ土類金属元素の含有量の質量比は0.1乃至80の範囲内にある請求項1乃至5の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記第1触媒層上に形成され且つロジウムを含んだ第2触媒層を更に具備した請求項1乃至6の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記基材と前記第1触媒層との間に介在し且つロジウムを含んだ第2触媒層を更に具備した請求項1乃至6の何れか1項に記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記第2触媒層は前記アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを含んでいないか、又は、前記第2触媒層は前記アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを更に含み、前記第2触媒層における前記基材の単位容積当りの前記アルカリ土類金属元素の含有量は、前記第1触媒層における前記基材の単位容積当りの前記アルカリ土類金属元素の含有量と比較してより少ない請求項7又は8に記載の排ガス浄化用触媒。
- 基材と、
パラジウム及び/又は白金と、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナとを含んだスラリーを前記基材上に塗布することにより得られる触媒層と
を具備した排ガス浄化用触媒。
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