JPWO2010071205A1 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

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Abstract

優れた排ガス浄化性能を達成可能とする技術を提供する。本発明に係る排ガス浄化用触媒(1)は、基材(10)と、基材(10)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んだ触媒層(20)とを備えている。この排ガス浄化用触媒(1)は、下式により与えられる相関係数ρAl,AEが0.75以上である。【数1】

Description

本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。
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。
排ガス浄化用触媒の多くは、触媒金属として、パラジウム及び/又は白金を含んでいる。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の還元反応を促進させる役割を担っている。
ところが、パラジウム及び白金には、排ガス中のHCによる被毒を受け易いという問題点がある。パラジウム及び/又は白金がHCにより被毒されると、これら貴金属上におけるNOx還元反応が生じ難くなる。それゆえ、パラジウム及び/又は白金を含んだ触媒では、特には排ガス中のHC濃度が高いリッチ雰囲気下において、NOx浄化率が不十分となることがある。
そこで、これを抑止すべく、これら貴金属を含んだ触媒に、アルカリ土類金属元素の塩を添加する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような構成を採用すると、アルカリ土類金属元素の作用によってパラジウム及び白金のHCによる被毒が抑制され、NOx浄化率などの排ガス浄化性能をある程度向上させることができる。
しかしながら、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化性能については、更なる改良の余地がある。
特開平11−207183号公報
本発明の目的は、優れた排ガス浄化性能を達成可能とする技術を提供することにある。
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、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が提供される。
Figure 2010071205
前記式(1)中、CAl,AE、σAl及びσAEは、それぞれ、下記式(2)、(3)及び(4)により表される。
Figure 2010071205
Figure 2010071205
Figure 2010071205
前記式(2)乃至(4)中、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350個の点のうちi番目の点において、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の相加平均値である。
Figure 2010071205
また、IAE,iは、前記i番目の点において、前記電子線マイクロアナライザを用いて測定した前記アルカリ土類金属元素の特性X線強度であり、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。
Figure 2010071205
本発明の第2側面によると、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が提供される。
本発明の第1態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図。 本発明の第2態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図。 本発明の第3態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図。 基材の単位容積当りのバリウムの量とNOx排出量との関係の一例を示すグラフ。
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「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。そして、「アルカリ土類金属」には、ベリリウム及びマグネシウムが含まれるものとする。
図1は、本発明の第1態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図である。
この排ガス浄化用触媒1は、基材10と、基材10上に形成された触媒層20とを備えている。
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、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でいる。
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。
アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナは、アルカリ土類金属元素が各アルミナ粒子の内部に位置した構造を備えている。これらアルカリ土類金属元素は、アルミナの結晶格子を構成している原子の一部を置換していてもよく、これら原子間の空隙に位置していてもよい。また、アルカリ土類金属元素の一部がアルミナの結晶格子を構成している原子の一部を置換していると共に、アルカリ土類金属元素の他の一部がこれら原子間の空隙に位置していてもよい。
アルミナにドープされたアルカリ土類金属元素は、パラジウム及び/又は白金のHC被毒を抑制する役割を担っている。このアルカリ土類金属元素としては、例えば、バリウム、カルシウム、ストロンチウム又はこれらの2以上の組み合わせを使用する。
ここで、触媒層20の材料としてアルミナとアルカリ土類金属元素の塩との混合物を使用した場合、アルミナ上に担持されたパラジウム及び/又は白金とアルカリ土類金属元素との接触は、比較的生じ難い。即ち、アルカリ土類金属元素の一部は上記パラジウム及び/又は白金と接触するものの、アルカリ土類金属元素の他の一部は上記パラジウム及び/又は白金と接触しない。そして、パラジウム及び/又は白金と接触しないアルカリ土類金属元素は、パラジウム及び/又は白金のHC被毒の抑制に寄与しない。それゆえ、このようなアルカリ土類金属元素が多く存在する場合には、触媒の排ガス浄化性能を向上させることが困難となる場合がある。
これに対し、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナを使用した場合、アルミナの構造中に、アルカリ土類金属元素を高い均一性で分布させることができる。この場合、アルミナにドープされたアルカリ土類金属元素と、アルミナ上に担持されたパラジウム及び/又は白金とは、互いに近接して存在している。即ち、この場合、アルミナとアルカリ土類金属元素の塩との混合物を使用する場合と比較して、アルカリ土類金属元素とパラジウム及び/又は白金との接触が生じ易い。それゆえ、この場合、パラジウム及び/又は白金のHC被毒を、より効率的に抑制することが可能となる。従って、このような構成を採用することにより、特に優れた排ガス浄化性能を達成し得る。
触媒層20におけるアルカリ土類金属元素の分布の均一性は、以下のようにして評価する。
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。
次に、これら350個の点Piの各々において、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、アルミニウムに対応した特性X線強度IAl,iと、アルカリ土類金属元素に対応した特性X線強度IAE,iとを測定する。そして、これら測定値に基づいて、下記式(1)により与えられる相関係数ρAl,AEを求める。
Figure 2010071205
上記式(1)において、CAl,AEは強度IAl,iと強度IAE,iとの共分散であり、σAlは強度IAl,iの標準偏差であり、σAEは強度IAE,iの標準偏差である。共分散CAl,AE並びに標準偏差σAl及びσAEは、それぞれ、下記式(2)乃至(4)により与えられる。
Figure 2010071205
Figure 2010071205
Figure 2010071205
上記各式において、IAl,avは、下記式(5)により与えられる強度IAl,iの相加平均値であり、IAE,avは、下記式(6)により与えられる強度IAE,iの相加平均値である。
Figure 2010071205
Figure 2010071205
式(1)により表される相関係数ρAl,AEは、触媒層20におけるアルミニウムの分布とアルカリ土類金属元素の分布との相関を表す指標となる。即ち、アルカリ土類金属元素が触媒層20において比較的均一に分布している場合、この相関係数ρAl,AEは、1以下の大きな正の値となる。他方、アルカリ土類金属元素が触媒層20において比較的不均一に分布している場合、この相関係数ρAl,AEは、0に近い小さな値となる。
このように、相関係数ρAl,AEを用いると、触媒層20におけるアルカリ土類金属元素の分布の均一性を評価することができる。排ガス浄化用触媒1では、触媒層20の相関係数ρAl,AEは、0.75以上であり、典型的には0.79以上である。
触媒層20は、酸素貯蔵材を更に含んでいてもよい。この酸素貯蔵材としては、例えば、セリウム酸化物、ジルコニウム酸化物又はこれらの複合酸化物を使用する。或いは、酸素貯蔵材として、プラセオジム酸化物、ランタン酸化物及びイットリウム酸化物などの希土類酸化物、酸化鉄及び酸化マンガンなどの遷移金属酸化物、又はこれらの複合酸化物を使用してもよい。或いは、酸素貯蔵材として、上記化合物の混合物又は複合酸化物を使用してもよい。典型的には、酸素貯蔵材として、セリウム酸化物とジルコニウム酸化物との複合酸化物、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、又は、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使用する。
触媒層20は、希土類元素を更に含んでいてもよい。希土類元素は、排ガス浄化用触媒1のHC浄化性能を低下させることなく、そのNOx浄化性能を向上させる機能を有している。この希土類元素としては、例えば、ネオジム、ランタン、プラセオジム又はイットリウムを使用することができる。
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、排ガス浄化用触媒1のHC浄化性能を更に向上させることができる。
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、触媒層20を構成している複数の粒子間の結合をより強固にして触媒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。
排ガス浄化用触媒1では、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、例えば0.1g/L乃至80g/Lの範囲内とし、典型的には1g/L乃至40g/Lの範囲内とする。この含有量を0.1g/Lより少なくすると、アルカリ土類金属元素によるパラジウム及び/又は白金のHC被毒の抑制が不十分となることがある。この含有量を80g/Lより多くすると、触媒層20の耐熱性が低下し、パラジウム及び/又は白金の凝集が生じ易くなる可能性がある。
排ガス浄化用触媒1では、アルカリ土類金属元素のドープ量は、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、例えば0.1質量%乃至20質量%の範囲内とし、典型的には1質量%乃至10質量%の範囲内とする。このドープ量を0.1質量%より少なくすると、アルカリ土類金属元素によるパラジウム及び/又は白金のHC被毒の抑制が不十分となることがある。このドープ量を20質量%より多くすると、アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナの耐熱性が低下し、パラジウム及び/又は白金の凝集が生じ易くなる可能性がある。
また、排ガス浄化用触媒1では、触媒層20におけるパラジウム及び/又は白金の含有量に対するアルカリ土類金属元素の含有量の質量比は、例えば0.1乃至80の範囲内とし、典型的には0.5乃至40の範囲内とする。この質量比を0.1より小さくすると、アルカリ土類金属元素によるパラジウム及び/又は白金のHC被毒の抑制が不十分となることがある。この質量比を80より大きくすると、パラジウム及び/又は白金の凝集が生じ易くなる可能性がある。
アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナは、例えば、以下のようにして調製する。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する。次に、この混合水溶液に、ヒドラジンを添加する。その後、反応系を加熱攪拌し、沈殿物を得る。この沈殿物を濾別し、得られた濾過ケークを乾燥させる。次いで、得られた固体を焼成する。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る。
排ガス浄化用触媒1の触媒層20は、例えば、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、基材10上に塗布することにより得られる。
触媒層20の構成成分としてパラジウムを使用する場合、上記スラリーの材料としては、例えば、硝酸パラジウム等のパラジウム塩又はパラジウム錯体を使用する。触媒層20の構成成分として白金を使用する場合、上記スラリーの材料としては、例えば、ジニトロジアミン白金硝酸等の白金錯体又は白金塩を使用する。
排ガス浄化用触媒1は、触媒層20上又は触媒層20と基材10との間に、他の触媒層を更に含んでいてもよい。この場合、触媒層20と他の触媒層とでは、例えば、触媒金属の種類及び含量などを互いに異ならせる。これにより、排ガス浄化用触媒1の排ガス浄化性能を最適化することができる。
図2は、本発明の第2態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図である。
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、ロジウムを含んでいる。ロジウムは、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。
第2触媒層20Bは、アルミナを更に含んでいてもよい。
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。
第2触媒層20Bは、酸素貯蔵材を更に含んでいてもよい。この酸素貯蔵材としては、図1を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒1の触媒層20について述べたのと同様の材料を使用することができる。この酸素貯蔵材としては、典型的には、セリウム酸化物とジルコニウム酸化物との複合酸化物を使用する。
第2触媒層20Bは、希土類元素、ゼオライト又はバインダを更に含んでいてもよい。これら元素又は材料としては、先に触媒層20について述べたのと同様のものを使用することができる。
図3は、本発明の第3態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す断面図である。
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。
なお、図2及び図3を参照しながら説明した構成を採用する場合、第1触媒層20A及び第2触媒層20Bの各々におけるアルカリ土類金属元素の分布の均一性は、例えば、以下のようにして評価することができる。以下では、一例として、触媒層20A及び20Bが図2に示すような構成で配置されている場合について説明する。
まず、第1触媒層20Aの第2触媒層20B側の面と第1触媒層20A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個の面と第1触媒層20Aの主面に垂直な直線との350個の交点を考える。そして、これら350個の交点Pj(j=1,2,…,350)について、EPMAによる測定を行う。その後、先に触媒層20について述べたのと同様にして、第1触媒層20Aにおける相関係数ρAl,AEを計算する。
また、第2触媒層20Bの表面と第2触媒層20Bの第1触媒層20A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個の面と第2触媒層20Bの主面に垂直な直線との350個の交点を考える。これら350個の交点Pk(k=1,2,…,350)について、EPMAによる測定を行う。その後、先に触媒層20について述べたのと同様にして、第2触媒層20Bにおける相関係数ρAl,AEを計算する。
図2及び図3を参照しながら説明した排ガス浄化用触媒1では、第1触媒層20Aにおける相関係数ρAl,AEは、0.75以上であり、典型的には0.79以上である。即ち、これら排ガス浄化用触媒1では、少なくとも第1触媒層20Aにおいて、アルカリ土類金属元素が比較的均一に分布している。
<アルカリ土類金属元素がドープされたアルミナの調製>
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。
なお、アルカリ土類金属元素のドープ量は、硝酸アルミニウムとアルカリ土類金属元素の炭酸塩との質量比を変化させることにより、適宜調整した。
<例1:触媒C1の製造>
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。
また、セリウム酸化物とジルコニ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、ジルコニウム元素に対するセリウム元素のモル比は、7/3とした。以下、この複合酸化物を「CZ酸化物」と呼ぶ。
加えて、コージェライトからなり、全長が100mmであり、容積が1Lであり、セル数が1平方インチ当り900セルであるモノリスハニカム基材を準備した(1インチ=2.54cm)。
100gのBaアルミナBA1と、100gのCZ酸化物と、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て、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。
次に、このスラリーS1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。
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C1」と呼ぶ。
<例2:触媒C2の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにBaアルミナBA2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S2」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS2を使用したこと以外は、触媒C1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C2」と呼ぶ。
<例3:触媒C3の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにBaアルミナBA3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S3」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS3を使用したこと以外は、触媒C1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C3」と呼ぶ。
<例4:触媒C4の製造>
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。
そして、スラリーS3の代わりにスラリーS4を使用したこと以外は、触媒C3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C4」と呼ぶ。
<例5:触媒C5の製造>
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。
セリウム酸化物とジルコニ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、ジルコニウム元素に対するセリウム元素のモル比は、3/7とした。以下、この複合酸化物を「ZC酸化物」と呼ぶ。
50gのアルミナと、50gのZC酸化物と、0.5gのロジウムを含んだ硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを「スラリーS6」と呼ぶ。
スラリーS5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S5が塗布された基材上に、スラリーS6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。
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この触媒を「触媒C5」と呼ぶ。
<例6:触媒C6の製造>
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。
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を製造した。即ち、スラリーS5とスラリーS6との塗布の順序を逆転させたこと以外は、触媒C5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C6」と呼ぶ。
<例7:触媒C7の製造>
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。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS7を使用したこと以外は、触媒C1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C7」と呼ぶ。
<例8:触媒C8の製造>
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。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS8を使用したこと以外は、触媒C1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C8」と呼ぶ。
<例9:触媒C9の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにSrアルミナ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S9」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS9を使用したこと以外は、触媒C1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C9」と呼ぶ。
<例10:触媒C10の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにCaアルミナ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S10」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS10を使用したこと以外は、触媒C1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C10」と呼ぶ。
<例11:触媒C11の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにBaSrアルミナ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S11」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS11を使用したこと以外は、触媒C1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C11」と呼ぶ。
<例12:触媒C12の製造>
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。
BaアルミナBA1の代わりにBaアルミナBA4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S12」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS12を使用したこと以外は、触媒C1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C12」と呼ぶ。
<例13:触媒C13の製造>
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。
BaアルミナBA3の代わりにBaアルミナBA5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S13」と呼ぶ。
そして、スラリーS4の代わりにスラリーS13を使用したこと以外は、触媒C4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C13」と呼ぶ。
<例14:触媒C14の製造(比較例)>
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。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS14を使用したこと以外は、触媒C1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C14」と呼ぶ。
なお、この触媒C14では、アルミナの質量とバリウムの質量との和に対するバリウムの質量の比は、10質量%であった。
<例15:触媒C15の製造(比較例)>
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。
そして、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C5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C15」と呼ぶ。
なお、この触媒C15では、アルミナの質量とバリウムの質量との和に対するバリウムの質量の比は、10質量%であった。
<例16:触媒C16の製造(比較例)>
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。
なお、この触媒C16では、アルミナの質量とバリウムの質量との和に対するバリウムの質量の比は、10質量%であった。
<例17:触媒C17の製造(比較例)>
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。
そして、スラリーS14の代わりにスラリーS16を使用したこと以外は、触媒C14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C17」と呼ぶ。
なお、この触媒C17では、アルミナの質量とバリウムの質量との和に対するバリウムの質量の比は、10質量%であった。
<例18:触媒C18の製造(比較例)>
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。
そして、スラリーS14の代わりにスラリーS17を使用したこと以外は、触媒C14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C18」と呼ぶ。
なお、この触媒C18では、アルミナの質量とバリウムの質量との和に対するバリウムの質量の比は、10質量%であった。
<例19:触媒C19の製造>
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S18」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS18を使用したこと以外は、触媒C1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C19」と呼ぶ。
<例20:触媒C20の製造>
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。
そして、スラリーS4の代わりにスラリーS19を使用したこと以外は、触媒C1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C19」と呼ぶ。
<例21:触媒C21の製造>
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。
そして、スラリーS5の代わりにスラリーS20を使用したこと以外は、触媒C5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C21」と呼ぶ。
<例22:触媒C22の製造>
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。
CZ酸化物の代わりにCZL酸化物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S21」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS21を使用したこと以外は、触媒C1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C22」と呼ぶ。
<例23:触媒C23の製造>
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。
CZ酸化物の代わりにCZLY酸化物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S22」と呼ぶ。
そして、スラリーS1の代わりにスラリーS22を使用したこと以外は、触媒C1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C23」と呼ぶ。
<触媒層におけるアルカリ土類金属元素の分散性の評価>
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の各々を1cm×1cm×1cmの立方体形状に切断して、EPMA測定用のサンプルとした。そして、先に述べたようにして決定した350個の点Pi又はP(i=1,2,…,350;j=1,2,…,350)の各々について、EPMA測定を行った。具体的には、これら各点において、アルミニウムに対応した特性X線強度IAl,i又はIAl,jと、アルカリ土類金属元素に対応した特性X線強度IAE,i又はIAE,jとを測定した。そして、上述した式に基づいて、各々が備えた触媒層の相関係数ρAl,AEを計算した。このようにして得られた相関係数ρAl,AEを、他の物性値と共に、下記表1乃至表3に纏める。
Figure 2010071205
Figure 2010071205
Figure 2010071205
表1乃至表3中、「アルカリ土類金属元素の量」の列には、基材の単位容積当りのアルカリ土類金属元素の質量を記載している。「アルカリ土類金属元素のドープ量」の列には、アルミナの質量を基準としたアルカリ土類金属元素のドープ量を記載している。また、「触媒金属の量」の列には、基材の単位容積当りの触媒金属の質量を記載している。
<排ガス浄化性能の評価>
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。
Figure 2010071205
ここで、EはJC08モードによる各排ガスの排出量のコンバイン値であり、EC はJC08Cモードによる各排ガスの排出量の測定値であり、EH はJC08Hモードによる各排ガスの排出量の測定値である。このようにして得られた各排ガスの排出量のコンバイン値を、他の物性値と共に、上記表1乃至表3に示す。
表1乃至表3から分かるように、触媒C1乃至C13及びC19乃至C23は、触媒C14乃至C18と比較してより優れたHC浄化性能を有していた。
また、触媒C1と触媒C14、触媒C5と触媒C15、触媒C6と触媒C16、触媒C7と触媒C17、及び、触媒C8と触媒C18との比較により、以下のことが明らかとなった。即ち、基材の単位容積当りのアルカリ土類金属元素の量が同一であっても、このアルカリ土類金属元素をアルミナにドープすることにより、より優れたHC、CO及びNOx浄化性能を達成できることが明らかとなった。
図4は、基材の単位容積当りのバリウムの量とNOx排出量との関係の一例を示すグラフである。図4には、触媒C1乃至C4、C12及びC13、並びにC19及びC20のNOx排出量を示している。
図4から分かるように、基材の単位容積当りのバリウムの量を0.1g/L乃至80g/Lの範囲内とすることにより、特に優れたNOx浄化性能を達成することができた。また、基材の単位容積当りのバリウムの量を1g/L乃至40g/Lの範囲内とすることにより、更に優れたNOx浄化性能を達成することができた。
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 (10)

  1. 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。
    Figure 2010071205
    前記式(1)中、CAl,AE、σAl及びσAEは、それぞれ、下記式(2)、(3)及び(4)により表される。
    Figure 2010071205
    Figure 2010071205
    Figure 2010071205
    前記式(2)乃至(4)中、
    iは1乃至350の自然数であり、
    Al,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、
    Al,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、
    Figure 2010071205
    AE,iは、前記i番目の交点において、前記電子線マイクロアナライザを用いて測定した前記アルカリ土類金属元素の特性X線強度であり、
    AE,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。
    Figure 2010071205
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5337875B2 (ja) * 2009-05-27 2013-11-06 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
EP2436442B1 (en) 2009-05-27 2018-04-11 Cataler Corporation Method for manufacturing an exhaust gas-purifying catalyst
CN102802784B (zh) * 2009-06-16 2014-12-03 株式会社科特拉 废气净化用催化剂、粉末材料及废气净化用催化剂的制造方法
EP2457657A4 (en) * 2009-07-24 2017-03-08 Cataler Corporation Exhaust gas purification catalyst
JP5938819B2 (ja) 2011-10-06 2016-06-22 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company 排気ガス処理用酸化触媒
GB201200783D0 (en) 2011-12-12 2012-02-29 Johnson Matthey Plc Substrate monolith comprising SCR catalyst
GB201200781D0 (en) 2011-12-12 2012-02-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn ic engine comprising a pgm component and a scr catalyst
GB201200784D0 (en) 2011-12-12 2012-02-29 Johnson Matthey Plc Exhaust system for a lean-burn internal combustion engine including SCR catalyst
GB2497597A (en) 2011-12-12 2013-06-19 Johnson Matthey Plc A Catalysed Substrate Monolith with Two Wash-Coats
JP5842656B2 (ja) * 2012-02-14 2016-01-13 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒の製造方法
JP5705784B2 (ja) * 2012-05-18 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒
JP5690372B2 (ja) * 2012-04-27 2015-03-25 株式会社豊田中央研究所 酸化鉄−ジルコニア系複合酸化物およびその製造方法
RU2573022C1 (ru) * 2012-04-27 2016-01-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Железооксидно-цирконийоксидный смешанный оксид, способ его получения и катализатор очистки выхлопных газов
JP5705785B2 (ja) * 2012-05-18 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化触媒
JP2014168764A (ja) * 2013-03-05 2014-09-18 Toyota Central R&D Labs Inc ディーゼル排ガス用酸化触媒及びそれを用いたディーゼル排ガスの浄化方法
WO2015076403A1 (ja) * 2013-11-22 2015-05-28 株式会社キャタラー 排気ガス浄化用触媒
WO2015087873A1 (ja) * 2013-12-13 2015-06-18 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP6742751B2 (ja) * 2016-02-19 2020-08-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒材料及び排ガス浄化用触媒
US10710023B2 (en) 2016-03-01 2020-07-14 Cataler Corporation Exhaust gas purification catalyst
JP6623111B2 (ja) * 2016-04-13 2019-12-18 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
CN110494215A (zh) * 2017-04-11 2019-11-22 株式会社科特拉 排气净化用催化剂
JP2021531956A (ja) * 2018-07-27 2021-11-25 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company 改良されたtwc触媒を含有する高ドーパント担体
JP7171751B2 (ja) * 2018-09-28 2022-11-15 ユミコア日本触媒株式会社 排ガス浄化触媒、排ガスの浄化方法、及び排ガス浄化触媒の製造方法
JP7195995B2 (ja) * 2019-03-27 2022-12-26 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128506A (en) * 1978-01-23 1978-12-05 General Motors Corporation Platinum-rhodium catalyst for automotive emission control
DE69435061T2 (de) * 1993-06-25 2008-12-18 Basf Catalysts Llc Katalysatorzusammensetzung
EP0664147B1 (en) * 1994-01-20 1998-07-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst for purifying exhaust gases
EP0665047B1 (en) * 1994-01-28 1998-08-26 Constantinos G. Vayenas New three-way catalysts with PT, RH and PD, each supported on a separate support
JPH07289896A (ja) * 1994-04-26 1995-11-07 Hitachi Ltd 排ガス浄化触媒およびその製造方法
US5559073A (en) * 1994-09-26 1996-09-24 Beijing Huaxia Environmental Protection Company Pollution control catalyst with mutual protective distributed-active-combinations each including noble-metal-atoms stably structured and protected therein
US5556825A (en) * 1995-01-06 1996-09-17 Ford Motor Company Automotive catalysts with improved oxygen storage and metal dispersion
JP3799651B2 (ja) * 1995-04-28 2006-07-19 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
JPH0910594A (ja) * 1995-04-28 1997-01-14 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
US5948723A (en) * 1996-09-04 1999-09-07 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
JPH10180041A (ja) * 1996-12-20 1998-07-07 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
JPH10180099A (ja) * 1996-12-20 1998-07-07 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
JP4092441B2 (ja) * 1997-02-24 2008-05-28 日産自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
GB9713428D0 (en) * 1997-06-26 1997-08-27 Johnson Matthey Plc Improvements in emissions control
JP3827838B2 (ja) 1997-11-20 2006-09-27 ダイハツ工業株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6221804B1 (en) * 1998-01-27 2001-04-24 Mazda Motor Corporation Catalyst for purifying exhaust gas and manufacturing method thereof
KR100326747B1 (ko) * 1998-03-09 2002-03-13 하나와 요시카즈 산소 과잉 배기 가스의 정화 장치
GB9813367D0 (en) * 1998-06-22 1998-08-19 Johnson Matthey Plc Catalyst
DE19847008A1 (de) * 1998-10-13 2000-04-20 Degussa Stickoxid-Speicherkatalysator
DE19854794A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Degussa Katalysator für die Reinigung der Abgase eines Dieselmotors
JP2000176298A (ja) * 1998-12-11 2000-06-27 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
DE60042991D1 (de) * 1999-07-09 2009-11-05 Nissan Motor Abgasreinigungskatalysator und Verfahren zu seiner Herstellung
JP3756706B2 (ja) * 1999-09-03 2006-03-15 ダイハツ工業株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6391822B1 (en) * 2000-02-09 2002-05-21 Delphi Technologies, Inc. Dual NOx adsorber catalyst system
GB0022786D0 (en) * 2000-09-16 2000-11-01 Johnson Matthey Plc NOx-Trap composition
JP4573993B2 (ja) * 2000-11-09 2010-11-04 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
GB0028240D0 (en) * 2000-11-20 2001-01-03 Johnson Matthey Plc Three-way catalyst composition
US6797663B2 (en) * 2001-02-26 2004-09-28 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Catalyst for exhaust gas purification
US6777370B2 (en) * 2001-04-13 2004-08-17 Engelhard Corporation SOx tolerant NOx trap catalysts and methods of making and using the same
US6764665B2 (en) * 2001-10-26 2004-07-20 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
EP1316354A1 (de) * 2001-11-30 2003-06-04 OMG AG & Co. KG Katalysator zur Verminderung der Stickoxide im Abgas von Magermotoren
US7071141B2 (en) * 2002-10-24 2006-07-04 Ford Global Technologies, Llc Perovskite catalyst system for lean burn engines
US7329629B2 (en) * 2002-10-24 2008-02-12 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for lean burn engines
US7022646B2 (en) * 2003-01-31 2006-04-04 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
US7385889B2 (en) * 2003-03-03 2008-06-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for managing disc defect using temporary DFL and temporary DDS including drive and disc information disc with temporary DFL and temporary DDS
JP4460844B2 (ja) * 2003-04-17 2010-05-12 株式会社アイシーティー 排ガス浄化用触媒および排気ガスの浄化方法
DE10335785A1 (de) * 2003-08-05 2005-03-10 Umicore Ag & Co Kg Katalysatoranordnung und Verfahren zur Reinigung des Abgases von mager betriebenen Verbrennungsmotoren
US7875250B2 (en) * 2003-12-11 2011-01-25 Umicore Ag & Co. Kg Exhaust treatment device, and methods of making the same
CN1938089B (zh) * 2004-03-30 2010-12-08 日挥通用株式会社 废气净化用催化剂和废气的净化方法
US7374729B2 (en) * 2004-03-30 2008-05-20 Basf Catalysts Llc Exhaust gas treatment catalyst
WO2006057067A1 (ja) * 2004-11-25 2006-06-01 Cataler Corporation 排ガス浄化用触媒
KR101051418B1 (ko) * 2006-03-16 2011-07-22 인터내쇼날 카탈리스트 테크놀로지, 인코포레이티드 배기가스 정화용 촉매, 그 제조방법 및 이러한 촉매를이용한 배기가스의 정화방법
US7749472B2 (en) * 2006-08-14 2010-07-06 Basf Corporation Phosgard, a new way to improve poison resistance in three-way catalyst applications
US7517510B2 (en) * 2006-08-21 2009-04-14 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
US7550124B2 (en) * 2006-08-21 2009-06-23 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
EP1952876A1 (en) * 2007-01-25 2008-08-06 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst and manufacturing method thereof
US7754171B2 (en) * 2007-02-02 2010-07-13 Basf Corporation Multilayered catalyst compositions
JP5232401B2 (ja) * 2007-04-05 2013-07-10 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
US8007750B2 (en) * 2007-07-19 2011-08-30 Basf Corporation Multilayered catalyst compositions
US7879755B2 (en) * 2007-08-09 2011-02-01 Basf Corporation Catalyst compositions
JP5337875B2 (ja) * 2009-05-27 2013-11-06 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
EP2436442B1 (en) * 2009-05-27 2018-04-11 Cataler Corporation Method for manufacturing an exhaust gas-purifying catalyst
CN102802784B (zh) * 2009-06-16 2014-12-03 株式会社科特拉 废气净化用催化剂、粉末材料及废气净化用催化剂的制造方法

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