TW201627056A - 廢氣淨化觸媒 - Google Patents

廢氣淨化觸媒 Download PDF

Info

Publication number
TW201627056A
TW201627056A TW104141489A TW104141489A TW201627056A TW 201627056 A TW201627056 A TW 201627056A TW 104141489 A TW104141489 A TW 104141489A TW 104141489 A TW104141489 A TW 104141489A TW 201627056 A TW201627056 A TW 201627056A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
catalyst
catalyst layer
alumina
exhaust gas
osc material
Prior art date
Application number
TW104141489A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI655027B (zh
Inventor
木村聡朗
堀村弘幸
山口拓未
遠藤武士
飯室昭宏
大島亮一
法師人央記
中原祐之輔
Original Assignee
本田技研工業股份有限公司
三井金屬鑛業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本田技研工業股份有限公司, 三井金屬鑛業股份有限公司 filed Critical 本田技研工業股份有限公司
Publication of TW201627056A publication Critical patent/TW201627056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI655027B publication Critical patent/TWI655027B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • 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]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • 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
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
    • B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/647—2-50 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/651—50-500 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/66—Pore distribution
    • B01J35/69—Pore distribution bimodal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20715—Zirconium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902—Multilayered catalyst
    • B01D2255/9022—Two layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本發明提供一種廢氣淨化觸媒，其可維持必需要的OSC能，同時可減少OSC材，並能提高貴金屬的耐熱性以及反應性。 本發明係提出一種廢氣淨化觸媒，其係具有：在由陶瓷或金屬所成的基材之表面上所形成的第一觸媒層、與在該第一觸媒層的上側所形成的第二觸媒層；前述第一觸媒層係含有貴金屬，並以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有OSC材及氧化鋁；前述第二觸媒層係含有貴金屬，並以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有OSC材及氧化鋁。

Description

廢氣淨化觸媒
本發明係有關一種廢氣淨化觸媒，其係可適合使用來淨化由4輪汽車、2輪機動車等的內燃機所排出之廢氣。
在從以汽油作為燃料之內燃機所排出的廢氣中，由於含有烴化合物(THC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分，必須使前述烴化合物(THC)經過氧化而轉化成水與二氧化碳，使前述一氧化碳(CO)係經過氧化而轉化成二氧化碳，使前述氮氧化物(NOx)係經過還原而轉化成氮，而以觸媒淨化各個有害成分。
作為用以處理如此的廢氣之觸媒(以下稱為「廢氣淨化觸媒」)者，係使用可將CO、THC以及NOx氧化還原之三元觸媒(Three way catalysts：TWC)。
作為如此之三元觸媒者，據悉有將貴金屬擔持在具有高的比表面積之無機多孔質體(例如具有高的比表面積之氧化鋁多孔質體)，再將其擔持在基材上(例如以耐火性陶瓷或金屬製蜂巢結構所形成之單片型(monolithic)基材上)，或是，擔持在耐火性粒子上而成者。
在此種的三元觸媒中，貴金屬係具有將廢氣中的烴化合物氧化而變換成二氧化碳與水，使一氧化碳氧化而變換成二氧化碳，另一方面，將氮氧化物還原成氮氣為止之機能，為了使對於此兩種反應之觸媒作用同時有效地產生，較宜將燃料與空氣的比(空燃比)保持在一定值(理論空燃比)。
汽車等的內燃機係依照加速、減速、低速運行、高速運行等的運轉狀況而空燃比會有很大的變化，故使用氧氣偵測器(氧化鋯)而依據引擎的運轉條件將變動之空燃比(A/F)控制成一定。然而，如此地只控制空燃比(A/F)，觸媒係不能充分地發揮淨化觸媒性能，故對於觸媒層本身也要求有控制空燃比(A/F)的作用。因此，在藉由觸媒本體的化學作用來防止起因於空燃比變化而產生的觸媒淨化性能下降之目的下，係使用在觸媒活性成分之貴金屬中加入有助觸媒之觸媒。
作為如此之助觸媒者，已知有在還原環境下釋出氧氣，於氧化環境下吸收氧氣之具有氧氣儲存能(OSC：Oxygen Storage capacity)之助觸媒(稱為「OSC材」)。例如氧化鈰(氧化鈰，CeO2)，或氧化鈰-二氧化鋯複合氧化物等已知為具有氧氣儲存能之OSC材。
氧化鈰(CeO2)係依存於廢氣中的氧氣分壓之高低而可進行氧化鈰中的附著氧氣以及格子氧氣之脫離及吸收，並具有可擴大可效率佳地淨化CO、THC以及NOx之空燃比的範圍(window)之特性。換言之，廢氣為還原 性的情形，氧化鈰係使氧氣脫離[CeO2→CeO2-x+(x/2)O2]，而供給氧氣至廢氣中以產生氧化反應，另一方面，廢氣為氧化性的情形，相反地，氧化鈰係在缺氧狀態下攝入氧氣[CeO2-x+(x/2)O2→CeO2]而減少廢氣中的氧氣濃度以產生還原反應。如此地，氧化鈰係發揮作為使廢氣的氧化性、還原性的變化減小之緩衝劑的機能，具有維持觸媒的淨化性能之機能。
又，在如此之氧化鈰中固熔有氧化鋯之氧化鈰-氧化鋯複合氧化物，由於具有更優良的氧氣儲存能(OSC)，故被加入到多數之觸媒中作為OSC材。
氧化鈰-氧化鋯複合氧化物與貴金屬的相容性良好，在氧化鈰-氧化鋯複合氧化物中擔持貴金屬時，會發揮錨定效應，即使施加熱負荷也很難燒結(sintering)，可維持分散性。因此，氧化鈰-氧化鋯複合氧化物不僅作為OSC材，也可使用來作為貴金屬的擔持體。
然而，由於氧化鈰-氧化鋯係稀土元素(rare earth elements)且昂貴，故欲提供廉價的觸媒時，使用氧化鈰-氧化鋯複合氧化物作為貴金屬的擔持體時係有極限。
因此，自以往已揭示一種觸媒，其係一起使用氧化鋁以及氧化鈰或氧化鈰-氧化鋯複合氧化物等OSC材作為貴金屬的擔體，其為價廉者，且可安定地發揮觸媒淨化性能。
例如在專利文獻1(日本特開平6-226096號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其特徵為具備：形成於觸媒用擔體的表面，且含有Pd及氧化鋁而成的第1 觸媒層；與形成在上述第1觸媒層的外表面，且含有Pd以及氧化鈰而成的第2觸媒層。
在專利文獻2(日本特開平10-296085號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其特徵為：在觸媒基材上具有2層以上的觸媒塗佈層，其中，該觸媒塗佈層的上層係包括以活性氧化鋁作為主體之耐火性無機氧化物，與選自Ce、Zr及其化合物中至少1種以上及Rh，該觸媒塗佈層的下層係包括以活性氧化鋁作為主體之耐火性無機氧化物，與Ce、Zr、Pd及Ba。
在專利文獻3(日本特開2001-79404號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其特徵為具備：耐熱性支持擔體，與直接支持形成在該耐熱性支持擔體的表面之第1被覆層，與形成在此第1被覆層的表面之第2被覆層，且上述第1被覆層係含有鈀及氧化鋁，且在一部份或是全部的氧化鋁上擔持有鈀，上述第2被覆層係含有鉑及銠之中的至少一種，及鋯-鈰複合氧化物，並且於該鋯-鈰複合氧化物的一部份或是全部中，擔持有鉑及銠之中的至少一種。
在專利文獻4(日本特開2002-11350號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其係在耐熱性支持擔體上形成第1被覆層，在此第1被覆層上形成第2被覆層，其特徵為：第1被覆層係含有：氧化鋁，第2被覆層係含有：共存擔持有鉑和銠之Ce-Zr系複合氧化物，與和此複合氧化物組成不同，並且共存擔持有鉑和銠之Zr-Ce系複合氧 化物。
在專利文獻5(特開2013-184125號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其具備：含有Pd粒子之Pd觸媒層，與形成在該Pd觸媒層上，且含有Rh粒子之Rh觸媒層，其特徵為：在前述Pd觸媒層中，擔持Pd粒子之Pd擔體係以Al2O3作為主成分，且含有ZrO2複合氧化物。
在專利文獻6(日本特開2013-220401號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其係具備設置在基材上之上下二層的觸媒層，該上層係含有作為觸媒金屬之Pt以及Rh，並且含有擔持該觸媒金屬之氧化物擔體，並具有CeZr系複合氧化物與含有La之氧化鋁複合氧化物作為前述氧化物擔體，該上層的Pt只擔持在被含有上述La的氧化鋁複合氧化物，該上層的Rh係分別被擔持在前述CeZr系複合氧化物與含有上述La之氧化鋁複合氧化物，上述下層係含有Pd作為觸媒金屬且不含Rh，並且具有CeZr系複合氧化物與含有La之氧化鋁複合氧化物作為擔持該觸媒金屬之氧化物擔體，該下層的Pd係分別被擔持在上述CeZr系複合氧化物與含有上述La之氧化鋁複合氧化物。
在專利文獻7(日本特開2014-117701號公報)中，係揭示一種內燃機用廢氣淨化用觸媒，其特徵是含有擔體及形成在該擔體的觸媒層，前述觸媒層係包含：含有含氧化鋁之第1支持體及被該第1支持體所擔持的Pd之第1觸媒，與含有含氧化鈰-氧化鋯的複合氧化物之第2支持體及被該第2支持體擔持的Rh之第2觸媒。
在專利文獻8(日本特開2014-144426號公報)中，係揭示一種廢氣淨化用觸媒，其特徵是具有下述構成：在基材上具備含有Pd、OSC材及無機多孔質體之第一觸媒層，與含有Pt、Rh或此等兩者以及無機多孔質體之第二觸媒層，且將前述第二觸媒層配置成比前述第一觸媒層更靠上側，其中，前述第一觸媒層係含有選自由CO、Ni、Mn、Cu以及Fe所成之群組中的一種或二種以上的過渡金屬。
在專利文獻9(WO2014/156676號公報)中，係揭示一種觸媒結構體，其係具備基材與上側觸媒層與下側觸媒層，其中，上側觸媒層係含有由屬於結晶結構的磷灰石型之氧化物所成之無機多孔質體的多孔質層，並且，下側觸媒層係含有具氧氣吸藏放出機能(OSC機能)之無機多孔質體的多孔質層。
又，2輪機動車等的跨乘型車輛用的廢氣淨化觸媒，係存在著與4輪汽車用的廢氣淨化觸媒相異的特殊課題。例如2輪機動車用的廢氣淨化觸媒，與4輪汽車用者相比較，搭載觸媒之空間受到限制，故為小容量，但要求可發揮高度之淨化能力者。
如此，2輪機動車用的廢氣淨化觸媒，係存在著與4輪汽車用的廢氣淨化觸媒不同之特殊課題，故以往，有關2輪機動車用廢氣淨化觸媒有如下之提案。
例如在專利文獻10(日本特開2001-145836號公報)中，係提出一種廢氣淨化觸媒，其係將受到熱或振動所造成之觸媒層的剝離抑制到最小限度，也抑制觸媒物 質的熱劣化，在嚴苛的條件下發揮優良的淨化性能，其中廢氣淨化觸媒係包含：由圓筒狀的耐熱不銹鋼製穿孔金屬所構成的金屬製擔體、位在該擔體的表面之添加有氧氣吸藏物質之耐熱性無機氧化物的底塗佈層、與位在該底塗佈層上之擔持有觸媒的觸媒擔持層；且，作為前述氧氣吸藏物質係使用氧化鈰或鈰與鋯的複合氧化物。
在專利文獻11(WO2010/109734號公報)中，係揭示跨乘型車輛用廢氣淨化觸媒，其係具有形成在擔體的表面之第一觸媒層與形成在其上之第二觸媒層，第一觸媒層係具有：由CeO2的量為45至70質量%、ZrO2的量為20至45質量%、Nd2O3的量為2至20質量%、La2O3的量為1至10質量%之複合氧化物所構成之載體，與由所擔持的金屬Pd或Pd氧化物所構成之觸媒成分；第二觸媒層係具有由ZrO2的量為50至95質量%、CeO2的量為0至40質量%、Nd2O3的量為2至20質量%、La2O3的量為1至10質量%之複合氧化物所構成的載體，與由所擔持的金屬Rh或Rh氧化物所構成的觸媒成分，或具有：由所擔持的金屬Rh或Rh氧化物所構成之觸媒成分以及由金屬Pt或Pt氧化物所構成的觸媒成分。
再者，在專利文獻12(日本特開2013-208578號公報)中，係揭示跨乘型車輛用廢氣淨化觸媒，其係具備基材、作為觸媒活性成分的鈀、作為觸媒擔持體的無機多孔質體、含有作為助觸媒成分的氧化鈰(CeO2)粒子以及鋇之作為單層的觸媒層。
[先前技術文獻] (專利文獻)
[專利文獻1]日本特開平6-226096號公報
[專利文獻2]日本特開平10-296085號公報
[專利文獻3]日本特開2001-79404號公報
[專利文獻4]日本特開2002-11350號公報
[專利文獻5]日本特開2013-184125號公報
[專利文獻6]日本特開2013-220401號公報
[專利文獻7]日本特開2014-117701號公報
[專利文獻8]日本特開2014-144426號公報
[專利文獻9]WO2014/156676號公報
[專利文獻10]日本特開2001-145836號公報
[專利文獻11]WO2010/109734號公報
[專利文獻12]日本特開2013-208578號公報
跨乘型車輛用的廢氣淨化觸媒與4輪汽車用的廢氣淨化觸媒相比，由於環境變動激烈，且容易曝露在高溫中，故隨著使用之重複，構成觸媒之材料所具有的細孔有容易堵塞之傾向。結果，所擔持的貴金屬會埋沒細孔內，而有降低觸媒活性之情形的問題存在。
又，跨乘型車輛與4輪汽車相比，不僅不得不使觸媒小型化，由於排氣的流速快速，故觸媒幾乎都是在通過的 廢氣之空間速度極高的環境下被使用之情形。因此，也有排氣不能充分擴散到觸媒層的深處，使觸媒的性能不能充分發揮之課題。
有鑑於如此之問題，本發明的第1目的係提供一種新穎的廢氣淨化觸媒，其係可減少具有OSC能之稀土族(rare earth elements)的使用量，且即便如此，仍可具有必要的OSC能，並可維持乃至提昇貴金屬的耐熱性以及反應性，特別可提高NOx的淨化性能。
進一步，本發明的第2目的係提供一種新穎的廢氣淨化觸媒，其係即使重複使用，也可以防止觸媒結構材料具有的細孔完全堵塞，進一步，可使廢氣擴散到觸媒層的深處。
本發明第1係提出一種廢氣淨化觸媒，其係具有形成於由陶瓷或金屬所成之基材的表面之第一觸媒層，與形成於在該第一觸媒層之上側的第二觸媒層，其中，前述第一觸媒層含有貴金屬、OSC材以及氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有前述OSC材以及氧化鋁，前述第二觸媒層含有貴金屬、OSC材以及氧化鋁，並且以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有前述OSC材以及氧化鋁。
本發明第2係提出一種廢氣淨化觸媒，其係在本發明第1提出的上述廢氣淨化觸媒中，進一步，第一觸媒層的氧化鋁之平均粒徑(D50)為10μm至16μm，且第 一觸媒層的OSC材之平均粒徑(D50)為3μm至12μm。
本發明第1提出的上述廢氣淨化觸媒，係於前述第一觸媒層及前述第二觸媒層中，因應各層的功用分別調整OSC材與氧化鋁的質量比率，可以減少OSC材的使用量，且即便如此，仍可以得到必要的OSC能，可提升貴金屬的耐熱性及維持乃至反應性，特別可提高NOx淨化性能。
本發明第2提出之上述廢氣淨化觸媒，進一步，藉由各別調整第一觸媒層及第二觸媒層的主要材料之氧化鋁以及OSC材的粒形，即使重複使用，也可以防止觸媒結構材料具有之細孔完全堵塞，進一步，可使排氣擴散到觸媒層的深處。結果，可以防止被此等所擔持的貴金屬成分被埋没到細孔內，進一步可提升觸媒層中的氣體擴散，故曝露於高溫的廢氣中，且即使在通過觸媒之高空間速度的廢氣環境下使用的內燃機中，觸媒活性也不易降低，且可有效地利用觸媒層全體。因而，尤其極適合作為跨乘型車輛用廢氣淨化三元觸媒。
10‧‧‧廢氣淨化裝置
11‧‧‧空氣淨化器
11A‧‧‧空氣淨化器箱
11B‧‧‧區隔壁
11C‧‧‧骯髒部(外氣導入室)
11D‧‧‧清潔部(清淨空氣室)
11E‧‧‧外氣導入口
11F‧‧‧過濾元件
11G‧‧‧空氣排出口
12‧‧‧引擎(內燃機)
12A‧‧‧吸氣接口
12B‧‧‧排氣口
12C‧‧‧氣缸孔(氣筒)
12D‧‧‧吸氣閥
12E‧‧‧排氣閥
12F‧‧‧活塞
12G‧‧‧連桿
12H‧‧‧曲軸
13‧‧‧化油器
14‧‧‧排氣管
15‧‧‧排氣消音器
15A、15B‧‧‧隔壁
15C、15D、15E、25、35‧‧‧連通管
16‧‧‧連接管
20‧‧‧二次空氣供給機構
21‧‧‧二次空氣供給管
22‧‧‧閥構件
23‧‧‧簧片閥
24‧‧‧二次空氣供給控制閥
第1圖表示適合搭載本發明的觸媒之跨乘型車輛的廢氣淨化裝置之一個例子與其周邊構成的一個例子之示意圖。
第2圖表示實車試驗的結果圖。
其次，說明有關用以實施本發明的形態。但是，本發明為不侷限於下述說明之實施形態者。
<本觸媒>
有關本實施形態的一個例子的觸媒(稱為「本觸媒」)，係具有：形成於基材的表面之第一觸媒層、與形成於該第一觸媒層的上側之第二觸媒層的廢氣淨化觸媒。
上述第一觸媒層及第二觸媒層的“觸媒層”係意指具有氣體吸附作用乃至氣體淨化觸媒作用之層，只要含有貴金屬等的觸媒活性成分便具有氣體淨化觸媒作用因而符合上述定義。
又，亦將第一觸媒層及第二觸媒層統稱為「本觸媒層」。
<基材>
作為本觸媒基材的材質者，可以列舉陶瓷等的耐火性材料及金屬材料。
作為陶瓷製基材的材質者，可列舉耐火性陶瓷材料，例如堇青石、堇青石-α氧化鋁、氮化矽、氧化鋯莫來石、鋰輝石、氧化鋁-矽化鎂、矽酸鋯石、矽線石(sillimanite)、矽酸鎂、鋯石、透鋰長石(petalite)、α氧化鋁及矽酸鋁類等。
作為金屬製基材的材質者，可列舉耐火性金屬，例如 不銹鋼(SUS)或以鐵作為基材之耐蝕性合金等。
作為基材的形狀者，可列舉如蜂巢狀、顆粒狀、球狀。
作為蜂巢材料者，可使用例如陶瓷等的堇青石質者。又，也可以使用由鐵氧系不銹鋼等的金屬材料所構成的蜂巢體(也稱為「金屬蜂巢」)。
金屬蜂巢係可將由不銹鋼或耐熱鋼等所構成的金屬箔壓延而形成。例如，可例示：在金屬製的外筒內相距一定的間隔將2個的蜂巢體在入氣側與出氣側並列配置而成者。也可在排氣管或消音器內直接插入蜂巢體而代替外筒。
又，也可能使用圓筒狀的打洞金屬。當使用被稱為沖孔管(Punching pipe)或沖孔管子(Punching tube)的打洞金屬時，在耐熱性提昇之同時由於藉由沖孔形成通孔，故可得到廣的表面積而提昇廢氣淨化性能，而且在排氣管內之排氣阻力變小，故適合作為例如2輪機動車用。
使用蜂巢形狀的基材時，例如，亦可以於基材內部流通流體之方式，在基材內部使用平行且微細的氣體流通路，亦即也可以使用具有多數通道的單片型基材。此時，可在單片型基材的各通道內壁表面中，藉由洗刷塗佈等塗佈觸媒組成物而形成觸媒層。
又，在2輪機動車，特別是小型2輪機動車的情形，由於有必要使觸媒小型化，故可採用將基材的形狀設為下述構造者：例如在觸媒的入口側設置分隔物而分 割成二個，在另一端以半球型的蓋體使其回流之結構。
<第一觸媒層>
第一觸媒層其特徵為含有貴金屬、OSC材及氧化鋁，並且，以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁之觸媒層。
(貴金屬)
於第一觸媒層中，就觸媒活性成分而言，以含有以鈀(Pd)作為主成分之貴金屬為佳。即，在第一觸媒層中，至少最多量的貴金屬以Pd為佳，Pd的占有量以第一觸媒層的貴金屬之中的50質量%以上為佳，其中以80質量%以上為佳，其中以90質量%以上(包含100質量%)為佳。
又，本觸媒為蜂巢形狀時，在本觸媒全體中，Pd的擔持量，以金屬換算，每1L觸媒以有0.5至2.0g為佳，其中以1.0g以上或1.8g以下為佳，其中以1.25g以上或1.6g以下為特佳。
((OSC材)
第一觸媒層係以具有氧氣儲存能(OSC：Oxygen Storage capacity)之助觸媒(稱為「OSC材」)為佳。
作為OSC材者，例如可以列舉：鈰氧化物、鋯氧化物或氧化鈰-氧化鋯複合氧化物等的多孔質體。
在第一觸媒層中，OSC材的平均粒徑(D50) 以3μm至12μm為佳。這是因為第一觸媒層的OSC材的平均粒徑(D50)若為3μm至12μm，與基材的密著性以及淨化性能容易確保之故。
從如此之觀點而言，在第一觸媒層中OSC材的平均粒徑(D50)以3μm至12μm為佳，其中以4μm以上或9μm以下為特佳。
在第一觸媒層中OSC材的細孔徑以50nm至90nm為佳。第一觸媒層的OSC材的細孔徑若為50nm以上，氣體擴散性會提昇，若為90nm以下，則製造安定性優異。
從如此之觀點而言，第一觸媒層的OSC材的細孔徑以50nm至90nm為佳，其中以55nm以上或85nm以下更佳，其中以60nm以上或80nm以下為特佳。
(氧化鋁)
第一觸媒層中，就擔持貴金屬之無機多孔質體而言，較佳係以氧化鋁作為主材之多孔質體，更具體地，例如由含有選自：氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁、氧化鋁-矽酸鹽類、氧化鋁-氧化鋯，氧化鋁-氧化鉻、氧化鋁-氧化鈰、氧化鋁-氧化鎂、氧化鋁-氧化鋇，氧化鋁-氧化鑭以及氧化鋁-氧化鋯-氧化鈰之化合物或此等2種類以上的混合物所構成的多孔質體。
在第一觸媒層中的氧化鋁的平均粒徑(D50)，係以5μm至20μm為佳。第一觸媒層的氧化鋁的 平均粒徑(D50)若為5μm以上，可改善層內的廢氣擴散性，提昇廢氣淨化性能。另一方面，氧化鋁的粒徑大於20μm時，與基材的密著性有變弱之可能性。
從如此之觀點而言，在第一觸媒層中，氧化鋁的平均粒徑(D50)以5μm至20μm為佳，其中以7μm以上或18μm以下為更佳，其中以10μm以上或16μm以下為特佳。
在第一觸媒層中，氧化鋁的細孔徑以15nm至35nm為佳。這是因為第一觸媒層的氧化鋁的細孔徑若為15nm至35nm，可有效地確保淨化性能之故。
從如此之觀點而言，在第一觸媒層中，氧化鋁的細孔徑以15nm至35nm為佳，其中以17nm以上或33nm以下為更佳，其中以20nm以上或30nm以下為特佳。
(調配組成)
氧化鋁係具有高比表面積，可以分散擔持Pd等的貴金屬。另一方面，氧化鈰-氧化鋯複合氧化物等的OSC材與貴金屬係相容性良好，在該OSC材中擔持貴金屬時，可發揮錨定效果，即使施加熱負荷也難以燒結(sintering)，可維持分散性。但是，氧化鈰-氧化鋯等的OSC材為稀土族(rare earth elements)，且昂貴，故要求可維持必要的OSC能，同時減少稀土族(rare earth elements)的使用量。
從如此之觀點而言，在前述第一觸媒層中，以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁為佳，其中以1：7至1：3.3為佳，其中以1：7至 1：3.6為更佳，進一步以1：7至1：3.8的質量比率含有為特佳。
進一步從另一觀點來檢討時，由於氧化鋁在燒製時變成極硬，伴隨引擎的起動或停止，基材，特別是SUS基材會熱膨脹/冷卻收縮時，氧化鋁乃至本觸媒層容易從基材剝離之問題仍存在。第一觸媒層的氧化鋁之粒徑變大時，該問題變得明顯，可知氧化鋁乃至本觸媒層更容易從基材剝離。對於如此之問題，在第1觸媒層中於氧化鋁中調配一定量以上的OSC材時，為什麼氧化鋁乃至本觸媒層難以從基材(特別是SUS基材)剝離之事實，在這次始為人所知。
因此，若從從確保基材與本觸媒層的密著性之觀點來看，在第一觸媒層中，前述OSC材相對於氧化鋁，就質量而言以1/5以上為佳，其中以1/4.8以上為佳，其中以1/4.5以上為更佳，其中以1/4.2以上的比率含有為特佳。採用如此之調配比，特別是在使用粒徑為10μm以上的氧化鋁之觸媒中變得有效果。
因而，若從確保以氧化鋁分散擔持貴金屬、藉由OSC材所致之錨定效果、OSC材的價格、繼而基材與本觸媒層的密著性之觀點來看，在前述第一觸媒層中，以OSC材：氧化鋁=1：5至1：3含有前述OSC材及氧化鋁為佳，其中以1：4.8至1：3.3較佳，在其中以1：4.5至1：3.6更佳，其中以1：4.2至1：3.8的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁為特佳。
(其他的成分)
第一觸媒層係依需要，也可含有安定化材。
作為該安定化材，可以列舉：鹼土族金屬或鹼金屬。其中，可以選自鎂、鋇、硼、釷、鉿、矽、鈣及鍶所成群組之金屬中的一種或二種以上。
第一觸媒層，依需要，也可以含有黏著劑。
作為黏著劑成分者，可使用無機系黏著劑，例如氧化鋁溶膠等的水溶液。
第一觸媒層進一步依需要可含有上述以外的其他成分。
<第二觸媒層>
第二觸媒層其特徵係含有貴金屬、OSC材以及氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁之觸媒層。
(貴金屬)
第二觸媒層，就觸媒活性成分而言，較佳係將含有以白金(Pt)或銠(Rh)或是此等兩成分作為主成分之貴金屬。即，第二觸媒層中，至少最多量的貴金屬以白金(Pt)或銠(Rh)為佳，其中以白金(Pt)或銠(Rh)占有第二觸媒層的貴金屬之中的50質量%以上較佳，其中以80質量%以上更佳，其中以90質量%以上(包含100質量%)特佳。
又，本觸媒為蜂巢形狀時，在本觸媒全體中，Pt以及Rh的擔持量，換算成金屬，每1L觸媒以0.1g至0.5g為佳，其中以0.12g以上或是0.3g以下為佳，其中以0.14g以上或0.18g以下為特佳。
(OSC材)
作為第二觸媒層含有之OSC材者，可以列舉：鈰氧化物、鋯氧化物或是氧化鈰-氧化鋯複合氧化物等的多孔質體。第一觸媒層的OSC材與第二觸媒層的OSC材可為相同，也可為相異。
又，關於第二觸媒層含有的OSC材之平均粒徑(D50)以及細孔徑之各者，第一觸媒層的OSC材與第二觸媒層的OSC材可為相同者，也可為相異者。
又，若對比各層的主材，第一觸媒層的主材，亦即氧化鋁的平均粒徑(D50)為10μm至16μm，且第二觸媒層的主材，亦即OSC材的平均粒徑(D50)以4μm至10μm為佳，有關各成分更佳為如上所述者。
(氧化鋁)
就擔持貴金屬之無機多孔質體而言，第二觸媒層係含有以氧化鋁作為主材之多孔質體，更具體地，例如以含有由選自：氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁、胺基-矽酸鹽類、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-氧化鉻、氧化鋁-氧化鈰、氧化鋁-氧化鎂、氧化鋁-氧化鋇、氧化鋁-氧化鑭以及氧化鋁-氧化鋯- 氧化鈰所成之化合物或其等2種類以上的混合物所構成的多孔質體為佳。第一觸媒層的氧化鋁與第二觸媒層的氧化鋁可為相同，也可為相異。
又，關於第二觸媒層含有的氧化鋁之平均粒徑(D50)及細孔徑之各者，第一觸媒層的氧化鋁與第二觸媒層的氧化鋁可為相同，也可為相異。
(調配組成)
如上所述，氧化鈰-氧化鋯複合氧化物等的OSC材與貴金屬的相容性佳，在該OSC材中擔持貴金屬時，可發揮錨定效果，即使施加熱負荷，也難以燒結(sintering)，可維持分散性。但是，氧化鈰-氧化鋯等的OSC材為稀土族(rare earth elements)且昂貴，故要求維持必要的OSC能，並且減少使用量。另一方面，氧化鋁係具有高比表面積，可分散擔持Pd等的貴金屬，相反地，在氧化鋁中擔持Rh時，兩者會反應而不可逆地產生銠化合物等，Rh的淨化性能完全失去活性，故在第二觸媒層中，係使氧化鋁的量比較少者為佳，例如以OSC材的含量較氧化鋁更多者為佳。
從如此之觀點來看，在第二觸媒層中，以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁為佳，其中以2.2：1至10：1為佳，其中以2.2：1至6.3：1為佳，其中以2.5：1至5：1為佳，進一步以3.0：1至3.8：1為佳。
(其他的成分)
第二觸媒層，因應必要，也可以含有安定化材。
作為安定化材者，例如，可以列舉：鹼土族金屬或鹼金屬。其中，可選自鎂、鋇、硼、釷、鉿、矽、鈣及鍶所構成之群組的金屬之中的一種或是二種以上。
第二觸媒層因應必要，也可以含有黏著劑。
作為黏著劑成分者，可使用無機系黏著劑，例如氧化鋁溶膠等的水溶性溶液。
第二觸媒層進一步因應必要，可含有上述以外的其他成分。
<本觸媒的積層結構>
在本觸媒中，只要於第一觸媒層的上側(亦即與基材相反之側，換言之，於廢氣流路側)具備第二觸媒層即可，故在第一觸媒層與第二觸媒層之間即使存在或不存在其他的層也無妨。例如在第一觸媒層與第二觸媒層之間，也可存在並非觸媒層之層，而為例如由多孔質耐火性無機氧化物粉體所構成之層，或由多孔質耐火性無機氧化物粉體及助觸媒成分所構成之層等的其他層。
本觸媒層的厚度(第一觸媒層與第二觸媒層的合計厚度)，從確保觸媒性能與將背壓抑制至較低之觀點而言，以80μm至150μm為佳。
又，第一觸媒層與第二觸媒層的厚度之比，以第一觸媒層：第二觸媒層=1：1.23至1：1.35為佳，其中以1： 1.26至1：1.3為特佳。
<觸媒層的空隙容積>
在本觸媒中，本觸媒層，亦即含有第一觸媒層及第二觸媒層之兩者之觸媒層的空隙容積，係藉由水銀壓入孔率儀(porosimetry)測定空隙分布之際，在所得到之對數微分空隙容積分布的空隙容積徑5nm至200nm之範圍中，以於空隙容積徑15nm至35nm的範圍中具有第1波峰，於空隙容積徑50nm至200nm的範圍中具有第2波峰為佳。
其中，第1波峰係以在空隙容積徑18nm至33nm的範圍中存在者為更佳，其中以於空隙容積徑20nm至30nm的範圍中存在者為特佳。
另一方面，第2波峰係以在空隙容積徑50nm至150nm的範圍中存在者為更佳，其中以在空隙容積徑100nm至120nm的範圍中存在者為特佳。
如此，藉由在空隙容積徑5nm至200nm的範圍中，以於空隙容積徑15nm至35nm的範圍中具有第1波峰，於空隙容積徑50nm至200nm的範圍中具有第2波峰之方式製作本觸媒，可維持觸媒層的氣體擴散性，同時也可維持觸媒反應性，故可充分發揮作為三元觸媒之機能。
在此，上述「第1波峰」係指在藉由水銀壓入孔率儀所測定的對數微分空隙容積分布中，稱為最高波峰高度的高波峰，以及「第2波峰」係指在波峰高度為第2高的波峰的意思。
又，假定此波峰不存在時的線條，亦即由背景算起的垂直高度未達0.002ml/g的波峰，可被認為是測定裝置等的雜訊，故並非符合本發明規定的「波峰」者。
在本觸媒中，於空隙容積徑15nm至35nm的範圍中存在的第1波峰，係源自氧化鋁的細孔徑，於空隙容積徑50nm至200nm的範圍中存在的第2波峰，係源自OSC材的細孔徑，故此等的波峰位置係可藉由改變氧化鋁及OSC材的空隙容積徑以及微分細孔容積、還有該氧化鋁或OSC材的量、燒製條件等而調整。
又，成為觸媒原料之氧化鋁或OSC材的細孔徑，係與觸媒層的細孔徑未必一致者。
上述水銀壓入孔率儀係利用水銀的表面張力大，於測定對象中施加壓力而使水銀侵入，從此時的壓力與所壓入的水銀量測定空隙容積徑及對數微分空隙容積分布之裝置。因此，作為對象之空隙係只有開孔(與外連通之空隙)，閉孔(獨立之空隙)則不含在對象中。
又，上述「空隙容積徑」係意指使空隙近似圓柱時的底面之直徑，藉由如下的式來算出。
dr=-4 σ cos θ/p(σ：表面張力，θ：接觸角，p：壓力)
在此式中，水銀的表面張力為已知，接觸角係表示每個裝置的固有的值，故可從所壓入之水銀的壓力算出空隙容積徑。
又，本觸媒層的空隙容積係可藉由從觸媒僅剝離觸媒層並以水銀壓入孔率儀測定空隙分布來測定。
<本觸媒的製造方法>
在製作本觸媒時，例如，只要將貴金屬、氧化鋁及OSC材、還有依需要之安定化材、黏著劑等、及水進行混合/攪拌而製成漿液，將所得到的漿液刷洗塗佈於例如陶瓷蜂巢體等的基材上，再進行燒製，在基材表面上形成第一觸媒層之後，如上述同樣地形成作為上層(表面層)之第二觸媒層即可。
又，例如只要將氧化鋁及OSC材、還有依需要之安定化材、黏著劑等、及水進行混合/攪拌而製成漿液，將所得到的漿液刷洗塗佈於例如陶瓷蜂巢體等的基材上之後，再將此浸漬在含有貴金屬之溶液中使其含浸而於基材表面形成第一觸媒層之後，與上述同樣地，形成作為上層(表面層)的第二觸媒層即可。
但是，並不限定在此等的製造方法。
<用途>
本觸媒係適宜使用於用以淨化從4輪汽車或2輪機動車等的跨乘型車輛的內燃機所排出之廢氣。
其中，例如藉由在跨乘型車輛的內燃機中之排氣通路配置本觸媒，可使其效果更進一步有效地發揮。具體上，例如，本觸媒係例如可在排氣管或消音器內配置1或複數個。此時，本觸媒係與高溫的燃燒氣體反應以促進化學反應(氧化/還原作用)，故在排出氣體溫度高的排氣口的正下 方配置觸媒為較佳。
作為適合於搭載本觸媒之跨乘型車輛的一個例子，可列舉藉由化油器及二次空氣供給機構之組合，搭載有以在排氣通路內流動之廢氣的空燃比成為14以上(特別是14.5以上)之方式所設定之廢氣淨化裝置的跨乘型車輛。
在二次供給機構中，使用依照排氣壓而作動之簧片閥(reed valve)的二次空氣供給機構時，通常，若在排氣脈動中之負的區域變成小的引擎旋轉數或負荷的狀態，二次空氣的供給量會降低而容易變成還原環境，若此還原環境的狀態持續，觸媒性能變成不安定化。然而，若藉由化油器及二次空氣供給機構的組合而以在排氣通路內流動之廢氣的空燃比成為14以上之方式設定的話，則可安定地發揮觸媒性能。
適合於藉由化油器及二次空氣供給機構的組合而以在排氣通路內流動的廢氣之空燃比成為14以上的方式設定者之廢氣淨化之裝置，係可列舉如下述廢氣淨化裝置：其係具有：空氣淨化器，具有骯髒部與清潔部，淨化從外部吸入於骯髒部之空氣而透過清潔部供應到引擎；與二次空氣供給機構，從空氣淨化器的清潔部對引擎的排氣口側供應二次空氣；本觸媒設置在其內燃機之排氣通路時係有效果。
作為如上述的廢氣淨化裝置者，例如可例示在第1圖所示之廢氣淨化裝置。
在第1圖所示的廢氣淨化裝置10，係搭載在以化油器13將燃料混合於從空氣淨化器11供給至引擎(內燃機)12之空氣中之跨乘型車輛，且具備：從空氣淨化器11將二次空氣(淨化空氣)供給至引擎12的排氣口12B之二次空氣供給機構20、及透過排氣管14連接於引擎12之排氣消音器15，只要在此排氣消音器15內設置本觸媒即可。
又，在第1圖中，箭頭X係表示空氣的流動，箭頭Y係表示真空壓力，箭頭Z係表示在曲軸箱內產生之竄流氣體(blowby gas)的流動。
如在第1圖所示，空氣淨化器11中，空氣淨化器箱11A的內部係藉由區隔壁11B區隔骯髒部(外氣導入室)11C與清潔部(清淨空氣室)11D之2室。在骯髒部11C中設置外氣導入口11E，透過此外氣導入口11E而將外氣導入於骯髒部11C內。在區隔壁11B中，係以覆蓋用以連通骯髒部11C與清潔部11D之開口的方式，配置過濾元件11F，骯髒部11C內的空氣通過過濾元件11F而被淨化後導入於清潔部11D。在清潔部11D係設置空氣排出口11G，此空氣排出口11G係透過連接管16而連接在化油器13，並透過此化油器13而連通至引擎12的吸氣口12A。
引擎12係搭載在二輪機車等一般的2行程引擎或4行程的引擎，且具備：用以開關連通在引擎12內的氣缸孔(氣筒)12C的吸氣口12A之吸氣閥12D、及用以開關連通在氣缸孔12C的排氣口12B之排氣閥12E；滑動 自在地配置在氣缸孔12C的活塞12F係透過連桿12G而連接在曲軸12H上。在此引擎12的吸氣閥12D為開啟的狀態下活塞12F降下之吸氣行程(排氣閥12E係關閉)之際，藉由活塞12F的下降產生之引擎12側的負壓下，空氣淨化器11的清潔部11D內之空氣係透過化油器13而被吸入至氣缸孔12C的活塞12F上方，並且從化油器13供給燃料且將燃料與空氣的混合氣供給至引擎12中。
接著，經過4行程引擎的一般之壓縮行程、燃燒步驟之後，在排氣閥12E為開啟的狀態(吸氣閥12D為關閉)下實施活塞12F上昇之排氣行程，藉此，燃燒氣體被排出至排氣口12B，而作為廢氣被排出到排氣管14。
在排氣管14的後端係連接有排氣消音器15，此排氣消音器15係使通過排氣管14之高溫/高壓的廢氣消音而發揮作為排出至外部之靜音器。
在第1圖中，此排氣消音器15是藉由複數的隔壁15A、15B而被區隔為複數個室，且構成將各室以連通管15C、15D、15E連通之多段膨脹型，只要在位在最上流側之前室中配置觸媒就可以。
二次空氣供給機構20係將空氣淨化器11的清潔部11D之空氣(二次空氣)輸送到引擎12的排氣口12B之機構，具備連接空氣淨化器的清潔部11D與引擎12的排氣口12B之二次空氣供給管21。在此二次空氣供給管21的中途，係設置有閥構件(valve unit)22，並且不使廢氣從排氣口12B朝二次空氣供給管21逆流的簧片閥23，係 設在閥構件22與排氣口12B之間。又，在第1圖中係顯示，從簧片閥23的追隨性提昇的觀點而言，將簧片閥23配設在屬於更接近排氣口12B的位置之引擎12上方的狀態。
閥構件22係具備在引擎減速時防止二次空氣供給至排氣口12B的二次空氣供給控制閥24，此二次空氣供給控制閥24之構成係隔著連接引擎12的吸氣口12A與閥構件22的連通管25而依照所傳遞之吸氣口12A的真空壓力來作動。
又，圖中符號35係連通空氣淨化器11的清潔部11D與引擎12的曲軸箱之連通管。此連通管35作為曲軸箱洩出控制裝置發揮功能，此曲軸箱洩出控制裝置係使係在曲軸箱內產生的竄流氣體通過空氣淨化器11及化油器13而返回到引擎12，而防止竄流氣體之釋出。
一般，使用化油器13時，為了順利地跟隨來自運轉者的加速要求，使空燃比設定在豐富側，故廢氣中的氧氣濃度也容易變成薄的狀態。因此，藉由設置二次空氣供給機構20而使廢氣中的氧氣濃度提高，以使淨化機能安定，例如，以使至少滿足依國家所設定之廢氣規定的耐久距離(維持廢氣規定值以下之狀態的行駛里程)之方式設定二次空氣供給機構20及化油器13為佳。
藉由調整及改良上述的化油器13及二次空氣供給機構20而變更觸媒入口之空燃比，可設定成在時速55km/h以下的全區域中，觸媒入口空燃比成為15以上。藉此，即使在小型車輛並使用比較低成本的化油器時，經 由減少空燃比以避免駕駛性能的不良，同時可將觸媒的耐久劣化抑制在廢氣規定的要求水準內，並可使觸媒的性能長期間安定化。
<用語的說明>
在本發明中「跨乘型車輛」不僅是指一般所謂之跨乘型車輛之跨乘型二輪車、跨乘型三輪車、跨乘型四輪車，也包含踏板型摩托車。
在本發明中表現為「X至Y」(X、Y是任意的數字)時，只要無特別聲明，係包含「X以上Y以下」的意思，同時也包含「較佳是比X大」或「較佳是比Y小」的意思。
又，表現為「X以上」(X是任意的數字)或「Y以下」(Y是任意的數字)時，也包含「比X大為較佳」或「未達Y為較佳」的意義。
[實施例]
以下，根據下述實施例以及比較例進一步詳述本發明。
[在各層中OSC材以及氧化鋁的含量之研究]
在第一觸媒層及第二觸媒層中改變OSC材及氧化鋁的質量比率研究最適當的比率。
(實施例1)
分別準備：氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10(D50：6.5 μm，細孔徑66nm，BET比表面積：38m2/g)、氧化鋁A4(D50：13μm，細孔徑22nm，BET比表面積105m2/g)及作為無機系黏著劑的氧化鋁溶膠。
有關基材，係將不銹鋼製金屬蜂巢擔體(300格室， 30mm×L 30mm，容量21cc的試片)在500℃中燒製1小時，除去附著在擔體之油分或塵埃。
在硝酸Pd溶液中加入純水，同時添加065質量份的上述氧化鋁A4，攪拌2小時後，加入16質量份之上述氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10及12質量份之上述黏著劑材，製得第一觸媒層含有Pd之漿液(Pd：1.6質量份)。
另一方面，在硝酸Rh溶液中加入純水，同時添加70質量份之上述氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10，攪拌2小時之後，加入20質量份之上述氧化鋁A4及8質量份之上述黏著劑材，製得第二觸媒層含有Rh之漿液(Rh：0.2質量份)。
其次，將上述不銹鋼製金屬蜂巢擔體浸漬在上述第一觸媒層含有Pd之漿液中之後，以吹氣除去格室中的剩餘漿液，使其乾燥後，於大氣環境中以500℃燒製1小時而形成第一觸媒層。
其次，將形成有第一觸媒層的金屬蜂巢擔體浸漬在上述第二觸媒層含有Rh之漿液中之後，以吹氣除去格室中的剩餘漿液，使其乾燥後，於大氣環境中以500℃燒製1小時而形成第二觸媒層，製作觸媒(試樣)。
在所製作的該觸媒(試樣)中，Pd的擔持量係以換算成 金屬，每1L觸媒為1.4g，Rh的擔持量係以換算成金屬，每1L觸媒為0.16g。
(實施例2)
在實施例1中，除了在第一觸媒層含有Pd之漿液中氧化鋁A4的調配量變更成70質量份，同時將氧化鈰-氧化鋯B10的調配量變更成11質量份之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(實施例3)
在實施例1，除了將在第二觸媒層含有Rh的漿液中之氧化鈰-氧化鋯B10的調配量變更成90質量份，同時將氧化鋁A4的調配量變更成0質量份之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(比較例1)
於實施例1中，除了將在第一觸媒層含有Pd之漿液中之氧化鋁A4的調配量變更成41質量份，同時將氧化鈰-氧化鋯B10的調配量變更成40質量份之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(比較例2)
在實施例1中，除了將在第二觸媒層含有Rh之漿液中的氧化鈰-氧化鋯B10的調配量變更成40質量份，同時 將氧化鋁A4的調配量變更成50質量份之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
又，有關氧化鈰-氧化鋯複合氧化物、氧化鋁、Pd以及Rh，與在製造時的配合量及觸媒製造後測定之時的含量為相同值(有關其他的實施例、比較例也同樣)。
使用來作為原料的氧化鈰-氧化鋯複合氧化物及氧化鋁的細孔徑，係與後述之對數微分空隙容積分布測定同樣地測定所得到的對數微分空隙容積分布中，係波峰高度最高的第1波峰之空隙容積徑的值。
<觸媒的評估方法>
將於實施例1至3及比較例1至2製作的觸媒(試樣)，投入於保持在900℃之電爐中，以C3H6、O2及N2調整為A/F=14.5之混合氣體以20L/min流動而進行熱處理24小時，之後，冷卻至室溫。其次，測定下述組成的模式氣體中的CO、HC及NOx分別到達50%淨化率之溫度(℃)，評估各個觸媒的三元淨化性能。評估條件如下述。
(模式氣體組成)
CO：0.9%
C3H6：900ppm
C3H8：450ppm
NO：1000ppm
O2：0.85%
CO2：14%
H2O：10%
N2：殘餘部分
A/F：14.5
氣體流速：50L/min
昇溫速度：20℃/min
由上述實施例/比較例及至今發明人進行之 試驗結果等，從維持必要的OSC能，同時可減少具有OSC能之稀土族(rare earth elements)的使用量之觀點而言，咸認為在第一觸媒層中，係以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁為佳，其中以1：5.6至1：3.3為佳，其中以1：5至1：3.6為佳，其中以1：4.2至1：3.8為更佳。
另一方面，咸認為在第二觸媒層中，以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有前述OSC材以及氧化鋁為佳，其中以2.2：1至10：1為佳，其中以2.2：1至6.3：1為佳，其中以2.5：1至5：1為佳，其中以3.0：1至3.8：1為更佳。
[研究從密著性來看之OSC材以及氧化鋁的量]
在第一觸媒層及第二觸媒層中改變OSC材及氧化鋁的質量比率，從與基材的密著性的觀點來看，研究最適的比率。
(實施例4)
在實施例1中，除了使用氧化鋁(D50：13μm，細孔徑28nm，BET比表面積99m2/g)替代第一層的氧化鋁A4之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(實施例5)
在實施例1中，除了使用氧化鈰-氧化鋯複合氧化物 (D50：6.5μm，細孔徑50nm，BET比表面積：39m2/g)取代第二層的氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(實施例6)
在實施例1中，如表2所示，除了將第一層的漿液塗布量減少20%，第二層的漿液塗布量增加20%之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(實施例7)
在實施例1中，如表2所示，除了將第一層的漿液塗布量增加20%，將第二層的漿液塗布量減少20%之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
(比較例3)
在實施例1，除了將第一觸媒層含有Pd之漿液中的氧化鋁A4之調配量變更成81質量份，同時將氧化鈰-氧化鋯B10的調配量變更成0質量份之外，其餘與實施例1同樣操作，製作觸媒(試樣)。
<密著性試驗>
將大氣壓下室溫環境中保管的觸媒(試樣)，放入在加熱至900℃之電路內並靜置60分鐘使物品溫度設為900℃之後，將該觸媒(試樣)取出至大氣壓下室溫環境中，觀察 觸媒(試樣)的表面。
在不同的全部製品批次中，對於未觀察到剝離的試樣係評估為「○(good)」，對於製品批次的一部份觀察到剝離的試樣係評估為「△(usual)」，在不同之全部製品批次中觀察到剝離之試樣係評估為「×(poor)」。
上述實施例、比較例的結果，在第一觸媒層中，OSC材及氧化鋁的質量比率為OSC材：氧化鋁=0：81時，係在觸媒層觀察到剝離(比較例3)，在OSC材：氧化鋁=11：70時係在一部分的觸媒層中觀察到剝離(實施例2)。另一方面，OSC材的比率過多時，淨化性能也看到有惡化之傾向(參照表1)。又，各實施例係與比較例相比，特別可看到NOx淨化性能之提高。
因而，從上述實施例/比較例及至今發明人進行之試驗結果等，若綜合性考量基材與第一觸媒層的密著性及淨化性能等，在第一觸媒層中，OSC材及氧化鋁的質量比率，以OSC材：氧化鋁=1：5至1：3為佳，其中以1：4.8至1：3.3為佳，在此之中以1：4.5至1：3.6為佳，在此之中以1：4.2至1：3.8為更佳。
[氧化鋁及OSC材的粒徑、細孔徑的研究]
在第一觸媒層及第二觸媒層中改變氧化鋁及OSC材的粒徑以及細孔徑，研究本觸媒層的最適空隙分布。
(實施例8)
在實施例1中，除了使用氧化鋁(D50：13μm，細孔徑12nm，BET比表面積120m2/g)取代第一觸媒層的氧化鋁A4之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
(實施例9)
在實施例1中，除了使用氧化鈰-氧化鋯複合氧化物(D50：6.5μm，細孔徑26nm，BET比表面積：60m2/g)取代第二觸媒層的氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
(實施例10)
在實施例1中，除了使用氧化鋁(D50：2μm，細孔徑22nm，BET比表面積104m2/g)取代第一觸媒層的氧化鋁A4之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
(實施例11)
在實施例1中，除了使用氧化鋁(D50：25μm，細孔徑22nm，BET比表面積102m2/g)取代第一觸媒層的氧化鋁A4之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
(實施例12)
在實施例1中，除了使用氧化鈰-氧化鋯複合氧化物(D50：1μm，細孔徑66nm，BET比表面積：37m2/g)取代第二觸媒層的氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
(實施例13)
在實施例1中，除了使用氧化鈰-氧化鋯複合氧化物(D50：16μm，細孔徑66nm，BET比表面積：38m2/g)取代 第二觸媒層的氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10之外，其餘與實施例1同樣操作，而製作觸媒(試樣)。
<對數微分空隙容積分布之測定>
從實施例1、4至5‧比較例8至13所製作之觸媒(試樣)剝離觸媒層，如下述方式測定空隙分布。
對數微分空隙容積分布的測定係改變施加在水銀的壓力，測定在此時的細孔中進入之水銀量，藉此測定細孔(空隙)分布之方法。
關於水銀可侵入細孔內之條件，若壓力為P、細孔直徑為D、水銀的接觸角與表面張力分別為θ與σ，則從力的均衡而言可以PD=-4 σ COS θ來表示。此時，若使接觸角與表面張力設為常數，壓力P與此時水銀可侵入之細孔直徑D係成為反比例。因此，改變壓力而測定壓力P與在此時侵入之液量V，將所得到之P-V曲線的横軸P，直接從此式更換成細孔直徑，可求得空隙分布。
作為測定裝置，係使用島津製作所(股)公司製自動孔率儀「Autopore IV 9520」，以下述條件/順序進行測定。
(測定條件)
測定環境：25℃
測定格室：試料室體積3cm3，壓入體積0.39cm3
測定範圍：由0.0048MPa至255.106MPa
測定點：131點(將細孔徑以對數取得時以等間隔方式刻記點)
壓入體積：以成為25%以上80%以下之方式調節。
(低壓參數)
排氣壓力：50μm Hg
排氣時間：5.0min
水銀注入壓力：0.0034MPa
平衡時間：10secs
(高壓參數)
平衡時間：10secs
(水銀參數)
前進接觸角：130.0度
後退接觸角：130.0度
表面張力：485.0mN/m(485.0dynes/cm)
水銀密度：13.5335g/ml
(測定順序)
(1)從實施例/比較例得到的觸媒(試樣)之中央部使5mm×5mm×10mm設為核心，進行測定。
(2)在低壓部從0.0048MPa至0.2068MPa以下的範圍測定46點。
(3)在高壓部從0.2241MPa至255.1060MPa以下的範圍測定85點。
(4)從水銀壓入壓力及水銀壓入量，算出細孔徑分布。
又，上述(2)、(3)、(4)係在裝置付属軟體中，以自動進行。
如上述般測定所得到之對數微分空隙容積分布的空隙容積徑5nm至200nm之範圍中，將第1波峰以及第2波峰的各別位置表示在表3中。
<觸媒的評估方法>
如上述同樣地，評估各別的觸媒(試樣)的三元淨化性能。
從上述實施例、比較例及至今發明人進行 的試驗結果等，已知在對數微分空隙容積分布的空隙容積徑5nm至200nm的範圍中，空隙容積徑15nm至35nm的範圍中具有第1波峰，空隙容積徑50nm至200nm的範圍中具有第2波峰為佳。
其中，咸認為第1波峰係在空隙容積徑18nm至33nm的範圍中存在者為更佳，其中在空隙容積徑20nm至30nm的範圍中存在者為特佳。
另一方面，咸認為第2波峰係在空隙容積徑50nm至150nm的範圍中存在者為更佳，其中在空隙容積徑超過100nm且120nm以下的範圍中存在者為特佳。
[貴金屬擔持量、積層結構的研究]
在第一觸媒層及第二觸媒層中改變貴金屬的擔持量、積層結構研究最適的範圍。
(比較例10)
在實施例1中，除了將不銹鋼製金屬蜂巢擔體浸漬在第二觸媒層含有Rh的漿液中而形成觸媒層之後，浸漬在第一觸媒層含有Pd的漿液中而形成觸媒層之外，其餘與實施例1同樣操作而製作觸媒(試樣)。亦即，在實施例1中，除了逆轉第一觸媒層與第二觸媒層的組成之外，其餘與實施例1同樣操作而製作觸媒(試樣)。
(比較例11)
分別準備：氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10(D50：6.5μm，細孔徑66nm，BET比表面積：38m2/g)、氧化鋁A4(D50：13μm，細孔徑22nm，BET比表面積105m2/g)及作為無機系黏著劑的氧化鋁溶膠。
有關基材，係將不銹鋼製金屬蜂巢擔體在500℃燒製1小時而除去附著在擔體之油分及塵埃。
在硝酸Pd溶液(Pd：1.6質量份)中加入純水，同時添加39質量份的上述氧化鋁A4，攪拌2小時後，添加39質量份的上述氧化鈰-氧化鋯複合氧化物B10，加入硝酸Rh溶液(Rh：0.2質量份)並攪拌2小時之後，加入上述黏著劑材10質量份，製得觸媒層含有Pd/Rh之漿液。
其次，將不銹鋼製金屬蜂巢擔體(300格室， 30×30L，容量21cc的試片)浸漬於上述觸媒層含有Pd/Rh之漿液之後，以吹氣除去格室中的剩餘漿液，使其乾燥並在大氣環境中以500℃燒製1小時而形成第一觸媒層以製作觸媒(試樣)。
Pd的擔持量係以換算成金屬，每1L觸媒為1.4g，Rh的擔持量係以換算成金屬，每1L觸媒為0.16g。
<觸媒的評估方法>
與上述同樣，評估各個觸媒(試樣)的三元淨化性能。
由上述實施例、比較例及至今為止發明人進行的試驗結果等，可知作為貴金屬的Pd與Rh係配置在 不同的層內為佳，特別是第1觸媒層(下層)係以含有Pd作為貴金屬為佳，第2觸媒層(上層)係含有Rh為佳。
又，自以往已知Rh與Pt係具有同樣的作用及特徵(例如參照日本特開2013-220401號公報、日本特開2014-144426號公報等)，故可認為即使將上述實施例的Rh取代成Pt，亦可得到同樣的效果。
已知以金屬換算時Pd的擔持量於每1L觸媒未達0.5g時，廢氣淨化性能有不充分之傾向，相反地，在超過2.0g時，製品成本變高，可看出無法得到與其成本相稱的效果增強之傾向。因而可知以金屬換算時，Pd的擔持量於每1L觸媒以成為0.5至2.0g者為佳。
另一方面，已知以金屬換算時，Rh的擔持量於每1L觸媒未達0.1g時，廢氣淨化性能有不充分的傾向，相反地，在超過0.5g時，製品成本變高，可看出無法得到其成本相稱的效果增強之傾向。因而可知，以金屬換算時，Rh的擔持量於每1L觸媒以成為0.1至0.5g者為佳。
又，各實施例係與比較例相較，特別是可看出NOx的淨化性能之提昇。
[實車試驗]
將在實施例1至3所得到的觸媒(試樣)、與在比較例1至2所得到的觸媒(試樣)，分別裝載在搭載有第1圖所示之廢氣淨化裝置之自動二輪車上，進行實車耐久試驗。將結果表示在第2圖中。
此結果，可知實車試驗的結果係與使用模式氣體之上述評估試驗有同樣的結果。
10‧‧‧廢氣淨化裝置
11‧‧‧空氣淨化器
11A‧‧‧空氣淨化器箱
11B‧‧‧區隔壁
11C‧‧‧骯髒部(外氣導入室)
11D‧‧‧清潔部(清淨空氣室)
11E‧‧‧外氣導入口
11F‧‧‧過濾元件
11G‧‧‧空氣排出口
12‧‧‧引擎(內燃機)
12A‧‧‧吸氣接口
12B‧‧‧排氣接口
12C‧‧‧氣缸孔(氣筒)
12D‧‧‧吸氣閥
12E‧‧‧排氣閥
12F‧‧‧活塞
12G‧‧‧連桿
12H‧‧‧曲軸
13‧‧‧化油器
14‧‧‧排氣管
15‧‧‧排氣消音器
15A、15B‧‧‧隔壁
15C、15D、15E、25、35‧‧‧連通管
16‧‧‧連接管
20‧‧‧二次空氣供給機構
21‧‧‧二次空氣供給管
22‧‧‧閥構件
23‧‧‧簧片閥
24‧‧‧二次空氣供給控制閥

Claims (7)

  1. 一種廢氣淨化觸媒，係具有：形成於由陶瓷或金屬所成之基材的表面上之第一觸媒層、與形成於該第一觸媒層的上側之第二觸媒層，其中，前述第一觸媒層含有貴金屬、OSC材以及氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁=1：7至1：3的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁，前述第二觸媒層含有貴金屬、OSC材以及氧化鋁，且以OSC材：氧化鋁=1：1至10：0的質量比率含有前述OSC材及氧化鋁。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之廢氣淨化觸媒，其中，第一觸媒層的氧化鋁之平均粒徑(D50)為10μm至16μm，且第一觸媒層的OSC材之平均粒徑(D50)為3μm至12μm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之廢氣淨化觸媒，其中，在第一觸媒層中，OSC材及氧化鋁的質量比率係OSC材：氧化鋁=1：5至1：3。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之廢氣淨化觸媒，其中，基材的材質為不銹鋼(SUS)。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之廢氣淨化觸媒，其中，藉由水銀壓入孔率儀所測定的對數微分空隙容積分布中之空隙容積徑5nm至200nm的範圍中，於空隙容積徑15nm至35nm的範圍中具有第1波峰，且於空隙容積徑50nm至200nm的範圍中具有第2波峰。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之廢氣淨化觸媒，其中，在前述第一觸媒層中，氧化鋁的細孔徑為15nm至35nm。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之廢氣淨化觸媒，其中，在前述第二觸媒層中，OSC材的細孔徑為50nm至90nm。
TW104141489A 2014-12-12 2015-12-10 廢氣淨化觸媒 TWI655027B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-251973 2014-12-12
JP2014251973 2014-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201627056A true TW201627056A (zh) 2016-08-01
TWI655027B TWI655027B (zh) 2019-04-01

Family

ID=56107152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104141489A TWI655027B (zh) 2014-12-12 2015-12-10 廢氣淨化觸媒

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10022705B2 (zh)
EP (1) EP3231511A4 (zh)
JP (1) JP6334731B2 (zh)
CN (1) CN106794449B (zh)
BR (1) BR112017002337B1 (zh)
CA (1) CA2956294C (zh)
MY (1) MY180110A (zh)
PH (1) PH12017500280B1 (zh)
TW (1) TWI655027B (zh)
WO (1) WO2016092957A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698028B (zh) * 2016-03-01 2022-01-14 株式会社科特拉 排气净化催化剂
GB2560941A (en) * 2017-03-29 2018-10-03 Johnson Matthey Plc NOx Adsorber catalyst
GB2560940A (en) * 2017-03-29 2018-10-03 Johnson Matthey Plc Three layer NOx Adsorber catalyst
GB2560942A (en) * 2017-03-29 2018-10-03 Johnson Matthey Plc NOx Adsorber catalyst
JP6408062B1 (ja) * 2017-04-28 2018-10-17 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
EP3618956B1 (en) * 2017-05-01 2023-08-23 DSM IP Assets B.V. Metal powderdous catalyst for hydrogenation processes
EP3829763A1 (en) * 2018-07-27 2021-06-09 Johnson Matthey Public Limited Company Improved twc catalysts containing high dopant support
US20220016614A1 (en) * 2018-12-27 2022-01-20 Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. Exhaust Gas Purification Catalyst and Exhaust Gas Purification Method
JP6986116B1 (ja) * 2020-06-30 2021-12-22 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3375358B2 (ja) 1993-01-29 2003-02-10 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
US5948723A (en) * 1996-09-04 1999-09-07 Engelhard Corporation Layered catalyst composite
JPH10296085A (ja) 1997-04-30 1998-11-10 Cataler Kogyo Kk 排ガス浄化用触媒
JP4090547B2 (ja) * 1997-12-17 2008-05-28 ジョンソン・マッセイ・ジャパン・インコーポレイテッド 排ガス浄化用触媒
DE10024994A1 (de) 1999-05-24 2001-01-04 Daihatsu Motor Co Ltd Katalytischer Umwandler zum Reinigen von Abgasen
JP3688974B2 (ja) * 1999-05-24 2005-08-31 ダイハツ工業株式会社 排ガス浄化用触媒
JP3902362B2 (ja) 1999-09-14 2007-04-04 ダイハツ工業株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP2001145836A (ja) 1999-11-19 2001-05-29 Suzuki Motor Corp 内燃機関用排気ガス浄化触媒
JP2002079106A (ja) * 2000-06-29 2002-03-19 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒、及び排気ガス浄化装置
JP4397155B2 (ja) * 2001-09-27 2010-01-13 東京濾器株式会社 排気ガス浄化用触媒、及びその触媒の製造方法
US7875250B2 (en) * 2003-12-11 2011-01-25 Umicore Ag & Co. Kg Exhaust treatment device, and methods of making the same
JP2007275704A (ja) 2006-04-03 2007-10-25 Johnson Matthey Japan Inc 排気ガス触媒およびそれを用いた排気ガス処理装置
JP4797797B2 (ja) * 2006-05-26 2011-10-19 日産自動車株式会社 排気ガス浄化触媒及びその製造方法
US7550124B2 (en) * 2006-08-21 2009-06-23 Basf Catalysts Llc Layered catalyst composite
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
BRPI0924487B1 (pt) 2009-03-25 2017-11-28 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification catalyst for a vehicle type selim.
JP5380534B2 (ja) * 2009-06-16 2014-01-08 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒及びその製造方法
US8557204B2 (en) * 2010-11-22 2013-10-15 Umicore Ag & Co. Kg Three-way catalyst having an upstream single-layer catalyst
US20120165185A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-28 Basf Corporation Thermally Stable Catalyst Carrier Comprising Barium Sulfate
CN104066507A (zh) * 2012-01-23 2014-09-24 恩亿凯嘉股份有限公司 包含硫酸钡的氧化铝材料、使用其的废气净化用催化剂
JP2013184125A (ja) 2012-03-08 2013-09-19 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒
JP5642107B2 (ja) 2012-03-30 2014-12-17 本田技研工業株式会社 鞍乗型車両用排気ガス浄化装置及びそれに用いるパラジウム単層触媒
JP5910276B2 (ja) 2012-04-18 2016-04-27 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
KR101483651B1 (ko) 2012-12-13 2015-01-16 현대자동차 주식회사 내연 기관용 가스 정화 촉매
US9266092B2 (en) * 2013-01-24 2016-02-23 Basf Corporation Automotive catalyst composites having a two-metal layer
JP5940992B2 (ja) 2013-01-29 2016-06-29 三井金属鉱業株式会社 排気ガス浄化触媒
CN105050712B (zh) 2013-03-29 2017-12-19 三井金属矿业株式会社 废气处理用催化结构体
US20140369912A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Basf Corporation Integrated Supports for Emission Control Catalysts
GB2545747A (en) * 2015-12-24 2017-06-28 Johnson Matthey Plc Gasoline particulate filter

Also Published As

Publication number Publication date
EP3231511A1 (en) 2017-10-18
CA2956294C (en) 2018-11-27
EP3231511A4 (en) 2018-07-25
JP6334731B2 (ja) 2018-05-30
BR112017002337B1 (pt) 2021-01-12
WO2016092957A1 (ja) 2016-06-16
BR112017002337A2 (pt) 2018-01-16
CN106794449A (zh) 2017-05-31
CA2956294A1 (en) 2016-06-16
US20170232425A1 (en) 2017-08-17
US10022705B2 (en) 2018-07-17
CN106794449B (zh) 2019-09-27
MY180110A (en) 2020-11-23
TWI655027B (zh) 2019-04-01
PH12017500280A1 (en) 2017-07-03
PH12017500280B1 (en) 2017-07-03
JPWO2016092957A1 (ja) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI655027B (zh) 廢氣淨化觸媒
KR101868176B1 (ko) 개선된 no 산화 활성을 갖는 가솔린 린번 엔진용 촉매
US10737219B2 (en) Exhaust gas purifying catalyst
CN101069845A (zh) 废气净化用催化剂、其制备方法、及用该催化剂的废气净化法
JP5642107B2 (ja) 鞍乗型車両用排気ガス浄化装置及びそれに用いるパラジウム単層触媒
JP2009082915A (ja) 主として化学量論的空気／燃料混合物により運転される内燃機関エンジンの排ガスからの粒子の除去
WO2010012677A1 (en) NOx STORAGE MATERIALS AND TRAPS RESISTANT TO THERMAL AGING
JP5014845B2 (ja) 排ガス浄化用触媒、その製造方法、およびかかる触媒を用いた排ガスの浄化方法
MX2013003568A (es) Catalizador purificador de gas de escape tipo trampa para nox de mezcla pobre y sistema de limpieza del gas de escape.
WO2017203863A1 (ja) ガソリンエンジン排気ガスの浄化用三元触媒
WO2012029051A1 (en) Catalyst for gasoline lean burn engines with improved nh3-formation activity
US9358524B2 (en) Catalyst structure for treating exhaust gas
WO2018199249A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法
EP2412437A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst for saddle type vehicle
CN105813735A (zh) 排气净化用催化剂
WO2018199250A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法
JP5212961B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法、ならびに排気ガス浄化方法
WO2018199248A1 (ja) 排気ガス浄化用触媒およびそれを用いた排気ガス浄化方法
JP2004230226A (ja) 自動車用触媒
JP3871992B2 (ja) 燃料直噴式ガソリンエンジン排気ガスの浄化触媒、燃料直噴式ガソリンエンジン排気ガスの浄化方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees