WO2007057981A1 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

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Katsunori Murabayashi
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine.
  • exhaust gas purification catalysts are widely used because they can significantly reduce emissions without imposing a burden on internal combustion engines such as engines that exhaust exhaust gas.
  • the exhaust gas-purifying catalyst is formed by forming a porous support layer made of a heat-resistant inorganic oxide or the like on the surface of a heat-resistant catalyst carrier substrate, and supporting a catalyst metal on the support layer.
  • Exhaust gas purifying catalysts convert harmful nitrogen oxides (NO x), hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in exhaust gas into harmless nitrogen, carbon dioxide and water by the action of catalytic metals. is doing.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 8-11 4 1 16 discloses a catalytic converter in which a low oxygen activity zone is disposed on the upstream side and a high oxygen activity zone is disposed on the downstream side.
  • This catalytic compactor has at least one of Pt, Pd, and Rh as a catalytic metal, and is formed so that the supported amount of the catalytic metal is different in the low oxygen active zone and the high oxygen active zone. Yes.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6 1-7 8 4 3 8 has a catalyst layer having a support layer supported on a monolith catalyst support and a catalyst metal, and the catalyst layer is mainly composed of Pt on the inlet side.
  • a monolith catalyst for exhaust gas purification mainly composed of Pd is disclosed on the outlet side.
  • This monolith catalyst for purifying exhaust gas has a catalyst support layer such as an alumina layer on the monolith catalyst support.
  • the catalyst carrier layer is formed by immersing the monolith catalyst carrier having the catalyst support layer formed in the Pt aqueous solution from the end on the inlet side, and dipping in the Pd aqueous solution from the outlet side to produce a catalyst layer. Yes.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 6 2-6 8 5 4 4 has a catalyst layer supported on a monolith catalyst carrier, and the catalyst layer is composed of an alumina layer containing Pt and Ce on the inlet side.
  • a monolithic catalyst for exhaust gas purification comprising an alumina layer containing Pd and La and / or Nd on the outlet side is disclosed.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-27 6 1 1 3 discloses a honeycomb catalyst carrying an N O X reduction catalyst on the upstream side and an HC and CO oxidation catalyst on the downstream side with respect to the flow direction of the exhaust gas.
  • These two exhaust gas purifying catalysts are formed of different materials for the supporting layer for supporting the catalytic metal. That is, these two exhaust gas-purifying catalysts are prepared by preparing slurries having different compositions, respectively, applying a predetermined coat length from both ends of the monolith carrier catalyst, and firing them to form a support layer. Yes.
  • an exhaust gas purifying catalyst having different characteristics on one catalyst carrier base material is made up of two types of coating liquids, each consisting of a slurry and a catalyst metal solution, each exhibiting different characteristics, such as a monolith carrier. It is manufactured by coating from both ends of the catalyst carrier substrate.
  • the exhaust gas purifying catalyst is actually manufactured, after coating the coating liquid from one end side and coating a different coating liquid from the other end side, one of the coating liquids of each other is used. It is done so that the parts overlap.
  • the coating method in which a part of the coating liquid overlaps is carried out in order to suppress the occurrence of a portion where the coating liquid is not coated and the deterioration of the exhaust gas purification performance.
  • the conventional exhaust gas purifying catalyst has a problem that the coating liquid is spouted at the portion where the coating liquid overlaps.
  • the coating liquids prepared so as to exhibit different characteristics overlap each other in the part where the coating liquid overlaps, there is also a problem that the exhaust gas purification performance cannot be exhibited as designed.
  • the exhaust gas purifying catalyst disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-1-14141 and 6-1-784-438 supports catalyst metals with different loadings on one loading layer. However, if the low loading part and high loading part of the catalyst metal overlap, the overlapping part is supported. The amount increases and the loading amount exceeds the design value.
  • the coating liquid is a slurry for forming a supporting layer
  • the thickness of the supporting layer where the coating liquid overlaps becomes thick and the exhaust gas passage becomes narrow. If the exhaust gas passage is narrowed, the pressure loss increases when the exhaust gas is allowed to pass, and the engine is burdened.
  • the conventional exhaust gas purification catalysts have problems that the characteristics of the material constituting the coating liquid, the exhaust gas purification performance, the ventilation performance, and the like are lower than the design values.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst capable of exhibiting the designed characteristics without causing material loss.
  • the present inventors have studied exhaust gas purification catalysts, and as a result, in exhaust gas purification catalysts having a plurality of catalyst parts having different characteristics in the cell extending direction, the exhaust gas that does not contact each catalyst part. It has been found that the above problems can be solved by using a purification catalyst.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a catalyst carrier base material having a plurality of cells through which exhaust gas passes in the axial direction, and a first support layer formed on the surface of the cell of the catalyst carrier base material.
  • a catalyst for exhaust gas purification comprising: a second support layer; a second catalyst metal supported by the second support layer; and a second catalyst part having: The catalyst part is not in contact.
  • a third catalyst portion having a third support layer and a third catalyst metal supported on the third support layer and an adsorption portion having a catalyst or an adsorbent are the surface of the cell of the catalyst support substrate.
  • the first catalyst part and the second catalyst layer are formed on the third catalyst part and / or the adsorbing part.
  • the distance between the end of the first support layer and the end of the second support layer is preferably 10 mm or less.
  • the first catalyst part is provided on one end side of the catalyst carrier substrate, and the second catalyst part is touched. It is preferably provided on the other end side of the medium carrier base material.
  • the catalyst carrier substrate is preferably a monolith-chamber catalyst carrier.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the vicinity of the cell wall at the substantially central portion of the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of the cell wall in the approximate center of the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the cell wall in the approximate center of the exhaust gas purifying catalyst of Example 3.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a catalyst carrier base, a first catalyst part, and a second catalyst part. In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the first catalyst part and the second catalyst part are not in contact.
  • the first catalyst part and the second catalyst part are not in contact with each other, so that no catalyst part is formed between the first catalyst part and the second catalyst part. .
  • the first and second catalyst parts do not overlap each other. As a result, the loss of materials required for the production of the respective catalyst parts does not occur, and each catalyst part can exhibit the purification performance as designed.
  • no support layer is formed between the first catalyst part and the second catalyst part, a decrease in the air permeability of the cells due to the overlap of the support layers can be suppressed.
  • the catalyst carrier substrate is a member having a plurality of cells through which exhaust gas passes in the axial direction. That is, by having a structure having a plurality of cells through which the exhaust gas passes, the exhaust gas purifying catalyst can increase the contact area with the exhaust gas and improve the exhaust gas purification performance.
  • Examples of such an exhaust gas purifying catalyst include a catalyst carrier substrate such as a monolithic two-cam carrier.
  • the catalyst carrier substrate can be made of a material used for a conventional exhaust gas purifying catalyst. For example, a material such as heat-resistant ceramics such as cordierite and heat-resistant metal can be used.
  • a preferred catalyst support substrate is a monolith honeycomb catalyst support substrate.
  • the first and second catalyst portions have a support layer formed on the surface of the cell of the catalyst support substrate, and a catalyst metal supported on the support layer.
  • the second catalyst part is formed on the surface of the cell where the first catalyst part is not formed.
  • the support layer and the catalyst metal forming the first and second catalyst parts are not particularly limited. That is, the conventional exhaust gas purification catalyst used as the support layer and the catalyst metal can be used.
  • the support layer is used in the exhaust gas purification catalyst to increase the contact area with the exhaust gas.
  • a heat-resistant inorganic oxide used for a normal exhaust gas purifying catalyst can be used, and the heat-resistant inorganic oxide is preferably composed of at least one of alumina, silica, titania, zirconia, ceria, and zeolite.
  • a preferable support layer is a heat-resistant inorganic oxide mainly composed of activated alumina.
  • the support layer preferably has a conventionally known additive. By having these oxides in the support layer, the purification characteristics of the exhaust gas purification device are improved.
  • the catalyst metal is supported on the support layer. Either the catalyst metal is supported after the support layer is formed, or the catalyst metal is supported by being mixed with a slurry made of activated alumina or the like when the support layer is formed and coated on a metal support. But it ’s okay.
  • the catalytic metal is a component that purifies the exhaust gas in the exhaust gas purification catalyst.
  • a catalyst metal used for a normal exhaust gas purifying catalyst can be used. In other words, any of an oxidation catalyst, a reduction catalyst, and a three-way catalyst may be used.
  • the catalyst metal by using at least one of platinum (P t), palladium (P d), rhodium (R h), gold (A u), silver (A g ), and iridium (I r) as the catalyst metal.
  • Platinum (P t), palladium (P d), rhodium (R h), gold (A u), silver (A g ), and iridium (I r) as the catalyst metal.
  • Carbon monoxide (CO 2), hydrocarbon (HC 3), and nitrogen oxide (NO x) contained in the exhaust gas can be efficiently removed.
  • the amount of the catalyst metal supported on the support layer is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the use.
  • the first support layer and the first catalyst metal constituting the first catalyst part, and the second support layer and the second catalyst metal constituting the second catalyst part are particularly limited, respectively. is not.
  • first support layer and the second support layer may be formed of the same material or different materials.
  • the thickness of the first carrier layer The layer thickness of the second support layer is not particularly limited, and may be the same thickness or a different thickness.
  • the first support layer and the second support layer are formed by appropriately selecting according to the respective uses of the first catalyst part and the second catalyst part.
  • first catalyst metal and the second catalyst metal may be either the same catalyst metal or different catalyst metals as in the case of the support layer.
  • the loading amount of the first catalytic metal and the loading amount of the second catalytic metal are not particularly limited, and may be the same loading amount or different loading amounts.
  • the first catalyst metal and the second catalyst metal can be appropriately selected and formed according to the respective uses of the first catalyst part and the second catalyst part.
  • the first catalyst part and the second catalyst part form an inner surface of the cell. That is, the first catalyst part and the second catalyst part may be directly formed on the surface of the cell, or at least a part thereof may be formed on the lower catalyst part having different characteristics from each catalyst part. . Further, the lower layer catalyst portion may be an adsorption portion having an adsorbent. Furthermore, the first catalyst part and the second catalyst part may be formed on a member formed by laminating the lower layer catalyst part and the adsorption part.
  • the lower catalyst part may be a plurality of even if they are integrated in the cell extending direction. It may be divided into The lower catalyst part is preferably integral in the cell extending direction.
  • a third catalyst part having a third support layer and a third catalyst metal supported by the third support layer and / or an adsorbing part having an adsorbent are formed on the surface of the cell of the catalyst support substrate;
  • the first catalyst part and the second catalyst layer are preferably formed on the third catalyst part and Z or the adsorption part.
  • the third support layer and the third catalyst metal constituting the third catalyst part are not particularly limited as in the case of the first catalyst part and the second catalyst part.
  • the material of the adsorbent contained in the adsorbing part is not particularly limited.
  • an adsorbent that adsorbs HC in a conventional exhaust gas purification catalyst can be used.
  • An example of such an adsorbent is zeolite. be able to.
  • the distance between the end of the first support layer and the end of the second support layer is preferably 1 O mm or less. If the distance between the end portion of the first support layer and the end portion of the second support layer exceeds 1 O mm, the portion where the catalyst portion is not formed increases, the exhaust gas purification performance decreases, and the exhaust gas purification catalyst. The exhaust gas purification performance that occupies the volume of the catalyst carrier substrate is reduced.
  • the distance between the end of the first support layer and the end of the second support layer is preferably 1 to 5 mm.
  • the distance between the end portion of the first support layer and the end portion of the second support layer is the distance in the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust gas purifying catalyst (the direction in which the cells of the catalyst carrier substrate extend). It is the distance between the end of one catalyst layer and the end of the second catalyst layer.
  • the exhaust gas purifying catalyst in which the first catalyst portion is provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas and the second catalyst portion is provided on the downstream side, the downstream end portion of the first support layer And the upstream end of the second support layer located downstream of the exhaust gas from the downstream end of the first support layer.
  • the number of catalyst parts in the cell extending direction is not particularly limited as long as it is two or more.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention only needs to have a configuration in which a plurality of catalyst parts are provided in the cell extending direction and each catalyst part is not in contact with adjacent catalyst parts.
  • the preferred number of catalyst parts is two because of the production of the catalyst parts. That is, it is preferable that the first catalyst part is provided on one end side of the catalyst support substrate, and the second catalyst part is provided on the other end side of the catalyst support substrate.
  • the first catalyst part is composed of a first support layer made of alumina and a first catalyst metal made of Pd
  • the second catalyst part is made of zirco- And a second catalyst metal made of Rh. If the first catalyst part and the second catalyst part are manufactured so as to overlap each other, the effect is not sufficiently exhibited in the overlapped part, and the exhaust gas purification performance as designed cannot be obtained.
  • Pd with superior HC purification performance may be placed on the upstream side of the exhaust gas flow of the exhaust gas purification catalyst to improve the ignition performance of the exhaust gas purification catalyst.
  • the catalyst part containing P d is contacted with R h. When the medium parts overlap, Rh is a highly reducing catalyst, and the effect of supporting each other's catalyst decreases.
  • the production method of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not limited, and can be produced using a conventionally known production method.
  • a method for producing an exhaust gas purifying catalyst having two catalyst parts is illustrated.
  • two types of slurries that can form the first catalyst part and the second catalyst part are prepared.
  • One of these two types of slurry is introduced into the cell from one end side of the catalyst carrier substrate, coated with a predetermined length, and dried.
  • the other slurry is applied from the other end of the catalyst carrier base material to a predetermined length that does not contact the end of one slurry, and is dried. Then, it can manufacture by baking at predetermined temperature.
  • the support layer is immersed in a catalyst metal solution and baked to form a catalyst metal in the support layer. It can be manufactured by carrying.
  • an exhaust gas purification catalyst was produced.
  • the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not limited to these examples.
  • cordierite monolith honeycomb carrier (outer diameter: 109 mm, length: 107 mm, number of cells: 93 cells c (60 0 senore / ⁇ inch 2 )) It was immersed in slurry A from (end face) to half length (53 mm). At this time, the liquid level of the slurry A was perpendicular to the cell extending direction of the monolith honeycomb carrier.
  • the monolith honeycomb carrier was taken out from the slurry A, air was blown from the upper end surface of the monolith honeycomb support on which the slurry A was not coated to blow off excess slurry. Thereafter, the slurry A coated on the monolith honeycomb carrier was dried at 25 ° C. for 1 hour. The coating amount of the slurry A was 100 g Z L in terms of the apparent volume of the monolith honeycomb support.
  • the monolith honeycomb carrier in which the slurry A was dried was coated with the slurry B at a length of 49 mm from the other end where the slurry A was not coated.
  • Slurry B coating was done in the same way as Slurry A coating.
  • Slurry B was dried in the same manner as slurry A.
  • the coating amount of Slurry B was 100 g / L in terms of the apparent volume of the monolith carrier cam.
  • the exhaust gas purifying catalyst of this example was manufactured.
  • a first supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 53 mm from one end of the monolith honeycomb carrier, and Pt is supported on the first supporting layer.
  • a second supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 49 mm from the other end of the monolith honeycomb carrier, and R h is supported on the second supporting layer.
  • the first catalyst part 11 and the second catalyst part 12 are not in contact with each other, and a 5 mm gap is formed between them. In this 5 mm gap, the monolith honeycomb carrier 10 is exposed.
  • FIG. 1 shows a cross section in the vicinity of the cell wall in the approximate center of the exhaust gas purifying catalyst of this example.
  • Activated alumina powder 100 g of acidic alumina sol with an alumina content of 40 wt%, 30 g, and 100 g of water were weighed, mixed and stirred to be homogeneous. C was prepared.
  • a slurry D was prepared by weighing 100 g of activated alumina powder, 30 g of acidic alumina sol having an alumina content of 40 wt% and 100 g of water, and stirring and mixing them uniformly.
  • slurry C was coated with a length of 53 mm from one end. Boiled and dried at 25 ° C. for 1 hour.
  • the coating amount of slurry C was 100 g Z L in terms of the apparent volume of the monolith cam carrier.
  • slurry D was coated on the monolith honeycomb carrier coated with slurry C, using the same means as used in Example 1, with a length of 49 mm from one end. Dried for 1 hour at 0 ° C.
  • the coating amount of the slurry D was 100 g / B in terms of the apparent volume of the monolith honeycomb carrier.
  • a 1 L platinum nitrate solution was prepared, and a monolith honeycomb carrier having a support layer formed thereon was immersed in the platinum nitrate solution. This dipping was such that only the support layer made from slurry C was dipped. After taking out, it was air-dried. Due to this immersion, 1.0 g of Pt was supported on the support layer manufactured from the slurry C.
  • a 1 L rhodium nitrate solution was prepared, and a monolith honeycomb carrier having a support layer formed thereon was immersed in the rhodium nitrate solution. This immersion was performed so that only the support layer made from slurry D was immersed. After taking out, it was air-dried and then dried at 25 ° C. for 1 hour. By this immersion, 0.2 g of Rh was supported on the support layer manufactured from the slurry D.
  • the exhaust gas purifying catalyst of this example was manufactured.
  • a first supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 53 mm from one end of the monolith honeycomb carrier, and Pt is supported on the first supporting layer.
  • a second supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 49 mm from the other end of the monolith honeycomb carrier, and R h is supported on the second supporting layer.
  • a 5 mm gap is formed between them. The monolith honeycomb carrier is exposed in this 5 mm gap.
  • Exhaust gas purification catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that slurry B was coated to a length of 64 mm.
  • a first supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 53 mm from one end of the monolith honeycomb carrier 10, and the first supporting layer is formed on the first supporting layer. Pt is supported. Further, a second supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 64 mm from the other end of the monolith honeycomb carrier, and Rh is supported on the second supporting layer.
  • the end of the first catalyst portion 11 and the end of the second catalyst portion 12 overlap each other by 1 O mm. This overlapping is achieved by the formation of the second catalyst portion 12 on the surface of the first catalyst portion 11.
  • FIG. 2 shows a cross section of a substantially central portion of the exhaust gas purifying catalyst of this comparative example.
  • a catalyst for exhaust gas purification was produced in the same manner as in Example 2 except that the slurry D was coated at a length of 64 mm.
  • a first supporting layer made of activated alumina is formed with a length of 53 mm from one end of the monolith honeycomb carrier, and Pt is supported on the first supporting layer.
  • a second support layer made of activated alumina is formed with a length of 64 mm from the other end of the monolith honeycomb carrier, and R h is supported on the second support layer.
  • the end portion of the first catalyst portion and the end portion of the second catalyst portion overlap each other over 10 mm. This overlapping is achieved by the formation of the second catalyst part on the surface of the first catalyst part provided on the monolith honeycomb carrier.
  • pressure loss was measured.
  • the pressure loss was measured by passing gas through the exhaust gas purification catalyst at a constant flow rate, measuring the gas pressure before and after passing through the exhaust gas purification catalyst, and using the differential pressure as the pressure loss.
  • the suction pump is operated using a pressure loss measuring device having a suction pump and a holding means for holding the exhaust gas purification catalyst in a state where the exhaust gas purification catalyst cell communicates with the suction pump.
  • the pressure loss was measured from the difference between the atmospheric pressure and the atmospheric pressure immediately after passing through the cell of the exhaust gas purification catalyst with suction at a flow rate of m 3 Zmin. The measurement results are shown in Table 1.
  • the exhaust gas purification catalyst of each example has a smaller pressure loss than the exhaust gas purification catalyst of each comparative example. That is, the exhaust gas purifying catalyst of each embodiment is suppressed from having a high pressure loss when the exhaust gas passes through the cell of the exhaust gas purifying catalyst during actual use.
  • the exhaust gas purifying catalyst of each comparative example the end portion of the first catalyst portion and the end portion of the second catalyst portion overlap each other in the vicinity of the center portion in the exhaust gas flow direction.
  • the overlapping parts are thicker. In other words, the opening of the cell is getting smaller in this overlapping area. This increased the pressure loss.
  • the exhaust gas purifying catalyst of each example has its respective catalyst part formed as designed. That is, there is no loss in the slurry and catalyst metal.
  • the exhaust gas purifying catalyst of each comparative example is the first in the overlapping portion. The first catalyst part located below the second catalyst part is prevented from sufficiently exhibiting its purification performance because contact with the exhaust gas is suppressed.
  • the catalyst metal is supported by being immersed in the catalyst metal solution.
  • the catalyst is immersed in the catalyst metal solution, it is supported by capillary action.
  • the solution penetrated beyond the desired range of the layer, and as a result, the catalytic metal was loaded in the range beyond the design.
  • the exhaust gas purification catalyst of each comparative example cannot obtain the purification performance as designed.
  • the thickness of the catalyst part is different between the part where the first and second catalyst parts are formed and the part where the catalyst part is not formed and the monolith honeycomb carrier is exposed.
  • the opening amount of the cell differs by the amount. That is, the exhaust gas flows into the exhaust gas purification catalyst from one end side, and the flow of the exhaust gas that has passed through the first half portion where the first catalyst portion is formed is disturbed by the change in the opening amount of the cell. The flow passes through the latter half part where the second catalyst part is formed. That is, the exhaust gas flow is disturbed in the second half, and the second catalyst part is likely to hit the exhaust gas.
  • the exhaust gas flowing in the vicinity of the center of the cell is not easily contacted with the first catalyst part (is difficult to be purified). Become so.
  • the exhaust gas purifying catalyst of each example exhibits the effect of improving the exhaust gas purifying performance.
  • the exhaust gas purifying catalyst of each of the above examples was coated with slurry A and C on a monolith honeycomb carrier, dried at 25 ° C., and then coated with slurry B and D. 2 Drying at 50 ° C. Since slurry A and slurry C coated on the monolith honeycomb carrier do not overlap, they can also be dried by air drying. In contrast, the exhaust gas purifying catalyst of the comparative example needs to be dried at 250 ° C. because slurry A and slurry C overlap. That is, the exhaust gas purifying catalyst of each of the above embodiments also has an effect of reducing the cost required for drying the slurry during production.
  • This embodiment is another embodiment of the above embodiments. Specifically, it is an exhaust gas purifying catalyst in which the first and second catalyst parts are formed on the third catalyst part.
  • Figure 3 shows the cross section. Indicated.
  • slurry E 100 g of activated alumina powder, 30 g of acidic alumina sol having an alumina content of 40 wt%, platinum nitrate solution, and 100 g of water were weighed, mixed and stirred uniformly to make slurry E Was prepared.
  • the platinum nitrate solution constituting the slurry E was added so as to contain 1.0 g of Pt in terms of Pt in the slurry coated on the monolith cam carrier.
  • Example 2 the same monolith honeycomb carrier as used in Example 1 was coated with Slurry E over the entire length. Dry with C for 1 hour.
  • the coating amount of the slurry E was 100 g Z L in terms of the apparent volume of the monolith honeycomb carrier. After drying, it was calcined at 500 ° C. for 1 hour.
  • Zirconium oxide powder 100 g, zirconium oxide content 40 wt% of zirconium oxide sol 30 g, rhodium nitrate solution, water 100 g were weighed and mixed together with stirring.
  • Slurry G was prepared.
  • the nitrate nitric acid solution constituting the slurry G was added so as to contain 0.2 g of Rh in terms of Rh in the slurry coated on the monolith honeycomb carrier.
  • the monolith honeycomb carrier coated with the slurry E was coated with slurry F at a length of 53 mm from one end using the same means as used in Example 1. 2 5 0. Dry with C for 1 hour.
  • the coating amount of the slurry F was 100 g / L in terms of the apparent volume of the monolith honeycomb carrier.
  • the monolith honeycomb carrier coated with slurry E was coated with slurry 1D at a length of 49 mm from one end using the same means as used in Example 1. 2 Dry at 50 ° C for 1 hour.
  • the coating amount of the slurry D was 100 g / L in terms of the apparent volume of the monolith honeycomb carrier.
  • the monolith honeycomb carrier from which slurry E has been dried is coated with slurry E.
  • Slurry F was coated at a length of 49 mm from the other end without.
  • the slurry coating was performed in the same manner as the slurry E coating. Then, it was dried in the same manner as in the case of slurry F and slurry E.
  • the coating amount of the slurry F was 100 g in the apparent volume of the monolith honeycomb carrier.
  • the exhaust gas purifying catalyst of this example was manufactured.
  • a third carrier layer made of alumina is formed on the surface of the cells of the monolith honeycomb carrier 10, and Pt is supported on the third carrier layer.
  • Three catalyst parts 13 are formed.
  • a first support layer made of activated alumina is formed on the surface of the third catalyst part 13 with a length of 53 mm from one end, and Pd is supported on the first support layer.
  • the first catalyst part 11 is formed on the surface of the third catalyst part.
  • a second support layer made of zirconium oxide is formed on the surface of the third catalyst portion 13 of the monolith honeycomb carrier with a length of 49 mm from the other end, and the second support layer is formed on the second support layer.
  • the second catalyst part 12 is formed on the surface of the third catalyst part.
  • the first catalyst part 11 and the second catalyst part 12 are not in contact with each other, and a 5 mm gap is formed between them. In this 5 mm gap, the third catalyst portion 13 is exposed.
  • the exhaust gas purifying catalyst 1 of this example is the same as the exhaust gas of Examples 1 and 2 except that the first catalyst part 1 1 and the second catalyst part 1 2 are formed on the third catalyst part 1 3. It has the same structure as the purification catalyst. That is, the exhaust gas purifying catalyst 1 of the present example had the same effect as the exhaust gas purifying catalyst of Examples 1 and 2 above.

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Abstract

材料のロスを発生させることなく設計通りの特性を発揮できる排ガス浄化用触媒を提供すること。本発明の排ガス浄化用触媒（１）は、軸方向に排ガスが通過する複数のセルを有する触媒担体基材（１０）と、触媒担体基材のセルの表面に形成された第一の担持層と、第一の担持層に担持された第一の触媒金属と、を有する第一の触媒部（１１）と、触媒担体基材の第一の触媒部が形成されていないセルの表面に形成された第二の担持層と、第二の担持層に担持された第二の触媒金属と、を有する第二の触媒部（１２）と、を有する排ガス浄化用触媒であって、第一の触媒部（１１）と第二の触媒部（１２）の間は触媒担体基材（１０）が露出していることを特徴とする。本発明の排ガス浄化用触媒は、材料のロスを発生させることなく触媒の設計通りに触媒部が形成されているとともに圧損の増加が抑えられている。

Description

明細書
排ガス浄化用触媒
技術分野
本発明は、 自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する 排ガス浄化用触媒に関する。
背景技術
近年の環境問題への関心の高まりにともない、 自動車のエンジン等の内燃機関 からの排気ガス対策が重要視されてきている。 内燃機関からの排気ガスをそのま ま大気に排出すると、 公害や環境の悪化といった問題が発生する。 このため、 排 気ガスは排ガス浄化用触媒などを用いて浄化した後に大気中に排出されている。 排ガス浄化用触媒は、 他の浄化方法に比べ、 排気ガスを排出するエンジン等の 内燃機関に負担をかけることなく、 大幅なェミッションの低減が可能であるため に広く採用されている。
排ガス浄化用触媒は、 耐熱性を有する触媒担体基材の表面に耐熱性無機酸化物 等よりなる多孔質の担持層を形成し、 この担持層に触媒金属を担持して形成され ている。 排ガス浄化用触媒は、 触媒金属の作用により、 排気ガスに含まれる有害 な窒素酸化物 （N O x ) 、 炭化水素 （H C ) および一酸化炭素 （C O) を無害な 窒素、 二酸化炭素、 水に変換している。
そして、 近年は、 車両への搭載性やコス トの低減などの目的のために、 ひとつ の排ガス浄化用触媒に異なる特性を持たせた排ガス浄化用触媒が開発されている。 特開平 8— 1 1 4 1 1 6号公報には、 上流側に低酸素活性ゾーンを、 下流側に 高酸素活性ゾーンを配設した触媒コンバータが開示されている。 この触媒コンパ ータは、 P t、 P d、 R hの少なくとも一種を触媒金属として有し、 低酸素活性 ゾーンおよび高酸素活性ゾーンにおいては、 この触媒金属の担持量が異なるよう に形成されている。
特開昭 6 1 - 7 8 4 3 8号公報には、 モノリス触媒担体に担持された担持層と 触媒金属とをもつ触媒層を有し、 触媒層が流入口側は P tを主体とし流出口側は P dを主体としている排気ガス浄化用モノリス触媒が開示されている。 この排気 ガス浄化用モノ リス触媒は、 モノ リス触媒担体にアルミナ層などの触媒担持層を 形成し、 この触媒担持層が形成されたモノ リス触媒担体を流入口側の端部から P t水溶液に浸漬し、 流出口側から P d水溶液に浸漬して焼成して触媒層を製造し ている。
特開昭 6 2 - 6 8 5 4 4号公報には、 モノ リス触媒担体に担持された触媒層を 有し、 触媒層が流入口側は P tおよび C eを含むアルミナ層よりなり、 流出口側 は P dと L aおよび または N dを含むアルミナ層よりなる排気ガス浄化用モノ リス触媒が開示されている。
特開平 4— 2 7 6 1 1 3号公報には、 排ガスの流れ方向に対して上流側に N O X還元触媒を、 下流側に H Cおよび C O酸化触媒を担持したハニカム触媒が開示 されている。
これらふたつの排ガス浄化用触媒は、 触媒金属を担持する担持層が異なる材質 より形成されている。 すなわち、 これらふたつの排ガス浄化用触媒は、 異なる組 成を有するスラリーを調製し、 それぞれモノリス担体触媒の両端部から所定のコ 一ト長さで塗布して焼成することで担持層を形成している。
上記したように、 ひとつの触媒担体基材上に異なる特性を持たせた排ガス浄化 用触媒は、 スラリ一や触媒金属溶液よりなりそれぞれ異なる特性を発揮する二種 類のコート液をモノリス担体等の触媒担体基材の両方の端部側からコー卜して製 造されている。 そして、 実際の排ガス浄化用触媒の製造時には、 一方の端部側か らコ一ト液のコートを行った後に他方の端部側から異なるコート液をコー卜する ときには、 互いのコート液の一部が重なるように行われている。 コート液の一部 が重なり合うコート方法は、 コート液がコー卜されない部分が発生して排ガスの 浄化性能が低下することを抑えるために行われている。
従来の排ガス浄化用触媒においては、 コート液が重なった部分でコート液の口 スが発生するという問題があった。 また、 コート液が重なった部分は異なる特性 を発揮するように調製されたそれぞれのコ一ト液が重なり合うため、 排ガスの浄 化性能が設計通りに発揮されなくなるという問題もあった。 たとえば、 特開平 8 - 1 1 4 1 1 6号および特開昭 6 1 - 7 8 4 3 8号に開示された排ガス浄化用触 媒は、 ひとつの担持層に異なる担持量で触媒金属を担持させているが、 触媒金属 の低担持量の部分と高担持量の部分とが重なり合うと、 重なり合った部分の担持 量が増加して設計値以上の担持量となる。
さらに、 コート液が担持層を形成するためのスラリーであるときには、 コート 液が重なった部分の担持層の厚さが厚くなり、 排ガスの通路が狭くなるという問 題があった。 排ガスの通路が狭くなると、 排ガスを通過させるときに圧損が高く なりエンジンに負担がかかるようになる。
すなわち、 従来の排ガス浄化用触媒においては、 コート液を構成する材料の口 スの発生や、 排ガスの浄化性能や通気性能などの特性が設計値より低下するとい う問題が発生していた。
発明の開示
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、 材料のロスを発生させること なく設計通りの特性を発揮できる排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。 上記課題を解決するために本発明者らは排ガス浄化用触媒について検討を重ね た結果、 セルののびる方向に特性の異なる複数の触媒部をもつ排ガス浄化用触媒 においてそれぞれの触媒部が接触しない排ガス浄化用触媒とすることで上記課題 を解決できることを見出した。
すなわち、 本発明の排ガス浄化用触媒は、 軸方向に排ガスが通過する複数のセ ルを有する触媒担体基材と、 触媒担体基材のセルの表面上に形成された第一の担 持層と、 第一の担持層に担持された第一の触媒金属と、 を有する第一の触媒部と、 触媒担体基材の第一の触媒部が形成されていないセルの表面上に形成された第二 の担持層と、 第二の担持層に担持された第二の触媒金属と、 を有する第二の触媒 部と、 を有する排ガス浄化用触媒であって、 第一の触媒部と第二の触媒部は接触 していないことを特徴とする。
第三の担持層と該第三の担持層に担持された第三の触媒金属とをもつ第三の触 媒部およびノまたは吸着材をもつ吸着部が前記触媒担体基材の前記セルの表面に 形成され、 第一の触媒部および第二の触媒層が、 第三の触媒部および または吸 着部上に形成されたことが好ましい。
第一の担持層の端部と第二の担持層の端部との距離が 1 0 mm以下であること が好ましい。
第一の触媒部は触媒担体基材の一方の端部側にもうけられ、 第二の触媒部は触 媒担体基材の他方の端部側にもうけられたことが好ましい。
触媒担体基材は、 モノリスハ-カム触媒担体であることが好ましい。
図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1の排ガス浄化用触媒の略中央部のセル壁近傍の断面図である。 図 2は、 比較例 1の排ガス浄化用触媒の略中央部のセル壁近傍の断面図である。 図 3は、 実施例 3の排ガス浄化用触媒の略中央部のセル壁近傍の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、 前記発明をさらに具体的にした発明やこれら発明の実施の形態につい て説明する。
(発明の実施の形態）
本発明の排ガス浄化用触媒は、 触媒担体基材と、 第一の触媒部と、 第二の触媒 部と、 を有する。 そして、 本発明の排ガス浄化用触媒は、 第一の触媒部と第二の 触媒部が接触していない。
本発明の排ガス浄化用触媒は、 第一の触媒部と第二の触媒部が接触しなくなつ たことで、 第一の触媒部と第二の触媒部の間に触媒部が形成されていない。 本発 明の排ガス浄化用触媒は、 第一の触媒部と第二の触媒部の間に触媒部が形成され ていないため、 第一および第二の触媒部が重なり合わなくなつている。 これによ り、 それぞれの触媒部の製造に要する材料のロスが生じなくなつているとともに、 それぞれの触媒部が設計通りの浄化性能を発揮できる。 また、 第一の触媒部と第 二の触媒部の間に担持層が形成されないため、 担持層が重なり合うことによるセ ルの通気性の低下が抑えられる。
触媒担体基材は、 軸方向に排ガスが通過する複数のセルを有する部材である。 すなわち、 その内部を排ガスが通過する複数のセルを有する構造とすることで、 排ガス浄化用触媒は排ガスとの接触面積を大きくすることができ、 排ガスの浄化 能を向上させる。 このような排ガス浄化用触媒としては、 たとえば、 モノリスハ 二カム担体等の触媒担体基材をあげることができる。 また、 触媒担体基材は、 従 来の排ガス浄化用触媒に用いられる材質を用いられることができ、 たとえば、 コ —デイエライ トなどの耐熱性セラミックス、 耐熱性金属等の材質を用いることが できる。 好ましい触媒担体基材は、 モノリスハニカム触媒担体基材である。 第一のおよび第二の触媒部は、 触媒担体基材のセルの表面上に形成された担持 層と、 担持層に担持された触媒金属と、 を有する。 そして、 第二の触媒部は、 第 一の触媒部が形成されていないセルの表面上に形成されている。
第一および第二の触媒部を形成する担持層および触媒金属は、 特に限定される ものではない。 すなわち、 従来の排ガス浄化用触媒において担持層および触媒金 属として用いられているものを用いることができる。
担持層は、 排ガス浄化用触媒において、 排ガスとの接触面積を大きくするため に用いられる。 通常の排ガス浄化用触媒に用いられる耐熱性無機酸化物を用いる ことができ、 耐熱性無機酸化物としては、 アルミナ、 シリカ、 チタニア、 ジルコ ユア、 セリア、 ゼォライ トの少なくとも一種よりなることが好ましい。 好ましい 担持層としては、 活性アルミナを主成分とする耐熱性無機酸化物である。 また、 担持層は、 従来公知の添加物を有することが好ましい。 これらの酸化物を担持層 に有することで、 排気ガス浄化用装置の浄化特性が向上する。
触媒金属は、 担持層に担持されている。 この触媒金属の担持は、 担持層を形成 した後に担持させても、 担持層を形成するときに活性アルミナ等からなるスラリ 一に混合させて金属担体にコー卜することにより付与させても、 どちらでも良い。 触媒金属は、 排ガス浄化用触媒において、 排ガスを浄化する成分である。 触媒金 属は、 通常の排ガス浄化用触媒に用いられる触媒金属を用いることができる。 す なわち、 酸化触媒、 還元触媒、 三元触媒のいずれの触媒を用いてもよい。
詳しくは、 触媒金属に、 白金 （P t ) 、 パラジウム （P d ) 、 ロジウム （R h ) 、 金 （A u ) 、 銀 （A g ) 、 イリジウム （I r ) の少なくとも 1種を用いる ことで排ガス中に含まれる一酸化炭素 （C O ) 、 炭化水素 （H C ) 、 および窒素 酸化物 （N O x ) を効率よく除去できる。 また、 触媒金属の担持層への担持量も 特に限定されるものではなく、 用途に応じて適宜選択することができる。
また、 第一の触媒部を構成する第一の担持層および第一の触媒金属、 第二の触 媒部を構成する第二の担持層および第二の触媒金属は、 それぞれ特に限定される ものではない。
すなわち、 第一の担持層と第二の担持層は、 同じ材質により形成されていても 別の材質により形成されていてもどちらでもよい。 また、 第一の担持層の層厚お よび第二の担持層の層厚についても、 特に限定されるものではなく、 同じ厚さで あっても異なる厚さであってもどちらでもよい。 第一の担持層と第二の担持層は、 第一の触媒部および第二の触媒部のそれぞれの用途に応じて適宜選択して形成で さる。
また、 第一の触媒金属および第二の触媒金属についても、 上記担持層のときと 同様に、 同じ触媒金属であっても別の触媒金属であってもどちらでもよい。 また、 第一の触媒金属の担持量および第二の触媒金属の担持量についても、 特に限定さ れるものではなく、 同じ担持量であっても異なる担持量であってもどちらでもよ い。 第一の触媒金属と第二の触媒金属は、 第一の触媒部および第二の触媒部のそ れぞれの用途に応じて適宜選択して形成できる。
本発明の排ガス浄化用触媒において、 第一の触媒部および第二の触媒部は、 セ ルの内表面を形成する。 すなわち、 第一の触媒部および第二の触媒部は、 セルの 表面に直接形成されていても、 それぞれの触媒部と特性の異なる下層触媒部上に 少なくともその一部が形成されていてもよい。 また、 この下層触媒部は、 吸着材 をもつ吸着部であってもよい。 さらに、 下層触媒部と吸着部とが積層してなる部 材上に第一の触媒部および第二の触媒部が形成されていてもよい。
第一の触媒部および第二の触媒部がそれぞれの触媒部と特性の異なる下層触媒 部上に直接形成されたときに、 この下層触媒部は、 セルののびる方向において一 体であっても複数に分かれていてもよい。 下層触媒部は、 セルののびる方向にお いて一体であることが好ましい。
第三の担持層と第三の担持層に担持された第三の触媒金属とをもつ第三の触媒 部および/または吸着材をもつ吸着部が触媒担体基材のセルの表面に形成され、 第一の触媒部および第二の触媒層が、 第三の触媒部および Zまたは吸着部上に形 成されたことが好ましい。
第三の触媒部を構成する第三の担持層および第三の触媒金属は、 第一の触媒部 および第二の触媒部の時と同様に、 それぞれ特に限定されるものではない。
また、 吸着部に含まれる吸着材は、 その材質が特に限定されるものではない。 たとえば、 従来の排ガス浄化用触媒において H Cの吸着を行っている吸着材を用 いることができる。 このような吸着材としては、 たとえば、 ゼォライ トをあげる ことができる。
本発明の排ガス浄化用触媒において、 第一の担持層の端部と第二の担持層の端 部との距離が 1 O mm以下であることが好ましい。 第一の担持層の端部と第二の 担持層の端部との距離が 1 O mmを超えると、 触媒部が形成されない部分が多く なり、 排ガスの浄化性能が低下し、 排ガス浄化用触媒の触媒担体基材の容積に占 める排ガスの浄化性能が低下する。 第一の担持層の端部と第二の担持層の端部と の距離は、 好ましくは 1〜 5 mmである。
ここで、 第一の担持層の端部と第二の担持層の端部との距離とは、 排ガス浄化 用触媒において排ガスの流れる方向 （触媒担体基材のセルののびる方向） におけ る第一の触媒層の端部と第二の触媒層の端部の距離である。 具体的には、 第一の 触媒部が排ガスの流れる方向の上流側に第二の触媒部が下流側にもうけられた排 ガス浄化用触媒においては、 第一の担持層の下流側の端部と、 第一の担持層の下 流側の端部より排ガスの下流側に位置する第二の担持層の上流側の端部と、 の距 離を示す。
本発明の排ガス浄化用触媒においてセルののびる方向における触媒部の数は二 以上であれば特に限定されない。 すなわち、 本発明の排ガス浄化用触媒は、 セル ののびる方向に複数の触媒部を有し、 それぞれの触媒部が互いに隣接した触媒部 と接触していない構成を有していればよい。 好ましい触媒部の数は、 触媒部の製 造のしゃすさから二つである。 すなわち、 第一の触媒部は触媒担体基材の一方の 端部側にもうけられ、 第二の触媒部は触媒担体基材の他方の端部側にもうけられ たことが好ましい。
本発明の排ガス浄化用触媒において、 第一の触媒部は、 アルミナよりなる第一 の担持層と、 P dよりなる第一の触媒金属と、 よりなり、 第二の触媒部は、 ジル コ-ァよりなる第二の担持層と、 R hよりなる第二の触媒金属と、 よりなること が好ましい。 この第一の触媒部と第二の触媒部は、 お互いが重なり合って製造さ れると、 重なり合った部分でその効果が十分に発揮されなくなり、 設計通りの排 ガス浄化性能が得られなくなる。 具体的には、 排ガス浄化用触媒の排ガス流の上 流側に H C浄化性能に優れた （H Cを酸化する） P dを配置して排ガス浄化用触 媒の着火性能を向上させることがあるが、 この P dを含む触媒部に R hを含む触 媒部が重なり合うと、 R hは還元作用の強い触媒であり、 お互いの触媒の担持の 効果が低減するようになる。
本発明の排ガス浄化用触媒は、 その製造方法が限定されるものではなく、 従来 公知の製造方法を用いて製造することができる。 たとえば、 二つの触媒部をもつ 排ガス浄化用触媒の製造方法を例示する。
まず、 第一の触媒部および第二の触媒部を形成できる二種類のスラリ一を調製 する。 この二種類のスラリーのうち一方のスラリーを触媒担体基材の一方の端部 側からセル内に導入し、 所定の長さでコートし、 乾燥させる。 つづいて、 他方の スラリーを触媒担体基材の他方の端部から一方のスラリーの端部と当接しない所 定の長さで塗布し、 乾燥させる。 その後、 所定の温度で焼成することで製造する ことができる。
また、 第一の触媒部および第二の触媒部が、 それぞれ無機酸化物等よりなる担 持層を形成した後に、 担持層を触媒金属溶液に浸漬して焼成して担持層に触媒金 属を担持して製造することができる。
実施例
以下、 実施例を用いて本発明を説明する。
本発明の実施例として排ガス浄化用触媒の製造を行った。 なお、 本発明の排ガ ス浄化用触媒は、 これらの実施例に限定されるものではない。
(実施例 1 )
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 硝酸白金溶液、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均一になるように攪拌混 合してスラリー Aを調製した。 このスラリー Aを構成する硝酸白金溶液は、 モノ リスハニカム担体にコートされたスラリー中に P t換算で 1 . 0 gの P tを含む ように添加された。
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 硝酸ロジウム溶液、 水 1 0 0 gとを抨量し、 これらを均一になるように攪 拌混合してスラリー Bを調製した。 このスラリー Bを構成する硝酸ロジゥム溶液 は、 モノリスハニカム担体にコートされたスラリー中に R h換算で 0 . 2 §の！^ hを含むように添加された。 そして、 コーデイエライ ト製のモノリスハニカム担体 （外径： 1 0 9 mm、 長 さ ： 1 0 7 m m, セル数： 9 3セル c ( 6 0 0セノレ/ ^ i n c h 2) ) を一方 の端部 （端面） から半分の長さ （5 3 mm) までスラリー Aに浸漬した。 このと き、 スラリー Aの液面は、 モノリスハニカム担体のセルののびる方向と垂直であ つた。
モノリスハニカム担体をスラリー Aから取りだした後に、 モノリスハニカム担 体のスラリー Aがコートされていない上方の端面からエアーを吹き付けて過剰な スラリーを吹き払った。 その後、 モノリスハニカム担体にコートしたスラリー A を 2 5 0 °Cで 1時間乾燥させた。 スラリー Aのコート量は、 モノリスハニカム担 体の見かけの容積で 1 0 0 g Z Lであった。
スラリー Aが乾燥したモノリスハニカム担体は、 スラリー Aがコー卜されてい ない他方の端部から 4 9 mmの長さでスラリー Bがコートされた。 スラリ一 Bの コートは、 スラリー Aのコートと同様の手段で行われた。 そして、 スラリー Bも スラリー Aのときと同様にして乾燥された。 スラリー Bのコート量は、 モノリス ハ-カム担体の見かけの容積で 1 0 0 g / Lであった
乾燥後、 5 0 0でで 1時間焼成した。
以上により本実施例の排ガス浄化用触媒が製造できた。
本実施例の排ガス浄化用触媒は、 モノリスハニカム担体の一方の端部から 5 3 mmの長さで活性アルミナよりなる第一の担持層が形成され、 第一の担持層には P tが担持されている。 また、 モノ リスハニカム担体の他方の端部から 4 9 mm の長さで活性アルミナよりなる第二の担持層が形成され、 第二の担持層には R h が担持されている。 そして、 本実施例の排ガス浄化用触媒 1は、 第一の触媒部 1 1と第二の触媒部 1 2とは接触することなく、 その間に 5 m mのすき間が形成さ れている。 この 5 mmのすき間においてはモノリスハニカム担体 1 0が露出して いる。 本実施例の排ガス浄化用触媒の略中央部のセル壁近傍の断面を図 1に示し た。
(実施例 2 )
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均一になるように攪拌混合してスラリー Cを調製した。
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均一になるように攪拌混合してスラリー Dを調製した。
そして、 実施例 1において用いたものと同様のモノリス八-カム担体に実施例 1において用いられた手段と同様の手段を用いて、 一方の端部から 5 3 mmの長 さでスラリー Cをコー卜し 2 5 0 °Cで 1時間乾燥した。 スラリー Cのコート量は、 モノ リスハ-カム担体の見かけの容積で 1 0 0 g Z Lであった。
つづいて、 スラリー Cがコートされたモノリスハニカム担体に実施例 1におい て用いられた手段と同様の手段を用いて、 一方の端部から 4 9 m mの長さでスラ リー Dをコートし 2 5 0 °Cで 1時間乾燥した。 スラリー Dのコート量は、 モノリ スハニカム担体の見かけの容積で 1 0 0 g /乙であった。
乾燥後、 5 0 0 °Cで 1時間焼成した。 これによりモノ リスハ-カム担体上に担 持層が形成された。
1 Lの硝酸白金溶液を調製し、 この硝酸白金溶液に担持層が形成されたモノリ スハニカム担体を浸漬した。 この浸漬は、 スラリー Cから製造された担持層のみ が浸漬するようになされた。 取りだした後に、 風乾した。 この浸漬により、 スラ リー Cから製造された担持層には、 1 . 0 gの P tが担持された。
1 Lの硝酸ロジウム溶液を調製し、 この硝酸ロジウム溶液に担持層が形成され たモノ リスハニカム担体を浸漬した。 この浸漬は、 スラリー Dから製造された担 持層のみが浸漬するようになされた。 取りだした後に、 風乾し、 その後、 2 5 0 °Cで 1時間乾燥させた。 この浸漬により、 スラリー Dから製造された担持層には、 0 . 2 gの R hが担持された。
以上により本実施例の排ガス浄化用触媒が製造できた。
本実施例の排ガス浄化用触媒は、 モノリスハニカム担体の一方の端部から 5 3 mmの長さで活性アルミナよりなる第一の担持層が形成され、 第一の担持層には P tが担持されている。 また、 モノ リスハニカム担体の他方の端部から 4 9 m m の長さで活性アルミナよりなる第二の担持層が形成され、 第二の担持層には R h が担持されている。 そして、 第一の触媒部と第二の触媒部とは接触することなく、 その間に 5 m mのすき間が形成されている。 この 5 mmのすき間はモノリスハニ カム担体が露出している。
(比較例 1 )
スラリー Bを 6 4 mmの長さでコートした以外は実施例 1と同様にして排ガス 浄化用触媒を製造した。
本比較例の排ガス浄化用触媒 1は、 モノ リスハニカム担体 1 0の一方の端部か ら 5 3 mmの長さで活性アルミナよりなる第一の担持層が形成され、 第一の担持 層には P tが担持されている。 また、 モノ リスハニカム担体の他方の端部から 6 4 mmの長さで活性アルミナよりなる第二の担持層が形成され、 第二の担持層に は R hが担持されている。 そして、 本比較例の排ガス浄化用触媒 1は、 第一の触 媒部 1 1の端部と第二の触媒部 1 2の端部とが 1 O mmにわたつて重なり合って いる。 この重なり合いは、 第一の触媒部 1 1の表面上に第二の触媒部 1 2が形成 されたことでなされている。 本比較例の排ガス浄化用触媒の略中央部の断面を図 2に示した。
(比較例 2 )
スラリー Dを 6 4 m mの長さでコートした以外は実施例 2と同様にして排ガス 浄化用触媒を製造した。
本比較例の排ガス浄化用触媒は、 モノリスハニカム担体の一方の端部から 5 3 mmの長さで活性アルミナよりなる第一の担持層が形成され、 第一の担持層には P tが担持されている。 また、 モノ リスハニカム担体の他方の端部から 6 4 mm の長さで活性アルミナよりなる第二の担持層が形成され、 第二の担持層には R h が担持されている。 そして、 本比較例の排ガス浄化用触媒は、 第一の触媒部の端 部と第二の触媒部の端部とが 1 0 m mにわたつて重なり合つている。 この重なり 合いは、 モノ リスハニカム担体上にもうけられた第一の触媒部の表面上に第二の 触媒部が形成されたことでなされている。
(評価）
実施例および比較例の排ガス浄化用触媒の評価として、 圧損を測定した。 圧損の測定は、 排ガス浄化用触媒に一定の流速でガスを通し、 排ガス浄化用触 媒の通過前後のガス圧を測定しその差圧を圧損とすることで行われた。 具体的に は、 吸引ポンプと、 排ガス浄化用触媒のセルが吸引ポンプと連通した状態で排ガ ス浄化用触媒を保持する保持手段と、 を有する圧力損失測定装置を用いて、 吸引 ポンプを作動して 5 m 3Zm i nの流速で吸引し、 排ガス浄化用触媒のセルを通 過した直後の大気の圧力と大気圧との差から圧損を測定した。 測定結果を表 1に 示した。
【表 1】
Figure imgf000014_0001
表 1より、 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 各比較例の排ガス浄化用触媒と比 較して圧力損失が小さくなつている。 すなわち、 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 実際の使用時に排ガス浄化用触媒のセルを排ガスが通過するときに圧損が高くな ることが抑えられている。
対して、 各比較例の排ガス浄化用触媒は、 排ガスの流れ方向の中央部近傍にお いて第一の触媒部の端部と第二の触媒部の端部が重なり合つている。 この重なり 合った部分は、 その厚さが厚くなつている。 すなわち、 この重なり合った部分に おいては、 セルの開口量が小さくなつている。 これにより圧損が大きくなつた。 また、 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 設計通りにそれぞれの触媒部が形成で きている。 すなわち、 スラリーおよび触媒金属にロスが生じていない。 これに対 して、 各比較例の排ガス浄化用触媒は、 重なり合いが生じた部分においては、 第 二の触媒部の下に位置する第一の触媒部は排ガスとの接触が抑えられたことでそ の浄化性能が十分に発揮されなくなる。 加えて、 比較例 4の排ガス浄化用触媒に おいては、 担持層を形成した後に触媒金属溶液に浸漬して触媒金属を担持させて いるが、 触媒金属溶液に浸漬したときに毛細管現象により担持層の所望の範囲以 上の範囲に溶液が浸透し、 結果として設計以上の範囲に触媒金属が担持された。 すなわち、 各比較例の排ガス浄化用触媒は、 設計通りの浄化性能が得られなくな つている。
さらに、 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 第一および第二の触媒部が形成され た部分と触媒部が形成されずにモノ リスハニカム担体が露出した部分とでは、 触 媒部の厚みの分だけセルの開口量が異なっている。 すなわち、 一方の端部側から 排ガス浄化用触媒に排ガスが流れ込み、 第一の触媒部の形成された前半部分を通 過した排ガスは、 セルの開口量の変化により流れが乱され、 この乱れた流れが第 二の触媒部の形成された後半部分を通過することになる。 すなわち、 後半部分に おいて排ガスの流れが乱されることで、 第二の触媒部に排ガスが当たりやすくな る。 特に、 セルの中央部近傍を流れる排ガスは、 第一の触媒部と接触しにくい (浄化されにくい） 、 排ガスの流れが乱されることで第二の触媒部に接触し有 害成分が浄化されるようになる。 この結果、 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 排 ガスの浄化性能が向上するという効果を発揮する。
さらに、 上記各実施例の排ガス浄化用触媒は、 モノ リスハニカム担体にスラリ 一 A， Cをコートした後に 2 5 0 °Cで乾燥を行い、 その後、 スラリー B , Dをコ ートし、 2 5 0 °Cで乾燥を行っている。 モノリスハニカム担体にコートされるス ラリー Aおよびスラリー Cは、 重なり合わないため、 風乾により乾燥も行うこと ができる。 これに対して、 比較例の排ガス浄化用触媒は、 スラリー Aとスラリー Cとが重なり合うため、 2 5 0 °Cでの乾燥が必要となっている。 すなわち、 上記 各実施例の排ガス浄化用触媒は、 製造時にスラリーの乾燥に要するコストを低減 できる効果も有する。
(実施例 3 )
本実施例は、 上記各実施例の別の形態である。 具体的には、 第一および第二の 触媒部を第三の触媒部上に形成した排ガス浄化用触媒である。 図 3にその断面を 示した。
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 硝酸白金溶液、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均一になるように攪拌混 合してスラリー Eを調製した。 このスラリー Eを構成する硝酸白金溶液は、 モノ リスハ-カム担体にコー卜されたスラリー中に P t換算で 1 . 0 gの P tを含む ように添加された。
そして、 実施例 1において用いたものと同様のモノリスハニカム担体にスラリ 一 Eを全長にわたってコートし 2 5 0。Cで 1時間乾燥した。 スラリー Eのコート 量は、 モノリスハニカム担体の見かけの容積で 1 0 0 g Z Lであった。 乾燥後、 5 0 0 °Cで 1時間焼成した。
活性アルミナ粉末 1 0 0 g、 アルミナ含有量 4 0 w t %の酸性アルミナゾル 3 0 g、 硝酸パラジウム溶液、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均一になるように 攪拌混合してスラリー Fを調製した。 このスラリー Fを構成する硝酸パラジウム 溶液は、 モノ リスハニカム担体にコートされたスラリー中に P d換算で 1 · O g の P dを含むように添加された。
酸化ジルコニウム粉末 1 0 0 g、 酸化ジルコニウム含有量 4 0 w t %の酸化ジ ルコユウムゾル 3 0 g、 硝酸ロジウム溶液、 水 1 0 0 gとを秤量し、 これらを均 一になるように攪拌混合してスラリー Gを調製した。 このスラリー Gを構成する 硝酸口ジゥム溶液は、 モノリスハニカム担体にコートされたスラリ一中に R h換 算で 0 . 2 gの R hを含むように添加された。
そして、 上記スラリー Eがコートされたモノリスハニカム担体に実施例 1にお いて用いられた手段と同様の手段を用いて、 一方の端部から 5 3 mmの長さでス ラリ一 Fをコートし 2 5 0。Cで 1時間乾燥した。 スラリー Fのコート量は、 モノ リスハニカム担体の見かけの容積で 1 0 0 g / Lであった。
つづいて、 スラリー Eがコートされたモノリスハニカム担体に実施例 1におい て用いられた手段と同様の手段を用いて、 一方の端部から 4 9 mmの長さでスラ リ一Dをコートし 2 5 0 °Cで 1時間乾燥した。 スラリー Dのコート量は、 モノ リ スハニカム担体の見かけの容積で 1 0 0 g / Lであった。
スラリー Eが乾燥したモノリスハニカム担体は、 スラリー Eがコートされてい ない他方の端部から 4 9 mmの長さでスラリ一 Fがコートされた。 スラリー の コートは、 スラリー Eのコートと同様の手段で行われた。 そして、 スラリー F スラリー Eのときと同様にして乾燥された。 スラリー Fのコート量は、 モノリス ハニカム担体の見かけの容積で 1 0 0 g かしであった
乾燥後、 5 0 0。じで 1時間焼成した。
以上により本実施例の排ガス浄化用触媒が製造できた。
本実施例の排ガス浄化用触媒 1は、 モノ リスハニカム担体 1 0のセルの表面上 にアルミナよりなる第三の担持層が形成され、 この第三の担持層に P tが担持さ れた第三の触媒部 1 3が形成されている。 そして、 この第三の触媒部 1 3の表面 上に一方の端部から 5 3 mmの長さで活性アルミナよりなる第一の担持層が形成 され、 第一の担持層に P dが担持されている。 すなわち、 第三の触媒部の表面上 に第一の触媒部 1 1が形成されている。 また、 モノ リスハニカム担体の第三の触 媒部 1 3の表面上に他方の端部から 4 9 mmの長さで酸化ジルコニウムよりなる 第二の担持層が形成され、 第二の担持層には R hが担持されている。 すなわち、 第三の触媒部の表面上に第二の触媒部 1 2が形成されている。 そして、 本実施例 の排ガス浄化用触媒 1において、 第一の触媒部 1 1と第二の触媒部 1 2とは接触 することなく、 その間に 5 mmのすき間が形成されている。 この 5 mmのすき間 においては第三の触媒部 1 3が露出している。
本実施例の排ガス浄化用触媒 1は、 第一の触媒部 1 1および第二の触媒部 1 2 が第三の触媒部 1 3上に形成された以外は、 上記実施例 1および 2の排ガス浄化 用触媒と同様な構成を有している。 すなわち、 本実施例の排ガス浄化用触媒 1は、 上記実施例 1および 2の排ガス浄化用触媒と同様な効果を得られた。

Claims

請求の範囲
1 . 軸方向に排ガスが通過する複数のセルを有する触媒担体基材と、 該触媒担体基材の該セルの表面上に形成された第一の担持層と、 該第一の担持 層に担持された第一の触媒金属と、 を有する第一の触媒部と、
該触媒担体基材の該第一の触媒部が形成されていない該セルの表面上に形成さ れた第二の担持層と、 該第二の担持層に担持された第二の触媒金属と、 を有する 第二の触媒部と、
を有する排ガス浄化用触媒であって、
該第一の触媒部と該第二の触媒部は接触していないことを特徴とする排ガス浄 化用触媒。
2 . 第三の担持層と該第三の担持層に担持された第三の触媒金属とをもつ 第三の触媒部および Zまたは吸着材をもつ吸着部が前記触媒担体基材の前記セル の表面に形成され、
前記第一の触媒部および前記第二の触媒層が、 該第三の触媒部および または 該吸着部上に形成された請求項 1記載の排ガス浄化用触媒。
3 . 前記第一の担持層の端部と前記第二の担持層の端部との距離が 1 0 m m以下である請求項 1記載の排ガス浄化用触媒。
4 . 前記第一の触媒部は前記触媒担体基材の一方の端部側にもうけられ、 前記第二の触媒部は該触媒担体基材の他方の端部側にもうけられた請求項 1記載 の排ガス浄化用触媒。
5 . 前記触媒担体基材は、 モノ リスハニカム触媒担体である請求項 1記載 の排ガス浄化用触媒。
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