WO2021075276A1 - Catalyst for purification of exhaust gas - Google Patents

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恵悟 堀
慎太郎 小林
巧 岡▲崎▼
秀哉 服部
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株式会社キャタラー
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Abstract

The present invention provides a catalyst that is for purifying exhaust gas and that comprises a substrate and a catalyst layer provided on the substrate. The catalyst layer contains silver, and an AlTi-containing oxide containing elemental aluminum and elemental titanium. When the AlTi-containing oxide is observed using a transmission electron microscope (observation magnification: x2,000,000), and elemental mapping is performed by energy-dispersive X-ray spectroscopy, the elemental titanium is detected, and the ratio (SAl/SAl, Ti) of the area (SAl) of the elemental aluminum with respect to the total area (SAl, Ti) of the elemental aluminum and the elemental titanium is 0.85 or more.

Description

排ガス浄化用触媒Exhaust gas purification catalyst
 本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。詳しくは、内燃機関の排気経路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。
 なお、本出願は、2019年10月18日に出願された日本国特許出願2019-190810号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that is arranged in an exhaust path of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-190810 filed on October 18, 2019, and the entire contents of the application are incorporated herein by reference. There is.
 車両などの内燃機関から排出される排ガスには、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)などの有害成分が含まれる。これら有害成分を排ガス中から効率よく反応・除去するために、従来から排ガス浄化用触媒が利用されている。排ガス浄化に関連する従来技術文献として、特許文献1~3が挙げられる。 Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as vehicles contains harmful components such as nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC), and carbon monoxide (CO). In order to efficiently react and remove these harmful components from the exhaust gas, an exhaust gas purification catalyst has been conventionally used. Patent documents 1 to 3 are mentioned as prior art documents related to exhaust gas purification.
 例えば特許文献1には、NOxの浄化に有効なSCR触媒(Selective Catalytic Reduction:選択式触媒還元)を備えた排ガス浄化システムが開示されている。特許文献1に開示される排ガス浄化システムは、SCR触媒と、SCR触媒よりも排ガス流動方向の上流側に設けられ、排ガスに対して霧状の燃料(HC)を噴霧する燃料添加装置と、を備えている。特許文献1の排ガス浄化システムでは、燃料添加装置で噴霧された燃料からHCの部分酸化物(例えばHCO)が生成される。生成された部分酸化物は、NOxを浄化する還元剤として機能する。すなわち、部分酸化物がSCR触媒上で排ガス中のNOxと反応することにより、NOxが窒素と水とに転換され、排ガスが浄化される。 For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification system provided with an SCR catalyst (Selective Catalytic Reduction) effective for purifying NOx. The exhaust gas purification system disclosed in Patent Document 1 includes an SCR catalyst and a fuel addition device provided on the upstream side in the exhaust gas flow direction with respect to the SCR catalyst and spraying atomized fuel (HC) on the exhaust gas. I have. In the exhaust gas purification system of Patent Document 1, a partial oxide of HC (for example, HCO) is produced from the fuel sprayed by the fuel addition device. The produced partial oxide functions as a reducing agent for purifying NOx. That is, when the partial oxide reacts with NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst, NOx is converted into nitrogen and water, and the exhaust gas is purified.
日本国特許出願公開2016-17495号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-17495 日本国特許出願公開2007-7607号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-7607 日本国特許出願公開2005-28271号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-28271
 上述のようにSCR触媒では、HCの部分酸化物を還元剤として利用する。しかしながら、本発明者らの検討によれば、高温環境下(例えば400℃以上、特には450℃以上の環境下)では、完全に酸化される燃料が増加する。その結果、部分酸化物の生成量が減少して、SCR触媒が還元剤不足に陥ることがある。これによってSCR触媒の活性が低下すると、例えば特許文献1の試験例からもわかるように、高温環境下でNOxの浄化性能が悪化する課題があった。 As described above, the SCR catalyst uses a partial oxide of HC as a reducing agent. However, according to the studies by the present inventors, the amount of fuel that is completely oxidized increases in a high temperature environment (for example, in an environment of 400 ° C. or higher, particularly 450 ° C. or higher). As a result, the amount of partial oxide produced may decrease, and the SCR catalyst may run out of reducing agent. When the activity of the SCR catalyst is lowered due to this, for example, as can be seen from the test example of Patent Document 1, there is a problem that the purification performance of NOx deteriorates in a high temperature environment.
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温環境下におけるNOx浄化性能が向上した排ガス浄化用触媒を提供することにある。 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 purification catalyst having improved NOx purification performance in a high temperature environment.
 本発明により、内燃機関の排気経路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒が提供される。上記排ガス浄化用触媒は、基材と、上記基材に配置される触媒層と、を備える。上記触媒層は、銀と、アルミニウム元素とチタン元素とを含むAlTi含有酸化物と、を含有する。上記AlTi含有酸化物を透過電子顕微鏡(TEM、観察倍率200万倍)で観察し、エネルギー分散型X線分析(EDS)で元素マッピングを行ったときに、上記チタン元素が検出され、かつ、TEM-EDS画像において、上記アルミニウム元素と上記チタン元素との合計面積(SAl,Ti)に対する上記アルミニウム元素の面積(SAl)の比(SAl/SAl,Ti)が、0.85以上である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided an exhaust gas purification catalyst which is arranged in an exhaust path of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. The exhaust gas purification catalyst includes a base material and a catalyst layer arranged on the base material. The catalyst layer contains silver and an AlTi-containing oxide containing an aluminum element and a titanium element. When the AlTi-containing oxide was observed with a transmission electron microscope (TEM, observation magnification 2 million times) and elemental mapping was performed by energy dispersive X-ray analysis (EDS), the titanium element was detected and TEM. -In the EDS image, the ratio (S Al / S Al, Ti ) of the area (S Al ) of the aluminum element to the total area (S Al, Ti ) of the aluminum element and the titanium element is 0.85 or more. is there.
 上記比(SAl/SAl,Ti)は、0~1の範囲をとる変数であり、Ti元素の分布状態を表す1つの指標である。上記比(SAl/SAl,Ti)は、値が1に近づくほど、Ti元素が高確率でAl元素と同じ位置にある(重なって存在している)ことを示している。また、値が1から遠ざかる(小さくなる)ほど、Ti元素がAl元素とは異なる位置にある(別個に存在している)ことを示している。上記比(SAl/SAl,Ti)を所定値以上とすることで、Ti元素を含むことの効果をいかんなく発揮することができる。その結果、高温環境下(例えば400℃以上、特には450℃以上の環境下)におけるNOx浄化性能を向上することができる。 The above ratio (S Al / S Al, Ti ) is a variable in the range of 0 to 1, and is one index showing the distribution state of Ti elements. The above ratio (S Al / S Al, Ti ) indicates that the closer the value is to 1, the higher the probability that the Ti element is at the same position as the Al element (exists in an overlapping manner). Further, the farther the value is from 1 (smaller), the more the Ti element is at a different position from the Al element (exists separately). By setting the above ratio (S Al / S Al, Ti ) to a predetermined value or more, the effect of containing the Ti element can be fully exhibited. As a result, the NOx purification performance in a high temperature environment (for example, an environment of 400 ° C. or higher, particularly 450 ° C. or higher) can be improved.
 好ましい一態様では、上記比(SAl/SAl,Ti)が、0.9以上である。これにより、高温環境下におけるNOx浄化性能をさらに向上することができる。 In a preferred embodiment, the ratio (S Al / S Al, Ti ) is 0.9 or more. Thereby, the NOx purification performance in a high temperature environment can be further improved.
 好ましい一態様では、上記AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、上記チタン元素の酸化物換算の割合が、0.1質量%以上である。これにより、上記比(SAl/SAl,Ti)を0.9以上に調整しやすくなり、高温環境下におけるNOx浄化性能をさらに向上することができる。 In a preferred embodiment, when the total amount of the AlTi-containing oxide is 100% by mass, the ratio of the titanium element in terms of oxide is 0.1% by mass or more. As a result, the above ratio (S Al / S Al, Ti ) can be easily adjusted to 0.9 or more, and the NOx purification performance in a high temperature environment can be further improved.
 好ましい一態様では、上記AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、上記チタン元素の酸化物換算の割合が、5質量%以下である。これにより、高温環境下におけるNOx浄化性能をさらに向上することができる。 In a preferred embodiment, when the total amount of the AlTi-containing oxide is 100% by mass, the ratio of the titanium element in terms of oxide is 5% by mass or less. Thereby, the NOx purification performance in a high temperature environment can be further improved.
 好ましい一態様では、上記AlTi含有酸化物をX線回折法で測定したときに、上記チタン元素に由来する回折ピークが検出されない。これにより、高温環境下におけるNOx浄化性能をさらに向上することができる。 In a preferred embodiment, when the AlTi-containing oxide is measured by an X-ray diffraction method, a diffraction peak derived from the titanium element is not detected. Thereby, the NOx purification performance in a high temperature environment can be further improved.
 好ましい一態様では、上記触媒層の全体を100質量%としたときに、上記チタン元素の酸化物換算の含有割合が、0.1質量%以上5質量%以下である。これにより、高温環境下で部分酸化物の生成量を効率良く増加させて、NOx浄化性能をさらに向上することができる。 In a preferred embodiment, the oxide-equivalent content ratio of the titanium element is 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, assuming that the entire catalyst layer is 100% by mass. As a result, the amount of partial oxides produced can be efficiently increased in a high temperature environment, and the NOx purification performance can be further improved.
 また、本発明により、上記排ガス浄化用触媒と、上記排ガス浄化用触媒よりも排ガス流動方向の上流側で上記排ガスに対して炭化水素を供給する供給機構と、を備えた、排ガス浄化システムが提供される。上記内燃機関は、ディーゼルエンジンでありうる。この排ガス浄化システムは、耐熱性や耐硫黄性に優れる。したがって、高温環境下においても優れたNOxの浄化性能を発揮することができる。また、硫黄成分を含む排ガスに曝されても、長期にわたって触媒活性を維持することができる。 Further, according to the present invention, an exhaust gas purification system provided with the exhaust gas purification catalyst and a supply mechanism for supplying hydrocarbons to the exhaust gas on the upstream side in the exhaust gas flow direction with respect to the exhaust gas purification catalyst is provided. Will be done. The internal combustion engine can be a diesel engine. This exhaust gas purification system has excellent heat resistance and sulfur resistance. Therefore, excellent NOx purification performance can be exhibited even in a high temperature environment. In addition, the catalytic activity can be maintained for a long period of time even when exposed to exhaust gas containing a sulfur component.
 また、本発明により、内燃機関の排気経路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。上記製造方法は、アルミニウムアルコキシドとチタンアルコキシドとを加水分解するアルコキシド法によって製造されたAlTi含有化合物を用意すること、および、銀元素源と、上記AlTi含有化合物とを、基材に付与して焼成すること、を包含する。この方法よれば、高温環境下におけるNOx浄化性能に優れた排ガス浄化用触媒を好適に製造することができる。 Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing an exhaust gas purification catalyst which is arranged in an exhaust path of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. In the above-mentioned production method, an AlTi-containing compound produced by an alkoxide method in which an aluminum alkoxide and a titanium alkoxide are hydrolyzed is prepared, and a silver element source and the above-mentioned AlTi-containing compound are applied to a base material and fired. Including what to do. According to this method, an exhaust gas purification catalyst having excellent NOx purification performance in a high temperature environment can be suitably produced.
図1は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システムの模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention. 図2は、第2触媒を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing the second catalyst. 図3は、第2触媒を筒軸方向に切断した部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the second catalyst cut in the tubular axis direction. 図4Aは、比較例1および例2、例3のXRDチャートである。FIG. 4A is an XRD chart of Comparative Example 1, Example 2, and Example 3. 図4Bは、2θ=20~30°の範囲の拡大図である。FIG. 4B is an enlarged view in the range of 2θ = 20 to 30 °. 図5は、例2のTEM-EDS画像である。FIG. 5 is a TEM-EDS image of Example 2. 図6Aは、比較例4のTEM-EDS画像である。FIG. 6A is a TEM-EDS image of Comparative Example 4. 図6Bは、RGB分離で得られた赤色の分離画像である。FIG. 6B is a red separated image obtained by RGB separation. 図6Cは、Al元素の面積SAl算出時の2値画像である。FIG. 6C is a binary image when calculating the area S Al of the Al element. 図6Dは、モノクロ画像化で得られたモノクロ画像である。FIG. 6D is a monochrome image obtained by monochrome imaging. 図6Eは、Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Ti算出時の2値画像である。FIG. 6E is a binary image when calculating the total area S Al and Ti of the Al element and the Ti element. 図7は、TiOの含有割合とNOx浄化率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the TiO 2 content ratio and the NOx purification rate. 図8は、Al-Ti分布係数とNOx浄化率との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the Al—Ti distribution coefficient and the NOx purification rate. 図9は、耐久時間とNOx浄化率との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the durability time and the NOx purification rate. 図10は、100時間耐久後の硫黄堆積量を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the amount of sulfur deposited after 100-hour endurance.
 以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚みなど)は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。また、本明細書において範囲を示す「A~B」(A,Bは任意の数値)の表記は、A以上B以下の意と共に、「好ましくはAより大きい」および「好ましくはBより小さい」の意を包含する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the art. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. Further, in the following drawings, members / parts having the same action may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not necessarily reflect the actual dimensional relationships. Further, in the present specification, the notation of "A to B" (A and B are arbitrary numerical values) indicating the range means "preferably larger than A" and "preferably smaller than B" with the meaning of A or more and B or less. Including the meaning of.
≪排ガス浄化システム≫
 図1は、排ガス浄化システム1の模式図である。排ガス浄化システム1は、内燃機関(エンジン)2と、排ガス浄化装置3と、エンジンコントロールユニット(Engine Control Unit:ECU)4と、を備えている。排ガス浄化システム1は、内燃機関2から排出される排ガスに含まれる有害成分、例えばNOx、HC、COなどを、排ガス浄化装置3で浄化するように構成されている。排ガス浄化システム1は、主に、HC(炭化水素)-SCR(選択式触媒還元)方式によって、排ガス中のNOxを浄化するように構成されている。本実施形態の排ガス浄化システム1は、尿素SCR方式とは異なり、例えばアンモニアや尿素水などの還元剤を貯留するタンクを有していない。そのため、コンパクトで架装性や搭載性に優れている。なお、図1の矢印は、排ガスの流動方向を示している。また、以下の説明では、排ガスの流れに沿って、内燃機関2に近い側を上流側、内燃機関2から遠ざかる側を下流側という。
≪Exhaust gas purification system≫
FIG. 1 is a schematic view of an exhaust gas purification system 1. The exhaust gas purification system 1 includes an internal combustion engine (engine) 2, an exhaust gas purification device 3, and an engine control unit (ECU) 4. The exhaust gas purification system 1 is configured to purify harmful components such as NOx, HC, and CO contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 2 by the exhaust gas purification device 3. The exhaust gas purification system 1 is configured to purify NOx in the exhaust gas mainly by the HC (hydrocarbon) -SCR (selective catalytic reduction) method. Unlike the urea SCR method, the exhaust gas purification system 1 of the present embodiment does not have a tank for storing a reducing agent such as ammonia or urea water. Therefore, it is compact and has excellent mountability and mountability. The arrow in FIG. 1 indicates the flow direction of the exhaust gas. Further, in the following description, the side close to the internal combustion engine 2 is referred to as an upstream side, and the side away from the internal combustion engine 2 is referred to as a downstream side along the flow of exhaust gas.
 本実施形態の内燃機関2は、車両のディーゼルエンジンを主体として構成されている。ただし、内燃機関2は、ディーゼルエンジン以外のエンジン、例えば車両のガソリンエンジンやハイブリッド車に搭載されるエンジンなどであってもよい。内燃機関2は、複数の燃焼室(図示せず)を備えている。各々の燃焼室は、燃料タンク(図示せず)に接続されている。本実施形態の燃料タンクには、ディーゼル燃料(軽油)が貯留されている。ただし、燃料タンクに貯留される燃料は、ガソリンなどであってもよい。燃焼室では、燃料タンクから供給された燃料ガスが燃焼される。燃焼室は、排気ポート2aに連通している。排気ポート2aは、排ガス浄化装置3に連通している。燃焼された燃料ガスは、排ガスとなって排ガス浄化装置3に排出される。 The internal combustion engine 2 of the present embodiment is mainly composed of a diesel engine of a vehicle. However, the internal combustion engine 2 may be an engine other than a diesel engine, for example, an engine mounted on a gasoline engine of a vehicle or a hybrid vehicle. The internal combustion engine 2 includes a plurality of combustion chambers (not shown). Each combustion chamber is connected to a fuel tank (not shown). Diesel fuel (light oil) is stored in the fuel tank of this embodiment. However, the fuel stored in the fuel tank may be gasoline or the like. In the combustion chamber, the fuel gas supplied from the fuel tank is burned. The combustion chamber communicates with the exhaust port 2a. The exhaust port 2a communicates with the exhaust gas purification device 3. The burned fuel gas becomes exhaust gas and is discharged to the exhaust gas purification device 3.
 排ガス浄化装置3は、内燃機関2と連通する排気経路5と、燃料供給機構6と、圧力センサ8と、第1触媒9と、第2触媒10と、を備えている。排気経路5は、排ガスが流通する排ガス流路である。本実施形態の排気経路5は、エキゾーストマニホールド5aと排気管5bとを備えている。エキゾーストマニホールド5aの上流側の端部は、内燃機関2の排気ポート2aに連結されている。エキゾーストマニホールド5a下流側の端部は、排気管5bに連結されている。排気管5bの途中には、上流側から順に、第1触媒9と第2触媒10とが配置されている。 The exhaust gas purification device 3 includes an exhaust path 5 communicating with the internal combustion engine 2, a fuel supply mechanism 6, a pressure sensor 8, a first catalyst 9, and a second catalyst 10. The exhaust path 5 is an exhaust gas channel through which exhaust gas flows. The exhaust path 5 of the present embodiment includes an exhaust manifold 5a and an exhaust pipe 5b. The upstream end of the exhaust manifold 5a is connected to the exhaust port 2a of the internal combustion engine 2. The end on the downstream side of the exhaust manifold 5a is connected to the exhaust pipe 5b. The first catalyst 9 and the second catalyst 10 are arranged in the middle of the exhaust pipe 5b in order from the upstream side.
 第1触媒9については従来と同様でよく、特に限定されない。第1触媒9は、例えば、排ガスに含まれるPMを除去するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter);排ガスに含まれるHCやCOを浄化するディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst);排ガスに含まれるNOx、HC、COを同時に浄化する3元触媒;通常運転時に(リーン条件下の時に)NOxを吸蔵し、燃料を多めに噴射した時に(リッチ条件の時に)HC、COを還元剤としてNOxを浄化するNOx吸着還元(NSR:NOx Storage-Reduction)触媒;などであってもよい。第1触媒9は、例えば第2触媒10に流入する排ガスの温度を上昇させる機能を有していてもよい。なお、第1触媒9は必須の構成ではなく、省略することもできる。 The first catalyst 9 may be the same as the conventional one, and is not particularly limited. The first catalyst 9 is, for example, a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) that removes PM contained in exhaust gas; a diesel oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) that purifies HC and CO contained in exhaust gas; exhaust gas. A three-way catalyst that simultaneously purifies NOx, HC, and CO contained in the fuel; stores NOx during normal operation (under lean conditions) and reduces HC and CO when injecting a large amount of fuel (under rich conditions). It may be a NOx adsorption reduction (NSR: NOx Storage-Reduction) catalyst that purifies NOx. The first catalyst 9 may have a function of raising the temperature of the exhaust gas flowing into the second catalyst 10, for example. The first catalyst 9 is not an essential configuration and may be omitted.
 第2触媒10は、SCR触媒である。第2触媒10は、ここに開示される排ガス浄化用触媒の一例である。第2触媒10の構成については、後に詳述する。なお、第1触媒9と第2触媒10との配置は任意に可変であってよい。また、第1触媒9と第2触媒10との個数は特に限定されず、それぞれ複数個が設けられてもよい。例えば、第1触媒9として、上流側から順に、DOCとDPFとを備えていてもよい。また、第2触媒10の下流側には、さらに図示しない第3触媒が配置されていてもよい。 The second catalyst 10 is an SCR catalyst. The second catalyst 10 is an example of the exhaust gas purification catalyst disclosed herein. The configuration of the second catalyst 10 will be described in detail later. The arrangement of the first catalyst 9 and the second catalyst 10 may be arbitrarily variable. Further, the number of the first catalyst 9 and the second catalyst 10 is not particularly limited, and a plurality of each may be provided. For example, the first catalyst 9 may be provided with DOC and DPF in order from the upstream side. Further, a third catalyst (not shown) may be further arranged on the downstream side of the second catalyst 10.
 燃料供給機構6は、排ガスに対してディーゼル燃料を直接噴射する機構である。燃料供給機構6は、加圧部6aと流路6bと吐出部6cとを備えている。加圧部6aは、ディーゼル燃料を加圧して、吐出部6cに供給する。加圧部6aは、例えば加圧ポンプである。加圧部6aは内燃機関2で用いられるディーゼル燃料の燃料タンク(図示せず)に連結されている。加圧部6aは、ECU4に電気的に接続されている。流路6bは、ディーゼル燃料のタンクと吐出部6cとを連通する。流路6bは、例えば変形容易なチューブである。吐出部6cは、第2触媒10よりも上流側に設けられている。吐出部6cは、ECU4に電気的に接続されている。吐出部6cは、加圧部6aで加圧したディーゼル燃料を霧状に噴射する。これによって、排ガスにディーゼル燃料が混合される。排気経路の吐出部6cよりも下流側に位置する第2触媒10には、ディーゼル燃料の混合した排ガスが流通される。 The fuel supply mechanism 6 is a mechanism that directly injects diesel fuel into the exhaust gas. The fuel supply mechanism 6 includes a pressurizing section 6a, a flow path 6b, and a discharging section 6c. The pressurizing unit 6a pressurizes the diesel fuel and supplies it to the discharge unit 6c. The pressurizing unit 6a is, for example, a pressurizing pump. The pressurizing unit 6a is connected to a fuel tank (not shown) of diesel fuel used in the internal combustion engine 2. The pressurizing unit 6a is electrically connected to the ECU 4. The flow path 6b communicates the diesel fuel tank with the discharge portion 6c. The flow path 6b is, for example, a easily deformable tube. The discharge portion 6c is provided on the upstream side of the second catalyst 10. The discharge unit 6c is electrically connected to the ECU 4. The discharge unit 6c injects the diesel fuel pressurized by the pressurizing unit 6a in the form of mist. As a result, diesel fuel is mixed with the exhaust gas. Exhaust gas mixed with diesel fuel is circulated through the second catalyst 10 located on the downstream side of the discharge portion 6c of the exhaust path.
 ECU4は、内燃機関2と排ガス浄化装置3とを制御する。ECU4は、内燃機関2と排ガス浄化装置3とに電気的に接続されている。ECU4は、例えば、燃料供給機構6の加圧部6aおよび吐出部6cと、排ガス浄化装置3の各部位に設置されているセンサ(例えば、圧力センサ8)とに、電気的に接続されている。ECU4の構成については従来と同様でよく、特に限定されない。ECU4は、例えば、プロセッサや集積回路である。ECU4は、入力ポート(図示せず)と出力ポート(図示せず)とを備えている。ECU4は、例えば、車両の運転状態、内燃機関2から排出される排ガスの量や、排ガスの温度、排ガスの圧力等の情報を、入力ポートを介して受信する。ECU4は、センサで検知された情報(例えば、圧力センサ8で計測された圧力)を、入力ポートを介して受信する。 The ECU 4 controls the internal combustion engine 2 and the exhaust gas purification device 3. The ECU 4 is electrically connected to the internal combustion engine 2 and the exhaust gas purification device 3. The ECU 4 is electrically connected to, for example, a pressurizing portion 6a and a discharging portion 6c of the fuel supply mechanism 6 and sensors (for example, a pressure sensor 8) installed at each portion of the exhaust gas purification device 3. .. The configuration of the ECU 4 may be the same as the conventional one, and is not particularly limited. The ECU 4 is, for example, a processor or an integrated circuit. The ECU 4 includes an input port (not shown) and an output port (not shown). The ECU 4 receives, for example, information such as the operating state of the vehicle, the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 2, the temperature of the exhaust gas, the pressure of the exhaust gas, and the like via the input port. The ECU 4 receives the information detected by the sensor (for example, the pressure measured by the pressure sensor 8) via the input port.
 ECU4は、例えば受信した情報に基づいて、出力ポートを介して制御信号を送信する。ECU4は、例えば内燃機関2の燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転を制御する。ECU4は、例えば内燃機関2の運転状態に基づいて、排ガス浄化装置3の駆動と停止とを制御する。ECU4は、例えば内燃機関2から排出される排ガスの量などの情報に基づいて、加圧部6aおよび吐出部6cを制御し、ディーゼル燃料の吐出、例えば吐出量や吐出のタイミングを調整する。例えば、内燃機関2から排出される排ガスが第1の排ガス量のときに、第1の吐出量のディーゼル燃料が吐出部6cから吐出されるように加圧部6aを制御し、内燃機関2から排出される排ガスが第1の排ガス量よりも多い第2の排ガス量のときに、第1の吐出量よりも多い第2の吐出量のディーゼル燃料が吐出部6cから吐出されるように加圧部6aを制御する。 The ECU 4 transmits a control signal via the output port, for example, based on the received information. The ECU 4 controls operations such as fuel injection control, ignition control, and intake air amount adjustment control of the internal combustion engine 2. The ECU 4 controls the drive and stop of the exhaust gas purification device 3 based on, for example, the operating state of the internal combustion engine 2. The ECU 4 controls the pressurizing unit 6a and the discharge unit 6c based on information such as the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 2, and adjusts the discharge of diesel fuel, for example, the discharge amount and the discharge timing. For example, when the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 2 is the first exhaust gas amount, the pressurizing unit 6a is controlled so that the diesel fuel having the first discharge amount is discharged from the discharge unit 6c, and the internal combustion engine 2 controls the exhaust gas. When the exhaust gas discharged is a second exhaust gas amount larger than the first exhaust gas amount, the diesel fuel having a second discharge amount larger than the first discharge amount is pressurized so as to be discharged from the discharge unit 6c. The unit 6a is controlled.
 図2は、第2触媒10を模式的に示す斜視図である。なお、図2の矢印は、排ガスの流れを示している。すなわち、図2では、左側が相対的に内燃機関2に近い排気経路5の上流側であり、右側が相対的に内燃機関2から遠い排気経路の下流側である。また、図2において、符号Xは、第2触媒10の筒軸方向を表している。第2触媒10は、筒軸方向Xが排ガスの流動方向に沿うように排気経路5に設置されている。以下では、筒軸方向Xのうち、一の方向X1を上流側(排ガス流入側、フロント側ともいう。)といい、他の方向X2を下流側(排ガス流出側、リア側ともいう。)ということがある。ただし、これは説明の便宜上の方向に過ぎず、第2触媒10の設置形態を何ら限定するものではない。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the second catalyst 10. The arrow in FIG. 2 indicates the flow of exhaust gas. That is, in FIG. 2, the left side is the upstream side of the exhaust path 5 relatively close to the internal combustion engine 2, and the right side is the downstream side of the exhaust path relatively far from the internal combustion engine 2. Further, in FIG. 2, reference numeral X represents the axial direction of the second catalyst 10. The second catalyst 10 is installed in the exhaust path 5 so that the axial direction X is along the flow direction of the exhaust gas. In the following, of the tubular axis directions X, one direction X1 is referred to as an upstream side (also referred to as an exhaust gas inflow side and a front side), and the other direction X2 is referred to as a downstream side (also referred to as an exhaust gas outflow side and a rear side). Sometimes. However, this is merely a direction for convenience of explanation, and does not limit the installation form of the second catalyst 10 in any way.
 第2触媒10は、排ガス中のNOxを浄化する機能を有する。第2触媒10は、ストレートフロー構造の基材11と、触媒層20(図3参照)と、を備えている。第2触媒10の一の方向X1の端部は排ガスの流入口10aであり、他の方向X2の端部は排ガスの流出口10bである。本実施形態の第2触媒10の外形は、円筒形状である。ただし、第2触媒10の外形は特に限定されず、例えば、楕円筒形状、多角筒形状、パイプ状、フォーム状、ペレット形状、繊維状などであってもよい。 The second catalyst 10 has a function of purifying NOx in the exhaust gas. The second catalyst 10 includes a base material 11 having a straight flow structure and a catalyst layer 20 (see FIG. 3). The end of one direction X1 of the second catalyst 10 is the exhaust gas inlet 10a, and the end of the other direction X2 is the exhaust gas outlet 10b. The outer shape of the second catalyst 10 of the present embodiment is a cylindrical shape. However, the outer shape of the second catalyst 10 is not particularly limited, and may be, for example, an elliptical cylinder shape, a polygonal cylinder shape, a pipe shape, a foam shape, a pellet shape, a fibrous shape, or the like.
 基材11は、第2触媒10の骨組みを構成するものである。基材11としては特に限定されず、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材および形態のものが使用可能である。基材11は、例えば、コージェライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素などのセラミックスで構成されるセラミックス担体であってもよいし、ステンレス鋼(SUS)、Fe-Cr-Al系合金、Ni-Cr-Al系合金などで構成されるメタル担体であってもよい。図2に示すように、本実施形態の基材11は、ハニカム構造を有している。基材11は、筒軸方向Xに規則的に配列された複数のセル(空洞)12と、複数のセル12を仕切る隔壁(リブ)14と、を備えている。特に限定されるものではないが、基材11の容積(セル12の容積を含んだ見掛けの体積)は、概ね0.1~10L、例えば1~5Lであってもよい。また、基材11の筒軸方向Xに沿う長さ(全長)は、概ね10~500mm、例えば50~300mmであってもよい。 The base material 11 constitutes the framework of the second catalyst 10. The base material 11 is not particularly limited, and various materials and forms used in conventional applications of this type can be used. The base material 11 may be, for example, a ceramic carrier composed of ceramics such as cordierite, aluminum titanate, and silicon carbide, stainless steel (SUS), Fe—Cr—Al alloy, and Ni—Cr—. It may be a metal carrier composed of an Al-based alloy or the like. As shown in FIG. 2, the base material 11 of the present embodiment has a honeycomb structure. The base material 11 includes a plurality of cells (cavities) 12 regularly arranged in the axial direction X, and a partition wall (rib) 14 for partitioning the plurality of cells 12. Although not particularly limited, the volume of the base material 11 (apparent volume including the volume of the cell 12) may be approximately 0.1 to 10 L, for example, 1 to 5 L. Further, the length (total length) of the base material 11 along the tubular axis direction X may be approximately 10 to 500 mm, for example, 50 to 300 mm.
 セル12は、排ガスの流路となる。セル12は、筒軸方向Xに延びている。セル12は、基材11を筒軸方向Xに貫通する貫通孔である。セル12の形状、大きさ、数などは、例えば、第2触媒10に供給される排ガスの流量や成分などを考慮して設計すればよい。セル12の筒軸方向Xに直交する断面の形状は特に制限されない。セル12の断面形状は、例えば、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形や、その他の多角形(例えば、三角形、六角形、八角形)、波形、円形など種々の幾何学形状であってよい。隔壁14は、セル12に面し、隣り合うセル12の間を区切っている。特に限定されるものではないが、隔壁14の厚み(表面に直交する方向の寸法。以下同じ。)は、機械的強度を向上したり圧損を低減したりする観点などから、概ね10~500μm、例えば20~100μmであってもよい。 Cell 12 serves as a flow path for exhaust gas. The cell 12 extends in the axial direction X. The cell 12 is a through hole that penetrates the base material 11 in the axial direction X. The shape, size, number, etc. of the cells 12 may be designed in consideration of, for example, the flow rate and components of the exhaust gas supplied to the second catalyst 10. The shape of the cross section of the cell 12 orthogonal to the tubular axis direction X is not particularly limited. The cross-sectional shape of the cell 12 is, for example, a rectangle such as a square, a parallelogram, a rectangle, or a trapezoid, or various geometric shapes such as other polygons (for example, a triangle, a hexagon, an octagon), a waveform, or a circle. You can. The partition wall 14 faces the cell 12 and separates the adjacent cells 12. Although not particularly limited, the thickness of the partition wall 14 (dimensions in the direction orthogonal to the surface; the same applies hereinafter) is approximately 10 to 500 μm from the viewpoint of improving mechanical strength and reducing pressure loss. For example, it may be 20 to 100 μm.
 図3は、第2触媒10を筒軸方向Xに沿って切断した断面の一部を模式的に示す部分断面図である。本実施形態の触媒層20は、基材11の表面、具体的には隔壁14の上に設けられている。ただし、触媒層20は、その一部または全部が、触媒層20の内部に浸透していてもよい。本実施形態の触媒層20は、単層構造である。触媒層20は、連通した多数の空隙を有する多孔質体である。触媒層20は、排ガスを浄化する場である。第2触媒10に流入した排ガスは、第2触媒10の流路内(セル12)を流動している間に触媒層20と接触する。これによって、排ガス中のNOxが浄化される。例えば、吐出部6cから噴射された燃料から、HCの部分酸化物(例えばHCO)が生成される。この部分酸化物が、触媒層20上で排ガス中のNOxと反応することにより、NOxが還元され、窒素に転換される。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a cross section of the second catalyst 10 cut along the axial direction X. The catalyst layer 20 of the present embodiment is provided on the surface of the base material 11, specifically, on the partition wall 14. However, a part or all of the catalyst layer 20 may permeate the inside of the catalyst layer 20. The catalyst layer 20 of this embodiment has a single layer structure. The catalyst layer 20 is a porous body having a large number of communicating voids. The catalyst layer 20 is a place for purifying exhaust gas. The exhaust gas that has flowed into the second catalyst 10 comes into contact with the catalyst layer 20 while flowing in the flow path (cell 12) of the second catalyst 10. As a result, NOx in the exhaust gas is purified. For example, a partial oxide of HC (for example, HCO) is produced from the fuel injected from the discharge unit 6c. When this partial oxide reacts with NOx in the exhaust gas on the catalyst layer 20, NOx is reduced and converted to nitrogen.
 触媒層20は、排ガス中のNOxを浄化する反応場である。本実施形態の触媒層20は、銀(Ag)と、AlTi含有酸化物と、を含有している。銀は、排ガス中のNOxを浄化するための触媒金属である。銀は、典型的にはAlTi含有酸化物の表面に担持されている。銀は、典型的には粒子状である。銀は、排ガスや還元剤との接触面積を高める観点から、平均粒子径(透過電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)観察で求められる粒径の個数基準の平均値。)が、概ね1~15nm、例えば10nm以下、さらには5nm以下であるとよい。 The catalyst layer 20 is a reaction field that purifies NOx in the exhaust gas. The catalyst layer 20 of the present embodiment contains silver (Ag) and an AlTi-containing oxide. Silver is a catalytic metal for purifying NOx in exhaust gas. Silver is typically supported on the surface of AlTi-containing oxides. Silver is typically particulate. From the viewpoint of increasing the contact area with exhaust gas and reducing agents, silver has an average particle size (average value based on the number of particle sizes required by transmission electron microscope (TEM) observation) of approximately 1 to 15 nm. For example, it is preferably 10 nm or less, and further preferably 5 nm or less.
 AlTi含有酸化物は、必須元素として、アルミニウム(Al)元素と、チタン(Ti)元素と、酸素元素(O)と、を含んでいる。AlTi含有酸化物は、銀を担持する担持材料として機能しうる。AlTi含有酸化物は、典型的には粒子状である。AlTi含有酸化物は、比表面積が大きい無機多孔質体であるとよい。AlTi含有酸化物は、Al元素、Ti元素、酸素元素、で構成されていてもよく、それ以外の元素をさらに含んでもよい。一例として、AlTi含有酸化物は、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属元素、鉄(Fe)などの遷移金属元素、ランタン(La)などの希土類金属元素、ケイ素(Si)などを含んでもよい。 The AlTi-containing oxide contains an aluminum (Al) element, a titanium (Ti) element, and an oxygen element (O) as essential elements. The AlTi-containing oxide can function as a supporting material for supporting silver. AlTi-containing oxides are typically particulate. The AlTi-containing oxide is preferably an inorganic porous body having a large specific surface area. The AlTi-containing oxide may be composed of an Al element, a Ti element, and an oxygen element, and may further contain other elements. As an example, AlTi-containing oxides include alkaline earth metal elements such as magnesium (Mg) and calcium (Ca), transition metal elements such as iron (Fe), rare earth metal elements such as lanthanum (La), and silicon (Si). Etc. may be included.
 AlTi含有酸化物は、酸化物換算で、Al元素を主体(質量比で最も多くの割合を占める成分、好ましくは50質量%以上を占める成分。以下同じ。)として構成されるTi含有アルミナであってもよい。特に限定されるものではないが、AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、Al元素の酸化物換算の割合は、概ね80質量%以上、典型的には90質量%以上、例えば95質量%以上であって、概ね99.99質量%以下、典型的には99.95質量%以下、例えば99.9質量%以下であるとよい。また、AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、Ti元素の酸化物換算の割合(例えば、TiOとしての割合)は、概ね0.01質量%以上、典型的には0.05質量%以上、例えば0.1質量%以上、0.2質量%以上であって、概ね20質量%以下、典型的には10質量%以下、7質量%以下、例えば5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下であるとよい。 The AlTi-containing oxide is a Ti-containing alumina composed mainly of the Al element (a component occupying the largest proportion in the mass ratio, preferably a component occupying 50% by mass or more; the same applies hereinafter) in terms of oxide. You may. Although not particularly limited, when the total amount of the AlTi-containing oxide is 100% by mass, the oxide-equivalent ratio of the Al element is approximately 80% by mass or more, typically 90% by mass or more, for example. It is preferably 95% by mass or more and approximately 99.99% by mass or less, typically 99.95% by mass or less, for example, 99.9% by mass or less. Further, when the total amount of AlTi-containing oxide is 100% by mass, the ratio of Ti element in terms of oxide (for example, the ratio as TiO 2 ) is approximately 0.01% by mass or more, typically 0. 05% by mass or more, for example 0.1% by mass or more, 0.2% by mass or more, approximately 20% by mass or less, typically 10% by mass or less, 7% by mass or less, for example 5% by mass or less, 1 It is preferable that it is mass% or less, 0.5 mass% or less, and 0.4 mass% or less.
 AlTi含有酸化物は、酸化アルミニウム(アルミナ)を構成する一部のAl元素が、少なくともTi元素で置換された結晶構造を有しうる。しかしながら、後述のようにTi元素がAlTi含有酸化物中に高分散されている場合、さらには、加えてTi元素の割合が、概ね10質量%以下、例えば5質量%以下と小さい場合、X線回折装置(XRD:X‐ray diffraction)では、Ti元素に由来する回折ピーク、例えば単体のTiや、TiO、AlTiOなどのTi含有酸化物の回折ピークを検出することが困難である。このため、AlTi含有酸化物をXRDで分析しても、例えばアルミナの回折ピークのみが検出されて、Ti元素が検出下限以下となりうる。 The AlTi-containing oxide may have a crystal structure in which some Al elements constituting aluminum oxide (alumina) are substituted with at least a Ti element. However, when the Ti element is highly dispersed in the AlTi-containing oxide as described later, and when the proportion of the Ti element is as small as about 10% by mass or less, for example, 5% by mass or less, X-rays are emitted. It is difficult for a diffractometer (XRD: X-ray diffraction) to detect a diffraction peak derived from a Ti element, for example, a single Ti or a diffraction peak of a Ti-containing oxide such as TiO 2 or Al 2 TiO 5. .. Therefore, even if the AlTi-containing oxide is analyzed by XRD, for example, only the diffraction peak of alumina can be detected, and the Ti element can be below the lower limit of detection.
 AlTi含有酸化物は、その表面を透過電子顕微鏡(TEM、観察倍率200万倍)で観察し、エネルギー分散型X線分析(EDS:Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)で元素マッピングを行って得られるTEM-EDS画像を解析したときに、次の条件:(1)Ti元素が検出される。すなわち、TEM-EDS画像では、Ti元素が検出下限を上回る。;(2)SAl/SAl,Ti(ただし、SAlはAl元素の面積であり、SAl,TiはAl元素とTi元素との合計面積である。)で表されるAl-Ti分布係数が、0.85以上である;をいずれも満たしている。なお、Al-Ti分布係数の詳しい求め方については、試験例Iの項で後述する。Al-Ti分布係数としては、触媒層20の複数地点(例えばN=5以上)でTEM-EDS画像の取得および解析を行い、それらの算術平均値を採用することが好ましい。 The surface of AlTi-containing oxides is observed with a transmission electron microscope (TEM, observation magnification 2 million times), and elemental mapping is performed with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) to obtain TEM. -When the EDS image is analyzed, the following conditions: (1) Ti element is detected. That is, in the TEM-EDS image, the Ti element exceeds the lower limit of detection. (2) Al—Ti distribution represented by S Al / S Al, Ti (where S Al is the area of the Al element, and S Al, Ti is the total area of the Al element and the Ti element). The coefficient is 0.85 or more; all of them are satisfied. The detailed method for obtaining the Al—Ti distribution coefficient will be described later in the section of Test Example I. As the Al—Ti distribution coefficient, it is preferable to acquire and analyze TEM-EDS images at a plurality of points (for example, N = 5 or more) of the catalyst layer 20 and adopt the arithmetic mean value thereof.
 Al-Ti分布係数は、Al元素に対するTi元素の分布状態を表す1つの指標である。Al-Ti分布係数は、値が1に近づくほど、Ti元素が高確率でAl元素と同じ位置にある(重なって存在している)ことを示し、値が1から遠ざかる(小さくなる)ほど、Ti元素がAl元素とは異なる位置にある(別個に存在している)ことを表している。詳細なメカニズムは明らかとなっていないが、上記比(SAl/SAl,Ti)を所定値以上とすること、言い換えれば、Ti元素が所定以上の確率でAl元素と同じ位置に存在することで、触媒層20の触媒活性が向上して、高温環境下において優れたNOx浄化性能を実現することができる。高温環境下におけるNOx浄化性能をより良く高める観点からは、Al-Ti分布係数が、好ましくは0.9以上、より好ましくは0.93以上、例えば0.95以上であるとよい。また、Al-Ti分布係数は、1未満、例えば0.999以下、0.995以下、0.99以下であってもよい。 The Al—Ti distribution coefficient is one index showing the distribution state of the Ti element with respect to the Al element. The Al—Ti distribution coefficient indicates that the closer the value is to 1, the higher the probability that the Ti element is in the same position as the Al element (exists), and the farther the value is from 1 (smaller), the higher the probability. It indicates that the Ti element is in a different position (exists separately) from the Al element. Although the detailed mechanism has not been clarified, the above ratio (S Al / S Al, Ti ) should be set to a predetermined value or more, in other words, the Ti element should be present at the same position as the Al element with a probability of a predetermined value or higher. Therefore, the catalytic activity of the catalyst layer 20 is improved, and excellent NOx purification performance can be realized in a high temperature environment. From the viewpoint of better improving the NOx purification performance in a high temperature environment, the Al—Ti distribution coefficient is preferably 0.9 or more, more preferably 0.93 or more, for example 0.95 or more. Further, the Al—Ti distribution coefficient may be less than 1, for example, 0.999 or less, 0.995 or less, and 0.99 or less.
 特に限定されるものではないが、触媒層20の全体を100質量%としたときに、Agの含有割合(担持率)は、概ね0.1質量%以上、典型的には0.5質量%以上、例えば1質量%以上、2質量%以上であって、概ね10質量%以下、典型的には7質量%以下、例えば6質量%以下、5質量%以下であるとよい。また、触媒層20の全体を100質量%としたときに、AlTi含有酸化物の含有割合は、概ね80質量%以上、典型的には90質量%以上、例えば95質量%以上であって、概ね99.9質量%以下、典型的には99.5質量%以下、例えば99質量%以下、98質量%以下であるとよい。 Although not particularly limited, when the whole catalyst layer 20 is 100% by mass, the content ratio (supporting ratio) of Ag is approximately 0.1% by mass or more, typically 0.5% by mass. As mentioned above, for example, it is preferable that it is 1% by mass or more and 2% by mass or more and is approximately 10% by mass or less, typically 7% by mass or less, for example, 6% by mass or less and 5% by mass or less. Further, when the whole catalyst layer 20 is 100% by mass, the content ratio of the AlTi-containing oxide is approximately 80% by mass or more, typically 90% by mass or more, for example, 95% by mass or more, and is approximately approximately 80% by mass or more. It is preferably 99.9% by mass or less, typically 99.5% by mass or less, for example, 99% by mass or less, 98% by mass or less.
 また、触媒層20の全体を100質量%としたときに、Ti元素の酸化物換算の含有割合(例えば、TiOとしての含有割合)は、概ね0.01質量%以上、典型的には0.05質量%以上、例えば0.1質量%以上、0.2質量%以上であって、概ね20質量%以下、典型的には10質量%以下、7質量%以下、例えば5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下であるとよい。Ti元素の酸化物換算の含有割合は、典型的には上記したAgの含有割合よりも小さい。ただし、Ti元素の酸化物換算の含有割合は、Agの含有割合よりも大きくてもよい。Agの含有割合に対するTi元素の含有割合の比(Ti/Ag)は、概ね0.05以上、典型的には0.01以上、例えば0.015以上、0.03以上であって、概ね1.5以下、典型的には1.0以下、例えば0.75以下、さらには0.5以下、0.05以下であってもよい。 Further, when the whole of the catalyst layer 20 is 100% by mass, the content ratio of Ti element in terms of oxide (for example, the content ratio as TiO 2 ) is approximately 0.01% by mass or more, typically 0. 0.05% by mass or more, for example 0.1% by mass or more, 0.2% by mass or more, approximately 20% by mass or less, typically 10% by mass or less, 7% by mass or less, for example 5% by mass or less, It is preferable that it is 1% by mass or less, 0.5% by mass or less, and 0.4% by mass or less. The oxide-equivalent content ratio of the Ti element is typically smaller than the Ag content ratio described above. However, the oxide-equivalent content ratio of the Ti element may be larger than the Ag content ratio. The ratio of the content ratio of Ti element to the content ratio of Ag (Ti / Ag) is approximately 0.05 or more, typically 0.01 or more, for example 0.015 or more, 0.03 or more, and is approximately 1. It may be .5 or less, typically 1.0 or less, for example 0.75 or less, and even 0.5 or less, 0.05 or less.
 触媒層20は、銀とAlTi含有酸化物とで構成されていてもよく、例えば用途などによっては、銀とAlTi含有酸化物とに加えて、他の任意成分を含んでいてもよい。触媒層20は、AlTi含有酸化物を主体として構成されていてもよい。触媒層20は、排ガスの浄化にあたって酸化触媒および/または還元触媒として機能し得ることが知られている銀以外の触媒金属を含んでもよい。一例として、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)などの白金族金属、Ti、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)などの遷移金属、が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The catalyst layer 20 may be composed of silver and an AlTi-containing oxide. For example, depending on the intended use, the catalyst layer 20 may contain other optional components in addition to the silver and the AlTi-containing oxide. The catalyst layer 20 may be composed mainly of an AlTi-containing oxide. The catalyst layer 20 may contain a catalyst metal other than silver, which is known to function as an oxidation catalyst and / or a reduction catalyst in purifying exhaust gas. As an example, platinum group metals such as rhodium (Rh), palladium (Pd) and platinum (Pt), and transition metals such as Ti, iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) and copper (Cu) are available. Can be mentioned. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
 また、他の一例として、触媒層20は、例えば触媒金属を担持する担持材料として、あるいは触媒金属が担持されていない非担持材料として、AlTi含有酸化物以外の金属酸化物やその固溶体をさらに含んでもよい。一例として、Ti元素を含まないアルミナ、酸化チタン(チタニア)、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化ケイ素(シリカ)、酸化セリウム(セリア)などの希土類金属酸化物、酸化マグネシウム(MgO、マグネシア)などのアルカリ土類金属酸化物、および、これらの固溶体、例えば、セリアとジルコニアとを含むCeO-ZrO系複合酸化物、などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Further, as another example, the catalyst layer 20 further contains a metal oxide other than the AlTi-containing oxide and a solid solution thereof, for example, as a supporting material on which the catalyst metal is supported or as a non-supporting material on which the catalyst metal is not supported. It may be. As an example, alumina without Ti element, rare earth metal oxides such as titanium oxide (titania), zirconium oxide (zirconia), silicon oxide (silica), cerium oxide (ceria), alkalis such as magnesium oxide (MgO, magnesia) earth metal oxides, and these solid solutions, for example, CeO 2 -ZrO 2 composite oxide containing ceria and zirconia, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
 また、他の一例として、触媒層20は、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)などのアルカリ土類金属元素、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ネオジウム(Nd)などの希土類金属元素、NOx吸蔵能を有するNOx吸着材などを含んでもよい。いくつかの実施形態において、触媒層20は、ナトリウム(Na)、カリウム(K)などのアルカリ金属元素を含まないことが好ましい。これにより、酸化銀の生成を抑制することができる。 As another example, the catalyst layer 20 includes alkaline earth metal elements such as calcium (Ca) and barium (Ba), rare earth metal elements such as yttrium (Y), lanthanum (La), and neodymium (Nd), and NOx. It may contain a NOx adsorbent having a storage capacity or the like. In some embodiments, the catalyst layer 20 is preferably free of alkali metal elements such as sodium (Na) and potassium (K). Thereby, the production of silver oxide can be suppressed.
 特に限定されるものではないが、触媒層20のコート量(成形量)は、第2触媒10の体積(基材11の容積)1Lあたり、概ね50g以上、好ましくは100g以上、例えば200g以上であって、概ね500g以下、好ましくは300g以下、例えば250g以下であってもよい。上記範囲を満たすことにより、高温環境下におけるNOx浄化性能の向上と圧損の低減とを高いレベルで兼ね備えることができる。なお、本明細書において「コート量」とは、単位体積あたりに含まれる固形分の質量をいう。 Although not particularly limited, the coating amount (molding amount) of the catalyst layer 20 is approximately 50 g or more, preferably 100 g or more, for example 200 g or more, per 1 L of the volume of the second catalyst 10 (volume of the base material 11). It may be approximately 500 g or less, preferably 300 g or less, for example 250 g or less. By satisfying the above range, it is possible to improve the NOx purification performance in a high temperature environment and reduce the pressure loss at a high level. In addition, in this specification, a "coating amount" means the mass of solid content contained in a unit volume.
 触媒層20の厚みや長さは、例えば、基材11のセル12の大きさや第2触媒10に供給される排ガスの流量などを考慮して設計すればよい。いくつかの態様において、触媒層20の厚みは、概ね1~500μm、例えば5~200μm、10~100μmである。また、触媒層20は、基材11の筒軸方向Xの全長にわたって設けられていてもよいし、筒軸方向Xにおいて、連続的にあるいは断続的に、基材11の全長の概ね20%以上、例えば50%以上、好ましくは80%以上に当たる部分に設けられていてもよい。これにより、ここに開示される技術の効果をより高いレベルで発揮することができる。 The thickness and length of the catalyst layer 20 may be designed in consideration of, for example, the size of the cell 12 of the base material 11 and the flow rate of the exhaust gas supplied to the second catalyst 10. In some embodiments, the thickness of the catalyst layer 20 is approximately 1 to 500 μm, such as 5 to 200 μm, 10 to 100 μm. Further, the catalyst layer 20 may be provided over the entire length of the base material 11 in the tubular axis direction X, or approximately 20% or more of the total length of the base material 11 continuously or intermittently in the tubular axis direction X. For example, it may be provided in a portion corresponding to 50% or more, preferably 80% or more. As a result, the effects of the techniques disclosed herein can be exerted at a higher level.
 第2触媒10は、組成や性状の異なる複数の(2層以上の)触媒層を備えていてもよい。この場合、そのうちの少なくとも1層が上記した触媒層20の構成を満たせばよい。第2触媒10は、触媒層20以外の触媒層や、触媒層ではない層、例えば触媒金属を含まない層などを備えていてもよい。また、図3の触媒層20は単層構造であるが、第2触媒10は、触媒層20の上または下に、触媒層20とは異なる他の触媒層を備える2層以上の構造であってもよい。また、第2触媒10は、例えば筒軸方向Xに触媒層20とは異なる他の触媒層を備えていてもよい。いくつかの態様において、第2触媒10は、基材11の部分ごと、例えば筒軸方向Xの上流側X1と下流側X2とに異なる組成の触媒層が設けられていてもよい。その場合、触媒層20はいずれの部分にあってもよい。触媒層20は、例えば、排ガスの流入口10aから筒軸方向Xに沿って設けられていてもよいし、排ガスの流出口10bから筒軸方向Xに沿って設けられていてもよい。 The second catalyst 10 may include a plurality of (two or more layers) catalyst layers having different compositions and properties. In this case, at least one of them may satisfy the above-mentioned structure of the catalyst layer 20. The second catalyst 10 may include a catalyst layer other than the catalyst layer 20, a layer that is not a catalyst layer, for example, a layer that does not contain a catalyst metal. Further, the catalyst layer 20 in FIG. 3 has a single-layer structure, but the second catalyst 10 has a structure of two or more layers having another catalyst layer different from the catalyst layer 20 above or below the catalyst layer 20. You may. Further, the second catalyst 10 may include, for example, another catalyst layer different from the catalyst layer 20 in the axial direction X. In some embodiments, the second catalyst 10 may be provided with catalyst layers having different compositions for each portion of the base material 11, for example, on the upstream side X1 and the downstream side X2 in the axial direction X. In that case, the catalyst layer 20 may be in any portion. The catalyst layer 20 may be provided, for example, from the exhaust gas inflow port 10a along the tubular axis direction X, or may be provided from the exhaust gas outlet 10b along the tubular axis direction X.
≪排ガス浄化用触媒の製造方法≫
 特に限定されるものではないが、第2触媒10は、次の工程:(ステップS1)AlTi含有化合物を用意する用意工程;(ステップS2)基材11に触媒層20を形成する触媒層形成工程;をこの順に包含する方法によって製造することができる。一例では、(ステップS1)用意工程において、例えばアルコキシド法によって製造されたAlTi含有水酸化物を用意する。AlTi含有水酸化物は、アルコキシド法によって製造されたものであれば、市販品を購入してもよい。あるいは、次の工程:(ステップS1A)アルコキシド用意工程;(ステップS1B)加水分解工程;をこの順に包含する方法で自ら作製してもよい。以下、各工程について順に説明する。
≪Manufacturing method of catalyst for exhaust gas purification≫
Although not particularly limited, the second catalyst 10 is described in the following step: (step S1) preparation step of preparing the AlTi-containing compound; (step S2) catalyst layer forming step of forming the catalyst layer 20 on the base material 11. It can be produced by a method including; in this order. In one example, in the preparation step (step S1), for example, an AlTi-containing hydroxide produced by an alkoxide method is prepared. As long as the AlTi-containing hydroxide is produced by the alkoxide method, a commercially available product may be purchased. Alternatively, it may be prepared by itself by a method including the following steps: (step S1A) alkoxide preparation step; (step S1B) hydrolysis step; in this order. Hereinafter, each step will be described in order.
 (ステップS1A)アルコキシド用意工程では、出発原料として、アルミニウムアルコキシドと、チタンアルコキシドと、を用意する。アルミニウムアルコキシドとしては、例えば、次の式:Al(OR)(ただし、Rは、アルキル基である。);で示される化合物やその誘導体を用いることができる。アルミニウムアルコキシドの一例として、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリn-プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリn-ブトキシド、アルミニウムトリイソブトキシド、などが挙げられる。チタンアルコキシドとしては、例えば、次の式:Ti(OR)(ただし、Rは、アルキル基である。);で示される化合物やその誘導体を用いることができる。チタンアルコキシドの一例として、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラn-プロポキシド、チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラn-ブトキシド、などが挙げられる。 (Step S1A) In the alkoxide preparation step, aluminum alkoxide and titanium alkoxide are prepared as starting materials. As the aluminum alkoxide, for example, a compound represented by the following formula: Al (OR) 3 (where R is an alkyl group); or a derivative thereof can be used. Examples of aluminum alkoxides include aluminum triethoxyde, aluminum trin-propoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum trin-butoxide, aluminum triisobutoxide, and the like. As the titanium alkoxide, for example, a compound represented by the following formula: Ti (OR) 4 (where R is an alkyl group); or a derivative thereof can be used. Examples of titanium alkoxides include titanium tetraethoxydo, titanium tetra n-propoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, and the like.
 次に、アルミニウムアルコキシドとチタンアルコキシドとを、所定の比率で混合して、アルコキシドの混合物を調製する。アルミニウムアルコキシドに対するチタンアルコキシドの混合割合は、モル比が、概ね0.001~1、例えば0.01~0.5の範囲で、AlTi含有酸化物が上記したような質量割合となるように適宜調整するとよい。例えば、Al元素とTi元素のモル比が、概ね99.99~0.01~80:20、例えば99.95:0.05~90:10となるように調整してもよい。 Next, the aluminum alkoxide and the titanium alkoxide are mixed in a predetermined ratio to prepare a mixture of alkoxides. The mixing ratio of titanium alkoxide to aluminum alkoxide is appropriately adjusted so that the molar ratio is approximately 0.001 to 1, for example, 0.01 to 0.5, and the AlTi-containing oxide has the above-mentioned mass ratio. It is good to do. For example, the molar ratio of the Al element to the Ti element may be adjusted to be approximately 99.99 to 0.01 to 80:10, for example, 99.95: 0.05 to 90:10.
 (ステップS1B)加水分解工程では、まず、疎水性の溶媒を用意する。疎水性の溶媒としては、例えば、ベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、などを用いることができる。次に、典型的には常温~溶媒の沸点以下の温度環境下において、溶媒中に、ステップS1Aで用意したアルコキシドの混合物と、水とをそれぞれ連続供給しながら撹拌する。溶媒中では、アルコキシドと水とが反応し、アルコキシドが加水分解される。これにより、加水分解生成物として、例えばTi含有ベーマイト(アルミナ1水和物、AlOOH)のような、AlTi水酸化物を溶媒中に析出させる。AlTi水酸化物は、アモルファス(非晶質)状のナノ粒子でありうる。AlTi水酸化物は、典型的には粒子状である。そして、析出したAlTi水酸化物を溶媒中から分離し、乾燥することで、AlTi含有化合物としてのAlTi水酸化物を得ることができる。 (Step S1B) In the hydrolysis step, first, a hydrophobic solvent is prepared. As the hydrophobic solvent, for example, benzene, cyclohexane, toluene, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, and the like can be used. Next, typically, in a temperature environment of room temperature to below the boiling point of the solvent, the mixture of alkoxide prepared in step S1A and water are continuously supplied and stirred in the solvent. In the solvent, the alkoxide reacts with water and the alkoxide is hydrolyzed. As a result, AlTi hydroxide such as Ti-containing boehmite (alumina monohydrate, AlOOH) is precipitated in the solvent as a hydrolysis product. The AlTi hydroxide can be amorphous nanoparticles. AlTi hydroxides are typically particulate. Then, the precipitated AlTi hydroxide is separated from the solvent and dried to obtain the AlTi hydroxide as an AlTi-containing compound.
 (ステップS2)触媒層形成工程では、まず基材11と、触媒層20を形成するための触媒層形成用スラリーと、を用意する。触媒層形成用スラリーは銀元素源(例えば、銀イオンを含む溶液)と、AlTi含有化合物(例えば、ステップS1Bで得られたAlTi水酸化物)と、を必須成分として含み、その他の任意成分、例えば、バインダ、各種添加剤などを、分散媒に分散させて調製するとよい。触媒層20の形成は、従来使用されている方法、例えば含浸法やウォッシュコート法などで行うことができる。一例では、調製した触媒層形成用スラリーを基材11の端部からセル12に流入させ、筒軸方向Xに沿って所定の長さまで供給する。 (Step S2) In the catalyst layer forming step, first, the base material 11 and the catalyst layer forming slurry for forming the catalyst layer 20 are prepared. The catalyst layer forming slurry contains a silver element source (for example, a solution containing silver ions) and an AlTi-containing compound (for example, the AlTi hydroxide obtained in step S1B) as essential components, and other optional components. For example, a binder, various additives, and the like may be prepared by dispersing them in a dispersion medium. The catalyst layer 20 can be formed by a conventionally used method such as an impregnation method or a wash coat method. In one example, the prepared catalyst layer forming slurry is flowed into the cell 12 from the end portion of the base material 11 and supplied to a predetermined length along the axial direction X.
 次に、スラリーを供給した基材11を、所定の温度で乾燥、焼成する。焼成温度は、概ね450~1000℃、例えば500~700℃とするとよい。焼成は、酸素含有雰囲気下(例えば大気中)で行うとよい。焼成温度を450℃以上とすることで、AlTi含有化合物(例えば、AlTi水酸化物)は脱水熱変化し、例えばγ-アルミナ、θ-アルミナ、α-アルミナなどの結晶構造を有するTi含有アルミナが生成されうる。このようにして、各成分が隔壁14上に焼結され、銀とAlTi含有酸化物とを含む触媒層20が形成される。以上のようにして、第2触媒10を得ることができる。 Next, the base material 11 to which the slurry is supplied is dried and fired at a predetermined temperature. The firing temperature is generally 450 to 1000 ° C., for example, 500 to 700 ° C. The firing may be performed in an oxygen-containing atmosphere (for example, in the atmosphere). By setting the firing temperature to 450 ° C. or higher, the AlTi-containing compound (for example, AlTi hydroxide) undergoes a heat change in dehydration, and Ti-containing alumina having a crystal structure such as γ-alumina, θ-alumina, or α-alumina changes. Can be generated. In this way, each component is sintered on the partition wall 14 to form a catalyst layer 20 containing silver and an AlTi-containing oxide. As described above, the second catalyst 10 can be obtained.
 アルコキシド法を経て得られたAlTi含有酸化物では、Al元素とTi元素とが元素レベルで混ざり合い、両者が高度に分散されている。このことにより、触媒層20のAlTi含有酸化物では、比(SAl/SAl,Ti)で表されるAl-Ti分布係数の値が大きくなって(1に近くなって)いる。すなわち、高確率でTi元素がAl元素と同じ位置に重なって存在している。このことにより、触媒層20の触媒活性が向上して、高温環境下において優れたNOx浄化性能を実現することができる。この理由について、詳細なメカニズムは明らかとなっていないが、本発明者らは次のように考察している。 In the AlTi-containing oxide obtained by the alkoxide method, the Al element and the Ti element are mixed at the elemental level, and both are highly dispersed. As a result, in the AlTi-containing oxide of the catalyst layer 20, the value of the Al—Ti distribution coefficient represented by the ratio (S Al / S Al, Ti) becomes large (close to 1). That is, there is a high probability that the Ti element overlaps with the Al element at the same position. As a result, the catalytic activity of the catalyst layer 20 is improved, and excellent NOx purification performance can be realized in a high temperature environment. The detailed mechanism of this reason has not been clarified, but the present inventors consider it as follows.
 すなわち、アルミナは、酸素元素の充填方法が6方密充填と立方密充填の2通りで、かつ、Al元素の配位方式も2通りある。そのため、アルミナの構造は多様になる。本発明者らの推察によれば、Al-Ti分布係数の大きなAlTi含有酸化物では、Ti元素がアルミナの結晶構造に混在し、アルミナを構成する一部のAl元素に対して、Ti元素が酸素元素を介して結合していると考えられる。このとき、Ti元素が6配位をとることで、Al元素が固体酸性の高い4配位をとりやすくなる。また、アルミナの結晶構造に歪みが生じうる。その結果、AlTi含有酸化物は、固体酸性が向上して、所謂、ルイス酸として機能しやすくなる。これにより、第2触媒10では、高温環境下における燃料の酸化が抑制されて、部分酸化物の生成が促進されると考えられる。以上のような作用で、第2触媒10では、触媒活性が高められ、高温環境下において優れたNOx浄化性能を実現することができると考えられる。 That is, for alumina, there are two methods of filling oxygen elements, six-way dense filling and cubic dense filling, and there are also two methods of coordinating Al elements. Therefore, the structure of alumina becomes diverse. According to the inference of the present inventors, in the AlTi-containing oxide having a large Al—Ti distribution coefficient, the Ti element is mixed in the crystal structure of the alumina, and the Ti element is mixed with some Al elements constituting the alumina. It is considered that they are bonded via an oxygen element. At this time, since the Ti element takes 6 coordinations, the Al element easily takes 4 coordinations with high solid acidity. In addition, the crystal structure of alumina may be distorted. As a result, the AlTi-containing oxide has improved solid acidity and easily functions as a so-called Lewis acid. As a result, it is considered that the second catalyst 10 suppresses the oxidation of the fuel in a high temperature environment and promotes the production of partial oxides. It is considered that the second catalyst 10 can enhance the catalytic activity and realize excellent NOx purification performance in a high temperature environment by the above actions.
 また一般に、第2触媒10がSOなどの硫黄(S)成分を含む排ガスに長期間曝されると、触媒層20に硫黄成分が付着し、さらに触媒金属としてのAgが被毒して、触媒活性が低下する傾向にある。しかしながら、AlTi含有酸化物に含まれるTi元素は、それ自体が固体酸性を有する元素であると共に、耐硫黄性を向上するためにも機能しうる。例えば、AlTi含有酸化物にTi元素を含むことで、触媒層20への硫黄の付着を効果的に抑制することができる。また、Agの粒成長を抑制して、Agの大きさ(分散性)を維持することができる。その結果、硫黄被毒による触媒活性の低下を抑制することができる。すなわち、耐硫黄性(耐S性)を向上し、長期にわたり十分に高い触媒活性を維持することができる。 In general, when the second catalyst 10 is exposed to exhaust gas containing a sulfur (S) component such as SO 2 for a long period of time, the sulfur component adheres to the catalyst layer 20, and Ag as a catalyst metal is poisoned. Catalytic activity tends to decrease. However, the Ti element contained in the AlTi-containing oxide is an element having solid acidity by itself and can also function to improve sulfur resistance. For example, by including the Ti element in the AlTi-containing oxide, the adhesion of sulfur to the catalyst layer 20 can be effectively suppressed. In addition, the grain growth of Ag can be suppressed and the size (dispersibility) of Ag can be maintained. As a result, it is possible to suppress a decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning. That is, it is possible to improve sulfur resistance (S resistance) and maintain sufficiently high catalytic activity for a long period of time.
 なお、特許文献1には、アルミナと、単体のチタンまたは酸化チタンと、を含む触媒層を備えた排ガス浄化用触媒が記載されている。しかしながら、後述する試験例Iにも示すように、触媒層の形成工程で(言い換えればアルミナの結晶構造が決定された後に)アルミナとチタンとを混合しても、Al-Ti分布係数を0.85以上に高めることはできない。0.85以上のAl-Ti分布係数は、ここに開示される技術のように、Al元素とTi元素とをAlTi含有酸化物の生成前に混合することによって初めて実現されるものである。すなわち、従来の排ガス浄化用触媒では、ここに開示される技術の効果を得ることができない。 Note that Patent Document 1 describes a catalyst for purifying exhaust gas including a catalyst layer containing alumina and titanium or titanium oxide as a simple substance. However, as shown in Test Example I described later, even if alumina and titanium are mixed in the process of forming the catalyst layer (in other words, after the crystal structure of alumina is determined), the Al—Ti distribution coefficient is set to 0. It cannot be increased above 85. An Al—Ti distribution coefficient of 0.85 or more is realized only by mixing the Al element and the Ti element before the formation of the AlTi-containing oxide, as in the technique disclosed herein. That is, the conventional exhaust gas purification catalyst cannot obtain the effects of the techniques disclosed herein.
 第2触媒10は、自動車やトラックなどの車両や、自動二輪車や原動機付き自転車をはじめとして、船舶、タンカー、水上バイク、パーソナルウォータークラフト、船外機などのマリン用製品、草刈機、チェーンソー、トリマーなどのガーデニング用製品、ゴルフカート、四輪バギーなどのレジャー用製品、コージェネレーションシステムなどの発電設備、ゴミ焼却炉などの内燃機関から排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。なかでも、小型~中型のトラックに対して好適に用いることができる。 The second catalyst 10 includes vehicles such as automobiles and trucks, marine products such as motorcycles and motorized bicycles, ships, tankers, personal watercraft, personal watercraft, and outboard motors, grass mowers, chainsaws, and trimmers. It can be suitably used for purifying exhaust gas emitted from gardening products such as, golf carts, leisure products such as four-wheel buggies, power generation equipment such as cogeneration systems, and internal combustion engines such as garbage incinerators. Among them, it can be suitably used for small to medium-sized trucks.
 以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, test examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the following test examples.
≪試験例I≫
 (比較例1)チタン無添加
 まず、硝酸銀(Agとして9.6g)と、ベーマイト(γ-アルミナとして230g)と、を混合して、スラリーを調製した。このスラリーを、基材としてのモノリスハニカム担体の端部からセル内に導入して、隔壁の全長と同じ長さで、基材の表面にコートした。そして、スラリーをコートした基材を、250℃で1時間乾燥させた後、500℃で1時間焼成することによって触媒層を形成し、比較例1のSCR触媒を得た。比較例1の触媒層のコート量は239.6g(このうち、Agは9.6g)であり、比較例1の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、その他がアルミナである。
≪Test Example I≫
(Comparative Example 1) No Titanium Addition First, silver nitrate (9.6 g as Ag) and boehmite (230 g as γ-alumina) were mixed to prepare a slurry. This slurry was introduced into the cell from the end of the monolith honeycomb carrier as a base material, and coated on the surface of the base material with the same length as the total length of the partition wall. Then, the substrate coated with the slurry was dried at 250 ° C. for 1 hour and then calcined at 500 ° C. for 1 hour to form a catalyst layer, thereby obtaining the SCR catalyst of Comparative Example 1. The coating amount of the catalyst layer of Comparative Example 1 was 239.6 g (of which Ag was 9.6 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Comparative Example 1 was 4% by mass of Ag and alumina in the others. is there.
 (比較例2)チタニアゾル使用(TiO:0.1質量%)
 硝酸銀(Agとして9.6g)と、ベーマイト(γ-アルミナとして230g)と、チタニアゾル(アナターゼ型、TiOとして0.24g)と、を混合して、スラリーを調製したこと以外は上記比較例1と同様にして、比較例2のSCR触媒を得た。比較例2の触媒層のコート量は239.84g(このうち、Agは9.6g、TiOは0.24g)であり、比較例2の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.1質量%、その他がアルミナである。
(Comparative Example 2) Use of titania sol (TiO 2 : 0.1% by mass)
Comparative Example 1 above, except that silver nitrate (9.6 g as Ag), boehmite (230 g as γ-alumina), and titania sol (anatase type, 0.24 g as TiO 2 ) were mixed to prepare a slurry. In the same manner as above, the SCR catalyst of Comparative Example 2 was obtained. The coating amount of the catalyst layer of Comparative Example 2 was 239.84 g (of which, Ag was 9.6 g and TiO 2 was 0.24 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Comparative Example 2 was 4 for Ag. Mass%, TiO 2 is 0.1% by mass, and the others are alumina.
 (比較例3)チタニアゾル使用(TiO:0.2質量%)
 チタニアゾルを2倍量(TiOとして0.48g)としたこと以外は上記比較例2と同様にして、比較例3のSCR触媒を得た。比較例3の触媒層のコート量は240.08g(このうち、Agは9.6g、TiOは0.48g)であり、比較例3の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.2質量%、その他がアルミナである。
(Comparative Example 3) Use of titania sol (TiO 2 : 0.2% by mass)
The SCR catalyst of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the amount of titania sol was doubled (0.48 g as TiO 2). The coating amount of the catalyst layer of Comparative Example 3 was 240.08 g (of which, Ag was 9.6 g and TiO 2 was 0.48 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Comparative Example 3 was 4 Ag. Mass%, TiO 2 is 0.2 mass%, and the others are alumina.
 (比較例4)チタニアゾル使用(TiO:0.4質量%)
 チタニアゾルを4倍量(TiOとして0.96g)としたこと以外は上記比較例2と同様にして、比較例4のSCR触媒を得た。比較例4の触媒層のコート量は240.56g(このうち、Agは9.6g、TiOは0.96g)であり、比較例4の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.4質量%、その他がアルミナである。
(Comparative Example 4) Use of titania sol (TiO 2 : 0.4% by mass)
The SCR catalyst of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the amount of titania sol was quadrupled ( 0.96 g as TiO 2). The coating amount of the catalyst layer of Comparative Example 4 was 240.56 g (of which, Ag was 9.6 g and TiO 2 was 0.96 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Comparative Example 4 was 4 Ag. Mass%, TiO 2 is 0.4% by mass, and the others are alumina.
 (例1)Ti含有ベーマイト使用(TiO:0.1質量%)
 まず、アルコキシド法で製造されたTi含有ベーマイト(TiOが0.1質量%)を用意した。次に、硝酸銀(Agとして9.6g)と、Ti含有ベーマイト(γ-アルミナとして230g)と、を混合して、スラリーを調製したこと以外は上記比較例1と同様にして、例1のSCR触媒を得た。例1の触媒層のコート量は239.6g(このうち、Agは9.6g、TiOは0.24g)であり、例1の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.1質量%、その他がアルミナである。
(Example 1) Use of Ti-containing boehmite (TiO 2 : 0.1% by mass)
First, Ti-containing boehmite produced by the alkoxide method (TIO 2 was 0.1% by mass) was prepared. Next, the SCR of Example 1 was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 above, except that silver nitrate (9.6 g as Ag) and Ti-containing boehmite (230 g as γ-alumina) were mixed to prepare a slurry. Obtained a catalyst. The coating amount of the catalyst layer of Example 1 was 239.6 g (of which, Ag was 9.6 g and TiO 2 was 0.24 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Example 1 was 4% by mass of Ag. , TiO 2 is 0.1% by mass, and the others are alumina.
 (例2)Ti含有ベーマイト使用(TiO:0.2質量%)
 Ti含有ベーマイト(TiOが0.2質量%)を用意したこと以外は上記例1と同様にして、例2のSCR触媒を得た。例2の触媒層のコート量は240.08g(このうち、Agは9.6g、Tiは0.48g)であり、例2の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.2質量%、その他がアルミナである。
(Example 2) Use of Ti-containing boehmite (TiO 2 : 0.2% by mass)
The SCR catalyst of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 above except that Ti-containing boehmite (TIO 2 was 0.2% by mass) was prepared. The coating amount of the catalyst layer of Example 2 was 240.08 g (of which, Ag was 9.6 g and Ti was 0.48 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Example 2 was 4% by mass of Ag. TiO 2 is 0.2% by mass, and the others are alumina.
 (例3)Ti含有ベーマイト使用(TiO:0.4質量%)
 Ti含有ベーマイト(TiOが0.4質量%)を用意したこと以外は上記例1と同様にして、例3のSCR触媒を得た。例3の触媒層のコート量は240.56g(このうち、Agは9.6g、TiOは0.96g)であり、例3の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが0.4質量%、その他がアルミナである。
(Example 3) Use of Ti-containing boehmite (TiO 2 : 0.4% by mass)
The SCR catalyst of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 above except that Ti-containing boehmite (TIO 2 was 0.4% by mass) was prepared. The coating amount of the catalyst layer of Example 3 was 240.56 g (of which, Ag was 9.6 g and TiO 2 was 0.96 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Example 3 was 4% by mass of Ag. , TiO 2 is 0.4% by mass, and the others are alumina.
 (例4)Ti含有ベーマイト使用(TiO:5質量%)
 Ti含有ベーマイト(TiOが5質量%)を用意したこと以外は上記例1と同様にして、実施例4のSCR触媒を得た。実施例4の触媒層のコート量は240.8g(このうち、Agは9.6g、TiOは1.2g)であり、実施例4の触媒層の最終的な組成比は、Agが4質量%、TiOが5.0質量%、その他がアルミナである。
(Example 4) Use of Ti-containing boehmite (TiO 2 : 5% by mass)
The SCR catalyst of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 above except that Ti-containing boehmite (TiO 2 was 5% by mass) was prepared. The coating amount of the catalyst layer of Example 4 was 240.8 g (of which Ag was 9.6 g and TiO 2 was 1.2 g), and the final composition ratio of the catalyst layer of Example 4 was Ag. Mass%, TiO 2 is 5.0 mass%, and the others are alumina.
〔XRDを用いたTiの検出〕
 まず、上記比較例2~4において、触媒層の形成段階でチタニアゾルを添加して焼成することによって得られたγ-アルミナと、上記例1~4において、Ti含有ベーマイトを焼成することによって得られたγ-アルミナとを、測定試料とした。次に、株式会社リガク製のX線回折装置(XRD)、型式「RINT-2500」を用いて、下記条件で測定試料のX線回折パターンを測定した。一例として、図4Aには、比較例1および例2、例3のXRDチャートを示している。また、図4Bには、図4Aの2θ=20~30°の範囲の拡大図を示している。そして、XRDチャートにおけるTi由来の回折ピーク(ここでは、TiOの2θ=25.280°の回折ピーク)の有無を確認した。結果を表1に示す。なお、表1において、「N.D」は上記ピークの強度が検出下限以下だったことを示し、「検出」は上記ピークの強度が検出下限を超えていたことを示す。
 管球(X線):CuKα線、管電圧;40kV、管電流;250mA
 発散スリット;1deg、散乱スリット;1deg、受光スリット;3deg
 測定角度8~65°
[Detection of Ti using XRD]
First, in Comparative Examples 2 to 4, it was obtained by calcining γ-alumina obtained by adding titania sol at the stage of forming the catalyst layer and firing, and in Examples 1 to 4, Ti-containing boehmite was calcined. Γ-Alumina was used as a measurement sample. Next, the X-ray diffraction pattern of the measurement sample was measured under the following conditions using an X-ray diffractometer (XRD) manufactured by Rigaku Co., Ltd., model "RINT-2500". As an example, FIG. 4A shows the XRD charts of Comparative Example 1, Example 2, and Example 3. Further, FIG. 4B shows an enlarged view of FIG. 4A in the range of 2θ = 20 to 30 °. Then, the presence or absence of the Ti-derived diffraction peak (here, the diffraction peak of 2θ = 25.280 ° of TiO 2) in the XRD chart was confirmed. The results are shown in Table 1. In Table 1, "ND" indicates that the intensity of the peak was below the lower limit of detection, and "detection" indicates that the intensity of the peak exceeded the lower limit of detection.
Tube (X-ray): CuKα ray, tube voltage; 40 kV, tube current; 250 mA
Divergent slit; 1 deg, Scattering slit; 1 deg, Light receiving slit; 3 deg
Measuring angle 8 to 65 °
〔TEM-EDSを用いたAl元素、Ti元素の検出〕
 まず、上記比較例2~4において、触媒層の形成段階でチタニアゾルを添加して焼成することによって得られたγ-アルミナと、上記例1~4において、Ti含有ベーマイトを焼成することによって得られたγ-アルミナとを、観察試料とした。次に、日本電子株式会社製の透過電子顕微鏡(TEM)、型式「JEM-ARM200F」を用いて、下記条件で上記γ-アルミナの粉末を観察し、TEM観察画像(観察倍率200万倍)を得た。
  加速電圧:200kV
  ビーム照射:スポットサイズ1C、アパーチャー径40μm
[Detection of Al element and Ti element using TEM-EDS]
First, in Comparative Examples 2 to 4, it was obtained by calcining γ-alumina obtained by adding titania sol at the stage of forming the catalyst layer and firing, and in Examples 1 to 4, Ti-containing boehmite was calcined. Γ-Alumina was used as an observation sample. Next, using a transmission electron microscope (TEM) manufactured by JEOL Ltd. and the model "JEM-ARM200F", observe the above-mentioned γ-alumina powder under the following conditions, and obtain a TEM observation image (observation magnification 2 million times). Obtained.
Acceleration voltage: 200kV
Beam irradiation: Spot size 1C, aperture diameter 40μm
 次に、日本電子株式会社製のエネルギー分散形X線分析装置(EDS)、型式「JED-2300T」を用いて、「ドライSD100GV」(検出面積100mm)の検出器でTEM観察画像を解析し、Al元素とTi元素とを別々の色でマッピングした。なお、ここでは、Al元素を赤色、Ti元素を緑色でマッピングした。また、積算回数は30回とした。一例として、図5には、例2のTEM-EDS画像を示している。そして、TEM-EDS画像から、Ti元素の有無を確認した。結果を表1に示す。なお、表1において、「N.D」はTi元素が検出下限以下だったことを示し、「検出」は上記ピークの強度が検出下限を超えていたことを示す。 Next, using the energy dispersive X-ray analyzer (EDS) manufactured by JEOL Ltd. and the model "JED-2300T", the TEM observation image was analyzed with a "dry SD100GV" (detection area 100 mm 2) detector. , Al element and Ti element were mapped with different colors. Here, the Al element is mapped in red and the Ti element is mapped in green. The number of integrations was 30. As an example, FIG. 5 shows a TEM-EDS image of Example 2. Then, the presence or absence of the Ti element was confirmed from the TEM-EDS image. The results are shown in Table 1. In Table 1, "ND" indicates that the Ti element was below the lower limit of detection, and "detection" indicates that the intensity of the peak exceeded the lower limit of detection.
〔TEM-EDS画像の解析〕
 まず、TEM-EDS画像を二次元画像解析ソフトWinroof(登録商標)に取り込み、処理範囲を触媒層に設定して、下記の手順で、Al元素の面積SAl、および、Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Tiを算出した。また、Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Tiに対するAl元素の面積SAlの比(Al-Ti分布係数、SAl/SAl,Ti)を求めた。結果を表1に示す。
・Al元素の面積SAlの算出
 (手順A1)画像表示でRGB分離を行い、赤色の分離画像を抽出した。
 (手順A2)赤色の分離画像をモード法で自動2値化し、2値画像を得た。
 (手順A3)2値画像の黒色の個所をAl元素とみなし、Al元素の面積SAl(nm)を算出した。
・Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Tiの算出
 (手順B1)画像表示でモノクロ画像化を行い、モノクロ画像を得た。
 (手順B2)モノクロ画像をモード法で自動2値化し、2値画像を得た。
 (手順B3)2値画像の黒色の個所をAl元素とTi元素との合計とみなし、Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Ti(nm)を算出した。
[Analysis of TEM-EDS images]
First, the TEM-EDS image is taken into the two-dimensional image analysis software Winroof (registered trademark), the processing range is set to the catalyst layer , and the area S Al of the Al element and the Al element and Ti element are determined by the following procedure. The total areas S Al and Ti were calculated. Further, the ratio of the area S Al of the Al element to the total area S Al of the Al element and the Ti element (Al—Ti distribution coefficient, S Al / S Al, Ti ) was determined. The results are shown in Table 1.
-Calculation of the area S Al of the Al element (Procedure A1) RGB separation was performed on the image display, and a red separated image was extracted.
(Procedure A2) The red separated image was automatically binarized by the mode method to obtain a binary image.
(Procedure A3) The black part of the binary image was regarded as the Al element, and the area S Al (nm 2 ) of the Al element was calculated.
-Calculation of total area S Al and Ti of Al element and Ti element (Procedure B1) Monochrome image was obtained by image display.
(Procedure B2) A monochrome image was automatically binarized by the mode method to obtain a binary image.
(Procedure B3) The black part of the binary image was regarded as the sum of the Al element and the Ti element, and the total area S Al and Ti (nm 2 ) of the Al element and the Ti element were calculated.
 なお、図6A~Eには、一例として、比較例4の解析結果を示している。すなわち、図6Aは、比較例4のTEM-EDS画像である。図6Bは、Al元素の面積SAlの算出にあたり、図6AのTEM-EDS画像をRGB分離して(手順A1で)得られた赤色の分離画像である。図6Cは、図6Bの分離画像を自動2値化して(手順A2で)得られた2値画像である。図6Dは、Al元素,Ti元素の合計面積SAl,Tiの算出にあたり、図6AのTEM-EDS画像をモノクロ画像化して(手順B1で)得られたモノクロ画像である。図6Eは、図6Dのモノクロ画像を自動2値化して(手順B2で)得られた2値画像である。 Note that FIGS. 6A to 6E show the analysis results of Comparative Example 4 as an example. That is, FIG. 6A is a TEM-EDS image of Comparative Example 4. FIG. 6B is a red separated image obtained by RGB-separating the TEM-EDS image of FIG. 6A (in step A1) in calculating the area S Al of the Al element. FIG. 6C is a binary image obtained by automatically binarizing the separated image of FIG. 6B (in procedure A2). FIG. 6D is a monochrome image obtained by converting the TEM-EDS image of FIG. 6A into a monochrome image (in step B1) in calculating the total areas S Al and Ti of the Al element and the Ti element. FIG. 6E is a binary image obtained by automatically binarizing the monochrome image of FIG. 6D (in step B2).
〔モデルガスを用いたNOx浄化性能の測定〕
 まず、内燃機関としてディーゼルエンジンを使用した試験用の排ガス発生装置を用意し、ディーゼルエンジンの排気経路に上記作製したSCR触媒を接続し、リーン相当のモデルガス(硫黄なし)を供給した。また、SCR触媒よりも上流側で、還元剤として、気化させたモデルガスを4000ppmCの濃度で噴霧した。そして、SCR触媒の温度が450℃の高温条件で、SCR触媒の出側におけるモデルガスのNOx濃度を測定し、NOx浄化率を算出した。結果を表1および図7、図8に示す。
[Measurement of NOx purification performance using model gas]
First, an exhaust gas generator for testing using a diesel engine as an internal combustion engine was prepared, and the SCR catalyst produced above was connected to the exhaust path of the diesel engine to supply a lean model gas (without sulfur). Further, on the upstream side of the SCR catalyst, vaporized model gas was sprayed as a reducing agent at a concentration of 4000 ppmC. Then, under the high temperature condition of the SCR catalyst temperature of 450 ° C., the NOx concentration of the model gas on the outlet side of the SCR catalyst was measured, and the NOx purification rate was calculated. The results are shown in Table 1, FIGS. 7 and 8.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
〔XRDおよびTEM-EDSを用いたTiの検出について〕
 表1および図4A、図4Bに示すように、Ti含有ベーマイトを用いた例1~4は、XRDでTiOの2θ=25.280°の回折ピークが不検出(検出下限以下)であった。また、チタニアゾルを用いた比較例2~4も、XRDでTiOの回折ピークが不検出であった。これは、Tiの割合が5質量%以下と少なかったためと考えられる。一方、表1に示すように、TEM-EDS画像では、例1~4および比較例2~4について、それぞれTi元素の存在を確認することができた。
[About Ti detection using XRD and TEM-EDS]
As shown in Table 1, FIGS. 4A and 4B, in Examples 1 to 4 using Ti-containing boehmite, the diffraction peak of 2θ = 25.280 ° of TiO 2 was not detected (below the lower limit of detection) by XRD. .. Further, in Comparative Examples 2 to 4 using the titania sol, the diffraction peak of TiO 2 was not detected by XRD. It is considered that this is because the ratio of Ti was as small as 5% by mass or less. On the other hand, as shown in Table 1, in the TEM-EDS image, the presence of the Ti element could be confirmed in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 to 4, respectively.
〔Al-Ti分布係数について〕
 表1に示すように、チタニアゾルとしてTiを添加した比較例2~4では、Al-Ti分布係数が相対的に低く、最大でも比較例2の0.81(Ti元素の酸化物換算の(TiOとしての)含有割合0.1質量%)だった。これに対し、Ti含有ベーマイトを用いた例1~4では、相対的にAl-Ti分布係数が高かった。また、チタニアゾルを用いた場合、Ti含有ベーマイトを用いた場合のそれぞれについて、TiOの含有割合が高くなるほどAl-Ti分布係数は低下する傾向にあった。これは、TiOの含有割合が高くなるほどTiが別個に存在する割合が多くなるためと考えられる。また、Ti含有ベーマイトを用いた場合は、Ti元素の含有割合が高くなると、アルミナの結晶構造にTi元素が収容されにくくなり、Tiが別個に存在する割合が高まったことが考えられる。
[About Al-Ti distribution coefficient]
As shown in Table 1, in Comparative Examples 2 to 4 in which Ti was added as the titanium sol, the Al—Ti distribution coefficient was relatively low, and the maximum was 0.81 of Comparative Example 2 (Tio in terms of oxide of Ti element). The content ratio (as 2) was 0.1% by mass). On the other hand, in Examples 1 to 4 in which Ti-containing boehmite was used, the Al—Ti distribution coefficient was relatively high. Further, when the titanium sol was used and the Ti-containing boehmite was used, the Al—Ti distribution coefficient tended to decrease as the content ratio of TiO 2 increased. It is considered that this is because the higher the content ratio of TiO 2, the larger the ratio of Ti separately present. Further, when Ti-containing boehmite is used, it is considered that when the content ratio of Ti element is high, it becomes difficult for Ti element to be contained in the crystal structure of alumina, and the ratio of Ti separately present is increased.
 なお、表中には記載していないが、チタン無添加の比較例1について、上記の方法でAl元素の面積SAlとAl元素,Ti元素の合計面積SAl,Tiとを算出し、Al-Ti分布係数を求めると、0.99を超えていた(略1だった)。このため、上記解析方法は精度の高い解析と判断できる。 Although not shown in the table, in Comparative Example 1 in which titanium was not added, the area S Al of the Al element and the total area S Al, Ti of the Al element and the Ti element were calculated by the above method, and Al. When the -Ti distribution coefficient was calculated, it exceeded 0.99 (it was approximately 1). Therefore, it can be judged that the above analysis method is a highly accurate analysis.
〔NOx浄化性能について〕
 図7は、TiOの含有割合とNOx浄化率との関係を示すグラフである。表1および図7に示すように、チタニアゾルとしてTiを添加した比較例2~4では、チタン無添加の比較例1よりも高温(450℃)環境下のNOx浄化性能が低かった。すなわち、チタニアゾルを添加することで、NOx浄化性能が低下していた。特に、SCR触媒におけるTiOの含有割合が高くなるにつれ、高温(450℃)でのNOx浄化率が低下する傾向にあった。この理由としては、チタンの添加によって高温環境下で完全に酸化される燃料が増加し、還元剤として機能する部分酸化物の生成量が減少したために、触媒活性が低下したことが考えられる。
[About NOx purification performance]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the TiO 2 content ratio and the NOx purification rate. As shown in Table 1 and FIG. 7, in Comparative Examples 2 to 4 in which Ti was added as the titania sol, the NOx purification performance in a high temperature (450 ° C.) environment was lower than that in Comparative Example 1 in which titanium was not added. That is, the addition of titania sol reduced the NOx purification performance. In particular, as the content ratio of TiO 2 in the SCR catalyst increases, the NOx purification rate at high temperature (450 ° C.) tends to decrease. It is considered that the reason for this is that the addition of titanium increases the amount of fuel that is completely oxidized in a high temperature environment and reduces the amount of partial oxide that functions as a reducing agent, resulting in a decrease in catalytic activity.
 図8は、Al-Ti分布係数とNOx浄化率との関係を示すグラフである。表1および図8に示すように、Al-Ti分布係数とNOx浄化率との間には、相関係数(R)が0.7以上の正の相関がみられた。Al-Ti分布係数が高い例1~4は、比較例2~4に比べて、相対的にNOx浄化率が高かった。この理由としては、Al-Ti分布係数の増加に伴って触媒の固体酸性が向上したために、高温環境下における燃料の完全酸化が抑制され、還元剤として機能する部分酸化物の生成が促進されたことが考えられる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the Al—Ti distribution coefficient and the NOx purification rate. As shown in Table 1 and FIG 8, between the Al-Ti distribution coefficient and NOx purification rate, the correlation coefficient (R 2) was observed positive correlation of 0.7 or more. Examples 1 to 4 having a high Al—Ti distribution coefficient had a relatively high NOx purification rate as compared with Comparative Examples 2 to 4. The reason for this is that the solid acidity of the catalyst improved with the increase in the Al—Ti distribution coefficient, so that the complete oxidation of the fuel in a high temperature environment was suppressed, and the production of partial oxides functioning as a reducing agent was promoted. Can be considered.
≪試験例II≫
 上記試験例Iの比較例1と例3のSCR触媒を用いて、さらに耐硫黄性を評価した。具体的には、まず、実機車両のディーゼルエンジン(排気量4L)の排気経路に、SCR触媒を設置し、軽油燃料(硫黄濃度5ppm)を供給した。また、SCR触媒よりも上流側で、還元剤として、気化させた軽油燃料を2000ppmCの濃度で噴霧した。そして、エンジン回転数を900~3000rpmとし、触媒の入口側の排気ガスの温度を450℃とし、SCR触媒の出側におけるNOx濃度を測定し、NOx浄化率を算出した。なお、測定は、耐久時間の合計が100時間となるまで、20時間ごとに行った。結果を図9に示す。
≪Test Example II≫
The sulfur resistance was further evaluated using the SCR catalysts of Comparative Examples 1 and 3 of Test Example I. Specifically, first, an SCR catalyst was installed in the exhaust path of the diesel engine (displacement 4 L) of the actual vehicle, and light oil fuel (sulfur concentration 5 ppm) was supplied. Further, vaporized gas oil fuel was sprayed at a concentration of 2000 ppmC as a reducing agent on the upstream side of the SCR catalyst. Then, the engine speed was 900 to 3000 rpm, the temperature of the exhaust gas on the inlet side of the catalyst was 450 ° C., the NOx concentration on the outlet side of the SCR catalyst was measured, and the NOx purification rate was calculated. The measurement was performed every 20 hours until the total endurance time reached 100 hours. The results are shown in FIG.
 また、100時間の耐久試験を行ったSCR触媒に対して、軽油燃料に含まれる硫黄(S)がどの程度付着しているかを測定した。具体的には、LECO社製の炭素・硫黄分析装置、型式「CS744」を用いて、硫黄堆積量を測定した。結果を図10に示す。 In addition, it was measured how much sulfur (S) contained in the diesel fuel adhered to the SCR catalyst that had been subjected to the durability test for 100 hours. Specifically, the amount of sulfur deposited was measured using a carbon / sulfur analyzer manufactured by LECO, model "CS744". The results are shown in FIG.
 図9は、耐久時間とNOx浄化率との関係を示すグラフである。図10は、100時間耐久後の硫黄堆積量を示すグラフである。図9に示すように、チタンを含む例3は、チタン無添加の比較例1に比べて、NOx浄化性能の低下が小さく抑えられていた。すなわち、耐久後も高いNOx浄化性能を維持していた。この理由としては、Ti元素を含むことで、図10に示すように硫黄の付着が抑制され、硫黄被毒による触媒活性の低下が抑えられたことが考えられる。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the durability time and the NOx purification rate. FIG. 10 is a graph showing the amount of sulfur deposited after 100-hour endurance. As shown in FIG. 9, in Example 3 containing titanium, the decrease in NOx purification performance was suppressed to be smaller than in Comparative Example 1 in which titanium was not added. That is, high NOx purification performance was maintained even after durability. The reason for this is considered to be that the inclusion of the Ti element suppressed the adhesion of sulfur as shown in FIG. 10 and suppressed the decrease in catalytic activity due to sulfur poisoning.
 以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を、他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。 Although some embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only examples. The present invention can be implemented in various other forms. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the embodiments illustrated above. For example, it is possible to replace a part of the above-described embodiment with another modification, and it is also possible to add another modification to the above-described embodiment. Further, if the technical feature is not explained as essential, it can be deleted as appropriate.
  1 排ガス浄化システム
  2 内燃機関
  3 排ガス浄化装置
  6 燃料供給機構
 10 第2触媒(排ガス浄化用触媒)
 11 基材
 12 セル
 14 隔壁
 20 触媒層
1 Exhaust gas purification system 2 Internal combustion engine 3 Exhaust gas purification device 6 Fuel supply mechanism 10 Second catalyst (catalyst for exhaust gas purification)
11 Base material 12 cells 14 partition wall 20 catalyst layer

Claims (9)

  1.  内燃機関の排気経路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒であって、
     基材と、前記基材に配置される触媒層と、を備え、
     前記触媒層は、銀と、アルミニウム元素とチタン元素とを含むAlTi含有酸化物と、を含有し、
     前記AlTi含有酸化物を透過電子顕微鏡(観察倍率200万倍)で観察し、エネルギー分散型X線分析で元素マッピングを行ったときに、前記チタン元素が検出され、かつ、前記アルミニウム元素と前記チタン元素との合計面積(SAl,Ti)に対する前記アルミニウム元素の面積(SAl)の比(SAl/SAl,Ti)が、0.85以上である、排ガス浄化用触媒。
    An exhaust gas purification catalyst that is placed in the exhaust path of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
    A base material and a catalyst layer arranged on the base material are provided.
    The catalyst layer contains silver and an AlTi-containing oxide containing an aluminum element and a titanium element.
    When the AlTi-containing oxide was observed with a transmission electron microscope (observation magnification 2 million times) and element mapping was performed by energy dispersive X-ray analysis, the titanium element was detected, and the aluminum element and the titanium An exhaust gas purification catalyst in which the ratio (S Al / S Al, Ti ) of the area (S Al ) of the aluminum element to the total area (S Al, Ti) with the elements is 0.85 or more.
  2.  前記比(SAl/SAl,Ti)が、0.9以上である、
    請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
    The ratio (S Al / S Al, Ti ) is 0.9 or more.
    The catalyst for purifying exhaust gas according to claim 1.
  3.  前記AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、前記チタン元素の酸化物換算の割合が、0.1質量%以上である、
    請求項1または2に記載の排ガス浄化用触媒。
    When the total amount of the AlTi-containing oxide is 100% by mass, the ratio of the titanium element in terms of oxide is 0.1% by mass or more.
    The catalyst for purifying exhaust gas according to claim 1 or 2.
  4.  前記AlTi含有酸化物の全体を100質量%としたときに、前記チタン元素の酸化物換算の割合が、5質量%以下である、
    請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
    When the total amount of the AlTi-containing oxide is 100% by mass, the ratio of the titanium element in terms of oxide is 5% by mass or less.
    The catalyst for purifying exhaust gas according to any one of claims 1 to 3.
  5.  前記AlTi含有酸化物をX線回折法で測定したときに、前記チタン元素に由来する回折ピークが検出されない、
    請求項1~4のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
    When the AlTi-containing oxide is measured by an X-ray diffraction method, a diffraction peak derived from the titanium element is not detected.
    The catalyst for purifying exhaust gas according to any one of claims 1 to 4.
  6.  前記触媒層の全体を100質量%としたときに、前記チタン元素の酸化物換算の含有割合が、0.1質量%以上5質量%以下である、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒。
    When the whole catalyst layer is 100% by mass, the content ratio of the titanium element in terms of oxide is 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.
    The catalyst for purifying exhaust gas according to any one of claims 1 to 5.
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の排ガス浄化用触媒と、
     前記排ガス浄化用触媒よりも排ガス流動方向の上流側で前記排ガスに対して炭化水素を供給する供給機構と、
    を備えた、排ガス浄化システム。
    The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 6 and
    A supply mechanism that supplies hydrocarbons to the exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas flow direction.
    Exhaust gas purification system equipped with.
  8.  前記内燃機関が、ディーゼルエンジンである、
    請求項7に記載の排ガス浄化システム。
    The internal combustion engine is a diesel engine.
    The exhaust gas purification system according to claim 7.
  9.  内燃機関の排気経路に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒の製造方法であって、
     アルミニウムアルコキシドとチタンアルコキシドとを加水分解するアルコキシド法によって製造されたAlTi含有化合物を用意すること、および、
     銀元素源と、前記AlTi含有化合物とを、基材に付与して焼成すること、
    を包含する、排ガス浄化用触媒の製造方法。
    It is a method for manufacturing an exhaust gas purification catalyst that is arranged in the exhaust path of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
    To prepare an AlTi-containing compound produced by an alkoxide method in which an aluminum alkoxide and a titanium alkoxide are hydrolyzed, and
    Applying the silver element source and the AlTi-containing compound to the base material and firing.
    A method for producing a catalyst for purifying exhaust gas, including the above.
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