説明

排ガス浄化用触媒

【課題】 暖機性において優れ、耐久性において優れる排ガス浄化用触媒を提供すること。
【解決手段】 排ガスの流路となる貫通孔を持つ担体と、貫通孔の内面に形成され、(イ)貴金属、及び(ロ)Zr酸化物、Ce酸化物、ZrCe複合酸化物のうちの1種以上を含む触媒コート層とを有する排ガス浄化用触媒であって、流路の上流にあるA領域では、(ロ)成分に含まれるZrの酸化物換算での重量が、(ロ)成分に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の51〜100wt%の範囲にあるとともに、流路の下流にあるB領域では、(ロ)成分は、(a)Ce酸化物、及び/又は、(b)ZrCe複合酸化物であって、Ceの酸化物換算での含有量が、そのZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の58〜100wt%の範囲となるものを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車、二輪車等の内燃機関からの排ガス中に含まれる有害成分を除去する排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車等の内燃機関から排出される排ガス浄化用触媒は、多数提案されており、現在では、HC、CO、NOxを同時に浄化する三元触媒が主流になっている(特許文献1〜3参照)。
【0003】
上記の三元触媒としては、アルミナ、セリア−ジルコニア等の耐火性無機化合物粉体に、Pt、Pd、Ph等の触媒成分を単独で、あるいは組み合わせて分散担持してなる触媒組成物をコージェライトや金属製等のハニカム担体に被覆せしめてなるものがあった。
【0004】
また、三元触媒としては、コージェライトや金属製等のハニカム担体等に、アルミナ、セリアージルコニア等の耐火性無機酸化物を被覆した後、該担体をPt、Pd、Rh等の触媒成分を単独で、あるいはそれらの組み合わせを含むスラリーに浸漬することにより、これらの触媒成分を担持せしめてなるものが知られている。
【特許文献1】特開平3−196841号公報
【特許文献2】特開平5−23593号公報
【特許文献3】特開2001−259424号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年自動車の排ガス規制強化により、HC、CO、NOxをより一層低減することが必要となっている。しかしながら、従来の排ガス浄化用触媒では、厳しい規制に十分対応することができないことがあった。特に、内燃機関の運転開始直後において、排ガス浄化用触媒が暖まっていない状態での有害成分除去能力(暖機性)、及び内燃機関を長時間運転したときの有害成分除去能力(耐久性)を向上させる必要がある。
【0006】
本発明は、以上の点に鑑み成されたものであり、暖機性において優れ、耐久性において優れる排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
軸方向に貫通する貫通孔を持つ担体と、
前記貫通孔の内面に形成され、
(イ)貴金属、及び
(ロ)Zr酸化物、Ce酸化物、ZrCe複合酸化物のうちの1種以上
を含む触媒コート層と、
を有し、
前記貫通孔により排ガスの流路を形成する排ガス浄化用触媒であって、
前記流路のうち、排ガスの流れ方向に関し上流部に位置するA領域に形成された触媒コート層では、前記(ロ)成分に含まれるZrの酸化物換算での重量が、前記A領域に形成された(ロ)成分に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の51〜100wt%の範囲にあるとともに、
前記流路において、排ガスの流れ方向に関し下流部に位置するB領域に形成された触媒コート層では、前記(ロ)成分は、
(a)Ce酸化物、及び/又は、
(b)ZrCe複合酸化物であって、含有するCeの酸化物換算での含有量が、そのZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の58〜100wt%の範囲となるもの
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0008】
本発明の排ガス浄化用触媒では、A領域に形成された触媒コート層において、(ロ)成分に含まれるZrの酸化物換算での含有量(ZrO2としての重量)が、A領域に存在する(ロ)成分に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量(ZrO2としての重量とCeO2としての重量との和)の51〜100wt%の範囲(好ましくは55〜85wt%の範囲、一層好ましくは60〜80wt%の範囲)にあるので、A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属(例えば、Pt、Rh)が安定化する。そのことにより、OSC能(酸素貯蔵能)が低下し、HCに対する除去能力が確保される。その結果、内燃機関の運転開始直後において、排ガス浄化用触媒が暖まっていない状態でも、HCの除去能力が高い(すなわち暖機性において優れる)。
【0009】
また、本発明の排ガス浄化用触媒では、B領域に形成された触媒コート層を構成する(ロ)成分が、(a)Ce酸化物、又は(b)ZrCe複合酸化物であって、含有するCeの酸化物換算での含有量が、そのZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の58〜100wt%の範囲となるもの、あるいは(a)と(b)の両方を含むので、B領域に形成された触媒コート層がOSC能を持ち、NOx、CO除去性能が確保される。その結果、本発明の排ガス浄化用触媒は、内燃機関を長時間運転したときでも、NOx等の有害成分除去能力が高い(すなわち、耐久性において優れている)。
【0010】
上記A領域における(ロ)成分としては、例えば、(1)Zr酸化物単独、(2)Zr酸化物とCe酸化物との組み合わせ、(3)Zr酸化物とZrCe複合酸化物との組み合わせ、(4)Zr酸化物、Ce酸化物、及びZrCe複合酸化物の組み合わせが挙げられる。
【0011】
本発明の排ガス浄化用触媒では、排ガスの流路を、単一の担体が備える貫通孔により形成することができる。この場合は、1つの担体が備える貫通孔に、A領域及びB領域がそれぞれ形成される。このとき、A領域は、B領域よりも上流側にあればよいが、貫通孔において排ガスの入り口となる端面を含む領域であることが好ましい。また、上記B領域は、A領域よりも下流側であればよいが、貫通孔において排ガスの出口となる端面を含む領域であることが好ましい。貫通孔は、A領域、B領域の2つのみから構成されていてもよいし、A領域、B領域以外の領域を、例えば、A領域よりも上流側、A領域とB領域の間、B領域よりも下流側に含んでいてもよい。
【0012】
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、2以上の担体で構成され、それらの担体が備える貫通孔を組み合わせて、排ガスの流路を形成してもよい。この場合は、ある担体の貫通孔にA領域を設け、他の担体の貫通孔にB領域を設けることができる。そして、A領域が設けられた担体を排ガスの流れ方向における上流側に配置し、B領域が設けられた担体を下流側に配置することができる。
【0013】
A領域の流路に沿った長さは、流路全体の長さ(流路が2以上の担体から成る場合は、排ガスの流れに沿って、個々の貫通孔の長さを合計したもの)の10〜50%であることが好ましく、その中でも、30〜50%の範囲が好ましく、40〜50%の範囲が一層好ましい。A領域の流路に沿った長さと、流路全体の長さとの比をこのように設定することで、暖機性、耐久性を一層向上させることができる。
【0014】
A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量と、B領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量との比は、2:1〜10:1の範囲にあることが好ましく、その中でも、2:1〜5:1の範囲が好ましく、2:1〜3:1の範囲が一層好ましい。A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量と、B領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量との比をこのように設定することで、暖機性、耐久性を一層向上させることができる。
【0015】
A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属は、Pd、Rhのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。また、A領域に形成された触媒コート層は、貴金属として、更にPtを含むことが好ましい。また、B領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属は、Pt、Pd、Rhのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。貴金属の量は、触媒容量1リットルあたり、2〜10gの範囲が好ましい。
【0016】
A領域及び/又はB領域に形成された触媒コート層は、耐火性無機酸化物を含むことが好ましい。耐火性無機酸化物としては、例えば、アルミナ(特に活性アルミナ)、Zr酸化物、Ce酸化物、ZrCe複合酸化物、シリカ、チタニア等が挙げられる。耐火性無機酸化物の量は、触媒1Lあたり、20〜80gが好ましい。
【0017】
上記担体としては、通常、排ガス浄化触媒に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、ハニカム型、コルゲート型、モノリスハニカム型等が挙げられる。担体の材質は、耐火性を有するものであればいずれのものであっても良く、例えば、コージェライト等の耐火性を有するセラミックス製、フェライト系ステンレス等金属製の一体構造型を用いることができる。
【0018】
A領域に形成された触媒コート層、B領域に形成された触媒コート層は、バリウム元素、ランタン元素を含むことが好ましい。バリウム元素、ランタン元素の量は、触媒1Lあたり、15〜30gが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、実施例により具体的に説明する。
【実施例1】
【0020】
担体1として、コージェライト製ハニカム担体を用いた。この担体1は、図1に示すように、軸方向に伸びる、断面積が一定の貫通孔3を有しており、貫通孔3の全長は127mmである。貫通孔3において、図1における左側の端部は入り口側端部5であり、右側の端部は出口側端部7である。排ガスは、入り口側端部5から貫通孔3に入り、貫通孔3を通り、出口側端部7から外部に抜ける。従って、図1に示す貫通孔3は、排ガスの流路を形成しており、左から右に向かう方向が排ガスの流れ方向である。尚、図1では、1つのみの貫通孔3を記載しているが、実際には、多数の貫通孔3が互いに平行に形成されている。
【0021】
まず、下記の成分を混合し、乾燥させて担持粉末H1を製造した。
(担持粉末H1)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで2gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで2gとなる量
次に、下記の成分を混合してスラリーS1を製造した
(スラリーS1)
担持粉末H1:51g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
このスラリーS1を、図1(a)に示すように、担体1の貫通孔3のうち、入り口側端部5から63.5mmまでの範囲(A領域)の内面にコートし、乾燥後、350°C以上で1時間焼成した。この工程で、貫通孔3のうち、入り口側端部5から63.5mmまでの範囲の内面の触媒コート層(以下、上流側触媒コート層9とする)が形成された。
【0022】
次に、下記の成分を混合し、乾燥させて担持粉末H2を製造した。
(担持粉末H2)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで1gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで1gとなる量
そして、下記の成分を混合してスラリーS2を製造した。
(スラリーS2)
担持粉末H2:49g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
このスラリーS2を、図1(a)に示すように、担体1の貫通孔3のうち、出口側端部7から63.5mmまでの範囲(B領域)の内面にコートし、乾燥後、350°C以上で1時間焼成した。この工程で、貫通孔3のうち、出口側端部7から63.5mmまでの範囲の内面の触媒コート層(以下、下流側触媒コート層11とする)が形成され、排ガス浄化用触媒13が完成した。
【0023】
尚、図1及び後述する図2〜7において、Pt(n)、Rh(n)は、それぞれ、上側触媒コート層9、又は下流側触媒コート層11に含まれるPt、Rhの量がnグラムであることを示す。また、ZC(n)は、ZrCe複合酸化物であって、その全量に対する、Zrの酸化物換算重量の割合がnwt%であるものを表す。また、CZ(n)は、ZrCe複合酸化物であって、その全量に対する、Ceの酸化物換算重量の割合がnwt%であるものを表す。また、Ce(100)は、Ce酸化物を表す。また、Zr(100)はZr酸化物を示す。
【実施例2】
【0024】
本実施例2では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例2では、担持粉末H1の代わりに、下記の担持粉末H3を用いた。
(担持粉末H3)
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
硝酸Pt溶液:メタルで2gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで2gとなる量
また、上流側触媒コート層9を形成するために、スラリーS1の代わりに、以下のスラリーS3を用いた。
(スラリーS3)
担持粉末H2:54g
活性アルミナ:47g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本実施例2では、実施例1において担持粉末H1に配合されていた活性アルミナ47gと、スラリーS1に配合されていたZrCe複合酸化物の粉末50gとを入れ替えている。この結果、図1(b)に示すように、貴金属であるPt、Rhは、アルミナではなく、ZrCe複合酸化物に結合する。
【実施例3】
【0025】
本実施例3では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例3では、上流側触媒コート層9を形成するために、スラリーS1の代わりに、下記のスラリーS4を用いた。
(スラリーS4)
担持粉末H1:51g
Zr酸化物の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本実施例3では、実施例1においてスラリーS1に配合されていたZrCe複合酸化物を、Zr酸化物に入れ替えている。そのため、図2(a)に示すように、上流側触媒コート層9には、ZrCe複合酸化物ではなく、Zr酸化物が含まれる。
【実施例4】
【0026】
本実施例4では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例4では、下流側触媒コート層11を形成するために、スラリーS2の代わりに、下記のスラリーS5を用いた。
(スラリーS5)
担持粉末H2:49g
Ce酸化物:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本実施例4では、実施例1においてスラリーS2に配合されていた、Ceの含有率50%のZrCe複合酸化物を、Ce酸化物に入れ替えている。そのため、図2(b)に示すように、下流側コート層11には、ZrCe複合酸化物ではなく、Ce酸化物が含まれる。
【実施例5】
【0027】
本実施例5では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例5では、下流側触媒コート層11を形成するために、スラリーS2の代わりに、下記のスラリーS6を用いた。
(スラリーS6)
担持粉末H2:49g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:25g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:25g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本実施例5では、実施例1においてスラリーS2に配合されていた、ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)を、ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)と、ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)に入れ替えている。そのため、図3(a)に示すように、下流側コート層11には、ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)と、ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)が含まれる。
【実施例6】
【0028】
本実施例6で用いた担体1は前記実施例1〜5と同様である。
まず、下記の成分を混合し、乾燥させて担持粉末H4を製造した。
(担持粉末H4)
活性アルミナ:8.5g
硝酸Pt溶液:メタルで2gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで2gとなる量
次に、下記の成分を混合してスラリーS7を製造した
(スラリーS7)
担持粉末H4:12.5g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:9g
硫酸Ba粉末:1.8g
炭酸La:0.9g
アルミナ水和物:Al23換算で0.5g
水:適量
このスラリーS7を、図3(b)に示すように、担体1の貫通孔3のうち、入り口側端部5から13mmまでの領域(A領域)の内面にコートし、乾燥後、350°C以上で1時間焼成した。この工程で、貫通孔3のうち、入り口側端部5から13mmまでの範囲の内面の触媒コート層(上流側触媒コート層9)が形成された。
【0029】
次に、下記の成分を混合し、乾燥させて担持粉末H5を製造した。
(担持粉末H5)
活性アルミナ:85.5g
硝酸Pt溶液:メタルで1gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで1gとなる量
そして、下記の成分を混合してスラリーS8を製造した
(スラリーS8)
担持粉末H5:87.5g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)の粉末:91g
硫酸Ba粉末:18.2g
炭酸La:9.1g
アルミナ水和物:Al23換算で5.5g
水:適量
このスラリーS8を、図3(b)に示すように、担体1の貫通孔3のうち、出口側端部7から114mmまでの領域(B領域)の内面にコートし、乾燥後、350°C以上で1時間焼成した。この工程で、貫通孔3のうち、出口側端部7から114mmまでの範囲の内面の触媒コート層(下流側触媒コート層11)が形成され、排ガス浄化用触媒13が完成した。
【実施例7】
【0030】
本実施例7では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例7では、担持粉末H1の代わりに、下記の担持粉末H6を製造した。
(担持粉末H6)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで2.7gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで2.7gとなる量
そして、上流触媒コート層9を形成するために、スラリーS1の代わりに、下記のスラリーS9を用いた。
(スラリーS9)
担持粉末H6:51.4g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
また、本実施例7では、担持粉末H2の代わりに、下記の担持粉末H7を製造した。
(担持粉末H7)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで0.3gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで0.3gとなる量
そして、下流側触媒コート層11を形成するために、スラリーS2の代わりに、下記のスラリーS10を用いた。
(スラリーS10)
担持粉末H7:47.6g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本実施例7では、図4に示すように、前記実施例1と対比したとき、上流側触媒コート層9に含まれるPt、Rhの量を、それぞれ、2.7gに変更し、下流側触媒コート層11に含まれるPt、Rhの量を、それぞれ、0.3gに変更している。
【実施例8】
【0031】
本実施例8では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例8では、上流側触媒コート層9を、図5(a)に示すように、貫通孔3のうち、入り口側端部5から77mmまでの範囲の内面に形成した。
【0032】
また、下流側触媒コート層11を、貫通孔3のうち、出口側端部7から50mmまでの範囲の内面に形成した。
【実施例9】
【0033】
本実施例9では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
本実施例9では、担持粉末H1の代わりに、下記の担持粉末H8を製造した。
(担持粉末H8)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで1.9gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで1.9gとなる量
そして、上流触媒コート層9を形成するために、スラリーS1の代わりに、下記のスラリーS11を用いた。
(スラリーS11)
担持粉末H8:51g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
また、本実施例9では、担持粉末H2の代わりに、下記の担持粉末H9を製造した。
(担持粉末H9)
活性アルミナ:47g
硝酸Pt溶液:メタルで1.5gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで1.5gとなる量
そして、下流側触媒コート層11を形成するために、スラリーS2の代わりに、下記のスラリーS12を用いた。
(スラリーS12)
担持粉末H9:50g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、図5(b)に示すように、本実施例9では、前記実施例1と対比したとき、上流側触媒コート層9に含まれるPt、Rhの量を、それぞれ、1.5gに変更し、下流側触媒コート層11に含まれるPt、Rhの量を、それぞれ、1.5gに変更している。
(比較例1)
本比較例1では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
【0034】
本比較例1では、上流側触媒コート層9を形成するために、スラリーS1の代わりに、下記のスラリーS13を用いた。
(スラリーS13)
担持粉末H1:51g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本比較例1では、実施例1においてスラリーS1に配合されていたZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)を、ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)に入れ替えている。そのため、図6(a)に示すように、上流側触媒コート層9には、ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)が含まれる。
(比較例2)
本比較例2では、基本的には前記実施例1と同様に排ガス浄化用触媒13を製造したが、一部において相違する。以下では、その相違点を中心に説明する。
【0035】
本比較例2では、下流側触媒コート層11を形成するために、スラリーS2の代わりに、下記のスラリーS14を用いた。
(スラリーS14)
担持粉末H2:49g
ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の30wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:10g
炭酸La:5g
アルミナ水和物:Al23換算で3g
水:適量
つまり、本比較例2では、実施例1においてスラリーS2に配合されていた、ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物全量の50wt%であるもの)を、ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の30wt%であるもの)に入れ替えている。そのため、図6(b)に示すように、下流側コート層11に、ZrCe複合酸化物(Ceの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の30wt%であるもの)が含まれる。
(比較例3)
本比較例3で用いた担体1は前記実施例1〜9及び比較例1〜2と同様である。
【0036】
まず、下記の成分を混合し、乾燥させて担持粉末H10を製造した。
(担持粉末H10)
活性アルミナ:94g
硝酸Pt溶液:メタルで3gとなる量
硝酸Rh溶液:メタルで3gとなる量
次に、下記の成分を混合してスラリーS15を製造した
(スラリーS15)
担持粉末H10:100g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の70wt%であるもの)の粉末:50g
ZrCe複合酸化物(Zrの酸化物換算重量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%であるもの)の粉末:50g
硫酸Ba粉末:20g
炭酸La:10g
アルミナ水和物:Al23換算で6g
水:適量
このスラリーS15を、図7に示すように、担体1の貫通孔3の全体(入り口側端部5から出口側端部7まで)の内面にコートし、乾燥後、350°C以上で1時間焼成した。この工程で、貫通孔3全体の内面に同一の触媒コート層が形成された。
【0037】
次に、実施例1〜9で製造した排ガス浄化用触媒13の暖機性、耐久性を確かめるために行った試験について説明する。
実施例1〜9及び比較例1〜3で得られた排ガス浄化用触媒13をガソリンエンジンに取り付け、下記の条件で暖機性及び耐久性の試験を行った。
(試験条件)
エンジン:4.0Lエンジン
A/F:14.6
入りガス温度:900°C
試験時間:50時間
車両:2.2Lエンジン車両
触媒搭載位置:エンジン直下30cm
評価モード:対米LA#4モード
そして、暖機性に対応する評価指標であるBag1HC浄化率(%)を測定した。また、耐久性に対応する評価指標であるトータルエミッションを、NMHC、CO、NOxのそれぞれについて測定した。結果を表1に示す。
【0038】
【表1】

【0039】
上記表1に示すように、実施例1〜9の排ガス浄化用触媒13は、Bag1HC浄化率が高く、また、トータルエミッションを低減することができた。
特に、実施例1〜7の排ガス浄化用触媒13は、貫通孔3のうち、上流側触媒コート層9が形成された部分の長さが、貫通孔3全体の長さの10〜50%の範囲内にあることにより、その範囲外である実施例8よりも、Bag1HC浄化率及びトータルエミッション(特にNMHC及びNOx)について、一層優れている。
【0040】
また、実施例1〜7の排ガス浄化用触媒は、上流側触媒コート層9に含まれる貴金属の重量と、下流側触媒コート層11に含まれる貴金属の重量との比が、2:1〜10:1の範囲内にあることにより、その範囲外である実施例9よりも、Bag1HC浄化率及びトータルエミッション(特にNMHC)について、一層優れている。
【0041】
それに対し、比較例1では、上流側触媒コート層9に含まれるZrCe複合酸化物において、Zrの酸化物換算での含有量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の50wt%である(51〜100wt%の範囲の外である)ため、Bag1HC浄化率及びトータルエミッション(特にNMHC)について劣っている。
【0042】
また、比較例2では、下流側触媒コート層11に含まれるZrCe複合酸化物において、Ceの酸化物換算での含有量が、ZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の30wt%である(58〜100wt%の範囲外である)ため、Bag1HC浄化率及びトータルエミッション(特にNOx)について劣っている。
【0043】
また、比較例3では、上流側触媒コート層9と下流側触媒コート層11とに区分されていないため、Bag1HC浄化率及びトータルエミッション(NMHC、CO、及びNOx)について劣っている。
【0044】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例1〜9において、上流側触媒コート層9又は下流側触媒コート層11に担持させる貴金属は、PdとRhとの組み合わせ、又は単一貴金属種のみであってもよい。これらの場合に同様の試験を行っても、同一の効果を奏することを確認した。
【0045】
また、前記実施例1〜9の排ガス浄化用触媒は、担体1に、耐火性無機酸化物(アルミナ、Zr酸化物、Ce酸化物、ZrCe複合酸化物)を被覆した後、その担体1を貴金属(Pt、Rh)を含むスラリーに浸漬することにより、製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図2】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図3】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図4】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図5】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図6】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【図7】排ガス浄化用触媒の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
【0047】
1・・・担体
3・・・貫通孔
5・・・入り口側端部
7・・・出口側端部
9・・・上流側触媒コート層
11・・・下流側触媒コート層
13・・・排ガス浄化用触媒


【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向に貫通する貫通孔を持つ担体と、
前記貫通孔の内面に形成され、
(イ)貴金属、及び
(ロ)Zr酸化物、Ce酸化物、ZrCe複合酸化物のうちの1種以上
を含む触媒コート層と、
を有し、
前記貫通孔により排ガスの流路を形成する排ガス浄化用触媒であって、
前記流路のうち、排ガスの流れ方向に関し上流部に位置するA領域に形成された触媒コート層では、前記(ロ)成分に含まれるZrの酸化物換算での重量が、前記A領域に形成された(ロ)成分に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の51〜100wt%の範囲にあるとともに、
前記流路において、排ガスの流れ方向に関し下流部に位置するB領域に形成された触媒コート層では、前記(ロ)成分は、
(a)Ce酸化物、及び/又は、
(b)ZrCe複合酸化物であって、含有するCeの酸化物換算での含有量が、そのZrCe複合酸化物に含まれるZrとCeとの酸化物換算での重量の58〜100wt%の範囲となるもの
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記A領域の前記流路に沿った長さは、前記流路全体の長さの10〜50%であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項3】
前記A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量と、前記B領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属の重量との比は、2:1〜10:1の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記A領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属は、Pd、Rhのうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項5】
前記A領域に形成された触媒コート層は、貴金属として、更にPtを含むことを特徴とする請求項4記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項6】
前記B領域に形成された触媒コート層に含まれる貴金属は、Pt、Pd、Rhのうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−181476(P2006−181476A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−377850(P2004−377850)
【出願日】平成16年12月27日(2004.12.27)
【出願人】(000104607)株式会社キャタラー (161)
【Fターム(参考)】