排ガス浄化用触媒
【課題】高い排ガス浄化効率を達成する。
【解決手段】本発明の排ガス浄化用触媒１は、基材２と、前記基材２を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層３と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い触媒層４とを具備したことを特徴とする。
【解決手段】本発明の排ガス浄化用触媒１は、基材２と、前記基材２を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層３と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い触媒層４とを具備したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒に係り、特には酸素貯蔵材料を含んだ排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の排ガスを処理する排ガス浄化用触媒としては、アルミナなどの無機酸化物からなる耐熱性担体に貴金属を担持させた三元触媒が広く使用されている。この三元触媒では、貴金属は、窒素酸化物（ＮＯx）の還元反応並びに一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化反応を促進する役割を担っている。また、耐熱性担体は、貴金属の比表面積を増大させると共に、反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。
【０００３】
特許文献１乃至３には、酸化セリウム又はセリウムと他の金属元素とを含有した酸化物を使用した排ガス浄化用触媒が記載されている。これら酸化物は、酸素貯蔵能を有している酸素貯蔵材料である。酸素貯蔵材料を三元触媒で使用すると、先の還元反応及び酸化反応を最適化し得る。しかしながら、以下に説明するように、酸素貯蔵材料を使用した三元触媒であっても、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において、良好な性能を達成することは難しい。
【０００４】
エンジンを始動した直後の状態では、触媒の温度は低い。低温条件のもとで貴金属が排ガスを浄化する能力は、高温条件のもとで貴金属が排ガスを浄化する能力と比較してより低い。それゆえ、エンジンを始動した直後における性能を考慮した場合、排ガス浄化用触媒の熱容量を小さくすること，例えば、貴金属や酸素貯蔵材料の使用量を少なくすること，が有利である。
【０００５】
他方、エンジンを継続的に稼動した状態では、触媒の温度は十分に高い。この場合、貴金属が排ガスを浄化する能力は高いため、排ガス浄化用触媒は、排ガス組成の変動に対応すべく、より多くの酸素貯蔵材料を含んでいることが有利である。
【０００６】
このように、エンジンを始動した直後における性能とエンジンを継続的に稼動した状態における性能とは、二律背反の関係にある。そのため、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において良好な性能を達成することは難しく、それゆえ、常に高い排ガス浄化効率を達成することは難しい。
【特許文献１】特開平１−２８１１４４号公報
【特許文献２】特開平９−１５５１９２号公報
【特許文献３】特開平９−２２１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高い排ガス浄化効率を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、基材と、前記基材を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層と比較して貴金属密度がより高い触媒層とを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、高い排ガス浄化効率を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について説明する。
図１は、本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１は、モノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒１は、モノリスハニカム基材などの基材２を含んでいる。基材２は、典型的には、コージェライトなどのセラミックス製である。
【００１２】
基材２の隔壁上には、酸素貯蔵層３が形成されている。酸素貯蔵層３は、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とを含んでいる。
【００１３】
耐熱性担体は、酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。耐熱性担体の材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、又はチタニアを使用することができる。
【００１４】
酸素貯蔵材料は、例えば、セリア、セリアと他の金属酸化物との複合酸化物及び／又は固溶体、或いはそれらの混合物である。複合酸化物及び／又は固溶体としては、例えば、セリアとジルコニアとの複合酸化物及び／又は固溶体を使用することができる。
【００１５】
酸素貯蔵層３は、白金、ロジウム、及びパラジウムなどの貴金属をさらに含んでいてもよい。通常、酸素貯蔵層３の酸素貯蔵能は、酸素貯蔵層３が少量の貴金属を含んでいる場合、酸素貯蔵層３が貴金属を含んでいない場合と比較してより高い。
【００１６】
酸素貯蔵層３は、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びイットリウムなどの希土類元素の酸化物、又はそれらの混合物をさらに含むことができる。これら酸化物は、セリアなどの他の酸化物と複合酸化物及び／又は固溶体を形成していてもよい。
【００１７】
酸素貯蔵層３上には、触媒層４が形成されている。触媒層４は、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とパラジウムとロジウムとを含んでいる。図２の例では、触媒層４は、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層体である。
【００１８】
第１触媒層４ａは、酸素貯蔵層３と第２触媒層４ｂとの間に介在している。第１触媒層４ａは、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とパラジウムとを含んでいる。
【００１９】
第２触媒層４ｂは、第１触媒層４ａを被覆している。第２触媒層４ｂは、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とロジウムとを含んでいる。
【００２０】
耐熱性担体は、酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。触媒層４が含む耐熱性担体の材料としては、例えば、酸素貯蔵層３について例示したものを使用することができる。第１触媒層４ａが含む耐熱性担体と第２触媒層４ｂが含む耐熱性担体とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２１】
触媒層４が含む酸素貯蔵材料の材料としては、例えば、酸素貯蔵層３について例示したものを使用することができる。第１触媒層４ａが含む酸素貯蔵材料と第２触媒層４ｂが含む酸素貯蔵材料とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２２】
触媒層４において、耐熱性担体及び／又は酸素貯蔵材料は、パラジウム及びロジウムを担持している担体である。
【００２３】
酸素貯蔵層３が含む酸素貯蔵材料は、触媒層４が含む酸素貯蔵材料の例えば７５質量％以上とする。この質量比を上記範囲内とした場合、少ない酸素貯蔵材料の使用量で特に高い酸素貯蔵能を達成することができる。
【００２４】
触媒層４は、パラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよい。例えば、触媒層４は、白金等のパラジウム及びロジウム以外の白金族元素をさらに含んでいてもよい。この場合、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの一方のみがパラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよく、それらの双方がパラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよい。
【００２５】
触媒層４は、酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い。図２の例では、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの各々は、酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い。
【００２６】
通常、触媒層４は、酸素貯蔵層３と比較してより多量の貴金属を含んでいる。排ガス浄化用触媒１が含んでいる全貴金属に対する触媒層４が含んでいる貴金属の割合は、例えば８０質量％以上である。
【００２７】
触媒層４は、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びイットリウムなどの希土類元素の酸化物、又はそれらの混合物をさらに含むことができる。これら酸化物は、セリアなどの他の酸化物と複合酸化物及び／又は固溶体を形成していてもよい。また、これら酸化物は、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの一方のみが含んでいてもよく、双方が含んでいてもよい。
【００２８】
この排ガス浄化用触媒１から酸素貯蔵層３を省略した場合、触媒層４に、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応を促進させる役割と、酸素を貯蔵する役割との双方を担わせなければならない。しかしながら、この場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量を小さくすべく触媒層４のコート量を小さくし、且つ、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応の効率を最大化すべく貴金属の密度を高めると、酸素貯蔵材料の量が減少するのに加え、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能が低下する。その結果、触媒層４の酸素貯蔵能が著しく低下し、排ガス浄化用触媒１の排ガス浄化効率は排ガスの組成に大きく依存することとなる。
【００２９】
これに対し、触媒層４と基材２との間に酸素貯蔵層３を介在させた場合、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応を促進させる役割を主に触媒層４に担わせ、酸素を貯蔵する役割の少なくとも一部を酸素貯蔵層３に担わせることができる。そのため、酸素貯蔵層３に、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能を最大化する設計を採用することができる。それゆえ、酸素貯蔵層３のコート量を小さくした場合であっても、十分に大きな酸素貯蔵能を達成することができる。したがって、触媒層４のコート量を小さくし且つ触媒層４におけるパラジウム及びロジウムの密度を高めた場合であっても、この排ガス浄化用触媒１の酸素貯蔵能が不十分となることはない。しかも、酸素貯蔵層３は触媒層４と基材２との間に介在しているので、酸素貯蔵層３が触媒層４と排ガスとの接触を妨げない。それゆえ、この構造を採用すると、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において、高い排ガス浄化効率を達成することが可能となる。
【００３０】
この排ガス浄化用触媒１には、様々な変形が可能である。
図３乃至図６は、図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図である。
【００３１】
図３に示す排ガス浄化用触媒１は、第２触媒層４ｂが酸素貯蔵層３と第１触媒層４ａとの間に介在していること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。このように、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層順は任意である。
【００３２】
図４に示す排ガス浄化用触媒１は、触媒層４が単層構造を有していること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。すなわち、触媒層４において、パラジウムとロジウムとは略均一に混合されている。このように、触媒層４は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００３３】
図５に示す排ガス浄化用触媒１は、基材２と酸素貯蔵層３との間に介在した炭化水素吸着層５をさらに含んでいること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。炭化水素吸着層５は、ゼオライトなどの炭化水素吸着材料を含んでいる。この構造を採用すると、図２に示す構造を採用した場合と比較して、ＨＣエミッションを低減することができる。
【００３４】
図６に示す排ガス浄化用触媒１は、酸素貯蔵層３がゼオライトなどの炭化水素吸着材料をさらに含んでいること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。この構造を採用すると、図２に示す構造を採用した場合と比較して、ＨＣエミッションを低減することができる。また、図６に示す構造を採用した場合、図５に示す構造を採用した場合と比較して、排ガス浄化用触媒１の製造を簡略化することができる。
【００３５】
なお、図５及び図６に示す排ガス浄化用触媒１では、触媒層４に、図３又は図４に示す構造を採用してもよい。すなわち、図５及び図６に示す排ガス浄化用触媒１では、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層順を逆にしてもよく、触媒層４に単層構造を採用してもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
＜触媒Ａの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１と呼ぶ。
【００３８】
次に、このスラリーＳ１の全量を、コージェライトからなるモノリスハニカム基材２にコートした。ここでは、長さが１００ｍｍであり、容積が１．０Ｌであり、１平方インチ当たり９００個のセルが設けられたモノリスハニカム基材を使用した。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、モノリスハニカム基材２上に、酸素貯蔵層３を形成した。
【００３９】
次いで、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ２と呼ぶ。
【００４０】
次に、このスラリーＳ２の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、酸素貯蔵層３上に、第１触媒層４ａを形成した。
【００４１】
その後、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ３と呼ぶ。
【００４２】
次に、このスラリーＳ３の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、第１触媒層４ａ上に、第２触媒層４ｂを形成した。
【００４３】
以上のようにして、図２に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ａと呼ぶ。
【００４４】
＜触媒Ｂの製造＞
本例では、図３に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
すなわち、本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ３を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ２を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図３に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｂと呼ぶ。
【００４５】
＜触媒Ｃの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２７ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ４と呼ぶ。
【００４６】
また、２７ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ５と呼ぶ。
【００４７】
本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ４を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ５を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｃと呼ぶ。
【００４８】
＜触媒Ｄの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ６と呼ぶ。
【００４９】
また、２ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ７と呼ぶ。
【００５０】
本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ６を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ７を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｄと呼ぶ。
【００５１】
＜触媒Ｅの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２１．２ｇのアルミナ粉末と１８．８ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ８と呼ぶ。
【００５２】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ８を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｅと呼ぶ。
【００５３】
＜触媒Ｆの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と０．０５ｇのパラジウムを含有した硝酸パラジウム水溶液と０．０５ｇのロジウムを含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ９と呼ぶ。
【００５４】
また、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．４５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１０と呼ぶ。
【００５５】
さらに、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．４５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１１と呼ぶ。
【００５６】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ９を使用し、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ１０を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ１１を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｆと呼ぶ。
【００５７】
＜触媒Ｇの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と４ｇの硫酸バリウム粉末と２ｇの炭酸ランタン粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１２と呼ぶ。
【００５８】
また、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液と２．５ｇの硫酸バリウム粉末と１．３ｇの炭酸ランタン粉末とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１３と呼ぶ。
【００５９】
さらに、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液と２．５ｇの硫酸バリウム粉末と１．３ｇの炭酸ランタン粉末とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１４と呼ぶ。
【００６０】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１２を使用し、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ１３を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ１４を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｇと呼ぶ。
【００６１】
＜触媒Ｈの製造＞
本例では、図４に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム担体２上に酸素貯蔵層３を形成した。
【００６２】
次いで、２５ｇのアルミナ粉末と２５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１５と呼ぶ。
【００６３】
次に、このスラリーＳ１５の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、酸素貯蔵層３上に、触媒層４を形成した。
【００６４】
以上のようにして、図４に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｈと呼ぶ。
【００６５】
＜触媒Ｉの製造＞
本例では、図５に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、１００ｇのゼオライト粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１６と呼ぶ。
【００６６】
次に、このスラリーＳ１６の全量を、触媒Ａの製造で使用したのと同様のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、モノリスハニカム基材２上に、炭化水素吸着層５を形成した。
【００６７】
その後、炭化水素吸着層５上に、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、酸素貯蔵層３、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂを順次形成した。
【００６８】
以上のようにして、図５に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｉと呼ぶ。
【００６９】
＜触媒Ｊの製造＞
本例では、図６に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と１００ｇのゼオライト粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１７と呼ぶ。
【００７０】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１７を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図６に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｊと呼ぶ。
【００７１】
＜触媒Ｋの製造＞
本例では、排ガス浄化用触媒を、以下の方法で製造した。
４０ｇのアルミナ粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１８と呼ぶ。
【００７２】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１８を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｋと呼ぶ。
【００７３】
＜触媒Ｌの製造＞
本例では、スラリーＳ１をモノリスハニカム基材にコートしなかったこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、排ガス浄化用触媒を製造した。すなわち、本例では、酸素貯蔵層を省略した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｌと呼ぶ。
【００７４】
＜試験＞
触媒Ａ乃至Ｈの各々を、排気量が０．７Ｌのエンジンを有する自動車に搭載した。次いで、各自動車に、６００００ｋｍの耐久走行距離を走行させた。その後、１０・１５モード法及び１１モード法により、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）、ＣＯ及びＮＯxの各々について走行距離１ｋｍ当たりの排出量を測定した。なお、ＮＭＨＣの排出量は、炭素数等量による容量比で表した値をグラムに換算した値である。また、１０・１５モード法で得られた測定値には８８／１００を乗じ、１１モード法で得られた測定値には１２／１００を乗じ、それらの合算値を求めた。その結果を、以下の表に纏める。
【００７５】
【表１】
【００７６】
上記表に示すように、触媒Ａ乃至Ｊを使用した場合、触媒Ｋ及びＬを使用した場合と比較してＮＭＨＣ及びＮＯx排出量の各々が少なく、ＣＯ排出量は触媒Ｋ及びＬを使用した場合と同等又はそれ以下であった。特に、触媒Ａ乃至Ｊを使用した場合、触媒Ｋ及びＬを使用した場合と比較して、ＮＭＨＣ及びＮＯx排出量の各々を大幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図。
【図２】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。
【図３】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図４】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図５】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図６】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１…排ガス浄化用触媒、２…基材、３…酸素貯蔵層、４…触媒層、４ａ…第１触媒層、４ｂ…第２触媒層、５…炭化水素吸着層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒に係り、特には酸素貯蔵材料を含んだ排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の排ガスを処理する排ガス浄化用触媒としては、アルミナなどの無機酸化物からなる耐熱性担体に貴金属を担持させた三元触媒が広く使用されている。この三元触媒では、貴金属は、窒素酸化物（ＮＯx）の還元反応並びに一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化反応を促進する役割を担っている。また、耐熱性担体は、貴金属の比表面積を増大させると共に、反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。
【０００３】
特許文献１乃至３には、酸化セリウム又はセリウムと他の金属元素とを含有した酸化物を使用した排ガス浄化用触媒が記載されている。これら酸化物は、酸素貯蔵能を有している酸素貯蔵材料である。酸素貯蔵材料を三元触媒で使用すると、先の還元反応及び酸化反応を最適化し得る。しかしながら、以下に説明するように、酸素貯蔵材料を使用した三元触媒であっても、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において、良好な性能を達成することは難しい。
【０００４】
エンジンを始動した直後の状態では、触媒の温度は低い。低温条件のもとで貴金属が排ガスを浄化する能力は、高温条件のもとで貴金属が排ガスを浄化する能力と比較してより低い。それゆえ、エンジンを始動した直後における性能を考慮した場合、排ガス浄化用触媒の熱容量を小さくすること，例えば、貴金属や酸素貯蔵材料の使用量を少なくすること，が有利である。
【０００５】
他方、エンジンを継続的に稼動した状態では、触媒の温度は十分に高い。この場合、貴金属が排ガスを浄化する能力は高いため、排ガス浄化用触媒は、排ガス組成の変動に対応すべく、より多くの酸素貯蔵材料を含んでいることが有利である。
【０００６】
このように、エンジンを始動した直後における性能とエンジンを継続的に稼動した状態における性能とは、二律背反の関係にある。そのため、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において良好な性能を達成することは難しく、それゆえ、常に高い排ガス浄化効率を達成することは難しい。
【特許文献１】特開平１−２８１１４４号公報
【特許文献２】特開平９−１５５１９２号公報
【特許文献３】特開平９−２２１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高い排ガス浄化効率を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、基材と、前記基材を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層と比較して貴金属密度がより高い触媒層とを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、高い排ガス浄化効率を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について説明する。
図１は、本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１は、モノリス触媒である。この排ガス浄化用触媒１は、モノリスハニカム基材などの基材２を含んでいる。基材２は、典型的には、コージェライトなどのセラミックス製である。
【００１２】
基材２の隔壁上には、酸素貯蔵層３が形成されている。酸素貯蔵層３は、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とを含んでいる。
【００１３】
耐熱性担体は、酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。耐熱性担体の材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、又はチタニアを使用することができる。
【００１４】
酸素貯蔵材料は、例えば、セリア、セリアと他の金属酸化物との複合酸化物及び／又は固溶体、或いはそれらの混合物である。複合酸化物及び／又は固溶体としては、例えば、セリアとジルコニアとの複合酸化物及び／又は固溶体を使用することができる。
【００１５】
酸素貯蔵層３は、白金、ロジウム、及びパラジウムなどの貴金属をさらに含んでいてもよい。通常、酸素貯蔵層３の酸素貯蔵能は、酸素貯蔵層３が少量の貴金属を含んでいる場合、酸素貯蔵層３が貴金属を含んでいない場合と比較してより高い。
【００１６】
酸素貯蔵層３は、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びイットリウムなどの希土類元素の酸化物、又はそれらの混合物をさらに含むことができる。これら酸化物は、セリアなどの他の酸化物と複合酸化物及び／又は固溶体を形成していてもよい。
【００１７】
酸素貯蔵層３上には、触媒層４が形成されている。触媒層４は、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とパラジウムとロジウムとを含んでいる。図２の例では、触媒層４は、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層体である。
【００１８】
第１触媒層４ａは、酸素貯蔵層３と第２触媒層４ｂとの間に介在している。第１触媒層４ａは、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とパラジウムとを含んでいる。
【００１９】
第２触媒層４ｂは、第１触媒層４ａを被覆している。第２触媒層４ｂは、耐熱性担体と酸素貯蔵材料とロジウムとを含んでいる。
【００２０】
耐熱性担体は、酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。触媒層４が含む耐熱性担体の材料としては、例えば、酸素貯蔵層３について例示したものを使用することができる。第１触媒層４ａが含む耐熱性担体と第２触媒層４ｂが含む耐熱性担体とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２１】
触媒層４が含む酸素貯蔵材料の材料としては、例えば、酸素貯蔵層３について例示したものを使用することができる。第１触媒層４ａが含む酸素貯蔵材料と第２触媒層４ｂが含む酸素貯蔵材料とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００２２】
触媒層４において、耐熱性担体及び／又は酸素貯蔵材料は、パラジウム及びロジウムを担持している担体である。
【００２３】
酸素貯蔵層３が含む酸素貯蔵材料は、触媒層４が含む酸素貯蔵材料の例えば７５質量％以上とする。この質量比を上記範囲内とした場合、少ない酸素貯蔵材料の使用量で特に高い酸素貯蔵能を達成することができる。
【００２４】
触媒層４は、パラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよい。例えば、触媒層４は、白金等のパラジウム及びロジウム以外の白金族元素をさらに含んでいてもよい。この場合、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの一方のみがパラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよく、それらの双方がパラジウム及びロジウム以外の貴金属をさらに含んでいてもよい。
【００２５】
触媒層４は、酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い。図２の例では、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの各々は、酸素貯蔵層３と比較して貴金属密度がより高い。
【００２６】
通常、触媒層４は、酸素貯蔵層３と比較してより多量の貴金属を含んでいる。排ガス浄化用触媒１が含んでいる全貴金属に対する触媒層４が含んでいる貴金属の割合は、例えば８０質量％以上である。
【００２７】
触媒層４は、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、ランタン、ネオジム、プラセオジム、及びイットリウムなどの希土類元素の酸化物、又はそれらの混合物をさらに含むことができる。これら酸化物は、セリアなどの他の酸化物と複合酸化物及び／又は固溶体を形成していてもよい。また、これら酸化物は、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂの一方のみが含んでいてもよく、双方が含んでいてもよい。
【００２８】
この排ガス浄化用触媒１から酸素貯蔵層３を省略した場合、触媒層４に、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応を促進させる役割と、酸素を貯蔵する役割との双方を担わせなければならない。しかしながら、この場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量を小さくすべく触媒層４のコート量を小さくし、且つ、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応の効率を最大化すべく貴金属の密度を高めると、酸素貯蔵材料の量が減少するのに加え、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能が低下する。その結果、触媒層４の酸素貯蔵能が著しく低下し、排ガス浄化用触媒１の排ガス浄化効率は排ガスの組成に大きく依存することとなる。
【００２９】
これに対し、触媒層４と基材２との間に酸素貯蔵層３を介在させた場合、ＮＯxの還元反応並びにＣＯ及びＨＣの酸化反応を促進させる役割を主に触媒層４に担わせ、酸素を貯蔵する役割の少なくとも一部を酸素貯蔵層３に担わせることができる。そのため、酸素貯蔵層３に、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能を最大化する設計を採用することができる。それゆえ、酸素貯蔵層３のコート量を小さくした場合であっても、十分に大きな酸素貯蔵能を達成することができる。したがって、触媒層４のコート量を小さくし且つ触媒層４におけるパラジウム及びロジウムの密度を高めた場合であっても、この排ガス浄化用触媒１の酸素貯蔵能が不十分となることはない。しかも、酸素貯蔵層３は触媒層４と基材２との間に介在しているので、酸素貯蔵層３が触媒層４と排ガスとの接触を妨げない。それゆえ、この構造を採用すると、エンジンを始動した直後の状態とエンジンを継続的に稼動した状態との双方において、高い排ガス浄化効率を達成することが可能となる。
【００３０】
この排ガス浄化用触媒１には、様々な変形が可能である。
図３乃至図６は、図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図である。
【００３１】
図３に示す排ガス浄化用触媒１は、第２触媒層４ｂが酸素貯蔵層３と第１触媒層４ａとの間に介在していること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。このように、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層順は任意である。
【００３２】
図４に示す排ガス浄化用触媒１は、触媒層４が単層構造を有していること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。すなわち、触媒層４において、パラジウムとロジウムとは略均一に混合されている。このように、触媒層４は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００３３】
図５に示す排ガス浄化用触媒１は、基材２と酸素貯蔵層３との間に介在した炭化水素吸着層５をさらに含んでいること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。炭化水素吸着層５は、ゼオライトなどの炭化水素吸着材料を含んでいる。この構造を採用すると、図２に示す構造を採用した場合と比較して、ＨＣエミッションを低減することができる。
【００３４】
図６に示す排ガス浄化用触媒１は、酸素貯蔵層３がゼオライトなどの炭化水素吸着材料をさらに含んでいること以外は、図２に示す排ガス浄化用触媒１と同様の構造を有している。この構造を採用すると、図２に示す構造を採用した場合と比較して、ＨＣエミッションを低減することができる。また、図６に示す構造を採用した場合、図５に示す構造を採用した場合と比較して、排ガス浄化用触媒１の製造を簡略化することができる。
【００３５】
なお、図５及び図６に示す排ガス浄化用触媒１では、触媒層４に、図３又は図４に示す構造を採用してもよい。すなわち、図５及び図６に示す排ガス浄化用触媒１では、第１触媒層４ａと第２触媒層４ｂとの積層順を逆にしてもよく、触媒層４に単層構造を採用してもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
＜触媒Ａの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１と呼ぶ。
【００３８】
次に、このスラリーＳ１の全量を、コージェライトからなるモノリスハニカム基材２にコートした。ここでは、長さが１００ｍｍであり、容積が１．０Ｌであり、１平方インチ当たり９００個のセルが設けられたモノリスハニカム基材を使用した。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、モノリスハニカム基材２上に、酸素貯蔵層３を形成した。
【００３９】
次いで、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ２と呼ぶ。
【００４０】
次に、このスラリーＳ２の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、酸素貯蔵層３上に、第１触媒層４ａを形成した。
【００４１】
その後、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ３と呼ぶ。
【００４２】
次に、このスラリーＳ３の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、第１触媒層４ａ上に、第２触媒層４ｂを形成した。
【００４３】
以上のようにして、図２に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ａと呼ぶ。
【００４４】
＜触媒Ｂの製造＞
本例では、図３に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
すなわち、本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ３を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ２を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図３に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｂと呼ぶ。
【００４５】
＜触媒Ｃの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２７ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ４と呼ぶ。
【００４６】
また、２７ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ５と呼ぶ。
【００４７】
本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ４を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ５を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｃと呼ぶ。
【００４８】
＜触媒Ｄの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ６と呼ぶ。
【００４９】
また、２ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ７と呼ぶ。
【００５０】
本例では、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ６を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ７を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｄと呼ぶ。
【００５１】
＜触媒Ｅの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２１．２ｇのアルミナ粉末と１８．８ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ８と呼ぶ。
【００５２】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ８を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｅと呼ぶ。
【００５３】
＜触媒Ｆの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と０．０５ｇのパラジウムを含有した硝酸パラジウム水溶液と０．０５ｇのロジウムを含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ９と呼ぶ。
【００５４】
また、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．４５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１０と呼ぶ。
【００５５】
さらに、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．４５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１１と呼ぶ。
【００５６】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ９を使用し、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ１０を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ１１を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｆと呼ぶ。
【００５７】
＜触媒Ｇの製造＞
本例では、図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と４ｇの硫酸バリウム粉末と２ｇの炭酸ランタン粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１２と呼ぶ。
【００５８】
また、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液と２．５ｇの硫酸バリウム粉末と１．３ｇの炭酸ランタン粉末とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１３と呼ぶ。
【００５９】
さらに、１２．５ｇのアルミナ粉末と１２．５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液と２．５ｇの硫酸バリウム粉末と１．３ｇの炭酸ランタン粉末とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１４と呼ぶ。
【００６０】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１２を使用し、スラリーＳ２の代わりにスラリーＳ１３を使用し、スラリーＳ３の代わりにスラリーＳ１４を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図２に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｇと呼ぶ。
【００６１】
＜触媒Ｈの製造＞
本例では、図４に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム担体２上に酸素貯蔵層３を形成した。
【００６２】
次いで、２５ｇのアルミナ粉末と２５ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末とパラジウムを１．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とロジウムを０．５ｇ含有した硝酸ロジウム水溶液とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１５と呼ぶ。
【００６３】
次に、このスラリーＳ１５の全量を、先のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、酸素貯蔵層３上に、触媒層４を形成した。
【００６４】
以上のようにして、図４に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｈと呼ぶ。
【００６５】
＜触媒Ｉの製造＞
本例では、図５に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
まず、１００ｇのゼオライト粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１６と呼ぶ。
【００６６】
次に、このスラリーＳ１６の全量を、触媒Ａの製造で使用したのと同様のモノリスハニカム基材２にコートした。このモノリスハニカム基材２は、２５０℃で１時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。これにより、モノリスハニカム基材２上に、炭化水素吸着層５を形成した。
【００６７】
その後、炭化水素吸着層５上に、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、酸素貯蔵層３、第１触媒層４ａ及び第２触媒層４ｂを順次形成した。
【００６８】
以上のようにして、図５に示す排ガス浄化用触媒１を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｉと呼ぶ。
【００６９】
＜触媒Ｊの製造＞
本例では、図６に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。
２０ｇのアルミナ粉末と２０ｇのセリウムジルコニウム酸化物粉末と１００ｇのゼオライト粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１７と呼ぶ。
【００７０】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１７を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、図６に示す排ガス浄化用触媒１を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒１を触媒Ｊと呼ぶ。
【００７１】
＜触媒Ｋの製造＞
本例では、排ガス浄化用触媒を、以下の方法で製造した。
４０ｇのアルミナ粉末と脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。以下、このスラリーを、スラリーＳ１８と呼ぶ。
【００７２】
本例では、スラリーＳ１の代わりにスラリーＳ１８を使用したこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、排ガス浄化用触媒を製造した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｋと呼ぶ。
【００７３】
＜触媒Ｌの製造＞
本例では、スラリーＳ１をモノリスハニカム基材にコートしなかったこと以外は触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、排ガス浄化用触媒を製造した。すなわち、本例では、酸素貯蔵層を省略した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｌと呼ぶ。
【００７４】
＜試験＞
触媒Ａ乃至Ｈの各々を、排気量が０．７Ｌのエンジンを有する自動車に搭載した。次いで、各自動車に、６００００ｋｍの耐久走行距離を走行させた。その後、１０・１５モード法及び１１モード法により、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）、ＣＯ及びＮＯxの各々について走行距離１ｋｍ当たりの排出量を測定した。なお、ＮＭＨＣの排出量は、炭素数等量による容量比で表した値をグラムに換算した値である。また、１０・１５モード法で得られた測定値には８８／１００を乗じ、１１モード法で得られた測定値には１２／１００を乗じ、それらの合算値を求めた。その結果を、以下の表に纏める。
【００７５】
【表１】
【００７６】
上記表に示すように、触媒Ａ乃至Ｊを使用した場合、触媒Ｋ及びＬを使用した場合と比較してＮＭＨＣ及びＮＯx排出量の各々が少なく、ＣＯ排出量は触媒Ｋ及びＬを使用した場合と同等又はそれ以下であった。特に、触媒Ａ乃至Ｊを使用した場合、触媒Ｋ及びＬを使用した場合と比較して、ＮＭＨＣ及びＮＯx排出量の各々を大幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一態様に係る排ガス浄化用触媒を概略的に示す斜視図。
【図２】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。
【図３】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図４】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図５】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【図６】図１に示す排ガス浄化用触媒に採用可能な他の構造を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１…排ガス浄化用触媒、２…基材、３…酸素貯蔵層、４…触媒層、４ａ…第１触媒層、４ｂ…第２触媒層、５…炭化水素吸着層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層と比較して貴金属密度がより高い触媒層とを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項１】
基材と、前記基材を被覆すると共に酸素貯蔵材料を含んだ酸素貯蔵層と、前記酸素貯蔵層を被覆すると共にパラジウム及びロジウムとこれらを担持した担体とを含み且つ前記酸素貯蔵層と比較して貴金属密度がより高い触媒層とを具備したことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１００１５２（Ｐ２００８−１００１５２Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８４１５３（Ｐ２００６−２８４１５３）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００１０４６０７）株式会社キャタラー (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００１０４６０７）株式会社キャタラー (161)
【Ｆターム（参考）】
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