説明

排ガス浄化用触媒

【課題】低温下において優れた触媒活性を発現できるとともに、その触媒活性を良好に維持することができ、さらには、コスト性にも優れる排ガス浄化用触媒を提供すること。
【解決手段】触媒担体上に担持されるとともに、表面に形成され、外側複合酸化物を含有する外側層と、その外側層の内側に形成され、内側複合酸化物を含有する内側層とを含むコート層を有する排ガス浄化用触媒において、外側複合酸化物に、貴金属としてRhのみを含有させ、内側複合酸化物に、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有させる。この排ガス浄化用触媒によれば、低温下においても、自動車用エンジンなどの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NO)を、効率よく浄化できる。

【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関し、詳しくは、自動車用エンジンなどの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NO)を効率よく浄化するための排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NO)を同時に浄化できる三元触媒からなる排ガス浄化用触媒は、Pt、Rh、Pdなどの貴金属を活性物質としている。
このような貴金属、とりわけ、PtやRhは高価であり、また、価格変動が激しいため、ガス浄化性能を有効に発現させるとともに、PtやRhの使用量を低減できる排ガス浄化用触媒が、種々提案されている。
【0003】
このような排ガス浄化用触媒としては、例えば、La1.02Fe0.95Pd0.053+δ''粉末、Ba1.0Ce0.498Zr0.4480.050Pt0.004Oxide粉末、Pt担持Ce0.50Zr0.450.05Oxide粉末、Pt担持Ce0.50Zr0.450.05Oxide粉末およびθアルミナ粉末からなる内側層と、Rh担持Zr0.777Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.003Oxide粉末、Ca0.98Zr0.98Pt0.023+δ’粉末およびPt−Rh担持θアルミナ粉末からなる外側層とを備える2層コートを、モノリス担体にコーティングすることにより得られる触媒組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照(実施例24)。)。
【0004】
このような触媒組成物を用いれば、高温雰囲気下においても、RhやPtの触媒活性を、長期にわたって高いレベルで維持することができ、優れた触媒活性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開パンフレットWO2006/09557号(実施例24)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載の触媒組成物においては、PtおよびRhがθアルミナに共存担持されているため、PtとRhとが合金化し、PtおよびRhの触媒活性が低下する場合がある。
また、近年では、排ガス測定のテストモードとして、従来の10−15モードおよび11モードに代えて、加減速の過渡領域を含んだJC08モードを採用することが要求されており、かつ、JC08モードに適用されるコールドスタートでは、より低温からの排気ガス浄化が要求されているため、このJC08モードを採用する場合には、過渡領域へ対応し、かつ、低温下における触媒活性を良好に発現できる排ガス浄化用触媒が求められている。
【0007】
本発明の目的は、低温下において優れた触媒活性を発現できるとともに、その触媒活性を良好に維持することができ、さらには、コスト性にも優れる排ガス浄化用触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体上に担持されるコート層を有し、前記コート層は、表面に形成され、外側複合酸化物を含有する外側層と、その外側層の内側に形成され、内側複合酸化物を含有する内側層とを含み、前記外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有し、前記内側複合酸化物が、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有することを特徴としている。
【0009】
また、本発明の排ガス浄化用触媒では、前記外側複合酸化物が、第1外側複合酸化物と、前記第1外側複合酸化物とは種類の異なる第2外側複合酸化物とを含有し、前記第1外側複合酸化物が、ジルコニア系複合酸化物であり、前記ジルコニア系複合酸化物および/または前記第2外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有し、前記内側複合酸化物が、第1内側複合酸化物と、前記第1内側複合酸化物とは種類の異なる第2内側複合酸化物とを含有し、前記第1内側複合酸化物が、セリア系複合酸化物であり、前記セリア系複合酸化物および/または前記第2内側複合酸化物が、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有することが好適である。
【0010】
また、前記第2外側複合酸化物および前記第2内側複合酸化物が、それぞれアルミナであり、前記外側層において、前記ジルコニア系複合酸化物および前記アルミナが、ともにRhを担持し、前記内側層において、前記アルミナが、PdおよびPtを共存担持することが好適である。
また、本発明の排ガス浄化用触媒では、前記コート層が、前記触媒担体1Lあたり150〜300gの割合で、前記触媒担体上に担持されることが好適である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の排ガス浄化用触媒では、外側層において、外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有する。そのため、外側層では、PtとRhとが共存せず、それらの合金化が抑制される。
その結果、このような排ガス浄化用触媒によれば、PtとRhとの合金化によるそれらの損失を抑制して、PtおよびRhを有効利用することができる。
【0012】
また、本発明の排ガス浄化用触媒では、低温活性に優れる貴金属であるPdが、内側層において、Ptと共存するように含有されている。そのため、PdとPtとを合金化できるので、Pdの表面積を増大させることができ、排ガス浄化用触媒の低温活性を向上することができる。
従って、本発明の排ガス浄化用触媒は、低温下において優れた触媒活性を発現できるとともに、その触媒活性を良好に維持することができ、さらには、コスト性にも優れる。
【0013】
その結果、本発明の排ガス浄化用触媒によれば、低温下においても、自動車用エンジンなどの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NO)を、効率よく浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1は1000℃耐久試験の1サイクルの工程を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体上に担持されるコート層を有している。
触媒担体としては、特に限定されず、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体が挙げられる。
コート層には、表面に形成される外側層と、その外側層の内側に形成される内側層とが含まれている。
【0016】
本発明において、外側層は、外側複合酸化物を含有しており、外側複合酸化物は、詳しくは後述するが、貴金属としてRhのみを含有(担持、または、組成として含有)している。
外側複合酸化物としては、特に制限されず、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物、セリア系複合酸化物、アルミナなどの複合酸化物が挙げられる。
【0017】
ペロブスカイト型複合酸化物は、下記一般式(1)で示される。
ABO (1)
(式中、Aは、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Bは、貴金属を除く遷移元素およびAlから選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)
一般式(1)において、Aで示される希土類元素としては、例えば、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)、Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Lu(ルテチウム)などが挙げられる。
【0018】
また、Aで示されるアルカリ土類金属としては、例えば、Be(ベリリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Ra(ラジウム)などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
一般式(1)において、Bで示される貴金属を除く遷移元素およびAlとしては、例えば、周期律表(IUPAC Periodic Table of the Elements(version date 22 June 2007)に従う。以下同じ。)において、原子番号21(Sc)〜原子番号30(Zn)、原子番号39(Y)〜原子番号48(Cd)、および、原子番号57(La)〜原子番号80(Hg)の各元素(ただし、貴金属(原子番号44〜47および76〜78)を除く)、Alが挙げられ、好ましくは、Ti(チタン)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)およびAl(アルミニウム)が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
【0019】
このようなペロブスカイト型複合酸化物は、特に制限されることなく、例えば、特開2004−243305号の段落番号〔0039〕〜〔0059〕の記載に準拠して、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法などの製造方法によって、製造することができる。
また、ペロブスカイト型複合酸化物は、貴金属を担持するか、または、組成として含有することができる。
【0020】
貴金属が担持されたペロブスカイト型複合酸化物は、下記一般式(2)で示される。
N/ABO (2)
(式中、Aは、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Bは、貴金属を除く遷移元素およびAlから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Nは、貴金属を示す。)
このような貴金属が担持されたペロブスカイト型複合酸化物は、例えば、上記の方法により製造された一般式(1)で示されるペロブスカイト型複合酸化物に、特開2004−243305号の段落番号〔0063〕の記載に準拠して、貴金属を担持することによって、製造することができる。
【0021】
このようにして得られるペロブスカイト型複合酸化物の貴金属の担持量は、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物100重量部に対して、通常20重量部以下であり、好ましくは、0.2〜5重量部である。
一方、貴金属が組成として含有されたペロブスカイト型複合酸化物は、下記一般式(3)で示される。
【0022】
ABNO (3)
(式中、Aは、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Bは、貴金属を除く遷移元素およびAlから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、Nは、貴金属を示す。)
このような貴金属が組成として含有されたペロブスカイト型複合酸化物は、例えば、上記したように、特開2004−243305号の段落番号〔0039〕〜〔0059〕の記載に準拠して、製造することができる。
【0023】
このようにして得られるペロブスカイト型複合酸化物の貴金属の含有量は、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物100重量部に対して、通常20重量部以下であり、好ましくは、0.2〜5重量部である。
なお、この貴金属が組成として含有されたペロブスカイト型複合酸化物に、さらに、上記のように貴金属を担持させることもできる。
【0024】
ジルコニア系複合酸化物は、下記一般式(4)で示される。
Zr1−(a+b)Ce2−c (4)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、aは、Ceの原子割合を示し、bは、Lの原子割合を示し、1−(a+b)は、Zrの原子割合を示し、cは、酸素欠陥量を示す。)
一般式(4)において、Lで示されるアルカリ土類金属としては、一般式(1)で示したアルカリ土類金属が挙げられる。また、Lで示される希土類元素としては、一般式(1)で示した希土類金属が挙げられる(ただし、Ceを除く。)。これらアルカリ土類金属および希土類元素は、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
【0025】
また、aで示されるCeの原子割合は、0.1〜0.65の範囲であり、好ましくは、0.1〜0.5の範囲である。
また、bで示されるLの原子割合は0〜0.55の範囲である(すなわち、Rは必須成分ではなく任意的に含まれる任意成分であり、含まれる場合には、0.55以下の原子割合である)。0.55を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
【0026】
また、1−(a+b)で示されるZrの原子割合は、0.35〜0.9の範囲であり、好ましくは、0.5〜0.9の範囲である。
さらに、cは酸素欠陥量を示し、これは、Zr、CeおよびLの酸化物が通常形成する蛍石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
このようなジルコニア系複合酸化物は、特に制限されることなく、例えば、特開2004−243305号の段落番号〔0090〕〜〔0102〕の記載に準拠して、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、共沈法、クエン酸錯体法、アルコキシド法などの製造方法によって、製造することができる。
【0027】
このようなジルコニア系複合酸化物は、貴金属を担持するか、または、組成として含有することができる。
貴金属が担持されたジルコニア系複合酸化物は、下記一般式(5)で示される。
N/Zr1−(a+b)Ce2−c (5)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、Nは、貴金属を示し、aは、Ceの原子割合を示し、bは、Lの原子割合を示し、1−(a+b)は、Zrの原子割合を示し、cは、酸素欠陥量を示す。)
このような、貴金属が担持されたジルコニア系複合酸化物は、例えば、上記の方法により製造された一般式(4)で示されるジルコニア系複合酸化物に、特開2004−243305号の段落番号〔0122〕、〔0125〕の記載に準拠して、貴金属を担持することによって、製造することができる。
【0028】
このようにして得られるジルコニア系複合酸化物の貴金属の担持量は、例えば、ジルコニア系複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜5重量部であり、好ましくは、0.02〜2重量部である。
一方、貴金属が組成として含有されたジルコニア系複合酸化物は、下記一般式(6)で示される。
【0029】
Zr1−(d+e+f)Ce2−g (6)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、Nは、貴金属を示し、dは、Ceの原子割合を示し、eは、Lの原子割合を示し、fは、Nの原子割合を示し、1−(d+e+f)は、Zrの原子割合を示し、gは、酸素欠陥量を示す。)
dで示されるCeの原子割合は、0.1〜0.65の範囲であり、好ましくは、0.1〜0.5の範囲である。
【0030】
また、eで示されるLの原子割合は0〜0.55の範囲である(すなわち、Rは必須成分ではなく任意的に含まれる任意成分であり、含まれる場合には、0.55以下の原子割合である)。0.55を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
また、fで示されるNの原子割合は、0.001〜0.3の範囲であり、好ましくは、0.001〜0.2の範囲である。
【0031】
また、1−(d+e+f)で示されるZrの原子割合は、0.35〜0.9の範囲であり、好ましくは、0.5〜0.9の範囲である。
さらに、gは酸素欠陥量を示し、これは、Zr、Ce、LおよびNの酸化物が通常形成する蛍石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
このような貴金属が組成として含有されたジルコニア系複合酸化物は、例えば、上記したように、特開2004−243305号の段落番号〔0090〕〜〔0102〕の記載に準拠して、製造することができる。
【0032】
なお、この貴金属が組成として含有されたジルコニア系複合酸化物に、さらに、上記のように貴金属を担持させることもできる。
このようにして得られるジルコニア系複合酸化物の貴金属の含有量(担持された貴金属と、組成として含有された貴金属との合計量)は、例えば、ジルコニア系複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜5重量部であり、好ましくは、0.02〜2重量部である。
【0033】
セリア系複合酸化物は、下記一般式(7)で表される。
Ce1-(h+i)Zr2-j (7)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、hは、Zrの原子割合を示し、iは、Lの原子割合を示し、1−(h+i)は、Ceの原子割合を示し、jは、酸素欠陥量を示す。)
一般式(7)において、Lで示されるアルカリ土類金属としては、一般式(1)で示したアルカリ土類金属が挙げられる。また、Lで示される希土類元素としては、一般式(1)で示した希土類金属が挙げられる(ただし、Ceを除く。)。これらアルカリ土類金属および希土類元素は、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
【0034】
また、hで示されるZrの原子割合は、ジルコニア系複合酸化物のZrの原子割合よりも少なく、0.2〜0.7の範囲であり、好ましくは、0.2〜0.5の範囲である。
また、iで示されるLの原子割合は0〜0.2の範囲である(すなわち、Lは必須成分ではなく任意的に含まれる任意成分であり、含まれる場合には、0.2以下の原子割合である)。0.2を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
【0035】
また、1−(h+i)で示されるCeの原子割合は、ジルコニア系複合酸化物のCeの原子割合よりも多く、0.3〜0.8の範囲であり、好ましくは、0.4〜0.6の範囲である。
さらに、jは酸素欠陥量を示し、これは、Ce、ZrおよびLの酸化物が通常形成する蛍石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
【0036】
このようなセリア系複合酸化物は、上記したジルコニア系複合酸化物の製造方法と同様の製造方法によって、製造することができる。
また、セリア系複合酸化物としては、例えば、上記により製造されたセリア系複合酸化物を、さらに焼成して用いることもできる。
焼成では、上記のセリア系複合酸化物を、例えば、常圧下、空気中において、例えば、800〜1000℃で、例えば、3〜8時間熱処理する。
【0037】
これにより、セリア系複合酸化物を酸素吸放出材として用いる場合において、その酸素吸放出性能を調整し、使用初期から、安定した酸素ストレージ能を良好に維持できる。
このようなセリア系複合酸化物は、貴金属を担持するか、または、組成として含有することができる。
貴金属が担持されたセリア系複合酸化物は、下記一般式(8)で示される。
【0038】
N/Ce1-(h+i)Zr2-j (8)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、Nは、貴金属を示し、hは、Zrの原子割合を示し、iは、Lの原子割合を示し、1−(h+i)は、Ceの原子割合を示し、jは、酸素欠陥量を示す。)
このような、貴金属が担持されたセリア系複合酸化物は、例えば、上記の方法により製造された一般式(7)で示されるセリア系複合酸化物に、上記したジルコニア系複合酸化物の担持方法と同様の方法によって貴金属を担持することによって、製造することができる。
【0039】
このようにして得られるセリア系複合酸化物の貴金属の担持量は、例えば、セリア系複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜5重量部であり、好ましくは、0.02〜2重量部である。
一方、貴金属が組成として含有されたセリア系複合酸化物は、下記一般式(9)で示される。
【0040】
Ce1−(k+l+m)Zr2−n (9)
(式中、Lは、アルカリ土類金属および/または希土類元素(ただし、Ceを除く。)を示し、Nは、貴金属を示し、kは、Zrの原子割合を示し、lは、Lの原子割合を示し、mは、Nの原子割合を示し、1−(k+l+m)は、Ceの原子割合を示し、nは、酸素欠陥量を示す。)
kで示されるZrの原子割合は、ジルコニア系複合酸化物のZrの原子割合よりも少なく、0.2〜0.7の範囲であり、好ましくは、0.2〜0.5の範囲である。
【0041】
また、lで示されるLの原子割合は0〜0.2の範囲である(すなわち、Lは必須成分ではなく任意的に含まれる任意成分であり、含まれる場合には、0.2以下の原子割合である)。0.2を超えると、相分離や他の複合酸化物相を生成する場合がある。
また、mで示されるNの原子割合は、0.001〜0.3の範囲であり、好ましくは、0.001〜0.2の範囲である。
【0042】
また、1−(k+l+m)で示されるCeの原子割合は、ジルコニア系複合酸化物のCeの原子割合よりも多く、0.3〜0.8の範囲であり、好ましくは、0.4〜0.6の範囲である。
さらに、nは酸素欠陥量を示し、これは、Ce、Zr、LおよびNの酸化物が通常形成する蛍石型の結晶格子において、その結晶格子にできる空孔の割合を意味する。
【0043】
このような貴金属が組成として含有されたセリア系複合酸化物は、例えば、上記した貴金属が組成として含有されたジルコニア系複合酸化物の製造方法と同様の製造方法によって、製造することができる。
なお、この貴金属が組成として含有されたセリア系複合酸化物に、さらに、上記のように貴金属を担持させることもできる。
【0044】
このようにして得られるセリア系複合酸化物の貴金属の含有量(担持された貴金属と、組成として含有された貴金属との合計量)は、例えば、セリア系複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜5重量部であり、好ましくは、0.02〜2重量部である。
アルミナとしては、例えば、αアルミナ、θアルミナ、γアルミナなどが挙げられ、好ましくは、θアルミナが挙げられる。
【0045】
αアルミナは、結晶相としてα相を有し、例えば、AKP−53(商品名、高純度アルミナ、住友化学社製)などが挙げられる。このようなαアルミナは、例えば、アルコキシド法、ゾルゲル法、共沈法などの方法によって得ることができる。
θアルミナは、結晶相としてθ相を有し、αアルミナに遷移するまでの中間(遷移)アルミナの一種であって、例えば、SPHERALITE 531P(商品名、γアルミナ、プロキャタリゼ社製)などが挙げられる。このようなθアルミナは、例えば、市販の活性アルミナ(γアルミナ)を、大気中にて、900〜1100℃で、1〜10時間熱処理することによって得ることができる。
【0046】
γアルミナは、結晶相としてγ相を有し、特に限定されず、例えば、排ガス浄化用触媒などに用いられている公知のものが挙げられる。
また、これらのアルミナにLaおよび/またはBaが含まれるアルミナを用いることもできる。Laおよび/またはBaを含むアルミナは、特開2004−243305号の段落番号〔0073〕の記載に準拠して、製造することができる。
【0047】
また、これらのアルミナには、貴金属を担持することができる。貴金属が担持されたアルミナは、例えば、上記したアルミナに、特開2004−243305号の段落番号〔0122〕、〔0126〕の記載に準拠して、貴金属を担持することによって、製造することができる。
このようにして得られたアルミナの貴金属の担持量(複数の貴金属が担持されている場合は、その合計量)は、例えば、アルミナ100重量部に対して、通常0.01〜5重量部であり、好ましくは、0.02〜4重量部である。
【0048】
これら外側複合酸化物は、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。好ましくは、2種類以上を併用する。
外側複合酸化物を2種類以上併用する場合には、外側複合酸化物は、第1外側複合酸化物と、第1外側複合酸化物とは種類の異なる第2外側複合酸化物とを含有する。
第1外側複合酸化物としては、上記の外側複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、ジルコニア系複合酸化物が用いられる。
【0049】
第2外側複合酸化物としては、第1外側複合酸化物(好ましくは、ジルコニア系複合酸化物)と種類の異なる複合酸化物であれば、上記の外側複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、ペロブスカイト側複合酸化物、セリア系複合酸化物およびアルミナからなる群から選択される少なくとも1種の複合酸化物、より好ましくは、アルミナが用いられる。
【0050】
そして、本発明において、外側複合酸化物は、貴金属として、Rhのみを含有(担持、または、組成として含有)している。
すなわち、本発明において、外側複合酸化物に含有(担持、または、組成として含有)される貴金属は、Rhのみである。そのため、外側層では、PtとRhとが共存せず、それらの合金化が抑制される。
【0051】
その結果、このような排ガス浄化用触媒によれば、PtとRhとの合金化によるそれらの損失を抑制して、PtおよびRhを有効利用することができる。
外側複合酸化物全体としてのRhの含有量は、例えば、外側複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜20重量部であり、好ましくは、0.1〜5重量部である。
また、外側複合酸化物が、第1外側複合酸化物と第2外側複合酸化物とを含有する場合には、貴金属は、第1外側複合酸化物または第2外側複合酸化物のいずれかに含有されていればよく、第1外側複合酸化物および第2外側複合酸化物の両方に含有されていてもよい。
【0052】
すなわち、例えば、第1外側複合酸化物がジルコニア系複合酸化物である場合には、ジルコニア系複合酸化物および/または第2外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有(担持、または、組成として含有)する。
第1外側複合酸化物がRhを含有する場合におけるRhの含有量は、例えば、第1外側複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜20重量部であり、好ましくは、0.1〜5重量部である。
【0053】
また、第2外側複合酸化物がRhを含有する場合におけるRhの含有量は、例えば、第2外側複合酸化物100重量部に対して、通常0.01〜20重量部であり、好ましくは、0.1〜5重量部である。
外側層は、好ましくは、第1外側複合酸化物としてのジルコニア系複合酸化物と、第2外側複合酸化物としてのアルミナとを含む外側複合酸化物を、含有する。
【0054】
このような外側層において、好ましくは、ジルコニア系複合酸化物およびアルミナが、ともにRhを担持する。
外側層において、ジルコニア系複合酸化物およびアルミナにRhを担持させることにより、排気ガス浄化性能の向上を図ることができる。
本発明において、内側層は、内側複合酸化物を含有している。
【0055】
内側複合酸化物としては、特に制限されず、上記の外側複合酸化物と同様の複合酸化物、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物、セリア系複合酸化物、アルミナなどの複合酸化物が挙げられる。
これら内側複合酸化物は、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。好ましくは、2種類以上を併用する。
【0056】
内側複合酸化物を2種類以上併用する場合には、内側複合酸化物は、第1内側複合酸化物と、第1内側複合酸化物とは種類の異なる第2内側複合酸化物とを含有する。
第1内側複合酸化物としては、上記の内側複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、セリア系複合酸化物が用いられる。
第2内側複合酸化物としては、第1内側複合酸化物(好ましくは、セリア系複合酸化物)と種類の異なる複合酸化物であれば、上記の内側複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、ペロブスカイト側複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物およびアルミナからなる群から選択される少なくとも1種の複合酸化物、より好ましくは、アルミナが用いられる。
【0057】
そして、本発明において、内側複合酸化物は、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有(担持、または、組成として含有)している。
すなわち、本発明では、低温活性に優れる貴金属であるPdが、内側層において、Ptと共存するように含有されている。そのため、PdとPtとを合金化できるので、Pdの表面積を増大させることができ、排ガス浄化用触媒の低温活性を向上することができる。
【0058】
内側複合酸化物全体におけるPdおよびPtの含有量は、例えば、内側複合酸化物100重量部に対して、Pdが、0.1〜20重量部、好ましくは、0.5〜10重量部であり、Ptが、0.01〜2重量部、好ましくは、0.05〜1重量部である。
そして、内側複合酸化物全体におけるPdおよびPtの含有量の総量は、例えば、内側複合酸化物100重量部に対して、通常0.1〜20重量部であり、好ましくは、0.5〜10重量部である。
【0059】
また、内側複合酸化物が、第1内側複合酸化物と第2内側複合酸化物とを含有する場合には、貴金属は、第1内側複合酸化物または第2内側複合酸化物のいずれかに含有されていればよく、第1内側複合酸化物および第2内側複合酸化物の両方に含有されていてもよい。
すなわち、例えば、第1内側複合酸化物がセリア系複合酸化物である場合には、セリア系複合酸化物および/または第2内側複合酸化物が、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有(担持、または、組成として含有)する。
【0060】
第1内側複合酸化物または第2複合酸化物がPdとPtとを共存するように含有する場合における、PdおよびPtの含有量は、例えば、第1内側複合酸化物または第2複合酸化物100重量部に対して、Pdが、0.1〜20重量部、好ましくは、0.5〜10重量部であり、Ptが、0.01〜2重量部、好ましくは、0.05〜1重量部である。
また、第1内側複合酸化物または第2複合酸化物におけるPdおよびPtの含有量の総量は、例えば、第1内側複合酸化物または第2複合酸化物100重量部に対して、通常0.1〜20重量部であり、好ましくは、0.5〜10重量部である。
【0061】
内側層は、好ましくは、第1内側複合酸化物としてのセリア系複合酸化物と、第2内側複合酸化物としてのアルミナとを含む内側複合酸化物を、含有する。
このような内側層において、好ましくは、アルミナが、PdおよびPtを共存担持する。
触媒担体上に、外側層と内側層とを含むコート層を形成するには、例えば、まず触媒担体上に、内側層を形成し、その後、触媒担体上に形成された内側層上に、外側層を形成する。
【0062】
内側層を形成するには、例えば、まず、内側複合酸化物(例えば、第1内側複合酸化物および第2内側複合酸化物)を混合し、得られた混合物に、水を加えてスラリーとした後、触媒担体上にコーティングし、50〜200℃で1〜48時間乾燥し、さらに、350〜1000℃で1〜12時間焼成すればよい。また、上記した各成分のそれぞれに、水を加えてスラリーとした後、これらスラリーを混合して、触媒担体上にコーティングし、50〜200℃で1〜48時間乾燥し、さらに、350〜1000℃で1〜12時間焼成してもよい。
【0063】
なお、第1内側複合酸化物と第2内側複合酸化物とを混合するには、特に制限されず、第1内側複合酸化物を第2内側複合酸化物に、物理的に混合すればよく、例えば、第1内側複合酸化物の粉末と、第2内側複合酸化物の粉末とを、乾式混合または湿式混合すればよい。
また、外側層を形成するには、触媒担体上に形成された内側層上に、上記と同様に、各成分(例えば、第1外側複合酸化物および第2外側複合酸化物)を含むスラリーをコーティングし、乾燥後、焼成すればよい。
【0064】
このように形成されるコート層は、例えば、触媒担体1Lあたり100〜350g、好ましくは、150〜300の割合で、触媒担体上に担持される。
なお、このようなコート層において、内側層は、触媒担体1Lあたり50〜200、好ましくは、70〜150gの割合で触媒担体上に担持され、また、外側層は、触媒担体1Lあたり50〜200g、好ましくは、70〜150gの割合で触媒担体上に担持される。
【0065】
これにより、触媒担体上にコート層を有する排ガス浄化用触媒を得ることができる。
また、このようにして得られる本発明の排ガス浄化用触媒は、さらに、Ba、Ca、Sr、Mg、Laの硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含ませてもよい。このような硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩は、多層として形成される場合には、Pdが含まれている層に含ませることが好ましい。硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含ませれば、Pdの炭化水素(HC)などの被毒を抑制することができ、触媒活性の低下を防止することができる。
【0066】
また、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含ませる割合は、その目的および用途によって適宜選択される。なお、このような硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含む内側層および/または外側層の形成は、例えば、内側層および/または外側層を形成するためのスラリーに、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を混合すればよい。
【0067】
そして、本発明の排ガス浄化用触媒では、外側層において、外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有する。そのため、外側層では、PtとRhとが共存せず、それらの合金化が抑制される。
その結果、このような排ガス浄化用触媒によれば、PtとRhとの合金化によるそれらの損失を抑制して、PtおよびRhを有効利用することができる。
【0068】
また、本発明の排ガス浄化用触媒では、低温活性に優れる貴金属であるPdが、内側層において、Ptと共存するように含有されている。そのため、PdとPtとを合金化できるので、Pdの表面積を増大させることができ、排ガス浄化用触媒の低温活性を向上することができる。
従って、本発明の排ガス浄化用触媒は、低温下において優れた触媒活性を発現できるとともに、その触媒活性を良好に維持することができ、さらには、コスト性にも優れる。
【0069】
その結果、本発明の排ガス浄化用触媒によれば、低温下においても、自動車用エンジンなどの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NO)を、効率よく浄化できる。
【実施例】
【0070】
次に、本発明を製造例、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
製造例1
(Rh/θ−Al粉末の製造)
θアルミナに、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Rh担持θアルミナ粉末を得た。
【0071】
この粉末のRh担持量は、粉末60gに対して、Rh0.40gの割合であった。
製造例2
(Zr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxide粉末の製造)
ジルコニウムメトキシプロピレート[Zr(OCH(CH)CHOCH]をZr換算で0.156molと、セリウムメトキシプロピレート[Ce(OCH(CH)CHOCH]をCe換算で0.032molと、ランタンメトキシプロピレート[La(OCH(CH)CHOCH]をLa換算で0.004molと、ネオジムメトキシプロピレート[Nd(OCH(CH)CHOCH]をNd換算で0.008molと、トルエン200mLとを配合して、撹拌溶解することにより、混合アルコキシド溶液を調製した。さらに、この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水80mLを滴下して、加水分解した。
【0072】
次いで、加水分解された溶液から、トルエンおよび脱イオン水を留去し、乾固させて、前駆体を得た。さらに、この前駆体を、60℃で24時間通風乾燥させた後、電気炉にて、450℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Zr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxideで示される耐熱性酸化物の粉末を得た。
製造例3
(Rh/Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxide粉末の製造)
製造例2で得られたZr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxide粉末89.70gに、硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.12g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、800℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxide粉末を得た。
【0073】
次いで、この粉末89.82gに硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.18g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、500℃で3時間焼成することにより、Rh担持Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxideを得た。
この粉末のRh担持および含有量は、粉末90gに対して、Rh0.30gの割合であった。
【0074】
製造例4
(Pt−Pd/θ−Al粉末の製造)
θアルミナに、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液とともに、ジニトロアンミンパラジウム硝酸水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Pt−Pd担持θアルミナ粉末を得た。
【0075】
この粉末のPtおよびPd担持量は、粉末50gに対して、Pt0.10gおよびPd1.50gの割合であった。
製造例5
(1次焼成体(Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末)の製造)
セリウムメトキシプロピレートをCe換算で0.096molと、ジルコニウムメトキシプロピレートをZr換算で0.100molと、イットリウムメトキシプロピレート[Y(OCH(CH)CHOCH]をY換算で0.004molと、トルエン200mLとを配合して、撹拌溶解することにより、混合アルコキシド溶液を調製した。さらに、この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水80mLを滴下して、加水分解した。
【0076】
次いで、加水分解された溶液から、トルエンおよび脱イオン水を留去し、乾固させて、前駆体を得た。さらに、この前駆体を、60℃で24時間通風乾燥させた後、電気炉にて、450℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Ce0.48Zr0.500.02Oxideで示される耐熱性酸化物(1次焼成体)の粉末を得た。
製造例6
(2次焼成体(Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末)の製造)
製造例5で得られた耐熱性酸化物(1次焼成体)の粉末を、電気炉にて、1000℃で5時間熱処理(焼成)することにより、Ce0.48Zr0.500.02Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末を得た。
【0077】
製造例7
(Pt−Rh/θ−Al粉末の製造)
θアルミナに、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液とともに、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Pt−Rh担持θアルミナ粉末を得た。
【0078】
この粉末のPtおよびRh担持量は、粉末70gに対して、Pt0.10gおよびRh0.10gの割合であった。
製造例8
(Rh/Zr0.7775Ce0.1600La0.0200Nd0.0400Rh0.0025Oxide粉末の製造)
製造例2で得られたZr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxide粉末59.70gに、硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.15g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、800℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Zr0.7775Ce0.1600La0.0200Nd0.0400Rh0.0025Oxide粉末を得た。
【0079】
次いで、この粉末59.85gに硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.15g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、500℃で3時間焼成することにより、Rh担持Zr0.7775Ce0.1600La0.0200Nd0.0400Rh0.0025Oxideを得た。
この粉末のRh担持および含有量は、粉末60gに対して、Rh0.30gの割合であった。
【0080】
製造例9
(CaZr0.98Pt0.02の製造)
カルシウムイソプロポキシド15.8g(0.100モル)およびジルコニウムイソプロポキシド32.1g(0.098モル)を、500mL容量の丸底フラスコに加え、トルエン200mLを加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水を200mL滴下して加水分解した。そうすると、加水分解により白色の粘稠沈殿が生成した。この混合アルコキシド溶液からトルエンを留去し、スラリー水溶液とした後、このスラリー水溶液にジニトロジアンミン白金硝酸水溶液8.48g(Pt含量:4.60重量% 0.002モル)を加え、室温下において1時間攪拌した。
【0081】
次いで、水を減圧下において留去乾固して前駆体を得た。これを、大気中、電気炉にて、1000℃、2時間熱処理(焼成)し、CaZr0.98Pt0.02からなるPt含有ペロブスカイト型複合酸化物(Pt含有量:2.15重量%)の褐色粉末を得た。
この粉末のPt含有量は、粉末4.65gに対して、Pt0.10gの割合であった。
なお、この粉末は、X線回折の結果、CaZr0.98Pt0.02からなるPt含有ペロブスカイト型複合酸化物の単一結晶相を有していることが確認された。
【0082】
製造例10
(Pt/Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末の製造)
製造例5で得られた耐熱性酸化物(1次焼成体)の粉末に、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Pt担持Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末を得た。
【0083】
この粉末のPt担持量は、粉末60gに対して、Pt0.10gの割合であった。
製造例11
(Ba/Pt/Ce0.45Zr0.500.05Oxideの製造)
硝酸セリウム[Ce(NO]をCe換算で0.09molと、オキシ硝酸ジルコニウム[ZrO(NO]をZr換算で0.10molと、硝酸イットリウム[Y(NO]をY換算で0.01molと、脱イオン水500mLとを配合して、撹拌溶解することにより、混合溶液を調製した。さらに、この混合溶液に、10重量%の水酸化アンモニウム水溶液を滴下して、共沈させた。
【0084】
次いで、この混合溶液を60分間攪拌した後、濾過した。その後、濾過により得られた残渣を脱イオン水で十分に洗浄し、110℃で乾燥させた後、大気雰囲気中、500℃で3時間熱処理(仮焼成)した。
さらにその後、得られた仮焼成品を乳鉢で粉砕し、大気雰囲気下において、800℃で5時間熱処理(焼成)することにより、Ce0.45Zr0.500.05Oxideで示される酸化物の粉末を得た。
【0085】
次いで、この酸化物50gを、500mLの脱イオン水中に添加し、その後、10分間超音波攪拌することにより、酸化物を脱イオン水中に十分に分散させ、スラリーを得た。
次いで、このスラリーにジニトロジアミン白金硝酸溶液を、酸化物におけるPt担持量が0.5重量%となるように添加した後、このスラリーを吸引濾過し、得られた残渣を110℃で12時間乾燥させた。
【0086】
その後、大気中において、500℃で熱処理(焼成)することにより、Pt担持Ce0.45Zr0.500.05Oxideを得た。
この酸化物のPt担持量は、酸化物全体に対して、Pt0.5重量%の割合であった。
その後、この酸化物50gを、酢酸バリウム水溶液中に添加し、スラリーを得た。なお、酢酸バリウム水溶液は、酢酸バリウムを脱イオン水中に溶解させたることにより調製し、その濃度は、酸化物のバリウム含有量が10.0重量%となるように調節した。
【0087】
次いで、このスラリーを加熱して、余分な水分を除去した後、大気中において、1000℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Baを含んだ複合酸化物を生じさせるとともに、この複合酸化物とPtとの固溶体(BaおよびPt含有Ce0.45Zr0.500.05Oxide)を生成した。
この酸化物のBa含有量は、酸化物全体に対して、Ba10.0重量%の割合であった。
【0088】
なお、この粉末のPt含有量は、粉末40gに対して、Pt0.20gの割合であった。
製造例12
(La1.02Fe0.95Pd0.053+δの製造)
ランタンnブトキシド36.5g(0.102モル)および、鉄nブトキシド26.1g(0.095モル)を、500mL容量の丸底フラスコに加え、トルエン200mLを加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。そして、パラジウムアセチルアセトナート1.52g(0.005モル)をトルエン100mLに溶解して、この溶液を、さらに丸底フラスコの混合アルコキシド溶液に加えて、LaFePdを含む均一混合溶液を調製した。
【0089】
次いで、この丸底フラスコ中に、脱イオン水200mLを約15分かけて滴下した。そうすると、加水分解により褐色の粘稠沈殿が生成した。
その後、室温下で2時間攪拌した後、減圧下でトルエンおよび水分を留去して、LaFePd複合酸化物の前躯体を得た。次いで、この前駆体を、シャーレに移し、60℃にて24時間通風乾燥後、大気中、電気炉を用いて800℃で1時間熱処理することによって、黒褐色の粉体を得た。
【0090】
なお、この粉体の粉末X線回折を測定した結果、La1.02Fe0.95Pd0.053+δのペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる単一結晶相であると同定された。
この粉末のPd含有量は、粉末14gに対して、Pd0.3gの割合であった。
実施例1
製造例4で得られたPt−Pd担持θ−Al粉末、製造例6で得られたCe0.48Zr0.500.02Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末、および、BaSOを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、内側層を形成した。
【0091】
上記内側層は、モノリス担体1Lあたり、Pt−Pd担持θ−Al粉末を50g(Pt担持量0.10g、Pd担持量1.50g)、複合酸化物(2次焼成体)の粉末を45g、および、BaSOを20g、それぞれ担持するように形成した。
次いで、製造例1で得られたRh担持θアルミナ粉末、および、製造例3で得られたRh担持Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxideを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、上記モノリス担体の内側層の表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、外側層を形成した。
【0092】
上記外側層は、モノリス担体1Lあたり、Rh担持θアルミナ粉末を60g(Rh担持量0.40g)、および、Rh担持Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxideを90g(Rh担持および含有量0.30g)、それぞれ担持するように形成した。
これにより、2層コートからなるコート層を有する排ガス浄化用触媒を得た。排ガス浄化用触媒全体でのPt、RhおよびPdの担持量は、それぞれ、0.10g/L、0.70g/Lおよび1.50g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、265.0gであった。
【0093】
比較例1
θ−Al粉末、製造例10で得られたPt担持Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末、製造例11で得られたBaおよびPt含有Ce0.45Zr0.500.05Oxide、および、製造例12で得られたLa1.02Fe0.95Pd0.053+δを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、内側層を形成した。
【0094】
上記内側層は、モノリス担体1Lあたり、θ−Al粉末を50g、Pt担持Ce0.48Zr0.500.02Oxide粉末を60g(Pt担持量0.10g)、BaおよびPt含有Ce0.45Zr0.500.05Oxideを40g(Pt含有量0.20g)、および、La1.02Fe0.95Pd0.053+δを14g(Pt含有量0.3g)、それぞれ担持するように形成した。
【0095】
次いで、製造例7で得られたPt−Rh担持θ−Al粉末、製造例8で得られたRh担持Zr0.7775Ce0.1600La0.0200Nd0.0400Rh0.0025Oxide、および、製造例9で得られたCaZr0.98Pt0.02を、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、上記モノリス担体の内側層の表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、外側層を形成した。
【0096】
上記外側層は、モノリス担体1Lあたり、Pt−Rh担持θ−Al粉末を70g(Pt担持量0.10g、Rh担持量0.10g)、Rh担持Zr0.7775Ce0.1600La0.0200Nd0.0400Rh0.0025Oxideを60g(Rh担持および含有量0.30g)、および、CaZr0.98Pt0.02を4.65g(Pt含有量0.10g)、それぞれ担持するように形成した。
【0097】
これにより、2層コートからなるコート層を有する排ガス浄化用触媒を得た。
得られた排ガス浄化用触媒全体でのPt、RhおよびPdの担持量は、それぞれ、0.50g/L、0.40g/Lおよび0.30g/Lであった。
その後、この排ガス浄化用触媒を、ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液および硝酸ロジウム水溶液に、それぞれ含浸させ、乾燥および熱処理(焼成)することにより、さらにPtを0.30g/L、Rhを0.50g/Lの割合で、それぞれ担持させた。
【0098】
このようにして得られた、排ガス浄化用触媒全体でのPt、RhおよびPdの担持量は、それぞれ、0.80g/L、0.90g/Lおよび0.30g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、298.7gであった。
性能評価
(1)耐久試験
V型8気筒、排気量4Lのガソリンエンジンを動力計ベンチに搭載し、このエンジンの各々のバンク(4気筒)に、上記実施例1および比較例1の各モノリス状触媒を、それぞれ連結して、図1に示すサイクルを1サイクル(30秒)として、このサイクルを40時間繰り返すことにより、耐久試験を実施した。その結果を表1および表2に示す。
【0099】
1サイクルは、図1に示すように、0〜10秒の間は、フィードバック制御によって、理論空燃比(A/F=14.6)であるストイキ状態に維持されたガソリンと空気との混合ガスをエンジンに供給するとともに、排ガス浄化用触媒(触媒床)の内部温度が、850℃近辺となるように設定した。10〜15秒の間は、フィードバックをオープンにするとともに、燃料を過剰に噴射して燃料リッチな状態(A/F=11.2)の混合ガスをエンジンに供給した。15〜25秒の間は、引き続いて、フィードバックをオープンにして燃料を過剰に供給したままで、各触媒部の上流側から導入管を介してエンジンの外部から二次空気を吹き込んで、触媒床内部において過剰な燃料と二次空気とを反応させて触媒床温度を上昇させた。このときの最高温度は1000℃であり、A/Fは、ほぼ理論空燃比である14.8に維持した。最後の25〜30秒の間は、再度フィードバック制御によって燃料を供給するとともに二次空気を供給し、リーン状態とした。なお、燃料は、ガソリンにリン化合物を添加した状態で供給し、その添加量をリン元素に換算して、耐久試験の合計を0.41gとした。また、触媒床温度は、ハニカム担体の中心部に挿入した熱電対によって計測した。
【0100】
(2)HC−NOクロス点浄化率およびCO−NOクロス点浄化率の測定
直列4気筒、排気量1.5Lのガソリンエンジンに、上記(1)の耐久試験に供した後の実施例1および比較例1のモノリス状触媒を、それぞれ連結し、混合気が燃料リッチな状態からリーン状態に変化(△A/F=±1.00)させつつ供給し、燃焼させたときの排ガスを、耐久後の排ガス浄化用触媒に供給した。そして、排ガス中のHC、COおよびNOが、排ガス浄化用触媒で浄化される割合をそれぞれ測定して、HCおよびNOの浄化される割合が一致するときの浄化率を、HC−NOクロス点浄化率として、また、COおよびNOの浄化される割合が一致するときの浄化率を、CO−NOクロス点浄化率として測定した。その結果を表1に示す。なお、この測定は、エンジンを実際に自動車に搭載させた状態ではなく、エンジンのみの状態で実施した。また、排ガス浄化用触媒に供給される排ガスは、その温度が460℃であり、その空間速度SVが90000/hに設定された。
【0101】
また、混合気における燃料リッチな状態からリーン状態に変化させる振幅を△A/F=±0.25として、そのHC−NOクロス点浄化率およびCO−NOクロス点浄化率も測定した。
測定結果を表1に示す。
(3)HC、COおよびNO浄化温度の測定
直列4気筒、排気量1.5Lのガソリンエンジンを用い、理論空燃比(λ=1)を中心として、△λ=±3.4%(△A/F=±0.5A/F)の振幅を、周波数1Hzで与え、上記(1)の耐久試験に供した後の各モノリス状触媒について、HC、COおよびNOの浄化率を測定した。空間速度SVは90000/hに設定された。
【0102】
測定は、エンジンにストイキ状態(A/F=14.6±0.2)の混合ガスを供給し、この混合ガスの燃焼によって排出される排気ガスの温度を30℃/分の割合で上昇させつつ、各触媒に供給し、排ガス中のHCが、50%浄化されるときの温度(浄化温度)(℃)を測定した。
測定結果を表1に示す。
【0103】
なお、表1には、各触媒1L当たりのPt/Rh/Pd担持量(g)を併せて示す。
【0104】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
触媒担体上に担持されるコート層を有し、
前記コート層は、表面に形成され、外側複合酸化物を含有する外側層と、
その外側層の内側に形成され、内側複合酸化物を含有する内側層とを含み、
前記外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有し、
前記内側複合酸化物が、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有することを特徴とする、排ガス浄化用触媒。
【請求項2】
前記外側複合酸化物が、第1外側複合酸化物と、前記第1外側複合酸化物とは種類の異なる第2外側複合酸化物とを含有し、
前記第1外側複合酸化物が、ジルコニア系複合酸化物であり、
前記ジルコニア系複合酸化物および/または前記第2外側複合酸化物が、貴金属としてRhのみを含有し、
前記内側複合酸化物が、第1内側複合酸化物と、前記第1内側複合酸化物とは種類の異なる第2内側複合酸化物とを含有し、
前記第1内側複合酸化物が、セリア系複合酸化物であり、
前記セリア系複合酸化物および/または前記第2内側複合酸化物が、貴金属としてPdおよびPtを共存するように含有す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】
前記第2外側複合酸化物および前記第2内側複合酸化物が、それぞれアルミナであり、
前記外側層において、前記ジルコニア系複合酸化物および前記アルミナが、ともにRhを担持し、
前記内側層において、前記アルミナが、PdおよびPtを共存担持することを特徴とする、請求項1または2に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記コート層が、前記触媒担体1Lあたり150〜300gの割合で、前記触媒担体上に担持されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。

【図1】
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【公開番号】特開2011−36741(P2011−36741A)
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−183628(P2009−183628)
【出願日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【出願人】(000002967)ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】(000104607)株式会社キャタラー (161)
【Fターム(参考)】