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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層３と、前記下層３を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層３と比較して酸素貯蔵能がより低い上層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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層３と、前記下層３を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層３と比較して酸素貯蔵能がより低い上層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、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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】
【０００９】
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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層と、前記下層を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層と比較して酸素貯蔵能がより低い上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】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
基材２の隔壁上には、下層３が形成されている。下層３は、第１耐熱性担体と第１酸素貯蔵材料とパラジウムとを含んでいる。下層３は、排ガス浄化用触媒１に酸素貯蔵能を与える主要な役割を果たすと共に、排ガス浄化用触媒１にパラジウムによる排ガス浄化能を与える主要な又は補助的な役割を果たす。
【００１５】
下層３は、ロジウムを含んでいない。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「層Ｌ１が元素Ｅを含んでいない」ことを言及した場合、層Ｌ１中に不可避量の元素Ｅが混入していることは排除していない。例えば、層Ｌ１は、これと隣接する層Ｌ２からの拡散によって混入した元素Ｅを含み得る。
【００１６】
第１耐熱性担体は、第１酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。第１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。
【００１７】
第１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、又はそれらの混合物である。複合酸化物としては、例えば、セリアとジルコニアとの複合酸化物を使用することができる。
【００１８】
第１酸素貯蔵材料は、白金族元素などの貴金属を担持していてもよい。一般に、酸素貯蔵材料に微量の貴金属を担持させると、酸素貯蔵能が向上する。例えば、第１酸素貯蔵材料として、セリアとジルコニアとの複合酸化物に白金を担持させてなる材料を使用してもよい。
【００１９】
基材２の容積１Ｌ当りの下層３のコート量は、例えば２０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とする。このコート量が少ない場合、十分な酸素貯蔵能を達成することが難しい。また、このコート量が多い場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量が大きくなる。
【００２０】
第１酸素貯蔵材料に使用する酸化物の第１耐熱性担体に対する質量比は、例えば１０質量％乃至９０質量％の範囲内とする。
【００２１】
第１酸素貯蔵材料として、セリアとジルコニアとの複合酸化物を使用する場合、セリウムのジルコニウムに対する原子比は、例えば３原子％乃至９７原子％の範囲内とする。
【００２２】
下層３上には、上層４が形成されている。上層４は、第２耐熱性担体とロジウムとを含んでいる。上層４は、排ガス浄化用触媒１にロジウムによる排ガス浄化能を与える主要な役割を果たす。
【００２３】
第２耐熱性担体は、第１酸素貯蔵材料と比較して耐熱性に優れている。第２耐熱性担体の材料としては、例えば、第１耐熱性担体について例示した材料を使用することができる。
【００２４】
基材２の容積１Ｌ当りの上層４のコート量は、例えば１０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とする。このコート量が少ない場合、上層４の排ガス浄化能が不十分となることがある。また、このコート量が多い場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量が大きくなる。
【００２５】
上層４は、パラジウム及び／又は白金をさらに含んでいてもよい。また、上層４は、第２酸素貯蔵材料をさらに含むことができる。第２酸素貯蔵材料としては、例えば、第１酸素貯蔵材料について例示した材料を使用することができる。
【００２６】
この排ガス浄化用触媒１から下層３を省略した場合、上層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上層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。
【００２７】
これに対し、上層４と基材２との間に下層３を介在させた場合、例えば、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、主に上層４に担わせるか、又は、下層３と上層４とに分担させることができる。そして、酸素を貯蔵する役割を、主に下層３に担わせることができる。そのため、下層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、下層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、例えば、上層４のコート量を小さくし且つ上層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、下層３は上層４と基材２との間に介在しているので、下層３が上層４と排ガスとの接触を妨げない。
【００２８】
また、排ガス浄化性能に優れ且つ低コストの排ガス浄化用触媒を得るには、パラジウム含量をロジウム含量と比較してより多くすることが有利である。しかしながら、パラジウムを上層４のみに含有させた場合、その層のコート量を多くするか又はその層におけるパラジウムの密度を高くする必要がある。コート量を多くすると、排ガス浄化用触媒の熱容量が増加し、パラジウムの密度を過剰に高くすると、その層の酸素貯蔵能が低下する。
【００２９】
この排ガス浄化用触媒１では、下層３がパラジウムを含有しているのに加え、上層３もパラジウムを含有することができる。それゆえ、下層３及び上層３の双方にパラジウムを含有させれば、コート量を多くすること及びパラジウム密度を過剰に高くすることなしに、パラジウム含量を多くすることができる。そして、パラジウム密度が過剰に高くなければ、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能は、パラジウムの添加により向上する。すなわち、優れた酸素貯蔵能及び排ガス浄化性能と低コストとを達成できる。
【００３０】
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と共に、低コストを達成することができる。
【００３１】
この排ガス浄化用触媒１には、様々な変形が可能である。
例えば、下層３のうち、上層４側の部分は、基材２側の部分と比較してパラジウム含量がより大きくてもよい。この場合、下層３の基材２側の部分は、下層３の上層４側の部分と比較して酸素貯蔵能がより高く（例えばセリウム含量がより大きく）てもよい。このとき、下層３の基材２側の部分は、パラジウムを含んでいなくてもよい。また、下層３の基材２側の部分は、白金をさらに含んでいてもよい。
【００３２】
上層４のうち、下層３側の部分は、表面側の部分と比較してロジウム含量がより大きてもよい。この場合、下層３側の部分は、表面側の部分と比較してパラジウム含量がより小さくてもよい。
【００３３】
下層３及び／又は上層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んでいてもよい。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。
【００３４】
この排ガス浄化用触媒１は、基材２と下層３との間に介在した炭化水素吸着層をさらに含んでいてもよい。炭化水素吸着層は、ゼオライトなどの炭化水素吸着材料を含んだ層である。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。
【００３５】
或いは、下層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てもよい。この構造を採用した場合も、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、下層３に炭化水素吸着材料をさらに含有させた場合、基材２と下層３との間に炭化水素吸着層を介在させた場合と比較して、排ガス浄化用触媒１の製造を簡略化することができる。
【００３６】
（実施例）
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１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００３８】
まず、セリウムとジルコニウムとの原子比が５：４であるセリウムジルコニウム酸化物粉末を準備した。以下、このセリウムジルコニウム酸化物粉末を、酸化物粉末ＣＺ１と呼ぶ。
【００３９】
次いで、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１とパラジウムを０．５ｇ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Ｓ１と呼ぶ。
【００４０】
続いて、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、下層３の第１層を形成した。
【００４１】
次に、セリウムとジルコニウムとの原子比が２：７であるセリウムジルコニウム酸化物粉末を準備した。以下、このセリウムジルコニウム酸化物粉末を、酸化物粉末ＣＺ２と呼ぶ。
【００４２】
次いで、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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。
【００４３】
続いて、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、第１層上に第２層を形成した。このようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００４４】
その後、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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。
【００４５】
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、下層３上に上層４を形成した。
【００４６】
以上のようにして、図１及び図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。
【００４７】
＜触媒Ｂの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００４８】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１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。
【００４９】
続いて、このスラリーＳ４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、下層３の第１層を形成した。
【００５０】
次に、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ５と呼ぶ。
【００５１】
続いて、このスラリーＳ５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層上に第２層を形成した。このようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００５２】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、下層３上に上層４を形成した。以上のようにして、図１及び図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Ｂと呼ぶ。
【００５３】
＜触媒Ｃの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００５４】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを０．５ｇ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。
【００５５】
続いて、このスラリーＳ６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、下層３の第１層を形成した。
【００５６】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、下層３の第２層と上層４とを順次形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｃと呼ぶ。
【００５７】
＜触媒Ｄの製造＞
本例では、図１及び図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、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム基材２上に下層３を形成した。
【００５８】
次に、６０ｇのアルミナ粉末と６０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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Ｓ７と呼ぶ。
【００５９】
続いて、このスラリーＳ７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、下層３上に上層４を形成した。
【００６０】
以上のようにして、図１及び図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Ｄと呼ぶ。
【００６１】
＜触媒Ｅの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、上層４に、第３層と第４層との二層構造を採用した。
【００６２】
まず、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム基材２上に第１層を形成した。本例では、この第１層を下層３とした。
【００６３】
次に、触媒Ａの上層４について説明したのと同様の方法により、スラリーＳ３を用いて、下層３上に上層４の第３層を形成した。さらに、触媒Ａの第２層について説明したのと同様の方法により、スラリーＳ２を用いて、第３層上に第４層を形成した。これにより、第３層と第４層との二層構造からなる上層４を得た。
【００６４】
以上のようにして、図１及び図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Ｅと呼ぶ。
【００６５】
＜触媒Ｆの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層との二層構造を採用した。
【００６６】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と白金を０．５ｇ含有した硝酸白金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Ｓ８と呼ぶ。
【００６７】
本例では、下層３の第１層の形成にスラリーＳ１を使用する代わりにスラリー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１及び図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Ｆと呼ぶ。
【００６８】
＜触媒Ｇの製造＞
本例では、図１及び図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、６０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ９と呼ぶ。
【００６９】
続いて、このスラリーＳ９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、下層３を形成した。
【００７０】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、上層４を形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｇと呼ぶ。
【００７１】
＜触媒Ｈの製造＞
本例では、図１及び図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、３０ｇの酸化物粉末とパラジウムを０．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合した。この混合物を２５０℃で８時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。以下、これにより得られた粉末を、粉末Ｐ１と呼ぶ。
【００７２】
次に、６０ｇのアルミナ粉末と３０．５ｇの粉末Ｐ１と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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。
【００７３】
続いて、このスラリーＳ９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、下層３を形成した。
【００７４】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、上層４を形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｈと呼ぶ。
【００７５】
＜触媒Ｉの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層との二層構造を採用した。
【００７６】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとパラジウムを０．５ｇ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Ｓ１１と呼ぶ。
【００７７】
続いて、このスラリーＳ１１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、下層３の第１層を形成した。
【００７８】
次に、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとパラジウムを１．０ｇ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Ｓ１２と呼ぶ。
【００７９】
続いて、このスラリーＳ１２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層上に第２層を形成した。以上のようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００８０】
その後、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとロジウムを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Ｓ１３と呼ぶ。
【００８１】
続いて、このスラリーＳ１３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、下層３上に上層４を形成した。
【００８２】
以上のようにして、図１及び図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Ｉと呼ぶ。
【００８３】
＜触媒Ｊ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。
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ１４と呼ぶ。
【００８４】
続いて、このスラリーＳ１４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にコートした。このモノリスハニカム基材は、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上に、下層を形成した。
【００８５】
次に、スラリーＳ３の全量を、先のモノリスハニカム基材にコートした。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、下層上に上層を形成した。
【００８６】
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｊと呼ぶ。
【００８７】
＜試験＞
触媒Ａ乃至Ｊ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。
【表１】
【００８８】
上記表に示すように、触媒Ａ乃至Ｉを使用した場合、触媒Ｊを使用した場合と比較してＮＭＨＣ、ＣＯ及びＮＯx排出量の各々が少なかった。
【符号の説明】
【００８９】
１…排ガス浄化用触媒、２…基材、３…下層、４…上層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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】
【０００９】
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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層と、前記下層を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層と比較して酸素貯蔵能がより低い上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】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
基材２の隔壁上には、下層３が形成されている。下層３は、第１耐熱性担体と第１酸素貯蔵材料とパラジウムとを含んでいる。下層３は、排ガス浄化用触媒１に酸素貯蔵能を与える主要な役割を果たすと共に、排ガス浄化用触媒１にパラジウムによる排ガス浄化能を与える主要な又は補助的な役割を果たす。
【００１５】
下層３は、ロジウムを含んでいない。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「層Ｌ１が元素Ｅを含んでいない」ことを言及した場合、層Ｌ１中に不可避量の元素Ｅが混入していることは排除していない。例えば、層Ｌ１は、これと隣接する層Ｌ２からの拡散によって混入した元素Ｅを含み得る。
【００１６】
第１耐熱性担体は、第１酸素貯蔵材料と比較して熱安定に優れている。第１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。
【００１７】
第１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、又はそれらの混合物である。複合酸化物としては、例えば、セリアとジルコニアとの複合酸化物を使用することができる。
【００１８】
第１酸素貯蔵材料は、白金族元素などの貴金属を担持していてもよい。一般に、酸素貯蔵材料に微量の貴金属を担持させると、酸素貯蔵能が向上する。例えば、第１酸素貯蔵材料として、セリアとジルコニアとの複合酸化物に白金を担持させてなる材料を使用してもよい。
【００１９】
基材２の容積１Ｌ当りの下層３のコート量は、例えば２０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とする。このコート量が少ない場合、十分な酸素貯蔵能を達成することが難しい。また、このコート量が多い場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量が大きくなる。
【００２０】
第１酸素貯蔵材料に使用する酸化物の第１耐熱性担体に対する質量比は、例えば１０質量％乃至９０質量％の範囲内とする。
【００２１】
第１酸素貯蔵材料として、セリアとジルコニアとの複合酸化物を使用する場合、セリウムのジルコニウムに対する原子比は、例えば３原子％乃至９７原子％の範囲内とする。
【００２２】
下層３上には、上層４が形成されている。上層４は、第２耐熱性担体とロジウムとを含んでいる。上層４は、排ガス浄化用触媒１にロジウムによる排ガス浄化能を与える主要な役割を果たす。
【００２３】
第２耐熱性担体は、第１酸素貯蔵材料と比較して耐熱性に優れている。第２耐熱性担体の材料としては、例えば、第１耐熱性担体について例示した材料を使用することができる。
【００２４】
基材２の容積１Ｌ当りの上層４のコート量は、例えば１０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とする。このコート量が少ない場合、上層４の排ガス浄化能が不十分となることがある。また、このコート量が多い場合、排ガス浄化用触媒１の熱容量が大きくなる。
【００２５】
上層４は、パラジウム及び／又は白金をさらに含んでいてもよい。また、上層４は、第２酸素貯蔵材料をさらに含むことができる。第２酸素貯蔵材料としては、例えば、第１酸素貯蔵材料について例示した材料を使用することができる。
【００２６】
この排ガス浄化用触媒１から下層３を省略した場合、上層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上層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。
【００２７】
これに対し、上層４と基材２との間に下層３を介在させた場合、例えば、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、主に上層４に担わせるか、又は、下層３と上層４とに分担させることができる。そして、酸素を貯蔵する役割を、主に下層３に担わせることができる。そのため、下層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、下層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、例えば、上層４のコート量を小さくし且つ上層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、下層３は上層４と基材２との間に介在しているので、下層３が上層４と排ガスとの接触を妨げない。
【００２８】
また、排ガス浄化性能に優れ且つ低コストの排ガス浄化用触媒を得るには、パラジウム含量をロジウム含量と比較してより多くすることが有利である。しかしながら、パラジウムを上層４のみに含有させた場合、その層のコート量を多くするか又はその層におけるパラジウムの密度を高くする必要がある。コート量を多くすると、排ガス浄化用触媒の熱容量が増加し、パラジウムの密度を過剰に高くすると、その層の酸素貯蔵能が低下する。
【００２９】
この排ガス浄化用触媒１では、下層３がパラジウムを含有しているのに加え、上層３もパラジウムを含有することができる。それゆえ、下層３及び上層３の双方にパラジウムを含有させれば、コート量を多くすること及びパラジウム密度を過剰に高くすることなしに、パラジウム含量を多くすることができる。そして、パラジウム密度が過剰に高くなければ、酸素貯蔵材料の酸素貯蔵能は、パラジウムの添加により向上する。すなわち、優れた酸素貯蔵能及び排ガス浄化性能と低コストとを達成できる。
【００３０】
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と共に、低コストを達成することができる。
【００３１】
この排ガス浄化用触媒１には、様々な変形が可能である。
例えば、下層３のうち、上層４側の部分は、基材２側の部分と比較してパラジウム含量がより大きくてもよい。この場合、下層３の基材２側の部分は、下層３の上層４側の部分と比較して酸素貯蔵能がより高く（例えばセリウム含量がより大きく）てもよい。このとき、下層３の基材２側の部分は、パラジウムを含んでいなくてもよい。また、下層３の基材２側の部分は、白金をさらに含んでいてもよい。
【００３２】
上層４のうち、下層３側の部分は、表面側の部分と比較してロジウム含量がより大きてもよい。この場合、下層３側の部分は、表面側の部分と比較してパラジウム含量がより小さくてもよい。
【００３３】
下層３及び／又は上層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んでいてもよい。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。
【００３４】
この排ガス浄化用触媒１は、基材２と下層３との間に介在した炭化水素吸着層をさらに含んでいてもよい。炭化水素吸着層は、ゼオライトなどの炭化水素吸着材料を含んだ層である。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。
【００３５】
或いは、下層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てもよい。この構造を採用した場合も、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、下層３に炭化水素吸着材料をさらに含有させた場合、基材２と下層３との間に炭化水素吸着層を介在させた場合と比較して、排ガス浄化用触媒１の製造を簡略化することができる。
【００３６】
（実施例）
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１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００３８】
まず、セリウムとジルコニウムとの原子比が５：４であるセリウムジルコニウム酸化物粉末を準備した。以下、このセリウムジルコニウム酸化物粉末を、酸化物粉末ＣＺ１と呼ぶ。
【００３９】
次いで、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１とパラジウムを０．５ｇ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Ｓ１と呼ぶ。
【００４０】
続いて、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、下層３の第１層を形成した。
【００４１】
次に、セリウムとジルコニウムとの原子比が２：７であるセリウムジルコニウム酸化物粉末を準備した。以下、このセリウムジルコニウム酸化物粉末を、酸化物粉末ＣＺ２と呼ぶ。
【００４２】
次いで、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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。
【００４３】
続いて、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、第１層上に第２層を形成した。このようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００４４】
その後、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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。
【００４５】
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、下層３上に上層４を形成した。
【００４６】
以上のようにして、図１及び図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。
【００４７】
＜触媒Ｂの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００４８】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１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。
【００４９】
続いて、このスラリーＳ４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、下層３の第１層を形成した。
【００５０】
次に、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ５と呼ぶ。
【００５１】
続いて、このスラリーＳ５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層上に第２層を形成した。このようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００５２】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、下層３上に上層４を形成した。以上のようにして、図１及び図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Ｂと呼ぶ。
【００５３】
＜触媒Ｃの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層とからなる二層構造を採用した。
【００５４】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを０．５ｇ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。
【００５５】
続いて、このスラリーＳ６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、下層３の第１層を形成した。
【００５６】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、下層３の第２層と上層４とを順次形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｃと呼ぶ。
【００５７】
＜触媒Ｄの製造＞
本例では、図１及び図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、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム基材２上に下層３を形成した。
【００５８】
次に、６０ｇのアルミナ粉末と６０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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Ｓ７と呼ぶ。
【００５９】
続いて、このスラリーＳ７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、下層３上に上層４を形成した。
【００６０】
以上のようにして、図１及び図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Ｄと呼ぶ。
【００６１】
＜触媒Ｅの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、上層４に、第３層と第４層との二層構造を採用した。
【００６２】
まず、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、モノリスハニカム基材２上に第１層を形成した。本例では、この第１層を下層３とした。
【００６３】
次に、触媒Ａの上層４について説明したのと同様の方法により、スラリーＳ３を用いて、下層３上に上層４の第３層を形成した。さらに、触媒Ａの第２層について説明したのと同様の方法により、スラリーＳ２を用いて、第３層上に第４層を形成した。これにより、第３層と第４層との二層構造からなる上層４を得た。
【００６４】
以上のようにして、図１及び図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Ｅと呼ぶ。
【００６５】
＜触媒Ｆの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層との二層構造を採用した。
【００６６】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と白金を０．５ｇ含有した硝酸白金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Ｓ８と呼ぶ。
【００６７】
本例では、下層３の第１層の形成にスラリーＳ１を使用する代わりにスラリー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１及び図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Ｆと呼ぶ。
【００６８】
＜触媒Ｇの製造＞
本例では、図１及び図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、６０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ９と呼ぶ。
【００６９】
続いて、このスラリーＳ９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、下層３を形成した。
【００７０】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、上層４を形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｇと呼ぶ。
【００７１】
＜触媒Ｈの製造＞
本例では、図１及び図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、３０ｇの酸化物粉末とパラジウムを０．５ｇ含有した硝酸パラジウム水溶液とを混合した。この混合物を２５０℃で８時間乾燥させ、続いて、５００℃で１時間焼成した。以下、これにより得られた粉末を、粉末Ｐ１と呼ぶ。
【００７２】
次に、６０ｇのアルミナ粉末と３０．５ｇの粉末Ｐ１と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２とパラジウムを１．０ｇ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。
【００７３】
続いて、このスラリーＳ９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、下層３を形成した。
【００７４】
その後、触媒Ａについて説明したのと同様の方法により、上層４を形成した。
以上のようにして、図１及び図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Ｈと呼ぶ。
【００７５】
＜触媒Ｉの製造＞
本例では、図１及び図２に示す排ガス浄化用触媒１を、以下の方法で製造した。なお、本例では、下層３に、第１層と第２層との二層構造を採用した。
【００７６】
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ１と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとパラジウムを０．５ｇ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Ｓ１１と呼ぶ。
【００７７】
続いて、このスラリーＳ１１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、下層３の第１層を形成した。
【００７８】
次に、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとパラジウムを１．０ｇ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Ｓ１２と呼ぶ。
【００７９】
続いて、このスラリーＳ１２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層上に第２層を形成した。以上のようにして、第１層と第２層との二層構造からなる下層３を得た。
【００８０】
その後、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２と６ｇの硫酸バリウムと３ｇの炭酸ランタンとロジウムを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Ｓ１３と呼ぶ。
【００８１】
続いて、このスラリーＳ１３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、下層３上に上層４を形成した。
【００８２】
以上のようにして、図１及び図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Ｉと呼ぶ。
【００８３】
＜触媒Ｊ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。
まず、３０ｇのアルミナ粉末と３０ｇの酸化物粉末ＣＺ２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Ｓ１４と呼ぶ。
【００８４】
続いて、このスラリーＳ１４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にコートした。このモノリスハニカム基材は、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上に、下層を形成した。
【００８５】
次に、スラリーＳ３の全量を、先のモノリスハニカム基材にコートした。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、下層上に上層を形成した。
【００８６】
以上のようにして、排ガス浄化用触媒を完成した。以下、この排ガス浄化用触媒を触媒Ｊと呼ぶ。
【００８７】
＜試験＞
触媒Ａ乃至Ｊ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。
【表１】
【００８８】
上記表に示すように、触媒Ａ乃至Ｉを使用した場合、触媒Ｊを使用した場合と比較してＮＭＨＣ、ＣＯ及びＮＯx排出量の各々が少なかった。
【符号の説明】
【００８９】
１…排ガス浄化用触媒、２…基材、３…下層、４…上層。
【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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層と、
前記下層を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層と比較して酸素貯蔵能がより低い上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２】
前記下層のうち、前記上層側の部分は、前記基材側の部分と比較してパラジウム含量がより大きい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】
前記基材側の部分は、前記上層側の部分と比較してセリウム含量がより大きいことを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
前記基材側の部分はパラジウムを含んでいないことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記基材側の部分は白金をさらに含んでいることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記下層及び前記上層の少なくとも一方は、アルカリ土類金属及び／又は希土類元素をさらに含んだことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記上層はパラジウムをさらに含んだ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８】
前記上層のうち、前記下層側の部分は、表面側の部分と比較してロジウム含量がより大きく且つパラジウム含量がより小さいことを特徴とする請求項７に記載の排ガス浄化用触媒。
【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とパラジウムとを含み、ロジウムを含んでいない下層と、
前記下層を被覆すると共にロジウムとこれを担持した担体と含み、前記下層と比較して酸素貯蔵能がより低い上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２】
前記下層のうち、前記上層側の部分は、前記基材側の部分と比較してパラジウム含量がより大きい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】
前記基材側の部分は、前記上層側の部分と比較してセリウム含量がより大きいことを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項４】
前記基材側の部分はパラジウムを含んでいないことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項５】
前記基材側の部分は白金をさらに含んでいることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項６】
前記下層及び前記上層の少なくとも一方は、アルカリ土類金属及び／又は希土類元素をさらに含んだことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項７】
前記上層はパラジウムをさらに含んだ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８】
前記上層のうち、前記下層側の部分は、表面側の部分と比較してロジウム含量がより大きく且つパラジウム含量がより小さいことを特徴とする請求項７に記載の排ガス浄化用触媒。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−２７８７６（Ｐ２０１３−２７８７６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４３４９６（Ｐ２０１２−２４３４９６）
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２００７−１７６６０２（Ｐ２００７−１７６６０２）の分割
【原出願日】平成１９年７月４日（２００７．７．４）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２００７−１７６６０２（Ｐ２００７−１７６６０２）の分割
【原出願日】平成１９年７月４日（２００７．７．４）
【出願人】（０００１０４６０７）株式会社キャタラー (161)
【Ｆターム（参考）】
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